[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

一種基于窗口方差變換的穿戴式心電信號R波檢測方法，通過窗口方差變換抑制對R波檢測影響最大的幅值的噪聲和波形，利用自適應更新的閾值和RR間期實現了高準確率、抗干擾性強的實時R波檢測方法，以信號原始波形形態為出發點，提取了能更好的表示原始信號的特征，適用于多類心電信號的R波檢測。有效抑制對R波檢測有干擾的大幅值噪聲的影響，可以改善傳統基于閾值的方法在檢測R波時因噪聲幅值較大而導致的誤檢測率上升的問題，適用于各種包含混合疊加噪聲的心電信號的R檢測，尤其是穿戴式動態心電信號。

技術領域

本發明涉及心電信號波形識別技術領域，具體涉及一種基于窗口方差變換的穿戴式心電信號R波檢測方法。

背景技術

QRS波群是心電信號中幅值最大，特征最明顯的波形，其形態多呈較強的脈沖狀，持續時間在0.06s-0.1s之間。心電信號波形檢測中，R波的準確檢測是其他波形檢測的基礎。目前常用的R波識別方法有數字濾波法、小波變換法、自適應閾值及卷積神經網絡等。然而，上述檢測方法大多是基于高質量的ECG信號設計的，其檢測結果易受噪聲干擾，魯棒性差，尤其是在處理易受運動偽影等混合噪聲強烈干擾的穿戴式動態心電信號。傳統的R波檢測算法并不適用于噪聲等級較高的心電信號，因此，如何在高干擾性的心電信號中準確、高效識別R波是心電信號波形識別的一個較大挑戰。

發明內容

本發明為了克服以上技術的不足，提供了一種高魯棒性，有效抑制R波檢測有干擾的大幅值噪聲的影響的基于窗口方差變換的穿戴式心電信號R波檢測方法。

本發明克服其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于窗口方差變換的穿戴式心電信號R波檢測方法，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。

進一步的，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表示濾波窗口為M的滑動平均濾波法，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。進一步的，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。

進一步的，步驟c)包括如下步驟：