基于埃爾米特函數的心電特征提取方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于圖像處理技術領域，涉及心電QRS波形特征提取，可用于心電信號處理，用少量的數據表示心電信號，實現信號降維。
【背景技術】
[0002]伴隨著經濟社會的發展，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，頻發的心臟疾病給人們的生活帶來了巨大的影響，嚴重威脅著人們的健康。為全面了解心臟狀態，動態心電圖使用廣泛。動態心電圖對心臟進行24小時或48小時監測，產生大量心電數據。人工查看心電波形工作量大，易出錯。如何提取心電特征成為一個急迫的問題。
[0003]近些年，為了處理心電信號，人們使用了多種方法提取心電信號特征。用RR間隔，R波峰值作為心電信號特征的方法使用廣泛，但失去了波形其他方面的特征。基于埃爾米特函數的心電特征提取方法可以保留心電波形的完整性，不失細節的恢復原波形，并降低心電信號數據量，為心電信號處理帶來了極大便利。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是克服現有心電特征提取方法的不足，提供一種基于埃爾米特函數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。本發明采用的技術方案是:
[0005]1.—種基于埃爾米特函數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個采樣點，得到200ms長的信號a;
[0007]f為采樣頻率，采樣點個數為fx400/1000 ;ms指毫秒；
[0008]步驟(2)，將步驟(I)中得到的信號a前后各取f/10的零信號，得到400ms長的信號b；
[0009]步驟(3)，將前4階埃爾米特函數分別以O點為中心，以f/5為間隔，前后各取1000/f個采樣點，得到四個向量d，四個向量d與信號b做內積，得到4個系數，Ci，C2，C3，C4;
[0010]步驟^丨“^個系數組合成一個向量卜^^^^凡用這個向量表示提取特征后的心電波形。
[0011]2.如權利要求1所述的基于埃爾米特函數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；
[0018]本發明的優點是:原有的提取心電波形方法需要找到心電波形中的關鍵位置點，以簡單的位置點構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。本方法從整體波形入手，使用埃爾米特函數與原波形內積，得到系數，用得到的系數組合表示心電特征，保留了原來心電波形的所有信息，信號完整性，從而不會丟失心電波形中隱藏的疾病信息，對心電信號處理有重要意義。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的方法流程圖。
[0020]圖2為本發明的應對的心電波形圖。
[0021 ]圖3為本發明使用的埃爾米特函數波形圖。
[0022 ]圖4為本發明結果對比圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0024]心電QRS波中從左到右分別為R波、Q波和S波；
[0025]本發明將心電QRS波用前4階埃爾米特函數分解，得到4個埃爾米特函數的系數，將4個系數組成一個向量表示QRS波。
[0026]整個發明實施方式如圖1，心電信號特征提取的步驟如下:
[0027](I)以R波為中心，前后取f/10個采樣點，得到200ms長信號a；
[0028](2)將步驟2中得到的信號a前后各取f/10的零信號，得到400ms長信號b，b信號波形如圖2所示。圖2中的信號是離散信號，因為采樣率高，所以外觀類似連續的波形信號；
[0029](3)將前4階埃爾米特函數分別以O點為中心，以f/5為間隔，前后各取1000/f個采樣點，得到向量d。埃爾米特函數的波形如圖3，圖3中的波形也是離散采樣信號，因為采樣率高，所以外觀類似連續波形信號；
[°03°]所使用的艾爾米特函數分別為:
[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；
[0036](4)分別用4個埃爾米特向量d與信號b做內積，得到4個系數，ci，C2，C3，C4;
[0037](5)將4個系數組合成一個向量[ci,C2，C3，C4]，用這個向量表示提取特征后的心電波形。
[0038](6)用4個系數和埃爾米特重構的QRS波形如圖4，圖4中左邊的是合成信號，右邊的是原始QRS波形彳目號。
[0039]使用埃爾米特函數提取心電特征做有以下優點:1.不會失去波形的細節信息，波形還原度高;2.數據維數降低，方便計算。
[0040]本發明主要用于心電信號處理中，能夠提供全面心電特征，提供高準確度心電數據分析。
【主權項】
1.一種基于埃爾米特函數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個采樣點，得到200ms長的信號a; f為米樣頻率;ms指暈秒； 步驟(2)，將步驟(I)中得到的信號a前后各取f/10的零信號，得到400ms長的信號b; 步驟(3)，將前4階埃爾米特函數分別以O點為中心，以f/5為間隔，前后各取1000/f個采樣點，得到四個向量d，四個向量d與信號b做內積，得到4個系數，Ci，C2，C3，C4; 步驟(4)，將4個系數組合成一個向量[(31，(:2，(33，(34]，用這個向量表示提取特征后的心電波形。2.如權利要求1所述的基于埃爾米特函數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】本發明提供一種基于埃爾米特函數的心電特征提取方法，主要解決心電信號采樣后數據點多,難以直接進行信號處理的問題。實現步驟是首先以R波點為中心,前后延長100ms,截取200ms長QRS波,然后在200ms波的前后分別再延長200ms零信號,用400ms長的信號分別與前4階埃爾米特函數進行內積,從而得到埃爾米特系數,最終將4個埃爾米特系數組成一個向量,最后使用這個向量代表心電特征。本發明以4維向量表示心電特征，具有與原波形相似程度高的優點，可用于心電信號處理。
【IPC分類】A61B5/0452, G06F17/15
【公開號】CN105708450
【申請號】CN201610258219
【發明人】孫括, 徐靜波, 胡冰
【申請人】江蘇物聯網研究發展中心