[发明专利]一种心电数据快速重采样方法

说明书

技术领域

心电数据快速重采样方法属于采样控制系统领域，主要适用于心电数据的重采样，得到不同采样频率的数据，用于进一步研究；对于其它有同样需求的离散数据重采样同样适用。

背景技术

改革开放以来，我国医院信息化建设得到了长足发展，特别是医院信息系统(Hospital Information System，HIS)对于提高医院科学管理水平，以及推动医院现代化建设发挥了重要作用。而实现信息标准化以完成信息的统一管理，是目前医院HIS建设中面临的首要问题。

当前实现远程传输的数据主要有心电、体温、血压、血氧饱和度等，这些数据信息需要实现标准管理。在上述数据的格式统一过程中，最复杂的当属心电数据，心电数据检测设备多样化，不同设备的数据格式并不相同，而且心电数据量大，对于诊断病人病情至关重要，所以心电数据格式的统一势不容缓。

心电数据格式转换中的信息包括电设备的导联数、病人信息、增益、采样频率等，而由于心电分析软件大都采用差值运算或变换的方法，来对心电原始数据进行预处理及分析，因而增益等其他参数对于心电诊断分析的影响不大；但是采样频率如果与目标分析软件不一致，那么心电波形的显示将会出现错误，甚至造成无法诊断或诊断错误。

另外，当前研究心电方法等都是基于国际标准心电数据库进行研究的，当前全球公认的标准心电数据库有三个，分别是美国麻省理工学院提供的MIT-BIH数据库，美国心脏学会的AHA数据库以及欧洲AT-T心电数据库。其中，MIT-BIH数据库的应用相对广泛，MIT-BIH数据库的采样频率固定为360Hz，而国内很多心电检测设备的采样频率却有很多变化，将标准数据库的采样频率进行转换，可以采用其来完成特定频率下的分析，从而可以实现与标准的对比，这对于校准非常重要。

传统实现采样频率转换的方法即严格按照离散时间信号的内插与抽取理论，先对待转换信号进行整数倍的插值，达到原始采样频率与目标采样频率值的最小公倍数，然后再对插值后的数据进行整数倍抽取。例如若将心电数据从MIT-BIH数据库的固定采样频率360Hz变为250Hz，传统方法需要先将数据内插到9000Hz，即内插了25倍，然后再进行抽取36倍，这样虽然保证了重采样的数据完整，但是运行效率很低，占用存储空间过大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种心电数据的快速重采样方法，对于心电格式转换及标准化，以及心电检测设备的校验都有非常重要的作用，同样也适用于有类似需求离散数据重采样的实际应用。

本发明使用的相关理论包括：采样定律，离散时间信号的内插与抽取(整数倍)，Lagrange 插值公式。

我们所涉及的心电数据快速重采样与上述技术不同之处，在于将内插的倍数改为分数倍内插，然后再使用Lagrange插值公式进行重新均匀分布。新方法流程图如图1所示，可以实现不同采样频率间的转换，根据原始采样频率值与目标采样频率值的关系，分两种情况进行。

(1)若原始采样频率值小于目标采样频率值，步骤如下：

步骤1，先对数据进行整数倍内插，达到小于目标采样频率的原始值最大整数倍(此值为1时可省略)，设该值为N(N＞1)，那么在原始数据相邻两个数据之间插入(N-1)个数据，数据值为两个数据中前者的值；

步骤2，在完成整数倍内插后，就可以对其进行分数倍内插，得到采样频率为目标频率值的数据；

步骤3，最后对分数倍内插后的结果通过Lagrange插值公式进行重新均匀分布。

(2)若原始采样频率值大于目标采样频率值，步骤如下：

步骤1，先对数据进行分数倍内插，达到大于原始采样频率值的目标值的最小整数倍，设该值为M，M必定大于1；

步骤2，对分数倍内插的结果通过Lagrange插值公式进行重新均匀分布；

步骤3，最后对结果进行整数倍抽取，抽取倍数为M倍，即从相邻M个数据中，抽取其中的第一个值作为结果，便得到采样频率为目标值的数据。

本发明中先对数据进行分数倍内插，即将原先每相邻两个数据之间插入数据改为，每相邻多个数据插入一个数据；对于分数倍内插造成的不均匀分布，采用对数据进行重新插值计算的方式消除某些位置过采样的问题。插值并进行均匀分布的示意图如图2所示，而普通插值未均匀分布的示意图如图3所示，均匀分布的效果图，如图4所示。