[发明专利]一种十二导联心电信号特征提取方法

权利要求书

1.一种十二导联心电信号特征提取方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、对待分析十二导联心电信号进行分析，确定整个心动周期心电信号中P波、QRS波、T波三个波段的频段功率分布；

S2、在P波、QRS波、T波三个波段频率分布范围内，分别划分成等宽的子频段，计算各个子频段的平均振幅谱；

S3、将各个子频段的平均振幅谱特征拼接构成总的P波、QRS波、T波三个波段平均振幅谱特征，三个波段的平均振幅谱特征拼接成新的特征图。

2.根据权利要求1所述的一种十二导联心电信号特征提取方法，其特征在于：在步骤S1中，选取经过信号预处理的十二导联心电信号中2000点的等长信号数据段x(n)进行以下变换：

其中，N表示数据段长度，k＝0,…,N-1，计算心电信号的频域序列S(k)以及功率谱序列psd(k):

S(k)＝|X_k|²/N；

psd(k)＝10lg(|X_k|²/N)；

以心动周期信号总功率的千分之一水平确定整个心动周期心电信号中P波、QRS波、T波三个波段的频段功率分布，其中，P波频谱的带宽记为0-f_PHz，QRS波频谱的带宽记为0-f_QRSHz，T波频谱的带宽记为0-f_THz。

3.根据权利要求1所述的一种十二导联心电信号特征提取方法，其特征在于：在步骤S2中，在P波、QRS波、T波三个波段频率分布范围内，分别划分成M个等宽的子频段，计算各个子频段的振幅谱：

P_abc(k)＝|X_k|；

其中，k＝0,…,N-1，a＝1,…,M代表第M个子频段，b＝1,2,3分别代表P波、QRS波、T波三个波段，c＝1,…,12表示十二导联心电图中的Ⅰ、Ⅱ、III、aVR、aVL、aVF、V1-V6导联，为了综合表征不同导联心电活动的幅度谱，通过以下公式计算十二导联平均幅度谱特征：

MP_ab(k)＝mean(P_abc(k))；

其中，a＝1，...，M代表第M个子频段，b＝1，2，3分别代表P波、QRS波、T波三个波段，对于十二导联心电信号的每一个子频段，计算所有十二个导联信息，得到平均幅度谱特征；

对P波、QRS波、T波三个波段各自M个等宽的子频段进行多尺度特征提取，采用窗宽与频率倒数成正比的非线性函数作为频段滑动窗口，依次扫描M个子频段，定义扫描次数为R，对于十二导联心电信号的每一个子频段，计算所有扫描滑窗信息，得到增广幅度谱特征：

ΔMP_ab(k)＝mean(P_abc(k))；

其中，a＝1，...，R代表第R个扫描周期，b＝1，2，3分别代表P波、QRS波、T波三个波段，c＝1，...，12表示十二导联心电图中的I、II、III、aVR、aVL、aVF、V1-V6导联，得到平均幅度谱特征：

ΔMP_P(k)＝[MP₁₁(k)，MP₂₁(k)，...，MP_R1(k)]；

ΔMP_QRS(k)＝[MP₁₂(k)，MP₂₂(k)，...，MP_R2(k)]；

ΔMP_T(k)＝[MP₁₃(k)，MP₂₃(k)，...，MP_R3(k)]。

4.根据权利要求1所述的一种十二导联心电信号特征提取方法，其特征在于：在步骤S3中，将各个子频段的平均振幅谱特征拼接构成总的P波、QRS波、T波三个波段平均振幅谱特征：

MP_P(k)＝[MP₁₁(k)，MP₂₁(k)，...，MP_M1(k)，ΔMP_P(k)]；

MP_QRS(k)＝[MP₁₂(k)，MP₂₂(k)，...，MP_M2(k)，ΔMP_QRS(k)]；

MP_T(k)＝[MP₁₃(k)，MP₂₃(k)，...，MP_M3(k)，ΔMP_T(k)]；

其中MP_P(k)表示P波的平均振幅谱特征，MP_ORS(k)表示QRS波的平均振幅谱特征，MP_T(k)表示T波的平均振幅谱特征，以上三个波段的平均振幅谱特征拼接成新的心电特征：

MP(k)＝[MP_P(k)，MP_QRS(k)，MP_T(k)]；

选取不同的子频段等宽分段个数M，可以获得不同分段条件下的平均振幅谱特征，不同分段条件下的平均振幅谱特征可以单独或者联合使用，用于后续的分类或识别任务，P波、QRS波、T波三个波段的心电特征在加权情况下单独或者联合使用，用于后续不同的实际分类或识别任务：

其中，w1+w2+w3＝1。