成人及胎儿心电信号R波检测算法的研究

作     者：李卓妮 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：傅予力

授予年度：2013年

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 

主      题：心电信号 R波 模板匹配 小波变换 

摘      要：心电图（Electrocardiogram，简称ECG）是从人身体表面获得的心脏活动状况的反应，通过对成人ECG进行检测分析，医生能够发现心脏的收缩是否正常，对各类心血管疾病进行诊断;通过对胎儿ECG进行检测分析，可以及时发现窘迫、缺氧等围产期的胎儿病例状况。因此，对心电信号进行自动准确的分析和处理是十分重要的，而其中对R波的准确检测是首要解决的问题。因为只有在检测出R波后，才能分析ECG的其它细节信息，R峰定位的准确与否会直接影响后续处理和疾病诊断的正确性。但对R波的准确检测有一定难度，因为不仅每个人的R波形态各不相同，即使同一个人在不同时刻的R波也会有变化;此外，ECG中的各种噪声也会干扰R波的检测。 本文将对成人及胎儿心电信号的R波检测定位方法进行研究，并在保证结果准确率的前提下，提出相对较简便的算法用MATLAB实现。本文所做的主要工作有： （1）分析了心电信号的时频域及噪声特点，提出基于梳状滤波的心电信号消噪算法，采用临床心电数据对算法进行仿真验证，证实算法能很好的去除心电信号中的工频干扰及基线漂移噪声，有利于对心电信号的后续分析处理。 （2）提出了基于模板匹配的成人及胎儿心电R波检测算法，基本原理是采用相干平均法建立QRS模板，再计算模板与被测ECG的相关系数，根据相关系数得出匹配后的波形进行R波检测定位，采用标准成人、胎儿心电数据库的数据对算法进行仿真验证，证实对成人及胎儿心电的R波检测都取得了较好的结果。 （3）提出了基于小波变换的成人及胎儿心电R波检测算法，基本原理是选用sym族小波对被测ECG进行小波变换，然后选取单一尺度重构信号来进行R波检测定位，采用标准成人、胎儿心电数据库对算法进行仿真验证，结果表明小波变换法比模板匹配法的准确率更高、适用性更广。