CN115644888B - 一种确定qrs波群位置的方法、装置及计算机可读介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种确定QRS波群位置的方法、装置及计算机可读介质，具体包括：首先，对目标对象的原始心电信号进行预处理，得到高频信号和低频信号；其次，基于阈值法对高频信号对应的滑动平均频率信号进行检测，得到具有QRS波群的准极值对信号；最后，沿着第一极值信号对应的时间轴反方向上查找QRS波群的起始位置所在的第一区间，则将第一区间中满足第一预设条件的低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的起始位置；沿着第二极值信号对应的时间轴反方向上查找QRS波群的终止位置所在的第二区间，则将第二区间中满足第二预设条件的低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的终止位置。由此，提高了QRS波群位置检测的准确率。
Description
技术领域
本发明属于心电信号处理技术领域，尤其涉及一种确定QRS波群位置的方法、装置及计算机可读介质。
背景技术
心电信号记录了心脏在持续收缩与舒张等动作过程中心肌细胞电位的变化过程。心电信号可用于多种心脏疾病或心脏异常的分析，例如：在无创伤性心脏检查中，心电信号仍是应用范围最广且最具有临床应用价值的技术。用于疾病诊断的心电信号经常需要长时间记录，而在此过程中若采用人工方式分析心电信号，则耗时耗力；因此自动心电分析具有相当的应用价值。
在心电信号中，QRS波群反映的是室间隔与左、右心室电活动的波群。QRS波群是由三个紧密相连的波构成，第一个负向波命名为Q波，Q波之后的正向波命名为R波，R波之后的负向波命名为S波。
目前常用的QRS波群检测算法主要有斜率法、能量法以及单阈值法等。斜率法指的是在心电信号特征提取的部分，计算信号的斜率作为其特征。能量法指的是在心电信号特征提取的部分，使用非线性能量算子等算法计算信号的能量，然后使用阈值法寻找信号能量达到峰值的部分，将其识别为QRS波群的算法。单阈值法指的是在阈值法使用过程中，仅使用一个固定或者自适应的阈值来判断信号的状态。然而，单阈值法检测QRS波群容易在检测中有遗漏，在心电信号的幅度波动较大或心率不规律的情况下准确率有限。现有的信号特征提取方式，如斜率法或能量法，不能将心电信号的特征完整地体现，因此QRS波群检测准确率也受限。
发明内容
本发明提供一种确定QRS波群位置的方法及装置。该方法能够对心电信号中QRS波群的起止位置进行准确检测，提高了QRS波群检测的准确率。
为实现上述目的，根据本申请实施例第一方面提供一种确定QRS波群位置的方法，所述方法包括：对目标对象的原始心电信号进行预处理，得到高频信号和低频信号将所述高频信号按照预设时间窗口计算滑动平均值，得到平均频率信号；基于阈值法对所述平均频率信号进行检测，得到具有QRS波群的准极值对信号；所述准极值对信号包括第一极值信号和第二极值信号，且所述第一极值信号对应的时间点小于所述第二极值信号对应的时间点；沿着所述第一极值信号对应的时间轴反方向上查找QRS波群的起始位置所在的第一区间，则将所述第一区间中满足第一预设条件的低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的起始位置；沿着所述第二极值信号对应的时间轴正方向上查找QRS波群的终止位置所在的第二区间，则将所述第二区间中满足第二预设条件的低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的终止位置。
可选的，所述沿着所述第一极值信号对应的时间轴反方向上查找QRS波群的起始位置所在的第一区间，则将所述第一区间中满足第一预设条件的低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的起始位置，包括：从所述第一极值信号对应的时间开始，若在沿着所述第一极值信号对应的时间轴反方向上存在满足第三预设条件的平均频率信号；则将该平均频率信号所对应的时间点确定为第一区间的末端点；其中，所述第一区间用于指示所述QRS波群的起始位置所在区间；确定所述末端点和所述第一极值信号所对应时间点之间的时间差值；若所述时间差值小于预设时间阈值，则确定所述第一极值信号对应的时间与所述预设时间阈值之间的差值，并将所述差值和所述末端点作为第一预区间的端点，得到第一预区间；若所述第一预区间内存在满足第四预设条件的始端点，则基于所述始端点和所述末端点形成第一区间；若所述第一区间中存在满足第一预设条件的低频信号，则将该低频信号所对应的时间确定为QRS波群的起始位置。
可选的，所述方法还包括：若所述第一区间中不存在满足第一预设条件的低频信号，或者所述时间差值不小于预设时间阈值，则将所述末端点作为QRS波群的起始位置。
可选的，所述方法还包括：判断所述QRS波群的起始位置是否不小于第一区间的末端点；若是，则利用所述末端点替换所述QRS波群的起始位置。
可选的，所述沿着所述第二极值信号对应的时间轴正方向上查找QRS波群的终止位置所在的第二区间，则将所述第二区间中满足第二预设条件的低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的终止位置，包括：从所述第二极值信号对应的时间开始，若在沿着所述第二极值信号对应的时间轴上存在满足第六预设条件的平均频率信号，则将该平均频率信号所对应的时间点确定为第二区间的始端点；其中，所述第二区间用于指示所述QRS波群的终止位置所在区间；若在沿着所述第二极值信号对应的时间轴方向上存在满足第七预设条件的平均频率信号；并将该平均频率信号所在时间点确定第二区间的预末端点；若在所述始端点和所述预末端点形成的区间内存在满足第八预设条件的平均频率信号，并将该平均频率信号所对应的时间点确定为第二区间的准末端点；若在所述始端点和所述准末端点确定的第二区间中存在满足第二预设条件的低频信号，则将该低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的终止位置。
可选的，所述的方法还包括：若在所述始端点和所述预末端点确定的第二区间中不存在满足第二预设条件的平均频率信号；则将所述准末端点确定为QRS波群的终止位置。
可选的，所述的方法还包括：判断所述QRS波群的终止位置是否不小于第二区间的准末端点；若是，则利用所述准末端点替换所述QRS波群的终止位置。
可选的，所述的方法还包括：在所述QRS波群的起始位置和终止位置形成的区间内查找最大低频信号；并将所述最大低频信号对应的时间点确定为R波的波峰位置；若所述QRS波群的终止位置小于所述预末端点，则将所述QRS波群的终止位置和所述预末端点作为预判区间的端点，得到预判区间；获取所述R波的波峰位置对应的低频信号，并基于该低频信号确定低频信号阈值；若在所述预判区间内查询到第一个低频信号的绝对值小低频信号阈值的绝对值，则将该低频信号对应的时间点确定预调整时间；若所述预调整时间小于预末端点，则将所述预调整时间作为所述QRS波群的终止位置。
可选的，所述对目标对象的原始心电信号进行预处理，得到高频信号和低频信号，包括：对目标对象的原始心电信号经过高通滤波器处理，得到降噪后的心电信号；将所述降噪后的心电信号经过小波变换低通滤波器处理，得到低频信号；将所述降噪后的心电信号经过小波变换高通滤波器处理，得到高频信号。
为实现上述目的，根据本申请实施例第二方面提供一种QRS波群的检测装置，所述装置包括：预处理模块，用于对目标对象的原始心电信号进行预处理，得到高频信号和低频信号；滑动计算模块，用于将所述高频信号按照预设时间窗口计算滑动平均值，得到平均频率信号；检测模块，用于基于阈值法对所述平均频率信号进行检测，得到具有QRS波群的准极值对信号；所述准极值对信号包括第一极值信号和第二极值信号，且所述第一极值信号对应的时间点小于所述第二极值信号对应的时间点；起始位置确定模块，用于沿着所述第一极值信号对应的时间轴反方向上查找QRS波群的起始位置所在的第一区间，则将所述第一区间中满足第一预设条件的低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的起始位置；终止位置确定模块，用于沿着所述第二极值信号对应的时间轴正方向上查找QRS波群的终止位置所在的第二区间，则将所述第二区间中满足第二预设条件的低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的终止位置。
为实现上述目的，根据本申请实施例第三方面提供一种电子设备，该电子设备包括：一个或多个处理器；存储装器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的方法。
为实现上述目的，根据本申请实施例第四方面提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法。
与现有技术相比，本发明实施例提供一种确定QRS波群位置的方法，所述方法包括：首先，对目标对象的原始心电信号进行预处理，得到高频信号和低频信号；并将所述高频信号按照预设时间窗口计算滑动平均值，得到平均频率信号；其次，基于阈值法对所述平均频率信号进行检测，得到具有QRS波群的准极值对信号；所述准极值对信号包括第一极值信号和第二极值信号，且所述第一极值信号对应的时间点小于所述第二极值信号对应的时间点；最后，沿着所述第一极值信号对应的时间轴反方向上查找QRS波群的起始位置所在的第一区间，则将所述第一区间中满足第一预设条件的低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的起始位置；沿着所述第二极值信号对应的时间轴正方向上查找QRS波群的终止位置所在的第二区间，则将所述第二区间中满足第二预设条件的低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的终止位置。由此，本实施例基于阈值法检测心电信号中的准极值对信号，并基于准极值对信号检测QRS波群的起止位置，从而有利于提取完整心电信号，提高了QRS波群检测的准确率；解决了现有技术中由于无法提取完整心电信号导致心电信号中QRS波群检测不准确的问题。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1为本发明一实施例提供的确定QRS波群位置的方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例中确定QRS波群起始位置的流程示意图；
图3为本发明一实施例中确定QRS波群终止位置的流程示意图；
图4为本发明一实施例提供的确定QRS波群位置的装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明一实施例提供的确定QRS波群位置的方法的流程示意图。
一种确定QRS波群位置的方法，所述方法至少包括如下步骤：
S101，对目标对象的原始心电信号进行预处理，得到高频信号和低频信号；
S102，将高频信号按照预设时间窗口计算滑动平均值，得到平均频率信号；
S103，基于阈值法对平均频率信号进行检测，得到具有QRS波群的准极值对信号；准极值对信号包括第一极值信号和第二极值信号，且第一极值信号对应的时间点小于第二极值信号对应的时间点；
S104，沿着第一极值信号对应的时间轴反方向上查找QRS波群的起始位置所在的第一区间，则将第一区间中满足第一预设条件的低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的起始位置；
S105，沿着第二极值信号对应的时间轴正方向上查找QRS波群的终止位置所在的第二区间，则将第二区间中满足第二预设条件的低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的终止位置。
在S101中，通过心电信号采集系统采集目标对象的原始心电信号。本实施例对于原始心电信号的预处理过程不做任何限定。例如：利用小波变换高通滤波器对目标对象的原始心电信号进行过滤，得到第4阶的高频信号CD4；利用小波变换低通滤波器对目标对象的原始心电信号进行过滤，得到第4阶的低频信号CA4；或者，将目标对象的原始心电信号进行降噪处理，得到降噪后的心电信号；之后采用小波变换高通滤波器对降噪后的心电信号进行过滤，得到第4阶的高频信号；采用小波变换低通滤波器对降噪后的心电信号进行过滤，得到第4阶的低频信号。
基于降噪处理能够有效去除原始心电信号中的低频噪声，基于小波变换高通滤波器的过滤处理能够有效提取第4阶的高频信号，基于小波变换低通滤波器的过滤处理能够有效提取第4阶的低频信号；由此将降噪处理和过滤处理相结合，能够使得第4阶高频信号和低频信号的提取不受低频噪声的影响，提高了第4阶高频信号和低频信号提取的准确率和效率。
例如：利用有限脉冲响应(Finite Impulse Response，缩写FIR)高通滤波器对目标对象的原始心电信号进行降噪处理，得到降噪后的心电信号；之后采用以“rbio3.1小波”为基波的小波变换高通滤波器并结合“algorithmeàtrous”算法对降噪后的心电信号进行过滤，得到第4阶的高频信号。
第4阶的高频信号CD4的表达式h(n)如下式(1)所示：
h(n)＝0.3536*δ(n+2)+1.0607*δ(n+1)-1.0607*(n)-0.3536*δ(n-1)
式(1)；
其中，n表示高频信号的阶数，δ的参数。
之后采用以“rbio3.1小波”为基波的小波变换低通滤波器并结合“algorithmeàtrous”算法对降噪后的心电信号进行过滤，得到第4阶的低频信号CA4。
第4阶的高频信号CA4的表达式g(n)如下式(2)所示：
g(n)＝0.1768*δ(n+2)+0.5303*δ(n+1)+0.5303*δ(n)+0.1768*δ(n-1)
式(2)；
其中，n表示高频信号的阶数，δ的参数。
在这里，FIR高通滤波器选自一个截止频率小于等于1HZ的FIR高通滤波器，将原始心电信号经过该FIR高通滤波器进行降噪处理，能够有效去除原始心电信号中1HZ以下的低频噪声，从而得到降噪后的心电信号。
在S102中，例如：按照0.3s长度的时间窗口计算高频信号的滑动平均值，得到平均频率信号ave_CD4；由此，相对于直接对高频信号进行准极值对检测，本实施例基于滑动平均值进行准极值对信号的检测，减少了心电信号中幅度波动较大的信号对准极值对信号检测的影响，提高了准极值对信号检测的准确率，节省了检测时间。
在S103中，可以采用单阈值法对平均频率信号依次进行检测，得到准极值对信号；或者，还可以采用双阈值法对平均频率信号依次进行检测，得到准极值对信号；其中，准极值对信号包括极大值信号和极小值信号。若准极值对信号满足第一子预设条件，则确定准极值对信号具有对应的QRS波群，从而得到具有QRS波群的准极值对信号。
采用双阈值法对平均频率信号依次进行检测，得到准极值对信号；若准极值对信号满足第一子预设条件，则确定准极值对信号具有对应的QRS波群，从而得到具有QRS波群的准极值对信号。例如：获取预设的初始阈值；沿着时间轴的正方向基于双阈值法和初始阈值对平均频率信号依次进行检测；若检测结果表征从初始检测时间算起在不大于第一设定时间内检测到第一个极值信号，并且从第一个极值信号对应的时间算起在大于第一设定时间仍然没有检测到第二个极值信号，则对初始阈值进行更新，得到更新后阈值。之后沿着时间轴的正方向基于极大值信号大于初始极大值阈值且极小值信号小于初始极小值阈值的双阈值法和更新后阈值对平均频率信号依次进行检测；若检测结果表征从初始检测时间算起在不大于第一设定时间内检测到第一个极值信号且从第一个极值信号对应的时间算起在不大于第一设定时间内检测到第二个极值信号，则将更新后阈值确定为检测阈值。基于更新后阈值检测到第一个准极值对。
在对第二个准极值对进行检测前，需要对第一个准极值对对应的检测阈值进行更新，之后基于更新后的检测阈值检测第二个准极值对。需要说明的是，在第二个准极值对的检测过程中检测阈值的更新方法与第一个准极值对检测过程中检测阈值更新方法相同，在这里不做重复赘述。
在平均频率信号中检测第N个准极值对信号时，获取前M个准极值对信号的滑动平均值；其中，N＞5且N＞M，M用于指示沿着时间轴反方向从第N-1个准极值对开始计数依次获取总共M个准极值对；滑动平均值包括M个极值对的极大值平均值和极小值平均值；之后基于极小值平均值确定第N个准极值对信号所用的初始极小值阈值，并基于极大值平均值确定第N个准极值对信号所用的初始极大值阈值；最后基于确定的初始极小值阈值和初始极大值阈值得到第N个准极值对信号对应的初始阈值。
在平均频率信号中检测第N个准极值对信号时，针对初始阈值的更新方法同检测第一个准极值对信号时初始阈值的更新方法相同，在这里不做重复赘述。
所述第一子预设条件包括第三设定时间、第一设定条件和第二设定条件。获取所述准极值对信号中极大值信号对应的第一时间以及极小值信号对应的第二时间；判断第一时间和第二时间之间差值的绝对值是否不大于0.13s；若是，则表明此处可能存在QRS波群。为了进一步确定是否一定存在QRS波群，还需要继续判断，从M2开始，沿着平均频率信号对应时间轴正方向获取大于0.5倍极小值阈值的第一个平均频率信号，以及小于0.5倍极大值阈值的第一个平均频率信号；若所选取的两个平均频率信号对应的强度差值不大于0.04，且时间差值超过0.04s，则认为M2满足第一设定条件。获取上一次所找到QRS波群的M1，之后判断本次确定的M1与上一次确定的M1之间的时间差的绝对值是否大于0.28s；若是，则说明本次确定的M1满足第二设定条件。若M2满足第一设定条件且所述M1满足第二设定条件，则确定该准极值对信号具有对应的QRS波群，从而得到具有QRS波群的准极值对信号。在这里，极小值阈值和极大值阈值用于指示与准极值对信号对应的检测阈值中的两个极值阈值。
检测阈值更新方法具体如下：获取距离最近检测到极值信号所对应的时间或者起始检测时间算起预设时间内平均频率信号的强度所对应绝对值的最大值，将最大值的0.3倍作为更新后极大值阈值e1，并将更新后极小值阈值e2值更新为-1*e1。
由此，本实施例能够基于双阈值法对心电信号进行检测，并基于第一预设条件判断检测后所获得的准极值对信号是否具有对应的QRS波群，提高了QRS波群检测的准确率，从而有利于QRS波群位置的确定。
在S104和S105中，基于准极值对信号检测对应QRS波群的起止位置；具体包括如下步骤：
S1，在沿着第一极值信号对应的时间轴反方向上检测QRS波群的起始位置；若检测结果表征沿着第一极值信号对应的时间轴反方向上存在满足第一预设条件的低频信号，则将该低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的起始位置；
S2，在沿着第二极值信号对应的时间轴方向上检测QRS波群的终止位置；若检测结果表征沿着第二极值信号对应的时间轴方向上存在满足第二预设条件的低频信号，则将该低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的终止位置。
由此，本实施例将阈值法和小波变换技术相结合，能够有效提取原始心电信号的特征，从而准确确定QRS波群的位置，进而提高了原始心电信号中QRS波群检测的准确率。
如图2所示，为本发明一实施例中确定QRS波群起始位置的流程示意图。确定QRS波群起始位置，至少包括如下步骤：
S201，从第一极值信号对应的时间开始，若在沿着第一极值信号对应的时间轴反方向上存在满足第三预设条件的平均频率信号；则将该平均频率信号所对应的时间点确定为第一区间的末端点；其中，第一区间用于指示QRS波群的起始位置所在区间；
S202，确定末端点和所述第一极值信号所对应时间点之间的时间差值；
S203，若时间差值小于预设时间阈值，则确定第一极值信号对应的时间与预设时间阈值之间的差值，并将差值和末端点作为第一预区间的端点，得到第一预区间；
S204，若第一预区间内存在满足第四预设条件的始端点，则基于始端点和末端点形成第一区间；
S205，若第一区间中存在满足第一预设条件的低频信号，则将该低频信号所对应的时间确定为QRS波群的起始位置；
S206，若第一区间中不存在满足第一预设条件的低频信号，或者时间差值不小于预设时间阈值，则将末端点作为QRS波群的起始位置。
具体地，每个准极值对具有对应的检测阈值，检测阈值包括极大值阈值e1和极小值阈值e2。首先，从第一极值信号对应的时间开始，沿着第一极值信号对应的时间轴反方向进行检测，将小于e1的第一个平均频率信号确定为满足第三预设条件的平均频率信号；之后将该平均频率信号所对应的时间点确定为QRS波群的起始位置所在区间的末端点Pon。
其次，获取第一极值信号对应的时间点M1，并计算M1与Pon之间的时间差值；若时间差值不小于预设时间阈值(例如预设时间阈值为0.12s)，则将Pon作为QRS波群的起始位置N；若时间差值小于预设时间阈值，则计算M1与预设时间阈值之间的差值(例如M1-0.12s)，并将该差值和Pon作为第一预区间的端点，得到第一预区间。之后在第一预区间内分别寻找大于e2/2的第一个平均频率信号以及小于e1/2的第一个平均频率信号，若寻找到的两个平均频率信号之间的时间差值大于等于0.02s，则将所寻找的两个平均频率信号中距离M1最近的平均频率信号作为满足第四预设条件的平均频率信号，并将该平均频率信号对应的时间确定为始端点Nt。
最后，在Nt与Pon之间寻找低频信号CA4到达极大值的位置并确定为QRS波群的起始位置N。如果在Nt与Pon之间不存在低频信号CA4到达极大值的位置，则将Pon作为QRS波群的起始位置N。
由此，根据准极值对对应的检查阈值以及低频信号，对QRS波群的起始位置进行搜索，提高了QRS波群的起始位置搜索的准确性。
在本实施例优选的实施方式中，判断所述QRS波群的起始位置是否不小于第一区间的末端点；若是，则利用所述末端点替换所述QRS波群的起始位置。由此能够对QRS波群起始位置进行校正，提高了QRS波群起始位置确定的准确率。
如图3所示，为本发明一实施例中确定QRS波群终止位置的流程示意图。确定QRS波群终止位置，至少包括如下步骤：
S301，从第二极值信号对应的时间开始，若在沿着第二极值信号对应的时间轴上存在满足第六预设条件的平均频率信号，则将该平均频率信号所对应的时间点确定为第二区间的始端点；其中，第二区间用于指示所述QRS波群的终止位置所在区间；
S302，若在沿着第二极值信号对应的时间轴方向上存在满足第七预设条件的平均频率信号；并将该平均频率信号所在时间点确定第二区间的预末端点；
S303，若在始端点和预末端点形成的区间内存在满足第八预设条件的平均频率信号，并将该平均频率信号所对应的时间点确定为第二区间的准末端点；
S304，若在始端点和准末端点确定的第二区间中存在满足第二预设条件的低频信号，则将该低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的终止位置；
S305，若在始端点和预末端点确定的第二区间中不存在满足第二预设条件的平均频率信号；则将准末端点确定为QRS波群的终止位置。
具体地，首先，从第二极值信号对应的时间M2开始沿着时间轴的正方向进行检测，当检测到大于极小值阈值的第一个平均频率信号时，则将该平均频率信号确定为满足第六预设条件的平均频率信号。将该平均频率信号所对应的时间点确定为QRS波群的终止位置所在区间的始端点Poff。
其次，从第二极值信号对应的时间M2开始沿着时间轴的正方向进行检测，当检测到大于e2/2的第一个平均频率信号与小于e1/2第一个平均频率信号之间的幅度差不大于0.04且时间差超过0.04s时，从所检测到的两个平均频率信号中选取距离M2最近的平均频率信号作为满足第七预设条件的平均频率信号；之后将所选取平均频率信号所对应的时间点确定为QRS波群的终止位置所在区间的预末端点C。
最后，在始端点Poff和预末端点C形成的区间内分别寻找大于e2*0.7的第一个平均频率信号以及小于e1*0.7的第一个平均频率信号，若寻找到的两个平均频率信号之间的幅度差值小于0.03且时间差值大于等于0.025s，则将所寻找的两个平均频率信号中距离M2最近的平均频率信号作为满足第八预设条件的平均频率信号，并将该平均频率信号对应的时间点确定为第二区间的准末端点Ft。之后，在Poff与Ft之间寻找低频信号CA4到达极大值的位置并确定为QRS波群的终止位置F。如果在Poff与Ft之间不存在低频信号CA4到达极大值的位置，则将Ft作为QRS波群的终止位置F。
由此，根据准极值对对应的检查阈值以及低频信号，对QRS波群的终止位置进行搜索，提高了QRS波群的终止位置搜索的准确性。
在本实施例优选的实施方式中，判断所述QRS波群的终止位置是否不小于第二区间的准末端点；若是，则利用所述准末端点替换所述QRS波群的终止位置。由此能够对QRS波群终止位置进行校正，提高了QRS波群终止位置确定的准确率。
在本实施例优选的另一实施方式中，在所述QRS波群的起始位置和终止位置形成的区间内查找最大低频信号；并将所述最大低频信号对应的时间点确定为R波的波峰位置；若所述QRS波群的终止位置小于所述预末端点，则将所述QRS波群的终止位置和所述预末端点作为预判区间的端点，得到预判区间；获取所述R波的波峰位置对应的低频信号，并基于该低频信号确定低频信号阈值；若在所述预判区间内查询到第一个低频信号的绝对值小低频信号阈值的绝对值，则将该低频信号对应的时间点确定预调整时间；若所述预调整时间小于预末端点，则将所述预调整时间作为所述QRS波群的终止位置。
具体地，在起始位置N与终止位置F两个位置之间查找最大低频信号；并将所述最大低频信号对应的时间点确定为R波的波峰位置R。另外，在确定R位置后，如果发现终止位置F小于预末端点C，则在终止位置F到预末端点C之间查找满足第一个低频信号CA4绝对值小于CA4(R)*0.4绝对值的位置，并将第一个低频信号CA4绝对值对应的时间确定为预调整时间T，其中，CA4(R)定义为R位置上的CA4值，如果预调整时间T小于预末端点C，则使用预调整时间T替换终止位置F，否则终止位置F不变。
由此，本实施方式基于波峰位置调整QRS波群的终止位置，提高了QRS波群终止位置确定的准确性。
在本实施例优选的实施方式中，本次找到的QRS波群的R位置与上一个QRS波群的R位置的时间距离为RR，以及计算最近5个RR值的平均值ave_RR。如果RR>＝ave_RR*0.9，则认为当前QRS波群与上一个QRS波群之间可能有至少一个遗漏的QRS波群，因此需要在上一个QRS波群的C位置和当前QRS波群的起始位置N之间重新查找QRS波群。查找方式与上述方式基本一致，区别有以下两点：
(1)查找ave_CD4极值的步骤中使用的阈值不同，极大值阈值使用e1*0.5,极小值阈值使用e2*0.5；
(2)找到ave_CD4极值对M1与M2的判断标准中增加一项：M1的位置与上一个M1和下一个M1的距离都需要大于0.32s。
在查找到这一部分信号中遗漏的所有QRS波群后，算法回到当前的最后一个QRS波群的终止位置，继续查找下一个QRS波群，直至心电信号结束。
相比现有的R波检测算法和QRS波群检测算法，本申请确定QRS波群位置的方法，将双阈值法和小波变换技术相结合，能够更完整地提取心电信号的特征，从而在心电信号幅度波动较大或心率不规律的情况下提高QRS波群位置的检测准确率。
如图4所示，为本发明一实施例提供的一种确定QRS波群位置的装置的结构示意图。一种确定QRS波群位置的装置，所述装置400包括：预处理模块401，用于对目标对象的原始心电信号进行预处理，得到高频信号和低频信号；滑动计算模块402，用于将所述高频信号按照预设时间窗口计算滑动平均值，得到平均频率信号；检测模块403，用于基于阈值法对所述平均频率信号进行检测，得到具有QRS波群的准极值对信号；所述准极值对信号包括第一极值信号和第二极值信号，且所述第一极值信号对应的时间点小于所述第二极值信号对应的时间点；起始位置确定模块404，用于沿着所述第一极值信号对应的时间轴正方向上查找QRS波群的起始位置所在的第一区间，则将所述第一区间中满足第一预设条件的低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的起始位置；终止位置确定模块405，用于沿着所述第二极值信号对应的时间轴反方向上查找QRS波群的终止位置所在的第二区间，则将所述第二区间中满足第二预设条件的低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的终止位置。
在优选的实施方式中，起始位置确定模块包括：第一确定单元，用于从所述第一极值信号对应的时间开始，若在沿着所述第一极值信号对应的时间轴反方向上存在满足第三预设条件的平均频率信号；则将该平均频率信号所对应的时间点确定为第一区间的末端点；其中，所述第一区间用于指示所述QRS波群的起始位置所在区间；第二确定单元，用于确定所述末端点和所述第一极值信号所对应时间点之间的时间差值；第三确定单元，用于若所述时间差值小于预设时间阈值，则确定所述第一极值信号对应的时间与所述预设时间阈值之间的差值，并将所述差值和所述末端点作为第一预区间的端点，得到第一预区间；第四确定单元，用于若所述第一预区间内存在满足第四预设条件的始端点，则基于所述始端点和所述末端点形成第一区间；第五确定单元，用于若所述第一区间中存在满足第一预设条件的低频信号，则将该低频信号所对应的时间确定为QRS波群的起始位置。
在优选的实施方式中，起始位置确定模块还包括：第六确定单元，用于若所述第一区间中不存在满足第一预设条件的低频信号，则将所述末端点作为QRS波群的起始位置。
在优选的实施方式中，起始位置确定模块还包括：判断单元，用于判断所述QRS波群的起始位置是否不小于第一区间的末端点；替换单元，用于若是，则利用所述末端点替换所述QRS波群的起始位置。
在优选的实施方式中，终止位置确定模块包括：第一确定单元，用于从所述第二极值信号对应的时间开始，若在沿着所述第二极值信号对应的时间轴上存在满足第六预设条件的平均频率信号，则将该平均频率信号所对应的时间点确定为第二区间的始端点；其中，所述第二区间用于指示所述QRS波群的终止位置所在区间；第二确定单元，用于若在沿着所述第二极值信号对应的时间轴方向上存在满足第七预设条件的平均频率信号；并将该平均频率信号所在时间点确定第二区间的预末端点；第三确定单元，用于若在所述始端点和所述预末端点形成的区间内存在满足第八预设条件的平均频率信号，并将该平均频率信号所对应的时间点确定为第二区间的准末端点；第四确定单元，用于若在所述始端点和所述准末端点确定的第二区间中存在满足第二预设条件的低频信号，则将该低频信号所对应的时间点确定为QRS波群的终止位置。
在优选的实施方式中，终止位置确定模块还包括：第五确定单元，用于若在所述始端点和所述预末端点确定的第二区间中不存在满足第二预设条件的平均频率信号；则将所述准末端点确定为QRS波群的终止位置。
在优选的实施方式中，终止位置确定模块还包括：判断单元，用于判断所述QRS波群的终止位置是否不小于第二区间的准末端点；替换单元，用于若是，则利用所述准末端点替换所述QRS波群的终止位置。
在优选的实施方式中，终止位置确定模块包括：第六确定单元，用于在所述QRS波群的起始位置和终止位置形成的区间内查找最大低频信号；并将所述最大低频信号对应的时间点确定为R波的波峰位置；第七确定单元，用于若所述QRS波群的终止位置小于所述预末端点，则将所述QRS波群的终止位置和所述预末端点作为预判区间的端点，得到预判区间；第八确定单元，用于获取所述R波的波峰位置对应的低频信号，并基于该低频信号确定低频信号阈值；第九确定单元，用于若在所述预判区间内查询到第一个低频信号的绝对值小低频信号阈值的绝对值，则将该低频信号对应的时间点确定预调整时间；第十确定单元，用于若所述预调整时间小于预末端点，则将所述预调整时间作为所述QRS波群的终止位置。
在优选的实施方式中，预处理模块包括：降噪单元，用于对目标对象的原始心电信号经过高通滤波器处理，得到降噪后的心电信号；第一计算单元，用于将所述降噪后的心电信号经过小波变换低通滤波器处理，得到低频信号；第二计算单元，用于将所述降噪后的心电信号经过小波变换高通滤波器处理，得到高频信号。
上述装置可执行本发明一实施例所提供的确定QRS波群位置的方法，具备执行用于确定QRS波群位置的方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的确定QRS波群位置的方法。
本发明还提供一种电子设备，包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本发明所述的确定QRS波群位置的方法。
除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的方法中的步骤。
所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请如下各实施例的方法中的步骤。
所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“如但不限于”，且可与其互换使用。
还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
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以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种确定QRS波群位置的方法，其特征在于，包括：
对目标对象的原始心电信号进行预处理，得到高频信号和低频信号；
将所述高频信号按照预设时间窗口计算滑动平均值，得到平均频率信号；
基于阈值法对所述平均频率信号进行检测，得到具有QRS波群的准极值对信号；所述准极值对信号包括第一极值信号和第二极值信号，且所述第一极值信号对应的时间点小于所述第二极值信号对应的时间点；
沿着所述第一极值信号对应的时间轴反方向上查找QRS波群的起始位置所在的第一区间，则将所述第一区间中低频信号到达极大值的位置所对应的时间点确定为QRS波群的起始位置；
沿着所述第二极值信号对应的时间轴正方向上查找QRS波群的终止位置所在的第二区间，则将所述第二区间中低频信号到达极大值的位置所对应的时间点确定为QRS波群的终止位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沿着所述第一极值信号对应的时间轴反方向上查找QRS波群的起始位置所在的第一区间，则将所述第一区间中低频信号到达极大值的位置所对应的时间点确定为QRS波群的起始位置，包括：
从所述第一极值信号对应的时间开始，若在沿着所述第一极值信号对应的时间轴反方向上存在满足第三预设条件的平均频率信号；则将该平均频率信号所对应的时间点确定为第一区间的末端点；
确定所述末端点和所述第一极值信号所对应时间点之间的时间差值；
若所述时间差值小于预设时间阈值，则确定所述第一极值信号对应的时间与所述预设时间阈值之间的差值，并将所述差值和所述末端点作为第一预区间的端点，得到第一预区间；
若所述第一预区间内存在满足第四预设条件的始端点，则基于所述始端点和所述末端点形成第一区间；
若所述第一区间中低频信号到达极大值的位置所对应的时间确定为QRS波群的起始位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
若所述第一区间中不存在满足第一预设条件的低频信号，则将所述末端点作为QRS波群的起始位置。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
判断所述QRS波群的起始位置是否不小于第一区间的末端点；
若是，则利用所述末端点替换所述QRS波群的起始位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：所述沿着所述第二极值信号对应的时间轴正方向上查找QRS波群的终止位置所在的第二区间，则将所述第二区间中低频信号到达极大值的位置所对应的时间点确定为QRS波群的终止位置，包括：
从所述第二极值信号对应的时间开始，若在沿着所述第二极值信号对应的时间轴上存在满足第六预设条件的平均频率信号，则将该平均频率信号所对应的时间点确定为第二区间的始端点；
若在沿着所述第二极值信号对应的时间轴方向上存在满足第七预设条件的平均频率信号；并将该平均频率信号所在时间点确定第二区间的预末端点；
若在所述始端点和所述预末端点形成的区间内存在满足第八预设条件的平均频率信号，并将该平均频率信号所对应的时间点确定为第二区间的准末端点；
若在所述始端点和所述准末端点确定的第二区间中低频信号到达极大值的位置所对应的时间点确定为QRS波群的终止位置。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
若在所述始端点和所述预末端点确定的第二区间中不存在满足第二预设条件的平均频率信号；则将所述准末端点确定为QRS波群的终止位置。
7.根据权利要求5所述的方法，还包括：
判断所述QRS波群的终止位置是否不小于第二区间的准末端点；
若是，则利用所述准末端点替换所述QRS波群的终止位置。
8.根据权利要求5所述的方法，还包括：
在所述QRS波群的起始位置和终止位置形成的区间内查找最大低频信号；并将所述最大低频信号对应的时间点确定为R波的波峰位置；
若所述QRS波群的终止位置小于所述预末端点，则将所述QRS波群的终止位置和所述预末端点作为预判区间的端点，得到预判区间；
获取所述R波的波峰位置对应的低频信号，并基于该低频信号确定低频信号阈值；
若在所述预判区间内查询到第一个低频信号的绝对值小低频信号阈值的绝对值，则将该低频信号对应的时间点确定预调整时间；
若所述预调整时间小于预末端点，则将所述预调整时间作为所述QRS波群的终止位置。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对目标对象的原始心电信号进行预处理，得到高频信号和低频信号，包括：
对目标对象的原始心电信号经过高通滤波器处理，得到降噪后的心电信号；
将所述降噪后的心电信号经过小波变换低通滤波器处理，得到低频信号；
将所述降噪后的心电信号经过小波变换高通滤波器处理，得到高频信号。
10.一种确定QRS波群位置的装置，其特征在于，包括：
预处理模块，用于对目标对象的原始心电信号进行预处理，得到高频信号和低频信号；
滑动计算模块，用于将所述高频信号按照预设时间窗口计算滑动平均值，得到平均频率信号；
检测模块，用于基于阈值法对所述平均频率信号进行检测，得到具有QRS波群的准极值对信号；所述准极值对信号包括第一极值信号和第二极值信号，且所述第一极值信号对应的时间点小于所述第二极值信号对应的时间点；
起始位置确定模块，用于沿着所述第一极值信号对应的时间轴反方向上查找QRS波群的起始位置所在的第一区间，则将所述第一区间中低频信号到达极大值的位置所对应的时间点确定为QRS波群的起始位置；
终止位置确定模块，用于沿着所述第二极值信号对应的时间轴正方向上查找QRS波群的终止位置所在的第二区间，则将所述第二区间中低频信号到达极大值的位置所对应的时间点确定为QRS波群的终止位置。
11.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-9中任一项所述的方法。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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