KR101245445B1 - R-peak detection method in ECG Signal and apparatus thereof - Google Patents
R-peak detection method in ECG Signal and apparatus thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101245445B1 KR101245445B1 KR1020110078705A KR20110078705A KR101245445B1 KR 101245445 B1 KR101245445 B1 KR 101245445B1 KR 1020110078705 A KR1020110078705 A KR 1020110078705A KR 20110078705 A KR20110078705 A KR 20110078705A KR 101245445 B1 KR101245445 B1 KR 101245445B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- value
- peak
- threshold value
- peak value
- setting
- Prior art date
Links
Images
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
- A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
-
- 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
- A61B5/725—Details of waveform analysis using specific filters therefor, e.g. Kalman or adaptive filters
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Pathology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Physiology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
본 발명은 ECG 신호에서의 R-피크 검출 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, ECG 신호를 전처리하는 단계와, 상기 ECG 신호에서 제1시간범위 이내의 신호 중 가장 큰 피크 값을 사용하여 제1임계값을 설정하는 단계와, 상기 제1임계값을 사용하여 R-피크 값의 검출 범위를 설정하는 단계와, 상기 검출 범위 내에서 상위 피크값에 해당되는 제1 내지 제N의 R-피크 값을 검출하는 단계와, 상기 R-피크 값 중 최근 N-1개의 R-피크 값의 평균을 사용하여 제2임계값을 설정하는 단계, 및 상기 제2임계값을 사용하여 제N+1의 R-피크값을 검출하는 단계를 포함하는 ECG 신호에서의 R-피크 검출 방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 ECG 신호에서의 R-피크 검출 방법 및 그 장치에 따르면, SVD 필터를 사용하여 원신호로부터 노이즈를 효과적으로 제거한 후, 기 설정된 시간범위 내에서 별도의 임계값을 사용하여 R-피크 값의 검출함으로써 검출 효율을 높일 수 있다. 또한, 별도의 재검출(Search Back) 과정을 거침에 따라 이전에 미검출된 R-피크 값을 재차적으로 신뢰성 있게 검출할 수 있어서 검출 오류율을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a method and apparatus for R-peak detection in an ECG signal. According to the present invention, there is provided a method of analyzing an ECG signal, comprising the steps of: preprocessing an ECG signal; setting a first threshold value in the ECG signal using the largest peak value of signals within a first time range; Peak value; detecting a first to an N-th R-peak value corresponding to an upper peak value within the detection range; Peak value in an ECG signal comprising the step of setting a second threshold using an average of R-peak values of the N-th peak and an R-peak value of N + 1 using the second threshold, A peak detection method and apparatus therefor are provided.
According to the method and apparatus for detecting an R-peak in an ECG signal according to the present invention, noise is effectively removed from an original signal using an SVD filter, and then an R-peak value The detection efficiency can be increased. In addition, there is an advantage in that the detection error rate can be reduced because the R-peak value that has not been detected previously can be reliably detected again by performing a separate search back process.
Description
본 발명은 ECG 신호에서의 R-피크 검출 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 심전도(ECG; Electrocardiogram) 신호에서 R-피크를 검출하기 위한 ECG 신호에서의 R-피크 검출 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for detecting an R-peak in an ECG signal, and more particularly to a method for detecting an R-peak in an ECG signal for detecting an R-peak in an ECG (Electrocardiogram) .
ECG신호는 심장근육으로 부터 발산되는 전기적활동의 연속적인 순환으로 형성된다. 이러한 ECG신호의 발생 시간과 형태는 환자의 심장상태를 반영한다. ECG신호의 성분 중에서 QRS는 가장 두드러진 신호이다. 그 중 R-피크(R-peak) 값 간의 간격(RRI)을 이용하면 심장 주기를 예측할 수 있으며, 정확한 심장 주기의 예측은 R-피크값의 검출 정확성에 비롯되는 것이다. 따라서, 신뢰성 있는 QRS 검출 알고리즘 개발이 필요하다. The ECG signal is formed by a continuous circulation of electrical activity emanating from the heart muscle. The time and type of occurrence of this ECG signal reflect the cardiac condition of the patient. Of the components of the ECG signal, QRS is the most prominent signal. Among them, the interval between the R-peak values (RRI) can be used to predict the cardiac cycle, and the accurate prediction of the cardiac cycle results from the detection accuracy of the R-peak value. Therefore, it is necessary to develop a reliable QRS detection algorithm.
그동안 QRS를 정확하게 검출하기 위한 많은 연구들이 수행되어 왔다. 보통의 연구에서는 ECG 신호의 전처리를 위해 디지털 필터를 주로 사용하는데, 이는 원신호의 왜곡을 야기시키는 단점이 있다. 이렇게 왜곡된 신호는 R-피크의 형태를 변형시켜서, 추후 R-피크의 검출 시 노이즈로 인식될 수 있으며, 결과적으로 R-피크의 정확한 검출이 어렵게 된다. 또한, 이러한 부정확한 검출 결과는 데이터의 손실을 가져와서 검출 정확성을 떨어뜨리는 요인이 된다. 따라서, 노이즈를 왜곡없이 줄일 수 있으며 R-피크를 보다 정확하게 검출하기 위한 방안이 필요하다.Many studies have been conducted to accurately detect QRS. In a typical study, a digital filter is mainly used for preprocessing an ECG signal, which causes a distortion of the original signal. The distorted signal modifies the shape of the R-peak so that it can be recognized as a noise at the time of detection of the R-peak, and as a result, it becomes difficult to accurately detect the R-peak. In addition, such an incorrect detection result leads to a loss of data, thereby deteriorating the detection accuracy. Therefore, the noise can be reduced without distortion and a method for more accurately detecting the R-peak is needed.
본 발명은, ECG 원신호로부터 R-피크값의 검출 정확성을 높일 수 있는 ECG 신호에서의 R-피크 검출 방법 및 그 장치를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method and apparatus for detecting an R-peak in an ECG signal that can increase the accuracy of detecting an R-peak value from an ECG original signal.
본 발명은, ECG 신호를 전처리하는 단계와, 상기 ECG 신호에서 제1시간범위 이내의 신호 중 가장 큰 피크 값을 사용하여 제1임계값을 설정하는 단계와, 상기 제1임계값을 사용하여 R-피크 값의 검출 범위를 설정하는 단계와, 상기 검출 범위 내에서 상위 피크값에 해당되는 제1 내지 제N의 R-피크 값을 검출하는 단계와, 상기 R-피크 값 중 최근 N-1개의 R-피크 값의 평균을 사용하여 제2임계값을 설정하는 단계, 및 상기 제2임계값을 사용하여 제N+1의 R-피크값을 검출하는 단계를 포함하는 ECG 신호에서의 R-피크 검출 방법을 제공한다.The present invention relates to a method for detecting an ECG signal, comprising the steps of: preprocessing an ECG signal; setting a first threshold value in the ECG signal using the largest peak value of signals within a first time range; - detecting a first to an N-th R-peak value corresponding to an upper peak value within the detection range; and setting a detection range of the latest N-1 Peak value in an ECG signal comprising setting a second threshold using an average of R-peak values, and detecting an R-peak value of N + 1 using the second threshold value. Detection method.
여기서, 상기 ECG 신호를 전처리하는 단계에서, 상기 ECG 신호는 16×16 형태의 A 행렬로서, A=UΣVT이고, U는 좌 특이행렬, V는 우 특이행렬, Σ는 대각행렬이며, SVD(Singular Value Decomposition) 필터를 사용하여 상기 ECG 신호로부터 노이즈를 제거하며, 상기 SVD 필터는 아래의 수학식으로 정의될 수 있다.Here, in the step of preprocessing the ECG signal, the ECG signal is an A matrix of 16 × 16 form, where A = UΣV T , U is a left singular matrix, V is a right singular matrix, A singular value decomposition filter is used to remove noise from the ECG signal, and the SVD filter can be defined by the following equation.
여기서, αi는 상기 A 행렬에서 i번째 열의 대각행렬 성분 값을 의미한다.Here,? I denotes a diagonal matrix component value of the i-th column in the A matrix.
그리고, 상기 제1임계값을 사용하여 R-피크 값의 검출 범위를 설정하는 단계는, 상기 제1시간범위 이내의 신호 중 상기 제1임계값보다 큰 첫 번째 ECG값을 시작점으로 설정하는 단계와, 상기 시작점으로부터 상기 제1임계값보다 작은 첫 번째 ECG값을 끝점으로 설정하는 단계, 및 상기 끝점으로부터 제2시간범위 이내에 상기 제1임계값보다 큰 ECG값이 존재할 경우, 상기 제1임계값보다 큰 ECG값으로부터 상기 제1임계값보다 작은 첫 번째 ECG값을 새로운 끝점으로 설정하여 상기 끝점을 갱신하는 단계를 포함할 수 있다.The step of setting the detection range of the R-peak value using the first threshold value may include setting a first ECG value that is greater than the first threshold value among the signals within the first time range as a starting point, Setting an ECG value smaller than the first threshold value as an end point from the starting point as an end point; and if an ECG value greater than the first threshold value exists within a second time range from the end point, And updating the end point by setting a first ECG value smaller than the first threshold value as a new end point from a larger ECG value.
또한, 상기 제1임계값은 상기 제1시간범위 이내의 신호 중 가장 큰 피크 값의 25~35% 값이고, 상기 제1시간범위는 1500ms 이내이고,상기 제2시간범위는 360ms 이내일 수 있다.Also, the first threshold value may be 25 to 35% of the largest peak value of the signals within the first time range, the first time range may be within 1500 ms, and the second time range may be within 360 ms .
또한, 상기 제2임계값을 설정하는 단계는, 상기 최근 N-1개의 R-피크 값의 평균에 대한 25~35% 값을 상기 제2임계값으로 설정할 수 있다.Also, the setting of the second threshold value may set the value of 25 to 35% of the average of the latest N-1 R-peak values to the second threshold value.
그리고, 상기 제N+1의 R-피크값을 검출하는 단계는, 상기 제N의 R-피크값 이후 상기 제2임계값을 초과하는 피크값을 상기 제N+1의 R-피크값으로 검출할 수 있다.The detecting of the (N + 1) th R-peak value may further include detecting a peak value exceeding the second threshold value after the N-th R-peak value as the (N + 1) can do.
여기서, 상기 제N 및 제N+1의 R-피크값 사이의 시간 간격인 제N RRI가, 이전의 제N-1 RRI와 제N-2 RRI 중 작은 RRI의 140~150% 이상이면, 상기 제N RRI 이내에서 R-피크값을 재검출할 수 있다.If the Nth RRI that is a time interval between the Nth and (N + 1) th R-Peak values is 140 to 150% or more of the small RRI of the previous N-1 RRI and the N-2 RRI, The R-peak value can be re-detected within the Nth RRI.
이때, 상기 R-피크값을 재검출하는 단계는, 상기 제N의 R-피크값을 사용하여 제3임계값을 설정하는 단계, 및 상기 제3임계값으로부터 제2시간범위 이내에서 상기 제3임계값보다 큰 피크 값이 존재하면, 상기 제2시간범위 이후 상기 제3임계값보다 작은 첫 번째의 끝점으로부터 상기 제N+1 피크값 사이의 범위 내에서 상기 제3임계값을 초과하는 피크값 중 가장 큰 피크값을 R-피크값으로 추가로 검출하는 단계를 포함할 수 있다.At this time, the step of re-detecting the R-peak value may include the steps of setting a third threshold value using the N-th R-peak value, and determining the third threshold value within a second time range from the third threshold value. If a peak value larger than the threshold value exists, a peak value exceeding the third threshold value within a range between a first end point smaller than the third threshold value and the (N + 1) Peak value as the R-peak value.
그리고, 본 발명은, ECG 신호를 전처리하는 전처리부와, 상기 ECG 신호에서 제1시간범위 이내의 신호 중 가장 큰 피크 값을 사용하여 제1임계값을 설정하는 제1임계값 설정부와, 상기 제1임계값을 사용하여 R-피크 값의 검출 범위를 설정하는 검출범위 설정부와, 상기 검출 범위 내에서 상위 피크값에 해당되는 제1 내지 제N의 R-피크 값을 검출하는 제1검출부와, 상기 R-피크 값 중 최근 N-1개의 R-피크 값의 평균을 사용하여 제2임계값을 설정하는 제2임계값 설정부, 및 상기 제2임계값을 사용하여 제N+1의 R-피크값을 검출하는 제2검출부를 포함하는 ECG 신호에서의 R-피크 검출 장치를 제공한다.A first threshold value setting unit configured to set a first threshold value using the largest peak value of signals within a first time range in the ECG signal; A detection range setting unit for setting a detection range of the R-peak value using the first threshold value; and a first detection unit for detecting first to Nth R-peak values corresponding to upper peak values within the detection range, A second threshold value setting unit configured to set a second threshold value using an average of the latest N-1 R-peak values among the R-peak values, and a second threshold value setting unit configured to set the And a second detection section for detecting an R-peak value.
본 발명에 따른 ECG 신호에서의 R-피크 검출 방법 및 그 장치에 따르면, SVD 필터를 사용하여 원신호로부터 노이즈를 효과적으로 제거한 후, 기 설정된 시간범위 내에서 별도의 임계값을 사용하여 R-피크 값의 검출함으로써 검출 효율을 높일 수 있다. 또한, 별도의 재검출(Search Back) 과정을 거침에 따라 이전에 미검출된 R-피크 값을 재차적으로 신뢰성 있게 검출할 수 있어서 검출 오류율을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.According to the method and apparatus for detecting an R-peak in an ECG signal according to the present invention, noise is effectively removed from an original signal using an SVD filter, and then an R-peak value The detection efficiency can be increased. In addition, there is an advantage in that the detection error rate can be reduced because the R-peak value that has not been detected previously can be reliably detected again by performing a separate search back process.
도 1은 일반적인 ECG 신호의 형태를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 ECG 신호에서의 R-피크 검출 장치의 구성도이다.
도 3은 도 2를 이용한 ECG 신호에서의 R-피크 검출 방법의 흐름도이다.
도 4는 도 1의 전처리 단계를 적용한 ECG 신호의 예를 나타낸다.
도 5는 도 2에 의한 R-피크 값 검출을 위한 설명도이다.
도 6은 도 2에서 R-피크 값의 재검출을 위한 설명도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 MIT-BIH 데이터 100을 SVD 필터로 전처리한 결과를 보여준다.1 shows a general ECG signal form.
2 is a configuration diagram of an R-peak detection apparatus in an ECG signal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart of an R-peak detection method in the ECG signal using FIG.
FIG. 4 shows an example of an ECG signal to which the preprocessing step of FIG. 1 is applied.
FIG. 5 is an explanatory diagram for R-peak value detection according to FIG. 2. FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram for re-detection of the R-peak value in FIG. 2. FIG.
FIG. 7 shows a result of preprocessing the MIT-BIH
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.
본 발명은 ECG 신호로부터 R-피크 값을 검출하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 도 1은 일반적인 ECG 신호의 형태를 나타낸다. ECG 신호에서 R 지점은 심방의 수축을 나타내는 R-피크 지점을 의미하며, QRST는 심실의 수축에서 유래된 것이다.The present invention provides a method and apparatus for detecting an R-peak value from an ECG signal. 1 shows a general ECG signal form. The R point in the ECG signal is the R-peak point representing the contraction of the atrium, and QRST is derived from the contraction of the ventricle.
R과 R 사이는 RRI(R-R Interval)이며, 이러한 RRI를 검출하면 심장 주기를 예측할 수 있고, 정확한 심장 주기 예측은 R-피크 값의 검출 정확성에 기인한다. 따라서, 본 발명에서는 ECG 신호에서 R-피크 값의 검출 정확도를 높일 수 있는 방법을 제공한다. 이를 위해, ECG 신호를 전처리하여 노이즈 성분을 제거한 다음, R-피크 값들을 검출하고, 그 과정에서 검출하지 못한 R-피크 값을 서치 백(search back) 방식으로 재검출하여 검출의 신뢰성을 높인다.The RRI interval between R and R is R-R interval. The detection of such RRI can predict the cardiac cycle, and the accurate cardiac cycle prediction is due to the detection accuracy of the R-peak value. Therefore, the present invention provides a method for increasing the detection accuracy of the R-peak value in the ECG signal. To this end, the ECG signal is pre-processed to remove noise components, and R-peak values are detected, and R-peak values that are not detected in the process are re-detected by a search back method to improve the reliability of detection.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 ECG 신호에서의 R-피크 검출 장치의 구성도이다. 상기 장치(100)는 전처리부(110), 제1임계값 설정부(120), 검출범위 설정부(130), 제1검출부(140), 제2임계값 설정부(150), 제2검출부(160), 재검출부(170)를 포함한다.2 is a configuration diagram of an R-peak detection apparatus in an ECG signal according to an embodiment of the present invention. The
도 3은 도 2를 이용한 ECG 신호에서의 R-피크 검출 방법의 흐름도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조로 하여 상기 R-피크 검출 방법에 관하여 상세히 알아본다.FIG. 3 is a flowchart of an R-peak detection method in the ECG signal using FIG. Hereinafter, the R-peak detection method will be described in detail with reference to FIG. 1 to FIG.
먼저, 전처리부(110)에서는 ECG 신호를 전처리한다(S310). 이때, 신호를 시간/주파수 영역으로 나타내는 SVD(Singular Value Decomposition) 필터를 사용한다.First, the preprocessing
상기 ECG 신호는 16×16 형태의 A 행렬로서, A=UΣVT로 나타낼 수 있다. 상기 SVD 필터는 ECG 신호를 좌 특이행렬(U), 대각행렬(Σ), 그리고 우 특이행렬(V)로 분해하여 노이즈 값을 제거한다. The ECG signal may be expressed as A = UΣV T , which is an A matrix of 16 × 16 form. The SVD filter decomposes the ECG signal into a left singular matrix (U), a diagonal matrix (?), And a right singular matrix (V) to remove the noise value.
여기서, Σ는 대각성분을 제외한 성분이 0이면서, 대각성분이 내림차순으로 정렬된 행렬이다. 상기 SVD 필터를 사용하여, 상기 ECG 신호로부터 노이즈를 제거하는 방법은 수학식 1을 참조한다.Here, Σ is a matrix in which the components other than the diagonal components are 0 and the diagonal components are arranged in descending order. A method of removing noise from the ECG signal using the SVD filter is described in Equation (1).
여기서, αi는 i번째 열의 대각행렬 성분 값을 의미한다. 즉, 대각행렬(Σ)에 수학식 1을 적용하면, 대각 행렬 중 1~2열의 성분은 그대로 이용하고, 3~5열 성분들은 지수 함수를 적용하여 성분을 향상시켜 신호의 질을 높인다. 그리고, 6~16열의 ECG 신호 성분들은 노이즈로서, 0의 값을 적용하여 제거한다.Here,? I denotes a diagonal matrix component value of the i-th column. That is, when Equation (1) is applied to the diagonal matrix (?), The components of
즉, αi는 노이즈 신호의 i번째 성분에 특이값을 곱한 것으로서, 수학식 1에 따르면 1~2열의 성분은 그대로 이용하고 3~5열의 성분은 신호의 질을 향상시키고 그 외의 성분들은 제거한 것이다.That is, α i is obtained by multiplying the i-th component of the noise signal by a specific value. According to
그리고, 우 특이행렬은 2열까지의 성분만 이용하고 나머지 성분을 제거한다.Then, the right-handed matrix uses only up to two columns and removes the remaining components.
이후, 상기 좌 특이행렬, 불필요한 성분이 제거된 대각 행렬, 그리고 2열까지의 성분만 이용한 우 특이행렬을 재결합하여 원신호를 표현하면 노이즈가 제거된 신호로 복원할 수 있다.Thereafter, the left singular matrix, the diagonal matrix from which unnecessary elements have been removed, and the right singular matrix using only up to two columns are reunited to represent the original signal, and the signal can be recovered as a noise-canceled signal.
도 4는 도 1의 전처리 단계를 적용한 ECG 신호의 예를 나타낸다. 이는 노이즈가 추가된 ECG 신호에 SVD 필터를 적용한 결과로서 노이즈가 효과적으로 제거된 것이 확인이 된다.FIG. 4 shows an example of an ECG signal to which the preprocessing step of FIG. 1 is applied. This confirms that the noise is effectively removed as a result of applying the SVD filter to the ECG signal to which the noise is added.
상기 SVD 필터를 적용한 이후에는 기저선 변동을 제거하기 위하여 5Hz 이하의 잡음을 1차 Butterworth HPF를 이용하여 제거한다. ECG신호는 5~15Hz 사이에 중요한 정보가 존재하므로, 5Hz이하의 신호 값은 무시되어도 R-피크의 검출에 영향을 주지 않기 때문이다.After the SVD filter is applied, a noise of 5 Hz or less is removed by using a first-order Butterworth HPF to remove the baseline variation. The ECG signal has important information between 5 and 15 Hz, so that even if the signal value below 5 Hz is ignored, it does not affect the detection of the R-peak.
상기 기저선 변동을 제거한 이후에는 5-point 이동평균(Moving Everage)을 적용하여 잔여 노이즈를 감소시키고 신호를 부드럽게 한다. 마지막으로 신호의 제곱과정(Squaring)을 적용하여 신호를 강조한다.After removing the baseline variation, a 5-point moving average is applied to reduce residual noise and soften the signal. Finally, squaring the signal to emphasize the signal.
상기와 같은 전처리 과정 이후에는, ECG 신호로부터 R-피크 값들을 검출한다. 그 상세한 과정은 아래의 내용을 참조한다.After the above-described preprocessing, R-peak values are detected from the ECG signal. Please refer to the following for the detailed procedure.
도 5는 도 2에 의한 R-피크 값 검출을 위한 설명도이다. 먼저, 상기 제1임계값 설정부(120)는 상기 ECG 신호에서 제1시간범위(ex, 1500ms) 이내의 신호 중 가장 큰 피크 값을 사용하여 제1임계값(THV1; Threshold value 1)을 설정한다(S320).FIG. 5 is an explanatory diagram for R-peak value detection according to FIG. 2. FIG. First, the first threshold
예를 들어, 제1임계값(THV1)은 ECG 신호 중에서 1500ms 범위 이내의 신호 중 가장 큰 피크 값의 25~35%(ex, 30%) 값을 사용한다. 만약, 가장 큰 피크 값이 1.5인 경우, 상기 제1임계값(THV1)은 1.5의 30%에 해당되는 0.45 값이 이용된다.For example, the first threshold value THV1 uses 25 to 35% (ex, 30%) of the largest peak value among the signals within the range of 1500 ms in the ECG signal. If the largest peak value is 1.5, the first threshold value THV1 is 0.45 corresponding to 30% of 1.5.
이러한 제1임계값의 설정 과정은 다음의 수학식 2과 같이 표현될 수 있다.The process of setting the first threshold value may be expressed as Equation (2).
이후, 상기 검출범위 설정부(130)는 상기 제1임계값(THV1)을 사용하여 R-피크 값의 검출 범위를 설정한다(S330). 이러한 S330 단계는 다음과 같다. Then, the detection
우선, 제1시간범위(ex, 1500ms) 이내의 신호 중 상기 제1임계값(THV1)보다 큰 첫 번째 ECG값을 시작점(S; Ss[n])으로 설정한다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해 상기 시작점(S) 부위를 상기 제1임계값과 겹치는 지점으로 표기하였다.First, the first time range (ex, 1500ms) to the first threshold larger than the first ECG values (THV1) the starting point of the signal is within; is set to be (S S s [n]) . In FIG. 5, for convenience of description, the starting point S is indicated as a point overlapping the first threshold value.
다음, 상기 시작점(S)으로부터 상기 제1임계값보다 작은 첫 번째 ECG값을 끝점(E1; Se[n])으로 설정한다. Next, a small first ECG value than the first threshold, the endpoint from the starting point (S); and sets as (E1 S e [n]) .
상기 시작점과 끝점의 산출 과정은 수학식 3으로 요약될 수 있다.The calculation process of the starting point and the ending point can be summarized in Equation (3).
이때, 상기 끝점(E1)으로부터 제2시간범위(ex, 360ms) 이내에 상기 제1임계값(THV1)보다 큰 ECG값(S' 지점)이 존재할 경우, 상기 제1임계값(THV1)보다 큰 ECG값(S' 지점)으로부터 다시 상기 제1임계값(THV1)보다 작은 첫 번째 ECG값(E;E2)을 새로운 끝점으로 설정하여 상기 끝점을 갱신한다. 이에 따라, 시작점 S는 그대로 유지하면서 끝점 E는 E1에서 E2로 갱신한다. 갱신된 끝점에 대해 이러한 과정을 1500ms 이내에서 반복하면 최종 끝점은 E6으로 갱신되어 결정된다. If an ECG value (S 'point) larger than the first threshold value (THV1) exists within the second time range (ex, 360 ms) from the end point (E1) (E; E2) smaller than the first threshold value (THV1) from the value (S 'point) to the new end point to update the end point. Accordingly, the end point E is updated from E1 to E2 while maintaining the start point S as it is. If this process is repeated for an updated endpoint within 1500ms, the final endpoint is updated to E6 and determined.
참고로, 상술한 내용은 설명의 편의를 위해 T-wave (혹은 P-wave) 부분에 대한 끝점 검출 과정을 생략한 것이다. 따라서, 도 5와 같이 T wave가 임계값(THV1)보다 크면 E;E1 이후의 새로운 끝점이 T wave의 끝점(Te) 부분으로 검출될 수 있다. 이 경우 다시 Te 이후에 나타나는 새로운 끝점 E2가 끝점으로 갱신된다. 1500ms 이내에서 이와 같은 과정을 반복하면 최종 끝점이 E6으로 결정된다.For the sake of convenience, the above description omits the end point detection process for the T-wave (or P-wave) portion. Therefore, if T wave is larger than the threshold value THV1 as shown in FIG. 5, a new end point after E; E1 can be detected as the end portion Te of T wave. In this case, the new end point E2, which appears after Te again, is updated to the end point. Repeat this process within 1500 ms and the final end point is determined as E6.
이상과 같은 S330 단계에 따르면, 상기 R-피크 값의 검출 범위가 시작점(S)로부터 최종 갱신된 끝점(E;E6)까지로 결정된다. 상기 끝점의 갱신 과정은 아래의 수학식 4로 요약될 수 있다.According to the above-described step S330, the detection range of the R-peak value is determined from the starting point S to the last updated end point E (E6). The updating process of the end point can be summarized by the following equation (4).
이상과 같은 R-피크 값 검출 범위의 설정 단계(S330)는 1500ms 범위 이내에서 수행한 것이므로, 최종 결정된 R-피크 값의 검출 범위는 1500ms 범위보다 대체로 작아진다.Since the R-peak value detection range setting step S330 is performed within the range of 1500 ms, the detection range of the finally determined R-peak value is substantially smaller than the 1500 ms range.
이후에는, 상기 제1검출부(140)에서는 상기 검출 범위 내에서 상위 피크값에 해당되는 제1 내지 제N(ex, N=6)의 R-피크 값을 검출한다(S340). Thereafter, the
도 5의 경우, 상기 검출 범위 이내에 상위 피크값에 해당되는 R-피크 값이 총 6개인 경우이다. 이하에서는 N=6인 경우를 실시예로 하여 설명한다. 물론, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.5, there are six R-peak values corresponding to the upper peak value within the detection range. Hereinafter, the case where N = 6 will be described as an embodiment. Needless to say, the present invention is not necessarily limited thereto.
다음, 제2임계값 설정부(150)에서는 순차적으로 검출된 6개의 R-피크 값(R1~R6) 중 최근 N-1개 즉, 최근 5개의 R-피크값(R2~R6)의 평균을 사용하여 제2임계값(THV2)을 설정한다(S350).Next, the second threshold
이때, 상기 최근 5개의 R-피크 값의 평균에 대한 25~35%(ex, 30%) 값을 상기 제2임계값(THV2)으로 설정한다. 즉, R2~R6 피크값의 평균이 1.3인 경우, 상기 제2임계값(THV2)은 1.3의 30%에 해당되는 0.39 값을 사용한다.At this time, a value of 25 to 35% (ex, 30%) with respect to the average of the R-peak values of the last five is set as the second threshold value THV2. That is, when the average of the peak values of R2 to R6 is 1.3, the second threshold value THV2 is 0.39 corresponding to 30% of 1.3.
이러한 제2임계값의 설정 과정은 다음의 수학식 5를 참조한다.The process of setting the second threshold value may be expressed by the following equation (5).
여기서, R peakAVG는 최근 5개의 R-피크값(R2~R6)의 평균을 나타낸다. 이와 같이 최근 5개의 R-피크 값에 대한 평균 값의 30%를 새로운 임계값(제2임계값)으로 설정하여 다음의 R-피크 값을 검출할 수 있다.Here, Rpeak AVG represents the average of the five R-peak values (R2 through R6) in the past. As described above, the next R-peak value can be detected by setting 30% of the average value of the five R-peak values to a new threshold value (second threshold value).
즉, 제2검출부(160)에서는, 상기 제2임계값(THV2)을 사용하여 제N+1의 R-피크값 즉, 7번째 R-피크 값을 검출한다(S360). 더 상세하게는, 상기 6번째 R-피크값(R6) 이후 상기 제2임계값(THV)을 초과하는 피크값을 상기 7번째 R-피크값(R7)으로 검출한다.That is, the
이러한 S360 단계의 과정은 그 다음의 R-피크 값 검출시마다 사용하여 적용할 수 있다. 즉, 다음의 R-피크 값 검출 시마다 지속적으로 임계값을 갱신하여 해당 R-피크 신호를 검출할 수 있다. 예를 들어, 8번째 R-피크값의 검출 시에는 최근 5개에 해당되는 R3 내지 R7 피크값에 대한 평균의 30% 값을 8번째 R-피크값 검출을 위한 새로운 임계값으로 사용할 수 있다.The process of step S360 may be applied to each subsequent R-peak value detection. That is, the threshold value can be continuously updated every time the next R-peak value is detected, and the corresponding R-peak signal can be detected. For example, at the time of detecting the eighth R-peak value, a 30% value of the average of the latest R 5 to R 7 peak values may be used as a new threshold value for detecting the eighth R-peak value.
그런데, 앞서와 같은 검출 과정에서 그 사이에 검출되지 못한 R-피크 값이 존재할 수 있다. 따라서, 미검출된 R-피크 값을 검출하는 서치 백(Search back) 방법은 도 6를 참조한다. 도 6은 도 2에서 R-피크 값의 재검출을 위한 설명도이다.However, an R-peak value that has not been detected during the detection process as described above may exist. Therefore, referring to FIG. 6, a search back method for detecting an undetected R-peak value is described. FIG. 6 is an explanatory diagram for re-detection of the R-peak value in FIG. 2. FIG.
즉, 제6 R-피크값(R6)과 제7 R-피크값(R7) 사이의 RRI인 제6 RRI가, 이전의 제5 RRI와 제4 RRI 중 작은 RRI(제5 RRI)의 140~150% 이상에 해당되는 경우, R6과 R7 사이에 미검출된 R-피크값이 있다고 판단하고, 상기 재검출부(170)에서는 상기 제6 RRI 이내에서 R-피크값을 재검출한다(S370).That is, the sixth RRI, which is the RRI between the sixth R-peak value R6 and the seventh R-peak value R7, is smaller than the first RRI between the first RRI and the fourth RRI, Peak value is not detected between R6 and R7, and the
이러한 S370 단계를 상세히 알아보면 다음과 같다. 우선, 상기 제6 R-피크값(R6)을 사용하여 제3임계값(THV3)을 설정한다. 이때, 제3임계값은 제6 R-피크값(R6)의 40% 값으로 설정할 수 있다. 이러한 40% 값은 T-wave 이외의 노이즈가 검출에 포함되지 않게 하기 위한 것이다.The step S370 will be described in detail as follows. First, the third threshold value THV3 is set using the sixth R-peak value R6. At this time, the third threshold value may be set to a value of 40% of the sixth R-peak value R6. This 40% value is intended to prevent noise other than T-wave from being included in the detection.
이후, 상기 제3임계값(THV3)으로부터 제2시간범위(ex, 360ms) 이내에서 상기 제3임계값(THV3)보다 큰 피크 값이 존재하면, 이는 R-피크 값이 아닌 T-wave로 간주한 다음, 상기 제2시간범위 이후에 상기 제3임계값보다 작은 첫 번째의 끝점(E)으로부터 상기 제7 피크값(R7) 사이의 범위 내에서 상기 제3임계값(THV3)을 초과하는 피크값 중 가장 큰 피크값을 R-피크값(R)으로 추가적으로 검출한다. 즉, 제3임계값(THV3) 보다 큰 신호 값이 이전 R-피크 값에서 360ms 이상인 지점에 있는 경우에는 해당 범위(제7 피크값 미만) 내에서 가장 큰 신호 값을 R-피크 값으로 검출하는 것이다.If there is a peak value larger than the third threshold value THV3 within the second time range (ex, 360 ms) from the third threshold value THV3, it is regarded as a T-wave rather than an R-peak value , And then, after the second time range, a peak (THV3) exceeding the third threshold value (THV3) within the range between the first peak value (R7) and the first end point (E) And further detects the largest peak value among the values as the R-peak value (R). That is, when the signal value larger than the third threshold value THV3 is at the point of 360 ms or longer from the previous R-peak value, the largest signal value within the range (less than the seventh peak value) is detected as the R-peak value will be.
신호주기는 개인마다 다르며 심박급속증이나 PVC와 같은 질병들에 의해 일정한 간격이 유지되지 않는다. 상기의 과정은 최근 두 개의 RRI 중 작은 RRI의 150% 이내에 피크 값이 검출되지 않았을 경우 그 간격 내에서 피크 값을 새로이 검출하는 것이다. 이는 최근 RRI 간격과, 검출하지 못한 간격이 서맥과 PVC 등으로 인해 일반적인 경우보다 클 경우, 피크 값을 검출하지 못하는 경우가 발생하기 때문이다. 이러한 S370단계의 재검출 과정에 따르면, R-피크 값을 T-wave 혹은 P-wave로 인식하는 오류율을 줄일 수 있고 검출하지 못했던 R-피크 값을 검출함으로써 전체적인 검출 오류율을 줄일 수 있다.The signaling period varies from person to person and is not constantly maintained by diseases such as rapid heart rate or PVC. If the peak value is not detected within 150% of the smallest RRI among the two RRIs, the peak value is newly detected within the interval. This is because the peak value can not be detected when the RRI interval and the interval that have not been detected recently are larger than usual due to bass and PVC. According to the re-detection process of step S370, the error rate for recognizing the R-peak value as a T-wave or the P-wave can be reduced, and the R-peak value can be detected, thereby reducing the overall detection error rate.
이하에서는 본 발명의 실시예를 적용한 실험 결과를 설명한다. 실험에서 이용된 장비는 Intel Pentium Dual CPU E2140(1.6GHz) RAM 2GB이고 windows XP에서 실행되었다. 본 발명의 실시예를 평가하기 위하여 MIT-BIH 데이터베이스를 이용하였고, MATLAB 7.10으로 프로그래밍하였다. MIT-BIH 데이터는 환자의 ECG신호를 약 30분 동안 측정하여 360Hz로 샘플링된 48개의 데이터로 구성되어 있다. 본 실험에서는 200Hz로 재샘플링하여 알고리즘에 적용하였다.Experimental results using the embodiment of the present invention will be described below. The equipment used was Intel Pentium Dual CPU E2140 (1.6GHz) with 2GB of RAM and running on Windows XP. The MIT-BIH database was used to evaluate the embodiments of the present invention and programmed with MATLAB 7.10. The MIT-BIH data consists of 48 data sampled at 360 Hz, measuring the patient's ECG signal for about 30 minutes. In this experiment, we apply resampling to the algorithm at 200Hz.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 MIT-BIH 데이터 100을 SVD 필터로 전처리한 결과를 보여준다. 도 7 내의 세부 그래프는 가로축의 스케일이 각각 상이하므로 공통되는 부분인 동그라미 영역 부분을 참조하도록 한다.FIG. 7 shows a result of preprocessing the MIT-
도 7의 (a)는 ECG 원신호이고, (b)는 (a)에 SVD 필터를 적용하여 1차 노이즈를 제거한 결과이다. (c)는 Butterworth HPF를 통한 기저선 변동을 제거한 결과이고, (d)는 SVD필터를 통해 나온 신호에 대해 5-point 이동평균(Moving Everage)을 적용하여 나머지 노이즈를 제거하고 신호를 부드럽게 한 결과이며, (e)는 제곱과정을 통해 신호의 성분을 강조시킨 결과이다. SVD필터 시간을 측정하였을 때, 200Hz 샘플링 기준으로 1주기에서 2주기 정도가 포함된 256개의 데이터를 필터링하는 경우 약 3.5ms 소요되었다. (f)는 (e)의 데이터로부터 R-피크 값을 검출한 결과이다. FIG. 7A shows an ECG original signal, and FIG. 7B shows a result of removing the first-order noise by applying an SVD filter to FIG. 7A. (c) is the result of eliminating the baseline variation through the Butterworth HPF, (d) is the result of smoothing the residual noise by applying a 5-point moving average to the signal from the SVD filter , (e) is a result of emphasizing the components of the signal through the squaring process. When the SVD filter time was measured, it took about 3.5 ms to filter 256 data including about two cycles in one cycle based on 200 Hz sampling. (f) is a result of detecting the R-peak value from the data of (e).
본 발명의 실시예에 따른 방법에 대한 신뢰성 평가는 sensitivity(SEN), positive predictivity(PRE), detection error(DE)가 사용되었다. sensitivity는 true비트 검출에 관한 알고리즘의 능력, positive predictivity는 true, flase비트를 구별하는 알고리즘의 능력, detection error는 알고리즘의 정확성을 나타낸다.Sensitivity (SEN), positive predictability (PRE), and detection error (DE) were used for the reliability evaluation of the method according to the embodiment of the present invention. sensitivity is the ability of the algorithm to detect true bits, positive predictivity is true, the ability of the algorithm to distinguish flase bits, and detection error is the accuracy of the algorithm.
각 능력에 대한 계산식은 수학식 6을 사용한다.Equation (6) is used for the calculation of each ability.
여기서, TP는 올바르게 검출된 비트, FN은 검출하지 못한 비트, FP는 잘못 검출된 비트를 의미한다.Here, TP means a correctly detected bit, FN means a bit which can not be detected, and FP means a bit which is erroneously detected.
총 48개의 데이터를 테스트하였고, 모든 결과에 관한 정리는 표 1과 같다.A total of 48 data were tested and the results are summarized in Table 1.
표 1을 참조하면, FN은 405개, FP는 579개, SEN = 99.63%, PRE = 99.47%, DE = 0.89%의 결과를 보였다. 이상과 같은 방법을 이용한다면, 많은 노이즈가 존재하는 데이터에서 신호의 질을 향상시켜서 R-피크 값을 효과적으로 검출할 수 있다.Referring to Table 1, 405 FNs, 579 FPs, SEN = 99.63%, PRE = 99.47%, and DE = 0.89% were obtained. Using the above method, it is possible to effectively detect the R-peak value by improving the quality of the signal in data in which a lot of noise exists.
결과적으로, 본 발명에 따르면, SVD 필터를 사용하여 원신호로부터 노이즈를 효과적으로 제거한 후, 기 설정된 시간범위 내에서 별도의 임계값을 사용하여 R-피크 값의 검출함으로써 검출 효율을 높일 수 있다. 또한, 별도의 재검출(Search Back) 과정을 거침에 따라 이전에 미검출된 R-피크 값을 재차적으로 신뢰성 있게 검출할 수 있어서 검출 오류율을 전반적으로 감소시킬 수 있는 이점이 있다.As a result, according to the present invention, detection efficiency can be improved by effectively removing noise from an original signal using an SVD filter and then detecting an R-peak value using a different threshold within a predetermined time range. Also, since the R-peak value that has not been detected previously can be reliably detected again by performing a separate search back process, there is an advantage that the detection error rate can be reduced overall.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
100: R-피크 검출 장치 110: 전처리부
120: 제1임계값 설정부 130: 검출범위 설정부
140: 제1검출부 150: 제2임계값 설정부
160: 제2검출부 170: 재검출부100: R-peak detecting device 110:
120: first threshold value setting unit 130: detection range setting unit
140: first detection unit 150: second threshold value setting unit
160: second detection unit 170:
Claims (14)
상기 ECG 신호에서 제1시간범위 이내의 신호 중 가장 큰 피크 값을 사용하여 제1임계값을 설정하는 단계;
상기 제1임계값을 사용하여 R-피크 값의 검출 범위를 설정하는 단계;
상기 검출 범위 내에서 상위 피크값에 해당되는 제1 내지 제N의 R-피크 값을 검출하는 단계;
상기 R-피크 값 중 최근 N-1개의 R-피크 값의 평균을 사용하여 제2임계값을 설정하는 단계; 및
상기 제2임계값을 사용하여 제N+1의 R-피크값을 검출하는 단계를 포함하며,
상기 제1임계값을 사용하여 R-피크 값의 검출 범위를 설정하는 단계는,
상기 제1시간범위 이내의 신호 중 상기 제1임계값보다 큰 첫 번째 ECG값을 시작점으로 설정하는 단계;
상기 시작점으로부터 상기 제1임계값보다 작은 첫 번째 ECG값을 끝점으로 설정하는 단계; 및
상기 끝점으로부터 제2시간범위 이내에 상기 제1임계값보다 큰 ECG값이 존재할 경우, 상기 제1임계값보다 큰 ECG값으로부터 상기 제1임계값보다 작은 첫 번째 ECG값을 새로운 끝점으로 설정하여 상기 끝점을 갱신하는 단계를 포함하는 ECG 신호에서의 R-피크 검출 방법.Pre-processing the ECG signal;
Setting a first threshold value in the ECG signal using a largest peak value of signals within a first time range;
Setting a detection range of the R-peak value using the first threshold value;
Detecting first to N-th R-peak values corresponding to upper peak values within the detection range;
Setting a second threshold value using an average of the latest N-1 R-peak values among the R-peak values; And
And detecting the (N + 1) th R-peak value using the second threshold value,
Wherein the step of setting the detection range of the R-peak value using the first threshold value comprises:
Setting a first ECG value that is greater than the first threshold value among the signals within the first time range as a start point;
Setting a first ECG value less than the first threshold value as an end point from the starting point; And
Setting a first ECG value smaller than the first threshold value as a new end point from an ECG value larger than the first threshold value when an ECG value larger than the first threshold value exists within a second time range from the end point, Gt; R-peak < / RTI > in an ECG signal.
상기 ECG 신호를 전처리하는 단계에서,
상기 ECG 신호는 16×16 형태의 A 행렬로서, A=UΣVT이고, U는 좌 특이행렬, V는 우 특이행렬, Σ는 대각행렬이며, SVD(Singular Value Decomposition) 필터를 사용하여 상기 ECG 신호로부터 노이즈를 제거하며,
상기 SVD 필터는 아래의 수학식으로 정의되는 ECG 신호에서의 R-피크 검출 방법:
여기서, αi는 상기 A 행렬에서 i번째 열의 대각행렬 성분 값을 의미한다.The method according to claim 1,
In the step of pre-processing the ECG signal,
The ECG signal is an A matrix of 16x16 form, where A = U? V T , U is a left singular matrix, V is a right singular matrix,? Is a diagonal matrix, Lt; RTI ID = 0.0 >
Wherein the SVD filter is an R-peak detection method in an ECG signal defined by the following equation:
Here,? I denotes a diagonal matrix component value of the i-th column in the A matrix.
상기 제1임계값은 상기 제1시간범위 이내의 신호 중 가장 큰 피크 값의 25~35% 값이고,
상기 제1시간범위는 1500ms 이내이고,
상기 제2시간범위는 360ms 이내인 ECG 신호에서의 R-피크 검출 방법.The method according to claim 1,
Wherein the first threshold value is 25 to 35% of the largest peak value of the signals within the first time range,
The first time range is within 1500 ms,
Wherein the second time range is within 360 ms.
상기 제2임계값을 설정하는 단계는,
상기 최근 N-1개의 R-피크 값의 평균에 대한 25~35% 값을 상기 제2임계값으로 설정하는 ECG 신호에서의 R-피크 검출 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of setting the second threshold value comprises:
And setting a value of 25 to 35% with respect to an average of the latest N-1 R-peak values to the second threshold value.
상기 제N+1의 R-피크값을 검출하는 단계는,
상기 제N의 R-피크값 이후 상기 제2임계값을 초과하는 피크값을 상기 제N+1의 R-피크값으로 검출하는 ECG 신호에서의 R-피크 검출 방법.The method according to claim 1 or 5,
The step of detecting the (N + 1) th R-peak value comprises:
Peak value in the ECG signal is detected as the (N + 1) th R-peak value after the N-th R-peak value exceeds the second threshold value.
상기 제N 및 제N+1의 R-피크값 사이의 시간 간격인 제N RRI가, 이전의 제N-1 RRI와 제N-2 RRI 중 작은 RRI의 140~150% 이상이면, 상기 제N RRI 이내에서 R-피크값을 재검출하는 단계를 더 포함하는 ECG 신호에서의 R-피크 검출 방법.The method according to claim 1,
The Nth RRI, which is the time interval between the Nth and (N + 1) th R-Peak values, is 140 to 150% or more of the small RRI of the previous N-1 RRI and the N-2 RRI, Further comprising redetecting the R-peak value within the RRI.
상기 R-피크값을 재검출하는 단계는,
상기 제N의 R-피크값을 사용하여 제3임계값을 설정하는 단계; 및
상기 제3임계값으로부터 제2시간범위 이내에서 상기 제3임계값보다 큰 피크 값이 존재하면, 상기 제2시간범위 이후 상기 제3임계값보다 작은 첫 번째의 끝점으로부터 상기 제N+1 피크값 사이의 범위 내에서 상기 제3임계값을 초과하는 피크값 중 가장 큰 피크값을 R-피크값으로 추가로 검출하는 단계를 포함하는 ECG 신호에서의 R-피크 검출 방법.The method of claim 7,
The step of redetecting the R-peak value comprises:
Setting a third threshold value using the Nth R-peak value; And
If the peak value is larger than the third threshold value within the second time range from the third threshold value, the first N + 1 peak value from the first end point that is smaller than the third threshold value after the second time range Peak value of the peak value exceeding the third threshold within a range between the first peak value and the second peak value is detected as an R-peak value.
상기 ECG 신호에서 제1시간범위 이내의 신호 중 가장 큰 피크 값을 사용하여 제1임계값을 설정하는 제1임계값 설정부;
상기 제1임계값을 사용하여 R-피크 값의 검출 범위를 설정하는 검출범위 설정부;
상기 검출 범위 내에서 상위 피크값에 해당되는 제1 내지 제N의 R-피크 값을 검출하는 제1검출부;
상기 R-피크 값 중 최근 N-1개의 R-피크 값의 평균을 사용하여 제2임계값을 설정하는 제2임계값 설정부; 및
상기 제2임계값을 사용하여 제N+1의 R-피크값을 검출하는 제2검출부를 포함하며,
상기 검출범위 설정부는,
상기 제1시간범위 이내의 신호 중 상기 제1임계값보다 큰 첫 번째 ECG값을 시작점으로 설정하고,
상기 시작점으로부터 상기 제1임계값보다 작은 첫 번째 ECG값을 끝점으로 설정하되,
상기 끝점으로부터 제2시간범위 이내에 상기 제1임계값보다 큰 ECG값이 존재할 경우, 상기 제1임계값보다 큰 ECG값으로부터 상기 제1임계값보다 작은 첫 번째 ECG값을 새로운 끝점으로 설정하여 상기 끝점을 갱신하는 ECG 신호에서의 R-피크 검출 장치.A preprocessor for preprocessing the ECG signal;
A first threshold value setting unit configured to set a first threshold value using the largest peak value of the signals within the first time range in the ECG signal;
A detection range setting unit configured to set a detection range of the R-peak value using the first threshold value;
A first detector for detecting first to Nth R-peak values corresponding to upper peak values within the detection range;
A second threshold value setting unit configured to set a second threshold value using an average of the latest N-1 R-peak values among the R-peak values; And
And a second detection unit for detecting an (N + 1) th R-peak value using the second threshold value,
Wherein the detection range setting unit comprises:
Setting a first ECG value that is greater than the first threshold value among the signals within the first time range as a start point,
Setting a first ECG value smaller than the first threshold value as an end point from the start point,
Setting a first ECG value smaller than the first threshold value as a new end point from an ECG value larger than the first threshold value when an ECG value larger than the first threshold value exists within a second time range from the end point, Gt; R-peak < / RTI >
상기 전처리부는 SVD(Singular Value Decomposition) 필터를 사용하여 상기 ECG 신호로부터 노이즈를 제거하며,
상기 ECG 신호는 16×16 형태의 A 행렬로서, A=UΣVT이고, U는 좌 특이행렬, V는 우 특이행렬, Σ는 대각행렬이며,
상기 SVD 필터는 아래의 수학식으로 정의되는 ECG 신호에서의 R-피크 검출 장치:
여기서, αi는 상기 A 행렬에서 i번째 열의 대각행렬 성분 값을 의미한다.The method of claim 9,
The preprocessor removes noise from the ECG signal using a SVD (Singular Value Decomposition) filter,
The ECG signal is an A matrix of 16 × 16 form, where A = UΣV T , U is a left singular matrix, V is a right singular matrix, Σ is a diagonal matrix,
Wherein the SVD filter is an R-peak detection device in an ECG signal defined by the following equation:
Here,? I denotes a diagonal matrix component value of the i-th column in the A matrix.
상기 제2검출부는,
상기 제N의 R-피크값 이후 상기 제2임계값을 초과하는 피크값을 상기 제N+1의 R-피크값으로 검출하는 ECG 신호에서의 R-피크 검출 장치.The method of claim 9,
Wherein the second detection unit comprises:
And a peak value exceeding the second threshold value after the Nth R-peak value is detected as the (N + 1) th R-peak value.
상기 제N 및 제N+1의 R-피크값 사이의 시간 간격인 제N RRI가, 이전의 제N-1 RRI와 제N-2 RRI 중 작은 RRI의 140~150% 이상이면, 상기 제N RRI 이내에서 R-피크값을 재검출하는 재검출부를 더 포함하는 ECG 신호에서의 R-피크 검출 장치.The method of claim 9,
The Nth RRI, which is the time interval between the Nth and (N + 1) th R-Peak values, is 140 to 150% or more of the small RRI of the previous N-1 RRI and the N-2 RRI, And a re-detection unit for re-detecting the R-peak value within the RRI.
상기 재검출부는,
상기 제N의 R-피크값을 사용하여 제3임계값을 설정하고,
상기 제3임계값으로부터 제2시간범위 이내에서 상기 제3임계값보다 큰 피크 값이 존재하면, 상기 제2시간범위 이후 상기 제3임계값보다 작은 첫 번째의 끝점으로부터 상기 제N+1 피크값 사이의 범위 내에서 상기 제3임계값을 초과하는 피크값 중 가장 큰 피크값을 R-피크값으로 추가로 검출하는 ECG 신호에서의 R-피크 검출 장치.14. The method of claim 13,
The re-
Setting a third threshold value using the N-th R-peak value,
If the peak value is larger than the third threshold value within the second time range from the third threshold value, the first N + 1 peak value from the first end point that is smaller than the third threshold value after the second time range Peak value among the peak values exceeding the third threshold within a range between the first peak value and the second peak value, as an R-peak value.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20110040881 | 2011-04-29 | ||
KR1020110040881 | 2011-04-29 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20120122856A KR20120122856A (en) | 2012-11-07 |
KR101245445B1 true KR101245445B1 (en) | 2013-03-19 |
Family
ID=47509053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020110078705A KR101245445B1 (en) | 2011-04-29 | 2011-08-08 | R-peak detection method in ECG Signal and apparatus thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101245445B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20150012462A (en) * | 2013-07-25 | 2015-02-04 | 삼성전자주식회사 | Electrocardiogram apparatus and method for detecting R peak |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9392952B1 (en) * | 2015-03-10 | 2016-07-19 | Nuvo Group Ltd. | Systems, apparatus and methods for sensing fetal activity |
US11324435B2 (en) * | 2016-10-17 | 2022-05-10 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Heartbeat detection method and heartbeat detection device |
KR102521147B1 (en) * | 2017-03-27 | 2023-04-13 | 한국전자통신연구원 | Ecg analysis apparatus and method thereof |
CN108888263B (en) * | 2018-05-22 | 2020-10-30 | 郑州大学 | R wave detection method based on geometric form group characteristics |
CN110123308A (en) * | 2019-05-28 | 2019-08-16 | 哈尔滨理工大学 | The detection method of noninvasive Fetal ECG signal R wave |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR19980030894A (en) * | 1996-10-30 | 1998-07-25 | 이명호 | How to Display Characteristics for Estee Segments and Tifa of ECG Signals |
JP2003000561A (en) | 2001-06-18 | 2003-01-07 | Canon Inc | R wave recognizing method, r-r interval measuring method, heart rate measuring method, r-r interval measuring device and heart rate measuring device |
JP2009112625A (en) | 2007-11-08 | 2009-05-28 | Almedio Inc | Cardiotachometer |
KR101029386B1 (en) | 2010-04-16 | 2011-04-13 | 계명대학교 산학협력단 | Method for qrs detection using real-time ecg monitoring system |
-
2011
- 2011-08-08 KR KR1020110078705A patent/KR101245445B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR19980030894A (en) * | 1996-10-30 | 1998-07-25 | 이명호 | How to Display Characteristics for Estee Segments and Tifa of ECG Signals |
JP2003000561A (en) | 2001-06-18 | 2003-01-07 | Canon Inc | R wave recognizing method, r-r interval measuring method, heart rate measuring method, r-r interval measuring device and heart rate measuring device |
JP2009112625A (en) | 2007-11-08 | 2009-05-28 | Almedio Inc | Cardiotachometer |
KR101029386B1 (en) | 2010-04-16 | 2011-04-13 | 계명대학교 산학협력단 | Method for qrs detection using real-time ecg monitoring system |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20150012462A (en) * | 2013-07-25 | 2015-02-04 | 삼성전자주식회사 | Electrocardiogram apparatus and method for detecting R peak |
KR102168657B1 (en) * | 2013-07-25 | 2020-10-22 | 삼성전자주식회사 | Electrocardiogram apparatus and method for detecting R peak |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20120122856A (en) | 2012-11-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101245445B1 (en) | R-peak detection method in ECG Signal and apparatus thereof | |
CN109171712B (en) | Atrial fibrillation identification method, atrial fibrillation identification device, atrial fibrillation identification equipment and computer readable storage medium | |
CN108647565B (en) | Data preprocessing method for classifying electrocardiosignals based on deep learning model | |
Karimipour et al. | Real-time electrocardiogram P-QRS-T detection–delineation algorithm based on quality-supported analysis of characteristic templates | |
Varanini et al. | A multi-step approach for non-invasive fetal ECG analysis | |
Chanwimalueang et al. | Enabling R-peak detection in wearable ECG: Combining matched filtering and Hilbert transform | |
CN110037668B (en) | System for judging age, health state and malignant arrhythmia identification by combining pulse signal time-space domain with model | |
CN107233093B (en) | R wave detection method and device and electronic equipment | |
Mane et al. | Cardiac arrhythmia detection by ecg feature extraction | |
CN104367318A (en) | Detection method and device for atrial fibrillation | |
CN110090016B (en) | Method and system for positioning R wave position and R wave automatic detection method using LSTM neural network | |
US10172563B2 (en) | Method and system for analyzing noise in an electrophysiology study | |
CN109674474B (en) | Sleep apnea recognition method, device and computer readable medium | |
CN105212921B (en) | A kind of lie detecting method estimated based on electrocardio | |
Mahmud et al. | ECGDeepNET: A deep learning approach for classifying ECG beats | |
KR101420345B1 (en) | System and Method for Detecting R Wave of ECG Signal based on SOM | |
CN109350050B (en) | Heartbeat interval detection method and device | |
Razavi et al. | R-peak detection in electrocardiogram signals using continuous wavelet transform | |
Naaz et al. | Feature extraction and analysis of ECG signal for cardiac abnormalities-A review | |
CN108836312B (en) | Clutter rejection method and system based on artificial intelligence | |
Jovanovic et al. | QRS complex detection based ECG signal artefact discrimination | |
Shaik et al. | A novel approach for QRS delineation in ECG signal based on chirplet transform | |
Sahoo et al. | Adaptive thresholding based EMD for delineation of QRS complex in ECG signal analysis | |
CN111803062B (en) | Atrial fibrillation event detection method based on deep learning | |
Vega-Martínez et al. | Wavelet packet based algorithm for QRS region detection and R/S wave identification |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160204 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170302 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180302 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190226 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200211 Year of fee payment: 8 |