心电信号预处理以及特征提取

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
作业
选择一种预处理方式对给定的心电信号进行预处理 提取R波波峰以及QRS起始点和终止点 给出心电信号为mit-bih 心律失常数据库中的数据采
样率为360hz
谢谢大家!
的点； (2)然后在区间(M ,Q1 )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x ( Q1 )>y ( Q1)，则R波前有负向波，以为QRS波的起点，否则， R波前无负向波，以为QRS波起点。 (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。
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。
几种去噪方法
基线漂移
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。
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
平均滤波前信号幅值
小波滤波前信号幅值
心电信号预处理
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。
小波滤波器去除高频噪声结果
平均滤波器去除高频噪声结果
噪声50 干扰（工频干扰、肌电50 干扰 40-100HZ）
0
0
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
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。
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
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
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
内容
心电信号自动分析背景 心电信号预处理 特征波提取
心电信号自动分析背景
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
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
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
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 平均滤波后信号采样点
平均滤波器是一种梳妆滤波器，N=10
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
50 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 平滑滤波前信号采样点
1/N,n=0,1,...,N 1 h(n) 0，其他
2
N
处其幅频特性曲线为0
特征波的提取（QRS复合波）
特征波的提出主要包括：R波波峰、qrs起始点、qrs结 束点
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
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
QRS边界点的检测
局域变换法 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