[发明专利]一种基于频域自相关的心电信号干扰去噪方法及系统

说明书

本发明公开一种基于频域自相关的心电信号干扰去噪方法及系统，方法包括：采用滑动窗口遍历所述心电信号；对遍历后每个滑动窗口内的心电数据进行快速傅里叶变换，获得每个滑动窗口对应的归一化单边频谱；根据相邻的滑动窗口对应的归一化单边频谱确定频域相关系数；判断相邻的两个所述频域相关系数是否均小于相关系数阈值；如果均小于相关系数阈值，则判定中间窗口对应的心电数据为干扰，将中间窗口对应的心电数据剔除；如果至少一个大于相关系数阈值，则保留中间窗口对应的心电数据。本发明将频域自相关与心电信号相结合，对于由于仪器或环境产生的局部明显异常的心电信号进行有针对性地去噪处理，进一步提高HRV特征指标计算的准确率。

技术领域

本发明涉及干扰去噪技术领域，特别是涉及一种基于频域自相关的心电信号干扰去噪方法及系统。

背景技术

心电信号是一种比较微弱的生理信号，幅度为10μV～5mV，频率为 0.05～100Hz，在采集、放大、传输过程中，会有许多的来自仪器或人体等方面的干扰耦合到心电信号中，极易出现不规则突变，这大大降低了心电信号的信噪比，直接影响着心电波形检测的可靠性，破坏波形的稳定，导致时频域特征分析失真，影响心率变异性(HRV)特征指标的计算。

现有的心电去噪方法包括数字滤波器法、自适应滤波技术、基于形态学的处理方法、曲线拟合法和小波变换法等，可见现有的心电去噪方法去除的是整体稳定且有微弱噪声的信号，并没有针对由于仪器或环境产生的局部明显异常的心电信号进行去噪处理，进而会降低HRV特征指标计算的准确率。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种基于频域自相关的心电信号干扰去噪方法及系统，以实现对局部明显异常的心电信号进行去噪处理。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于频域自相关的心电信号干扰去噪方法，所述方法包括：

获取心电信号；所述心电信号包括多个心电数据；

采用滑动窗口遍历所述心电信号，获得每个所述滑动窗口内的心电数据；

对每个所述滑动窗口内的心电数据进行快速傅里叶变换，获得每个所述滑动窗口对应的归一化单边频谱；

根据相邻的所述滑动窗口对应的归一化单边频谱确定频域相关系数；

判断相邻的两个所述频域相关系数是否均小于相关系数阈值；如果相邻的两个所述频域相关系数均小于相关系数阈值，则判定中间窗口对应的心电数据为干扰，将中间窗口对应的心电数据剔除；如果相邻的两个所述频域相关系数至少一个大于相关系数阈值，则保留中间窗口对应的心电数据。

可选地，所述根据相邻的所述滑动窗口对应的归一化单边频谱确定频域相关系数，具体公式为：

其中，r(X,Y)表示X与Y之间的频域相关系数，σ_X表示X的标准差，σ_Y表示Y的标准差，μ_X表示X的均值，Cov(X,Y)表示X与Y之间的协方差，μ_Y表示Y的均值，X表示当前滑动窗口对应的归一化单边频谱，Y表示与当前滑动窗口相邻的滑动窗口对应的归一化单边频谱，E(·)表示数学期望函数。

可选地，所述采用滑动窗口遍历心电信号，获得每个所述滑动窗口内的心电数据，具体包括：

在心电信号的时域上进行数据切片，获得多段心电信号；

设置滑动窗口；

以所述滑动窗口的尺寸为步长，依次遍历所述多段心电信号，获得每个所述滑动窗口内的心电数据。

可选地，所述设置滑动窗口，具体包括：

根据心率确定一次心拍；

根据所述一次心拍确定滑动窗口。