[發明專利]基于分數階傅里葉變換和張量分解的心電T波特征提取方法

有效

• 申請號: 202011576518.1
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112545528B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 辛怡;趙淑麗;葛傳斌;劉娟
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: A61B5/318
• 分類號: A61B5/318;A61B5/366;A61B5/352;A61B5/355;A61B5/00
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1.基于分數階傅里葉變換和張量分解的心電T波特征提取方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：連續采集包含P個心動周期的心電信號并進行預處理，獲得信號d；心動周期個數P大于等于8；

步驟S2：對步驟S1預處理后的信號d進行心電的QRS波群定位，獲得每個QRS波群的起點和止點及該QRS波群的R波峰值的位置信息；

步驟S3：構造T波矩陣

S3-1：在每兩個相鄰的QRS波群之間，即在其中第一個QRS波群的止點和第二個QRS波群的起點之間，定位T波的起點和終點，并計算T波起點和終點之間的采樣點的個數X；然后在該T波的起點和終點之間搜索極大值，以該極大值作為此T波峰值；

令所檢測到的T波的個數為N，N≤P；令所檢測到的各T波相應的X的最小值，為最小采樣點數X_min；

對檢測到的每一個T波波峰，以T波波峰所在位置為中心采樣點，分別向該T波峰值左側和右側各再取n個采樣點，加上該T波波峰共2n+1個采樣點，依時間順序排列，構成該T波的2n+1點長的T波向量；

所述點數2n+1應小于等于T波起點和終點之間的最小采樣點數X_min；

S3-2：對每個T波的2n+1點長的T波向量，分別進行M個不同階次的分數階傅里葉變換，第j個T波向量經過i階的分數階傅里葉變換后得到2n+1點長的信號D_ji；其中j≤N，所用到的分數階傅里葉變換的階次0≤i≤1，并且對所有T波，所做的M個階次分數傅里葉變換的組合是相同的；

S3-3：計算各信號D_ji的分數階傅里葉幅度譜信號Fv_ji；

S3-4：對每個T波，將M個不同階次的分數階傅里葉幅度譜信號作為行向量，按照所用的分數傅里葉變換的階次從小到大依次從上到下排列，構成M行×(2n+1)列的T波矩陣；步驟S3-1共檢測到N個T波因此有N個這樣的矩陣；

步驟S4：構造T波張量空間

將N個T波矩陣按T波出現的順序依次排列，得到M×(2n+1)×N的三階張量；

步驟S5：張量分解

對上述三階張量采用Tucker分解的方法進行張量分解，獲得核心張量G和三個投影方向上的投影矩陣，對應分數階傅里葉變換階次方向的投影矩陣U¹、T波向量方向對應階的投影矩陣U²，和心拍方向對應的投影矩陣U³；

步驟S6：

對心拍方向對應的投影矩陣U³，求熵值，以此作為心電信號的特征。

2.如權利要求1所述基于分數階傅里葉變換和張量分解的心電T波特征提取方法，其特征在于：步驟S6所述熵值是一個熵向量，計算方法為：

對投影矩陣U³每一行計算熵值，將獲得的熵值依所在行號依次排列，獲得該投影矩陣的熵向量。

3.如權利要求1所述基于分數階傅里葉變換和張量分解的心電T波特征提取方法，其特征在于：步驟S6所述熵值計算方法為：

對投影矩陣U³每一列求均值，獲得一維的行向量，對該行向量求熵值，獲得該投影矩陣的熵值。

4.如權利要求1所述基于分數階傅里葉變換和張量分解的心電T波特征提取方法，其特征在于：

步驟S1所述預處理包括去除心電信號中的工頻干擾、肌電干擾和基線漂移。

5.如權利要求2所述基于分數階傅里葉變換和張量分解的心電T波特征提取方法，其特征在于：步驟S6，投影矩陣U³每一行的熵值計算方法如下：

將投影矩陣U³各點值做歸一化處理，即，使得各點值的取值范圍在0到1區間；然后將0到1之間等分為m個分區；計算每一行中各點的數值落在每個分區的概率，令第x行中各點落在第q個分區的概率為p_xq，其值為第x行落在第q個分區的點數除以第x行總點數，1≤q≤m，根據如下公式計算第x行的熵E_x

式中對數取2為底，或者取其它對數底，它們間用換底公式換算。