心电信号预处理以及特征提取 ppt课件
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步骤1：对心电信号x ( n进) 行下式的差分运算计算其斜
率 Y(n)=|1+2+3+4|/4
k=x(n+k)-x(n-k) k=1,2,3,4
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
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
心电信号预处理以及特征提取
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。
50 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 平滑滤波前信号采样点
200 150 100
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 趋势项采样点
50 0
-50 -100
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 平滑滤波后信号采样点
500
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 心电信号采样点
中值滤波器 平滑滤波器
平滑滤波后信号幅值 趋势项幅值 平滑滤波前信号幅值
中值滤波后信号幅值 趋势项幅值 中值滤波前信号幅值
中值滤波去除基线漂移结果 250 200 150 100
50 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 中值滤波前信号采样点
200 100
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 趋势项采样点
100
0
-100 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 中值滤波后信号采样点
平滑滤波去除基线漂移结果 250 200 150 100
1/N,n=0,1,...,N1 h(n) 0，其他
2 N
处其幅频特性曲线为0
心电信号预处理以及特征提取
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。
心电信号预处理以及特征提取
信号与信息处理 指导教师：邱天爽 教授
心电信号预处理以及特 征提取
心电信号自动分析背景 心电信号预处理 特征波提取
心电信号预处理以及特征 提取
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
心电信号预处理以及特征提取
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。
心电信号幅值
350 300 250 200 150 100
50 0
-50 -100
FIR高 通 滤 波 器 去 除 基 线 漂 移 结 果
平均滤波前信号幅值
小波滤波前信号幅值
小波滤波器去除高频噪声结果
心电50 信号预处理以及特征提50 取
0
ห้องสมุดไป่ตู้
0
平均滤波器去除高频噪声结果
小波-50 去噪
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 小波滤波前信号采样点
-50
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 平均滤波前信号采样点
小波滤波后信号幅值
平均滤波后信号幅值
50
20
0 0
-20
-50
-40
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 小波滤波后信号采样点
平均滤波 平均滤波器是一种梳妆滤波器，N=10
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 平均滤波后信号采样点
心 局电域信变换号法预处理以及特征提取
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 , Q)1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 R波x 前( Q无)>1 负y (向)波，Q ，1则以R波为前QR有S负波向起波点，。以为QRS波的起点，否则， (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。
率 Y(n)=|1+2+3+4|/4
k=x(n+k)-x(n-k) k=1,2,3,4
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
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
心电信号预处理以及特征提取
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。
50 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 平滑滤波前信号采样点
200 150 100
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 趋势项采样点
50 0
-50 -100
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 平滑滤波后信号采样点
500
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 心电信号采样点
中值滤波器 平滑滤波器
平滑滤波后信号幅值 趋势项幅值 平滑滤波前信号幅值
中值滤波后信号幅值 趋势项幅值 中值滤波前信号幅值
中值滤波去除基线漂移结果 250 200 150 100
50 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 中值滤波前信号采样点
200 100
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 趋势项采样点
100
0
-100 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 中值滤波后信号采样点
平滑滤波去除基线漂移结果 250 200 150 100
1/N,n=0,1,...,N1 h(n) 0，其他
2 N
处其幅频特性曲线为0
心电信号预处理以及特征提取
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。
心电信号预处理以及特征提取
信号与信息处理 指导教师：邱天爽 教授
心电信号预处理以及特 征提取
心电信号自动分析背景 心电信号预处理 特征波提取
心电信号预处理以及特征 提取
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
心电信号预处理以及特征提取
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。
心电信号幅值
350 300 250 200 150 100
50 0
-50 -100
FIR高 通 滤 波 器 去 除 基 线 漂 移 结 果
平均滤波前信号幅值
小波滤波前信号幅值
小波滤波器去除高频噪声结果
心电50 信号预处理以及特征提50 取
0
ห้องสมุดไป่ตู้
0
平均滤波器去除高频噪声结果
小波-50 去噪
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 小波滤波前信号采样点
-50
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 平均滤波前信号采样点
小波滤波后信号幅值
平均滤波后信号幅值
50
20
0 0
-20
-50
-40
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 小波滤波后信号采样点
平均滤波 平均滤波器是一种梳妆滤波器，N=10
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 平均滤波后信号采样点
心 局电域信变换号法预处理以及特征提取
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 , Q)1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 R波x 前( Q无)>1 负y (向)波，Q ，1则以R波为前QR有S负波向起波点，。以为QRS波的起点，否则， (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。