心电信号的小波变换滤波算法的改进

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1、维普资讯http://www.cqvip.com山东生物医学工程ShandongJournalofBiomedicalEngineering心电信号的小波变换滤波算法的改进郑凯梅余生晨(北方工业大学信息工程学院，北京100041)摘要对心电信号的滤波算法进行了改进。在利用小波变换实现心电图信号滤波算法的基础上，增加了对2尺度Td,波分解所得细节信号的模极大值对的检测功能，以修复因滤波受损的心电信号的QRS波。经MIT／BIH标准心电数据库验证，试验表明，该方法行之有效。关键词小波变换心电图滤波中图分类号R318文献标识码A文章编号1006—49

2、15(2003)01—0022—02AModifiedFilteringMethodforElectrocardiogrambyUsingWaveletTransformZhengKaimeiYuShengchen(NorthChinaUniversityofTechnology，Beijing100041)AhstraetThemodifiedfilteringmethodforECGbyusingWTwasgiven．BasedonthemethodofnoisecancellationonECGSigrlalusingwavelettra

3、nsform，afunctionofcheckingmodulemaximumvalueondetailsigrlalofthesca1e23wasusedinordertOre—trievethetosingQRScomplexduetOfiltering．ECGsign~takenfrmntheMITA3IHdatabaseweretested．Ourexperimentalresultsdemonstratethisisanefficientfilteringmethod．KeywoldsWavelettransformElectroca

4、rdiogramFiltering作z(t)∈(L(R)]，(t)是被称作基本小波或母1前言小波(motherwavelet)的函数，则人体心电信号微弱，信噪比较低。而在采集心WTx(口r)=1』要z(￡)*[]dt，a>0电信号时，往往存在着三种主要干扰：(1)基线漂移；V口(2)肌电干扰；(3)工频干扰。利用小波变换可以消(1)除心电信号中的这三种主要干扰。其基本过程是：称为z(t)的小波变换。式中a>0是尺度因子，r反用小波变换把原始心电信号分解为不同频段下的信映位移，其值可正可负，*表示共扼。号，去掉某些“细节”，再用小波逆变换恢复信号

5、从而对数字信号f()的二进小波变换用Mallat算得到去除干扰的心电信号。但是随之也带来一个问法可以得到：题，在去除的某些细节中，常常包含QRS波的有用s2()=hkS2一厂(一2一志)(志∈Z)(2)成分，从而丢失一些有用信息。因此仅仅以小波逆WE()=gkS2一f(一2一志)(志∈Z)(3)变换后重建的信号来代表原信号是不够准确的。本其中：S2为光滑算子，s2(71)=f*2(71)，文给出利用小波变换结合QRS波修复算法对存在干扰的心电信号进行滤波处理。w2()是信号f()的二进小波变换，h和gk分别是低通滤波器H(∞)和高通滤波器G(∞

6、)的系2小波变换原理数，且有：小波变换定义为：设z(t)是平方可积函数[记lH((1J)l+lG((1J)l=1(4)作者简介：郑凯梅(1970年一)，女，在读硕士研究生，研究方向为图像处理。毒维普资讯http://www.cqvip.com第1期郑凯梅等．心电信号的小波变换滤波算法的改进3心电信号的小波分解4改进后的滤波算法在实验过程中，我们选用二次样条小波函由于ECG信号的高频噪声主要落在S=2和S数⋯1，与此相对应的所构造的滤波器传递函数为：=2的小尺度上；低频分量和噪声主要落在(P，TH(叫)=／2(cos(w／2))0；波和基源等)主

7、要落在S=2和S=2的较大尺度G(叫)=4／2sin(w／2)；上；而在S=20尺度上，QRS波具有最大的小波变K(叫)=(1一H(训))／G(w)；换幅度，因此可以用这个尺度上的小波变换来检测所对应的数字滤波器的有限脉冲响应。ECG的QRS波，而且QRS波对应S=20上小波变表1传递函数H。G。K的冲激响应表格换的一个正极大值一负极小值对J。Table1PulseresponsefortransferfunctionH。G-K因此我们对S=20尺度上的小波变换增加检测模极大值对的功能，并记录这些点的位置。然后利用这些信息修复QRS波受损的心电

8、信号。改进后的滤波算法流程图见图3。图4所示为对滤波算法改进后恢复的心电信号的波形。采用MIT数据库中的原始心电信号作为实验信号，并以N个采样点为一组