非侵入式胎儿心电信号的R波检测方法

采用非侵入式方法从母体腹部采集的胎儿心电信号(FECG),由于信号微弱并受到母体心电信号和噪声的干扰,要准确识别出FECG的R波非常困难.本文通过对从母体腹部表面采集的信号进行二进小波变换,并用模极大值法确定信号奇异值点的位置,根据母体与胎儿心电在模极大值上的差异,识别出胎儿心电信号的R波.此方法在MIT Physio Net/Cin C 2013挑战竞赛公布的标准数据进行了实验,并参加了SET-B数据集的挑战,根据MIT竞赛平台公布的结果,此方法从母体腹部采集的单通道信号中识别胎儿心电信号R波的准确率达到93.8%.     

一种利用单通道母体腹部心电信号 提取胎儿心电信号的新技术

针对母体腹部混合心电信号中胎儿心电信号微弱、包含诸多噪声,难以清晰提取的问题,本文提出了一种基于奇异值分解(SVD)、平滑窗(SW)技术和最小二乘支持向量机(LSSVM)的胎儿心电提取新方法.首先,利用SVD从单通道母体腹部心电信号中重构分解矩阵,估计出母体心电参考信号,并利用SW方法对估计出的母体心电参考信号进行平滑处理;然后,利用LSSVM建立非线性估计模型,通过该模型和平滑后的母体心电参考信号估计出腹部信号中的母体心电成分,并采用布谷鸟搜索算法(CS)优化LSSVM的超参数;最后,将腹部混合信号与CS-LSSVM模型估计出的母体心电成分相减,即可获得初步胎儿心电信号,为了进一步消除干扰,对初步获取的胎儿心电信号再进行SW-SVD操作,从而获得较为清晰的胎儿心电信号.采用Daisy数据集进行实验,结果表明,本文所提出的方法在可视化对比分析和四个统计评价指标上均优于其他三种经典方法,可从腹部混合信号中提取出更清晰的胎儿心电信号.     

一种基于体震信号的快速ICA胎儿心搏信号提取方法

常规胎儿心搏检测方法为胎儿心电信号检测,针对其需要在母体体表粘附多个电极,对检测环境和受试者的状态要求较高等问题,提出一种应用快速独立分量分析算法提取胎儿心搏信号的方法.该方法利用体震信号无需在体表安装电极的非接触检测优势,通过对母体体震信号主成分的分析,获取胎儿心搏成分分量,更适用于日常家庭无感监测的要求.通过采集45组母体体震信号及同步胎儿心电信号,验证算法的准确率为91.3%.     

基于织物电极的心电监测系统

为解决传统动态心电监测存在的一些问题,例如粘性心电电极刺激皮肤、信噪比随使用时间延长而下降、动态心电图仪缺乏实时分析能力等,研制了一种可穿戴心电异常检测系统
。制作了有导电织物材料心电电极的穿戴衣,设计了心电信号采集装置,提出了基于分析R-R间期和QRS波群波形的异常心电波形检测算法,在PDA(Personal Digital Assistant)平台上实现了基于该算法的异常心电信号识别软件。通过实际测试,验证了本系统的有效性和可靠性。     

基于差分阈值与模板匹配的心电R波提取算法

心电信号(electrocardiogram,ECG)是人体最重要的体征信号之一,R波是心电信号中最明显的特征参数.R波的正确提取是计算心率、分析心率变异性等其他参数的基础.以一阶差分为基础,结合模板匹配算法,在匹配的过程中采用阈值比较和匹配系数的心电R波检测方法,提高了R波检测的准确率.实验表明,该算法能够快速准确地检测心电信号数据中R波特征值.     

基于径向基函数神经网络的胎儿心电提取

针对胎儿心电难以提取问题,提出一种从母体腹壁混合信号中提取胎儿心电的方法.利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络估计母体心电信号传导至腹壁的非线性变换,将非线性变换后的母体心电信号从腹壁混合信号中减去,再通过小波包去噪技术抑制胎儿心电的基线漂移和噪声,得到清晰的胎儿心电.应用临床心电数据完成实验,在胎儿心电和母体心电QRS波完全重叠情况下,提取出清晰的胎儿心电.实验结果验证了方法的有效性.     

基于高斯混合模型的标准心电波形筛选

针对基于心电信号身份识别中,由于随机选取的心电波形不完整(如T波缺失、R波缺失等)、变形等而影响身份识别准确率的问题,提出基于高斯混合模型的心电波形筛选方法.该方法将信号发生器产生的标准的心电信号切割成单心动周期,提取每个心动周期幅值、斜率、弧长及面积等46个特征,建立单心动周期标准心电波形的高斯混合模型,通过计算马氏距离判断某心电波形是否符合标准心电波形的高斯模型分布,实现具有明显PQRST特征的心电波形筛选.该方法在52人实际采集心电数据和ECG-ID数据库上分别进行了三组实验,不完整波形的平均拒绝率分别为97.87%、98.69%,能够有效挑选出完整的心电波形.     

基于短时心电信号的疲劳驾驶检测算法

心率变异性分析是最常用的一种基于心电信号的疲劳驾驶检测方法.然而,该方法需要被检测信号时间足够长,且准确率较低.因此提出一种基于短时心电信号的疲劳驾驶检测算法.首先,按照30s的时长截取短时心电信号序列,利用差分阈值法确定R波位置,根据R-R间期差值大小剔除不合格的噪声样本;然后,计算R-R间期序列的时域/频域特征并与利用ImageNet数据集预训练的深度卷积神经网络模型提取的特征相结合;最后,设计了一种随机森林分类器并基于这些特征进行分类.结果表明,该算法在疲劳驾驶检测上具有良好的分类效果,平均准确率达到91%.因此,相较于心率变异性分析方法,本算法检测所需心电信号更短,且在准确率上具备显著优势.     

单通道母体腹壁胎儿心率鲁棒估计研究

随着高危妊娠病例近年来的快速增加,家庭在线式胎儿监护成为围产期母婴监护领域研究的重大课题.通过母体腹部体表间接探测的胎儿心电图,完全无创、操作简便,特别适用于胎儿的远程家庭监护.但是母体腹壁胎儿心电图信噪比极低,分离提取胎儿心电信号算法十分复杂.本文从随机系统动态建模与估计理论出发,分析研究腹壁胎儿心电信号的基本特征,充分利用其动态演化规律,建立腹壁胎儿心电信号动态空间模型,提出一种新的低复杂度单通道胎心率鲁棒估计算法.算法对电极配置要求的简便性以及算法本身的递归性,使得在客户端本地实现胎儿心率实时估计成为可能,适用于胎儿心率的家庭动态监护环境.     

基于LabVIEW的虚拟心电分析仪中的R波检测算法研究

介绍了在LabVIEW平台上实现的实时虚拟心电信号分析仪的R波检测算法.该算法利用二阶差分极小值来定位R波,它具有实现简单、速度快、定位准确等优点,为心电信号的HRV进一步研究工作提供了基础.     

QRS波群检测中的二次B样条小波变换算法

针对目前心电信号检测中准确度不高以及适应性不强的问题,提出了一种基于二次B样条小波,结合二分搜索算法和圆弧逼近曲线算法的QRS波群检测算法。首先对心电信号用二次B样条小波经Mallat算法分解,在二分搜索法调整阈值和模极大值检测R波的基础上,再用基于最小二乘圆弧逼近曲线算法检测T波与P波。最后用MIT-BIH数据库的数据验证了该改进算法增强了R波检测的适应能力,提高了T波与P波的检测准确度。仿真实验表明该改进算法可以有效地提高心电信号自动检测能力。     

基于心电信号提取呼吸信号的算法

为了通过心电监护完成对多种生理信号的检测, 降低监护设备的复杂性, 根据呼吸运动对心电信号的影响, 提出一种由心电信号提取呼吸信息(EDR: ECG-Derived Respiratory Signal) 的算法。首先, 根据Pan&Tompkins 算法从心电信号中提取R 波; 然后使用自然三次样条插值算法对心电信号的基线进行估计, 去除基线漂移, 得到干净的心电信号; 最后获取干净的心电信号R 波, 利用自然样条插值算法得到R 波幅值调制信号, 提取出呼吸信息。通过Matlab 软件对该算法进行验证, 并进行相关的分析比较。仿真结果表明, 该算法能从心电信号里提取呼吸信息。通过与数据库中同时记录的呼吸数据进行比对, 证实了算法的有效性。     

基于聚类分析和模糊数学的胎儿心电检测

为提高在母体腹壁信号中胎儿心电信号微弱、基线漂移和噪声干扰较大的情况下匹配滤波法进行胎儿心电检测的能力,提出了基于聚类分析和模糊数学的胎儿心电检测方法：首先采取聚类分析的方法进行胎儿心电模板的提取,以提高胎儿心电模板和初始胎儿心电标准周期的准确度;而后用模糊模式识别的方法检测胎儿心电。提高了检测成功率和准确率,并使早搏的检测成为可能。     

基于心电信号的身份识别系统研究

介绍了心电信号身份识别系统的设计方案。分析了双电极心电信号检测电路和心电信号小波距离身份判别算法。在Matlab软件平台下编程实现心电信号数字滤波、周期分割、样本建库以及身份识别。通过对34个人的心电样本进行测试,获得了91.2%的识别结果。     

基于斜率突变的 QRS 波检测

在心电信号的分析中,QRS波群快速准确地检测是计算其他相关参数的前提.在正确识别R波的前提下,对心电信号进行频域变换后,以R渡点为基点,通过逐次计算R波左侧或右侧相邻两点的斜率并比较斜率是否发生突变,当相邻两点斜率突然发生变化时,可判断为Q波或S波.采用实时采集数据对以上算法进行验证,实验表明,该算法原理简单,计算量小,能够快速准确地检测心电信号数据中Q,S波的特征值.     

小波变换方法去除体表子宫电信号中母体心电干扰

母体心电干扰严重影响了EHG信号的质量，为了解决以往算法中不能有效区分MECG干扰和EHG信号的问题，利用MECG干扰的波形特点，采用了基于小波变换的奇点检测以及模型极大值信号重建的方法去除EHG信号中的MECG干扰．该方法对EHG信号无影响，经临床实验取得了很好的去噪效果．该算法计算简单，可以实现EHG信号的实时处理，该研究的结果还可以用于被ECG信号污染的其它生理电信号的去噪。     

基于DCG心电信号的R波检测算法

提出了一种基于动态心电图(DCG)心电信号的R波检测的新算法.该算法以平均双向斜率和相对高度为主要特征,能够快捷准确地检测R波.通过对MIT-BIH Long-Term ECG数据库以及哈尔滨医科大学医院提供的Holter记录进行R波检测,验证了该算法的可行性.针对检测结果分别与最大值双重搜索技术和差分运算方法(DOM)的检测结果进行了比较,发现所提算法的识别正确率(98.3%)高于以上两种算法(95.2%和90.7%).     

心电信号小波分析

心电信号是一种非平稳并具有很多奇异点的微弱信号。小波变换中的模极大值消噪法具有非线性及自适应性,小波的这种特性对于类似于心电信号这种非平稳微弱信号是十分适用的。针对传统的消噪方法在处理心电信号时的局限性,研究了小波变换的时-频局部化特性及基于多分辨率分析的信号小波分解和重构算法———Mallat算法。采用小波分析的模极大值法实现对QRS波R峰值点的检测,以及对心电信号的消噪处理。通过试验研究可知,运用小波进行QRS波检测,QRS波的识别率高达99.9%,经过消噪重构后的心电信号信噪比较原始信号有较大提高。     

基于平稳小波变换的心电信号P、T波检测算法

QRS波群与P、T波均是心电信号的重要组成部分,其准确检测与分析对心血管疾病的诊断起着至关重要的作用.由于P、T波幅度小且频率低、形态多样,对其准确定位与识别一直是心电信号处理中的难题.针对此问题,提出一种基于平稳小波变换的P、T波检测算法,经降频后在22尺度的细节系数上检测得到P、T波的特征参数.运用MATLAB的仿真环境,对MIT-BIH数据库中的ECG信号进行算法的波形检测实验验证.实验结果表明,该算法对心电信号中P、T波的检测取得了满意的效果.     

改进的基于小波变换的QRS波检测算法

为提高心电信号QRS波的检测精度,分析了小波变换对信号奇异点检测原理,提出了改进的基于小波变换的QRS波检测方法.该方法通过考察小波分解系数进行R峰位置区间定位,R波漏检回溯及正向、倒置R波判断的QRS波检测方法;并提出了一种新的跟随阈值.该算法在Matlab仿真环境中,经过对MIT-BIH数据库中典型14条ECG (...