[发明专利]一种消除心电信号基线漂移的方法

说明书

本发明提出了一种消除心电信号基线漂移的方法。本发明将含有基线漂移噪声的原始心电信号与去QRS波心电信号的结构元素进行级联运算，得到第一次形态学滤波后心电信号；将第一次形态学滤波后心电信号与去T波心电信号的结构元素进行级联运算，得到第二次形态学滤波后心电信号；将第二次形态学滤波后心电信号B(t)即基线漂移噪声进行小波分解重构，以获得光滑的基线漂移噪声；通过含有基线漂移噪声的原始心电信号与光滑的基线漂移噪声计算得到消除基线漂移噪声的心电信号。本发明优点在于解决了心电信号失真的问题，提高了信号质量。

技术领域

本发明涉及心电信号处理领域，具体地涉及一种消除心电信号基线漂移的方法。

背景技术

心电图(Electrocardiogram,ECG)是一种以时间为单位记录心脏的电生理活动的诊疗技术。心脏跳动会引起心肌细胞做去极化变化，从而引起皮肤表面电学改变。所以心电图是一种典型的生物电信号。医疗器械在采集心电信号的同时也存在着许多的干扰，最主要有三类噪声干扰：工频噪声、肌电噪声和基线漂移噪声。其中，基线漂移往往是由电极和皮肤间的接触电阻变化、患者肢体的运动和呼吸造成，基线漂移的频率很低，其范围为0.05Hz至几Hz，在心电图上主要表现为是心电信号偏离正常的基线位置。因此，ECG信号去噪声效果较好时，才能终绘制出准确的心电波形图，这对医生做出正确的诊断尤为重要。

目前，国内外对ECG信号消除基线漂移的方法很多，主要有中值滤波法、高通滤波法、自适应滤波法、拟合基线法、数学形态学滤波法和小波变换法等，但是这些方法还存在着一些缺陷。比如：

数学形态学滤波法主要是通过腐蚀、膨胀、开运算和闭运算四种形态学基本运算对含噪ECG信号进行处理，利用结构元素来提取ECG信号中的基线漂移分量，再用含噪ECG信号减去提取的基漂信号得到去除基漂的ECG信号，其滤波的效果也比较理想，在基线漂移较为严重时，其滤波效果仍然可以保持得不错，数学形态学运算简单，但是其提取的基线漂移信号存在一种矩形形式的失真。

小波变换法一般是将含噪的ECG信号进行高尺度的小波分解，再将分解后的高尺度近似分量系数置零，最后小波重构得到去除基线漂移的ECG信号，因为对ECG信号要进行小波高尺度分解，虽然也能达到较好的去除基漂的效果，但其运算量较大造成实时性较差，另外将分解后的高尺度近似分量系数置零的步骤也会引起滤波后ECG信号ST段较大的失真。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种消除心电信号基线漂移的方法。

本发明的技术方案为一种消除心电信号基线漂移的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：将含有基线漂移噪声的原始心电信号与去QRS波心电信号的结构元素进行级联运算，得到第一次形态学滤波后心电信号；

步骤2：将第一次形态学滤波后心电信号与去T波心电信号的结构元素进行级联运算，得到第二次形态学滤波后心电信号；

步骤3：将第二次形态学滤波后心电信号即基线漂移噪声进行小波分解重构，以获得光滑的基线漂移噪声；

步骤4：通过含有基线漂移噪声的原始心电信号与光滑的基线漂移噪声计算得到消除基线漂移噪声的心电信号。

作为优选，步骤1中所述含有基线漂移噪声的原始心电信号为数据库中选取的含有基线漂移噪声的原始心电信号；

步骤1中所述去QRS波心电信号的结构元素的形状以QRS波形为标准；

步骤1中所述去QRS波心电信号的结构元素的时间宽度应满足条件：

β<T<δ

其中，QRS波形的时间宽度为β，去QRS波心电信号的结构元素的时间宽度为T,所需保留的信号波形时间宽度为δ；