[发明专利]基于小波变换和双模预测的心电信号压缩方法

权利要求书

1.一种基于小波变换和双模预测的心电信号压缩方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

第一步、信号分解：对心电信息的采样信号进行一级的提升小波变换，得到相同数量的高频系数和低频系数，去除高频系数保留低频系数；

第二步、缩放平滑：对得到的小波系数低频部分做除法缩放和平滑操作；

第三步、预测：对系数采用线性预测和模板预测相结合的方法进行预测并得到预测误差；

第四步、编码：将预测误差应用二级golomb-rice编码方式编码；过程如下：

对预测误差编码，首先先将整数预测误差映射为非负整数m，再对映射值进行二级golomb-rice编码，在进行golomb-rice编码前先对参数k的值进行预测，从而获得比较高的编码效率，预测的公式表示为和d的初始值设为64，编码方式如下：

对于非0值或连续为0数量小于8的数据，对每个数据的编码形式为常规golomb-rice编码，根据不同商值得范围在一元编码前加上相应个数的比特“1”；

对于连续为“0”的数量大于等于8的片段，对该片段整体进行编码，编码形式为“1110”+该片段数据个数的golomb-rice编码值；

其中golomb-rice编码值表示为

第五步、封装：将编码值和预测需要的信息一起打包形成最后的压缩数据流。

2.根据权利要求1所述的基于小波变换和双模预测的心电信号压缩方法，其特征在于,所述第一步中，所述小波变换采用了5/3提升小波变换，保留低频系数，其表达式为：

其中，X[2n+1]和X[2n]分别为输入信号X[n]分裂得到的奇偶两个序列，d[n]为提升小波变换得到的高频小波系数序列，s[n]为提升小波变换得到的低频尺度系数序列，在计算高频系数d[n]时，需要同时取得奇序列的值X[2n+1]和前后两个偶序列的值X[2n]和X[2n+2]进行计算，计算低频系数s[n]时，需要同时取得偶序列的值X[2n]和该偶序列值前后两个高频系数d[n]和d[n-1]的值。

3.根据权利要求1或2所述的基于小波变换和双模预测的心电信号压缩方法，其特征在于，所述第二步中，对得到的小波系数低频部分做除法缩放和平滑操作如下：对低频信号进行缩放，获得多种不同信号质量的心电信号，对小波系数做了平滑处理，对连续的三个小波系数x₁、x₂、x₃,若满足x₁＝x₃，|x₂-x₁|＝1则使x₂＝x₁，即将中间点视为毛刺，修改该值使其与前后值相等。

4.根据权利要求1或2所述的基于小波变换和双模预测的心电信号压缩方法，其特征在于，所述第三步中，双模预测采用线性预测与模板预测相结合的方式，对于心电信号非QRS区域采用0阶线性预测，对于QRS区域采用模板预测和2阶线性预测。

5.根据权利要求1所述的基于小波变换和双模预测的心电信号压缩方法，其特征在于，通过增加一前缀码“1110”，对于商值大于等于3且小于8的编码，需在商值的一元编码前增加一个比特“1”。

6.根据权利要求4所述的基于小波变换和双模预测的心电信号压缩方法，其特征在于，所述模板预测为：对于每个QRS区间的系数，都用已有的QRS模板中的值进行预测，在不同的模板中选取最为接近的一个进行预测，同时和应用2阶线性预测得到的值进行比较，选择误差最小的结果作为最终的预测结果。

7.根据权利要求4所述的基于小波变换和双模预测的心电信号压缩方法，其特征在于，所述第五步中，将预测误差应用二级golomb-rice编码方式编码，和预测需要的信息一起打包形成最后的压缩数据流包括编码和数据封装，采用基于golomb-rice编码算法改进得到的二级golomb-rice编码对预测误差进行编码，将信号编码值和解码需要的信息一起封装。