CN103815895A - 一种心电信号数据压缩和解码的方法 - Google Patents

一种心电信号数据压缩和解码的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103815895A
CN103815895A CN201410014590.3A CN201410014590A CN103815895A CN 103815895 A CN103815895 A CN 103815895A CN 201410014590 A CN201410014590 A CN 201410014590A CN 103815895 A CN103815895 A CN 103815895A
Authority
CN
China
Prior art keywords
compression
ecg signal
signal data
ecg
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410014590.3A
Other languages
English (en)
Inventor
汪远思
廖伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHENZHEN ZHONGRUIQI ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
SHENZHEN ZHONGRUIQI ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHENZHEN ZHONGRUIQI ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical SHENZHEN ZHONGRUIQI ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201410014590.3A priority Critical patent/CN103815895A/zh
Publication of CN103815895A publication Critical patent/CN103815895A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

本发明公开了一种心电信号数据压缩和解码的方法，旨在解决现有技术不能满足蓝牙4.0的BLE协议实时传输心电信号数据的需求之缺陷。它包括以下的步骤：第一步压缩心电信号数据：压缩过程采样两点微分求差值的方法，即采用下述的算法：Yn=Xn-X(n-1)；其中，Yn的位数只需要能够表示清楚±6mV即可，而Xn的位数要求至少需要表示清楚±300mV；第二步传输压缩后的心电信号数据：通过低功耗蓝牙4.0进行传输压缩后的心电信号数据；第三步解码：解码过程为积分还原过程，即采用下述的算法：Zn=Z(n-1)+Yn，如此Zn又可以回到Xn的状态。它可用于各种便携式心电信号采集器采集的心电信号之传输和处理。

Description

一种心电信号数据压缩和解码的方法
技术领域
本发明涉及医疗器械中的一种心电信号数据传输和处理的方法。
背景技术
目前便携式的心电信号采集器大都要求具有实时数据传输功能。特别是BLE蓝牙4.0技术的问世，使得这种数据传输变得更为低功耗传输。然而由于BLE蓝牙4.0传输本身数据吞吐量就比较小，如目前蓝牙4.0的BLE协议实际能实现的数据吞吐量小于5k字节／s，以8通道500Hz16bit采样为例，需要的数据吞吐量为8k字节／s，所以需要压缩后才能实时传输，而且其传输的数据量越大则功耗越大。心电数据压缩后再传输就成了省电的一个比较好的方法。然而由于功耗和价格方面考虑，心电信号采集器大都采用运行速度很低，RAM资源很少的单片机，像huffman算法等常规算法由于单片机资源限制无法实现，又如申请号为CN02144672.5，公开号为1423997A，发明名称为“12导联心电图实时采集中无损压缩的方法”的专利中公开的方法，它虽然宣称能在RAM资源较少的单片机里使用，但是它主要用于8bitAD转换器的数据存储，而目前的心电采集器至少都是12bit采样的，它也不能满足蓝牙4.0的BLE协议实时传输心电信号数据的需求。
发明内容
本发明的目的是克服的上述现有技术缺陷，而提供一种心电信号数据压缩和解码的方法，该方法通过采用简易的压缩心电数据的方法，使得该算法能够在运行速度低，RAM资源较少的单片机上运行，从而使得心电数据能够压缩以后再通过低功耗蓝牙4.0的BLE协议进行传输，最后解码存储供医疗诊断使用。
本发明人经过研究发现，心电信号数据与其它数据比较有下述两个特殊性：
1、心电信号数据的直流分量对用户来说无意义。心电信号数据里包含有直流分量和交流分量，一般来说心电信号采集前端信号放大器要允许心电波形在一定范围内漂移，必然会导致直流分量即数据的绝对值占的比重比较大，而交流分量即数据的相对值对用户才是有价值的。也就是说客户只关心一段时间内心电波形的幅度值，而某一个心电信号波形数据的绝对值对用户来说没有任何意义。所有只要想办法把直流分量去掉就可以达到压缩心电信号数据的目的。
2、心电数据还有一个特殊性，即除了起搏脉冲信号外所有相关标准要求心电信号的幅度最大为6mY，而起搏脉冲信号可以通过硬件或软件的方法将其抑制到6mV以内。所以两个相邻采样点之间的差值不超过±6mV。
根据心电信号数据上述两个特性，本发明设计了一个简易的压缩方法，适用于心电信号采集前端单片机运用较少的RAM资源实现。压缩过程采样两点微分求差值的方法，Yn=Xn-X(n-1)。如此占较大比重的直流分量就被滤掉了。Yn的位数只需要能够表示清楚±6mY即可，而Xn的位数根据相关标准要求至少需要表示清楚±300mV，即能在极化电压下能正常工作，而由于基线的漂移Xn一般表示的范围要求远远大于±300mY。所以Xn至少是Yn的50倍，表示同样的心电信息Yn可以比Xn用更少的位数，如Xn为24bit的AD采样，Yn如果用12bit来表示，则压缩率为50％。解码过程为积分还原过程，Zn=Z(n-1)+Yn，如此Zn又可以回到Xn的状态，与Xn唯一不同的是其直流分量(即基线的位置)不一致。而心电信号数据直流分量对用户来说没有价值，所有Zn和Xn是完全等价的，整个压缩解码过程得以有效工作。
由上述的研究成果可以得出：为了实现上述的发明目的，可以采用以下的技术方案：本方案的心电信号数据压缩和解码的方法是在处理速度低、内部RAM资源少及低功耗的单片机上实现心电信号数据压缩和解码的方法包括以下的步骤：
第一步压缩心电信号数据：
压缩过程采样两点微分求差值的方法，即采用下述的算法：Yn=Xn-X(n-1)；其中，Yn的位数只需要能够表示清楚±6mV即可，而Xn的位数要求至少需要表示清楚±300mV；
第二步传输压缩后的心电信号数据：
通过低功耗蓝牙4.0的BLE协议进行传输压缩后的心电信号数据；
第三步解码：
解码过程为积分还原过程，即采用下述的算法：Zn=Z(n-1)+Yn，如此Zn又可以回到Xn的状态。
上述Xn为1个通道的导联线中没有压缩的原始采样心电信号数据；Yn为上述数据通过两点微分压缩后生成的心电信号数据；Zn为压缩后的心电信号数据通过低功耗蓝牙4.0的BLE协议进行传输并经过积分还原的解码过程还原出的心电信号数据。
本发明的有益效果是：
本发明的心电信号数据压缩和解码的方法通过采用简易的压缩心电数据的方法，使得该算法能够在运行速度低，RAM资源较少的单片机上运行，从而使得用心电信号采集器所采集的心电数据能够压缩以后再通过低功耗蓝牙4.0进行传输，最后解码存储供医疗诊断使用。
为了使本发明便于理解和更加清晰，下面通过附图和实施例对其作进一步说明。
附图说明
图1是本发明的实施例之心电信号数据压缩和解码的方法所包括的步骤示意图。
具体实施方式
实施例，参看图1。本实施例的心电信号数据压缩和解码的方法包括以下的步骤：
第一步压缩心电信号数据：
压缩过程采样两点微分求差值的方法，即采用下述的算法：Yn=Xn-X(n-1)；其中，Yn的位数只需要能够表示清楚±6mV即可，而Xn的位数要求至少需要表示清楚±300mV；
第二步传输压缩后的心电信号数据：
通过低功耗蓝牙4.0的BLE协议进行传输压缩后的心电信号数据；
第三步解码：
解码过程为积分还原过程，即采用下述的算法：Zn=Z(n-1)+Yn，如此Zn又可以回到Xn的状态。
图中X1...Xn为1个通道的导联线中没有压缩的原始采样心电信号数据；通过两点微分压缩后生成的数据为Y1...Yn，Yn=Xn-X(n-1)。Yn通过BLE蓝牙4.0进行传输，由于Yn比Xn的位数少，故能达到满足蓝牙4.0的BLE协议数据吞吐量和降低实时传输数据功耗的目的；PC或手机接收端收到Y1...Yn后经过积分还原的解码过程又可以还原出和X1...Xn等价的Z1...Zn，Zn=Z(n-1)+Yn；Zn为经过积分还原的解码过程还原出的心电信号数据。
对于多通道导联线使用多个上述的方法即可。
以上仅为本发明之较佳实施例，但其并不限制本发明的实施范围，即不偏离本发明的权利要求所作之等同变化与修饰，仍应属于本发明之保护范围。

Claims (1)

1.一种心电信号数据压缩和解码的方法，其特征是在处理速度低、内部RAM资源少及低功耗的单片机上实现心电信号数据压缩和解码的方法包括以下的步骤：
第一步压缩心电信号数据：
压缩过程采样两点微分求差值的方法，即采用下述的算法：Yn=Xn-X(n-1)；其中，Yn的位数只需要能够表示清楚±6mV即可，而Xn的位数要求至少需要表示清楚±300mV；
第二步传输压缩后的心电信号数据：
通过低功耗蓝牙4.0的BLE协议进行传输压缩后的心电信号数据；
第三步解码：
解码过程为积分还原过程，即采用下述的算法：Zn=Z(n-1)+Yn，如此Zn又可以回到Xn的状态；
上述Xn为1个通道的导联线中没有压缩的原始采样心电信号数据；Yn为上述数据通过两点微分压缩后生成的心电信号数据；Zn为压缩后的心电信号数据通过低功耗蓝牙4.0的BLE协议进行传输并经过积分还原的解码过程还原出的心电信号数据。
CN201410014590.3A 2014-01-05 2014-01-05 一种心电信号数据压缩和解码的方法 Pending CN103815895A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410014590.3A CN103815895A (zh) 2014-01-05 2014-01-05 一种心电信号数据压缩和解码的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410014590.3A CN103815895A (zh) 2014-01-05 2014-01-05 一种心电信号数据压缩和解码的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103815895A true CN103815895A (zh) 2014-05-28

Family

ID=50751401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410014590.3A Pending CN103815895A (zh) 2014-01-05 2014-01-05 一种心电信号数据压缩和解码的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103815895A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107961034A (zh) * 2016-10-19 2018-04-27 北京东软医疗设备有限公司 处理通道数据的方法及装置
CN108649961A (zh) * 2018-05-08 2018-10-12 北京理工大学 一种基于边信息先验的多导联心电信号重构估计方法
CN109171701A (zh) * 2018-07-05 2019-01-11 北京谷山丰生物医学技术有限公司 提高心电采集系统频率响应的方法及装置
CN109199374A (zh) * 2018-10-15 2019-01-15 烟台羿中医疗科技有限公司 一种多导联心电数据记录装置及方法
CN109829955A (zh) * 2017-09-15 2019-05-31 无锡市中健科仪有限公司 一种心电信号数据无损压缩方法
CN110522441A (zh) * 2019-08-01 2019-12-03 北京今科医疗科技有限公司 一种心电数据处理方法及装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1423997A (zh) * 2002-12-03 2003-06-18 沈阳东软数字医疗系统股份有限公司 12导联心电图实时采集中无损压缩的方法
US20050207519A1 (en) * 2004-03-19 2005-09-22 Phang Piao C Digital radio receiver
CN1290469C (zh) * 2003-02-26 2006-12-20 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 无线集中监护心电数据的系统
CN102697492A (zh) * 2012-05-25 2012-10-03 长春华讯信息科技有限公司 一种实时心电信息分析系统及其分析方法
CN102982653A (zh) * 2012-11-07 2013-03-20 中南大学 基于加速度和高度信息的人体跌倒监测方法及装置
WO2013118398A1 (ja) * 2012-02-08 2013-08-15 国立大学法人九州工業大学 生体情報処理装置、生体情報処理システム、生体情報の圧縮方法、及び、生体情報の圧縮処理プログラム
CN103431855A (zh) * 2013-08-30 2013-12-11 重庆理工大学 起搏心电信号的非平衡深度压缩方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1423997A (zh) * 2002-12-03 2003-06-18 沈阳东软数字医疗系统股份有限公司 12导联心电图实时采集中无损压缩的方法
CN1290469C (zh) * 2003-02-26 2006-12-20 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 无线集中监护心电数据的系统
US20050207519A1 (en) * 2004-03-19 2005-09-22 Phang Piao C Digital radio receiver
WO2013118398A1 (ja) * 2012-02-08 2013-08-15 国立大学法人九州工業大学 生体情報処理装置、生体情報処理システム、生体情報の圧縮方法、及び、生体情報の圧縮処理プログラム
CN102697492A (zh) * 2012-05-25 2012-10-03 长春华讯信息科技有限公司 一种实时心电信息分析系统及其分析方法
CN102982653A (zh) * 2012-11-07 2013-03-20 中南大学 基于加速度和高度信息的人体跌倒监测方法及装置
CN103431855A (zh) * 2013-08-30 2013-12-11 重庆理工大学 起搏心电信号的非平衡深度压缩方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107961034A (zh) * 2016-10-19 2018-04-27 北京东软医疗设备有限公司 处理通道数据的方法及装置
CN109829955A (zh) * 2017-09-15 2019-05-31 无锡市中健科仪有限公司 一种心电信号数据无损压缩方法
CN108649961A (zh) * 2018-05-08 2018-10-12 北京理工大学 一种基于边信息先验的多导联心电信号重构估计方法
CN108649961B (zh) * 2018-05-08 2019-04-02 北京理工大学 一种基于边信息先验的多导联心电信号重构估计方法
CN109171701A (zh) * 2018-07-05 2019-01-11 北京谷山丰生物医学技术有限公司 提高心电采集系统频率响应的方法及装置
CN109171701B (zh) * 2018-07-05 2023-02-03 北京谷山丰生物医学技术有限公司 提高心电采集系统频率响应的方法及装置
CN109199374A (zh) * 2018-10-15 2019-01-15 烟台羿中医疗科技有限公司 一种多导联心电数据记录装置及方法
CN110522441A (zh) * 2019-08-01 2019-12-03 北京今科医疗科技有限公司 一种心电数据处理方法及装置
CN110522441B (zh) * 2019-08-01 2022-03-08 北京今科医疗科技有限公司 一种心电数据处理方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103815895A (zh) 一种心电信号数据压缩和解码的方法
CN103431855B (zh) 起搏心电信号的非平衡深度压缩方法
Bilgin et al. Compression of electrocardiogram signals using JPEG2000
US10362467B2 (en) Enhanced wireless communication for medical devices
CN204260760U (zh) 基于移动终端的无线远程听诊装置
US9301703B2 (en) Biological information processing device, biological information processing system, biological information compression method, and biological information compression processing program
CA2446232A1 (en) Data management for seismic acquisition using variable compression ratio as a function of background noise
US20140296678A1 (en) Ultra Low Power Platform for Remote Health Monitoring
CN103281087A (zh) 基于多级压缩感知的信号采样系统及方法
CN103202698A (zh) 基于遥控器的监测用户血氧含量的系统及方法
CN104064190A (zh) 人体音频数字化采集与识别系统及其实现方法
CN204562150U (zh) 用于心电监护仪的无线导联信号线
CN109938696A (zh) 神经电信号压缩感知处理方法及电路
Qin et al. A remote heart sound monitoring system based on LZSS lossless compression algorithm
Pallavi et al. Study and analysis of ECG compression algorithms
CN205083510U (zh) 一种基于智能手机的心音听诊装置
Singh et al. An improved ASCII character encoding method for lossless ECG compression
CN109171701B (zh) 提高心电采集系统频率响应的方法及装置
CN204708838U (zh) 一种支持多种传输方式的心电数据发射座
CN110942829A (zh) 一种互联网人体监测检测云数据比对系统
CN109199374A (zh) 一种多导联心电数据记录装置及方法
CN206181271U (zh) 视频压缩系统
Kim et al. Design and implementation of digital filters for mobile healthcare applications
CN103876728A (zh) 一种移动终端监测心电数据的方法及设备
CN204889978U (zh) 电脑仿生治疗仪

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20140528