[发明专利]一种基于窗口方差变换的穿戴式心电信号R波检测方法

权利要求书

1.一种基于窗口方差变换的穿戴式心电信号R波检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)利用计算机对穿戴式动态心电信号中噪声进行抑制，得到降噪后的心电信号；

b)利用窗口方差平方变换进行波形增强处理，突出降噪后的心电信号中QRS波群，抑制其他波形及噪声；

c)根据QRS波群的幅值与心电信号中其他波形的差异，进行R波识别和检测，得到R波集合R_S；

步骤b)包括如下步骤：

b-1)提取降噪后的心电信号的局部极值点，根据局部极值点对降噪后的心电信号按照前后时间窗口大小为w进行窗口划分，得到极值点窗口信号seg_p＝[S₁,S₂,...,S_K]，S_K为第K个极值点窗口信号；

b-2)利用公式计算第K个局部极值点所对应的窗口的方差v_k，式中为去除高频噪声和基线漂移的信号中的第t个采样点的信号，得到极值点窗口信号方差wvt_p＝[v₁,v₂,...,v_K]；

b-3)将相邻的两个局部极值点间的n个采样点划分为一个窗口，将该窗口方差设置为0，非极值点对应的窗口信号seg_s＝[ns₁,ns₂,…,ns_K-1]，窗口信号seg_s对应的方差为wvt_s＝[0,0,...,0]；

b-4)依据窗口内采样点索引大小，合并极值点窗口信号方差wvt_p和非极值点方差wvt_s，得到整个信号对应的窗口方差变换wvt，对于wvt进行平方操作，得到QRS波群被增强的信号swvt；

步骤c)包括如下步骤：

c-1)根据阈值生成R波候选集R_C，l_s为极值点的数量，R_C＝{j|swvt_j＞thr_swvt,j＝1,2,...,l_s}；

c-2)利用候选集R_C进行参数初始化，设定幅值阈值thr_a为候选集R_C内采样点对应的幅值的75分位值，初始化心电信号RR间期thr_r＝360ms；

c-3)计算第j个候选点的幅值a_j，将满足条件a_j＞thr_a及的候选点加入R波集R_s，式中为当前R波集R_s中的最后一个R波的索引值，j′为第j个候选点的信号的索引值；

c-4)遍历R波候选集R_C，对其中的第j个候选点，利用公式更新步骤c-2)中的幅值阈值thr_a，式中为候选集R_C内第n个候选点对应的幅值，为当前R波集R_s中第t个R波的幅值；为当前R波集R_s的数量；

c-5)通过公式更新步骤c-2)中的心电信号RR间期；

c-6)依次遍历候选集R_C的所有候选点，更新幅值阈值thr_a及心电信号RR间期thr_r按步骤c-3)进行决策规则判断，将满足决策条件的候选点加入到R波集R_s中，完成R波检测。

2.根据权利要求1所述的基于窗口方差变换的穿戴式心电信号R波检测方法，其特征在于：步骤a)中利用滑动平均滤波法和中值滤波法对含噪的穿戴式动态心电信号y中的噪声进行过滤，通过公式计算得到去除高频噪声和基线漂移的信号式中M为滤波窗口的宽度，bw_n为中值滤波提取的第n个采样点的基线。

3.根据权利要求1述的基于窗口方差变换的穿戴式心电信号R波检测方法，其特征在于：采用宽度为5个采样点的滑动平均滤波法和滤波宽度为200ms的中值滤波法对含噪的穿戴式动态心电信号y中的噪声进行过滤。