ECG去噪和R波檢測的算法研究.pdf

1、心電圖(Electrocardiograph，ECG)是利用心電圖機(jī)記錄心臟跳動周期所產(chǎn)生電信號變化的一種圖形技術(shù)，可以用來記錄人體正常心臟的電活動以及診斷各種心臟疾病。然而在采集過程中心電信號經(jīng)常會受到各種干擾，故心電信號去噪處理和特征波形的檢測一直是醫(yī)學(xué)信號處理領(lǐng)域的研究熱點。本文基于心電信號去噪處理和R波檢測的研究現(xiàn)狀，對常用的心電信號去噪算法和R波檢測算法加以研究和改善，并通過仿真實驗獲得了較好的結(jié)果。本文主要工作如下:

2、　　(1)首先介紹了心電信號的產(chǎn)生機(jī)理、基本組成部分及其各個特征波形、波段包含的參數(shù)指標(biāo)所代表的生理意義，還有心電信號受到的干擾噪聲類型。心電信號是一種隨機(jī)性強(qiáng)、幅值微弱、信噪比低的生理信號，在采集期間，心電信號極易受到心電圖機(jī)、電極連接以及病人自身的運(yùn)動偽跡等因素的影響，從而引入噪聲干擾，這些常見的噪聲主要包括了肌電噪聲、工頻噪聲和基線漂移等。
　　(2)根據(jù)各類噪聲的不同性質(zhì)，對不同的噪聲采取不同的去噪處理方法。針對基線漂移的

3、去除，本文給出了一種數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)和希爾伯特振動相結(jié)合的算法，首先通過改進(jìn)的形態(tài)學(xué)開、閉運(yùn)算分離QRS波群，保留含有基線漂移的P波和T波，然后利用希爾伯特振動提取出基線漂移，最后將QRS波群和濾除基漂的P、T波疊加，獲得不失真的心電波形。對于工頻噪聲和肌電噪聲，本文給出了一種基于集合經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解與小波新閾值相結(jié)合的算法，首先通過經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解獲得心電信號的若干個本征模函數(shù)（IMFs），并判定出含噪IMF的數(shù)量，然后對含噪IMF分量進(jìn)行小波分解

4、，利用自適應(yīng)雙閾值去除低尺度（如第一尺度）的噪聲，利用新閾值函數(shù)去除較低尺度（如第三尺度）的噪聲，最后將去噪IMF分量和信號IMF分量重構(gòu)，獲得干凈的心電信號。本文利用Matlab2015a軟件編程，對MIT-BIH心率失常數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了算法驗證和仿真，效果良好。
　　(3)將香農(nóng)能量(Shannon energy)應(yīng)用到R波檢測算法中。該算法首先采用帶通濾波器對心電信號進(jìn)行濾波處理，隨后對去噪后的心電信號進(jìn)行一階差分以及幅