[發明專利]一種消除心電信號基線漂移的方法

在審

• 申請號: 201810562846.2
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108937919A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 萬相奎;吳海波;危競;王仲昊;劉翔宇;陳瑞;帥亮;楊輝;李風從;豐勵
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: A61B5/0452
• 分類號: A61B5/0452
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

本發明提出了一種消除心電信號基線漂移的方法。本發明將含有基線漂移噪聲的原始心電信號與去QRS波心電信號的結構元素進行級聯運算，得到第一次形態學濾波后心電信號；將第一次形態學濾波后心電信號與去T波心電信號的結構元素進行級聯運算，得到第二次形態學濾波后心電信號；將第二次形態學濾波后心電信號B(t)即基線漂移噪聲進行小波分解重構，以獲得光滑的基線漂移噪聲；通過含有基線漂移噪聲的原始心電信號與光滑的基線漂移噪聲計算得到消除基線漂移噪聲的心電信號。本發明優點在于解決了心電信號失真的問題，提高了信號質量。

技術領域

本發明涉及心電信號處理領域，具體地涉及一種消除心電信號基線漂移的方法。

背景技術

心電圖(Electrocardiogram,ECG)是一種以時間為單位記錄心臟的電生理活動的診療技術。心臟跳動會引起心肌細胞做去極化變化，從而引起皮膚表面電學改變。所以心電圖是一種典型的生物電信號。醫療器械在采集心電信號的同時也存在著許多的干擾，最主要有三類噪聲干擾：工頻噪聲、肌電噪聲和基線漂移噪聲。其中，基線漂移往往是由電極和皮膚間的接觸電阻變化、患者肢體的運動和呼吸造成，基線漂移的頻率很低，其范圍為0.05Hz至幾Hz，在心電圖上主要表現為是心電信號偏離正常的基線位置。因此，ECG信號去噪聲效果較好時，才能終繪制出準確的心電波形圖，這對醫生做出正確的診斷尤為重要。

目前，國內外對ECG信號消除基線漂移的方法很多，主要有中值濾波法、高通濾波法、自適應濾波法、擬合基線法、數學形態學濾波法和小波變換法等，但是這些方法還存在著一些缺陷。比如：

數學形態學濾波法主要是通過腐蝕、膨脹、開運算和閉運算四種形態學基本運算對含噪ECG信號進行處理，利用結構元素來提取ECG信號中的基線漂移分量，再用含噪ECG信號減去提取的基漂信號得到去除基漂的ECG信號，其濾波的效果也比較理想，在基線漂移較為嚴重時，其濾波效果仍然可以保持得不錯，數學形態學運算簡單，但是其提取的基線漂移信號存在一種矩形形式的失真。

小波變換法一般是將含噪的ECG信號進行高尺度的小波分解，再將分解后的高尺度近似分量系數置零，最后小波重構得到去除基線漂移的ECG信號，因為對ECG信號要進行小波高尺度分解，雖然也能達到較好的去除基漂的效果，但其運算量較大造成實時性較差，另外將分解后的高尺度近似分量系數置零的步驟也會引起濾波后ECG信號ST段較大的失真。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種消除心電信號基線漂移的方法。

本發明的技術方案為一種消除心電信號基線漂移的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：將含有基線漂移噪聲的原始心電信號與去QRS波心電信號的結構元素進行級聯運算，得到第一次形態學濾波后心電信號；

步驟2：將第一次形態學濾波后心電信號與去T波心電信號的結構元素進行級聯運算，得到第二次形態學濾波后心電信號；

步驟3：將第二次形態學濾波后心電信號即基線漂移噪聲進行小波分解重構，以獲得光滑的基線漂移噪聲；

步驟4：通過含有基線漂移噪聲的原始心電信號與光滑的基線漂移噪聲計算得到消除基線漂移噪聲的心電信號。

作為優選，步驟1中所述含有基線漂移噪聲的原始心電信號為數據庫中選取的含有基線漂移噪聲的原始心電信號；

步驟1中所述去QRS波心電信號的結構元素的形狀以QRS波形為標準；

步驟1中所述去QRS波心電信號的結構元素的時間寬度應滿足條件：

β<T<δ

其中，QRS波形的時間寬度為β，去QRS波心電信號的結構元素的時間寬度為T,所需保留的信號波形時間寬度為δ；