CN107174232A - 一种心电图波形提取方法 - Google Patents
一种心电图波形提取方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107174232A CN107174232A CN201710283977.2A CN201710283977A CN107174232A CN 107174232 A CN107174232 A CN 107174232A CN 201710283977 A CN201710283977 A CN 201710283977A CN 107174232 A CN107174232 A CN 107174232A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- represent
- point
- result
- region
- 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.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7235—Details of waveform analysis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
Abstract
本发明涉及一种心电图波形提取方法,包括:(1)构造强度图像;(2)中值滤波;(3)提取边缘图;(4)心电波形分割;(5)心电图波形提取,方法如下:第一步:计算BW3中各连通区域的面积,即该连通区域内像素点的总数,用AREAi表示,其中下标i表示连通区域的序号;第二步:将满足AREAi<TH2的区域判为干扰区域滤除,处理结果用BW4表示;第三步:使用形态学细化算法对BW4进行处理,处理结果用BW5表示;第四步:从左至右扫描BW5中各心电波形,如果相邻两波形点之间存在断裂,则用线性插值方法填补数据,最终处理结果用BW表示。
Description
技术领域
本发明涉及心电图扫描图像的数字化处理技术,尤其是针对心电图扫描图像的心电波形提取技术。
背景技术
数字处理技术及人工智能的发展,使心电信号的识别、分析、归类有可能实现计算机自动处理。其中,针对心电波形数据的提取与量化是实现上述功能的前提。目前绝大多数心电图病历是以硬拷贝的形式存在心电图纸上。为了方便对心电数据进行自动分析与识别,需要将心电图纸进行扫描,存储为数字图像文件,然后从图像中提取心电数据,并转换为数字形式进行存储。如何能够有效且准确提取心电曲线,是实现心电信息的存储、归档和分析处理的前提。
由于扫描或者拍摄条件的约束,心电图图像会出现弯曲、倾斜、等畸变现象,因此首先要进行预处理,校正各类畸变,再完成心电波曲线信息的提取。研究者们已提出一些心电图波形提取方法,如王志祯提出了一种心电图曲线提取方法,他们采用高斯模糊去除噪声,然后使用Otsu二值化技术分离背景网格和心电图波形,该方法虽然处理速度较快,但基于全局阈值的方法并不能很好区分网格点和心电图波形。史国洁使用一种改进K-Means技术对心电图数据点进行分类,实验结果表明,使用该方法检测出的心电图波形图存在明显断裂情况。
发明内容
本发明提出一种针对心电图扫描图像的心电波形快速提取方法,可以将心电图波形从背景中快速分离,为心电波形的数字化过程做好准备。技术方案如下:
一种心电图波形提取方法,包括下列步骤:
(1)构造强度图像
输入的扫描图像I,分别用IR、IG和IB表示红、绿、兰三通道图像,使用下式构造I对应的强度值图像V:
V=IR-|IG-IB|
(2)中值滤波
选用“十字形”中值滤波器对I进行滤波处理,用F表示增强结果图像。
(3)提取边缘图
使用Sobel算子,检测F中的边缘点,用BW1表示得到二值图;使用半径为2的碟形结构元,对BW1进行膨胀运算,用BW2表示新的二值图,BW2称为边缘二值图;
(4)心电波形分割,方法如下
第一步:选取BW2中取值为1点在F中对应的灰度值,构建数据集DA;
第二步:将DA中数据按照从小到大顺序排列,选取位于中间位置点所对应的数值,记为TH1;
第三步:使用TH1做为阈值,将满足F中取值小于等于TH1的点,判为心电图波形点,得到心电图波形二值图,用BW3表示;
(5)心电图波形提取,方法如下:
第一步:计算BW3中各连通区域的面积,即该连通区域内像素点的总数,用AREAi表示,其中下标i表示连通区域的序号;
第二步:将满足AREAi<TH2的区域判为干扰区域滤除,处理结果用BW4表示;
第三步:使用形态学细化算法对BW4进行处理,处理结果用BW5表示;
第四步:从左至右扫描BW5中各心电波形,如果相邻两波形点之间存在断裂,则用线性插值方法填补数据,最终处理结果用BW表示。
附图说明
图1所提方法流程图
图2中值滤波模板示意图
图3所提方法处理结果示意图 (a)扫描心电图 (b)提取出的心电波形图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步描述:
1、构造强度图像
输入的扫描图像(用I表示)通常是彩色的,由红(R)、绿(G)、蓝(B)三分量组成。分别用IR、IG和IB表示三通道图像。心电图扫描图像主要由黑色或深灰色的心电波形、红色的网格点,以及白色的背景点等三类区域构成。三类区域的灰度值存在一定差别,使用下式构造I对应的强度值图像,用V表示:
V=IR-|IG-IB| (1)
2、中值滤波
根据心电波形和背景网格点结构特点,选用“十字形”中值滤波器对I进行滤波处理,目的是在抑制噪声的同时,尽量保持图像中的边缘信息。所采用的“十字形”中值滤波器结构如图2所示。图中带有“·”标志的点为中心点,即当前处理点。用F表示增强结果图像。
3、提取边缘图
使用Sobel算子,检测F中的边缘点,用BW1表示得到二值图。使用半径为2的碟形结构元,对BW1进行膨胀运算,用BW2表示新的二值图,BW2称为边缘二值图。
4、心电波形分割
使用下述方法,完成心电图波形的分割:
算法1:心电图波形分割算法
第一步:选取BW2中取值为1点在F中对应的灰度值,构建数据集DA。
第二步:将DA中数据按照从小到大顺序排列,选取位于中间位置点所对应的数值,记为TH1。
第三步:使用TH1做为阈值,将满足F中取值小于等于TH1的点,判为心电图波形点,得到心电图波形二值图,用BW3表示。
5、心电图波形提取
BW3中可能存在各种干扰区域,采用上述步骤得到BW3中的心电波形较粗,不利于数据提取。借助连通域分析和形态学处理技术,采用以下算法,提取心电图波形:
算法2:心电图波形提取
第一步:计算BW3中各连通区域的面积,即该连通区域内像素点的总数,用AREAi表示,其中下标i表示连通区域的序号。
第二步:将满足AREAi<TH2的区域判为干扰区域滤除,处理结果用BW4表示。
第三步:使用形态学细化算法对BW4进行处理,处理结果用BW5表示。
第四步:从左至右扫描BW5中各心电波形,如果相邻两波形点之间存在断裂,则用线性插值方法填补数据,最终处理结果用BW表示。
采用Windows10系统下的matlab2015b作为实验仿真平台。选用50幅ECG扫描图像作为测试集。采用本专利提出的方法对测试图像进行处理,得到了良好的处理效果。对于1750×1275大小的图像,采用所提方法的处理速度平均为286ms,处理速度非常迅速。图3给出了部分处理结果图像,其中(a)为扫描图像,(b)为提取出的心电波形图。由实验结果可见,采用本专利所提方法,可以快速准确地提取心电图扫描图像中心电图波形。
Claims (1)
1.一种心电图波形提取方法,包括下列步骤:
(1)构造强度图像
输入的扫描图像I,分别用IR、IG和IB表示红、绿、兰三通道图像,使用下式构造I对应的强度值图像V:
V=IR-|IG-IB|
(2)中值滤波
选用“十字形”中值滤波器对I进行滤波处理,用F表示增强结果图像。
(3)提取边缘图
使用Sobel算子,检测F中的边缘点,用BW1表示得到二值图;使用半径为2的碟形结构元,对BW1进行膨胀运算,用BW2表示新的二值图,BW2称为边缘二值图;
(4)心电波形分割,方法如下
第一步:选取BW2中取值为1点在F中对应的灰度值,构建数据集DA;
第二步:将DA中数据按照从小到大顺序排列,选取位于中间位置点所对应的数值,记为TH1;
第三步:使用TH1做为阈值,将满足F中取值小于等于TH1的点,判为心电图波形点,得到心电图波形二值图,用BW3表示;
(5)心电图波形提取,方法如下:
第一步:计算BW3中各连通区域的面积,即该连通区域内像素点的总数,用AREAi表示,其中下标i表示连通区域的序号;
第二步:将满足AREAi<TH2的区域判为干扰区域滤除,处理结果用BW4表示;
第三步:使用形态学细化算法对BW4进行处理,处理结果用BW5表示;
第四步:从左至右扫描BW5中各心电波形,如果相邻两波形点之间存在断裂,则用线性插值方法填补数据,最终处理结果用BW表示。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710283977.2A CN107174232B (zh) | 2017-04-26 | 2017-04-26 | 一种心电图波形提取方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710283977.2A CN107174232B (zh) | 2017-04-26 | 2017-04-26 | 一种心电图波形提取方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107174232A true CN107174232A (zh) | 2017-09-19 |
CN107174232B CN107174232B (zh) | 2020-03-03 |
Family
ID=59832585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710283977.2A Expired - Fee Related CN107174232B (zh) | 2017-04-26 | 2017-04-26 | 一种心电图波形提取方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107174232B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107622245A (zh) * | 2017-09-26 | 2018-01-23 | 武汉中旗生物医疗电子有限公司 | 纸质波形提取方法以及装置 |
CN110327033A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-10-15 | 浙江工业大学 | 一种基于深度神经网络的心肌梗死心电图的筛查方法 |
CN111466905A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-07-31 | 西安交通大学 | 一种基于双向连通的心电波形提取方法 |
WO2021147866A1 (zh) * | 2020-01-20 | 2021-07-29 | 深圳数字生命研究院 | Ecg信号的获取方法及装置、存储介质、电子装置 |
CN115517686A (zh) * | 2022-11-24 | 2022-12-27 | 合肥心之声健康科技有限公司 | 家庭环境心电图图像分析方法、装置、设备、介质和系统 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002093461A1 (en) * | 2001-05-17 | 2002-11-21 | A.M.P.S., Llc | Apparatus and method for reading and analyzing ecg images |
WO2006076760A1 (en) * | 2005-01-24 | 2006-07-27 | National Ict Australia Limited | Sequential data segmentation |
KR20090029430A (ko) * | 2007-09-18 | 2009-03-23 | 계명대학교 산학협력단 | 전자 의무 기록 시스템에 연동 가능한 심전도 기록지의이진화 방법 및 장치 |
CN102038498A (zh) * | 2011-01-20 | 2011-05-04 | 天津理工大学 | 一种纸质心电图数字化方法 |
-
2017
- 2017-04-26 CN CN201710283977.2A patent/CN107174232B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002093461A1 (en) * | 2001-05-17 | 2002-11-21 | A.M.P.S., Llc | Apparatus and method for reading and analyzing ecg images |
US20020172404A1 (en) * | 2001-05-17 | 2002-11-21 | Badilini Fabio F. | Apparatus and method for reading and analyzing ECG images |
WO2006076760A1 (en) * | 2005-01-24 | 2006-07-27 | National Ict Australia Limited | Sequential data segmentation |
KR20090029430A (ko) * | 2007-09-18 | 2009-03-23 | 계명대학교 산학협력단 | 전자 의무 기록 시스템에 연동 가능한 심전도 기록지의이진화 방법 및 장치 |
CN102038498A (zh) * | 2011-01-20 | 2011-05-04 | 天津理工大学 | 一种纸质心电图数字化方法 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
GUOJIE SHI ET AL: "ECG waveform data extraction from paper ECG recordings by K-means method", 《COMPUTING IN CARDIOLOGY 2011》 * |
JALEL CHEBIL ET AL: "A Novel Method for Digitizing Standard ECG Papers", 《PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER AND COMMUNICATION ENGINEERING 2008》 * |
刘花丽 等: "一种提取心电曲线的方法", 《河南教育学院学报(自然科学版)》 * |
王志祯 等: "基于高斯模糊技术的心电图曲线提取方法", 《中国组织工程研究与临床康复》 * |
闫磊 等: "基于k-means的纸质心电图数字化信息提取研究", 《河北工业科技》 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107622245A (zh) * | 2017-09-26 | 2018-01-23 | 武汉中旗生物医疗电子有限公司 | 纸质波形提取方法以及装置 |
CN107622245B (zh) * | 2017-09-26 | 2020-02-07 | 武汉中旗生物医疗电子有限公司 | 纸质波形提取方法以及装置 |
CN110327033A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-10-15 | 浙江工业大学 | 一种基于深度神经网络的心肌梗死心电图的筛查方法 |
CN110327033B (zh) * | 2019-04-04 | 2022-05-03 | 浙江工业大学 | 一种基于深度神经网络的心肌梗死心电图的筛查方法 |
WO2021147866A1 (zh) * | 2020-01-20 | 2021-07-29 | 深圳数字生命研究院 | Ecg信号的获取方法及装置、存储介质、电子装置 |
CN111466905A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-07-31 | 西安交通大学 | 一种基于双向连通的心电波形提取方法 |
CN111466905B (zh) * | 2020-04-10 | 2021-01-22 | 西安交通大学 | 一种基于双向连通的心电波形提取方法 |
CN115517686A (zh) * | 2022-11-24 | 2022-12-27 | 合肥心之声健康科技有限公司 | 家庭环境心电图图像分析方法、装置、设备、介质和系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107174232B (zh) | 2020-03-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107174232A (zh) | 一种心电图波形提取方法 | |
JP6100744B2 (ja) | 自動修復を用いたカラー文書画像セグメンテーション及び二値化 | |
CN110008954B (zh) | 一种基于多阈值融合的复杂背景文本图像提取方法及系统 | |
Mitianoudis et al. | Document image binarization using local features and Gaussian mixture modeling | |
US11295417B2 (en) | Enhancing the legibility of images using monochromatic light sources | |
CN102959582B (zh) | 图像处理装置 | |
Soltanzadeh et al. | Classification of three types of red blood cells in peripheral blood smear based on morphology | |
CN111325725A (zh) | 视网膜图像识别方法及装置、电子设备、存储介质 | |
CN104036469B (zh) | 一种文档扫描图像透字效应消除方法 | |
WO2021034841A1 (en) | Apparatus and methods for converting lineless tables into lined tables using generative adversarial networks | |
CN111340773B (zh) | 一种视网膜图像血管分割方法 | |
CN111160194B (zh) | 一种基于多特征融合的静态手势图像识别方法 | |
CN110070548A (zh) | 一种深度学习训练样本优化方法 | |
CN110633676B (zh) | 一种自动识别脑脊液细胞图像信息方法 | |
JP2008187710A (ja) | 画像特性特定方法、画像特性特定システム、背景色決定方法、制御プログラム、および、記録媒体 | |
CN108877030B (zh) | 图像处理方法、装置、终端和计算机可读存储介质 | |
Shambhu et al. | Edge-based segmentation for accurate detection of malaria parasites in microscopic blood smear images: A novel approach using FCM and MPP algorithms | |
Schüffler et al. | Overcoming an annotation hurdle: Digitizing pen annotations from whole slide images | |
CN111445402A (zh) | 一种图像去噪方法及装置 | |
CN115731172A (zh) | 基于图像增强和纹理提取的裂缝检测方法、装置及介质 | |
KR101048399B1 (ko) | 문자 검출 방법 및 장치 | |
CN109934215B (zh) | 一种身份证识别方法 | |
Singh et al. | An OMR based automatic music player | |
CN110807747A (zh) | 一种基于前景蒙版的文档图像降噪方法 | |
Mitianoudis et al. | Local co-occurrence and contrast mapping for document image binarization |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200303 |