心电信号除噪方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医学技术领域，尤其涉及心电信号除噪方法及装置。
【背景技术】
[0002] 心脏病是当今发病率和致死率最高的疾病之一，心脏病的防治和诊断现已成为当 今医学界的重要问题。一个世纪以来，心电图技术以其操作方法简便，对病人无侵入损害等 优点，一直被作为心脏病诊断的重要手段。
[0003] 心电图诊断以心电波形为基础，故信号质量尤为关键。心电信号中常伴有工频干 扰、基线漂移、肌电干扰等多种噪声信号，强烈的信号干扰会严重影响心电的诊断。
[0004] 目前，心电信号除噪方法有很多，大致可分为三大类。一类是经典数字滤波器技 术，第二类是自适应滤波技术，还有一类是以小波变换、数学形态学、神经网络以及经验模 式分解等算法为代表的现代信号处理技术。
[0005] 经典的数字滤波器和自适应滤波技术，在处理心电信号时常存在QRS波群严重失 真，固有高频成分丢失的问题。基于小波变换等现代信号处理技术的除噪方法，虽然效果有 所改进，但计算量庞大，实时性差，对系统要求很高。
【发明内容】
[0006] 本发明的主要目的在于提供一种心电信号除噪方法及装置，旨在解决常见心电滤 波算法处理心电信号时，QRS波群严重失真、固有高频成分丢失的问题，以精确滤除心电信 号中的工频干扰及其他高频干扰信号。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供的一种心电信号除噪方法，包括步骤：
[0008] 在获取到心电信号时，确定所述心电信号的高频区和低频区；
[0009] 将所述心电信号通过第一滤波器滤波，根据所述第一滤波器滤除的干扰信号拟合 出各低频区信号段中工频干扰信号的数学表达式；
[0010] 将各个高频区信号段中的心电信号段与相邻低频区信号段拟合出的工频干扰信 号进行相减处理；
[0011] 将滤波后得到的低频区信号与相减处理后得到的高频区信号按原顺序进行拼 接；
[0012] 将拼接处理后的所述心电信号通过第二滤波器进行高频滤波处理。
[0013] 优选地，所述在获取到心电信号时，确定所述心电信号的高频区和低频区的步骤 包括：
[0014] 根据采样频率，确定工频干扰信号周期，根据工频干扰信号周期；
[0015] 求出心电信号中各采样点处的实际变化趋势对应的一阶导数；
[0016] 根据所述一阶导数计算所述心电信号中各采样点的二阶导数；
[0017] 根据各采样点的二阶导数划分所述心电信号的高频区和低频区。
[0018] 优选地，所述根据各采样点的二阶导数划分所述心电信号的高频区和低频区的步 骤包括：
[0019] 依次遍历各采样点的二阶导数；
[0020] 在遍历到每一个采样点的二阶导数时，判断所述采样点的二阶导数是否小于第一 预设阈值；
[0021] 当所述二阶导数小于第一预设阈值时，将采样点所在的心电信号初步确定为属于 低频区；
[0022] 当所述二阶导数大于或等于第一预设阈值时，将采样点所在的心电信号初步确定 为属于尚频区；
[0023] 遍历统计各低频区中采样点的个数，根据所述采样点的个数确定各低频区信号段 的长度，若所述低频区信号段的长度小于第二预设阈值，则将所述低频区中所有采样点确 定为属于高频区。
[0024] 优选地，所述所述将所述心电信号通过第一滤波器滤波，根据所述第一滤波器滤 除的干扰信号拟合出各低频区信号段中的工频干扰信号的数学表达式的步骤包括：
[0025] 将所述心电信号与滤波后的心电信号相减得到差异信号；
[0026] 确定所述各低频区信号段对应的差异信号，并计算得出各低频区信号段中工频干 扰信号的幅度和相位；
[0027] 根据各个所述差异信号的幅度和相位拟合出各低频区对应信号段中工频干扰信 号的数学表达式。
[0028] 优选地，所述确定所述各低频区信号段对应的差异信号，并计算得出各低频区信 号段中工频干扰信号的幅度和相位的步骤包括：
[0029] 将低频区的差异信号依次保存到缓存队列中，确定所述缓存队列的长度并对各个 差异信号数据点进行编号；
[0030] 从队尾开始反向遍历缓存队列中的差异信号，获取所述差异信号的第一个跨零 占 .
[0031] 在获取到跨零点时，确定所述跨零点所在的差异信号数据点在缓存队列中的编 号；
[0032] 根据所述缓存队列的长度和所述编号确定工频干扰信号的相位；
[0033] 获取缓存队列中差异信号的各个极大值点和极小值点，根据所述极大值点和所述 极小值点计算工频干扰信号的幅度。
[0034] 此外，为实现上述目的，本发明还提供一种心电信号除噪装置，包括：
[0035] 确定模块，用于在获取到心电信号时，确定所述心电信号的高频区和低频区；
[0036] 拟合模块，用于将所述心电信号通过第一滤波器滤波，根据所述第一滤波器滤除 的干扰信号拟合出各低频区信号段中的工频干扰信号；
[0037] 处理模块，用于将各高频区信号段中的心电信号与相邻低频区信号段拟合出的工 频干扰信号进行相减处理；
[0038] 拼接模块，用于将滤波后得到的低频区信号与相减处理后得到的高频区信号按原 顺序进行拼接；
[0039] 滤除模块，用于将拼接处理后的所述心电信号通过第二滤波器进行高频滤波处 理。
[0040] 优选地，所述确定模块包括：
[0041] 确定子模块，用于根据采样频率，确定工频干扰信号周期；
[0042] 第一计算子模块，用于根据工频干扰信号周期，求出心电信号中各采样点处的实 际变化趋势对应的一阶导数，及根据所述一阶导数计算所述心电信号中各采样点的二阶导 数；
[0043] 划分子模块，用于根据各采样点的二阶导数划分所述心电信号的高频区和低频 区。
[0044] 优选地，所述划分子模块包括：
[0045] 遍历单元，用于依次遍历各采样点的二阶导数；
[0046] 判断单元，用于在遍历到每一个采样点的二阶导数时，判断所述采样点的二阶导 数是否小于第一预设阈值；
[0047] 处理单元，用于当所述二阶导数小于第一预设阈值时，将采样点所在的心电信号 初步确定为属于低频区，及当所述二阶导数大于或等于第一预设阈值时，将采样点所在的 心电信号初步确定为属于高频区，及遍历统计各低频区中采样点的个数，根据所述采样点 的个数确定各低频区信号段的长度，若所述低频区信号段的长度小于第二预设阈值，则将 所述低频区中所有采样点确定为属于高频区。
[0048] 优选地，所述拟合模块包括：
[0049] 第二计算子模块，用于将所述心电信号与滤波后的心电信号相减得到差异信号；
[0050] 获取子模块，用于确定所述差异信号中各低频区信号段的差异信号，并计算得出 各低频区信号段中工频干扰信号的幅度和相位；
[0051] 拟合子模块，用于根据各个所述差异信号的幅度和相位拟合出各低频区信号段中 工频干扰信号的数学表达式。
[0052] 优选地，所述获取子模块包括：
[0053] 保存单元，用于将低频区的差异信号依次保存到缓存队列中；
[0054] 确定单元，用于确定所述缓存队列的长度并对各个差异信号数据点进行编号，以 及在获取到跨零点时，确定所述跨零点所在的差异信号数据点在缓存队列中的编号，以及 根据所述缓存队列的长度和所述编号确定工频干扰信号的相位；
[0055] 获取单元，用于从队尾开始反向遍历缓存队列中的差异信号，获取所述差异信号 的第一个跨零点，以及获取缓存队列中差异信号的各个极大值点和极小值点；
[0056] 第二计算单元，用于根据所述极大值点和所述极小值点计算工频干扰信号的幅 度。
[0057] 本发明通过获取心电信号，确定所述心电信号的高频区和低频区，将所述心电信 号通过第一低通滤波器滤波，并拟合出各低频区信号段中工频干扰信号的数学表达式；将 各高频区信号段中的心电信号与相邻低频区信号段拟合出的工频干扰信号进行相减处理； 将滤波后得到的低频区信号与相减处理后得到的高频区信号按原顺序进行拼接；将拼接处 理后的所述心电信号通过第二滤波器进行高频滤波处理。滤除心电信号中工频干扰信号及 其他高频干扰信号，保留了 QRS波群固有的高频成分，具有失真度低的特点。
【附图说明】
[0058] 图1为本发明心电信号除噪方法的第一实施例的流程示意图；
[0059] 图2为图1中步骤SlOO的细化流程示意图；
[0060] 图3为图1中步骤S130的细化流程示意图；
[0061] 图4为本发明心电信号除噪方法的第二实施例的流程示意图；
[0062] 图5为本发明心电信号除噪方法的第三实施例的流程示意图；
[0063] 图6为本发明心电信号除噪装置的较佳实施例的功能模块示意图；
[0064] 图7为图6中确定模块的细化功能模块示意图；
[0065] 图8为图7中划分子模块的细化功能模块示意图
[0066] 图Θ为图6中拟合模块的细化功能模块示意图；
[0067] 图10为图9中获取子模块的细化