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心电信号预处理以及特征提取 信号与信息处理 张超 指导教师：邱天爽 教授 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 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。 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。 中值滤波器 平滑滤波器 噪声干扰（工频干扰、肌电干扰 40-100HZ） 小波去噪 平均滤波 平均滤波器是一种梳妆滤波器，N=10 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 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 进行下式的差分运算计算其斜率 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 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 求绝对值最大的点； (2)然后在区间(M , )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 ( )y ( )，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，小范围内有哪些信誉好的足球投注网站斜率绝对值最小的点作为QRS波群修正后的起点。 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!