CN109567788A - 一种去除振铃的心电信号滤波方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种去除振铃的心电信号滤波方法，包括以下步骤：步骤S1、采集原始心电信号，并识别所述原始心电信号中的突变段；步骤S2、截取所述突变段得到突变信号，通过替换段替换所述原始心电信号中的突变段，得到替换信号；步骤S3、分别对所述突变信号以及替换信号进行工频滤波，得到突变滤波信号和替换滤波信号；步骤S4、拼接所述突变滤波信号和替换滤波信号，得到完整的心电滤波信号。本发明可有效去除心电滤波过程中的振铃现象。

Description

一种去除振铃的心电信号滤波方法

技术领域

本发明涉及心电信号滤波技术领域，具体涉及一种去除振铃的心电信号滤波方法。

背景技术

心电信号相对于电网的工频干扰来说是极其微弱的。滤除工频干扰是心电信号处理中需要解决的一个重要问题。目前，数字滤波技术已在工频干扰的处理上得到较多的应用，但现有的数字陷波器在滤除工频干扰时往往会产生“振铃”现象，从而影响数据的分析处理的准确性。心电信号发生了突变，经过工频滤波器，如50Hz或者60Hz的陷波器，在突变信号后会产生来回震荡的信号现象，在心电信号处理中称之为振铃现象。该种突变信号包括QRS波群高尖、起搏器信号、高大T波或由外界干扰引入的异常高尖信号。特别的，在儿童心电图中，由于儿童心电的特有属性，幅值高，信号上升沿短，振铃现象在儿童心电图十分常见，该振铃现象干扰的医师的心电图判读，对临床上的应用极为不利。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种去除振铃的心电信号滤波方法，解决现有技术中滤除工频干扰时往往会产生振铃现象的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种去除振铃的心电信号滤波方法，包括以下步骤：

步骤S1、采集原始心电信号，并识别所述原始心电信号中的突变段；

步骤S2、截取所述突变段得到突变信号，通过替换段替换所述原始心电信号中的突变段，得到替换信号；

步骤S3、分别对所述突变信号以及替换信号进行工频滤波，得到突变滤波信号和替换滤波信号；

步骤S4、拼接所述突变滤波信号和替换滤波信号，得到完整的心电滤波信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明首先识别并截取突变信号，通过替换段替换原始信号中的突变段，使得突变段与非突变段分割开，然后分别对突变信号和替换信号进行工频滤波，最后再对滤波后的信号进行拼接得到完整的滤波信号，由于对原始心电信号中的突变段进行了分割与隔离，因此避免了滤波过程中因突变段而产生的振铃现象，去除心电滤波信号中的振铃，提高心电滤波信号的准确性。

附图说明

图1是本发明提供的去除振铃的心电信号滤波方法的流程图。

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。

实施例1：

如图1所示，本发明的实施例1提供了一种去除振铃的心电信号滤波方法，包括以下步骤：

步骤S1、采集原始心电信号，并识别所述原始心电信号中的突变段；

步骤S2、截取所述突变段得到突变信号，通过替换段替换所述原始心电信号中的突变段，得到替换信号；

步骤S3、分别对所述突变信号以及替换信号进行工频滤波，得到突变滤波信号和替换滤波信号；

步骤S4、拼接所述突变滤波信号和替换滤波信号，得到完整的心电滤波信号。

通过心电图机或者其他心电采集设备采集原始心电信号sig_ori，本实施例中原始心电信号sig_ori的采样率为1000Hz。对原始心电信号sig_ori中突变段进行识别，通过对原始心电信号sig_ori进行检测分析，找出其信号段中的突变段sig_1；:识别出信号的突变段sig_1后，进行信号的分割处理，截取出突变段sig_1，同时，通过替换段替换原始心电信号中的突变段，得到替换信号sig_2。分别对信号sig_1、sig_2进行工频滤波，得到去工频后的信号sig_1’、sig_2’。拼接滤波后信号sig_1’、sig_2’，得到完整的心电滤波信号。

本发明通过分割、分别工频滤波，再拼接的方法，有效消除了心电信号滤波过程中的振铃现象，消除了滤波干扰，提高了心电滤波信号的准确度。本发明可用于QRS复合波、起搏信号、高大T波通过陷波器引起振铃的消除。

优选的，所述步骤S1具体包括：

步骤S11、对所述原始心电信号进行差分计算，得到差分信号；

步骤S12、根据所述差分信号统计所述原始心电信号的上升沿的长度值以及下降沿的长度值；

步骤S13、筛选出上升沿的长度值小于设定长度阈值的信号段以及下降沿的长度值小于所述设定长度阈值的信号段，得到突变段候选区；

步骤S14、筛选出所述突变段候选区中信号幅值大于设定幅值阈值的信号段，得到所述突变段。

在对原始心电信号sig_ori中识别出突变信号段sig_1过程中，对原始心电信号sig_ori中相邻两点进行差分计算，得到差分信号df_sig_ori。通过对差分信号df_sig_ori中每个点进行正负数判断，统计差分信号df_sig_ori中信号上升沿与下降沿的长度值width[i]。计算各个候选区的长度值，若第i个候选区D{i}的长度大于或者等于设定长度阈值，本实施例中为80ms，时间间隔为2ms，即40个采样点，则将该信号段舍去，该信号段不作为突变信号候选段。经过长度筛选后，剩下的突变段候选区域D{m}中，对每个候选区域的point[i]点的幅值进行判断，point[i]幅值小于设定幅度阈值时，该信号段不作为突变段，否则可判定其为突变段。

优选的，所述步骤S12具体为：

步骤S121、遍历所述差分信号，找出上升沿与下降沿的连接点；

步骤S122、以所述连接点为起点分别向前和向后等时间间隔的搜索信号点，直到搜索到的信号点的差分信号符号与前一个信号点的差分信号符号相反，则停止搜索；

步骤S123、根据搜索到的信号点的个数计算上升沿的长度值或下降沿的长度值。

当差分信号df_sig_ori中任意一信号点i的差分信号大小df_sig_ori[i]>0时，表示该点处于信号的上升沿处；当df_sig_ori[i]<0时，表示该点处于信号的下降沿。因此可以通过差分信号符号，即差分信号的正负，判断信号点处于上升沿还是下降沿，从而找到连续的处于上升沿/下降沿的信号点，进而计算出上升沿和下降沿的长度。

具体的，遍历整个信号段的差分信号df_sig_ori，找出上升沿与下降沿连接点point[i]，分别从point[i]处往前或往后依次寻找信号点，不妨设定：point[i]前一个点point[i-1]为上升沿点，则继续往前搜索，直至碰到非上升沿点停止；point[i]后一个点point[i+1]为下降沿点，则继续往后搜索，直至碰到非下降沿点停止。按照此方法得到信号sig_ori中一系列的异常信号候选区域D{m},m＝1,2,3,...,N。其中，每个候选区域中保存的是信号sig_ori中point[i-j]到point[i+k]的下标。由于信号点是等时间间隔的，因此，可以根据下标的差值与时间间隔的乘积达到上升沿/下降沿的长度值。

优选的，所述设定长度阈值在20ms-40ms之间，所述设定幅值阈值在0.1mv-0.5mv之间。

从大量实验中得知，经过工频滤波后能够产生振铃现象的信号具有这样的特点：该信号段的上升沿/下降沿一般不超过40ms，信号幅值一般不低于0.1mv。因此，将设定长度阈值设置在20ms-40ms之间较为合适，将设定幅值阈值设置在0.1mv-0.5mv之间较为合适。

优选的，所述步骤S122还包括，搜索到的差分信号符号相同的信号点的个数达到设定阈值时，停止搜索，并判定信号段不是突变段。

当差分信号符号相同的信号点的个数达到设定阈值时，说明该信号段的尺度已经超过设定长度阈值，因此排除该信号段为突变段的可能，停止搜索，不用再等到搜索到差分信号符号相反的信号点再停止搜索，节约搜索时间，提高搜索效率。设定阈值根据设定长度阈值设置，例如设定长度阈值为40ms，信号点的时间间隔为1ms，则设定阈值为40。

优选的，所述替换段具体为：与所述突变段长度一致的直线信号。

利用与突变信号长度一致的直线，首尾连接原始心电信号sig_ori中突变段sig_1的起点与终点，得到替换信号。替换段还可以采用其他类型的信号，本实施例采用直线信号，直线信号便于识别和区分。

优选的，所述步骤S4具体为：将所述突变滤波信号拼接至所述替换滤波信号的对应位置，得到所述心电滤波信号。

对步骤S3中分别进行工频滤波后的信号sig_1’、sig_2’进行拼接，具体的，本实施例中进行工频滤波的工频滤波器为FIR滤波器，具有的线性的时延，通过延时的调整，将sig_1’的位置对应回sig_2’,得到工频滤波后完整的心电滤波信号。

实施例2：

本发明的实施例2提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现以上任一实施例所述的去除振铃的心电信号滤波方法。

本发明提供的计算机存储介质，用于实现上述去除振铃的心电信号滤波方法，因此，上述去除振铃的心电信号滤波方法所具备的技术效果，计算机存储介质同样具备，在此不再赘述。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种去除振铃的心电信号滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、采集原始心电信号，并识别所述原始心电信号中的突变段；

步骤S2、截取所述突变段得到突变信号，通过替换段替换所述原始心电信号中的突变段，得到替换信号；

步骤S3、分别对所述突变信号以及替换信号进行工频滤波，得到突变滤波信号和替换滤波信号；

步骤S4、拼接所述突变滤波信号和替换滤波信号，得到完整的心电滤波信号。

2.根据权利要求1所述的去除振铃的心电信号滤波方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

步骤S11、对所述原始心电信号进行差分计算，得到差分信号；

步骤S12、根据所述差分信号统计所述原始心电信号的上升沿的长度值以及下降沿的长度值；

步骤S13、筛选出上升沿的长度值小于设定长度阈值的信号段以及下降沿的长度值小于所述设定长度阈值的信号段，得到突变段候选区；

步骤S14、筛选出所述突变段候选区中信号幅值大于设定幅值阈值的信号段，得到所述突变段。

3.根据权利要求2所述的去除振铃的心电信号滤波方法，其特征在于，所述步骤S12具体为：

步骤S121、遍历所述差分信号，找出上升沿与下降沿的连接点；

步骤S122、以所述连接点为起点分别向前和向后等时间间隔的搜索信号点，直到搜索到的信号点的差分信号符号与前一个信号点的差分信号符号相反，则停止搜索；

步骤S123、根据搜索到的信号点的个数计算上升沿的长度值或下降沿的长度值。

4.根据权利要求3所述的去除振铃的心电信号滤波方法，其特征在于，所述步骤S122还包括，搜索到的差分信号符号相同的信号点的个数达到设定阈值时，停止搜索，并判定信号段不是突变段。

5.根据权利要求2所述的去除振铃的心电信号滤波方法，其特征在于，所述设定长度阈值在20ms-40ms之间，所述设定幅值阈值在0.1mv-0.5mv之间。

6.根据权利要求1所述的去除振铃的心电信号滤波方法，其特征在于，所述替换段具体为：与所述突变段长度一致的直线信号。

7.根据权利要求1所述的去除振铃的心电信号滤波方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：将所述突变滤波信号拼接至所述替换滤波信号的对应位置，得到所述心电滤波信号。

8.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-5任一所述的去除振铃的心电信号滤波方法。