小波分析在心电信号去噪中的应用程序
傅里叶变换与小波变换在信号去噪中的应用
傅里叶变换与小波变换在信号去噪中的应用
傅里叶变换和小波变换是研究信号处理的基本技术，在信号去噪中都有应用。
1. 傅里叶变换：傅里叶变换是根据信号的复数表达，首先将时间和频率分离，把一段时间的信号映射到它的频谱上。
在信号处理时，可以利用它分离需要保留的部分信号和多余噪声，具体可以采用以下步骤：
（1）利用傅里叶变换将原始信号变换到频域；
（2）在频域上滤波处理，滤除多余的噪声；
（3）利用傅立叶逆变换将处理后的信号再变换回时域，获得处理后的信号。
2. 小波变换：小波变换是研究信号处理的重要技术，与傅里叶变换类似，它可以把时间和频率分离，把一段时间的信号映射到它的小波变换频谱上。
特别是它可以满足时空局部性，把一段时间内不同时间段和不同频率段的信号分离，提高频谱分析的精度，这在信号去噪方面特别有用。
另外，它还有把信号去噪后的特点：对离散的非定时噪声的去除效果比傅里叶变换的去除效果好。
若想实现信号去噪，可以按照以下步骤：
（1）将原始信号变换到频域，可以采用傅里叶变换或者小波变换；
（2）在频域上滤波处理，滤除多余的噪声；
（3）将处理后的信号再变换回时域，特别是对于小波变换，可以利用它把信号去噪后的特点：对离散的非定时噪声的去除效果比傅里叶变换的去除效果好。
论述小波分析及其在信号处理中的应用
论述小波分析及其在信号处理中的应用小波分析是一种数学工具，用于在时域和频域中对信号进行分析。
它可以将信号分解成具有不同频率和时间尺度的小波函数，从而更好地捕捉信号的局部特征和变化。
小波分析在信号处理中有广泛的应用，以下是一些主要的应用领域：1. 信号压缩：小波分析可以提供一种有效的信号压缩方法。
通过对信号进行小波变换并根据重要性剪切或量化小波系数，可以实现高效的信号压缩，同时保留主要的信号特征。
2. 图像处理：小波分析在图像处理中有重要的应用。
通过对图像进行小波变换，可以将其分解成具有不同频率和时间尺度的小波系数，从而实现图像的去噪、边缘检测、纹理分析等。
3. 语音和音频处理：小波分析可以用于语音和音频信号的分析和处理。
通过小波变换，可以提取音频信号的频谱特征，实现音频的降噪、特征提取、语音识别等。
4. 生物医学信号处理：小波分析在生物医学信号处理中有广泛的应用。
例如，通过小波分析可以对脑电图（EEG）和心电图（ECG）等生物医学信号进行时频分析，以实现对心脑信号特征的提取和异常检测。
5. 数据压缩：小波分析在数据压缩中也有应用。
通过对数据进行小波变换，并且根据小波系数的重要性进行压缩，可以实现对大量数据的高效存储和传输。
6. 模式识别：小波分析可以用于模式识别和分类问题。
通过对数据进行小波变换，可以提取重要的特征并进行模式匹配和分类，用于图像识别、人脸识别等应用。
综上所述，小波分析在信号处理中有广泛的应用，可以用于信号压缩、图像处理、语音和音频处理、生物医学信号处理、数据压缩和模式识别等领域。
它提供了一种强大的工具，用于捕捉信号的局部特征和变化，从而推动了许多相关学科的发展。
小波变换在心电信号去噪中的应用
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小波变换在信号处理中的应用
小波变换在信号处理中的应用一.小波变换应用于噪声抑制：利用Mallet算法对输入信号f(t)进行小波分解，再根据对信号和噪声的先验知识分离信号和噪声。
提过滤波形成新的小波分量，最后重建信号。
f(t)S(t)N(t)W(f)W(S)W(N)小波分解滤波重建信号信号与噪声被小波变换分离：Donoho去噪方法：不同阀值选取算法的去噪结果：研究重点：信号与噪声在小波变换域上的特征。
小波基的选择。
阈值的选取方法。
二.小波变换应用于信号检测：瞬时信号检测问题。
在噪声中检测短时，非平稳，波形和到达时间未知的信号。
H0:H1:某(t)n(t)某(t)S(t)n(t)t[0,T]其中：S(t)只在[t0,t0T0]非零。
n(t)为噪声。
T0T我们可以假设：S(t)Aie某p{ai(tti)}in(i(tti)i)u(tti)i1N其中：Aiaiti信号幅度；衰减系数到达时间频率初始相位ii由cj,kS,j,k|cj,k|在kti两边呈指数衰减，且达到局部极值。
2j由于小波变换得多尺度特性，我们可以选择不同的j,利用不同的时域和频域分辨力，了解信号的的全貌，从而使基于小波变换的信号检测器具有较好的鲁棒性。
可以得到:(1)(2)(3)若在观测时间内，有多个信号到达，我们可以选择适当的j,使时间尺度尽可能的小，从而使不同信号的峰值出现在不同的上，由此分离信号。
k方法：对输入信号进行多尺度的小波变换，检测其变换结果的局部极值点。
性能：优于能量检测器，接近与匹配滤波器。
小波变换应用于信号分析(信号的奇异性分析)若f(t)在某处间断或某阶导数不连续，则称f(t)在此点有奇异性。
Fouier变换可以分析函数的整体的奇异性，但不能推断奇异点的空间(时间)分布情况。
定义：设nn1,若在某点某0,存在常数A与h0,及一个n阶多项式Pn(h),使f(某0h)Pn(h)A|h|a则称f(某)在点某0具有Lipchitz指数0hh0注：()若A和与某0无关，则称为一致1Lipchitz指数。
如何使用小波变换进行信号去噪处理
如何使用小波变换进行信号去噪处理信号去噪是信号处理领域中的一个重要问题，而小波变换是一种常用的信号去噪方法。
本文将介绍小波变换的原理和应用，以及如何使用小波变换进行信号去噪处理。
一、小波变换的原理小波变换是一种时频分析方法，它可以将信号分解成不同频率和时间尺度的成分。
与傅里叶变换相比，小波变换具有更好的时域分辨率和频域分辨率。
小波变换的基本思想是通过选择不同的小波函数，将信号分解成不同尺度的波形，并通过对这些波形的加权叠加来重构信号。
二、小波变换的应用小波变换在信号处理中有着广泛的应用，其中之一就是信号去噪处理。
信号中的噪声会影响信号的质量和准确性，因此去除噪声是信号处理的重要任务之一。
小波变换可以通过将信号分解为不同尺度的波形，利用小波系数的特性来区分信号和噪声，并通过滤波的方式去除噪声。
三、小波变换的步骤使用小波变换进行信号去噪处理的一般步骤如下：1. 选择合适的小波函数：不同的小波函数适用于不同类型的信号。
选择合适的小波函数可以提高去噪效果。
2. 对信号进行小波分解：将信号分解成不同尺度的小波系数。
3. 去除噪声：通过对小波系数进行阈值处理，将小于一定阈值的小波系数置零，从而去除噪声成分。
4. 重构信号：将去噪后的小波系数进行逆变换，得到去噪后的信号。
四、小波阈值去噪方法小波阈值去噪是小波变换中常用的去噪方法之一。
它的基本思想是通过设置一个阈值，将小于该阈值的小波系数置零，从而去除噪声。
常用的阈值去噪方法有软阈值和硬阈值。
软阈值将小于阈值的小波系数按照一定比例进行缩小，而硬阈值将小于阈值的小波系数直接置零。
软阈值可以更好地保留信号的平滑性，而硬阈值可以更好地保留信号的尖锐性。
五、小波变换的优缺点小波变换作为一种信号处理方法，具有以下优点：1. 可以提供更好的时域分辨率和频域分辨率，能够更准确地描述信号的时频特性。
2. 可以通过选择不同的小波函数适用于不同类型的信号，提高去噪效果。
3. 可以通过调整阈值的大小来控制去噪的程度，灵活性较高。
信号处理中的小波分析方法
信号处理中的小波分析方法信号处理是一门研究如何对信号进行采集、处理和分析的学科，而小波分析则是信号处理领域中一种重要的方法。
本文将介绍信号处理中的小波分析方法及其应用。
一、小波分析的基本原理小波分析是一种基于数学小波理论的信号处理方法。
它的基本思想是利用小波函数将非平稳信号分解为不同频率的多个小波成分，并用于信号的时域和频域分析。
小波分析与傅里叶分析不同的是，它不依赖于正弦余弦基函数，而是利用小波函数，如Daubechies小波、Morlet小波等，进行信号的变换和分析。
小波函数具有时域局部性和频域局部性的特点，可以更好地处理非平稳信号。
二、小波分析的应用1. 信号压缩与去噪小波分析在信号压缩与去噪方面有广泛的应用。
通过将信号分解为不同频率的小波成分，可以对信号进行压缩和去除噪声。
小波分析相比于传统的傅里叶分析方法，能够更准确地捕捉信号的瞬态特征，提高信号的压缩和去噪效果。
2. 图像处理小波分析在图像处理中也具有重要的应用。
通过对图像进行小波变换，可以实现图像去噪、图像压缩和边缘检测等功能。
小波变换能够更好地保持图像的边缘信息，避免出现模糊和失真情况。
3. 语音信号处理在语音信号处理中，小波分析可以用于语音信号的压缩、语音识别和语音变换等方面。
小波变换可以提取语音信号的特征参数，并用于语音识别和语音变换算法中。
4. 生物医学信号处理小波分析在生物医学信号处理中也有广泛的应用。
例如，在心电图分析中，小波变换可以提取心电信号的特征波形，用于疾病的诊断与监测。
在脑电图分析中，小波变换可以提取脑电信号的频谱特征，帮助研究人员研究大脑的功能活动。
三、小波分析方法的发展与挑战小波分析作为一种新兴的信号处理方法，近年来得到了广泛的研究和应用。
在发展过程中，小波分析方法也面临一些挑战。
首先，小波分析方法在计算上比较复杂，需要进行多次尺度和平移变换，计算量较大，对计算资源要求较高。
因此，在实际应用中需要寻求更高效的算法和技术。
在Matlab中用小波分析实现心电信号去噪
在 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ巾 用 小 波分 析 实 ｔ Ｈ ｉ ｌ ｉ ． ｉ 电 信 号 去 噪
江汉大学数学与计算机科 学学院计算 中心 李 曼
［ 摘 要】 本文描述 了通过 ｂ ｉ ｏ ｒ ３ ． ５ 小波变换按 照 Ｍａ ｌ ｌ ａ ｔ 的快速算 法对含有 干扰的心 电信 号进行 ９ 尺度分解 ； 通过使 用硬 阈值和软 阈值 方 法获取默认 阈值 和使 用 Ｓ ｔ ｅ ｉ ｎ无偏 似然估计 闽值进行 阈值 量化 ， 去除噪声成分 ； 最后根据 小波分 解的最底 层低 频 系数 和各层 高频 系 数进行一 维小波重构 ， 从 而得 到去 除噪声的心电信号。 ［ 关键词 ］ 心 电信号 噪声干扰 Ｍａ ｌ ｌ ａ ｔ 算法 近似 系数 细节 系数 小波分 解重构 去噪 心电信号 （ Ｅ Ｃ Ｇ ） 是非线性 、 非平稳 的随机弱信号 ， 是心脏病ｌ ｝ 缶 床诊 断 中非 常重要 的信 号。然而 在采集过程 中会受 到工频干扰 、 基线漂移 和肌 电干扰等 噪声 污染 ， 影响诊断和分析 的准确 度。在消除噪声方 面 ， 傅立 叶分 析方法是 将信号在频 域 中进行 分析 ， 不 能给 出信 号在某个 时 间点 的变 化情况 ， 不能有效地 区分是信 号中 的突变 部分还是 不平稳 的 白噪声 。而小 波变换是一种对信 号的时间一 尺度 （ 时间一 频率） 分析方法， 具有 多分 辨率 的 特点 。本文 采用 ｂ ｉ ｏ ｒ ３ ． ５ 小波 变换 按照 Ｍ ａ ｌ ｌ ａ ｔ 算 法对 Ｅ Ｃ Ｇ 信号 进行 多尺度小 波分解 ， 然后采用 阈值 去噪与小 波重构 算法对 信号进行去噪处理 。 １ ． 心 电 信 号 的 采 集 及 噪 声 干 扰 心 电信 号的频率范 围在 ０ ． ０ １ Ｈ ｚ — ｌ Ｏ Ｏ Ｈ ｚ 之间， 而大部分 频谱能量集 中在 ０ ． ２ ５ Ｈ ｚ 一 ３ ５ Ｈｚ 之间 。 本 文 采 用 的是 ＭＩ Ｔ ／ Ｂ Ｉ Ｈ Ａｒ ｒ ｈ ｙ ｔ ｈ ｍ ｉ ａ Ｄ ａ ｔ ａ ｂ ａ ｓ ｅ中 的 １ ０ ０ ． ｄ ａ ｔ 心 电数 据 ， 数据 采样频 率为 ３ ６ ０ Ｈ ｚ ， 采集 点数 为 Ｎ ＝ ３ ６ ０ ０ 。采集 的信号 显示 如图 １
小波阈值去噪matlab程序
小波阈值去噪matlab程序小波阈值去噪是一种常用的信号处理方法，可以在Matlab中使用Wavelet Toolbox来实现。
下面是一个简单的小波阈值去噪的Matlab程序示例：matlab.% 生成含有噪声的信号。
t = 0:0.001:1;y = sin(2pi100t) + randn(size(t));% 进行小波阈值去噪。
wname = 'db4'; % 选择小波基函数。
level = 5; % 选择分解的层数。
noisySignal = wdenoise(y, 'DenoisingMethod','UniversalThreshold', 'ThresholdRule', 'Soft', 'Wavelet', wname, 'Level', level);% 绘制结果。
figure.subplot(2,1,1)。
plot(t,y)。
title('含噪声信号')。
subplot(2,1,2)。
plot(t,noisySignal)。
title('去噪后信号')。
在这个示例中，首先生成了一个含有噪声的信号，然后使用`wdenoise`函数进行小波阈值去噪。
在`wdenoise`函数中，我们选择了小波基函数为db4，分解的层数为5，DenoisingMethod为UniversalThreshold，ThresholdRule为Soft。
最后绘制了含噪声信号和去噪后的信号。
需要注意的是，小波阈值去噪的具体参数选择和调整需要根据实际情况进行，上述示例仅供参考。
希望这个简单的示例可以帮助你开始在Matlab中实现小波阈值去噪。
小波神经网络阈值自学习在信号去噪中的应用
李 斌 ，何 日耀
（． １ 西南石油学 院机 电ｑ程学 院， ｔＩ勘探 局钻 井二公司 ， ０ 广西 田东 ５１ Ｏ ３５ ） Ｏ
摘 要： 针对某一确定数据采集系统中小波去噪时的阈值选择， 提出以小波神经网络加标准信号来标定去噪阈值 的方 法， 从而提高对信号的去噪性能 。对于确定的数据 采集 系统 ， 信号噪声主要来源 于系统本身 ， 而且在 短时间 内 系统可视为时不变的。首先给系统一个标准信号输入， 将系统的输出输入到小波神经网络， 在给定的噪声熵下训 练网络使其熵最小， 从而得到相应的去噪阈值 ， 仿真实验表明该方法较一般的去噪方法效果好。
维普资讯
第 ３卷第 ２ ２ 期
２０ Ｏ６年 ３月
中 国测 试 技 术
Ｃ Ｉ Ａ １Ｒ ＭＥ Ｔ Ｅ ＨＮ ０ Ｈ ＮＡ ＭＥ ｓ Ｉ Ｅ Ｎ Ｔ Ｃ ０Ｌ ＧＹ
Ｖ １３ Ｎｏ ２ ｎ．２ ． Ｍａ ．０ ６ ｒ２ ０
小 波神 经 网络 阈值 自学 习在 信 号 去 噪 中 的应 用
１ 引 言
在数据采集 中噪声的消除一直是人们所关注的 重点。从传统的傅里叶分析到短时傅里 叶分析 ， 最 后到在时频两域都具有 良好品质 的小波分析 ， 这一 过程中信号的去噪一直是工程师研究 和改善的 目标 之一。小波分析 由于其基 函数的 自动伸缩和平移特 性， 能将信号在时频空间有效的分解 ， 并能有效的提
小波变换在信号去噪中的应用
小波变换在信号去噪中的应用随着数字化技术的不断发展，各行业的数据量也在不断增加，因此如何对高噪声的数据进行可靠处理变得尤为重要。
在信号处理领域中，小波变换已经成为一种非常有效的信号去噪方法。
接下来将对小波变换在信号去噪中的应用进行深入探讨。
一、小波变换的原理和特点小波变换是一种将函数分解为不同频率组成部分的数学方法。
和传统傅里叶变换不同，小波变换具有更好的时间-频率局限性，能够有效的提取出不同频率成分的信号。
同时，小波变换能够处理非平稳信号，也就是信号的频率随时间的变化。
小波变换能够将信号分解为低频和高频两部分，其中低频部分表示信号的整体趋势，高频部分表示信号的细节部分。
二、小波去噪的实现过程小波去噪是通过去掉信号中的高频部分来达到减少噪声的目的，实现的具体步骤如下：1. 对信号进行一次小波变换，得到低频部分和高频部分；2. 计算高频部分的标准差，并通过阈值处理去掉低于阈值的高频部分；3. 将处理后的低频部分和高频部分进行反变换，得到去噪后的信号。
三、小波去噪的优点和适用范围小波去噪相比传统方法具有以下优点：1. 处理效果更好：小波变换能够更好地提取信号的不同频率成分，而传统方法只能处理平稳的信号；2. 处理速度更快：小波去噪具有并行处理能力，可以在相同时间内处理更多的数据；3. 阈值处理更加方便：小波去噪阈值处理的方法相对于传统方法更加方便。
小波去噪主要适用于以下信号：1. 高噪声信号：高噪声的信号难以处理，而小波变换能够有效提取信号的不同成分，因此小波去噪在处理高噪声信号时效果更佳；2. 非平稳信号：信号的频率随时间变化的情况下，小波去噪将比传统方法更为有效。
四、小波去噪在实际应用中的意义小波去噪在实际应用中的意义主要体现在以下方面：1. 信号传输：在信号传输中，噪声会对传输信号造成影响，而小波去噪能够降低信号噪声，提高传输质量。
2. 图像处理：小波去噪也可以应用于图像处理领域。
在图像处理中，噪声也会对图像造成影响，而小波去噪能够去除图像中的噪声，提高图像质量。
小波阈值去噪在手持心电图机ECG信号中的应用
图１ 利用传 统滤波 后的Ｅ Ｇ Ｃ 信号
“
０ 引言
Ｅ Ｇ 号是 心 脏活 动 的记 录 ，可 以根 据 它 了解 心律 和 心肌 Ｃ 信 病 变 的状 况 ，从 而 可 以诊 断 心血 管 疾病 。 但 心 电信 号 较微 弱 ， 并 含 有很 强 的背景 噪 声 。若 采用 传 统 的硬件 滤 波 方法 ，不仅 增 加 费用 ，在 滤 掉噪 声 的 同时会 损 失部 分 有用 信号 频 率 分量 ，而 这部 分 频率 分量 往 往是 Ｅ Ｇ 号 中 的快 速 变化部 分 ，它们 对某 Ｃ 信 些疾病 的诊 断是至 关重要 的。
１ Ｅ Ｇ信号和 硬件滤 波方 法缺点 ．Ｃ
常规 心 电信 号 为毫 伏级 ，频 带范 围 是００ ～１ ０ ｚ ５ Ｈ 。其 噪 ０ 声 主要 有３ ：工频 干扰 ，基 线漂移 ：测 量 电极接触 不 良、呼 吸 类 等 引起 的低频 干扰 ；肌 电干 扰 ：人体 运 动 、肌 肉 收缩 引 起的 ， 频 率在 ５ ０ ０ ｚ 间 ，肌 电信 号 对Ｅ Ｇ 号 来说 是 一种 高 频 ～２ ０ Ｈ 之 Ｃ 信 干 扰。 而 手持 心 电图机 信 号 更弱 ，噪声 强一 些 ，本 文 的设 计原 则 是在 保证 Ｅ Ｇ 号 不失 真 的情 况 下 ，采用 简 单可 靠 的放 大 电 Ｃ 信 路 。而 滤波 和 陷波 用软 件来 实 现 ，采 用小 波 分析 方 法对 Ｅ Ｇ Ｃ 信 号 进行 滤波 ，既可 降低成本 ，并 且滤波 效果好 。
傅里叶变换与小波变换在信号去噪中的应用
Ｋｅ ｒ ｓ ｉ ａ ｅ ｎ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ：ｓ ｌ ｄ — ｏｓ ｎ ｇ ｅ；Ｆ ｕ ｅ ａ ｓ ｒ ；ｗ ｖ ｌ ｔ ａ ｓ Ｆ ｏ ｒ ｒｔ ｎ ｆｍ ｉ ｒ ｏ ａ ｅ ｅ ｎ ｆ ｉ ｈ ｅ ｈ ｌ ｅｅ ｔ ｒ ｔ ｏ ｎ；ｔ ｒ ｓ ｏ ｄ ｓ ｌｃ
阈值 进 行 小 波 去 噪 可 以有 效地 保 留 高频 部 分 的 有 用信 号 。
关 键 词 ： 号 去 噪 ； 里 叶 变换 ；小渡 变换 ；阈值 选 择 信 傅 中 图 分 类 号 ：Ｉ ｌ ９ １ 文 献 标识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：１ ７ — ２ ６ ２ １ ）４ ０ ５ — ３ ６ ４ ６ ３ （０ １Ｏ — １５ ０
ｐ ｎ ｉ ｅ ｔ ｅｅ ｔ ｖ ｌｔｔ ｅ ｈ ｌ ａ ｅ ｅ ｔｖ ｌ ｅｅ ｓ ｍｅｏ ｅｕｌｓｇ ａ ，ｅ ｐ ｃ ａｌ ｈｅｈ ｇ －ｒ ｑ ｅ ｃ ｒ． ｉ ｒ ｃｐｌ ｏｓ ｌ ｃ ｗａ ｅｅ ｈｒｓ ｏ ｄｃ ｎ ｆ ｃｉ ｅｙｋ ｐ ｏ ｆｔ ｕｓ ｆ ｉ ｌ ｓ ｅ ｉ ｙ ｔ ｉ ｈｆｅ ｈｅ ｎ ｌ ｕ ｎ ｙｐａ ｔ
ｉ ｐｉ ｎ ｕｅ ｙＦｕ ｅ ａ ｓ ｒ ． ｏ ｆ ｅ ｅｕ ｎｙｎｉ ｉ ａ， ｓ ｇＦ ｕｉ ａ ｓ ｒ ｎ ｗｆｔ ｊｃ ｔ ｍ ａｒ ｔ ａｓｄｂ ｏ ｒ ｒｒｎｆｍ Ｆｒ ｘｄ ｒｑ ｅｃ ｏ ｅ ｇ ｌｕ ｉ ｏｒ ｒｒｎｆ ａｄｌ ｌ ｒｏｒ ｅｔｈ ｍｅ ｃ ｉ ｔ ｏ ａ ｉ ｆ ｓｓ ｎ ｎ ｅｔ ｏ ｍ ｏ ｉｅ ｔ ｅ ｅ
心电信号处理中的噪声滤除与特征提取方法
心电信号处理中的噪声滤除与特征提取方法心电信号是一种重要的生物电信号，能够提供有关心脏功能和疾病状态的有用信息。
然而，在实际应用中，心电信号常常受到各种来源的噪声的干扰，如肌电干扰、基线漂移、电源干扰等。
这些噪声会影响心电信号的质量和可靠性，对于心脏疾病的诊断和监测造成不利影响。
因此，在心电信号处理中，噪声滤除和特征提取是非常重要的环节，本文将介绍心电信号处理中常用的噪声滤除与特征提取方法。
一、噪声滤除方法1. 经验模态分解（EMD）经验模态分解是一种基于数据的自适应信号分解方法，能够将非线性和非平稳信号分解为一组称为本征模态函数（IMF）的子信号。
通过对IMF进行滤波处理，可以去除心电信号中的噪声。
EMD方法的优点在于它能够根据数据的特点自适应地分解信号，无需对信号进行任何假设。
2.小波去噪小波去噪是一种基于小波变换和阈值处理的滤波方法。
它将信号分解为各个尺度的小波系数，并对小波系数进行阈值处理来去除噪声成分。
小波去噪方法在滤除噪声的同时，保留了心电信号中的重要特征。
3.自适应滤波自适应滤波是一种根据信号的统计特性进行滤波的方法。
它根据信号的局部统计特性估计噪声方差，并通过滤波器的自适应参数来调整滤波器的增益。
自适应滤波方法能够根据信号的变化自适应地调整滤波参数，因此对于不同类型的心电信号都具有较好的滤波效果。
二、特征提取方法1.时域特征时域特征是在时间轴上对心电信号进行分析的一种方法。
常见的时域特征包括平均心率（HR）、标准差（SDNN）、方差（VAR）、均方根（RMSSD）等。
这些特征能够反映心电信号的整体变化程度和稳定性，对于心脏疾病的诊断和监测非常有价值。
2.频域特征频域特征是将心电信号从时域转换到频域进行分析的一种方法。
通过应用傅里叶变换或小波变换，可以将心电信号分解为频率分量，并计算各个频率分量的能量或功率谱密度。
常用的频域特征包括低频功率（LF）、高频功率（HF），以及它们的比值LF/HF等。
小波变换在心电信号去噪中的应用
ｔ ｒｅ ｅ ｃ ａ ｆ ｃ ｉｅｙ ｒ ｍ ｏ ｅ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｃ ｎ ｂｅｅｆ ｔ ｌ ｅ ｅ ｖ ｖ ｄ
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摘 要： 文章根 据 ｅｉｅ小波 在各个 尺度上 的不 同的带通 滤波特性 ，并 利用小 波 变换多 分辨 的特点 对 ｏｌ ＇ Ｉｔ 心 电信 进行 滤波 。文 中通过 软 、 闯值折衷 函数及 自适应 阈值策 略对 Ｍ ＴＢＨ围际 标准数 据库 中的 硬 Ｉ／Ｉ
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Ａｒ ｃｅＩ ： ０ 一 １ ７２ １ ）２ ０ ５ — ３ ｔ ｌ １ ３ Ｏ ０ （０ ００ — ０ ４ ０ ｅ Ｄ ０
１引言
住心电信 号采集时 ， 器 、 仪 人体 等内外环境的影“ 使采集 向 的信 Ｉ不 【避免地掺杂 了各种噪声 ， １ 『 如幕线漂移 、 Ｔ扰 和 ｜频 ： ｌ
小波变换在信号去噪中的应用
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抑制信号的噪声部分从而恢复真实信号 ｓ） “。 总结起来 ， 一维信号 的小波去噪过程可分为三个步骤： （ ）一维信号的小波分解。选择一个小渡并确定小波分解 的层数 １
技嬉 息
高校 理科 研 究
小 波 变换 在信 号 去 噪 巾响 应 用
集 宁师 范学 院计 算机 系 边 静 戈振 兴
［ 摘 要］ 本文基于 目 前常用的小波去噪 方法， 通过对 第三种 阂值方法的分析 ， 以及结合小波 多分辨率分解的特性 ， 出了一种基 于 提 梯度 自 适应学习算法计算闺值 的去噪方法。 仿真分析 了对含噪信 号在不 同尺度下分解的小波变换 系数进行 阈值处理 ， 得到 了 很好 的
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… 。 。 ∥ ｆ 、
…一 、 … Ｉ ／ － 一 ， ’
置 和 阈 去噪 法： 在 多 波 数 把 值 小的 数 软 值 硬 值 方 即 众 小 系 中，绝对 较 系 为 阈
Ｃｅｉ ｎ ， Ｅ Ｃ ， ｏｆｉｔ简称 Ｗ ） ｆ ｅｓ ｃ 然后利用估计小波系数直接进 行信号重构， 即
。— — 旨 — — — 占 — ＿ 泰 — — ｌ 叩
厂—］ －——－——Ｅ■－——＿——丁—］ 『 『 ＿ ］ － 『
可达到去噪的目 本论文 的。 讨论的 去噪方法 原理就是基于该 类。
１ 噪信号在小波 ． 含 变换下的特性
一
４ ｌ …． ． 一 … … ． … 童 － ∞ … … 第三 类方法是 Ｄｎ ｏ 人提出的阈值方法 ， ｏｏ 等 ｈ 也就是通常所说的
心电信号去噪中的小波方法
在心电信号的去 噪应用 中不断得 到完善 ， 为心 电图的清 晰识 别奠定了基础。本研究总结小波分析在心 电信号去 噪 中的各 种方法 ， 分析其特点及应用 范围， 最后阐述 了心 电信 号小波去
时 随机 收缩 时引 起 的 ， 率 范 围 很 广 （ －Ｏ０ ， 特 性 接 频 ＤＣ ｌ０ Ｖ） 谱
１ 引 言
近 白噪 声 ， 其频率一般在 ５ ￣２ ＨＺ ＫＨＺ之 间。
③ 基 线 漂 移 这 种 噪声 是 因呼 吸 、 体 活 动 或 运 动 心 电 图测 试 所 引 起 肢
心电信 号处 理是 国内外近 年来 迅速 发展 的一个 研究 热
噪 的一 些 问题 和 发展 趋 势 。
２ 心 电 信 号 噪声 的 来 源 及 特 点
在心电信号 的去 噪研究 中 ， 小波 基 的选 择是 一个重要 的 问题 ， 同的小波基 对于心 电信号 的处理结果 可能有很 大差 不 别 。在利用小波分析对心电信号去噪的过程 中小 波基的选择 问题是首要 问题 。Ｆ Ｎａａ ａ［ ． ｚｎＵｃｒ 最早将小波分 析理论应用 于心电信号去噪中， 提出多分 辨分 析的心 电信号去 噪算法 ， 利
点， 是现代生命科学研究 的重要组成部分 ， 目的是 为了从获 其 得的信号中提取有用信息 。心电信号通过记录体表 电位差获
得 ， 反 映 了心 脏 的 活动 状 况 ， 于 心 脏 疾 病 的 诊 断 提 供起心 电信号波形 发生 改变 ， 严
下 ３ 噪声 ： 种 ① 工 频 干 扰 主要 包 括 ５ ＨＺ 电源 线 干 扰及 高 次 谐 波 干 扰 。 由于 人 体 ０
小波变换在信号去噪中的应用
Ａｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ａ ｅ ｅ ａ ｆ ｒ ｉ ｉ ｎａ ｎ ｉｅ ｐｌｃ ｔｏ ｆＷ ｖ ｌｔＴｒ ｎｓｏ ｍ ｎ Ｓ ｇ ｌＤｅ ｏ ｓ
Ｗ ＡＮＧ ｈ －ｉ Ｓ ｕｌ ｎ
（ ｐ．ｏ ｔｍａｉｎ Ｎａ ｊ ｇＩ ｓｉ ｔ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ．Ｎ ｎ ｉｇ２ ０ ｌ ・ ｉａ Ｄｅ ｔ ｆ Ａｕｏ ｔ ， ｎｉ ｎ ｔ ｕｅ ｆ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｊ １ ０ ３ Ｃｈｎ ） ｏ ｎ ｔ Ｔｅ ｎ
Ｋｅ ｏ ｄ ： ｖ ｌｔｔ ａ ｓｏ ｍ ｔ －ｒ ｑ ｅ ｃ ｎ ｌ ｓｓ ｉ ｎ ｌ ｅ ｏ ｓ ｙ ｗ ｒ ｓ ｗａ ｅｅ ｒ ｎ ｆ ｒ ｉ ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ ａ ａ ｙ ｉ ‘ｓｇ ａ ｎ ｉ ｍｅ ｄ ｅ
间能 量有 限 函数 ， 傅 立 叶变挟 为 ： 其
１ 引 言
其 中 ｎ为尺度 参 数 ， ｂ为平移 参 数 。 于任 意的 函 对
数或信 号 ＿ ）∈ Ｌ （ 厂 （￡ Ｒ）的连 续小 波变换 为 ：
Ｗｅ （ ）； ＝ ＝
文 中通 过对 信 号 和 噪声 的小 波 变 换 特 性 进
行 分析 ， 出信号 与 噪声 的小 波变 换 系数 的平 均 得
Ａｂ ｔａ ｔ Ｈａ ｉ ｇ ａ ａｙ ｅ ｈ ｉｆ ｒ ｎ ｅ ｅ ｗｅ ｎ ｓｇ ａ ｎ ｏ ｓ ｆｅ ｈ ｙ ａ ｅ ｗａ ｅｅ — ｒ ｎ ｆ ｒ ｄ，ｔ ｅ ｐ ｐ ｒｄ ｓ ｕ — ｓ ｒ ｃ ： ｖ ｎ ｎ ｌｚ ｄ ｔ ｅ ｄ ｆ ｅ ｃ ｓ ｂ ｔ ｅ ｉｎ ｌ ｄ ｎ ｉｅ ａｔ ｒｔ ｅ ｒ ｖ ｌｔｔ ａ ｓｏ ｍｅ ｅ ａ ｈ ａ ｅ ｉｃ ｓ ｓ ｓ ａｎ ｉ ｌ ｎ ｔ ｇ ｍｅｈ ｄ ｗｈ ｃ ｓ ｇ ｏ ｏ ｉ ｎ ｌ ｉ ｏ ｓ ． Ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｗｉ ｈ ｒ ｄ ｔ ｎ ｌｌ ｗ— ａ ｓ ｆ ｔ ｒ ｈ ｅ ｏ ｓ ｅｉ ｅ ｍｉ ａ ｉ ｔ ｏ ｉ ｈ ｉ ｏ ｄ ｆ ｒ ｓ ｇ ａ ｎ ｎ ｉｅ ｎ ｏ ａ ｅ ｔ ｔ ｅ ｔａ ｉ ｏ ａ ｏ ｐ ｓ ｉ ｅ －ｔ ｅ ｈ ｉ ｌ ｍｅ ｈ ｄ ｎ ｔ ｎ ｙ ｒ ｉｅ ｈ ｉ ｎ ｌｔ － ｏ ｓ ａ ｉ ｕ ｌｏ ｋ ｅ ｓ ｈ ｇ ｉ ｅ ｏ ｕ ｉ ｎ ｔ ｏ ｏ ｌ ａｓ ｓ ｔ ｅ ｓｇ ａ— ｏ ｎ ｉｅ ｒ ｔ ｂ ｔａｓ ｅ ｐ ｉ ｈ ｔ ｏ ｏ ｍｅ ｒ ｓ ｌ ｔ ．Ｓ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｈ ｓ ｐ ｏ ｅ ｈ ｆｅ ｔｖ — ｏ ｉ ｌｔ ａ ｒ ｖ ｄ ｔ ｅｅ ｆ ｃｉ ｅ ｏ ｎ ｓ ｆ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｅ ｓｏ ｈ ｔ ｏ ．
初稿：matlab和labview混合编程的小波变换的心电信号处理
提纲内容：1概要1.3labview简介及小波工具箱VI。
及labview的VI滤波显示。
、1.2matlab简介及小波工具箱，wavemenu 及GUI的设计1.1小波变换在信号去噪应用的原理及方法。
1.1.1小波变换在心电去噪的应用。
1.1.2不同小波在心电去噪的效果比较，选取coif4进行去噪。
使用coif4进行噪声模拟去噪（基线漂移，肌电干扰，工频干扰）。
Matlab心电去噪程序实现。
包括不同小波基的去噪对比，最终选择。
及基于coif4进行去噪的不同阈值的选择对滤波效果的影响，最终得出结论：默认阈值的效果比较好。
前言人体的心电信号是一种非平稳、非线性微弱的电信号，常规心电信号的幅值在mV级，频率为0.05~100Hz。
采集心电信号时，由于受到仪器、人体和环境的影响，采集到的电信号常伴有噪声，信噪比较低。
噪声类型主要有三种：1.肌电干扰。
肌电干扰是由于采集心电时，人体的活动或紧张所引起的。
其频率在5~2000Hz之间。
2.工频干扰。
它是由于供电网络及其他电器设备产生的空间电磁干扰，频率在50~60之间。
3.基线漂移。
基线漂移是由于测量电极移动、人体呼吸等引起的低频干扰，频率一般小于1Hz。
小波变换是一个时间和频率的局域变换，能有效地从信号中提取信息，通过伸缩和平移等运算功能对函数或信号进行多尺度的分析，具有多分辨率的特点，被誉为是“数学显微镜”。
小波变换在诸如信号检测、特征提取、故障诊断与定位、数据压缩等方面成为有力的工具。
本文主要讨论在labview和matlab混合编程环境下，小波变换在处理心电信号噪声方面的应用。
通过比较不同小波基对心电的去噪结果得出结论：使用coif4进行4层小波去噪效果最好。
并且对比默认阈值处理、强制去噪和给定阈值去噪的结果发现：默认阈值去噪结果良好。
LabVIEW语言是由美国NI公司推出的一种非常优秀的面向对象的图形化编程语言。
LabVIEW是实验室虚拟仪器集成环境（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）的简称，它是一个开放型的开发环境，使用图标代替文本代码创建应用程序，拥有大量与其它应用程序通信的VI库，大大简化了过程控制和测试软件的开发。
小波分析在心电信号中的应用
方法 ， 其表达式如 １ ２ ： 和 式
令 Ｔ为 阈值大小 ， ｘ为原信号 ， Ｙ为进行 阈值
且一般情况下总会有较长的导联线暴露在外 ，０ ｚ 处理后的信号 ， ５Ｈ 软阈值 的表达式为 ：
Ｙ：
（ｎ） Ｉ） Ｉ Ｔ ｓ（Ｉ～ Ｉ Ｉ ｉＸ ｘ Ｔ Ｘ ｇ（ ｌ ０ Ｘｌ ≤
ｆ ｌ １ 一
引 言
文献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ：６ ３ ３ ３ （０ １１－ １９ ０ １７— ２ １２ １ ）１０ ５ —３
一
、
干扰也是心电测量 中产生噪声的一个方面。 虽然在 硬件上采用陷波电路加以滤除， 由于线路不对称 但
小波分析（ ｖｌ Ａ ａ ｓ ） Ｗａｅ ｔ ｎｌ ｉ 是数字信号处理 ｅ ｙｓ 中非常有用 的一种工具 。它是在 ２ ０世纪 ８ ０年代 初 ，由 Ｍ ｒ ｔ ａ ｅ 在分析研究地球物理信号时提出来 ｌ
某些疾病如甲状腺机能亢进等， 都会产生高频肌 电
噪声 ，它的产生是众多肌纤维随机收缩时引起的 ， 频率范围很广 ， 频谱特性接近 白噪声。
（ ） 波 阈值 消噪 方 法 的 基 本 原 理 二 小
所谓小波阈值消噪 ， 就是按照一定的预设阈值 压缩信号的小波变换系数 ， 然后用被压缩后 的系数 重构信号以达到消噪的 目的。 目前应用最为广泛的 是 Ｄ ｎｄ 提 出 的 硬 阈 值 （ａ — ｒ ｈｌ ｎ ｏｏｏ ｈｒ ｔ ｅ ｏ ｉ ｄ ｈｓ ｄ ｇ
的。 另外 ， 采用小波滤波的方法适应性较强 ， 采用 阈
值 的方法可以克服传统的滤波处理 中所无法解决
：
ｌ 三 二 ≤二
的信号——噪声频带重叠问题 。
关于小波滤波的方法还应进一步的研究 ， 包括
小波和小波包变换在心电信号去噪中的应用
些 干扰混 杂在心 电信 号 中 ， 心 电波形模 糊不 清 ， 使 对
进 一步 的信 号处 理影 响很 大 ． 用 计 算机 编 程识 别 在 的 时候容 易造成误 判 、 判 等错误 ， 以对心 电信号 漏 所 进行 消噪具 有重要 的意 义ｌ２ ｌ＿ ’。 ’
办法 可 以把信 号 系数保 留 ，而使 大部分 噪声 系数 减
少 至 ０ 。
设 有如下 观测 信号 ：
的时候 比较 有效 ． 当信号 和 噪声 的频带 相 互重 叠 但
时， 则效 果 较差 。并 且 傅里 叶 变换 和 反变 换 要 么 只
厂ｔ （） 凡 （） ＋ （） （） １ 其 中 ：（） ｓ￡为原 始 信号 ； ｆ为方差 是 ｏ 的高斯 白噪 （） ｒ
例 如平 时 最常 见 的傅 里 叶变换 去 噪 ， 先是 将 含 噪 首 声 的信 号进 行 傅里 叶 变换 到频 域 ， 后采 用 滤 波器 然 进 行滤 波 ． 这种 方法 是 当信 号 和 噪声 的频 带 相 分离
幅值 比较 大的小 波系数 一般 以信 号为 主 ，而 幅值 比
较小 的系数 在很 大程度 上是 噪声 。 于是 ， 采用 阈值 的
＾＿ｌ
，
良好 的时 频局 部化 的性质 ． 且 该技 术 在 信号 处 理 并
中的效果 很好 。 目前 ， 波和 小波 包去 噪 的基本 方法有 ：１ 小 （ ）利
） ２ ｎ （ ｎｋ ＝ ２ ） ２ －）
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%应用db5作为小波函数进行3层分解
%利用无偏似然估计阈值
%对100.dat from MIT-BIH-DB的单导联数据进行去噪处理clear;clc
load('D:/matlab/matlab7.2/work/M.mat');
E=M(:,2);
E=E';
n=size(E);
s=E(1:2000);
%小波分解
[C L]=wavedec(E,3,'db5');
% 从c中提取尺度3下的近似小波系数
cA3=appcoef(C,L,'db5',3);
%从信号c中提取尺度1,2,3下的细节小波系数
cD1=detcoef(C,L,1);
cD2=detcoef(C,L,2);
cD3=detcoef(C,L,3);
%使用stein的无偏似然估计原理进行选择各层的阈值
%cD1,cD2,cD3为各层小波系数，
%'rigrsure’为无偏似然估计阈值类型
thr1=thselect(cD1,'rigrsure');
thr2=thselect(cD2,'rigrsure');
thr3=thselect(cD3,'rigrsure');
%各层的阈值
TR=[thr1,thr2,thr3];
%'s'为软阈值;'h'硬阈值。
SORH='s';
%---------去噪----------------
%XC为去噪后信号
%[CXC,LXC]为的小波分解结构
%PERF0和PERF2是恢复和压缩的范数百分比。
%'lvd'为允许设置各层的阈值,
%'gbl'为固定阈值。
%3为阈值的长度
[XC,CXC,LXC,PERF0,PERF2]=wdencmp('lvd',E,
...'db5',3,TR,SORH);
%---------去噪效果衡量（SNR越大效果越好,
%MSE越小越好）------------------------
%选取信号的长度。
N=n(2);
x=E;
y=XC;
F=0;
M=0;
for ii=1:N
m(ii)=(x(ii)-y(ii))^2;
t(ii)=y(ii)^2;
f(ii)=t(ii)/m(ii);
F=F+f(ii);
M=M+m(ii);
end;
SNR=10*log10(F);
MSE=M/N;
SM=SNR/MSE;
%对比原始信号和除噪后的信号subplot(2,1,1);
plot(s(1:1000));
title('原始信号')
subplot(2,1,2);
plot(XC(1:1000));
title('除噪后的信号') SNR,MSE。