[发明专利]一种多策略的NIRS干扰检测和去除方法

权利要求书

1.一种多策略的NIRS干扰检测和去除方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：干扰检测

首先计算被检测信号即NIRS信号或者加速度信号的移动标准差MSD，然后根据MSD序列可得到一个随着时间变化的动态阈值序列，根据检测信号的MSD序列的值与对应动态阈值的关系，检测出不同类型的干扰；再根据干扰检测的结果及NIRS信号的变化趋势，判断出干扰区域内是否存在基线突变；

步骤二：严重干扰处理

通过步骤一的干扰检测，检测出轻度干扰、中度干扰和重度干扰，在此基础上还检测出了发生基线突变的位置；中度干扰、重度干扰和基线突变属于严重干扰，这些正是这一步骤需要处理的；使用三次平滑样条插值的方法，首先处理中度干扰和重度干扰，再处理基线突变，对于轻度干扰区域，则直接跳过步骤二而在步骤三中进行去除；

步骤三：小波双阈值处理方法

对于NIRS信号，运动干扰的存在通常会在离散小波系数中呈现出离群值，采用两个重要参数w₁和w₂来判断离群值，其中w₁称作检测阈值，用来检测哪些小波系数应被视为运动干扰，而w₂称作处理阈值，略小于w₁，用来决定具体哪些小波系数应该被处理，而双阈值的概念即是综合利用检测阈值和处理阈值来检测小波系数中的离群点；

首先对需要进行干扰去除的信号进行离散小波分解得到小波系数，并估计其标准差，然后根据小波系数的标准差及概率参数α来确定双阈值的值；对于离散小波变换得到的小波系数，逐个比较其绝对值是否大于w₁，如果是，则说明该小波系数中包含了运动干扰的情况；然后在此超过检测阈值w₁的小波系数附近，再次检测绝对值大于w₂的小波系数，一直到其左右两侧小波系数的绝对值小于w₂为止，标记在这个过程中检测到的所有值大于w₂的小波系数，并将值其置为0，而其余的小波系数的值则保持不变；最后用处理后的小波系数去重构得到希望的NIRS信号。

2.根据权利要求1所述的一种多策略的NIRS干扰检测和去除方法，其特征在于，所述的步骤一具体为：

①首先，根据NIRS信号对干扰进行初步检测；

由NIRS信号计算得到其MSD序列，根据MSD序列的分布情况得到一个随时间变化的动态阈值序列；然后将MSD序列与动态阈值序列进行比较，如果MSD序列的某个值超过相应动态阈值的4倍，将其标记为疑似重度干扰区；MSD序列在动态阈值的2倍和4倍之间，则对应位置标记为疑似中度干扰区；如果MSD序列在对应动态阈值的1倍和2倍之间，则对应位置标记为轻度干扰区，其余认为无干扰；

紧接着对疑似干扰区进行确认；对于前面标记的疑似重度干扰区和疑似中度干扰区，需要运用原始NIRS信号进行干扰确认；根据斜率的变化对NIRS信号的疑似干扰区进行分割，将其分割成若干个相邻小段，保证分割后的每个小段内有且仅有一个波峰，且不含波谷；如果每个小段内NIRS信号的极差(最大值减去最小值)超过整个干扰区信号标准差的6倍，则确认疑似重度干扰为重度干扰，疑似中度干扰为中度干扰，否则认为该小段信号为轻度干扰；

②其次，判断NIRS信号的干扰区内是否发生基线突变；

在NIRS信号的干扰类型确认之后，需要对NIRS信号的基线突变情况进行检测；使用原始NIRS信号，结合干扰的检测结果，判断在干扰区内是否发生了基线突变：如果干扰区前后非干扰区的信号长度均超过一定时间，则分别计算干扰区前后两段非干扰区NIRS信号的均值，若这两个均值的差超过了干扰区内NIRS信号最大值与最小值之差的一半，则认为这个干扰区的前后存在基线突变，将对应干扰区域标记为存在基线突变；

③再次，对加速度信号进行干扰检测；

其过程和NIRS信号的检测过程相似，同样也会检测出三种类型的干扰：轻度干扰、中度干扰、重度干扰，不同于NIRS信号检测过程的是，利用加速度信号的MSD序列与动态阈值进行比较时，可直接确认轻、中、重度干扰，而不再设立疑似中、重度干扰区；加速度信号的干扰检测结果仅作为辅助信号，用于对NIRS信号的干扰检测结果进行确认；

④综合NIRS信号和加速度信号的干扰检测结果进行干扰确认；

由NIRS信号和加速度信号的干扰检测过程可以得到不同的干扰检测结果；在干扰确认过程中，以NIRS信号的干扰检测结果为基础，用加速度信号的检测结果进行辅助判断；若NIRS信号的干扰检测结果中检测出了重度干扰，则无论对应位置加速度的检测结果如何，均确认NIRS信号中有重度干扰；若NIRS信号中检测出有轻度或中度干扰，此时若对应位置加速度信号的检测结果中有干扰(轻、中、重度干扰)，则认为NIRS信号中的轻度或中度干扰存在(干扰类型不变)，否则认为NIRS信号在此处没有干扰；若NIRS信号中未检测出干扰，则无论此处加速度信号的干扰检测结果如何，均认为此处不含有干扰；

⑤最后，进行基线突变区域的确认；

综合NIRS信号的基线突变检测结果与加速度信号的干扰检测结果，确认NIRS信号发生基线突变的位置；以NIRS信号的基线突变检测结果为基础，若NIRS信号中检测出了基线突变，同时加速度信号在对应位置检测出了干扰(轻度、中度或重度干扰)，则认为该处存在基线突变，若加速度信号在对应位置没有检测出干扰，则认为NIRS信号在该处不存在基线突变。