[发明专利]一种心电信号心率变异性特征提取方法

权利要求书

1.一种心电信号心率变异性特征提取方法，其特征是，包括如下步骤：

S1、获取原始心电信号，采用Pan-Tompkins方法对原始心电信号进行R特征波检测，提取心率变异性信号RR_m，1≤m≤K，K为正整数；

S2、在心率变异性信号RR_m中顺序选取N个采样点构成一组HRV时间序列片段{RR_i：1≤i≤N}；N≤K；

S3、对步骤S2中所形成的HRV时间序列片段{RR_i：1≤i≤N}进行50尺度庞加莱散点图分析，得到HRV时间序列片段在50个尺度上的庞加莱散点分布图，并提取每一尺度的特征参数SD1_s，1≤s≤50；

S4、提取HRV时间序列片段的阈值特征w，阈值特征w的计算公式为：

w＝Z－y₁

其中，Z为第s_x尺度下的SD1值，y₁为阈值；

阈值y₁的计算公式为：

其中，H和D分别表示第s_x尺度下健康个体和心脏疾病个体SD1的均值；

s_x的求解过程如下：

①选取若干健康个体和若干心脏疾病个体的原始心电信号，并依据步骤S1获得心率变异性信号，依据步骤S2构建HRV时间序列片段数据集，依据步骤S3对HRV时间序列片段数据集中的每一组HRV时间序列片段均在50个尺度上提取特征参数SD1_s；

②分别绘制健康个体和心脏疾病个体HRV时间序列片段各尺度下SD1的误差棒图；

③对健康个体和心脏疾病个体的误差棒图进行多尺度分析，寻找使得健康个体和心脏疾病个体误差棒图重合部分最小的尺度因子，该尺度因子即为s_x；

上述H和D即可在求解s_x的过程中获得；

S5：若阈值特征w大于0，则判定该数据为健康个体对应的数据，若小于0，则该数据为心脏疾病个体对应的数据。

2.根据权利要求1所述的心电信号心率变异性特征提取方法，其特征是，尺度因子s_x等于39。

3.根据权利要求1所述的心电信号心率变异性特征提取方法，其特征是，步骤S2中N为3000。

4.根据权利要求1所述的心电信号心率变异性特征提取方法，其特征是，步骤S3具体如下：

首先，对HRV时间序列片段进行粗粒化计算，各尺度的粗粒化时间序列计算公式为：

其中，s为尺度因子，1≤s≤50；则每个尺度下的时间序列长度等于原始时间序列长度N除以尺度因子s，即N_s＝N/s；则第s尺度下的时间序列为

接着，依次求出1-50个尺度下时间序列的庞加莱散点图的短轴SD1，即{SD1₁，SD1₂，…，SD1₅₀}；

各尺度下的庞加莱散点图的短轴SD1计算公式为：

其中，ΔRR＝{RR₂-RR₁，RR₃-RR₂，…，RR_Ns-RR_Ns-1}，为ΔRR的均值，N_s为第s尺度时间序列的长度，即N_s＝N/s。

5.根据权利要求1所述的心电信号心率变异性特征提取方法，其特征是，步骤S1具体如下：

①采用级联低通和高通滤波器组成的带通滤波器去除原始心电信号中的噪声；

②滤波后，采用具有传递函数的五点微分函数，放大QRS波的斜率信息，以便区分QRS波群；

③对信号逐点平方；

④对信号进行移动窗口积分；

⑤调整阈值，检测出QRS波群的位置，并得到R波。