ECG信号仿真方法、电子设备及存储介质与流程

本申请涉及信号处理，具体涉及一种ecg信号仿真方法、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、ecg信号(electrocardiogram，心电图)是记录人体心脏电活动的一种生物信号。因其可以提供很多有用的生理指标，如心脏节律、心脏频率、心脏起搏位置、心室肥大等，因此，ecg信号是心电信号分析算法、自动诊断、人工智能等研究领域的重要数据来源，为建立新的算法和模型提供数据基础。现阶段ecg信号来源主要分2个方面：一方面是公开数据集，如physionet、mit-bih等，另一方面是采集器采集的数据。然而，公开数据集的ecg信号存在数据多样性不足、类型不平衡的问题，难以代表现实场景。由于采集环境复杂，采集器采集的ecg数据存在采集成本高、噪声多等问题。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本申请提供一种ecg信号仿真方法、电子设备及存储介质，本申请通过多次聚类和筛选处理，能解决原始ecg数据多样性不足、类型不平衡、噪声多等的问题。

2、为解决上述技术问题，本申请提供一种ecg信号仿真方法，所述方法包括以下步骤：

3、获取第一ecg片段，所述第一ecg片段包括多组完整心拍；

4、对所述第一ecg片段依次进行初次聚类和二次聚类，以生成ecg模板库；

5、根据所述ecg模板库中聚类簇的心搏个数，筛选出用于ecg信号仿真的基类模板；

6、根据基准心率和用于ecg信号仿真的基类模板，结合目标仿真类型进行仿真处理，生成不同类型的ecg仿真信号。

7、在一个实施例中，所述获取第一ecg片段，包括：

8、获取ecg信号，所述ecg信号来自采集器采集的心电数据和公开数据集的心电数据中的至少一种；

9、对所述ecg信号进行数据预处理，得到多个第一ecg片段，所述数据预处理包括去基线、r波定位和心拍分割中的一项或多项。

10、在一个实施例中，对所述第一ecg片段进行初次聚类，包括：

11、对第一ecg片段进行模板聚类预处理，得到第二ecg片段，所述第二ecg片段包括一组完整心拍，所述模板聚类预处理包括数据切片和归一化处理中的至少一项；

12、对第二ecg片段进行初次聚类处理，所述初次聚类处理的方法包括层次聚类、k-means聚类和dbscan聚类中的一项或多项；

13、对初次聚类处理的模板进行模板筛选，剔除异常模板，得到初级模板库。

14、在一个实施例中，对所述第一ecg片段进行二次聚类，包括：

15、基于初次聚类得到的初级模板库进行二次聚类处理，所述二次聚类处理的方法包括层次聚类；

16、对二次聚类处理的模板进行过滤，剔除异常第二ecg片段，得到ecg模板库。

17、在一个实施例中，所述对所述第一ecg片段依次进行初次聚类和二次聚类，以生成ecg模板库之后，所述方法，还包括：

18、对所述ecg模板库进行后处理，后处理包括r波定位、平滑和重组中的至少一项。

19、在一个实施例中，所述根据所述ecg模板库中聚类簇的心搏个数，筛选出用于ecg信号仿真的基类模板，包括：

20、根据各模板对应的聚类簇中的心搏个数，作为各模板在所述ecg模板库中的分布频数；

21、根据所述分布频数对所述各模板进行排序；

22、将所述ecg模板库按排序划分为四个区间，并设置选取概率；

23、根据所述选取概率选取不同频数的模板，以获得用于ecg信号仿真的基类模板。

24、在一个实施例中，所述目标仿真类型包括仿真nn序列、仿真nv序列和仿真ns序列中的一种或多种，所述根据基准心率和用于ecg信号仿真的基类模板，结合目标仿真类型进行仿真处理，生成不同类型的ecg仿真信号，包括：

25、根据基准心率生成基准rr间期序列；

26、根据基准rr间期序列、目标仿真类型的约束条件和目标仿真类型的细化类型特征生成用于仿真目标类型序列的目标rr间期序列；

27、根据目标仿真类型及其细化类型和用于ecg信号仿真的基类模板，按照目标rr间期序列的顺序依次添加基类模板中的具体模板，获得目标模板序列；

28、根据目标模板序列，以每个具体模板的r波为中心，相邻心拍各占对应rr间期一半，调整模板的信号长度，使其满足目标rr间期序列要求，得到ecg仿真信号。

29、在一个实施例中，所述方法，还包括：

30、对所述ecg仿真信号进行r波定位及移动截取处理。

31、本申请还提供一种电子设备，包括存储介质与控制器，所述存储介质上存储有管理程序，所述管理程序被所述控制器执行时实现如上任一所述的ecg信号仿真方法的步骤。

32、本申请还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一所述的ecg信号仿真方法的步骤。

33、本申请的ecg信号仿真方法、电子设备及存储介质，方法包括：获取第一ecg片段，第一ecg片段包括多组完整心拍；对第一ecg片段依次进行初次聚类和二次聚类，以生成ecg模板库；根据ecg模板库中聚类簇的心搏个数，筛选出用于ecg信号仿真的基类模板；根据基准心率和用于ecg信号仿真的基类模板，结合目标仿真类型进行仿真处理，生成不同类型的ecg仿真信号。本申请通过多次聚类和筛选处理，能解决原始ecg数据多样性不足、类型不平衡、噪声多等的问题。

技术特征：

1.一种ecg信号仿真方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取第一ecg片段，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述第一ecg片段进行初次聚类，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述第一ecg片段进行二次聚类，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一ecg片段依次进行初次聚类和二次聚类，以生成ecg模板库之后，所述方法还包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述ecg模板库中聚类簇的心搏个数，筛选出用于ecg信号仿真的基类模板，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标仿真类型包括仿真nn序列、仿真nv序列和仿真ns序列中的一种或多种，所述根据基准心率和用于ecg信号仿真的基类模板，结合目标仿真类型进行仿真处理，生成不同类型的ecg仿真信号，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法，还包括：

9.一种电子设备，包括存储介质与控制器，其特征在于，所述存储介质上存储有管理程序，所述管理程序被所述控制器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的ecg信号仿真方法的步骤。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的ecg信号仿真方法的步骤。

技术总结
本申请涉及一种ECG信号仿真方法、电子设备及存储介质，方法包括：获取第一ECG片段，第一ECG片段包括多组完整心拍；对第一ECG片段依次进行初次聚类和二次聚类，以生成ECG模板库；根据ECG模板库中聚类簇的心搏个数，筛选出用于ECG信号仿真的基类模板；根据基准心率和用于ECG信号仿真的基类模板，结合目标仿真类型进行仿真处理，生成不同类型的ECG仿真信号。本申请通过多次聚类和筛选处理，能解决原始ECG数据多样性不足、类型不平衡、噪声多等的问题。

技术研发人员：刘飞,李小整,朱佳欣
受保护的技术使用者：浙江智柔科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11