[发明专利]一种十二导联心电信号特征提取方法

说明书

本发明公开了一种十二导联心电信号特征提取方法，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。本发明对心电信号进行了多尺度多频段分析，并将这种频段分析结果作为心电特征进行提取，使得所提特征更能反映心电信号的本质时变特性，从而可以更好适应复杂应用场景的实际需求。

技术领域

本发明属于模式识别技术领域，具体涉及一种十二导联心电信号特征提取方法。

背景技术

心电信号，作为一种传统的时序特征信号，长期以来的信号分析处理都是对心电信号进行时域分析，提取和利用时间和幅度两种参数。与其他的生物特征信号相比，心电信号具有很多无法比拟的优点，如稳定性、唯一性以及无创性，可广泛应用于现实生活场景中。事实上，由于人体心脏电活动本质上是由复杂非线性动力学系统产生的动态模式，若只基于浅层时域特征信息进行分析，显然很难对内在信息实现准确挖掘和识别，会对后续的分类识别任务的实现产生很大的影响。为此，我们提出一种十二导联心电信号特征提取方法，以解决上述背景技术中提到的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种十二导联心电信号特征提取方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种十二导联心电信号特征提取方法，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。

步骤S1、对待分析十二导联心电信号进行频谱分析，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；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。

步骤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；具体地，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：