本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種心電信號處理方法及裝置。

背景技術(shù)：

心電信號(electrocardiograph，ecg)中含有豐富的人體在靜息、運(yùn)動等日常生活活動中的生理數(shù)據(jù)。心電信號qrs波(q、r、s分別表示心電波形的三個標(biāo)識位置)檢測在無創(chuàng)連續(xù)多生命體征監(jiān)測系統(tǒng)中的占有重要地位。

通?；烊胄碾娦盘栔械脑肼曈谢€漂移、直流偏移、工頻噪聲、ecg電極片與人體接觸產(chǎn)生的阻抗容抗變化，以及肢體運(yùn)動產(chǎn)生的運(yùn)動肌電噪聲。其中，運(yùn)動肌電噪聲隨人體運(yùn)動方式和強(qiáng)度而改變，頻帶比基線漂移略高，在1～5hz左右，是對ecg信號檢測影響最大的噪聲。

現(xiàn)有的心電信號處理方法，主要通過有限長單位沖激響應(yīng)(finiteimpulseresponse，fir)濾波器、小波濾波器、卡爾曼濾波器、自適應(yīng)濾波器去除噪聲，可以很好地去除50hz工頻信號，但基線漂移的去除效果較差，只能部分抑制運(yùn)動產(chǎn)生的肌電噪聲的干擾。在較小強(qiáng)度運(yùn)動的情況下，心電信號的qrs波形淹沒在運(yùn)動肌電噪聲中，給信號的檢測和分析帶來巨大的困難，限制了心電信號的應(yīng)用范圍。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種心電信號處理方法及裝置，用于解決現(xiàn)有的心電信號的處理方法去除基線漂移和肌電噪聲效果較差的問題。

本發(fā)明實施例提供了一種心電信號處理方法，包括：

采集目標(biāo)用戶的心電信號；

對采集的心電信號中的各個采樣點進(jìn)行擬合處理，獲取所述心電信號中各個采樣點的擬合信號；

根據(jù)所述各個采樣點的擬合信號對所述心電信號進(jìn)行處理，去除基線漂移和第一肌電噪聲。

可選地，所述對采集的心電信號中的各個采樣點進(jìn)行擬合處理，獲取所述心電信號中各個采樣點的擬合信號，包括：

針對所述心電信號中的各個采樣點的兩邊單側(cè)各取預(yù)設(shè)個數(shù)的采樣點，構(gòu)建所述各個采樣點的多項式擬合式；

采用最小二乘法求解所述多項式擬合式，獲取所述各個采樣點的擬合信號。

可選地，所述多項式擬合式如下：

其中，y(i+j)代表擬合點，在采樣點i兩邊單側(cè)各取n個點，共2n+1個點做擬合處理；j＝-n,-n+1,…,n-1,n；m表示多項式最高冪次，k＝0,1,…m；aik代表多項式系數(shù)。

可選地，所述方法還包括：

當(dāng)所述目標(biāo)用戶的四肢軀干的運(yùn)動頻率大于預(yù)設(shè)閾值時，通過低通濾波去除所述心電信號的第二肌電噪聲。

本發(fā)明實施例提供一種心電信號處理裝置，包括：

心電信號采集單元，用于采集目標(biāo)用戶的心電信號；

擬合信號獲取單元，用于對采集的心電信號中的各個采樣點進(jìn)行擬合處理，獲取所述心電信號中各個采樣點的擬合信號；

處理單元，用于根據(jù)所述各個采樣點的擬合信號對所述心電信號進(jìn)行處理，去除基線漂移和第一肌電噪聲。

可選地，所述擬合信號獲取單元包括:

多項式擬合式構(gòu)建模塊，用于針對所述心電信號中的各個采樣點的兩邊單側(cè)各取預(yù)設(shè)個數(shù)的采樣點，構(gòu)建所述各個采樣點的多項式擬合式；

擬合信號獲取模塊，用于采用最小二乘法求解所述多項式擬合式，獲取所述各個采樣點的擬合信號。

可選地，所述多項式擬合式如下：

其中，y(i+j)代表擬合點，在采樣點i兩邊單側(cè)各取n個點，共2n+1個點做擬合處理；j＝-n,-n+1,…,n-1,n；m表示多項式最高冪次，k＝0,1,…m；aik代表多項式系數(shù)。

可選地，還包括：

第二肌電噪聲去除單元，用于當(dāng)所述目標(biāo)用戶的四肢軀干的運(yùn)動頻率大于預(yù)設(shè)閾值時，通過低通濾波去除所述心電信號的第二肌電噪聲。

本發(fā)明實施例提供一種電子設(shè)備，包括：處理器、存儲器和總線；其中，

處理器和存儲器通過總線完成相互間的通信；

處理器用于調(diào)用存儲器中的程序指令，以執(zhí)行上述的心電信號處理方法。

本發(fā)明實施例提供一種非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲計算機(jī)指令，所述計算機(jī)指令使所述計算機(jī)執(zhí)行上述的心電信號處理方法。

本發(fā)明實施例提供的心電信號處理方法及裝置，采集目標(biāo)用戶的心電信號；對采集的心電信號中的各個采樣點進(jìn)行擬合處理，獲取所述心電信號中各個采樣點的擬合信號；根據(jù)所述各個采樣點的擬合信號對所述心電信號進(jìn)行處理，去除基線漂移和第一肌電噪聲。本發(fā)明實施例針對各個采樣點及其附近心電信號進(jìn)行擬合，獲得各個采樣點的擬合信號，將擬合信號從心電信號中去除，實現(xiàn)快速、有效地去除心電信號中的基線漂移和肌電噪聲。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明一個實施例的心電信號處理方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明一個實施例的運(yùn)動型連續(xù)無創(chuàng)多生命體征監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一個實施例的心電信號處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明一個實施例的電子設(shè)備的實體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1是本發(fā)明一個實施例的心電信號處理方法的流程示意圖。如圖1所示，該實施例的方法包括：

s11：采集目標(biāo)用戶的心電信號；

在實際應(yīng)用，采集的目標(biāo)用戶的心電信號為含有強(qiáng)大的運(yùn)動肌電噪聲的三導(dǎo)聯(lián)心電信號。

s12：對采集的心電信號中的各個采樣點進(jìn)行擬合處理，獲取所述心電信號中各個采樣點的擬合信號；

需要說明的是，本發(fā)明實施例采集的心電信號數(shù)據(jù)x(i)，i是采樣數(shù)據(jù)序列號；對其中的第i點信號采用m次多項式進(jìn)行擬合處理。

s13：根據(jù)所述各個采樣點的擬合信號對所述心電信號進(jìn)行處理，去除基線漂移和第一肌電噪聲；

需要說明的是，第一肌電噪聲指的是人體發(fā)生每秒小于預(yù)設(shè)閾值(10次)的運(yùn)動時在胸腹部產(chǎn)生的肌電信號。本發(fā)明實施例將各個采樣點的擬合信號從心電信號中去除，去除基線漂移和第一肌電噪聲。

本發(fā)明實施例提供的心電信號處理方法，針對各個采樣點及其附近心電信號進(jìn)行擬合，獲得各個采樣點的擬合信號，將擬合信號從心電信號中去除，實現(xiàn)快速、有效地去除心電信號中的基線漂移和肌電噪聲。

在本發(fā)明實施例的一種可選的實施方式中，與圖1中的方法類似，步驟s12包括：

針對所述心電信號中的各個采樣點的兩邊單側(cè)各取預(yù)設(shè)個數(shù)的采樣點，構(gòu)建所述各個采樣點的多項式擬合式；

采用最小二乘法求解所述多項式擬合式，獲取所述各個采樣點的擬合信號。

具體地，所述多項式擬合式如下：

其中，y(i+j)代表擬合點，在采樣點i兩邊單側(cè)各取n個點，共2n+1個點做擬合處理；j＝-n,-n+1,…,n-1,n；m表示多項式最高冪次，k＝0,1,…m；aik代表多項式系數(shù)。

采用最小二乘法對多項式擬合式進(jìn)行求解的過程如下：

2n+1個擬合點y(i+j)到原始心電信號x(i)的距離平方之和，即擬合殘差為

為了找到aik使得rn最小，令上式對aik求得的偏導(dǎo)數(shù)為零，即

即

將上式改寫成矩陣形式為：

即xklal＝y(tǒng)k，于是ak＝xkl^-1yk。

遍歷整個心電信號中的每個數(shù)據(jù)x(i)，得到各個采樣點的擬合信號為b(i)＝ai0，以此作為基線漂移，從原始心電信號中去除，

因此，去除了基線漂移和第一肌電噪聲的凈心電信號為

n(i)＝x(i)-b(i)＝x(i)-ai0

在實際應(yīng)用中，單邊點數(shù)n，需綜合r波的寬度tr，即r波的上升沿和下降沿之間的時間間隔，與采樣率fs確定。通常情況下，tr≈30毫秒＝0.030秒，運(yùn)動周期1/f約為1秒，遠(yuǎn)大于tr。原則是2n+1個點需覆蓋2倍tr，即

2n+1>2fs·tr

在實際應(yīng)用中，肢體靜止時，取多項式最高冪次m≥0。肢體慢動和快動時，取m≥2。

根據(jù)如上原則確定的單邊點數(shù)n和多項式最高冪次m，計算量小，可準(zhǔn)確、有效、同時去除基線漂移和第一肌電噪聲。

進(jìn)一步地，所述方法還包括：

當(dāng)所述目標(biāo)用戶的四肢軀干的運(yùn)動頻率大于預(yù)設(shè)閾值時，通過低通濾波去除所述心電信號的第二肌電噪聲。

在實際應(yīng)用中，當(dāng)人體發(fā)生每秒10次左右的胸腹肌劇烈抖動時，產(chǎn)生的第二肌電噪聲，難以作為基線漂移去除。該種噪聲雖然較為罕見，但是其具有一定時長的持續(xù)重復(fù)性，可通過附加頻率

的濾波器可以去除；tr表示r波的寬度，即r波的上升沿和下降沿之間的時間間隔。

再高頻的胸腹肌顫抖，信號光滑處理可以去除。

在實際應(yīng)用中，本發(fā)明實施例的心電信號處理方法可應(yīng)用于如圖2所示的運(yùn)動型連續(xù)無創(chuàng)多生命體征監(jiān)測系統(tǒng)中。運(yùn)動型連續(xù)無創(chuàng)多生命體征監(jiān)測系統(tǒng)，是繼應(yīng)用于手術(shù)室、醫(yī)院、家庭在被監(jiān)測者靜止和休息時采用的各種有創(chuàng)和無創(chuàng)生命體征監(jiān)測系統(tǒng)之后，下一代在遠(yuǎn)程靜息和運(yùn)動中進(jìn)行健康和生理參數(shù)監(jiān)護(hù)的核心技術(shù)。

如圖2所示，運(yùn)動型連續(xù)無創(chuàng)多生命體征監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)測主機(jī)部分21和穿戴部分22；監(jiān)測主機(jī)部分21包括系統(tǒng)主機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)、顯示屏、打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等外圍數(shù)據(jù)、圖形和能源等輸入、輸出和通訊設(shè)備；穿戴部分22包括心電圖采集電極221、光電容積脈搏波采集器222和監(jiān)測儀223。監(jiān)測儀223將心電圖采集電極221和光電容積脈搏波采集器222采集的心電信號和脈搏信號發(fā)送至監(jiān)測主機(jī)部分21；監(jiān)測主機(jī)部分21根據(jù)本發(fā)明實施例的方法對心電信號進(jìn)行處理；并將處理后的心電信號、脈搏波信號、多生命體征參數(shù)或/和目標(biāo)用戶其他監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù)等發(fā)送至監(jiān)測儀223；監(jiān)測儀223對接收到的處理后的心電信號、脈搏波信號、多生命體征參數(shù)或/和目標(biāo)用戶其他監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù)等進(jìn)行顯示。在實際應(yīng)用中，監(jiān)測主機(jī)部分21和監(jiān)測儀223可通過usb串口、藍(lán)牙和wifi進(jìn)行通信，也可以通過共享共同的處理器、存儲器和總線，實施本案例所述心電信號處理方法。

應(yīng)用了本發(fā)明提供的心電信號處理方法的軟件，也可以加載到滿足硬件配置要求的pc電腦、筆記本電腦、服務(wù)器、單片機(jī)、ipad、平板電腦、ios和安卓操作系統(tǒng)的智能手機(jī)上，使上述智能設(shè)備成為運(yùn)動型連續(xù)無創(chuàng)多生命體征監(jiān)測系統(tǒng)主機(jī)部分。

圖3是本發(fā)明一個實施例的心電信號處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本發(fā)明實施例的裝置包括心電信號采集單元31、擬合信號獲取單元32和處理單元33，具體地：

心電信號采集單元31，用于采集目標(biāo)用戶的心電信號；

擬合信號獲取單元32，用于對采集的心電信號中的各個采樣點進(jìn)行擬合處理，獲取所述心電信號中各個采樣點的擬合信號；

處理單元33，用于根據(jù)所述各個采樣點的擬合信號對所述心電信號進(jìn)行處理，去除基線漂移和第一肌電噪聲。

本發(fā)明實施例提供的心電信號處理裝置，針對各個采樣點及其附近心電信號進(jìn)行擬合，獲得各個采樣點的擬合信號，將擬合信號從心電信號中去除，實現(xiàn)快速、有效地去除心電信號中的基線漂移和第一肌電噪聲。

在本發(fā)明實施例的一種可選的實施方式中，擬合信號獲取單元32包括:

多項式擬合式構(gòu)建模塊，用于針對所述心電信號中的各個采樣點的兩邊單側(cè)各取預(yù)設(shè)個數(shù)的采樣點，構(gòu)建所述各個采樣點的多項式擬合式；

擬合信號獲取模塊，用于采用最小二乘法求解所述多項式擬合式，獲取所述各個采樣點的擬合信號。

具體地，所述多項式擬合式如下：

其中，y(i+j)代表擬合點，在采樣點i兩邊單側(cè)各取n個點，共2n+1個點做擬合處理；j＝-n,-n+1,…,n-1,n；m表示多項式最高冪次，k＝0,1,…m；aik代表多項式系數(shù)。

可選地，該心電信號處理裝置還包括：

第二肌電噪聲去除單元，用于當(dāng)所述目標(biāo)用戶的四肢軀干的運(yùn)動頻率大于預(yù)設(shè)閾值時，通過低通濾波去除所述心電信號的第二肌電噪聲。

本發(fā)明實施例的心電信號處理裝置可以用于執(zhí)行上述方法實施例，其原理和技術(shù)效果類似，此處不再贅述。

圖4是本發(fā)明一個實施例的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

參照圖4，電子設(shè)備包括：處理器(processor)41、存儲器(memory)42和總線(bus)43；其中，

處理器41和存儲器42通過總線43完成相互間的通信；

處理器41用于調(diào)用存儲器42中的程序指令，以執(zhí)行上述各方法實施例所提供的心電信號處理方法。

此外，上述的存儲器42中的邏輯指令可以通過軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機(jī)設(shè)備(可以是個人計算機(jī)、服務(wù)器、筆記本電腦、單片機(jī)、ipad、平板電腦、ios和安卓操作系統(tǒng)的智能手機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：u盤、移動硬盤、硬盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機(jī)存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

本實施例提供一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計算機(jī)程序產(chǎn)品包括存儲在非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上的計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序包括程序指令，當(dāng)所述程序指令被計算機(jī)執(zhí)行時，計算機(jī)能夠執(zhí)行上述各方法實施例所提供的心電信號處理方法。

本實施例提供一種非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲計算機(jī)指令，所述計算機(jī)指令使所述計算機(jī)執(zhí)行上述各方法實施例所提供的心電信號處理方法。

本發(fā)明實施例提供的心電信號處理方法及裝置，采集目標(biāo)用戶的心電信號；對采集的心電信號中的各個采樣點進(jìn)行擬合處理，獲取所述心電信號中各個采樣點的擬合信號；根據(jù)所述各個采樣點的擬合信號對所述心電信號進(jìn)行處理，去除基線漂移和第一肌電噪聲。本發(fā)明實施例針對各個采樣點及其附近心電信號進(jìn)行擬合，獲得各個采樣點的擬合信號，將擬合信號從心電信號中去除，實現(xiàn)快速、有效地去除心電信號中的基線漂移和第一肌電噪聲。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機(jī)可用程序代碼的計算機(jī)可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學(xué)存儲器等)上實施的計算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解為可由計算機(jī)程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計算機(jī)程序指令到通用計算機(jī)、專用計算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機(jī)器，使得通過計算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

需要說明的是術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

本發(fā)明的說明書中，說明了大量具體細(xì)節(jié)。然而能夠理解的是，本發(fā)明的實施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實踐。在一些實例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對本說明書的理解。類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡本發(fā)明公開并幫助理解各個發(fā)明方面中的一個或多個，在上面對本發(fā)明的示例性實施例的描述中，本發(fā)明的各個特征有時被一起分組到單個實施例、圖、或者對其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋成反映如下意圖：即所要求保護(hù)的本發(fā)明要求比在每個權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說，如權(quán)利要求書所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開的單個實施例的所有特征。因此，遵循具體實施方式的權(quán)利要求書由此明確地并入該具體實施方式，其中每個權(quán)利要求本身都作為本發(fā)明的單獨實施例。

以上實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。