專利名稱：一種消除振鈴的工頻干擾濾波方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號(hào)處理領(lǐng)域，具體用于存在突變信號(hào)的工頻干擾濾波，尤其涉及的 是對(duì)心電信號(hào)中工頻干擾成分進(jìn)行濾波的方法。
背景技術(shù)：
從人體皮膚測得的心電信號(hào)是微弱的，而且經(jīng)常疊加著各種干擾和噪聲，最常見 的就是電網(wǎng)的工頻干擾(50Hz或60Hz)。濾除工頻干擾是心電信號(hào)處理中需要解決的一個(gè) 重要問題。目前，數(shù)字濾波技術(shù)已在工頻干擾的處理上得到較多的應(yīng)用，但現(xiàn)有的數(shù)字陷波 器在濾除工頻干擾時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生“振鈴”現(xiàn)象，從而影響數(shù)據(jù)的分析處理的準(zhǔn)確性。圖1、圖 2展示了在心電信號(hào)檢測中，振鈴直接影響了晚電位的分析；并使得QRS復(fù)合波、T波起止點(diǎn) 模糊，T波變形。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服數(shù)字陷波器的振鈴，本發(fā)明提供了一種消除振鈴的工頻干擾濾波方法， 該方法在濾除工頻干擾的同時(shí)，從根本上避免振鈴的產(chǎn)生。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種消除振鈴的工頻干擾濾波方法，用于存在突變信號(hào)的工頻干擾濾波，其特征 是對(duì)非突變部分的原始信號(hào)，直接通過陷波器濾波作為系統(tǒng)輸出；對(duì)突變部分的原始信 號(hào)減去前一次濾波的結(jié)果，再加上前一次濾波結(jié)果段首尾直線連接，再通過陷波器濾波處 理，濾波結(jié)果加上前一次濾波的結(jié)果，再減去前一次濾波結(jié)果段首尾直線連接；并多次重復(fù) 上述過程。對(duì)原始信號(hào)首先進(jìn)行波形識(shí)別，定位出突變部分的起止點(diǎn)，對(duì)于突變信號(hào)，利用前 一次的輸出、原始輸入來得到這一次應(yīng)加給陷波器的輸入信號(hào)，濾波后的輸出利用前一次 的輸出來調(diào)整。原始信號(hào)第一次通過陷波器時(shí)，對(duì)應(yīng)于突變起點(diǎn)處的陷波器初始狀態(tài)應(yīng)被保存。突變部分的原始信號(hào)經(jīng)過處理后通過陷波器時(shí)，該陷波器初始狀態(tài)應(yīng)被設(shè)置成該組值。對(duì)應(yīng)于突變部分的原始信號(hào)應(yīng)被保存。最后一次濾波結(jié)果作為系統(tǒng)輸出。所述的原始信號(hào)為心電信號(hào)時(shí)，用于QRS復(fù)合波、起搏信號(hào)、高大T波通過陷波器 引起振鈴的消除。本發(fā)明的有益效果是，可以在濾除生物醫(yī)學(xué)信號(hào)工頻干擾的同時(shí)，從根本上避免 振鈴的產(chǎn)生，方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)。


圖1為不合工頻干擾的原始輸入心電信號(hào)；
圖2為圖1信號(hào)通過二階IIR陷波器后的輸出信號(hào)；圖3為對(duì)圖1信號(hào)進(jìn)行的QRS復(fù)合波起止點(diǎn)定位；圖4為圖2中的第一個(gè)QRS復(fù)合波及QRS復(fù)合波段首尾連線；圖5為圖1中的原始輸入信號(hào)經(jīng)過處理后給陷波器的輸入；圖6為圖5的輸入信號(hào)通過陷波器并經(jīng)處理后的輸出；圖7經(jīng)過5次處理后得到的陷波器輸入；圖8為圖7的輸入信號(hào)通過陷波器并經(jīng)處理后的輸出以及其與圖1信號(hào)的偏差；圖9為含有50Hz工頻干擾的心電信號(hào)；圖10為圖9輸入信號(hào)的最終輸出局部放大。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的工頻干擾濾波方法，首先對(duì)非突變部分的原始信號(hào)，直接通過陷波器濾 波作為系統(tǒng)輸出；再對(duì)突變部分的原始信號(hào)減去前一次濾波的結(jié)果，再加上前一次濾波結(jié) 果段首尾直線連接，再通過陷波器濾波處理，濾波結(jié)果加上前一次濾波的結(jié)果，再減去前一 次濾波結(jié)果段首尾直線連接；其中對(duì)原始信號(hào)首先進(jìn)行波形識(shí)別，定位出突變部分的起止 點(diǎn)，對(duì)于突變信號(hào)，利用前一次的輸出、原始輸入來得到這一次應(yīng)加給陷波器的輸入信號(hào)， 濾波后的輸出利用前一次的輸出來調(diào)整。并多次重復(fù)上述過程后輸出干凈的信號(hào)。如圖3所示處理的信號(hào)是心電信號(hào)(ECG)，對(duì)于系統(tǒng)輸入信號(hào)，首先進(jìn)行QRS復(fù)合 波起止點(diǎn)定位。如圖4所示，用QRS復(fù)合波起止點(diǎn)界定出圖2信號(hào)中的QRS復(fù)合波部分Etffs(Ii)， (0 彡 η < N)。根據(jù) Etirs (η)，作出一條直線 Ltffs (η) (0 彡 η < N)。如圖5所示，將圖1中QRS復(fù)合波部分減去圖4中的Effs(n)，(0<η<Ν)，并加上 Lqrs (η) (0^η< N)，作為陷波器的輸入信號(hào)。如圖6所示，以圖5信號(hào)作輸入的陷波輸出加上圖4中的Etffs(Ii) (0彡η < N)，并 減去Lqrs(η) (0 ^ η < N)的結(jié)果。如圖7所示，為重復(fù)上述處理得到的第5次陷波器輸入，可見此時(shí)圖1中QRS復(fù)合 波部分已經(jīng)近似成為一段直線。如圖8所示，為系統(tǒng)的最終輸出，以及其與圖1信號(hào)的偏差。可見，當(dāng)輸入為不含 工頻干擾的心電信號(hào)時(shí)，本方法不會(huì)引入振鈴，從而避免了波形失真。如圖9所示，系統(tǒng)輸入信號(hào)為ECG信號(hào)疊加50Hz正弦信號(hào)，以檢驗(yàn)該系統(tǒng)對(duì)工頻 干擾濾波效果。如圖10所示，為利用本方法對(duì)圖9信號(hào)進(jìn)行處理后的輸出，可見在陷波的同時(shí)，避 免了振鈴的產(chǎn)生。本發(fā)明可以在濾除生物醫(yī)學(xué)信號(hào)工頻干擾的同時(shí)，從根本上避免振鈴的產(chǎn)生，方 法簡單，易于實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
一種消除振鈴的工頻干擾濾波方法，用于存在突變信號(hào)的工頻干擾濾波，其特征是對(duì)非突變部分的原始信號(hào)，直接通過陷波器濾波作為系統(tǒng)輸出；對(duì)突變部分的原始信號(hào)減去前一次濾波的結(jié)果，加上前一次濾波結(jié)果段首尾直線連接，再通過陷波器濾波處理，濾波結(jié)果加上前一次濾波的結(jié)果，再減去前一次濾波結(jié)果段首尾直線連接；并多次重復(fù)上述過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除振鈴的工頻干擾濾波方法，其特征是對(duì)原始信號(hào)首 先進(jìn)行波形識(shí)別，定位出突變部分的起止點(diǎn)，對(duì)于突變信號(hào)，利用前一次的輸出、原始輸入 來得到這一次應(yīng)加給陷波器的輸入信號(hào)，濾波后的輸出利用前一次的輸出來調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除振鈴的工頻干擾濾波方法，其特征是原始信號(hào)第一 次通過陷波器時(shí)，對(duì)應(yīng)于突變起點(diǎn)處的陷波器初始狀態(tài)應(yīng)被保存。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種消除振鈴的工頻干擾濾波方法，其特征是突變部分的原 始信號(hào)經(jīng)過處理后通過陷波器時(shí)，該陷波器初始狀態(tài)應(yīng)被設(shè)置成該組值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除振鈴的工頻干擾濾波方法，其特征是對(duì)應(yīng)于突變部 分的原始信號(hào)應(yīng)被保存。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除振鈴的工頻干擾濾波方法，其特征是最后一次濾波 結(jié)果作為系統(tǒng)輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除振鈴的工頻干擾濾波方法，其特征是所述的原始信 號(hào)為心電信號(hào)時(shí)，用于QRS復(fù)合波、起搏信號(hào)、高大T波通過陷波器引起振鈴的消除。全文摘要
本發(fā)明公開了一種工頻干擾濾波方法，用于存在突變信號(hào)的工頻干擾濾波，首先對(duì)非突變部分的原始信號(hào)，直接通過陷波器濾波作為系統(tǒng)輸出；對(duì)突變部分的原始信號(hào)減去前一次濾波的結(jié)果，再加上前一次濾波結(jié)果段首尾直線連接，再通過陷波器濾波處理，濾波結(jié)果加上前一次濾波的結(jié)果，再減去前一次濾波結(jié)果段首尾直線連接；并多次重復(fù)上述過程。在ECG檢測過程中，50/60Hz工頻干擾掩蓋了原有心電圖中細(xì)微變化，影響心電圖診斷。傳統(tǒng)線性時(shí)不變陷波器在濾除工頻干擾的同時(shí)，往往在QRS復(fù)合波后引起振鈴，影響諸如晚電位等信號(hào)的測量。本發(fā)明利用檢測到的QRS復(fù)合波起止點(diǎn)，對(duì)陷波器輸入、輸出端的信號(hào)進(jìn)行處理，陷波的同時(shí)避免振鈴產(chǎn)生。
文檔編號(hào)H03H17/02GK101953684SQ20091015805
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者廖云朋, 魏大雪 申請人:深圳市理邦精密儀器股份有限公司