小波变换的心电信号处理方法研究
心电信号的检测在诊断心脏病的过程中是至关重要的，然而心电信号很容易受到外界噪声的干扰，特别是易受到基线漂移、肌电干扰、工频干扰等噪声的干扰，因此必须对心电信号进行降噪处理，从处理后的心电图中可以有效地分析和诊断出心脏疾病。本文利用基于小波变换的模极大值的算法和阈值去噪算法对心电信号进行处理，以获得较为纯净的心电信号。通过实验证明小波变换可以很好地去除基线漂移干扰，并且模极大值去噪效果比阈值去噪的效果要好。小波变换处理后的心电信号对于判定心率不齐的患者有很好的效果。关键词 心电信号，去噪，小波阈值法，模极大值法
目 录
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 心电信号以及心电信号检测的意义 1
1.2.1 心电信号中波形的种类 1
1.2.2 心电信号检测的意义 2
1.3 心电信号检测中的噪声以及去噪方法 3
1.3.1 心电信号中的噪声 3
1.3.2 心电信号去噪方法 4
1.4 小波变换在心电信号去噪中的应用 6
1.4.1 小波变换的定义 6
1.4.2 小波变换降噪原理 7
1.4.3 小波变换去噪在心电信号去噪中的应用 7
1.5 选题的目的与意义 8
2 实验数据 9
2.1 心电信号数据库简介 9
2.2 原始心电信号 10
2.3 小波分析应用于心电信号处理的程序框图 10
3 小波变换心电信号处理结果与分析 11
3.1 去基线漂移 11
3.2 小波变换去噪 12
3.2.1 小波阈值去噪 13
3.2.2 模极大值去噪 14
3.2.3 去噪结果对比 15
3.3 QRS尖峰检测 16
3.3.1 连续小波变换(CWT) 16
3.3.2 离散小波变换(DWT) 17
结论 19
致谢 20
参考文献 21
附录 23
1 绪论
1.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
引言
由于心脏病的发病率每年都有所提升，心脏病对人类生命的威胁也越来越大，因此，对心脏病的治疗变得至关重要，而对心电信号的研究和分析是治疗心脏病的主要依据。心电信号是心脏活动的重要表现形式，但其在采集过程中，由于波形复杂（主要包括P、Q、R、S、T等波），且易受到各种噪声的干扰，因此去除心电信号中的噪声，准确提取反映心电信号的特征信息成为国内外研究的热点。
在过去的数十年中，心电图和心律失常检测的几种方法的精确度和灵敏度得到提高。这些方法包括小波系数、自回归建模、RBF神经网络、自组织图和模糊c均值聚类技术。利用非线性PCA神经网络发展了缺血的检测方法，其结果对正常搏动的正确分类率约为80%，对缺血搏动的正确分类率高于90%。一种新颖的混合神经网络来分类心电图跳动，能使十种心电图跳动分类的精确度达到了96%。利用卷积神经网络检测心电图信号的PVC跳动，一种基于循环神经网络的室性早搏的分类方法，其准确率在所有40例患者中为95.16％，在22例患者中为96.82％。一种基于深度神经网络，用于高平均检测精度的心电信号分类。使用支持向量机和粒子群优化技术以很高的准确度分类ECG信号，一种使用由数据库通用化标准为心跳分类驱动的特征选择和多层感知器和RBFN进行ECG分类，并且使用MLP和97%使用RBF实现了98％的分类准确性。一种基于neuroSVMKNN混合分类器的ECG心律失常检测和一种能够对正常心跳和九种不同的心律失常进行分类的方法，总体的准确率为99.02％[1]。
为了能够更好地采集到准确的心电信号，对心电信号中的干扰进行去噪处理，本文运用了基于小波变换的心电信号去噪方法，在去除噪声的同时尽可能的保留下心电信号中的特征信息，心电信号是一种微弱的生物电信号，频率很低，幅值也很低，但信号中掺杂着各类不同的噪声，这些噪声都对心电信号特征的检测和心脏病的诊断带来了很大影响，通过相应的实验研究验证了该方法的有效性和可行性，并对特征波形提取、心电分类识别等方面进行了详细的总结。
1.2 心电信号以及心电信号检测的意义
1.2.1 心电信号中波形的种类
心电信号的波形由P波、Q波、R波、S波、T波、U波以及PR期间，ST期 间，QT期间等组成[2]。P波象征着心房的除极；Q、R、S波通常以QRS群的形式被人们熟知，其整体代表了心室的除极；T波象征着心室的复极化。而心电图信号分析中最为重要的那部分是QRS波群的形状。同一个人的心电图信号也可能不同，不同的人在同一时间也有不同类型的心跳，每个人都有自己独特的心电信号，正如人的指纹一样独一无二。窦房结中的起搏器细胞通常产生和调节心脏的跳动规律，位于右心房的顶部。正常的心跳是遵循一定的规律，心房去极化总是与心室去极化一起发生，一起结束。在出现心律失常的状况下，心脏跳动的规律变得不那么规则了，有时候跳的很快，有时候跳的很慢。
QRS波群是心电信号中最为重要，也是最具有特征的波形，它代表的是心室的心电活动。QRS波群产生的形态以及时间都蕴含了当前心脏中极为丰富的信息，因此QRS波群的检测和定位是心电信号分析中最为重要的部分，对QRS波群的精确检测是心电信号自分析和诊断的基础，只有在准确检测出QRS波群后，才能正确计算出心率及其变异性[3]等特征参数，从而对心电信号举行特点提取等处置和分析，同时它也是检测其他特征波位置的根本，所以对QRS波群的检测和定位是心电信号检测的重要内容。
1.2.2 心电信号检测的意义
心电信号是一种微弱的生物电信号，频率很低，幅值也很低，但信号中掺杂着各类不同的噪声，这些噪声都对心电信号特征的检测和心脏病的诊断带来了很大影响，噪声会降低信号的信噪比，还可能会不容易检测到薄弱的心电信号的特征，从而影响剖析和诊断，并直接影响着诊断的正确性与医治的有效性。
目 录
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 心电信号以及心电信号检测的意义 1
1.2.1 心电信号中波形的种类 1
1.2.2 心电信号检测的意义 2
1.3 心电信号检测中的噪声以及去噪方法 3
1.3.1 心电信号中的噪声 3
1.3.2 心电信号去噪方法 4
1.4 小波变换在心电信号去噪中的应用 6
1.4.1 小波变换的定义 6
1.4.2 小波变换降噪原理 7
1.4.3 小波变换去噪在心电信号去噪中的应用 7
1.5 选题的目的与意义 8
2 实验数据 9
2.1 心电信号数据库简介 9
2.2 原始心电信号 10
2.3 小波分析应用于心电信号处理的程序框图 10
3 小波变换心电信号处理结果与分析 11
3.1 去基线漂移 11
3.2 小波变换去噪 12
3.2.1 小波阈值去噪 13
3.2.2 模极大值去噪 14
3.2.3 去噪结果对比 15
3.3 QRS尖峰检测 16
3.3.1 连续小波变换(CWT) 16
3.3.2 离散小波变换(DWT) 17
结论 19
致谢 20
参考文献 21
附录 23
1 绪论
1.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
引言
由于心脏病的发病率每年都有所提升，心脏病对人类生命的威胁也越来越大，因此，对心脏病的治疗变得至关重要，而对心电信号的研究和分析是治疗心脏病的主要依据。心电信号是心脏活动的重要表现形式，但其在采集过程中，由于波形复杂（主要包括P、Q、R、S、T等波），且易受到各种噪声的干扰，因此去除心电信号中的噪声，准确提取反映心电信号的特征信息成为国内外研究的热点。
在过去的数十年中，心电图和心律失常检测的几种方法的精确度和灵敏度得到提高。这些方法包括小波系数、自回归建模、RBF神经网络、自组织图和模糊c均值聚类技术。利用非线性PCA神经网络发展了缺血的检测方法，其结果对正常搏动的正确分类率约为80%，对缺血搏动的正确分类率高于90%。一种新颖的混合神经网络来分类心电图跳动，能使十种心电图跳动分类的精确度达到了96%。利用卷积神经网络检测心电图信号的PVC跳动，一种基于循环神经网络的室性早搏的分类方法，其准确率在所有40例患者中为95.16％，在22例患者中为96.82％。一种基于深度神经网络，用于高平均检测精度的心电信号分类。使用支持向量机和粒子群优化技术以很高的准确度分类ECG信号，一种使用由数据库通用化标准为心跳分类驱动的特征选择和多层感知器和RBFN进行ECG分类，并且使用MLP和97%使用RBF实现了98％的分类准确性。一种基于neuroSVMKNN混合分类器的ECG心律失常检测和一种能够对正常心跳和九种不同的心律失常进行分类的方法，总体的准确率为99.02％[1]。
为了能够更好地采集到准确的心电信号，对心电信号中的干扰进行去噪处理，本文运用了基于小波变换的心电信号去噪方法，在去除噪声的同时尽可能的保留下心电信号中的特征信息，心电信号是一种微弱的生物电信号，频率很低，幅值也很低，但信号中掺杂着各类不同的噪声，这些噪声都对心电信号特征的检测和心脏病的诊断带来了很大影响，通过相应的实验研究验证了该方法的有效性和可行性，并对特征波形提取、心电分类识别等方面进行了详细的总结。
1.2 心电信号以及心电信号检测的意义
1.2.1 心电信号中波形的种类
心电信号的波形由P波、Q波、R波、S波、T波、U波以及PR期间，ST期 间，QT期间等组成[2]。P波象征着心房的除极；Q、R、S波通常以QRS群的形式被人们熟知，其整体代表了心室的除极；T波象征着心室的复极化。而心电图信号分析中最为重要的那部分是QRS波群的形状。同一个人的心电图信号也可能不同，不同的人在同一时间也有不同类型的心跳，每个人都有自己独特的心电信号，正如人的指纹一样独一无二。窦房结中的起搏器细胞通常产生和调节心脏的跳动规律，位于右心房的顶部。正常的心跳是遵循一定的规律，心房去极化总是与心室去极化一起发生，一起结束。在出现心律失常的状况下，心脏跳动的规律变得不那么规则了，有时候跳的很快，有时候跳的很慢。
QRS波群是心电信号中最为重要，也是最具有特征的波形，它代表的是心室的心电活动。QRS波群产生的形态以及时间都蕴含了当前心脏中极为丰富的信息，因此QRS波群的检测和定位是心电信号分析中最为重要的部分，对QRS波群的精确检测是心电信号自分析和诊断的基础，只有在准确检测出QRS波群后，才能正确计算出心率及其变异性[3]等特征参数，从而对心电信号举行特点提取等处置和分析，同时它也是检测其他特征波位置的根本，所以对QRS波群的检测和定位是心电信号检测的重要内容。
1.2.2 心电信号检测的意义
心电信号是一种微弱的生物电信号，频率很低，幅值也很低，但信号中掺杂着各类不同的噪声，这些噪声都对心电信号特征的检测和心脏病的诊断带来了很大影响，噪声会降低信号的信噪比，还可能会不容易检测到薄弱的心电信号的特征，从而影响剖析和诊断，并直接影响着诊断的正确性与医治的有效性。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/jscl/245.html
