脉搏信号峰值提取方法总结

脉搏信号和脉搏信号的差分信号
6.1 初始阈值的设定
c
Байду номын сангаас
6.2 峰值的检测
6.3 阈值更新
7.脉搏信号的干扰段检测算法
（1）干扰段检测原理 • 在脉搏信号的处理中，脉搏信号由于受到各种因素的干扰 ，其正常的信号段中可能出现部分受到干扰的信号，这不 利于脉搏信号的准确分析。正常脉搏信号的波形是比较规 则的、准周期的，受到干扰的脉搏信号则丧失了这些特点 ，变的杂乱无规则，没有周期性，可以充分利用这个特点 来简单判断脉搏信号中的干扰段，利用相近脉搏信号波形 匹配的方法把信号的干扰段和信号的正常段区分开来。 （2）具体做法 • 利用基于PAA的分段线性表示算法对时间序列进行降维， 依据正态分布的特点设置断点，将降维后的数据序列转化 成相应的符号序列，而后利用相近脉搏信号匹配的方法把 信号的干扰段和信号的正常段区分开来。
脉搏信号中的干扰段
峰值检测过程中适时应用干扰段检测算法
脉搏信号 选取自适应段
自适应段异常？
Y
N
初始阈值设定
可变差分检测 可能的峰值点
更新阈值 确定为峰值点
检测到的点满足幅度阈值？
Y
N
信号匹配？
Y
N
可变差分阈值法结合SAX匹配方法检测峰值过程
下一步计划
一、修改论文 二、继续学习脉搏图像相关知识
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• 图2 阈值法提取脉搏信号峰值
1.2阈值法提取脉搏信号峰值的
• 1）记脉搏信号为x(t),找到x(t)的最大值m; • 2）用最大的值m减去某值a,记做b=m-a为门限，进行脉搏 信号的门限处理，将x(t)中高于b的值置为b,否则置为0,结 果记为y(t); • 3）对y(t)求差分，结果为1的点对应于脉搏信号的升支， 结果为-1的点对应于脉搏信号的降支，在每相邻的两个升 支之间找最大值max和最小值min,max即为脉搏信号主波波 峰位置，min即为脉搏信号始射点的位置； • 4）在最大值max和最小值min之间寻找最大值，靠近主波 的点为潮波波峰所在点；
极值法提取脉搏信号的主波、潮波
阈值法检测脉搏信号峰值的缺点
非标准脉搏波形
较长时间的一段脉搏信号
4 信号腐蚀法
• 1）预处理后的信号以0幅度为 基准，将在0幅度（或其它的 参考幅度）以下的信号全部置 于0（相当于把0幅度以下的全 部腐蚀）。 • 2）对腐蚀后的信号求差分（ 导数）。 • 3）在求差分后的信号中提取 差分的峰值。 • 4）基于差分的峰值检测差分 信号中的过零点。 • 5)过零点对应于原始脉搏信号 的峰值点。
假设采集到的脉搏波为数字信号序列下 x[j],
(max{ x[j ]} x[j p ]) x[j p ] x[j ],j [j p 200,j p 200]
• j∈[0,N],实际波峰x[jp]的判别条件为: 公式中，Δ =（max{x[j]}-min{x[j]}）×0.4,jp为波峰点 的位置。
脉搏信号峰值提取总结
兰州理工大学
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6.动态差分阈值法提取脉搏信号峰值
• 脉搏信号的主波一般上升迅速且平滑(有毛刺，可以通 过数据平滑的方法对脉搏信号进行一次或多次平滑)、幅 度较大、差分单调变化的持续时间比较长等特点，在一个 脉搏信号周期中。如图所示，通常情况下从脉搏波的起始 点a到主波波峰b的差分单调变化持续时间大于从c到潮波 波峰d的差分单调变化持续时间，这对大多数潮波高于主 波的情况也适用。
具体来说就是将脉搏信号 降维成不同的字母，然后 定义不同字母之间的距离， 每一段脉搏信号都可以表 示成一个字符串，通过两 个形成的字符串之间的匹 配的距离来判断脉搏信号 的波形是不是干扰段。
脉搏信号和降维后的脉搏信号
在一个子序列内符号化后 的信号序列为： bbbabdcdccddcaaabcccb， 根据字符串之间具体的匹 配算法，经过匹配后认为 其中所含的为干扰段。
图1 脉搏信号的高度
在时域脉搏信号的分析中，脉搏信号峰值的提取是其他 参数提取的基础，如脉搏信号的间期，脉率等。 1）阈值法， 2）极值法， 3）腐蚀信号方法（对信号求差分，然后再用阈值法提取 4）拟合动态分类线法 5）动态差分阈值法
1 阈值法提取脉搏信号峰值
• 1.1 阈值提取脉搏信号峰值
• 统计分析采集到得脉搏信号发现，虽然每个脉搏波的波峰 有波动，但他们波动总在一个范围内，基本上不超过最大 波形高度的0.3倍，再实际中可以取0.4倍为参考。因此可 以认为波峰点是在每个脉搏周期中波形的最大值附近，大 于其邻域内所有点的点。
2 极值法
• 要提取的脉搏波的特征信息点(如主波、潮波、重搏波),可 知这些特征点都是脉搏波中的极大值点。极值法的基本思 想是把脉搏波信号的极大值点一次性提取出来,再在极大值 点中分离出脉搏波的时域特征点。 • （1）对于采样的脉搏信号假设为x(n),找出其所有的极大 值点; • （2）对极大值点进行去噪,消除噪声点,在极大值点中找出 理论上的最大值,即主波峰; • （3）去掉所有的最大值点(主波),再找出剩余极大值点中 的最大值和次大值,即潮波和重搏波。
5.拟合动态分类线法
• 1）首先，对脉搏信号求一阶和二阶差分，求出脉搏信号 的极值。 • 2)利用插值法拟合出脉搏信号的极大值曲线。 • 3)再对脉搏信号的极大值曲线求一阶和二阶差分，则极大 值曲线的极大值即为脉搏信号的峰值，极小值即为脉搏信 号的潮波。
脉搏信号极大值检测结果图
脉搏信号极大值曲线图