[发明专利]基于分类匹配和分数阶扩散的心电信号去噪方法和系统

权利要求书

1.一种基于分类匹配和分数阶扩散的心电信号去噪方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1. 输入待处理的心电信号；

S2. 对心电信号进行滑动分类匹配，提取每个参考信号片段的相似数据矩阵；

S3. 通过变换系数的收缩对每个相似数据矩阵进行去噪；

S4. 将各去噪后相似数据矩阵中的信号片段返回原始位置，通过加权求和获得初步估计信号；

S5. 将获得的初步估计信号通过分数阶扩散进一步去噪，获得最终的去噪后的心电信号；

步骤S2中，对心电信号进行滑动分类匹配，提取每个参考信号片段的相似数据矩阵的步骤包括：

S21. 选择待处理的心电信号的某一参考片段并在一大小固定为n的搜索窗口内搜索心电信号中与参考片段相似的信号片段，将所有相似的信号片段堆叠成一相似数据矩阵；

S22. 通过向后移位p来选择下一个参考信号片段，在搜索窗口内搜索相似的信号片段并堆叠形成下一个相似数据矩阵；p为移位位数；

S23. 重复上述步骤S22，提取每个参考信号片段对应的相似数据矩阵；

在所述步骤S4中，将各去噪后相似数据矩阵中的信号片段返回原始位置，通过加权求和获得初步估计信号包括：

处理所有参考信号段，获取每个参考信号片段位于心电信号不同位置坐标处的相似信号片段的估计集合；

在所述步骤S5中，将获得的初步估计信号通过分数阶扩散进一步去噪，获得最终的去噪后心电信号的步骤为：

将初步的估计信号通过时间分数阶扩散模型进行扩散滤波，将时间分数阶扩散方程的数值解作为最终的滤波结果。

2.根据权利要求1所述的基于分类匹配和分数阶扩散的心电信号去噪方法，其特征在于，所述相似数据矩阵为二维数据矩阵。

3.根据权利要求1所述的基于分类匹配和分数阶扩散的心电信号去噪方法，其特征在于，在所述步骤S3中，通过变换系数的收缩对每个相似数据矩阵进行去噪的步骤包括：

S31. 对所述相似数据矩阵进行二维离散余弦变换；

S32. 将变换后的系数进行阈值收缩；

S33. 对阈值收缩后的系数进行离散余弦反变换得到去噪后的相似片段。

4.根据权利要求1所述的基于分类匹配和分数阶扩散的心电信号去噪方法，其特征在于，如果心电信号的同一位置坐标上存在不同的局部片段估计值，为该位置坐标上参考信号不同的所有估计值设置与对应参考信号相关的权重，将所有局部估计的加权平均之和作为初步的估计信号。

5.根据权利要求1所述的基于分类匹配和分数阶扩散的心电信号去噪方法，其特征在于，利用有限差分法对所述时间分数阶扩散方程进行数值算法，所求的数值解作为最终的去噪后的心电信号。

6.一种基于权利要求1所述方法的基于分类匹配和分数阶扩散的心电信号去噪系统，其特征在于，包括：

用以输入待处理的心电信号的模块；

用以对心电信号进行滑动分类匹配，提取每个参考信号片段的相似数据矩阵的模块；

用以通过变换系数的收缩对每个相似数据矩阵进行去噪的模块；

用以将各去噪后相似数据矩阵中的信号片段返回原始位置，通过加权求和获得初步估计信号的模块；

用以将获得的初步估计信号通过分数阶扩散进一步去噪，获得最终的去噪后的心电信号的模块。