本發(fā)明涉及醫(yī)學領域，具體涉及一種心電信號偽差識別方法及心電信號偽差識別裝置。

背景技術：

心電信號是人類最早研究并應用于醫(yī)學臨床的生物信號之一，它比其它生物電信號更易于檢測，并且具有較直觀的規(guī)律性，因而心電圖分析技術促進了醫(yī)學的發(fā)展。心電圖檢查是臨床上診斷心血管疾病的重要方法。

在檢測人體心電信號的過程中，最終獲取的心電信號中會混有噪聲。這些噪聲中有一些具有固定的規(guī)律：比如基線漂移，肌電干擾，工頻干擾等。而另外一種噪聲，往往并不是人體心臟活動引起的，比如測量過程中，手的移動，手與電極接觸面不光滑等，這些噪聲，我們稱之為偽差。其通常具有突變的特點。

心電信號中的偽差對心電信號特征提取以及之后的特征分析有很大影響。偽差即是心電信號中非凡不是心臟電激動而發(fā)生的心電圖改變的部分?，F(xiàn)有的去除心電信號中偽差的方法大都針對于動態(tài)心電圖。動態(tài)心電圖一般具有測量時間長的特點，這在一定程度上方便了檢測。其次，這些方法大都基于先大致提取心電信號的非偽差部分，然后得到其rr間期，qrs波群的均值，方差等特征值，然后根據(jù)這些值對信號進行逐一檢測。對于不符合條件的心電信號認定為偽差。

目前的心電信號中偽差識別大都面對于動態(tài)心電圖，此外幾乎所有的偽差識別算法都需要一定的先驗知識，比如閾值的確定過程就需要對正常心電信號的學習。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供了一種心電信號的偽差識別方法及心電信號的偽差識別裝置，用于識別所采集到的心電信號中的偽差。

本發(fā)明實施例第一方面提供了一種心電信號的偽差識別方法，具體包括：

讀取原始心電信號；根據(jù)所述原始心電信號確定目標心電信號，所述目標心電信號為去除基線漂移、肌電干擾以及工頻干擾的心電信號；根據(jù)所述目標心電信號確定所述目標心電信號中的所有r點；根據(jù)所述目標心電信號的所有r點識別所述目標心電信號的偽差。

本發(fā)明實施例第二方面提供了一種心電信號偽差識別裝置，包括：

讀取模塊，用于讀取原始心電信號；

第一確定模塊，用于根據(jù)所述原始心電信號確定目標心電信號，所述目標心電信號為去除基線漂移、肌電干擾以及工頻干擾的心電信號；

第二確定模塊，用于根據(jù)所述目標心電信號確定所述目標心電信號中的所有r點；

識別模塊，用于根據(jù)所述目標心電信號的所有r點識別所述目標心電信號的偽差。

本發(fā)明實施例第三方面提供了一種心電信號偽差識別裝置，包括：

中央處理器、存儲器、存儲介質、電源、無線網絡接口以及輸入輸出接口；

通過調用所述存儲器或存儲介質上存儲的操作指令，所述中央處理器，用于執(zhí)行如權利要求1至9中任一項所執(zhí)行的操作。

從以上技術方案可以看出，本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點：讀取原始心電信號；根據(jù)原始心電信號確定目標心電信號，目標心電信號為去除基線漂移、肌電干擾以及工頻干擾的心電信號；根據(jù)目標心電信號確定所述目標心電信號中的所有r點；根據(jù)目標心電信號的所有r點識別目標心電信號的偽差。由此可以看出，只需要將原始心電信號去除基線漂移、幾點干擾以及工頻干擾，之后標定去除基線漂移、肌電干擾以及工頻干擾的心電信號的所有r點，根據(jù)所有r點即可以識別心電信號中的偽差，無需一定的先驗知識，即可以識別心電信號中的偽差。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中心電信號偽差識別方法的實施例示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中心電信號偽差識別裝置的一個實施例示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例中心電信號偽差識別裝置的另一實施例示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例中心電信號偽差識別裝置的硬件結構示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明實施例提供了一種心電信號偽差識別方法及心電信號偽差識別裝置，用于無需任何先驗知識即可快速識別心電信號中的偽差。

本發(fā)明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當情況下可以互換，以便這里描述的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的內容以外的順序實施。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

請參閱圖1，本發(fā)明實施例中心電信號偽差識別方法的一個實施例包括：

101、讀取原始心電信號。

本實施例中，在檢測人體心電信號的過程中，可以首先讀取到原始心電信號。

102、將原始心電信號通過二次變分的方法去除基線漂移確定第一心電信號。

本實施例中，當讀取到原始心電信號之后，可以在限制條件下，通過入校公式去除原始心電信號中的基線漂移確定第一心電信號：

限制條為：

其中，代表估計的基線漂移信號，表示采集到的信號，ρ為控制基線漂移趨近真實信號的非負參數(shù)，表示信號的二次變分，z表示去除基線漂移后的心電信號即第一心電信號，d表示二次變分矩陣，i表示對大小的單位矩陣。

103、將第一心電信號通過平穩(wěn)小波變換的方法去除第一心電信號的肌電干擾以及工頻干擾確定所述目標心電信號。

本實施例中，可以采取平穩(wěn)小波變換的方法去除肌電干擾以及工頻干擾，將第一心電信號進行平穩(wěn)小波變換，然后選取預設的閾值以及衰減系數(shù)，將肌電干擾以及工頻干擾從第一心電信號中分離出來，從而將肌電干擾以及工頻干擾去除。

可以通過如下公式去除第一心電信號中的肌電干擾以及工頻干擾確定目標心電信號：

其中，α為自由因子，其值為2.5。γ為閾值，y為所述目標心電信號；

通過如下公式計算：

其中，wi，j為分解后的小波系數(shù)，n為采樣點數(shù)，u為每一層的衰減系數(shù)，i為將所述原始信號分解后的層數(shù)。

104、根據(jù)目標心電信號確定目標心電信號中的所有r點。

本實施例中，可以將目標心電信號進行樣條小波變換確定小波系數(shù)，確定所述小波系數(shù)中的極大值極小值對，根據(jù)極大值極小值對確定目標心電信號中的所有r點對小波系數(shù)進行處理確定所述目標心電信號中的所有r點。例如可以對目標心電信號進行3次樣條小波變換，選取第3層的小波系數(shù)mj3進行分析，并選取合適的閾值去掉相對較小的極值點，在剩下的數(shù)據(jù)值中，找出極大值和極小值對，并找出極大值和極小值對應的原始信號的位置，在極大值以及極小值對應的原始信號x的位置范圍內幅值最大的點即為r點。一個遍歷之后，對mj3層進行撿漏和刪除多檢點，當檢出的相鄰r點的距離過小時，此時可以認為是多檢了r點，即將不是r點的點確定成r點，刪除幅值更小的r點；當檢出的相鄰r點的距離過大時，則認為檢漏了，則調整預置，重新檢測r點，在這一段信號中調整閾值，按照上述步驟再次檢測r點。

105、以目標心電信號中的所有r點位置基準確定每個r點的數(shù)據(jù)段。

本實施例，當?shù)玫侥繕诵碾娦盘栔械乃衦點之后，可以以每一個r點的位置為基準形成各自的數(shù)據(jù)段，可以通過編程實現(xiàn)：

x(rpeak(i)-floor((rpeak(i)-rpeak(i-1))/3):rpeak(i)+floor((rpeak(i+1)-rpeak(i))/2))，其中rpeak為標識心電信號r波點的橫坐標的數(shù)組。

106、判斷每個r點的數(shù)據(jù)段是否是初次輸入，若是，則執(zhí)行步驟107，若否，則執(zhí)行步驟108。

本實施例中，在以每個r點的位置為基準確定每個r點的數(shù)據(jù)段之后，可以分別在每個r點對應的數(shù)據(jù)段輸入時進行判斷，判斷每個r點的數(shù)據(jù)段是否是初次輸入，若是，則執(zhí)行步驟107，若否，則執(zhí)行步驟108。

107、將初次輸入的r點對應的數(shù)據(jù)段作為第一個模板。

本實施例中，當確定輸入的r點對應的數(shù)據(jù)段是初次輸入時，可以將初次輸入的r點對應的數(shù)據(jù)段作為第一個模板。

108、根據(jù)dtw算法分別判斷每個r點的數(shù)據(jù)段與模板庫中的各個模板的相似度是否小于預設的閾值，若是，則執(zhí)行步驟112，若否，則執(zhí)行步驟109至步驟111。

本實施例中，當確定輸入的r點對應的數(shù)據(jù)段不是初次輸入時，可以根據(jù)dtw算法分別判斷每個r點的數(shù)據(jù)段與模板庫中的各個模板的相似度是否小于預設的閾值，若是，則執(zhí)行步驟112，若否，則執(zhí)行步驟109至步驟111。

109、判斷模板庫中的模板的數(shù)量是否小于預設值，若是，則執(zhí)行步驟110，若否，則執(zhí)行步驟111。

本實施例中，當根據(jù)dtw算法分別判斷每個r點的數(shù)據(jù)段與模板庫中的各個模板的相似度，當確定存在有與模板庫中的模板的相似度不小于預設的閾值時，此時，可以判斷模板庫中的模板的數(shù)量是否小于預設值，若是，則執(zhí)行步驟110，若否，則執(zhí)行步驟111。

110、根據(jù)相似度不小于預設的閾值的模板對應的數(shù)據(jù)段建立新的模板。

本實施例中，當確定模板庫中的模板數(shù)量小于預設值時，可以將與每個r點對應的數(shù)據(jù)段中的相似度不小于預設的閾值的模板對應的數(shù)據(jù)段建立新的模板。

111、將模板庫中的模板與每個r點的數(shù)據(jù)段的相似度最小的模板刪除，且根據(jù)相似度不小于預設的閾值的模板對應的數(shù)據(jù)段建立新的模板。

本實施例中，當確定模板庫中的模板數(shù)量不小于預設值時，可以將模板庫中的模板與每個r點的數(shù)據(jù)段的相似度最小的模板刪除，且根據(jù)相似度不小于預設的閾值的模板對應的數(shù)據(jù)段建立新的模板。

112、將相似度小于預設的閾值的模板對應的數(shù)據(jù)段標記為與相似度小于預設的閾值的模板為同一類。

本實施例中，當根據(jù)dtw算法分別判斷每個r點的數(shù)據(jù)段與模板庫中的各個模板的相似度之后，確定存在有與模板庫中的模板的相似度小于預設的閾值時，可以將相似度小于預設的閾值的模板對應的數(shù)據(jù)段標記為與相似度小于預設的閾值的模板為同一類。

需要說明的是，心電信號偽差識別裝置可以循環(huán)執(zhí)行步驟106至步驟112直至所有的r點對應的數(shù)據(jù)段分類完畢。

113、統(tǒng)計目標心電信號中的所有r點對應的數(shù)據(jù)段標記的各個類別的頻數(shù)。

本實施例中，當目標心電信號中的所有r點對應的數(shù)據(jù)段分類完畢之后，可以通過目標心電信號中的所有r點對應的數(shù)據(jù)段標記的各個類別的頻數(shù)。

114、判斷各個類別的數(shù)量是否超過兩類，若是，則執(zhí)行步驟115，若否，則執(zhí)行步驟116。

本實施例中，當?shù)玫侥繕诵碾娦盘栔械乃衦點對應的數(shù)據(jù)段表的各個類別的頻數(shù)之后，可以判斷各個類別的數(shù)量是否超過兩類，若是，則執(zhí)行步驟115，若否，則執(zhí)行步驟116。

115、將各個類別中頻數(shù)最少的類別以及各個類別中頻數(shù)第二少的類別標記為目標心電信號的偽差。

本實施例中，當各個類別的數(shù)量超過兩類，則將各個類別中頻數(shù)最少的類別以及頻數(shù)第二少的類別標記為目標心電信號中的偽差。

116、確定目標心電信號中沒有偽差。

本實施例中，當各個類別的數(shù)量沒有超過兩類，則確定目標心電信號中沒有偽差。

需要說明的是，由于早搏信號與長長心電信號的相似度所在的數(shù)量級在e-4和e-5之間，而偽差與正常心電信號的相似度數(shù)量級在e-3以上，因此通過dtw計算出來的數(shù)值越大，說明差異越大，因此可以很容易的將早搏信號與偽差分別出來，防止將早搏信號誤認為是偽差。

綜上所述，可以看出，當檢測人體心電信號時，可以先讀取原始心電信號；根據(jù)原始心電信號確定目標心電信號，目標心電信號為去除基線漂移、肌電干擾以及工頻干擾的心電信號；根據(jù)目標心電信號確定所述目標心電信號中的所有r點；根據(jù)目標心電信號的所有r點識別目標心電信號的偽差。由此可以看出，只需要將原始心電信號去除基線漂移、幾點干擾以及工頻干擾，之后標定去除基線漂移、肌電干擾以及工頻干擾的心電信號的所有r點，根據(jù)所有r點即可以識別心電信號中的偽差，無需一定的先驗知識，即可以識別心電信號中的偽差。

上面從心電信號偽差識別的方法的角度對本發(fā)明實施例進行描述，下面從心電信號偽差識別裝置的角度對本發(fā)明實施例進行描述。

請參閱圖2，本發(fā)明實施例中心電信號偽差識別裝置的一個實施例包括：

讀取模塊201，用于讀取原始心電信號；

第一確定模塊202，用于根據(jù)原始心電信號確定目標心電信號，目標心電信號為去除基線漂移、肌電干擾以及工頻干擾的心電信號；

第二確定模塊203，用于根據(jù)目標心電信號確定目標心電信號中的所有r點；

識別模塊204，用于根據(jù)目標心電信號的所有r點識別目標心電信號的偽差。

為了便于理解，下面結合圖3進行詳細說明。

請參閱圖3，本發(fā)明實施例中心電信號偽差識別裝置包括：

讀取模塊301，用于讀取原始心電信號；

第一確定模塊302，用于根據(jù)原始心電信號確定目標心電信號，目標心電信號為去除基線漂移、肌電干擾以及工頻干擾的心電信號；

第二確定模塊303，用于根據(jù)目標心電信號確定目標心電信號中的所有r點；

識別模塊304，用于根據(jù)目標心電信號的所有r點識別目標心電信號的偽差。

其中，第一確定模塊302可以進一步包括：

第一去除單元3021，用于將原始心電信號通過二次變分的方法去除基線漂移確定第一心電信號；

第二去除單元3022，用于將第一心電信號通過平穩(wěn)小波變換的方法去除第一心電信號的肌電干擾以及工頻干擾確定所述目標心電信號。

其中，第一去除單元3021具體用于：在限制條件下，通過如下公式去除原始心電信號中的基線漂移確定第一心電信號：

限制條為：

其中，其中代表估計的基線漂移信號，表示采集到的信號。ρ為控制基線漂移趨近真實信號的非負參數(shù)。表示信號的二次變分；z表示去除基線漂移后的心電信號即所述第一心電信號，d表示二次變分矩陣，i表示對大小的單位矩陣。

其中，第二去除單元3022具體用于：

通過如下公式去除第一心電信號的肌電干擾以及工頻干擾確定目標心電信號：

其中，α為自由因子，其值為2.5，γ為閾值，y為所述目標心電信號；

通過如下公式計算：

其中，wi，j為分解后的小波系數(shù)，n為采樣點數(shù)，u為每一層的衰減系數(shù)，i為將所述原始信號分解后的層數(shù)。

其中，第二確定模塊303可以進一步包括：

第一確定單元3031，用于將目標心電信號進行樣條小波變換確定小波系數(shù)；

第二確定單元3032，用于對小波系數(shù)進行處理確定目標心電信號中的所有r點。

其中，第二確定單元3032具體用于：

確定小波系數(shù)中的極大值極小值對；

根據(jù)極大值極小值對確定目標心電信號中的所有r點。

其中，識別模塊304可以進一步包括：

第三確定單元3041，用于以目標心電信號中的所有r點位基準確定每個r點的數(shù)據(jù)段；

第一判斷單元3042，用于判斷每個r點的數(shù)據(jù)段是否是初次輸入；

第二判斷單元3043，用于在每個r點的數(shù)據(jù)段不是初次輸入，則根據(jù)dtw算法分別判斷每個r點的數(shù)據(jù)段與模板庫中的各個模板的相似度是否小于預設的閾值；

第一標記單元3044，用于在每個r點的數(shù)據(jù)段中存在有與模板庫中的模板的相似度小于預設的閾值時，則將相似度小于預設的閾值的模板對應的數(shù)據(jù)段標記為與相似度小于預設的閾值的模板為同一類；

循環(huán)單元3045，用于循環(huán)執(zhí)行第一判斷單元、第二判斷單元以及標記單元的動作直至目標心電信號中的所有r點對應的數(shù)據(jù)段的標記分類完畢；

統(tǒng)計單元3046，用于統(tǒng)計目標心電信號中的所有r點對應的數(shù)據(jù)段標記的各個類別的頻數(shù)；

第三判斷單元3047，用于判斷各個類別的數(shù)目是否超過兩類；

第二標記單元3048，用于在各個類別的數(shù)目超過兩類時，將各個類別中頻數(shù)最少的類別以及各個類別中頻數(shù)第二少的類別標記為目標心電信號的偽差；

第一處理單元3049，用于在每個r點的數(shù)據(jù)段是初次輸入時，將初次輸入的r點對應的數(shù)據(jù)段作為第一個模板；

第四判斷單元30410，用于當每個r點的數(shù)據(jù)段中不存在有與模板數(shù)據(jù)庫的模板的相似度大于預設的閾值時，判斷模板庫中的模板的數(shù)量是否小于預設值；

第二處理單元30411，用于模板庫中的模板的數(shù)量小于預設值時，根據(jù)相似度大于預設的閾值的模板對應的數(shù)據(jù)段建立新的模板；

第二處理單元30411還用于模板庫中的模板的數(shù)量不小于預設值時，將模板庫中的模板與每個r點的數(shù)據(jù)段的相似度最小的模板刪除，且根據(jù)相似度大于預設的閾值的模板對應的數(shù)據(jù)段建立新的模板。

本實施例中的心電信號偽差識別裝置中的各模塊與單元之間的交互方式如前述圖1所示實施例中的描述，具體此處不再贅述。

綜上所述可以看出，當接收到的心電信號需要進行偽差識別時，心電信號偽差識別裝置可以通過讀取模塊301讀取原始心電信號，通過第一確定模塊302根據(jù)原始心電信號確定目標心電信號，通過第二確定模塊303根據(jù)目標心電信號確定目標心電信號中的所有r點，通過識別模塊304根據(jù)目標心電信號中的所有r點識別目標心電信號的偽差。由此可以看出，當需要進行偽差識別時，只需要確定心電信號中的r點即可，不需要任何的先驗知識。

請參閱圖4，圖4是本發(fā)明實施例提供的一種心電信號偽差識別裝置的結構示意圖，該心電信號偽差識別裝置400可因配置或性能不同而產生比較大的差異，可以包括一個或一個以上中央處理器(centralprocessingunits，cpu)422(例如，一個或一個以上處理器)和存儲器432，一個或一個以上存儲應用程序442或數(shù)據(jù)444的存儲介質430(例如一個或一個以上海量存儲設備)。其中，存儲器432和存儲介質430可以是短暫存儲或持久存儲。存儲在存儲介質430的程序可以包括一個或一個以上模塊(圖示沒標出)，每個模塊可以包括對服務器中的一系列指令操作。更進一步地，中央處理器422可以設置為與存儲介質430通信，在心電信號偽差識別裝置400上執(zhí)行存儲介質430中的一系列指令操作。

心電信號偽差識別裝置400還可以包括一個或一個以上電源426，一個或一個以上有線或無線網絡接口450，一個或一個以上輸入輸出接口458，和/或，一個或一個以上操作系統(tǒng)441，例如windowsservertm，macosxtm，unixtm，linuxtm，freebsdtm等等。

上述實施例中由心電信號偽差識別裝置所執(zhí)行的步驟可以基于該圖4所示的心電信號偽差識別裝置結構。

所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術方案本質上或者說對現(xiàn)有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

以上所述，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。