基于埃爾米特函數(shù)的心電特征提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及心電QRS波形特征提取，可用于心電信號(hào)處理，用少量的數(shù)據(jù)表示心電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)降維。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，心肌梗死，心律失常，冠心病等心臟疾病患病率呈上升趨勢(shì)，頻發(fā)的心臟疾病給人們的生活帶來了巨大的影響，嚴(yán)重威脅著人們的健康。為全面了解心臟狀態(tài)，動(dòng)態(tài)心電圖使用廣泛。動(dòng)態(tài)心電圖對(duì)心臟進(jìn)行24小時(shí)或48小時(shí)監(jiān)測(cè)，產(chǎn)生大量心電數(shù)據(jù)。人工查看心電波形工作量大，易出錯(cuò)。如何提取心電特征成為一個(gè)急迫的問題。
[0003]近些年，為了處理心電信號(hào)，人們使用了多種方法提取心電信號(hào)特征。用RR間隔，R波峰值作為心電信號(hào)特征的方法使用廣泛，但失去了波形其他方面的特征?；诎柮滋睾瘮?shù)的心電特征提取方法可以保留心電波形的完整性，不失細(xì)節(jié)的恢復(fù)原波形，并降低心電信號(hào)數(shù)據(jù)量，為心電信號(hào)處理帶來了極大便利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有心電特征提取方法的不足，提供一種基于埃爾米特函數(shù)的心電特征提取方法，可提全面提取心電特征，表示原心電波形。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]1.—種基于埃爾米特函數(shù)的心電特征提取方法，其特征在于，包括下述步驟:
[0006]步驟(I)，以QRS波形中的R波為中心，前后取f/10個(gè)采樣點(diǎn)，得到200ms長(zhǎng)的信號(hào)a;
[0007]f為采樣頻率，采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)為fx400/1000 ;ms指毫秒；
[0008]步驟(2)，將步驟(I)中得到的信號(hào)a前后各取f/10的零信號(hào)，得到400ms長(zhǎng)的信號(hào)b；
[0009]步驟(3)，將前4階埃爾米特函數(shù)分別以O(shè)點(diǎn)為中心，以f/5為間隔，前后各取1000/f個(gè)采樣點(diǎn)，得到四個(gè)向量d，四個(gè)向量d與信號(hào)b做內(nèi)積，得到4個(gè)系數(shù)，Ci，C2，C3，C4;
[0010]步驟^丨“^個(gè)系數(shù)組合成一個(gè)向量卜^^^^凡用這個(gè)向量表示提取特征后的心電波形。
[0011]2.如權(quán)利要求1所述的基于埃爾米特函數(shù)的心電特征提取方法，其特征在于，
[0012]步驟(3)所使用的艾爾米特函數(shù)分別為:
[0013]Ηι(χ) = 2χ
[0014]H2(x)=4x2_2
[0015]H3(x) = 8x3_12x
[0016]H4(x) = 16x4_48x2+12
[0017]X為橫坐標(biāo)；
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:原有的提取心電波形方法需要找到心電波形中的關(guān)鍵位置點(diǎn)，以簡(jiǎn)單的位置點(diǎn)構(gòu)成的有限波形特征表示心電波形整體，失去了心電波形其他的特點(diǎn)。本方法從整體波形入手，使用埃爾米特函數(shù)與原波形內(nèi)積，得到系數(shù)，用得到的系數(shù)組合表示心電特征，保留了原來心電波形的所有信息，信號(hào)完整性，從而不會(huì)丟失心電波形中隱藏的疾病信息，對(duì)心電信號(hào)處理有重要意義。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
[0020]圖2為本發(fā)明的應(yīng)對(duì)的心電波形圖。
[0021 ]圖3為本發(fā)明使用的埃爾米特函數(shù)波形圖。
[0022 ]圖4為本發(fā)明結(jié)果對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0024]心電QRS波中從左到右分別為R波、Q波和S波；
[0025]本發(fā)明將心電QRS波用前4階埃爾米特函數(shù)分解，得到4個(gè)埃爾米特函數(shù)的系數(shù)，將4個(gè)系數(shù)組成一個(gè)向量表示QRS波。
[0026]整個(gè)發(fā)明實(shí)施方式如圖1，心電信號(hào)特征提取的步驟如下:
[0027](I)以R波為中心，前后取f/10個(gè)采樣點(diǎn)，得到200ms長(zhǎng)信號(hào)a；
[0028](2)將步驟2中得到的信號(hào)a前后各取f/10的零信號(hào)，得到400ms長(zhǎng)信號(hào)b，b信號(hào)波形如圖2所示。圖2中的信號(hào)是離散信號(hào)，因?yàn)椴蓸勇矢?，所以外觀類似連續(xù)的波形信號(hào)；
[0029](3)將前4階埃爾米特函數(shù)分別以O(shè)點(diǎn)為中心，以f/5為間隔，前后各取1000/f個(gè)采樣點(diǎn)，得到向量d。埃爾米特函數(shù)的波形如圖3，圖3中的波形也是離散采樣信號(hào)，因?yàn)椴蓸勇矢?，所以外觀類似連續(xù)波形信號(hào)；
[°03°]所使用的艾爾米特函數(shù)分別為:
[0031]Ηι(χ) = 2x
[0032]H2(X) =4x2_2
[0033]H3(x) = 8x3_12x
[0034]H4(x) = 16x4_48x2+12
[0035]X為橫坐標(biāo)；
[0036](4)分別用4個(gè)埃爾米特向量d與信號(hào)b做內(nèi)積，得到4個(gè)系數(shù)，ci，C2，C3，C4;
[0037](5)將4個(gè)系數(shù)組合成一個(gè)向量[ci,C2，C3，C4]，用這個(gè)向量表示提取特征后的心電波形。
[0038](6)用4個(gè)系數(shù)和埃爾米特重構(gòu)的QRS波形如圖4，圖4中左邊的是合成信號(hào)，右邊的是原始QRS波形彳目號(hào)。
[0039]使用埃爾米特函數(shù)提取心電特征做有以下優(yōu)點(diǎn):1.不會(huì)失去波形的細(xì)節(jié)信息，波形還原度高;2.數(shù)據(jù)維數(shù)降低，方便計(jì)算。
[0040]本發(fā)明主要用于心電信號(hào)處理中，能夠提供全面心電特征，提供高準(zhǔn)確度心電數(shù)據(jù)分析。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于埃爾米特函數(shù)的心電特征提取方法，其特征在于，包括下述步驟: 步驟(I)，以QRS波形中的R波為中心，前后取f/10個(gè)采樣點(diǎn)，得到200ms長(zhǎng)的信號(hào)a; f為米樣頻率;ms指暈秒； 步驟(2)，將步驟(I)中得到的信號(hào)a前后各取f/10的零信號(hào)，得到400ms長(zhǎng)的信號(hào)b; 步驟(3)，將前4階埃爾米特函數(shù)分別以O(shè)點(diǎn)為中心，以f/5為間隔，前后各取1000/f個(gè)采樣點(diǎn)，得到四個(gè)向量d，四個(gè)向量d與信號(hào)b做內(nèi)積，得到4個(gè)系數(shù)，Ci，C2，C3，C4; 步驟(4)，將4個(gè)系數(shù)組合成一個(gè)向量[(31，(:2，(33，(34]，用這個(gè)向量表示提取特征后的心電波形。2.如權(quán)利要求1所述的基于埃爾米特函數(shù)的心電特征提取方法，其特征在于， 步驟(3)所使用的艾爾米特函數(shù)分別為: Ηι(χ) =2x H2(x) =4x2-2 H3(x) =8x3-12x H4(x) = 16x4_48x2+12。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于埃爾米特函數(shù)的心電特征提取方法，主要解決心電信號(hào)采樣后數(shù)據(jù)點(diǎn)多,難以直接進(jìn)行信號(hào)處理的問題。實(shí)現(xiàn)步驟是首先以R波點(diǎn)為中心,前后延長(zhǎng)100ms,截取200ms長(zhǎng)QRS波,然后在200ms波的前后分別再延長(zhǎng)200ms零信號(hào),用400ms長(zhǎng)的信號(hào)分別與前4階埃爾米特函數(shù)進(jìn)行內(nèi)積,從而得到埃爾米特系數(shù),最終將4個(gè)埃爾米特系數(shù)組成一個(gè)向量,最后使用這個(gè)向量代表心電特征。本發(fā)明以4維向量表示心電特征，具有與原波形相似程度高的優(yōu)點(diǎn)，可用于心電信號(hào)處理。
【IPC分類】A61B5/0452, G06F17/15
【公開號(hào)】CN105708450
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610258219
【發(fā)明人】孫括, 徐靜波, 胡冰
【申請(qǐng)人】江蘇物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心