心电信号r波的提取方法
【专利摘要】一种心电信号R波的提取方法，获取预定时间T内的心电信号，并进行低通滤波预处理，然后对滤波后的心电信号提取第一个R波，并将第一个R波所在心电信号段作为初始模板，再对获取的心电信号进行双阈值比较和粗细匹配计算，提取预定时间T内其它R波。显著效果是：通过对获取的心电信号进行低通滤波、双阈值比较和粗细匹配计算，提升了心电信号R波提取的准确率，不会出现错检和漏检情况；计算量小，对于常见的心电信号干扰如基线漂移、R-R间期不一、高频干扰等都有很好地免疫，抗干扰能力强，得出的心电信号R波直观形象，诊断效果良好。
【专利说明】心电信号R波的提取方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到医疗器械【技术领域】，具体地说，是一种心电信号R波的提取方法。
【背景技术】
[0002]QRS波是心电图ECG (Eletrocardiogram)信号的主要特征，因此在Indian信号最重要的是检测出QRS波。这是因为只有在确定QRS波群后下才能计算心率、检测心率变异，并进一步检测心电信号的其他细节。目前R波的检测有以下几种检测方法:差分法、滤波器组法、小波变换法等。差分法具有直观形象计算量小的优点，但是抗干扰能力弱；滤波器组法具有运算量小，抗干扰能力较强的优点，但是时常出现错检和漏检情况；小波变换法对R波的提取效果很好，但是运算大，运算复杂。
[0003]因此，需要一种能够克服抗干扰能力弱、准确率低、运算量大、运算复杂等缺陷的提取方法。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种抗干扰能力强、准确率高、运算量小的心电信号R波的提取方法。
[0005]为达到上述目的，本发明表述一种心电信号R波的提取方法，具体按照以下步骤进行:
[0006]步骤1:获取预定时间T内的心电信号，并进行低通滤波预处理；
[0007]步骤2:对滤波后的心电信号提取第一个R波，并将第一个R波所在心电信号段作为初始1吴板；
[0008]步骤3:对获取的心电信号进行双阈值比较和粗细匹配计算，提取预定时间T内其它R波。
[0009]作为进一步描述，所述步骤I中以频率f=400Hz进行采样，将采样获取的心电信号按照截止频率IOOHz进行低通滤波；所述步骤2中获取第一个R波的具体方法按照以下步骤进行:
[0010]步骤2-1:从起始处取宽度Wl=2s的心电信号段；
[0011]步骤2-2:按照等式(a)对心电信号做一阶前向差分运算，得到差分信号dif (k)，等式中f(k)为滤波后的心电信号，f(k+l)是f(k)的移位序列；
[0012]dif (k) = f (k)-f (k+1) (a)
[0013]步骤2-3:找到该信号段的前向差分的最大值dif(k)max所在的位置，记为KO点；
[0014]步骤2-4:以KO点为中心，取宽度W2=100ms的心电信号段，找到该信号段中的最大值点Kl，即为第一个R波所在位置。
[0015]作为进一步描述，所述步骤3中的双阈值比较和粗细匹配具体按照以下步骤进行:
[0016]步骤3-1:以上一个R波所在点的位置为中心，选取宽度W3=150ms的心电信号段作为模板信号；
[0017]步骤3-2:设置tO的初值并滑动t0，取宽度为W3=150ms的心电信号段作为匹配
信号;
[0018]步骤3-3:更新幅度阈值；
[0019]步骤3-4:将匹配信号段中的最大值与幅度阈值比较，小于阈值的则进入步骤3-5作粗糙匹配，大于阈值的则进入步骤3-6作精细匹配；
[0020]步骤3-5:按照等式(b)计算粗糙匹配度Ql，并将得到的粗糙匹配度Ql与阈值Cl比较，若Ql大于Cl的，则返回步骤3-3重新更新幅度阈值，若Ql小于Cl的，则修改t0=tl，返回步骤3-2 ；
【权利要求】
1.一种心电信号R波的提取方法，其特征在于按照以下步骤进行: 步骤1:获取预定时间T内的心电信号，并进行低通滤波预处理； 步骤2:对滤波后的心电信号提取第一个R波，并将第一个R波所在心电信号段作为初始模板； 步骤3:对获取的心电信号进行双阈值比较和粗细匹配计算，提取预定时间T内其它R波。
2.根据权利要求1所述的心电信号R波的提取方法，其特征在于:所述步骤I中以频率f=400Hz进行采样，将采样获取的心电信号按照截止频率IOOHz进行低通滤波； 所述步骤2中获取第一个R波的具体方法按照以下步骤进行: 步骤2-1:从起始处取宽度Wl=2s的心电信号段； 步骤2-2:按照等式(a)对心电信号做一阶前向差分运算，得到差分信号dif (k)，等式中f(k)为滤波后的心电信号，f(k+l)是f(k)的移位序列；
3.根据权利要求2所述的心电信号R波的提取方法，其特征在于:所述步骤3中的双阈值比较和粗细匹配具体按照以下步骤进行: 步骤3-1:以上一个R波所在点的位置为中心，选取宽度W3=150ms的心电信号段作为模板信号； 步骤3-2:设置t0的初值并滑动t0，取宽度为W3=150ms的心电信号段作为匹配信号； 步骤3-3:更新幅度阈值； 步骤3-4:将匹配信号段中的最大值与幅度阈值比较，小于阈值的则进入步骤3-5作粗糙匹配，大于阈值的则进入步骤3-6作精细匹配； 步骤3-5:按照等式(b)计算粗糙匹配度Q1，并将得到的粗糙匹配度Ql与阈值Cl比较，若Ql大于Cl的，则返回步骤3-3重新更新幅度阈值，若Ql小于Cl的，则修改t0=tl，返回步骤3-2 ；
4.根据权利要求3所述的心电信号R波的提取方法，其特征在于:所述步骤3-3中的幅度阈值设定为动态的幅度阈值，所述幅度阈值的更新方法为，取宽度为W4=3s的包含所述匹配信号的心电信号段，取其中幅值最大的10个点的平均值的0.7倍作为幅度阈值。
5.根据权利要求3所述的心电信号R波的提取方法，其特征在于:所述步骤3-7中所述更新模板信号按照等式(d)进行:
newModR(n) = al*newR(n)+a2*oldModR(n)*Q (d) 其中，Q为模板信号与匹配信号的匹配度，al和a2为加权值，权重为0.6:0.4，ο ldModR (η)原始模板信号，newR(n)为匹配信号，newModR (η)为更新后的模板信号。
6.根据权利要求3所述的心电信号R波的提取方法，其特征在于:所述tO的初值为20ms,tl=20ms, t2=2ms, cl=0.8, c2=0.95。
7.根据权利要求1所述的心电信号R波的提取方法，其特征在于:所述预设时间T为8-15分钟。
【文档编号】A61B5/0456GK103584854SQ201310633841
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】庞宇, 李章勇, 李捷, 吴强, 赵何婷, 任斌斌, 李泽颖 申请人:重庆海睿科技有限公司