本發(fā)明涉及信號處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種心電信號除噪方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

心電信號是人體產(chǎn)生的重要生物信號，在臨床預(yù)防和診治心血管疾病方面，往往需要采集心電信號并通過心電圖(ecg)記錄。心電信號在采集的過程中，由于人體、采集環(huán)境、采集儀器等因素的影響，所采集的心電信號往往會存在工頻干擾、肌電干擾、基線漂移等噪聲，而這些噪聲會與有效心電信號重疊，給有效心電信號的特征分析造成困難，因此對所采集的心電信號進(jìn)行除噪，得到有效心電信號顯得尤為必要。

目前心電信號的除噪方式主要是根據(jù)各種噪聲的特定頻段設(shè)計對應(yīng)的濾波器，通過各種噪聲對應(yīng)的濾波器從采集的心電信號中濾除各種噪聲；然而，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，所采集的心電信號中噪聲與有效心電信號的頻譜往往會存在相重疊的情況，采用濾波器從采集的心電信號中濾除對應(yīng)噪聲時，往往會額外的消除掉部分的有效心電信號，使得有效心電信號的特征受到破壞，不利于后續(xù)對有效心電信號的特征進(jìn)行分析；因此如何提供一種新的心電信號除噪方法，以在除噪的過程中，較完整的保留有效心電信號的特征，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員的需要考慮的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種心電信號除噪方法及系統(tǒng)，以在除噪的過程中，較完整的保留有效心電信號的特征。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供如下技術(shù)方案：

一種心電信號除噪方法，包括：

根據(jù)心電信號所含至少一類型噪聲的頻段特征，對所采集的心電信號進(jìn)行小波分解，得到各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，所述尺度空間的層數(shù)與所述至少一類型噪聲的頻段特征相應(yīng)；

在各類型噪聲相應(yīng)的尺度空間下，對相應(yīng)的分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到處理后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，以去除噪聲分量，得到有效信號分量；

根據(jù)所述處理后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，進(jìn)行小波逆變換重構(gòu)，得到除噪后的有效心電信號。

可選的，所述根據(jù)心電信號所含至少一類型噪聲的頻段特征，對所采集的心電信號進(jìn)行小波分解，得到各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)包括：

對基本小波進(jìn)行伸縮和平移處理，得到小波函數(shù)；

根據(jù)所述小波函數(shù)對所采集的心電信號進(jìn)行一維小波變換，得到一維小波變換后信號；

對一維小波變換后信號進(jìn)行離散化處理，得到離散小波變換后信號；

根據(jù)所述至少一類型噪聲的頻段特征所確定的分解層數(shù)，以緊支撐正交對稱小波基對所述離散小波變換后信號進(jìn)行小波分解，得到各尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)，和最高尺度空間對應(yīng)的尺度分解系數(shù)；其中，所述分解層數(shù)與所述尺度空間的層數(shù)一致。

可選的，所述對基本小波進(jìn)行伸縮和平移處理，得到小波函數(shù)包括：

根據(jù)尺度因子a和平移因子b對基本小波ψ(t)進(jìn)行伸縮和平移，得到小波函數(shù)其中t為時間；

所述根據(jù)所述小波函數(shù)對所采集的心電信號進(jìn)行一維小波變換，得到一維小波變換后信號包括：

根據(jù)公式利用ψa,b(t)對所采集的心電信號e(t)進(jìn)行一維小波變換，得到一維小波變換后信號we(a,b)；

所述對一維小波變換后信號進(jìn)行離散化處理，得到離散小波變換后信號包括：

根據(jù)公式將尺度因子a和平移因子b離散化，得到離散小波變換后信號we(a,b)’，其中，j和k為尺度因子a和平移因子b的離散化參數(shù)，a0為初始的a值，b0為初始的b值。

可選的，所述在各類型噪聲相應(yīng)的尺度空間下，對相應(yīng)的分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到處理后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)包括：

在基線漂移類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，將相應(yīng)的小波分解系數(shù)和尺度分解系數(shù)置零；

在工頻干擾類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，利用通用閾值和硬閾值函數(shù)對相應(yīng)的小波分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到工頻干擾類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，處理后的小波分解系數(shù)；

在肌電干擾類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，利用通用閾值和軟硬折中閾值函數(shù)對相應(yīng)的小波分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到肌電干擾類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，處理后的小波分解系數(shù)；

利用自適應(yīng)閾值和軟閾值函數(shù)，對剩余各尺度空間下的小波分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到處理后的剩余各尺度空間下的小波分解系數(shù)。

可選的，所述尺度空間的層數(shù)為8層，第一層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)為d1,k，第二層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)為d2,k，第三層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)為d3,k，第四層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)為d4,k，第五層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)為d5,k，第六層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)為d6,k，第七層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)為d7,k，第八層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)為d8,k；最高尺度空間對應(yīng)的尺度分解系數(shù)為a8。

可選的，所述在基線漂移類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，將相應(yīng)的小波分解系數(shù)和尺度分解系數(shù)置零包括：

根據(jù)基線漂移類型的噪聲的頻段特征，在基線漂移類型的噪聲對應(yīng)的第八層尺度空間下，將第八層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)d8,k和尺度分解系數(shù)a8置零。

可選的，所述在工頻干擾類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，利用通用閾值和硬閾值函數(shù)對相應(yīng)的小波分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到工頻干擾類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，處理后的小波分解系數(shù)包括：

根據(jù)工頻干擾類型的噪聲的頻段特征，在工頻干擾類型的噪聲對應(yīng)的第二層尺度空間下，以公式對第二層尺度空間對應(yīng)的小波分 解系數(shù)d2,k進(jìn)行處理，得到處理后的第二層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)dd2,k；

其中，λ為通用閾值，n為心電信號采集個數(shù)，σ為工頻干擾類型的噪聲估計。

可選的，所述在肌電干擾類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，利用通用閾值和軟硬折中閾值函數(shù)對相應(yīng)的小波分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到肌電干擾類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，處理后的小波分解系數(shù)包括：

根據(jù)肌電干擾類型的噪聲的頻段特征，在肌電干擾類型的噪聲對應(yīng)的第一和第三層尺度空間下，以公式分別對第一和第三層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)d1,k和d3,k進(jìn)行處理，得到處理后的第一和第三層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)dd1,k和dd3,k；

其中，λj為通用閾值，n為心電信號采集個數(shù)，σj為肌電干擾類型的噪聲估計，j表示尺度空間的層序數(shù)，在對d1,k進(jìn)行處理時j取1，在對d3,k進(jìn)行處理時j取3。

可選的，所述利用自適應(yīng)閾值和軟閾值函數(shù)，對剩余各尺度空間下的小波分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到處理后的剩余各尺度空間下的小波分解系數(shù)包括：

根據(jù)公式分別對第四、第五、第六和第七層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)d4,k、d5,k，d6,k和d7,k進(jìn)行處理，得到處理后的第四、第五、第六和第七層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)dd4,k，dd5,k，dd6,k和dd7,k；

其中，λj’為自適應(yīng)閾值，n為心電信號采集個數(shù)，σj為噪聲估計，z為設(shè)定值，j表示尺度空間的層序數(shù)，在對d4,k進(jìn)行處理時j取4，在對d5,k進(jìn)行處理時j取5，在對d6,k進(jìn)行處理時j取6，在對d7,k進(jìn)行處理時j取7。

本發(fā)明實施例還提供一種心電信號除噪系統(tǒng)，包括：

小波分解模塊，用于根據(jù)心電信號所含至少一類型噪聲的頻段特征，對所采集的心電信號進(jìn)行小波分解，得到各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，所述尺度空間的層數(shù)與所述至少一類型噪聲的頻段特征相應(yīng)；

分解系數(shù)處理模塊，用于在各類型噪聲相應(yīng)的尺度空間下，對相應(yīng)的分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到處理后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，以去除噪聲分量，得到有效信號分量；

重構(gòu)模塊，用于根據(jù)所述處理后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，進(jìn)行小波逆變換重構(gòu)，得到除噪后的有效心電信號。

基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實施例提供的心電信號除噪方法包括：根據(jù)心電信號所含至少一類型噪聲的頻段特征，對所采集的心電信號進(jìn)行小波分解，得到各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，所述尺度空間的層數(shù)與所述至少一類型噪聲的頻段特征相應(yīng)；在各類型噪聲相應(yīng)的尺度空間下，對相應(yīng)的分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到處理后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，以去除噪聲分量，得到有效信號分量；根據(jù)所述處理后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，進(jìn)行小波逆變換重構(gòu)，得到除噪后的有效心電信號。由于本發(fā)明實施例是通過小波變換將所采集的心電信號分解到對應(yīng)不同頻段的各個尺度空間進(jìn)行除噪后重構(gòu)，因此相比傳統(tǒng)的濾波器，本發(fā)明實施例能夠更有針對性地對不同頻段的噪聲進(jìn)行不同的除噪處理，更準(zhǔn)確地消除不同的噪聲，達(dá)到在除噪的過程中，較完整的保留有效心電信號的特征的目的。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的心電信號除噪方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例對所采集的心電信號進(jìn)行小波分解的方法流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例對各尺度空間相應(yīng)的分解系數(shù)進(jìn)行處理的方法流程圖；

圖4為原始的心電信號、原始的心電信號分解的各層小波分解系數(shù)d1至d8、及原始的心電信號分解的最高層尺度分解系數(shù)a8的示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例重構(gòu)得到的除噪后的心電信號的示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的心電信號除噪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實施例提供的心電信號除噪方法主要是基于小波變換，在時域、頻域同時對所采集的心電信號進(jìn)行分解，得到心電信號在不同尺度空間下的分量，及各尺度空間的分解系數(shù)；在各類型噪聲相應(yīng)的尺度空間下，對相應(yīng)的分解系數(shù)進(jìn)行更新，去除幅值較小的噪聲分量，保留幅值較大的信號分量；進(jìn)而以更新后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，通過小波逆變換重構(gòu)技術(shù)，進(jìn)行心電信號的重構(gòu)，可得到除噪后的有效心電信號；實現(xiàn)在除噪的過程中，較完整的保留有效心電信號的特征的目的。

圖1為本發(fā)明實施例提供的心電信號除噪方法的流程圖，該方法可應(yīng)用于具有心電信號處理能力的儀器等設(shè)備，參照圖1，本發(fā)明實施例提供的心電信號除噪方法可以包括：

步驟s100、根據(jù)心電信號所含至少一類型噪聲的頻段特征，對所采集的心電信號進(jìn)行小波分解，得到各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，所述尺度空間的層數(shù)與所述至少一類型噪聲的頻段特征相應(yīng)；

此處的尺度空間的層數(shù)可以認(rèn)為是所采集的心電信號進(jìn)行小波分解時的分解層數(shù)，分解層數(shù)可根據(jù)心電信號所含至少一類型噪聲的頻段特征確定；

心電信號一般只有10μv至4mv，是一種低頻信號，主要頻率范圍為0.05至100hz，且約90％的能量集中在0.05至40hz之間，其所含噪聲的類型主要有工頻干擾、肌電干擾、基線漂移等；

可選的，本發(fā)明實施例可根據(jù)工頻干擾、肌電干擾、基線漂移等類型噪聲的頻段特征確定分解層數(shù)，對所采集的含噪心電信號進(jìn)行小波分解，得到心電信號在不同尺度空間下的分量及各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)；

可選的，各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)主要包括各尺度空間對應(yīng)的小波分 解系數(shù)和尺度分解系數(shù)；心電信號在各尺度空間下的分量包括心電信號中的噪聲分量和有效信號分量。

步驟s110、在各類型噪聲相應(yīng)的尺度空間下，對相應(yīng)的分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到處理后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，以去除噪聲分量，得到有效信號分量；

一類型噪聲對應(yīng)的尺度空間為至少一個，且各類型噪聲相應(yīng)的尺度空間各不相同，如工頻干擾類型噪聲、肌電干擾類型噪聲、基線漂移類型噪聲均對應(yīng)有尺度空間，且工頻干擾類型噪聲、肌電干擾類型噪聲、基線漂移類型噪聲對應(yīng)的尺度空間各不相同；

本發(fā)明實施例可在各類型噪聲相應(yīng)的尺度空間下，進(jìn)行噪聲去除，主要方式是進(jìn)行相應(yīng)分解系數(shù)的處理更新，得到處理后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，從而達(dá)到在各類型噪聲相應(yīng)的尺度空間下，去除幅值較小的噪聲分量，得到幅值較大的有效信號分量的目的；

如在工頻干擾類型噪聲相應(yīng)的尺度空間下，進(jìn)行分解系數(shù)的處理更新，在該尺度空間下去除幅值較小的噪聲分量，得到幅值較大的有效信號分量；在肌電干擾類型噪聲相應(yīng)的尺度空間下，進(jìn)行分解系數(shù)的處理更新，在該尺度空間下去除幅值較小的噪聲分量，得到幅值較大的有效信號分量；在基線漂移類型噪聲相應(yīng)的尺度空間下，進(jìn)行分解系數(shù)的處理更新，在該尺度空間下去除幅值較小的噪聲分量，得到幅值較大的有效信號分量等。

步驟s120、根據(jù)所述處理后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，進(jìn)行小波逆變換重構(gòu)，得到除噪后的有效心電信號。

在各類型噪聲相應(yīng)的尺度空間下去除幅值較小的噪聲分量，得到幅值較大的有效信號分量后，本發(fā)明實施例可基于處理后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，實現(xiàn)有效心電信號的重構(gòu)；由于本發(fā)明實施例是通過小波變換將所采集的心電信號分解到對應(yīng)不同頻段的各個尺度空間，然后在各個尺度空間進(jìn)行相應(yīng)類型噪聲的除噪，得到處理更新后的分解系數(shù)，從而能夠更有針對性地對不同頻段的噪聲進(jìn)行不同的除噪處理，再基于處理后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)進(jìn)行有效心電信號的重構(gòu)，可在除噪過程中，保留較為完整的心電信號的特征。

本發(fā)明實施例提供的心電信號除噪方法包括：根據(jù)心電信號所含至少一類型噪聲的頻段特征，對所采集的心電信號進(jìn)行小波分解，得到各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，所述尺度空間的層數(shù)與所述至少一類型噪聲的頻段特征相應(yīng)；在各類型噪聲相應(yīng)的尺度空間下，對相應(yīng)的分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到處理后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，以去除噪聲分量，得到有效信號分量；根據(jù)所述處理后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，進(jìn)行小波逆變換重構(gòu)，得到除噪后的有效心電信號。由于本發(fā)明實施例是通過小波變換將所采集的心電信號分解到對應(yīng)不同頻段的各個尺度空間進(jìn)行除噪后重構(gòu)，因此相比傳統(tǒng)的濾波器，本發(fā)明實施例能夠更有針對性地對不同頻段的噪聲進(jìn)行不同的除噪處理，更準(zhǔn)確地消除不同的噪聲，達(dá)到在除噪的過程中，較完整的保留有效心電信號的特征的目的。

同時，本發(fā)明實施例只需針對原始采集的心電信號進(jìn)行處理，無需獲取別的噪聲參考分量，因而不會引入額外的噪聲和硬件開銷，方便移植到各種心電采集設(shè)備的處理器中進(jìn)行除噪運算。

可選的，圖2示出了本發(fā)明實施例對所采集的心電信號進(jìn)行小波分解的方法流程圖，參照圖2，該方法可以包括：

步驟s200、對基本小波進(jìn)行伸縮和平移處理，得到小波函數(shù)；

本發(fā)明實施例可利用基本小波ψ(t)，加入任意實數(shù)的尺度因子a和平移因子b對ψ(t)進(jìn)行伸縮和平移，從而得到小波函數(shù)ψa,b(t)，其中t為時間。

步驟s210、根據(jù)所述小波函數(shù)對所采集的心電信號進(jìn)行一維小波變換，得到一維小波變換后信號；

在得到小波函數(shù)ψa,b(t)后，本發(fā)明實施例可利用ψa,b(t)對所采集的心電信號e(t)進(jìn)行一維小波變換，得到一維小波變換后信號we(a,b)。

步驟s220、對一維小波變換后信號進(jìn)行離散化處理，得到離散小波變換后信號；

得到一維小波變換后信號we(a,b)后，可將尺度因子a和平移因子b離散化，得到離散小波變換后信號we(a,b)’。

步驟s230、根據(jù)所述至少一類型噪聲的頻段特征所確定的分解層數(shù)，以緊支撐正交對稱小波基對所述離散小波變換后信號進(jìn)行小波分解，得到各尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)，和最高尺度空間對應(yīng)的尺度分解系數(shù)。

其中，所述分解層數(shù)與所述尺度空間的層數(shù)一致。

本發(fā)明實施例可采用緊支撐正交對稱小波基bior3.5，并根據(jù)所采集的心電信號所含類型噪聲的頻段特征確定分解層數(shù)，對含噪的離散小波變換后信號進(jìn)行小波分解，得到各尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)，和最高尺度空間對應(yīng)的尺度分解系數(shù)。

可選的，如果所采集的心電信號所含噪聲的類型主要為工頻干擾、肌電干擾、基線漂移等，則可確定分解層數(shù)為八層，從而得到各尺度空間下的小波分解系數(shù)d1,k至d8,k，及最高尺度空間(第八層)對應(yīng)的尺度分解系數(shù)a8。

可選的，對所采集的心電信號進(jìn)行小波分解的具體過程可以如下：

根據(jù)尺度因子a和平移因子b對基本小波ψ(t)進(jìn)行伸縮和平移，得到小波函數(shù)

根據(jù)公式利用ψa,b(t)對所采集的心電信號e(t)進(jìn)行一維小波變換，得到一維小波變換后信號we(a,b)；

根據(jù)公式將尺度因子a和平移因子b離散化，得到離散小波變換后信號we(a,b)’，其中，j和k為尺度因子a和平移因子b的離散化參數(shù)，a0為初始的a值，b0為初始的b值；

采用緊支撐正交對稱小波基bior3.5，并根據(jù)噪聲的頻段特征確定分解層數(shù)，對含噪離散小波變換后信號we(a,b)’進(jìn)行小波分解，得到各尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)，和最高尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)。

可選的，根據(jù)噪聲的頻段特征確定的分解層數(shù)可以為8層；相應(yīng)的，所述尺度空間的層數(shù)為8層，第一層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)為d1,k，第二層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)為d2,k，第三層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)為d3,k，第四層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)為d4,k，第五層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)為d5,k，第六層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)為d6,k，第七層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)為d7,k，第八層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)為d8,k；最高尺度空間對應(yīng)的尺度分解系數(shù)為a8。

可選的，本發(fā)明實施例可對基線漂移類型的噪聲、工頻干擾類型的噪聲、肌電干擾類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間，及剩余各尺度空間下的分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到處理后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)；

圖3示出了本發(fā)明實施例對各尺度空間相應(yīng)的分解系數(shù)進(jìn)行處理的方法流程圖，參照圖3，該方法可以包括：

步驟s300、在基線漂移類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，將相應(yīng)的小波分解系數(shù)和尺度分解系數(shù)置零；

可選的，如果尺度空間的層數(shù)為8層，根據(jù)基線漂移的頻段特征，確定其主要能量分布在第八層尺度空間下的小波分解系數(shù)d8,k和尺度系數(shù)a8上，該尺度空間下心電信號分量很少，故可將小波分解系數(shù)d8,k和尺度系數(shù)a8全部置為零。

步驟s310、在工頻干擾類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，利用通用閾值和硬閾值函數(shù)對相應(yīng)的小波分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到工頻干擾類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，處理后的小波分解系數(shù)；

可選的，如果尺度空間的層數(shù)為8層，根據(jù)工頻干擾的頻段特征，確定其主要能量分布在第二層尺度空間下的小波分解系數(shù)d2,k上，選用通用閾值λ和硬閾值函數(shù)對系數(shù)d2,k進(jìn)行處理；

可選的，處理公式可如下：

根據(jù)工頻干擾類型的噪聲的頻段特征，在工頻干擾類型的噪聲對應(yīng)的第二層尺度空間下，以公式對第二層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)d2,k進(jìn)行處理，得到處理后的第二層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)dd2,k；

其中，λ為通用閾值，n為心電信號采集個數(shù)，σ為工頻干擾類型的噪聲估計；

可選的，

步驟s320、在肌電干擾類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，利用通用閾值和軟硬折中閾值函數(shù)對相應(yīng)的小波分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到肌電干擾類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，處理后的小波分解系數(shù)；

可選的，如果尺度空間的層數(shù)為8層，根據(jù)肌電干擾的頻段特征，確定其主要能量分布在第一和第三層尺度空間下的小波分解系數(shù)d1,k和d3,k，可選用通用閾值λj和軟硬折中閾值函數(shù)對第一和第三層尺度空間下的小波分解系數(shù)d1,k 和d3,k進(jìn)行處理，處理公式可如下：

根據(jù)肌電干擾類型的噪聲的頻段特征，在肌電干擾類型的噪聲對應(yīng)的第一和第三層尺度空間下，以公式分別對第一和第三層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)d1,k和d3,k進(jìn)行處理，得到處理后的第一和第三層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)dd1,k和dd3,k；

其中，λj為通用閾值，n為心電信號采集個數(shù)，σj為肌電干擾類型的噪聲估計，j表示尺度空間的層序數(shù)，分別取1和3，即在對d1,k進(jìn)行處理時j取1，在對d3,k進(jìn)行處理時j取3；

可選的，可選的，當(dāng)j＝1時，a可取0.2，當(dāng)j＝3時，a可取0.7，且a可以根據(jù)實際效果進(jìn)行調(diào)整。

步驟s330、利用自適應(yīng)閾值和軟閾值函數(shù)，對剩余各尺度空間下的小波分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到處理后的剩余各尺度空間下的小波分解系數(shù)。

可選的，如果尺度空間的層數(shù)為8層，對于剩余的第四、第五、第六和第七層尺度空間，本發(fā)明實施例可選用自適應(yīng)閾值λj’和軟閾值函數(shù)對d4,k、d5,k，d6,k和d7,k進(jìn)行處理，處理公式可如下：

根據(jù)公式分別對第四、第五、第六和第七層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)d4,k、d5,k，d6,k和d7,k進(jìn)行處理，得到處理后的第四、第五、第六和第七層尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)dd4,k，dd5,k，dd6,k和dd7,k；

其中，λj’為自適應(yīng)閾值，n為心電信號采集個數(shù)，σj為噪聲估計，z為設(shè)定值，j表示尺度空間的層序數(shù)，分別取4至7，即在對d4,k進(jìn)行處理時j取4，在對d5,k進(jìn)行處理時j取5，在對d6,k進(jìn)行處理時j取6，在對d7,k進(jìn)行處理時j取7；

可選的，z可取為1且可以根據(jù)實際效果進(jìn)行調(diào)整，

對于基線漂移類型的噪聲、工頻干擾類型的噪聲和肌電干擾類型等噪聲，本發(fā)明實施例可以8層的分解層數(shù)對心電信號進(jìn)行除噪處理，具體過程可以如下：

利用基本小波ψ(t)，加入尺度因子a和平移因子b對ψ(t)進(jìn)行伸縮和平移，可得小波函數(shù)：

其中a為尺度因子，b為平移因子，通過a、b值的不同對ψa,b(t)的波動范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)時域和頻域的調(diào)節(jié)；

利用ψa,b(t)對采集的心電信號e(t)進(jìn)行一維小波變換：

將尺度因子a和平移因子b離散化，可得離散小波變換：

采用緊支撐正交對稱小波基bior3.5，并根據(jù)噪聲的頻段特征確定分解層數(shù)為8層，對含噪心電信號we(a,b)’進(jìn)行小波分解，得到各尺度下的小波分解系數(shù)d1,k至d8,k和第八層尺度空間的尺度分解系數(shù)a8。

根據(jù)基線漂移的頻段特征，確定其主要能量分布在第八層尺度空間下的小波分解系數(shù)d8,k和尺度分解系數(shù)a8上，該尺度下心電信號分量很少，故將小波分解系數(shù)d8,k和尺度分解系數(shù)a8全部置為零。

根據(jù)工頻干擾的頻段特征，確定其主要能量分布在第二層尺度空間下的小波分解系數(shù)d2,k，選用通用閾值λ和硬閾值函數(shù)對系數(shù)d2,k進(jìn)行處理，計算公式如下：

dd2,k為閾值處理后的第二層尺度空間新的小波分解系數(shù)，通用閾值其中n為心電信號采集個數(shù)，σ為噪聲估計，計算公式為：

將第二層尺度空間下的小波分解系數(shù)d2,k更新為dd2,k。

根據(jù)肌電干擾的頻段特征，確定其主要能量分布在第一和第三層尺度空間下的小波分解系數(shù)d1,k和d3,k，選用通用閾值λj和軟硬折中閾值函數(shù)對d1,k和d3,k進(jìn)行處理，計算公式如下：

其中j代表第j尺度空間，此處分別取1和3，ddj,k為閾值處理后的新的小波分解系數(shù)，通用閾值當(dāng)j＝1時，a取0.2，當(dāng)j＝3時，a取0.7，且a可以根據(jù)實際效果進(jìn)行調(diào)整；

將第1，3層尺度空間下的小波分解系數(shù)d1,k和d3,k分別更新為dd1,k和dd3,k。

選用自適應(yīng)閾值λj’和軟閾值函數(shù)對小波分解系數(shù)d4,k至d7,k進(jìn)行處理，計算公式如下：

其中尺度j分別取4至7的整數(shù)，ddj,k為閾值處理后的新的小波分解系數(shù)，自適應(yīng)閾值其中z取為1且可以根據(jù)實際效果進(jìn)行調(diào)整；

將第4至7層尺度空間下的小波分解系數(shù)d4,k至d7,k分別更新為dd4,k至dd7,k；

基于上述過程處理后的新的小波分解系數(shù)d1,k至d8,k，和新的尺度分解系數(shù)a8進(jìn)行小波逆變換重構(gòu)得到除噪后的心電信號。

圖4示出了原始的心電信號、原始的心電信號分解的各層小波分解系數(shù)d1至d8、及原始的心電信號分解的最高層尺度分解系數(shù)a8的示意圖，圖5示出了本發(fā)明實施例重構(gòu)得到的除噪后的心電信號的示意圖；參照圖4、圖5可以看出，本發(fā)明實施例能夠更有針對性地對不同頻段的噪聲進(jìn)行不同的除噪處理，更準(zhǔn)確地消除不同的噪聲，較完整地保留有效心電信號，如圖5所示，本發(fā)明實施例除噪后的心電波形消除了大部分的噪聲，心電波形清晰完整。

下面對本發(fā)明實施例提供的心電信號除噪系統(tǒng)進(jìn)行介紹，下文描述的心電信號除噪系統(tǒng)可與上文描述的心電信號除噪方法相互對應(yīng)參照。

圖6為本發(fā)明實施例提供的心電信號除噪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，參照圖6，該 心電信號除噪系統(tǒng)可以包括：

小波分解模塊100，用于根據(jù)心電信號所含至少一類型噪聲的頻段特征，對所采集的心電信號進(jìn)行小波分解，得到各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，所述尺度空間的層數(shù)與所述至少一類型噪聲的頻段特征相應(yīng)；

分解系數(shù)處理模塊200，用于在各類型噪聲相應(yīng)的尺度空間下，對相應(yīng)的分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到處理后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，以去除噪聲分量，得到有效信號分量；

重構(gòu)模塊300，用于根據(jù)所述處理后的各尺度空間對應(yīng)的分解系數(shù)，進(jìn)行小波逆變換重構(gòu)，得到除噪后的有效心電信號。

可選的，小波分解模塊100具體可用于：

對基本小波進(jìn)行伸縮和平移處理，得到小波函數(shù)；根據(jù)所述小波函數(shù)對所采集的心電信號進(jìn)行一維小波變換，得到一維小波變換后信號；對一維小波變換后信號進(jìn)行離散化處理，得到離散小波變換后信號；根據(jù)所述至少一類型噪聲的頻段特征所確定的分解層數(shù)，以緊支撐正交對稱小波基對所述離散小波變換后信號進(jìn)行小波分解，得到各尺度空間對應(yīng)的小波分解系數(shù)，和最高尺度空間對應(yīng)的尺度分解系數(shù)；其中，所述分解層數(shù)與所述尺度空間的層數(shù)一致；

可選的，小波分解模塊100具體工作過程涉及的公式算法可參照上文相應(yīng)部分所示。

可選的，分解系數(shù)處理模塊200具體可用于：

在基線漂移類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，將相應(yīng)的小波分解系數(shù)和尺度分解系數(shù)置零；在工頻干擾類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，利用通用閾值和硬閾值函數(shù)對相應(yīng)的小波分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到工頻干擾類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，處理后的小波分解系數(shù)；在肌電干擾類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，利用通用閾值和軟硬折中閾值函數(shù)對相應(yīng)的小波分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到肌電干擾類型的噪聲對應(yīng)的尺度空間下，處理后的小波分解系數(shù)；利用自適應(yīng)閾值和軟閾值函數(shù)，對剩余各尺度空間下的小波分解系數(shù)進(jìn)行處理，得到處理后的剩余各尺度空間下的小波分解系數(shù)；

可選的，分解系數(shù)處理模塊200具體工作過程涉及的公式算法可參照上文相應(yīng)部分所示。

本發(fā)明實施例能夠更有針對性地對不同頻段的噪聲進(jìn)行不同的除噪處理，更準(zhǔn)確地消除不同的噪聲，較完整地保留有效心電信號。

本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識到，結(jié)合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結(jié)合來實現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

結(jié)合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實施。軟件模塊可以置于隨機存儲器(ram)、內(nèi)存、只讀存儲器(rom)、電可編程rom、電可擦除可編程rom、寄存器、硬盤、可移動磁盤、cd-rom、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。