心電信號去噪及效果評價研究.pdf

1、心電信號中的基線漂移等噪聲干擾問題由來己久,各種降噪方法的研究層出不窮。本研究根據(jù)心電信號對醫(yī)療診斷的重要意義,以及對信號保真程度的嚴格要求,在保證信號波形形態(tài)和電位不失真的前提下,最大限度的去除漂移噪聲、為后續(xù)的診斷提供特征點清晰且真實反映患者心電活動的的心電信號。從心電信號漂移處理的經(jīng)典策略中選取各種波形下均能有效降噪且造成失真最小的形態(tài)學方法,并將該方法針對信號處理常用一維結(jié)構(gòu)元素擴展到二維,使心電信號的降噪過程可以通過改變調(diào)整結(jié)

2、構(gòu)元素的方式得到更有效的控制。
　　 同時,將使用二維結(jié)構(gòu)元素的形態(tài)學信號處理方法使用數(shù)學語言描述出來,并推導出計算公式組,簡化了心電信號基線漂移的降噪過程。該公式組是從形態(tài)學原始定義中推導而來,具有廣泛的通用性,可以推廣到其它類型一維信號的基線提取。在這個公式組之外,還規(guī)定了二維結(jié)構(gòu)元素的簡要設計原則；并通過實例證明,根據(jù)這個原則設計并使用二維結(jié)構(gòu)元素后,與傳統(tǒng)的一維結(jié)構(gòu)元素相比,一維信號基線漂移的糾正中降低了對信號波形造成的

3、失真,并可通過衰減補償?shù)确绞皆诮翟胩幚碇筮M一步提高信號的質(zhì)量。
　　 再次,對于心電信號的降噪處理的效果評價,目前文獻中尚無統(tǒng)一的、具有針對降噪效果、尤其是對信號失真程度的評價標準,因此本文綜合心電信號各波形成分的形成原理和心電診斷學意義,提出量化的用于降噪效果和失真程度評價的系統(tǒng)構(gòu)架,涵蓋心電信號中影響診斷的所有特征點位置及點與點的間期、電位等信息的評價,并通過合理地計算獲得量化的數(shù)值,用以客觀衡量各降噪策略的效果及失真控制

4、能力。
　　 最后,研究從MIT/BIH心律失常數(shù)據(jù)庫中選取八個樣本,對應于典型的八種心電波形作為實驗數(shù)據(jù),試驗中模擬添加漂移干擾,使用本文提出的二維結(jié)構(gòu)元素的形態(tài)學方法進行降噪處理,同樣的數(shù)據(jù)也在基于一維結(jié)構(gòu)元素的形態(tài)學、小波變換和中位值方法進行對比實驗。實驗結(jié)果通過文中提出的降噪效果和失真評價體系進行評價,經(jīng)過大量實驗得結(jié)論為,基于二維結(jié)構(gòu)元素的形態(tài)學降噪效果略低于使用一維結(jié)構(gòu)元素時的效果,但優(yōu)于其它策略；而對失真的控制方面