CN104546007B - 胎动检测抗干扰处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于医疗设备技术领域，尤其涉及一种胎动检测方法及装置，所述方法包括：采集胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号，分别对所述胎动原始信号和母体运动原始信号进行预处理、包络提取，获得胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号；在胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化时，对胎动能量包络信号进行干扰识别和干扰处理，并输出经干扰处理后的胎动能量包络信号。本发明能够滤除胎动能量包络信号中包含的由母体运动产生的信号干扰成分，有效地降低了母体运动对胎动检测的影响，提高了胎动检测的准确性。

Description

胎动检测抗干扰处理方法及装置
技术领域
本发明属于医疗设备技术领域，尤其涉及胎动检测抗干扰处理方法及装置。
背景技术
胎动是胎儿在孕妇子宫内的活动，也是胎儿在子宫内安险状态的一项重要指标。正常妊娠时，怀孕18-20周的孕妇可感知到胎动，20周后随孕周增长胎动渐增，32周达到高峰，之后胎动有所下降，过期妊娠则明显减少。临床上主要把胎动简单地分为孕妇可感知胎动和孕妇不可感知胎动两类。
目前，国内外胎动检测的主要手段是采用手动打标器，由孕妇凭主观感觉进行胎动计数。这种方法主要用于记录孕妇可感知胎动。临床表明，采用手动打标计数的方式受到孕妇性格、敏感程度、羊水量、腹壁厚度、胎盘位置、药物、胎儿活动量及宫缩等因素的影响，并与孕妇的注意程度相关，有明显的主观性，容易产生漏打和误打现象，且耗时较长，在记录过程中孕妇无法从事其他活动。
超声多普勒胎动检测方法是一种安全无创的孕期胎儿监护检测手段，广泛应用于产科临床，采用回声和多普勒原理，提取出超声多普勒的频移信号，通过一些列信号处理手段后获得胎动信号，可直接检测到胎儿头部、四肢及躯干的所有活动，包括孕妇可感知胎动和不可感知胎动，有效地解决了上述手动打标器主观性较强的不足。
随着无线胎监产品的不断引入，孕妇也不再被有线的探头约束，可以在检测过程中自由走动。然而母体运动会导致子宫羊水晃动，现有的胎监探头仅依赖胎心多普勒探头检测子宫内的胎儿运动，检测结果会受到羊水晃动带来的干扰，容易造成胎动的误检。
发明内容
鉴于此，本发明实施例提供一种胎动检测抗干扰处理方法及装置，以自适应滤除胎动信号中包含的由母体运动产生的信号干扰成分，降低母体运动对胎动检测的影响，提高胎动检测的准确性。
第一方面，一种胎动检测抗干扰处理方法，所述方法包括：
采集胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号，并对所述胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行预处理；
分别对预处理后的胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行包络提取，获得胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号；
在胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化时，对胎动能量包络信号进行干扰识别和干扰处理，并输出经干扰处理后的胎动能量包络信号。
进一步地，所述采集胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号包括：
通过超声多普勒探头获取胎动多普勒频移信号或者压力传感器探头获取胎动压力信号，以及通过探头上的三轴加速度传感器获取母体运动信号。
进一步地，在分别对预处理后的胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行包络提取，获得胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号之后，所述方法还包括：
计算胎动能量包络信号在第一预设时长范围内的信号总能量，判断所述信号总能量是否大于第一预设阈值，在所述信号总能量大于第一预设阈值时，判定所述胎动能量包络信号发生有效变化，否则，判定胎动能量包络信号未发生有效变化；
计算母体运动能量包络信号在第二预设时长范围内的信号总能量，判断所述信号总能量是否大于第二预设阈值，在所述信号总能量大于第二预设阈值时，判定所述母体运动能量包络信号发生有效变化，否则，判定母体运动能量包络信号未发生有效变化。
进一步地，所述在胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化时，对胎动能量包络信号进行干扰识别和干扰处理包括：
对胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号进行互相关运算，以获取胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号之间的相关系数；
判断所述相关系数是否大于第三预设阈值；
在判断结果为是时，对胎动能量包络信号进行自适应滤波处理，以滤除胎动能量包络信号中与母体能量包络信号相似的成分；
在判断结果为否时，对胎动能量包络信号进行低幅值信号抑制；
其中，自适应滤波处理采用快速横向滤波自适应滤波器。
进一步地，所述方法还包括：
对所输出的胎动能量包络信号进行胎动检测；
所述对所输出的胎动能量包络信号进行胎动检测包括：
根据所输出的胎动能量包络信号在第三预设时长范围内的能量变化情况，确定当前的能量阈值更新方式；
根据所输出的胎动能量包络信号和能量阈值之间的关系进行胎动识别，并记录胎动开始时刻、结束时刻以及胎动持续时间。
第二方面，一种胎动检测抗干扰处理装置，所述装置包括：
采集模块，用于采集胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号，并对所述胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行预处理；
提取模块，用于分别对预处理后的胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行包络提取，获得胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号；
处理模块，用于在胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化时，对胎动能量包络信号进行干扰识别和干扰处理，并输出经干扰处理后的胎动能量包络信号。
进一步地，所述采集模块具体用于：
通过超声多普勒探头获取胎动多普勒频移信号或者压力传感器探头获取胎动压力信号，以及通过探头上的三轴加速度传感器获取母体运动信号。
进一步地，所述装置还包括：
第一判断模块，用于计算胎动能量包络信号在第一预设时长范围内的信号总能量，判断所述信号总能量是否大于第一预设阈值，在所述信号总能量大于第一预设阈值时，判定所述胎动能量包络信号发生有效变化，否则，判定胎动能量包络信号未发生有效变化；
第二判断模块，用于计算母体运动能量包络信号在第二预设时长范围内的信号总能量，判断所述信号总能量是否大于第二预设阈值，在所述信号总能量大于第二预设阈值时，判定所述母体运动能量包络信号发生有效变化，否则，判定母体运动能量包络信号未发生有效变化。
进一步地，所述处理模块包括：
相关系数计算单元，用于对胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号进行互相关运算，以获取胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号之间的相关系数；
判断单元，用于判断所述相关系数是否大于第三预设阈值；
滤除单元，用于在判断单元的判断结果为是时，对胎动能量包络信号进行自适应滤波处理，以滤除胎动能量包络信号中与母体能量包络信号相似的成分；
抑制单元，用于在判断单元的判断结果为否时，对胎动能量包络信号进行低幅值信号抑制；
其中，自适应滤波处理采用快速横向滤波自适应滤波器。
进一步地，所述装置还包括胎动检测模块，用于对所输出的胎动能量包络信号进行胎动检测；
所述胎动检测模块包括：
阈值更新单元，用于根据所输出的胎动能量包络信号在第三预设时长范围内的能量变化情况，确定当前的能量阈值更新方式；
胎动识别单元，用于根据所输出的胎动能量包络信号和能量阈值之间的关系进行胎动识别，并记录胎动开始时刻、结束时刻以及胎动持续时间。
与现有技术相比，本发明实施例通过采集胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号，对所述胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号分别进行预处理、包络提取，以获得有效抑制低幅值噪声干扰的胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号；并在胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化时，对胎动能量包络信号进行干扰识别和干扰处理，以滤除胎动能量包络信号中包含的由母体运动产生的信号干扰成分；从而有效地降低了母体运动对胎动检测的影响，提高了胎动检测的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1是本发明实施例一提供的胎动检测抗干扰处理方法的实现流程图；
图2(a)是本发明实施例二提供的判断胎动能量包络信号发生有效变化的实现流程图；
图2(b)是本发明实施例二提供的判断母体运动能量包络信号发生有效变化的实现流程图；
图3是本发明实施例三提供的胎动检测抗干扰处理方法中步骤S103的实现流程图；
图4是本发明实施例四提供的胎动检测抗干扰处理方法中对所输出的胎动能量包络信号进行胎动检测的实现流程图；
图5是本发明实施例六提供的胎动检测抗干扰处理装置的组成结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例通过采集胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号，对所述胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号分别进行预处理、包络提取，以获得有效抑制低幅值噪声干扰的胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号；并在胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化时，对胎动能量包络信号进行干扰识别和干扰处理，以滤除胎动能量包络信号中包含的由母体运动产生的信号干扰成分；从而有效地降低了母体运动对胎动检测的影响，提高了胎动检测的准确性。本发明实施例还提供了相应的装置，以下分别进行详细的说明。
实施例一
图1示出了本发明实施例一提供的胎动检测抗干扰处理方法的第一实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。
在本发明实施例中，检测胎动信号的探头为多普勒探头，以从孕妇腹部获取胎动多普勒频移信号，然后将胎动多普勒频移信号经过低通滤波以抑制胎心信号的干扰，并对所述多普勒频移信号进行放大处理。优选地，所述检测胎动信号的探头还可以为压力传感器探头。两者相比，多普勒探头的灵敏度更高，能直接检测胎儿的活动，不容易受到母体呼吸信号的干扰。本发明实施例优选采用多普勒探头进行检测。
优选地，本发明实施例在所述多普勒探头或者压力传感器探头上增加了一个传感器，所述传感器为三轴加速度传感器，用于通过X轴、Y轴、Z轴三个矢量轴所构成的立体空间来获取母体沿任何方向的运动信号。当母体向任何一个方向上发生运动变化时，一个高灵敏度的三轴加速度传感器足以检测到母体的运动信号，并将该信号转换成电信号，再对所述电信号进行低通滤波、放大等处理。与现有技术相比，本发明实施例仅在探头里面设置一个加速度传感器，便可准确地检测到的母体运动信号，所述探头体积小、轻便，便于用户使用。
因此，如图1所示，所述方法包括：
在步骤S101中，获取胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号，并对所述胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行预处理。
即通过超声多普勒探头获取胎动多普勒频移信号或者压力传感器探头获取胎动压力信号，再通过位于探头上的三轴加速度传感器获取母体运动信号。
优选地，所述对胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行预处理的方式包括但不限于基线滤波、带通滤波、工频限波等。
在步骤S102中，分别对预处理后的胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行包络提取，获得胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号。
优选地，本发明实施例在对胎儿胎动原始信号进行预处理后，对经过预处理后的胎动原始信号进行全波整流，将负向的信号成分翻转为正向，以尽可能保留信号的能量变化信息，方便包络信号的提取。然后提取胎动原始信号全波整流后波形的能量包络，并通过滑动平滑窗口对能量包络信号进行平滑滤波处理，获取光滑的胎动能量包络信号，以降低胎动能量包络信号上的毛刺对后续信号是否发生有效变化的误判。
从母体运动原始信号获取母体运动能量包络信号与胎动能量包络信号的过程相同，具体参见上述胎动能量包络信号获取过程，此处不再赘述。
进一步地，本发明实施例在进行能量包络提取时，优选根据相邻两个时刻内信号斜率的变化提取可使信号发生非线性增强的Teager能量包络，以突显信号峰值信息，同时抑制低幅值信号干扰。所述Teager能量包络提取的公式为：
E(n)＝x2(n)-x(n+1)*x(n-1)
其中，x(n)表示在时刻n的胎儿胎动原始信号或母体运动原始信号，E(n)表示在时刻n的Teager能量。
与现有技术直接采用胎动原始信号进行胎动检测相比，本发明实施例通过获取能量包络信号来进行胎动检测有利于凸显信号峰值信息以及抑制低幅值信号干扰。
在获取到胎动能量包络信号和母体能量包络信号后，分别判断所述胎动能量包络信号和母体能量包络信号是否发生有效变化，以执行相应的胎动检测处理方式。所述判断所述胎动能量包络信号和母体能量包络信号是否发生有效变化将在后续实施例进行详细说明，具体请参见后续实施例的叙述。
在步骤S103中，在胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化时，对胎动能量包络信号进行干扰识别和干扰处理，并输出经干扰处理后的胎动能量包络信号。
若胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化，则判定在母体运动的情况下出现了疑似胎动，对胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号做互相关运算，以确定胎动能量包络信号中是否存在与母体能量包络信号相似的成分，并根据胎动能量包络信号中包含的母体能量包络信号的多少执行相应的滤波处理方式。步骤S103将在后续实施例进行详细的说明，具体请参见后续实施例的叙述，此处不再赘述。
优选地，所述方法还包括：
对所输出的胎动能量包络信号进行胎动检测，并根据胎动检测结果更新胎动计数值。
其中，所述胎动检测包括阈值分析和胎动识别，以获取胎动的开始时刻Ts和结束时刻Te，以及胎动的持续时间T。
在本发明实施例中，优选通过获取相邻两次胎动之间的时间间隔，将所述时间间隔与预设时间间隔进行比对，在所述时间间隔小于预设的时间间隔时，判定本次胎动与上一次检测到的为同一次胎动，胎动计数值不变；否则，判定本次胎动为一次新的胎动，胎动计数值加1。输出胎动计数值、单次胎动的持续时间、母体运动信息，并进行显示或打印。
本发明实施例通过采集胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号，对所述胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号分别进行预处理、包络提取，以获得有效抑制低幅值噪声干扰的胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号；并在胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化时，对胎动能量包络信号进行干扰识别和干扰处理，以滤除胎动能量包络信号中包含的与母体运动产生的信号干扰成分；从而有效地降低了母体运动对胎动检测的影响，提高了胎动检测的准确性。
实施例二
图2(a)示出了本发明实施例一提供的胎动检测抗干扰处理方法中判断胎动能量包络信号是否发生有效变化的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。
在本发明实施例中，所述胎动能量包络信号发生有效变化是指胎动能量包络信号在第一预设时长范围内的总能量超过第一预设阈值，因此判断过程包括：
在步骤S201中，计算胎动能量包络信号在第一预设时长范围内的信号总能量。
在步骤S202中，判断所述信号总能量是否大于第一预设阈值。
在步骤S203中，在所述信号总能量大于第一预设阈值时，判定所述胎动能量包络信号在所述时长范围内发生有效变化。
在步骤S204中，在所述信号总能量小于或等于第一预设阈值时，判定胎动能量包络信号在所述时长范围内未发生有效变化。
图2(b)示出了本发明实施例一提供的胎动检测抗干扰处理方法中判断母体运动能量包络信号是否发生有效变化的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。
在本发明实施例中，所述母体运动能量包络信号发生有效变化是指母体运动能量包络信号在第二预设时长范围内的总能量超过第二预设阈值，因此判断过程包括：
在步骤S211中，计算母体运动能量包络信号在第二预设时长范围内的信号总能量。
在步骤S212中，判断所述信号总能量是否大于第二预设阈值。
在步骤S213中，在所述信号总能量大于第二预设阈值时，判定所述母体运动能量包络信号发生有效变化。
在步骤S214中，在所述信号总能量小于或等于第一预设阈值时，判定母体运动能量包络信号在所述时长范围内未发生有效变化。
实施例三
在本发明实施例中，根据实施例二所述的胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号是否发生有效变化，存在以下四种胎动信号处理方式。
a.当胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均未发生有效变化时，判定母体和胎儿均处于安静状态，胎动计数值不变，胎动曲线显示无胎动状态。
b.当母体运动能量包络信号发生有效变化而胎动能量包络信号未发生有效变化时，判定母体运动，而胎儿处于安静状态，胎动计数值不变，胎动曲线显示无胎动状态。
c.当胎动能量包络信号发生有效变化而母体运动能量包络信号未发生有效变化，判定在母体安静的状态下出现疑似胎动，且胎动能量包络信号未受到母体运动的干扰，输出所述胎动能量包络信号以进行胎动检测等处理。
d.当胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化，对胎动能量包络信号进行干扰识别和干扰处理，输出经干扰处理后的胎动能量包络信号。
优选地，本发明实施例通过互相关运算来获取胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号之间是否存在相似成分，并根据胎动能量包络信号中包含的母体运动能量信号成分的多少执行不同的滤波处理。图3示出了本发明实施例一提供的胎动检测抗干扰处理方法中步骤S103的具体实现流程。
如图3所示，步骤S103包括：
在步骤S301中，在胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化时，输出母体运动提示信息。
在步骤S302中，对胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号进行互相关运算，以获得胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号之间的相关系数。
在本发明实施例中，互相关函数描述的是两个随机信号在任意两个不同时刻的取值之间的相关程度，它给出了频域内两个信号是否相关的一个判断指标，把两信号的互谱和各自的自谱联系起来，用来确定输出信号有多大程度来自输入信号，对修正测量中接入噪声源而产生的误差非常有效。
优选地，互相关运算对应的互相关函数的公式为：
其中，xN(n)、yN(n)为两个随机序列在时刻n的取值。R(m)为互相关系数。在本发明实施例中，所述xN(n)为胎动能量包络信号在时刻n的取值，yN(n)为母体运动能量包络信号在时刻n的取值。
在步骤S303中，判断所述相关系数是否大于第三预设阈值。
在本发明实施例中，当母体运动时，胎动信号或多或少会受到干扰，导致胎动信号中包含了母体运动信号。当母体运动信号干扰比较大时，就会对胎动检测的准确性产生明显的影响，甚至误检，因此，需要对母体运动产生的干扰进行处理。本发明实施例优选采用胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号经过互相关运算后获得的互相关系数的大小来分析胎动能量包络信号中来自母体运动的干扰成分的大小。所述第三预设阈值为是否对母体运动产生的干扰成分进行滤除的指标。若所述相关系数大于第三预设阈值，表明胎动能量包络信号受到母体运动的干扰很大，执行步骤S304；否则，表明胎动能量包括信号受到母体运动的干扰比较小，可以忽略，执行步骤S305。
在步骤S304中，对胎动能量包络信号进行自适应滤波处理，以滤除胎动能量包络信号中与母体能量包络信号相似的成分。
在本发明实施例中，自适应滤波处理采用快速横向滤波自适应滤波器。所述自适应滤波器以母体能量包络信号作为参考信号，胎动能量包络信号作为输入信号，并通过快速横向滤波(FTF)自适应算法调节滤波参数，滤除胎动能量包络信号中包含的母体能量包络信号，并将滤除母体能量包络信号的胎动能量包络信号输出。
所述快速横向滤波(FTF)自适应滤波器，采用4个横向滤波器协调组合，进一步提升了滤波参数随时间更新的速度，同时该滤波器对数据相关性不敏感，使得滤波器的收敛速度更快，有利于胎动的实时检测。
实施例五给出了快速横向滤波器自适应算法设计的一个具体示例。
在步骤S305中，对胎动能量包络信号进行低幅值信号抑制。
在本发明实施例中，胎动能量包括信号受到母体运动的干扰比较小，可以忽略，则对胎动能量包络信号进行简单的低幅值信号抑制，并将经过低幅值信号抑制处理的胎动能量包络信号输出。
实施例四
图4示出了本发明实施例一提供的胎动检测抗干扰处理方法中对所输出的胎动能量包络信号进行胎动检测的具体实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。
在本发明实施例中，所述胎动检测包括：先进行阈值分析，然后进行胎动识别，以获取胎动的开始时刻Ts和结束时刻Te，以及胎动的持续时间T。
如图4所示，所述方法包括：
在步骤S401中，根据所输出的胎动能量包络信号在第三预设时长范围内的能量变化情况，确定当前的能量阈值更新方式。
其中，阈值分析是胎动检测准确性的关键，过高的能量阈值会导致胎动漏检，而过低的能量阈值又会出现胎动误检。本发明实施例阈值分析根据实时状态下的胎动能量包络信号在一段预设时长范围内的能量变化，确定当前的能量阈值更新方式，即自适应调节的阈值更新方式。所述能量阈值更新方式的内容包括能量阈值更新周期和能量阈值的大小。
相比于现有技术以原始信号获取能量阈值(包括可变能量阈值或固定能量阈值)，本实施例中采用上述步骤中获取到的光滑的胎动能量包络信号实时计算能量阈值，能够降低能量包络信号上的毛刺以及低幅值干扰信号对后续胎动识别的影响，同时随胎动能量包络信号自适应调节能量阈值的大小，进一步提高了胎动检测的鲁棒性和准确性。
在步骤S402中，根据所输出的胎动能量包络信号和能量阈值之间的关系对胎动进行识别，并记录胎动开始时刻、结束时刻以及胎动持续时间。
在胎儿安静状态下，胎动能量包络信号比较平缓，有轻微的胎动时，孕妇虽然无法感知，但在胎动能量包络信号上会出现一个小的峰值，当胎动越大，胎动能量包络信号上出现的峰值就越明显。因此，本发明实施例主要根据胎动能量包络信号和能量阈值之间的比较关系来识别胎动。比如，在胎动能量包络信号大于能量阈值时，判定为胎动，并记录胎动的开始时刻Ts和胎动结束时刻Te，并通过计算胎动开始时刻Ts与胎动结束时刻Te之间的差值获取本次胎动的持续时间T。
实施例五
以下为本发明实施例五提供的快速横向滤波器自适应算法设计的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。
1)初始化。
设定N阶前向预测误差滤波器系数初值为aN(0)＝0、N阶后向预测误差滤波器系数初值为bN(0)＝0、N阶最小二乘横向自适应滤波器系数初值为wN(0)＝0、N阶增益滤波器权矢量初值为cN(0)＝0、N阶角参量初值为rN(0)＝0、前向预测误差剩余时间更新初值εf(0)和后向预测误差剩余时间更新初值εb(0)均为一个非常小的正常数δ，即εf(0)＝εb(0)＝δ，其中N为阶次，此处，N阶次根据实际需求来选择，不做限定。
2)根据上一时刻的N阶角参量rN(n-1)和前向预测误差估计ef(n|n-1)，计算当前时刻的前向预测误差估计ef(n|n)。
ef(n|n)＝rN(n-1)ef(n|n-1)
其中，x(n)为母亲通道内第n时刻的输入信号(即母体运动能量包络信号在时刻n的取值)，
3)根据步骤2)获取到的前向预测误差估计ef(n|n)和ef(n|n-1)，计算当前时刻的前向预测误差εf(n)，并结合上一时刻的N阶增益滤波器权矢量cN(n-1)计算当前时刻的前向预测误差滤波器系数aN(n)。
εf(n)＝εf(n-1)+ef(n|n)ef(n|n-1)
aN(n)＝aN(n-1)+ef(n|n)cN(n-1)
4)根据步骤3)获取到的当前时刻的前向预测误差εf(n)，结合上一时刻的N阶角参量rN(n-1)和前向预测误差εf(n-1)，计算当前时刻的N+1阶角参量rN+1(n)。
5)根据上一时刻的N阶增益滤波器权矢量cN(n-1)、前向预测误差εf(n-1)、前向预测误差估计ef(n|n-1)以及前向预测误差滤波器系数aN(n)，计算当前时刻的N+1阶归一化增益滤波器权矢量。
6)采用步骤5)中计算得到的增益矢量和上一时刻的后向预测误差滤波器系数bN(n-1)，计算当前时刻的N阶增益滤波器权矢量cN(n)。
cN(n)＝mN(n)+m(n)bN(n-1)
7)采用步骤6)中计算得到的当前时刻的N阶增益滤波器权矢量cN(n)，结合当前时刻的后向预测误差eb(n|n)和上一时刻的后向预测误差滤波器系数bN(n-1)，计算当前时刻的后向预测误差滤波器系数bN(n)。
bN(n)＝bN(n-1)+cN(n)eb(n|n)
8)采用步骤7)中计算得到的当前时刻的N阶增益滤波器权矢量cN(n)，结合上一时刻最小二乘横向自适应滤波器参数wN(n-1)和当前时刻的最小二乘估计误差e(n|n)，计算当前时刻的最小二乘横向自适应滤波器参数wN(n)。
e(n|n)＝rN(n-1)e(n|n-1)
wN(n)＝wN(n-1)+cN(n)e(n|n)
其中d(n)为母亲通道内输入信号的期望。
9)采用步骤8)获取到的当前时刻最小二乘横向自适应滤波器参数wN(n)，滤除当前时刻胎儿胎动能量包络信号中包含的母亲能量包络信号成分，并随着时间的推移不断更新最小二乘横向自适应滤波器参数。滤波后，直接输出胎儿胎动能量包络信号。
实施例六
图5示出了本发明实施例六提供的胎动检测抗干扰处理装置的组成结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。
如图5所示，所述装置包括：
采集模块51，用于采集胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号，并对所述胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行预处理。
提取模块52，用于分别对预处理后的胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行包络提取，获得胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号。
处理模块53，用于在胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化时，对胎动能量包络信号进行干扰识别和干扰处理，并输出经干扰处理后的胎动能量包络信号。
在本发明实施例中，所述胎儿胎动原始信号为胎动多普勒频移信号或者胎动压力信号，所述母体运动原始信号为母体运动信号。
因此，所述采集模块51具体用于：
通过超声多普勒探头获取胎动多普勒频移信号或者压力传感器探头获取胎动压力信号，以及通过探头上的三轴加速度传感器获取母体运动信号。
进一步地，所述提取模块52包括：
全波整流单元521，用于对预处理后的胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行全波整流。
提取单元522，用于分别对全波整流后的胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行能量包络提取，以获得胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号。
滤波单元523，用于通过滑动平滑窗口分别对胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号进行平滑滤波处理，获得光滑的胎动能量包络信号和母体能量包络信号。
在本发明实施例中，通过全波整流单元521将预处理后的胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行全波整流，将负向的信号成分翻转到正向，能够尽可能地保留信号的能量变化信息。与现有技术直接采用胎动原始信号进行胎动检测相比，本发明实施例通过获取能量包络信号来进行胎动检测，有利于凸显信号峰值信息以及抑制低幅值信号干扰。
进一步地，所述胎动能量包络信号发生有效变化是指胎动能量包络信号在第一预设时长范围内的总能量超过第一预设阈值，所述母体运动能量包络信号发生有效变化是指母体运动能量包络信号在第二预设时长范围内的总能量超过第二预设阈值，所述装置还包括：
第一判断模块56，用于计算胎动能量包络信号在第一预设时长范围内的信号总能量，判断所述信号总能量是否大于第一预设阈值，在所述信号总能量大于第一预设阈值时，判定所述胎动能量包络信号发生有效变化，否则，判定胎动能量包络信号未发生有效变化。
第二判断模块57，用于计算母体运动能量包络信号在第二预设时长范围内的信号总能量，判断所述信号总能量是否大于第二预设阈值，在所述信号总能量大于第二预设阈值时，判定所述母体运动能量包络信号发生有效变化，否则，判定母体运动能量包络信号未发生有效变化。
在本发明实施例中，根据第一判断模块56和第二判断模块57对所述胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号是否发生有效变化的判断结果，存在四种胎动信号处理方式，相应的，所述装置包括：保持模块58、输出模块59、处理模块53。
所述保持模块58，用于当胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均未发生有效变化时，判定母体和胎儿均处于安静状态，胎动计数值不变，胎动曲线显示无胎动状态；以及
当母体运动能量包络信号发生有效变化而胎动能量包络信号未发生有效变化时，判定母体运动，而胎儿处于安静状态，胎动计数值不变，胎动曲线显示无胎动状态。
输出模块59，用于在胎动能量包络信号发生有效变化且母体运动能量包络信号未发生有效变化时，输出所述胎动能量包络信号。
处理模块53，用于当胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化，对胎动能量包络信号进行干扰识别和干扰处理，输出经干扰处理后的胎动能量包络信号。
进一步地，所述处理模块53包括：
提示单元531，用于在胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化时，输出母体运动提示信息。
相关系数计算单元532，用于对胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号进行互相关运算，以获取胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号之间的相关系数。
判断单元533，用于判断所述相关系数是否大于第三预设阈值。
滤除单元534，用于在判断单元的判断结果为是时，对胎动能量包络信号进行自适应滤波处理，以滤除胎动能量包络信号中与母体能量包络信号相似的成分。
抑制单元535，用于在判断单元的判断结果为否时，对胎动能量包络信号进行低幅值信号抑制。
其中，自适应滤波处理采用快速横向滤波自适应滤波器。所述自适应滤波器以母体能量包络信号作为参考信号，胎动能量包络信号作为输入信号，并通过快速横向滤波(FTF)自适应算法调节滤波参数，滤除胎动能量包络信号中包含的母体能量包络信号，并将滤除母体能量包络信号的胎动能量包络信号输出。所述快速横向滤波(FTF)自适应滤波器，采用4个横向滤波器协调组合，进一步提升了滤波参数随时间更新的速度，同时该滤波器对数据相关性不敏感，使得滤波器的收敛速度更快，有利于胎动的实时检测。
进一步地，所述装置还包括：
胎动检测模块54，用于对所输出的胎动能量包络信号进行胎动检测。
胎动计数模块55，用于根据胎动检测结果更新胎动计数值。
进一步地，所述胎动检测模块54包括：
阈值更新单元541，用于根据所输出的胎动能量包络信号在第三预设时长范围内的能量变化情况，确定当前的能量阈值更新方式。
胎动识别单元542，用于根据所输出的胎动能量包络信号和能量阈值之间的关系进行胎动识别，并记录胎动开始时刻、结束时刻以及胎动持续时间T。
本发明实施例中，阈值更新根据实时状态下的胎动能量包络信号在一段预设时长范围内的能量变化，确定当前的能量阈值更新方式，即自适应调节的阈值更新方式。所述能量阈值更新方式的内容包括能量阈值更新周期和能量阈值的大小。
相比于现有技术以原始信号获取能量阈值(包括可变能量阈值或固定能量阈值)，本实施例中采用上述步骤中获取到的光滑的胎动能量包络信号实时计算能量阈值，能够降低能量包络信号上的毛刺以及低幅值干扰信号对后续胎动识别的影响，同时随胎动能量包络信号自适应调节能量阈值的大小，进一步提高了胎动检测的鲁棒性和准确性。
需要说明的是，本发明实施例中的装置可以用于实现上述方法实施例中的全部技术方案，其各个功能模块的功能可以根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可参照上述实施例中的相关描述，此处不再赘述。
本发明实施例通过采集胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号，对所述胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号分别进行预处理、包络提取，以获得有效抑制低幅值噪声干扰的胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号；并在胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化时，对胎动能量包络信号进行干扰识别和干扰处理，以滤除胎动能量包络信号中包含的与母体运动产生的信号干扰成分；从而有效地降低了母体运动对胎动检测的影响，提高了胎动检测的准确性。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种胎动检测抗干扰处理方法，其特征在于，所述方法包括：
采集胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号，并对所述胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行预处理；
分别对预处理后的胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行包络提取，获得胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号；
在胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化时，对胎动能量包络信号和母体能量包络信号进行互相关运算，得到所述胎动能量包络信号和母体能量包络信号之间的相关系数，根据所述相关系数对胎动能量包络信号进行干扰识别和干扰处理，并输出经干扰处理后的胎动能量包络信号；
其中，所述在胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化时，对胎动能量包络信号和母体能量包络信号进行互相关运算，得到所述胎动能量包络信号和母体能量包络信号之间的相关系数，根据所述相关系数对胎动能量包络信号进行干扰识别和干扰处理包括：
对胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号进行互相关运算，以获取胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号之间的相关系数；
判断所述相关系数是否大于预设阈值；
在判断结果为是时，对胎动能量包络信号进行自适应滤波处理，以滤除胎动能量包络信号中与母体能量包络信号相似的成分；
在判断结果为否时，对胎动能量包络信号进行低幅值信号抑制；
其中，自适应滤波处理采用快速横向滤波自适应滤波器；
所述预设阈值为是否对母体运动产生的干扰成分进行滤除的指标。
2.如权利要求1所述的胎动检测抗干扰处理方法，其特征在于，所述采集胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号包括：
通过超声多普勒探头获取胎动多普勒频移信号或者压力传感器探头获取胎动压力信号，以及通过探头上的三轴加速度传感器获取母体运动信号。
3.如权利要求1所述的胎动检测抗干扰处理方法，其特征在于，在分别对预处理后的胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行包络提取，获得胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号之后，所述方法还包括：
计算胎动能量包络信号在第一预设时长范围内的信号总能量，判断所述信号总能量是否大于第一预设阈值，在所述信号总能量大于第一预设阈值时，判定所述胎动能量包络信号发生有效变化，否则，判定胎动能量包络信号未发生有效变化；
计算母体运动能量包络信号在第二预设时长范围内的信号总能量，判断所述信号总能量是否大于第二预设阈值，在所述信号总能量大于第二预设阈值时，判定所述母体运动能量包络信号发生有效变化，否则，判定母体运动能量包络信号未发生有效变化。
4.如权利要求1所述的胎动检测抗干扰处理方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所输出的胎动能量包络信号进行胎动检测；
所述对所输出的胎动能量包络信号进行胎动检测包括：
根据所输出的胎动能量包络信号在第三预设时长范围内的能量变化情况，确定当前的能量阈值更新方式；
根据所输出的胎动能量包络信号和能量阈值之间的关系进行胎动识别，并记录胎动开始时刻、结束时刻以及胎动持续时间。
5.一种胎动检测抗干扰处理装置，其特征在于，所述装置包括：
采集模块，用于采集胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号，并对所述胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行预处理；
提取模块，用于分别对预处理后的胎儿胎动原始信号和母体运动原始信号进行包络提取，获得胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号；
处理模块，用于在胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号均发生有效变化时，对胎动能量包络信号和母体能量包络信号进行互相关运算，得到所述胎动能量包络信号和母体能量包络信号之间的相关系数，根据所述相关系数对胎动能量包络信号进行干扰识别和干扰处理，并输出经干扰处理后的胎动能量包络信号；
其中，所述处理模块包括：
相关系数计算单元，用于对胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号进行互相关运算，以获取胎动能量包络信号和母体运动能量包络信号之间的相关系数；
判断单元，用于判断所述相关系数是否大于预设阈值；
滤除单元，用于在判断单元的判断结果为是时，对胎动能量包络信号进行自适应滤波处理，以滤除胎动能量包络信号中与母体能量包络信号相似的成分；
抑制单元，用于在判断单元的判断结果为否时，对胎动能量包络信号进行低幅值信号抑制；
其中，自适应滤波处理采用快速横向滤波自适应滤波器；
所述预设阈值为是否对母体运动产生的干扰成分进行滤除的指标。
6.如权利要求5所述的胎动检测抗干扰处理装置，其特征在于，所述采集模块具体用于：
通过超声多普勒探头获取胎动多普勒频移信号或者压力传感器探头获取胎动压力信号，以及通过探头上的三轴加速度传感器获取母体运动信号。
7.如权利要求5所述的胎动检测抗干扰处理装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一判断模块，用于计算胎动能量包络信号在第一预设时长范围内的信号总能量，判断所述信号总能量是否大于第一预设阈值，在所述信号总能量大于第一预设阈值时，判定所述胎动能量包络信号发生有效变化，否则，判定胎动能量包络信号未发生有效变化；
第二判断模块，用于计算母体运动能量包络信号在第二预设时长范围内的信号总能量，判断所述信号总能量是否大于第二预设阈值，在所述信号总能量大于第二预设阈值时，判定所述母体运动能量包络信号发生有效变化，否则，判定母体运动能量包络信号未发生有效变化。
8.如权利要求5所述的胎动检测抗干扰处理装置，其特征在于，所述装置还包括胎动检测模块，用于对所输出的胎动能量包络信号进行胎动检测；
所述胎动检测模块包括：
阈值更新单元，用于根据所输出的胎动能量包络信号在第三预设时长范围内的能量变化情况，确定当前的能量阈值更新方式；
胎动识别单元，用于根据所输出的胎动能量包络信号和能量阈值之间的关系进行胎动识别，并记录胎动开始时刻、结束时刻以及胎动持续时间。
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