[發明專利]一種基于窗口方差變換的穿戴式心電信號R波檢測方法

有效

• 申請號: 202010891751.2
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112006679B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 劉輝;謝小云;王英龍;舒明雷
• 申請（專利權）人: 山東省人工智能研究院
• 主分類號: A61B5/352
• 分類號: A61B5/352;A61B5/00
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 支文彬

1.一種基于窗口方差變換的穿戴式心電信號R波檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

a)利用計算機對穿戴式動態心電信號中噪聲進行抑制，得到降噪后的心電信號；

b)利用窗口方差平方變換進行波形增強處理，突出降噪后的心電信號中QRS波群，抑制其他波形及噪聲；

c)根據QRS波群的幅值與心電信號中其他波形的差異，進行R波識別和檢測，得到R波集合R_S；

步驟b)包括如下步驟：

b-1)提取降噪后的心電信號的局部極值點，根據局部極值點對降噪后的心電信號按照前后時間窗口大小為w進行窗口劃分，得到極值點窗口信號seg_p＝[S₁,S₂,...,S_K]，S_K為第K個極值點窗口信號；

b-2)利用公式計算第K個局部極值點所對應的窗口的方差v_k，式中為去除高頻噪聲和基線漂移的信號中的第t個采樣點的信號，得到極值點窗口信號方差wvt_p＝[v₁,v₂,...,v_K]；

b-3)將相鄰的兩個局部極值點間的n個采樣點劃分為一個窗口，將該窗口方差設置為0，非極值點對應的窗口信號seg_s＝[ns₁,ns₂,…,ns_K-1]，窗口信號seg_s對應的方差為wvt_s＝[0,0,...,0]；

b-4)依據窗口內采樣點索引大小，合并極值點窗口信號方差wvt_p和非極值點方差wvt_s，得到整個信號對應的窗口方差變換wvt，對于wvt進行平方操作，得到QRS波群被增強的信號swvt；

步驟c)包括如下步驟：

c-1)根據閾值生成R波候選集R_C，l_s為極值點的數量，R_C＝{j|swvt_j＞thr_swvt,j＝1,2,...,l_s}；

c-2)利用候選集R_C進行參數初始化，設定幅值閾值thr_a為候選集R_C內采樣點對應的幅值的75分位值，初始化心電信號RR間期thr_r＝360ms；

c-3)計算第j個候選點的幅值a_j，將滿足條件a_j＞thr_a及的候選點加入R波集R_s，式中為當前R波集R_s中的最后一個R波的索引值，j′為第j個候選點的信號的索引值；

c-4)遍歷R波候選集R_C，對其中的第j個候選點，利用公式更新步驟c-2)中的幅值閾值thr_a，式中為候選集R_C內第n個候選點對應的幅值，為當前R波集R_s中第t個R波的幅值；為當前R波集R_s的數量；

c-5)通過公式更新步驟c-2)中的心電信號RR間期；

c-6)依次遍歷候選集R_C的所有候選點，更新幅值閾值thr_a及心電信號RR間期thr_r按步驟c-3)進行決策規則判斷，將滿足決策條件的候選點加入到R波集R_s中，完成R波檢測。

2.根據權利要求1所述的基于窗口方差變換的穿戴式心電信號R波檢測方法，其特征在于：步驟a)中利用滑動平均濾波法和中值濾波法對含噪的穿戴式動態心電信號y中的噪聲進行過濾，通過公式計算得到去除高頻噪聲和基線漂移的信號式中M為濾波窗口的寬度，bw_n為中值濾波提取的第n個采樣點的基線。

3.根據權利要求1述的基于窗口方差變換的穿戴式心電信號R波檢測方法，其特征在于：采用寬度為5個采樣點的滑動平均濾波法和濾波寬度為200ms的中值濾波法對含噪的穿戴式動態心電信號y中的噪聲進行過濾。