[发明专利]一种心电R波定位方法

摘要

一种心电R波定位方法，涉及信号处理技术领域，解决现有技术存在的心电信号动态采集过程中引入噪声、心电信号R波识别率第、运算速度慢的问题，包括形态学处理，移动窗处理，生理阈值处理，本发明方法能够抑制心电信号采集过程中各种复杂的干扰和噪声，对心电信号的识别率高，时间复杂度低，同时减少硬件电路开销，缩减整体设备体积，减轻系统重量，从而提高可穿戴设备的便携性，因此可广泛应用于嵌入式设备和手机中。本发明减少了可穿戴设备中CPU计算量，降低设备功耗，使CPU能够执行更多的功能，这对可穿戴设备来说至关重要。

主权项

一种心电R波定位方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：步骤一、改进的形态学处理，对采集的心电信号原始数据进行形态学处理，通过形态学中的结构元素对ECG信号中的尖峰形状进行判定，保留QRS波群中的R波信号的尖峰，去除ECG信号中形状不是尖峰或尖峰宽度大于R波的干扰信号，获得形态学处理后的ECG信号；步骤一中，选择结构元素为扁平结构元素，并设定扁平结构元素的宽度为N，其他信号宽度为M；当M≤N时，保留心电信号的信息，当M>N时，滤除心电信号的信息，所述扁平结构元素的宽度与R波信号底部宽度相同，采用下式获得最优的扁平结构元素；goptimum=[f·TR1000]+1]]>式中，goptimum为最优的扁平结构元素的长度，[]为取整，f为信号的采样频率，TR为R波信号的底部宽度；步骤二、移动窗处理，对步骤一中进行形态学处理后的ECG信号进行移动窗处理，通过改变移动窗宽度调节对尖峰信号的突出程度，实现R波信号的定位；具体过程为：采用下式进行计算，获得移动窗处理后的数据S(n)；y1(n)＝f(n)‑f(n‑t1)y2(n)＝f(n)‑f(n+t2)S(n)＝y1(n)×y2(n)式中，t1为正在处理数据的X轴位置到移动窗左边界的距离，t2为到移动窗右边界的距离，n＝t1+1,t1+2……TR‑t2，TR为时间窗的宽度，第n个数据的值与左侧第n‑t1个数据的值f(n‑t1)做差得到y1(n)，第n个数据的值与右侧第n+t2个数据的值f(n+t2)做差得到y2(n)，y1(n)×y2(n)＝S(n)为经移动窗处理后的数据，f(n)为经过形态学处理后的第n个数据的心电信号。设定移动窗的宽度大于等于QRS波的宽度，移动窗的宽度大于最优的扁平结构元素的长度goptimum，实现定位特定宽度的R波信号；步骤三、生理阈值处理，将QRS波持续时间作为判断阈值，并通过所述判断阈值对步骤二获得的特定宽度的R波信号做差分处理，获得ECG信号中的R波位置。