一种胎儿心电图波形提取方法
【专利摘要】本发明公开了一种胎儿心电图波形提取方法，步骤一，将电极传感器测量获得的信号x依次进行中心化去均值和白化，获得处理后的信号步骤二，依据胎儿心电图的自相关函数在τi∈[107,117]有一个峰值点的先验知识，求取信号的相关矩阵：其中E{·}为期望值运算符，为的转置，t为采样点，τi为固定的时滞；步骤三，对相关矩阵进行特征值分解；步骤四，记最大特征值对应的特征向量为w，则提取出的胎儿心电图波形y为：本发明实现了一种利用盲源提取技术获得胎儿心电图波形的方法。
【专利说明】一种胎儿心电图波形提取方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种胎儿心电图波形提取方法，属于数据处理领域。
【背景技术】
[0002] 胎儿心电（FECG)的提取是围产期的一项重要监测项目。其目的是为了了解怀孕 期间胎儿心脏的健康状况。通常是在母体腹部适当位置处放置若干体表电极以测量胎儿心 电。
[0003]要获取清晰正确的FECG是比较困难的。现有的FECG分析机的成功提取率在90% 左右。这是因为FECG信号本身很微弱，而孕妇的心电图信号很强。二者有明显的幅度差别： 孕妇的心电图信号幅度一般是FECG的几十倍，孕妇的心电图信号对FECG信号产生严重的 千扰。除了孕妇心电图的千扰外，还有许多其他的干扰--各种电子设备产生的千扰，如工 频千扰，电子设备产生的噪声；肌电信号，母体肌肉蠕动产生的干扰信号；呼吸干扰，母体 呼吸产生的低频干扰信号。
[0004]目前已有许多采用其它技术来提取胎儿心电图的报道，如匹配滤波、基于自相关 与互相关的方法、自适应噪声抵消、奇异值分解等。但这些方法都存在一些缺陷，如提取效 果受电极放置的位置、人工干预、胎儿姿态等的影响。
[0005] 随着盲源分离技术的发展，人们开始尝试用独立分量分析的方法来提取胎儿心电 图。独立分量分析是指在多个独立信源与混合矩阵均未知的情况下，寻找某种算法，能够从 观测信号中恢复出源信号中各个独立分量。在胎儿心电测量值中，噪声是混合的，混合系数 决定于身体的几何因素和软组织的导电率，因此噪声基本上是恒定的，而且这些信源间相 互独立，符合独立分量分析基本要求，所以采用独立分量分析技术来提取是一项可行的办 法。但是，从大量接收的混合信号中把所有的源信号都分离出来耗时大，计算量大，因此最 理想的算法是从接收信号中直接把需要的胎儿心电图提取出来。
[0006] 实际上我们只需要获取胎儿的心电图，这时盲源分离问题就变为盲源提取问题。 盲源提取较盲源分离有很多优点，当只需要提取少量有用信号时，前者效率更高，能节省处 理时间；同时前者还可有效利用感兴趣的信号某些先验统计特性，即所谓的半盲提取，从而 进一步提高算法的效率。因此利用盲源提取技术获得胎儿心电图波形相较于利用盲源分离 技术更具有优点。
【发明内容】
[0007] 本发明提供了一种胎儿心电图波形提取方法，实现了一种利用盲源提取技术获得 胎儿心电图波形的方法。
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
[0009] 一种胎儿心电图波形提取方法，包括以下步骤，
[0010] 步骤一，将电极传感器测量获得的信号X依次进行中心化去均值和白化，获得处 理后的信号重1
[0011]步骤二，依据胎儿心电图的自相关函数在h e [107, II7]有一个峰值点的先验 知识，求取信号董的相关矩阵：五&M f ；其中E { ·}为期望值运算符，玄7?为 无的转置，t为采样点，^为固定的时滞；
[0012] 步骤三，对相关矩阵遍|:?〇》:?!τ 进行特征值分解；
[0013]步骤四，记Κf f#-最大特征值对应的特征向量为W，提取出的胎儿心 电图波形y为 〇:
[0014] 所述中心化去均值的公式为，X = 1 -晨{夏} 〇
[0015]所述处理后的信号I的公式为，i = Vi,其中V为白化矩阵。
[0016]白化后的信号愛的各个分量是正交的，即有I =夏其中J为单位矩 阵。 _7]所述 Ti = 112。
[0018]本发明所达到的有益效果：本发明利用胎儿心电图信号的时间结构，构造了盲源 提取方法的代价函数，利用特征值分解技术对代价函数进行特征值分解，最大特征值对应 的特征向量就是盲源提取所需的向量，从而得到胎儿心电图波形，效率高；同时算法对感兴 趣信号源的自相关函数峰值点估值不敏感。
【具体实施方式】
[0019] 以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明 的保护范围。
[0020] -种胎儿心电图波形提取方法，包括以下步骤：
[0021]步骤一，将电极传感器测量获得的信号X依次进行中心化去均值和白化，获得处 理后的信号意、
[0022]中心化去均值的公式为，- 处理后的信号f的公式 f 为，其中v为白化矩阵，白化后的信号i的各个分量是正交的，即有
【权利要求】
1. 一种胎儿心电图波形提取方法，其特征在于：包括以下步骤， 步骤一，将电极传感器测量获得的信号X依次进行中心化去均值和白化，获得处理后 的信?
步骤二，依据胎儿心电图的自相关函数在[107, 117]有一个峰值点的先验知识， 求取信号
的相关矩阵
其中E{·}为期望值运算符，
'为
的 转置，t为采样点，τ i为固定的时滞； 步骤三，对相关矩阵
进行特征值分解； 步骤四，记
最大特征值对应的特征向量为w，提取出的胎儿心电图 波形y为
2. 根据权利要求1所述的一种胎儿心电图波形提取方法，其特征在于：所述中心化去 均值的公式为，
3. 根据权利要求2所述的一种胎儿心电图波形提取方法，其特征在于：所述处理后的 信号
的公式为，
，其中V为白化矩阵。
4. 根据权利要求3所述的一种胎儿心电图波形提取方法，其特征在于：白化后的信号
的各个分量是正交的，即有
其中I为单位矩阵。
5. 根据权利要求1所述的一种胎儿心电图波形提取方法，其特征在于：所述^ = 112。
【文档编号】A61B5/0444GK104248434SQ201410479505
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】李昌利, 张师明 申请人:河海大学