胎儿心电信号的两步盲提取算法

的提 取 性 能 。
Ｓ ｉ 【提 出 了利 用 胎 儿 心 电信 号 的 非 高斯 性 和 时序 相 关特 性 提 取 期望 信 号 ， 算 法对 时延 估 计 误 ｈ等 ４ Ｊ 该 差 比较健 壮 ，但 提 取 的信 号 中 也会 混 杂 有 干 扰 信 号 。
为 了提 高 胎 儿 心 电信 号 的提 取 性 能 和 对 时 延 估 计误 差 的健 壮 性 ，文 章 提 出 了胎 儿心 电信 号 的两 步
扰。
对 于 胎 儿 心 电的 获 取 ，主 要 有 两 种 技 术 用 来 处 理这 样 的 问题 。一 种 是 盲源 分离 ， 目的在 于 从 未 知 源信 号 的观 测 信 号 中 分 离 出相 互 统 计 独 立 的源 信 号 。作 为 一 种 新 型 的 数 据 处 理方 法 ，盲 源 分 离 被 广泛 的应 用 于 语 音 信 号 处 理 、无 线 通 信 、数 据 挖 掘 、神 经 计 算和 生物 医 学 信 号 处 理 等 方 面 【２ ｌＪ 源 分 离 要 ’。盲 将 所 有 的源 信 号 从观 测信 号 中 同时 恢 复 出来 ， 这 需要 花 费大 量 的计 算 时 间 。然 而 ，在 实 际应 用 中 ，大 量 的分 离 信 号 中只 有 很少 一 部 分 是 人 们 感 兴趣 的信 号 。如 果 仅 仅 提 取 出 人们 感 兴 趣 的信 号 ，就 必 然会 节 省 大 量 的计算 时 间和 资源 。针 对 胎 儿 心 电信 号 的获 取 ，另 一 种 技术 ， 盲源 提 取 【就 显 得 很 有 意义 。 Ｊ ｊ 现 在 ，人们 利 用 最 优 化 不 同的 目标 函数 获 得 了大 量 的 盲 源 提 取算 法 ，这 些 目标 函 数 往 往 是利 用 信 号 的高 阶 统 计特 性 或 者 信 号 的 二 阶 统计 特 性 来 提 取 期 望 信 号 。例 如 ：人 们 可 以利 用 信 号 的 时序 结 构 、 利 用信 号 的可 预 测 性 等 等 来 提取 期 望信 号 。 近 年来 ，有 许 多 学 者对 胎 儿 心 电信 号 的提 取 进 行 了大 量 的研 究 ，主 要 有 ： Ｂ ｒｏ ａｒｓ等 Ｌ提 出 了对 胎 Ｊ ， ２ Ｊ Ｌｔ ５电信 号 的盲 提 取算 法 ，但 是 该 算 法 利 用 最 小 化信 号 的均 方 误 差 来 提取 信 号 ，不 能很 好 的描 述信 号 的新 息过 程 的概 率 分 布特 性 。因此 ，该算 法 对 信 号 估 计 时 延 误差 十 分 敏 感 ，
误 差具有 更强 的健壮 性 。 关 键 词 ：盲 源 提 取 ； 盲 源 分 离 ；独 立 成 分 分 析 ；胎 儿 心 电 信 号
中图 分类号 ・Ｔ ２ ．３ Ｎ９ ３５
文献 标识 码 ｔＡ
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引 言
胎Ｊ， 电 （ Ｅ Ｌ６ ， Ｆ ＣＧ） 提 取 在 生 物 医 学 信 号 处 理 和 分 析 领 域 是 一 个 十 分 具 有 挑 战 性 的 问题 ，胎 Ｊ ， Ｌ， ６
电信 号 中包 含 了胎 儿 健 康 状 况 的许 多重 要 信 息 。 是 ， 取 准 确 和 可信 的胎 儿心 电信 号 是 十 分 困难 的 ， 但 获
因为胎 儿 心 电信 号 经 常 被 大 量 的信 号干 扰 ，例 如 ：受 到母 亲 心 电信 号 、工 频 、 呼 吸和 肌 电等 信 号 的 干
收 稿 日期 ・２ ０ —０２ ０ ８ １．９
修 订 日期 ：２ １ ．０ １ ０ ０１．８
电路 与 系 统 学 报
第 ｌ 卷 ６
与现 有 的胎 儿 心 电信 号 盲 提 取算 法 相 比较 ，提 出算 法 具 有 最好 的性 能 和 对 时延 估 计 误 差 具有 更 强 的健
Ｎ ｏ． １
Ｆ ｂｕｒ ｅ ｒ ａ ｙ， ２ １ ０１
胎 儿 心 电信 号 的 两 步 盲提 取 算 法
陈寿 齐 ， 沈越 泓 ， 许魁
（ 放 军 理 工 大 学 通 信 工 程 学 院 ，江 苏 南 京 ２ ０ ０ ） 解 １０ ７
摘要 。盲提 取算 法在 信号处 理和 分析 中逐步 成为 一项重 要 的方法 ，因 为它利用 信 号的先验 特性 只提 取感 兴趣 的信 号，这样 就可 以节约 大量 的计算 时 间和资源 。文 章提 出 了胎 儿心 电信 号的两 步盲提 取算 法 ，第 一步 ，利用 胎儿 心 电信
第１ ６卷 第 １ 期
２ｌ ０ １年 ２月
文章 编 号 ： １ ０ －２ ９（ ０ ） １０ ２ — ６ ０ ７ ０ ４ ２ １ ０ － １Ｊ ０ＵＲ ＮＡＬ ０Ｆ ＣＩ ＲＣＵＩ ＴＳ ＡＮＤ ＹＳ Ｍ Ｓ Ｓ ＴＥ
Ｖ Ｏ１１ ．６
很 小 的 时延 估 计 误 差 就会 导致 很 差 的提 取 性 能 。
Ｚ ａｇ 等 提 出 了具 有 时 序 结 构特 性胎 儿 ， ｈｎ ｊ ｔ电信 号 的稳 健 的提 取 算 法 ，该 算 法 利 用 快速 特 征值 分 ｌ
解 的方 法 ，处 理速 度 较 快 ，但 是 该 算 法对 时延 估 计 误 差 比较 敏 感 ，很 小 的 时延 估 计 误 差 就 会 导致 很 差
盲提 取 算 法 。第 一 步 ，利 用 胎 儿 心 电信 号 所 具 有 的 非 高斯 性 和 时 序 相 关 特 性粗 提 取 信 号 ，第 二 步 利用 信 号 的高 阶 统 计特 性精 提 取 信 号 。计 算 机 仿 真 和 实 际 的胎 儿 心 电提 取 实 验表 明 了提 出算 法 的 正 确 性 ，
号 所 具 有 的 非 高 斯 性 和 时 序 特 性 粗 提 取 信 号 ， 第 二 步 利 用 信 号 的 高 阶 统 计 特 性 精 提 取 信 号 。计 算 机 仿 真 和 实 际 的 胎 儿
心 电实验 表 明了提 出算法 的正确 性 ，与现有 的胎 儿心 电盲提 取算法 相 比，提 出算法 具有 更好 的提取性 能和 对时 延估计