心电信号预处理以及特征提取

关于心电信号预处理以及特征提取第1页，共13页，2023年，2月20日，星期四

内容心电信号自动分析背景心电信号预处理特征波提取第2页，共13页，2023年，2月20日，星期四心电信号自动分析背景心电图典型波形P波:代表心房除极过程，故P波的异常代表心房的问题。PR间期：是P波+PR段代表心房除极开始到心室除极，是检测房

KKKKKKKK室传导阻滞的重要参考。QRS波群：心室除极过程。ST-T：心室复极全过程。QT间期：整个心室的活动过程。心电信号频率范围：0.05-100hz第3页，共13页，2023年，2月20日，星期四心电信号预处理噪声来源工频干扰：工频干扰是由电力系统引起的一种干扰，由50hz及其谐波构成的一种干扰，幅值约为ECG（心电信号）的50%基线漂移：呼吸引起的，源于被测对象在测试过程中呼吸时电极和人体皮肤间的阻抗、仪器放大的热噪声等干扰引起的，频率大约在0.15-0.3hz。呼吸时ECG的幅值有15%的变化。肌电干扰：来源于人体的肌肉颤抖，肌电干扰产生毫伏级的电势。可视为瞬间发生的高斯零均值带限噪声。第4页，共13页，2023年，2月20日，星期四几种去噪方法

基线漂移FIR高通滤波器

将肌电干扰、工频干扰一起看作为高频噪声通过高通滤波器进行滤除，其频率范围在40-100hz。这里可以通过maltab工具箱中ftatool设计FIR滤波器。第5页，共13页，2023年，2月20日，星期四中值滤波器平滑滤波器第6页，共13页，2023年，2月20日，星期四噪声干扰（工频干扰、肌电干扰40-100HZ）小波去噪平均滤波平均滤波器是一种梳妆滤波器，N=10

处其幅频特性曲线为0第7页，共13页，2023年，2月20日，星期四特征波的提取（QRS复合波）特征波的提出主要包括：R波波峰、qrs起始点、qrs结束点基于数学形态学的基于小波经典的差分阈值方法：通过差分运算，可将心电信号中斜率较大的部分(QRS复合波)突显出来。整个算法可分为三个部分：差分运算、寻找最大值设定阈值、检测R波。步骤1：对心电信号进行下式的差分运算计算其斜率第8页，共13页，2023年，2月20日，星期四步骤2：对差分信号分段检测最大值，取最大值得平均值M，设置一定比例作为阈值，再次QRS波峰的阈值设定为2/5*M步骤3：对R波的检测中我们需要设定一些列的参数配合回溯机制如下图所示第9页，共13页，2023年，2月20日，星期四第10页，共13页，2023年，2月20日，星期四QRS边界点的检测

局域变换法

用心电信号减去一段斜率不变的直线，以将心电信号中斜率变最大的部分凸显出来，然后选取绝对值最大的点为所检测的点其中y（n）有以下公式计算得出：

具体实现步骤：(1)定位R波以后，在其波前80ms（M点）到R波之间

求绝对值最大的点；(2)然后在区间(M,)上求绝对值最大的点；；(3)计算与R的间期，若间期小于QR时限最大值QR_timelimit，并且x()>y()，则R波前有负向波，以为QRS波的起点，否则，R波前无负向波，以为QRS波起点。(4)在QRS波起点或附近，小范围内搜索斜率绝对值最小的点作为QRS波群修正后的起点。第11页，共13页，2023年，2月20日，星期四作业选择一种预处理方式对给定的心电信号进行预处理提取R波波峰以及QRS起始点和终止点给出心电信号为mit-bih心律失常数据库中的数据采样率为360hz