[發明專利]一種ECG信號聯合基線校正及降噪的方法

在審

• 申請號: 201910018584.8
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109602416A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 舒明雷;王梟;朱清;許繼勇;孔祥龍;劉照陽;高天雷;單珂
• 申請（專利權）人: 山東省計算中心（國家超級計算濟南中心）;山東大學齊魯醫院
• 主分類號: A61B5/0402
• 分類號: A61B5/0402
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 支文彬

1.一種ECG信號聯合基線校正及降噪的方法，其特征在于，包括：

a)計算機加載ECG信號數據y，提取ECG信號數據長度為N；

b)設置LTI濾波器，輸入LTI濾波器的截止頻率為fc、濾波階數d、拆分矩陣的階數K；

c)通過公式P＝A^T*A，Q＝A*A^T+B*B^T計算LTI濾波器所需的稀疏帶狀矩陣P、Q，其中A為d階差分矩陣，B為d-1階差分矩陣，A^T為A的轉置矩陣，B^T為B的轉置矩陣；

d)進行LTI濾波與稀疏結合優化，引入非對稱懲罰函數θ(x；r)，其中式中r為非對稱懲罰因子，x為原始ECG信號；

e)引入優化參數b、d，其中d＝Q^TQP^-1y-λP^Tb，式中λ為差分參數，P^-1為矩陣P的逆矩陣，P^T為矩陣P的轉置矩陣，Q^T為矩陣Q的轉置矩陣；

f)設置差分矩陣D，當K＝0時，D為N階單位矩陣，當K≥1時，N階單位矩陣中每一行位置對應的數值減去下一行位置相對應的數值得到(N-K)*N階矩陣，當K＝1時，其為(N-1)*N階差分矩陣；

g)設置生成的N階矩陣為主對角線全為1，其余均為0的矩陣，引入第三方矩陣M，其中M＝2*Gamma+D^-1*Gamma*D；

h)設定算法迭代最大次數Nit，對最終優化x進行迭代循環計算，其中

x＝P(Q^T*Q+P^TMP)d；

i)當x前后兩次的差值小于0.005或達到最大迭代循環次數Nit時停止循環，輸出經過基線校正和降噪后的恢復信號x。

2.根據權利要求1所述的ECG信號聯合基線校正及降噪的方法，其特征在于：步驟a)中在離散數學中通過公式y＝x+f+n建立ECG信號數據y的模型，其中x為ECG原始信號，f為加入基線漂移的基線信號，n為加入穩定的方差為σ²的高斯白噪聲。

3.根據權利要求1所述的ECG信號聯合基線校正及降噪的方法，其特征在于：步驟a)中N為3000。

4.根據權利要求1所述的ECG信號聯合基線校正及降噪的方法，其特征在于：步驟b)中LTI濾波器的截止頻率為fc＝0.009、濾波階數d＝1、拆分矩陣的階數K＝3。

5.根據權利要求1所述的ECG信號聯合基線校正及降噪的方法，其特征在于：步驟b)中非對稱懲罰因子r＝1。

6.根據權利要求1所述的ECG信號聯合基線校正及降噪的方法，其特征在于：步驟h)中最大次數Nit＝40。