[发明专利]一种心磁信号背景噪声S变换域去除方法及系统

说明书

本发明公开了一种心磁信号背景噪声S变换域去除方法及系统，属于心脏磁信号处理技术领域，包括以下步骤：S1：采集噪声数据点；S2：对噪声进行S变换；S3：绘制最大值二维时频曲面；S4：确定区分临界界面；S5：比较心磁信号二维时频矩阵与区分临界界面的关系；S6：进行反S变换。本发明采用S变换方法在时频域内实现背景噪声的消除，具有实现简单，背景噪声去除效果好，运行速度快，无需购置外加硬件设施等特点；该方法通用性强，适合于无屏蔽无遮掩情况下受高信噪比干扰的心磁信号数据的背景噪声去除去及心磁信号参数精确提取，值得被推广使用。

技术领域

本发明涉及心脏磁信号处理技术领域，具体涉及一种心磁信号背景噪声S变换域去除方法及系统。

背景技术

心脏疾病是危害人类健康的主要疾病之一。心脏功能的早期检查是预防和治疗心脏疾病的关键。目前，心脏功能的检测和诊断方法主要采用心电图(Electrocardiograph，ECG)来检测和分析心脏电活动。心电图通常由P波、QRS波群和ST波段组成，其中P波代表左、右心房除极化过程，QRS波群代表左、右心室除极化等过程，S-T波段反映心肌细胞复极化状态，QRS波群蕴涵的瞬态信息对识别心脏系统的电磁状态变化极其重要，也能提供心脏系统某些病态的先兆特征。

随着磁传感器件的发展，超导量子干涉器作为无损电磁探测的探测器，具有高灵敏度，宽带宽，良好线性程度等各方面的优势，广泛地应用于心磁信号测量与材料无损检测中。心磁图(Magnetocardiograms，MCG)的波形和心电图一样，即由P波、QRS波和ST波段组成，当人体某部位发生变化时，体内的电流及磁场会发生变化，通过对心脏磁场的变化而探测心脏电生理是MCG在临床使用的理论基础。MCG与ECG相比有它的独到之处，ECG与心肌细胞的跨膜电流强度有关，主要依赖于心肌组织的电导率和靠近体表的体电流强度；MCG依赖于磁场分布，它源于整体电流，特别是心肌组织的涡旋电流源和具有高电流密度的体电流部分。胸前磁场的实际测量结果表明，MCG可以提供心脏系统电磁场源性质的更多重要细节，特别是涡旋电流源信息，而这些细节不可能被ECG测到。然而，在无遮掩无屏蔽的普通的检测室或实验室情况下，高灵敏度的高温射频超导量子干涉仪采集到的心磁信号中存在大量的背景噪声，其主要成份为50Hz工频干扰信号及其它外部环境噪声。低频磁噪声干扰约为几个纳特斯拉(10^-9T)，是人体心脏信号的100倍左右，50Hz市电及其谐波的干扰达到10^-8T甚至10^-7T量级，是人体心脏磁信号的10³～10⁴倍左右，这些信号强烈的影响了心磁信号特征的有效识别。如何从强背景噪声中有效提取心磁信号及相关波段特征成为心磁信号提取的关键，成为心脏疾病诊断过程中首先要解决的关键技术问题。为此，提出一种心磁信号背景噪声S变换域去除方法及系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何从强背景噪声中有效提取心磁信号及相关波段特征，提供了一种心磁信号背景噪声S变换域去除方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括以下步骤：

S1：采集噪声数据点

实时采集仪器所在环境下的背景噪声N个数据点；

S2：对噪声进行S变换

对采集的N个数据点背景噪声采用S变换方法变换成二维时频矩阵；

S3：绘制最大值二维时频曲面

连续采集多次，计算每次采集信号对应的二维时频矩阵，得到多组二维时频矩阵，计算统计过程中多组每一个时频点时频矩阵的最大值，得到统计情况下的背景噪声S变换二维时频矩阵，绘制矩阵得到最大值二维时频曲面；

S4：确定区分临界界面

取最大值曲面的设定置信度曲面作为噪声与心磁信号的区分临界界面；