[發(fā)明專利]一種基于信號(hào)分量的單元化形態(tài)學(xué)特征的降噪方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310431752.2
• 申請(qǐng)日: 2023-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN116509415A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳仁松;舒明雷;周書旺;單珂;劉照陽;劉輝;謝小云;劉瑞霞;陳長芳;王記偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東省人工智能研究院;齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）;山東省計(jì)算中心（國家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心）
• 主分類號(hào): A61B5/349
• 分類號(hào): A61B5/349;A61B5/00
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 支文彬

一種基于信號(hào)分量的單元化形態(tài)學(xué)特征的降噪方法，對(duì)基線漂移、電極運(yùn)動(dòng)噪聲、肌電噪聲與心電信號(hào)頻帶有一部分重疊進(jìn)行和很好的分離識(shí)別，并通過心電形態(tài)學(xué)特征算法有效消除了重疊頻帶部分的噪聲。對(duì)強(qiáng)噪聲干擾的心電信號(hào),波形形態(tài)發(fā)生嚴(yán)重失真,該算法降噪效果明顯，可以在心電波形嚴(yán)重失真的情況下很好的還原信號(hào)波性特征。同時(shí)該算法泛化性好，對(duì)不同類型的心電信號(hào)降噪性能同樣有效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及心電信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于信號(hào)分量的單元化形態(tài)學(xué)特征的降噪方法。

背景技術(shù)

心電信號(hào)是一種具有強(qiáng)烈的非線性、非平穩(wěn)性和隨機(jī)性的微弱信號(hào)，在對(duì)其采集的過程中，極易受來自體內(nèi)和體外環(huán)境的影響，直接采集到的心電信號(hào)伴隨著大量噪聲，心電噪聲主要有基線漂移、電極運(yùn)動(dòng)噪聲、肌電噪聲三類噪聲。當(dāng)前心電噪聲的去除面臨以下問題：

1、基線漂移、電極運(yùn)動(dòng)噪聲、肌電噪聲與心電信號(hào)頻帶有一部分重疊，消除噪聲時(shí)容易損失心電信息。

2、對(duì)強(qiáng)噪聲干擾的心電信號(hào),波形形態(tài)發(fā)生嚴(yán)重失真,算法降噪效果不理想。

3、心電信號(hào)降噪算法泛化性差，對(duì)不同類型的心電信號(hào)降噪性能差異很大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服以上技術(shù)的不足，提供了一種泛化性好，對(duì)不同類型的心電信號(hào)降噪性能同樣有效的降噪方法。

本發(fā)明克服其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于信號(hào)分量的單元化形態(tài)學(xué)特征的降噪方法，包括如下步驟：

a)獲取含噪信號(hào)x；

b)對(duì)含噪信號(hào)x進(jìn)行預(yù)處理操作，得到心電初步骨干輪廓信號(hào)x₁，根據(jù)心電初步骨干輪廓信號(hào)x₁計(jì)算得到LZC值；

c)根據(jù)LZC值判斷含噪信號(hào)x的噪聲為強(qiáng)噪聲或中等噪聲或弱噪聲；

d)檢測心電初步骨干輪廓信號(hào)x₁關(guān)鍵點(diǎn)位置并平滑降噪，得到降噪后的心電骨干輪廓信號(hào)x₂；

e)對(duì)心電骨干輪廓信號(hào)x₂進(jìn)行模態(tài)分解，得到n個(gè)本征模態(tài)成分分量；

f)選取出心電骨干輪廓信號(hào)x₂模態(tài)分解后c個(gè)有價(jià)值的IMF分量c≤n；

g)對(duì)c個(gè)有價(jià)值的IMF分量進(jìn)行形態(tài)學(xué)降噪處理，得到降噪后的有價(jià)值成分

h)采用基于群稀疏的全變差分算法對(duì)有價(jià)值成分進(jìn)行細(xì)節(jié)修正，得到最佳降噪結(jié)果通過公式計(jì)算得到降噪后的信號(hào)進(jìn)一步的，步驟a)包括如下步驟：

a-1)從MIT-BIH噪聲壓力測試數(shù)據(jù)庫中獲取基線漂移噪聲bw、肌電偽影ma、電極運(yùn)動(dòng)噪聲em；

a-2)從MIT-BIH心率失常數(shù)據(jù)庫中獲取單通道數(shù)據(jù)心電信號(hào)x₀；

a-3)通過公式x＝x₀+bw+em+ma計(jì)算得到含噪信號(hào)x。

優(yōu)選的，步驟a-2)中從MIT-BIH心率失常數(shù)據(jù)庫中以10s時(shí)長作為一個(gè)樣本，樣本采樣頻率設(shè)為360Hz，得到單通道數(shù)據(jù)心電信號(hào)x₀。

進(jìn)一步的，步驟b)包括如下步驟：

b-1)將10s時(shí)長的含噪信號(hào)x依次通過0,5-100Hz的帶通濾波器及59-61Hz的帶阻濾波器處理后得到10s時(shí)長的心電初步骨干輪廓信號(hào)x₁；

b-2)對(duì)心電初步骨干輪廓信號(hào)x₁進(jìn)行Lempel-Ziv復(fù)雜度值計(jì)算，得到LZC值。