基于提升方案的心电信号去噪与检测算法研究

• 作 者: 张德平
• 机 构: 上海交通大学
• 出 处: 上海交通大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 提升方案 心电图 去噪 波形检测 自动诊断

心脏是人体血液循环的动力源泉,而心脏病作为一种多发慢性疾病,却是威胁人类生命的主要疾病。心电图作为一种无创伤性的检查手段,对于心脏基本功能诊断和病理研究具有重要参考价值,在临床上的作用无可替代。研究开发具有心电信号采集、预处理、自动诊断、远程监护等功能家用心电监护诊断系统,可以及早发现心脏病征兆,可以给予心脏病患者实时监护,可以实现缩短医生与患者的距离,因此具有很高的临床价值和应用价值,满足人们对提高生命和生活质量的要求,是心电图设备的发展方向。本文工作围绕家用心电监护诊断系统的研制,深入研究了心电信号去噪、特征波形检查、自动分析软件设计三个核心问题:首先,心电信号相对于存在的环境是一种微弱信号,极易受到噪声的干扰。针对现有算法的不足和心电信号去噪的具体要求,本文提出了基于提升方案的心电信号去噪算法,可以很好的去除心电信号中的高频噪声,利用小波变换处理非稳态信号的优势和提升方案的快速性,算法复杂度减小,信噪比提升大,实时性好。结合小波分解与重构算法可以完美地去除心电信号中的噪声。随后研究了检测波形获得心电信号参数的算法。本文改进了基于小波分析的QRS波群检测算法,实现了R波峰值点定位和QRS波时限的检测。采用提升方案构造小波基,提高运算速度。根据实际采集的心电信号差异较大的情况,介绍了防漏检和误检策略,有效地提高波形检测正确率。对心电检测中的难点P波和T波的检测,给出了算法流程和仿真结果。最后,基于本文算法,采用C#开发了基于Windows的心电信号自动分析软件,提供心电信号预处理、波形分析、病情诊断、报告输出、远程监护、用户历史记录管理等功能。分模块介绍了软件开发过程中的核心问题,给出了常见的心脏病的诊断依据。提升方案的出现为直接在时域构造小波基提供了新的途径,但是由于理论体系还不完善,在很多领域还没有引起广泛地重视,本文基于提升方案探讨了提升小波变换在心电信号处理中的应用,进一步推广了该理论的应用范围。