基于MATLAB的心电信号的分析与处理设计医学信号处理
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3.5.高通滤波器设计………………………………………….………………………7
3.6.滤波前后心电信号对比分析………………………………………………….…7
四．课程设计总结……………………………………………………..10
附录………………………………………………………………….….11
二．设计流程
2.1设计步骤如下：
此外，正常心电波形中往往在P波后还存在一个心房复极波Ta波，在T波后0．02,-,0．04秒还存在浦氏纤维复极波U波，由于这些成分在心电图上不容易检出，并不会干扰特征波形检查结果，因而本文对此不作讨论。
3.2原心电信号导入及分析
用load函数将原心电信号导入，并画出心电信号的时域波形和频谱图（幅频和相频）如图(c)所示；:
3.用该滤波器对心电信号进行滤波，画出滤波以后心电信号的时域波形和频谱（幅频）；分析信号滤波前后心电信号的时域和频域的变化；
4.两个滤波器滤波效果分析；
2.1设计步骤…………………………………………………………………………..1
2.2设计流程图………………………………………………………………………..1
4．ST段：ST段为QRS波群终点到T波起点的一段等电位线，代表心室除极完毕到复极开始的一段时间，其开始部位ST交接点称为J点。
5．T波：T波为心室的复极波，方向常与R波方向一致，部分导联可倒置。
6．QT间期：QT间期为QRS波群起点即QoN点至T波终点To仃点的时间，它代表心室除、复极过程中总共所需要的时间，又称为心脏电收缩时间。
2．PR间期：PR问期是P波起点至QRS波起点的时间间隔，它表示激动从窦房结发出，经结间传导束房室交界区心室肌兴奋，这个过程所需的时间。其正常范围为0．12～0．20秒，儿童不超过0．19秒。
3．QRS综合波群：QRS综合波群是一tl,室的除极波，代表全部心室纤维兴奋。第一个向下的波叫Q波，第一个向上的波叫R波，在R波后出现的倒置波称为S波。
二是噪声背景强：预测的有用信号往往淹没在许多无用信号中；
三是信号频率低：心电信号基本是周期的信号，同样，它又有着非平稳的性质，ECG信号随时都处于微小的变动之中，而不是固定不变的。ECG节律会随运动而变，甚至会随某种疾病(如糖尿病)而变。虽然不同的人之间的心电波形差异很大，但所有的正常的心电波形的都可以划分为P波、QRS波、T波和U波几个部分。心电信号是心电电压振幅随时间变化的信号，即是时域信号。采用体表电极作为传感器时，信号的幅度范围是10uV-～4mV，典型值是lmV。一个典型的导联电压对时间的函数关系如图（b）所示：
一般正常人的心电信号频率在0.7～100HZ范围内，而90%的ECG频谱能量集中在0.25-30Hz之间。人体心电信号微弱，信噪比小，因此，在采集心电信号时，易受到仪器、人体活动等因素的影响，而且所采集的心电信号常伴有干扰。采集心电数据时，由于人的说话呼吸，常常会混有约为0.1Hz到0.25Hz频段的干扰，对于这些低频干扰，可以让信号通过一个高频滤波器，低截止频率设置为0.25,来滤除低频信号，对于高频信号干扰，可以让信号再通过一个低频滤波器，其中截止频率设置为20Hz。
3.4设计低通滤波器
用双线性Z变换法设计IIR数字低通滤波器
s平面到z平面的映射关系
称为双线性Z变换，由此关系求出
及
即
因为设计滤波器时系数 会被约掉，所以又有
用双线性Z变换法设计一低通数字滤波器，由给定心电信号确定技术指标是，fp=20Hz;
fs=60Hz;
ap=1dB; %通带最大衰减
1.将给定的MIT-BIH心电信号（122号）导入matlab，并画出心电信号的时域波形和频谱图（幅频和相频）；
2.用双线性Z变换法设计一低通数字滤波器；
3.用IIR冲击响应不变法设计一高通数字滤波器；
4.对原心电信号进行低通滤波，并画出滤波后的心电信号的时域波形和频谱图（幅频和相频）；
5.对原心电信号进行高通滤波，并画出滤波后的心电信号的时域波形和频谱图（幅频和相频）；
3.1心电信号的特点………………………………………………….………………3
3.2原心电信号导入及分析……………………………………….………Leabharlann Baidu………4
3.3.滤波器设计…………………………………………………….…………………5
3.4.设计低通滤波器……………………………………………….…………………5
一.设计内容
1.根据给定的一段MIT-BIH心电信号（122号），画出心电信号的时域波形和频谱图（幅频和相频）；
2.根据心电频率范围及其噪声的频率范围设计2个滤波器（一个IIR,一个FIR）实现对心电信号滤波。滤波器的种类（高通，低通，带通，带阻），滤波器性能指标（通阻带截止频率，衰减系数），滤波器的设计方法（有IIR冲击响应不变法和双线性变换法，FIR有窗函数法及频率抽样法）等自行设计。要求输出所设计的滤波器的系统函数，画出滤波器的频率响应（幅频响应和相频响应）曲线。
图（b）
1．P波：P波反映左右两心房的电激动过程，也叫心房除极波。其起点表示窦房结开始激动，终点表示两心房激动结束。正常P波具有以下特点：
方向：I、II、aVF、V4^Ⅳ6各导联应直立向上，aVR导联波形应倒置；
时程：P波时程即波的宽度应小于O．11秒；
电压：电压表示了P波的振幅，对肢体导联应小于0．25mV，对心前导联应小于0．20mV。
Sigal = load('122ecg.txt');
如图(c)
由原心电信号数据知心电信号采样频率为360Hz,观察图1得，信号由于高频干扰存在毛刺现象；由于低频干扰产生轻微的基线漂移，故可以采用低通滤波器滤除高频干扰，采用高通滤波器滤除低频干扰来获得清晰有用的心电信号。
3.3滤波器和相关参数的选择依据
2.2流程图如图（a）所示：
图（a）
三．设计过程及分析
3.1心电信号的特点
ECG信号是心脏活动过程中心脏的肌肉和神经电活动的综合，它的信源是心脏。由于生命体自身的机理以及信号源的不可触及性，ECG信号象其他生命体系统产生的信号一样，具有以下几个主要特点：
一是随机性较强：即信号无法用确定的函数式来描述；
3.6.滤波前后心电信号对比分析………………………………………………….…7
四．课程设计总结……………………………………………………..10
附录………………………………………………………………….….11
二．设计流程
2.1设计步骤如下：
此外，正常心电波形中往往在P波后还存在一个心房复极波Ta波，在T波后0．02,-,0．04秒还存在浦氏纤维复极波U波，由于这些成分在心电图上不容易检出，并不会干扰特征波形检查结果，因而本文对此不作讨论。
3.2原心电信号导入及分析
用load函数将原心电信号导入，并画出心电信号的时域波形和频谱图（幅频和相频）如图(c)所示；:
3.用该滤波器对心电信号进行滤波，画出滤波以后心电信号的时域波形和频谱（幅频）；分析信号滤波前后心电信号的时域和频域的变化；
4.两个滤波器滤波效果分析；
2.1设计步骤…………………………………………………………………………..1
2.2设计流程图………………………………………………………………………..1
4．ST段：ST段为QRS波群终点到T波起点的一段等电位线，代表心室除极完毕到复极开始的一段时间，其开始部位ST交接点称为J点。
5．T波：T波为心室的复极波，方向常与R波方向一致，部分导联可倒置。
6．QT间期：QT间期为QRS波群起点即QoN点至T波终点To仃点的时间，它代表心室除、复极过程中总共所需要的时间，又称为心脏电收缩时间。
2．PR间期：PR问期是P波起点至QRS波起点的时间间隔，它表示激动从窦房结发出，经结间传导束房室交界区心室肌兴奋，这个过程所需的时间。其正常范围为0．12～0．20秒，儿童不超过0．19秒。
3．QRS综合波群：QRS综合波群是一tl,室的除极波，代表全部心室纤维兴奋。第一个向下的波叫Q波，第一个向上的波叫R波，在R波后出现的倒置波称为S波。
二是噪声背景强：预测的有用信号往往淹没在许多无用信号中；
三是信号频率低：心电信号基本是周期的信号，同样，它又有着非平稳的性质，ECG信号随时都处于微小的变动之中，而不是固定不变的。ECG节律会随运动而变，甚至会随某种疾病(如糖尿病)而变。虽然不同的人之间的心电波形差异很大，但所有的正常的心电波形的都可以划分为P波、QRS波、T波和U波几个部分。心电信号是心电电压振幅随时间变化的信号，即是时域信号。采用体表电极作为传感器时，信号的幅度范围是10uV-～4mV，典型值是lmV。一个典型的导联电压对时间的函数关系如图（b）所示：
一般正常人的心电信号频率在0.7～100HZ范围内，而90%的ECG频谱能量集中在0.25-30Hz之间。人体心电信号微弱，信噪比小，因此，在采集心电信号时，易受到仪器、人体活动等因素的影响，而且所采集的心电信号常伴有干扰。采集心电数据时，由于人的说话呼吸，常常会混有约为0.1Hz到0.25Hz频段的干扰，对于这些低频干扰，可以让信号通过一个高频滤波器，低截止频率设置为0.25,来滤除低频信号，对于高频信号干扰，可以让信号再通过一个低频滤波器，其中截止频率设置为20Hz。
3.4设计低通滤波器
用双线性Z变换法设计IIR数字低通滤波器
s平面到z平面的映射关系
称为双线性Z变换，由此关系求出
及
即
因为设计滤波器时系数 会被约掉，所以又有
用双线性Z变换法设计一低通数字滤波器，由给定心电信号确定技术指标是，fp=20Hz;
fs=60Hz;
ap=1dB; %通带最大衰减
1.将给定的MIT-BIH心电信号（122号）导入matlab，并画出心电信号的时域波形和频谱图（幅频和相频）；
2.用双线性Z变换法设计一低通数字滤波器；
3.用IIR冲击响应不变法设计一高通数字滤波器；
4.对原心电信号进行低通滤波，并画出滤波后的心电信号的时域波形和频谱图（幅频和相频）；
5.对原心电信号进行高通滤波，并画出滤波后的心电信号的时域波形和频谱图（幅频和相频）；
3.1心电信号的特点………………………………………………….………………3
3.2原心电信号导入及分析……………………………………….………Leabharlann Baidu………4
3.3.滤波器设计…………………………………………………….…………………5
3.4.设计低通滤波器……………………………………………….…………………5
一.设计内容
1.根据给定的一段MIT-BIH心电信号（122号），画出心电信号的时域波形和频谱图（幅频和相频）；
2.根据心电频率范围及其噪声的频率范围设计2个滤波器（一个IIR,一个FIR）实现对心电信号滤波。滤波器的种类（高通，低通，带通，带阻），滤波器性能指标（通阻带截止频率，衰减系数），滤波器的设计方法（有IIR冲击响应不变法和双线性变换法，FIR有窗函数法及频率抽样法）等自行设计。要求输出所设计的滤波器的系统函数，画出滤波器的频率响应（幅频响应和相频响应）曲线。
图（b）
1．P波：P波反映左右两心房的电激动过程，也叫心房除极波。其起点表示窦房结开始激动，终点表示两心房激动结束。正常P波具有以下特点：
方向：I、II、aVF、V4^Ⅳ6各导联应直立向上，aVR导联波形应倒置；
时程：P波时程即波的宽度应小于O．11秒；
电压：电压表示了P波的振幅，对肢体导联应小于0．25mV，对心前导联应小于0．20mV。
Sigal = load('122ecg.txt');
如图(c)
由原心电信号数据知心电信号采样频率为360Hz,观察图1得，信号由于高频干扰存在毛刺现象；由于低频干扰产生轻微的基线漂移，故可以采用低通滤波器滤除高频干扰，采用高通滤波器滤除低频干扰来获得清晰有用的心电信号。
3.3滤波器和相关参数的选择依据
2.2流程图如图（a）所示：
图（a）
三．设计过程及分析
3.1心电信号的特点
ECG信号是心脏活动过程中心脏的肌肉和神经电活动的综合，它的信源是心脏。由于生命体自身的机理以及信号源的不可触及性，ECG信号象其他生命体系统产生的信号一样，具有以下几个主要特点：
一是随机性较强：即信号无法用确定的函数式来描述；