一种心电信号R波峰检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101856225A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101856225A(43)申请公布日2010.10.13(21)申请号201010214626.4(22)申请日2010.06.30(71)申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙正街174号(72)发明人赵明玺杨力彭承琳(74)专利代理机构重庆博凯知识产权代理有限公司50212代理人张先芸(51)Int.Cl.A61B5/0456(2006.01)权利要求书3页说明书14页附图6页(54)发明名称一种心电信号R波峰检测方法(57)摘要本发明提供一种心电信号R波峰检测方法。该方法以点与点之间的差向量作为基础特征，该基础特征具有平移和旋转不变性，能够克服心电信号的基线漂移的影响；同时，对差向量进行对数极坐标转换来度量波形的相似性，这种度量对邻近的波形形态特征敏感，同时又能捕获波形的全局轮廓信息并对波形抖动具有鲁棒性；此外，通过设定恰当的阈值能够有效排除干扰信号的影响。这种将点与点的相似性度量转化为点所在波形的度量的方法，实现了对心电信号R波峰的准确识别和检测。将该方法应用于相关的心电图分析仪器中，能够实现对心电信号中R波峰的准确识别，有助于提高心电图分析设备的检测和分析能力。CN108562ACN101856225A权利要求书1/3页1.一种心电信号R波峰检测方法，其特征在于，将心电检测仪采集的心电信号输入计算机，由计算机进行低通滤波和采样预处理，然后检测心电信号中的R波峰，检测R波峰的具体步骤包括：a)建立K个互不相同的模板信号；每个模板信号是已识别的心电信号中一个R波峰前后各周期的一段信号，且该段信号通过采样或插值处理为N个采样点；其中，K≥2，N的取值范围为100～1000；b)分别建立每个模板信号中的N个采样点相对于其R波峰的归一化对数极坐标；c)对于待测的心电信号，从其起始点提取时长为t0的信号段作为检测段；然后对检测段进行自相关分析，计算检测段的自相关函数中每相邻两个局部最大值之间的时间间隔，取所述时间间隔的平均值作为检测段的近似周期；其中，t0的取值范围为30～90s；d)计算出检测段起中从始处至ε倍近似周期处的所有的局部最大值点；其中，ε的取值范围为1.2～1.6；e)提取每个局部最大值点的特征区；每个局部最大值点的特征区是待测的心电信号中该局部最大值点前后各近似周期的一段信号，且该段信号通过采样或插值处理为N个采样点；f)分别建立每个局部最大值点的特征区中的N个采样点相对于其局部最大值点的归一化对数极坐标；g)分别计算每个局部最大值点的特征区与各个模板信号基于归一化对数极坐标的互相关系数，将每个局部最大值点的特征区与各个模板信号的互相关系数中的最大值作为该局部最大值点的相似度；所述互相关系数的计算公式为：其中，Pi，k为检测段中当前ε倍近似周期以内第i个局部最大值点的特征区与第k个模板信号的互相关系数；(βi，n，γi，n)为检测段中当前ε倍近似周期以内第i个局部最大值点的特征区中第n个采样点相对于该局部最大值点的归一化对数极坐标，βi，n为归一化极径，γi，n为极角；为第k个模板信号中第n个采样点相对于其R波峰的归一化对数极坐标，αk，n为归一化极径，为极角；k∈{1，2，...，K}，n∈{1，2，...，N}；h)比较得出检测段中当前ε倍近似周期以内相似度最大的一个局部最大值点，并将该局部最大值点的相似度与预先设定的阈值C0进行比较；若其相似度大于阈值C0，即判定该局部最大值点为一个R波峰；其中，阈值C0的取值范围为0.2～0.4；i)以检测段中当前ε倍近似周期以内相似度最大的一个局部最大值点为起始点，计算出其后ε倍近似周期以内所有的局部最大值点；然后重复步骤e)～i)，由此判断出检测段中所有的R波峰；j)在待测心电信号中，以当前检测段中最后一个R波峰所在位置为起始点，提取其后时长为t0的信号段作为新的检测段；并且，以当前检测段中最后3个正常周期时间间隔的平均值作为新的检测段的近似周期；然后重复步骤d)～j)，由此判断出待测心电信号中所有的R波峰；2CN101856225A权利要求书2/3页所述正常周期时间间隔是指相邻两个R波峰之间不超过1.5倍且不小于0.5倍当前近似周期时长的时间间隔；k)对待测心电信号进行R波峰检测，存储并显示待测心电信号R波峰检测结果。2.根据权利要求1所述的心电信号R波峰检测方法，其特征在于：所述步骤b)具体为：b1)分别建立每个模板信号中的N个采样点相对于其R波峰的笛卡尔相对坐标，并进行均值归一化处理；均值归一化处理的计算公式如下：θk，n′＝θk，n，且θk，n′∈(-π，π]；其中，(xk，n，yk，n)为第k个模板信号中第n个采样点相对于其R波峰的笛卡尔相对坐