[发明专利]一种基于变化域LMS算法的自适应降噪方法

说明书

本发明公开了一种基于变化域LMS算法的自适应降噪方法，其步骤为：首先获取体内心电信号d(n)，所述体内心电信号d(n)包括心电纯信号s(n)和噪声信号z(n)；同时获取参考噪声信号x(n)；然后将体内心电信号d(n)和参考噪声信号x(n)输入基于变化域LMS算法的自适应滤波器，得到与噪声信号z(n)有强相关的输出信号z’(n)；最后对输出信号z’(n)和体内心电信号d(n)进行加权分析，得到误差信号e(n)的均方差，调整自适应滤波器的系数，使得误差信号e(n)的均方差值为最小值，抵消噪声信号z(n)，即z’(n)接近与z(n)；输出的信号为Y(n)＝s(n)+z(n)‑z’(n)。本发明提高了对噪声的抑制精度和准确度，能更好的应用于心电信号的降噪处理，得到的波形不会失真。

技术领域

本发明涉及生物医学领域，具体地说，特别涉及到一种基于变化域LMS算法的自适应降噪方法。

背景技术

心电信号受到的干扰既既包括来自生物体内的肌电干扰、呼吸干扰等，又包括来自生物体外的工频干扰、信号拾取时因不良接地等引入的其他外来串扰等。在目前关于对心电信号的降噪研究方法主要集中于屏蔽过滤法、传统滤波器(FIR或IIR)，数字滤波器、信号平均、小波变换等等。

传统滤波器对波形会产生失真的现象，数字滤波很难设计出性能良好的滤波器,信号平均去不掉周期变化的呼吸信号，小波变换对阈值的选择有严格的要求，若选择有误，会去除QRS波，对结果的影响很大。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种基于变化域LMS算法的自适应降噪方法，以解决现有技术中存在的问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种基于变化域LMS算法的自适应降噪方法，包括如下步骤：

1)获取体内心电信号d(n)，所述体内心电信号d(n)包括心电纯信号s(n)和噪声信号z(n)；同时获取参考噪声信号x(n)；

2)将体内心电信号d(n)和参考噪声信号x(n)输入基于变化域LMS算法的自适应滤波器，得到与噪声信号z(n)有强相关的输出信号z’(n)；

3)对输出信号z’(n)和体内心电信号d(n)进行加权分析，得到误差信号e(n)的均方差，调整自适应滤波器的系数，使得误差信号e(n)的均方差值为最小值，抵消噪声信号z(n)，即z’(n)接近与z(n)；

最后，输出的信号为Y(n)＝s(n)+z(n)-z’(n)。

进一步的，基于变化域LMS算法的自适应滤波器的工作原理如下：

输入的参考噪声信号x(n)经过自适应滤波器，得到z成另一N维矢量z’(n)＝[z₀’(n)，z’₁(n-1)，…，z’_N-1(n-N+1)]^T

即：

z’(n)＝T x(n) (1-1)

其中

TT^T＝I (1-2)

设变换域权矢量b(n)为

b(n)＝[b₀(n)，b₁(n-1)，…，b_N-1(n-N+1)]^T (1-3)

z’(n)经过b(n)加权后形成的自适应输出为

y(n)＝z’^T(n)b(n)＝b^T(n)z’(n) (1-4)