[发明专利]一种时域自适应加窗的胎心音降噪技术

说明书

本发明提供了一种时域自适应加窗的胎心音降噪技术。该技术通过对胎心音数据的包络进行自适应加窗，保留了包络上有用胎心音信号，剔除了大部分干扰信号。该技术可抑制与心音信号同频带的噪声，提高信噪比，并且可补偿强噪声背景下被淹没的微弱心音信号。当噪声干扰造成心率曲线断续时，该项降噪技术可使心率曲线更加连续。

技术领域

本发明涉及音频信号处理领域，尤其涉及一种针对微弱胎心音的时域降噪技术。

背景技术

胎心率是胎儿健康监护的重要指标，胎心率曲线直观地显示了胎儿的心脏功能，并且与胎儿的供氧状况和脐带缠绕等信息紧密相关。目前，最常规的胎心率检测方法是采用超声波胎心仪，超声波胎心仪主动发射超声波作用于胎儿心脏，利用超声波的多普勒效应，经过信号处理计算出胎心率。超声波存在安全剂量问题，医学上不建议高频率、长时间地使用超声波胎心仪，这导致孕妇无法随时监控胎儿的健康状况。针对这种问题，更加理想的胎儿健康监护手段是采用无源式收集胎心音的检测装备，这种检测装备不发射超声波，被动式接收胎儿的心跳声信号，对胎儿和孕妇都十分安全，可长时间连续使用。无源式胎心音检测装备采用高灵敏度的声信号采集模块，在孕妇腹部采集胎心音，然后对胎心音做信号处理，计算胎心率并绘制曲线图。

胎心音是一种微弱的低频声信号，易受环境噪声、母体内噪声等干扰，采集的胎心音数据中不可避免地含有各种低频噪声干扰，严重的噪声干扰会影响心率值的计算。在实现本发明的过程中，申请人发现常规的频域滤波方法可滤除非胎心音频段的噪声干扰，在一定程度上提高信噪比，却无法滤除与胎心音信号同频段的噪声，同频段噪声干扰很严重时，无法计算出心率值，导致心率曲线断断续续。此时需要一种可滤除与心音信号同频段噪声的技术，进一步提高信噪比，改善胎心率曲线断断续续现象。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种时域自适应加窗的胎心音降噪技术，以实现提高信噪比并改善胎心率曲线断断续续现象的效果。

(二)技术方案

本发明一种时域自适应加窗的胎心音降噪技术包括：步骤A，对第i秒原始胎心音数据d_i(n)进行滤波，滤除胎心音频段外的干扰信号，得到胎心音滤波数据f_i(n)，其中，n＝1，2，…，N，N为1秒总采样点数；步骤B，对滤波数据f_i(n)取包络，得到包络数据e_i(n)；步骤C，根据前M秒胎心率判定是否开启时域自适应加窗，若开启加窗，则进入步骤D，若不开启加窗，则跳至步骤E；步骤D，时域自适应加窗具体包括：

子步骤D1：根据上1秒胎心率值，生成当前1秒两个矩形窗之间的参考间距L及间距的变化长度d_H和d_L；

子步骤D2：设置宽度为w的矩形窗，在当前1秒的包络上移动，移动步长为v，计算每个起始位置为l_k处矩形窗内包络的总能量p_k，其中，k＝1,2,…,K，K为总位置点数；

子步骤D3：将当前1秒包络数据划分成Q段，从p_k中找出每段中能量最大值p_q及其相应位置l_q，q＝1,2,…,Q；

子步骤D4：从Q段最大值p_q中找出满足条件的两个最大值p_max1和p_max2，依次记录其位置l_max1和l_max2；