一種分?jǐn)?shù)階90°移相器及其qrs檢波方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種分?jǐn)?shù)階90°移相器及其QRS檢波方法，屬于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。基于Grünwald?Letnikov分?jǐn)?shù)階微積分，定義分?jǐn)?shù)階中心差分算子，其本質(zhì)為一維分?jǐn)?shù)階90°移相器，其相頻特性與傳統(tǒng)一階導(dǎo)數(shù)相同，恒為90°相移，由于其幅頻特性為頻率的分?jǐn)?shù)階次冪函數(shù)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)分?jǐn)?shù)階次在檢測(cè)精度與抗噪性之間取得一定平衡，將心電信號(hào)x(n)通過(guò)所設(shè)計(jì)的分?jǐn)?shù)階90°移相器，進(jìn)行R波檢測(cè)，在已確定R波的基礎(chǔ)上，位于R波之前的極小值點(diǎn)為Q波，位于R波之后的極小值點(diǎn)為S波。本發(fā)明計(jì)算簡(jiǎn)便，對(duì)受噪嚴(yán)重、波形異常的心電信號(hào)具有較好的檢波效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種分?jǐn)?shù)階90°移相器及其QRS檢波方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明公開(kāi)了一種分?jǐn)?shù)階90°移相器及其QRS檢波方法，屬于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] -個(gè)正常的屯、電信號(hào)是由一系列的波形組成的，主要包含P波、QRS復(fù)合波、T波、ST 段W及聽(tīng)皮。QRS復(fù)合波的檢測(cè)是屯、電信號(hào)波形檢測(cè)中的首要問(wèn)題。精確可靠的QRS波檢測(cè)是 診斷屯、電疾患的首要依據(jù)，是其他波形診斷的重要參考。QRS復(fù)合波的檢測(cè)主要是基于其形 態(tài)、頻率特性與其他波形的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)的。近年來(lái)，QRS復(fù)合波檢測(cè)手段主要有：闊值法，小 波分析法，模板匹配法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等等。
[0003] QRS復(fù)合波檢測(cè)的首要問(wèn)題是波峰值點(diǎn)的檢測(cè)，即R波的檢測(cè)。由于R波具有幅度大 和斜率局的特點(diǎn)，因此最為常見(jiàn)的R波檢測(cè)方法有幅度法、面積法和斜率法。幅度法和面積 法在遇到非常規(guī)的屯、電信號(hào)，如高T波、高P波時(shí)容易出錯(cuò);斜率法則優(yōu)于運(yùn)兩種方法。斜率 法，又稱(chēng)差分闊值法，是將濾波后的信號(hào)進(jìn)行差分運(yùn)算，再采用預(yù)先給定的闊值進(jìn)行判別。 另一種闊值法則考慮屯、電信號(hào)QRS復(fù)合波的寬度檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到QRS時(shí)輸出一個(gè)脈沖信號(hào)， 并與某個(gè)事先設(shè)定的闊值進(jìn)行比較，從而檢測(cè)出QRS復(fù)合波?？偟膩?lái)說(shuō)，闊值法設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn) 單，計(jì)算量小，易于工程實(shí)現(xiàn)，但同時(shí)闊值的設(shè)置存在隨機(jī)性，精度不能得到一致的保證。
[0004] 小波變換可W將信號(hào)分解成不同尺度下的子信號(hào)，屬于局部化分析方法。它研究 信號(hào)頻譜和小波變換尺度之間的關(guān)系，通過(guò)將屯、電信號(hào)中不同波形和干擾源在頻譜上進(jìn)行 對(duì)比，從頻譜的分布上檢測(cè)出QRS波。小波變換通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)并優(yōu)化闊值的選擇，運(yùn)用 多標(biāo)準(zhǔn)判定，保證了較高的檢測(cè)精度。小波變換的另一個(gè)重要特點(diǎn)是抗噪性強(qiáng)，減少漏檢和 誤檢的概率，其缺點(diǎn)是計(jì)算量大，不適宜實(shí)時(shí)工程應(yīng)用。
[0005] 模板匹配法將QRS波群、T波等近似認(rèn)為是單獨(dú)的模板，通過(guò)幅值歸一化處理，信號(hào) 中不同的幅頻分量對(duì)應(yīng)各個(gè)模板的能量分布，通過(guò)不同幅頻分量的模板之間的匹配來(lái)檢測(cè) 出QRS波群，將對(duì)QRS波群的檢測(cè)轉(zhuǎn)化為模板間的匹配鑒別。該方法對(duì)幅值判斷和頻率判斷 進(jìn)行了統(tǒng)一，優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，精度高，缺點(diǎn)是耗時(shí)長(zhǎng)，計(jì)算量大。
[0006] 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法首先對(duì)信號(hào)進(jìn)去降噪處理，得到噪聲較小段信號(hào)的QRS復(fù)合波模板作 為參考模板。然后按次序在屯、電信號(hào)中找到匹配度較高的屯、電信號(hào)QRS復(fù)合波。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 特點(diǎn)是判別速度快，但需要較長(zhǎng)的訓(xùn)練時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種分?jǐn)?shù)階90°移相器及 其QRS檢波方法，該移相器相頻特性與傳統(tǒng)一階導(dǎo)數(shù)相同，恒為90°相移，由于其幅頻特性為 頻率的分?jǐn)?shù)階次幕函數(shù)，可W通過(guò)調(diào)節(jié)分?jǐn)?shù)階次在檢測(cè)精度與抗噪性之間取得一定平衡。 [000引為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種分?jǐn)?shù)階90°移相器，包括中屯、差 分Griinwald-Letnikov微積分算子及；，所述中屯、差分G;riinwald-Letn;Lkov微積分算子口;包 括前向Griinwald-Letnikov微積分算子公/、.后向Griinwald-Letnikov微積分算子公及比 例運(yùn)算器；所述前向Griinwald-LetnAov微積分算子濾波器巧'、后向Griinwald-LetnAov微 積分算子濾波器相互并聯(lián)在一起之后再與比例運(yùn)算器串聯(lián);所述輸入信號(hào)分別通過(guò)前向 Griinwa 1 d-Le tn i koV微積分算子濾波器馬V、后向Griinwa 1 d-Letn i koV微積分算子濾波器 進(jìn)行濾波，濾波后的信號(hào)通過(guò)比例運(yùn)算器調(diào)節(jié)后得到輸出信號(hào)。
[0009] 優(yōu)選的：所述中屯、差分Griinwald-LetnAov微積分算子濾波器1?與前向Griinwald- LetnAov微積分算子濾波器巧和后向Grilnwald-LetnAov微積分算子濾波器巧:的關(guān)系為：
[0010]
[00川其中，V辛化，nez。
[0012] 優(yōu)選的:所述輸出信號(hào)為：
[0013] Wei。）=X(ei。）· isgn( ω ) I ω IV
[0014] 其中，V為分?jǐn)?shù)階微積分濾波器的階次，取任意非偶實(shí)數(shù);X(ei")為輸入信號(hào)；i為 虛數(shù)單位，ω為信號(hào)頻率。
[0015] 優(yōu)選的：所述中屯、Griinwald-Letnikov微積分算子濾波器巧、前向Griinwald- LetnAov微積分算子濾波器及后向Grilnwald-Letnikov微積分算子濾波器巧：均通過(guò) 差分方程的形式來(lái)構(gòu)建。
[0016] 一種基于分?jǐn)?shù)階90°移相器的QRS檢波方法，將屯、電信號(hào)x(n)通過(guò)所設(shè)計(jì)的分?jǐn)?shù)階 90°移相器，進(jìn)行R波檢測(cè)，在已確定R波的基礎(chǔ)上，位于R波之前的極小值點(diǎn)為Q波，位于R波 之后的極小值點(diǎn)為S波。
[0017]優(yōu)選的：將屯噸信號(hào)x(n)通過(guò)所設(shè)計(jì)的分?jǐn)?shù)階90°移相器，利用閥值法濾除屯噸信 號(hào)中的高頻小幅毛刺，然后進(jìn)行R波檢測(cè)。
[0018]優(yōu)選的:所述R波檢測(cè)，其步驟為：1、區(qū)間法選出備選的正波和負(fù)波;2、排除法剔除 不符合要求的極值點(diǎn)，選擇相鄰兩個(gè)極值點(diǎn)中正確的極值點(diǎn)；3、配對(duì)法進(jìn)一步排除T波和P 波;4、坐標(biāo)修正法確定原始信號(hào)中R波的正確坐標(biāo)。
[0019]優(yōu)選的：所述QRS波形檢測(cè)，Q波和S波檢測(cè):位于R波之前的極小值點(diǎn)為Q波，之后的 極小值點(diǎn)為S波。
[0020] 本發(fā)明提供的分?jǐn)?shù)階90°移相器及其QRS波形檢測(cè)，相比現(xiàn)有技術(shù)，具有W下有益 效果：
[0021] (1)分?jǐn)?shù)階90°移相器，其相頻特性與傳統(tǒng)一階導(dǎo)數(shù)相同，恒為90°相移，然而由于 其幅頻特性為頻率的分?jǐn)?shù)階次幕函數(shù)，可W通過(guò)調(diào)節(jié)分?jǐn)?shù)階次在檢測(cè)精度與抗噪性之間取 得一定平衡。
[0022] (2)設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)便，通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分?jǐn)?shù)階微積分運(yùn)算，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的分?jǐn)?shù)階 前向?yàn)V波和后向?yàn)V波，通過(guò)并聯(lián)設(shè)計(jì)最終得到分?jǐn)?shù)階90°移相器，設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)便且算法效率 局。
[0023] (3)設(shè)計(jì)靈活性大，通過(guò)調(diào)節(jié)分?jǐn)?shù)階微積分的階次，可W依據(jù)實(shí)際需要的設(shè)計(jì)指標(biāo) 選擇合適的階次。
[0024] 綜上所述:將本發(fā)明基于分?jǐn)?shù)階90°移相器的檢波方法應(yīng)用于屯、電信號(hào)QRS波形檢 測(cè)，可取得較好的檢測(cè)效果。設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)便，設(shè)計(jì)靈活性大，通過(guò)調(diào)節(jié)分?jǐn)?shù)階微積分的階次， 可W依據(jù)實(shí)際需要的設(shè)計(jì)指標(biāo)選擇合適的階次。本發(fā)明的分?jǐn)?shù)階90°移相器的檢波方法可 應(yīng)用于非平穩(wěn)信號(hào)處理，尤其適用于批信號(hào)處理領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1為本發(fā)明分?jǐn)?shù)階90°移相器的流程圖；
[0026] 圖2為卷積模板曲線圖，其中V分別取-0.5和0.5兩種情況，m= 100;
[0027] 圖3為本發(fā)明分?jǐn)?shù)階90°移相器的QRS波形檢測(cè)流程圖；
[0028] 圖4為分?jǐn)?shù)階90°移相器作用于輸入信號(hào)前后的變化圖；
[0029] 圖5為闊值處理前后信號(hào)對(duì)比圖；
[0030] 圖6為檢測(cè)R波第一步，采用區(qū)間法選出備選的正波和負(fù)波后的曲線圖；
[0031] 圖7為檢測(cè)R波第二步，采用排除法剔除不符合要求的極值點(diǎn)后的曲線圖；
[0032] 圖8為檢測(cè)R波第Ξ步，采用配對(duì)法進(jìn)一步排除T波和P波后的曲線圖；
[0033] 圖9為檢測(cè)R波第四步，采用坐標(biāo)修正法確定原始信號(hào)中R波的正確坐標(biāo)的曲線圖；
[0034] 圖10為美國(guó)麻省理工學(xué)院MIT-BIH屯、電數(shù)據(jù)庫(kù)第106號(hào)數(shù)據(jù)檢測(cè)出的QRS波群。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于獲得一種比現(xiàn)有的基于一階差分檢波方法更理想 的分?jǐn)?shù)階信號(hào)處理算法，所設(shè)計(jì)的濾波器其本質(zhì)為一維分?jǐn)?shù)階90°移相器，其相頻特性與傳 統(tǒng)一階導(dǎo)數(shù)相同，恒為90°相移，由于其幅頻特性為頻率的分?jǐn)?shù)階次幕函數(shù)，可W通過(guò)調(diào)節(jié) 分?jǐn)?shù)階次在檢測(cè)精度與抗噪性之間取得一定平衡。在具體說(shuō)明本
【發(fā)明內(nèi)容】
之前，有必要對(duì) 本說(shuō)明書(shū)所用符號(hào)涵義進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。
[0036] 根據(jù)一階左導(dǎo)數(shù)的定義，可得到：
[0037]
[003引其中，f(t)為輸入信號(hào)。
[0039] 將巧定義為一階η重左導(dǎo)數(shù)，可得到：
[0040]
[0041 ]其4
為二項(xiàng)式系數(shù)。
[0042] 當(dāng)η取分?jǐn)?shù)時(shí)，該二項(xiàng)式系數(shù)可替換夫
癢中V為任 意非整數(shù)，由此我們定義V階前向Griinwald-Letnikov微積分算子用符號(hào)表示，對(duì)函數(shù)f (t)進(jìn)行V階前向61'化1￥31(1-1^61：]1化0￥微積分，得到下式：
[0043]
[0044] 其中，t和a分別是前向Griinwald-Letnikov微積分算子的上限和下限，該微積分算 子將η階微分與η階積分運(yùn)算統(tǒng)一用一個(gè)微積分算子來(lái)表示，且將整數(shù)域的運(yùn)算推廣到非整 數(shù)域。當(dāng)ν>0時(shí)，上式表示微分運(yùn)算，當(dāng)ν<0時(shí)，上式表示積分運(yùn)算，微積分算子由此得名， 信號(hào)進(jìn)行V階前向Griinwald-LetnAov微積分的傅里葉變換表示為：
[0045] 巧巧7腳二快卽/(衍）
[0046] 因此，V階前向Griinwald-LetnAov微積分算子巧"的頻域函數(shù)為：
[0047]
[004引對(duì)應(yīng)的幅頻和相頻響應(yīng)分別為：
[0049]
[0050] 根據(jù)一階右導(dǎo)數(shù)的定義，可得到：
[0化1 ]
[0052]其中f(t)為輸入信號(hào)。
[0化3]將定義為一階η重右導(dǎo)數(shù)，可得到：
[0化4]
[0化5]其中
為二項(xiàng)式系數(shù)。
[0056]當(dāng)η取分?jǐn)?shù)時(shí)，該二項(xiàng)式系數(shù)可替換夫
，其中V為任 意非整數(shù)。由此我們定義V階后向Griinwald-Letnikov微積分算子用符號(hào)巧'表示。對(duì)函數(shù)f (t)進(jìn)行V階后向Griinwald-LetnAov微積分，得到下式：
[0化7]
[0化引其中，b和t分別是后向Griinwald-Letnikov微積分算子的上限和下限。信號(hào)進(jìn)行V 階后向Griinwald-LetnAov微積分的傅里葉變換表示為：
[0化9]
[0060] 因此，V階后向Griinwald-LetnAov微積分算子巧的頻域函數(shù)為：
[0061]
[0062] 對(duì)應(yīng)的幅頻和相頻響應(yīng)分別為：
[0063]
[0064] 前向61'化1*日1(1-1^61：]1化〇￥微積分算子巧'和后向6111]1*日1(1-1^61：]111?)￥微積分算子巧* 可被視為兩種特殊的濾波器，其幅值響應(yīng)隨信號(hào)頻率和分?jǐn)?shù)階微積分階次變化而變化，信 號(hào)通過(guò)前向61'化1*曰1(1-1^61：]114〇￥微積分算子壞相角滯后^端"批），而信號(hào)通過(guò)后向61'0 nwa 1 d-Letn;?koV微積分算子巧相角超前^sgn(份)。
[0065] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0066] 本發(fā)明設(shè)計(jì)的分?jǐn)?shù)階90°移相器，如圖1所示，包括中屯、Griinwald-Letnikov微積分 算子濾波器巧，所述中屯、61'11脯日1(1-1^61：]114〇￥微積分算子濾波器'￡^包括前向61'11脯日1(1- LetnAov微積分算子濾波器巧'、.后向Griinwald-LetnAov微積分算子濾波器及比例運(yùn) 算器，所述前向Griinwald-LetnAov微積分算子濾波器〇/'、后向Griinwald-LetnAov微積分 算子濾波器相互并聯(lián)在一起之后再與比例運(yùn)算器串聯(lián);所述輸入信號(hào)分別通過(guò)前向Gru nwald-Letnikov微積分算子濾波器公巧日后向Griinwald-Letnikov微積分算子濾波器巧進(jìn) 行濾波，濾波后的信號(hào)通過(guò)比例運(yùn)算器
調(diào)節(jié)后得到輸出信號(hào)。
[0067] 用數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)說(shuō)明1?與〇/、〇巧勺關(guān)系，如下式 [006引
[0069] 其中V辛化，neZ。
[0070] 因此，對(duì)函數(shù)f (t)進(jìn)行V階中屯、Griinwald-LetnAov微積分可W表示為：
[0073] 假設(shè)將中屯、Griinwald-Le化化OV微積分算子應(yīng)用于一個(gè)有限長(zhǎng)的輸入信號(hào)序列 f(t)，相應(yīng)的傅里葉變換為
[0074]
[007引因此，中屯、Griinwald-LetnAov微積分算子巧的頻率函數(shù)為
[0076]
[0077] 對(duì)應(yīng)的幅頻特性和相頻特性分別為：
[007引
[0079]具體實(shí)施時(shí)，由于數(shù)字信號(hào)處理是基于離散信號(hào)進(jìn)行的，因此我們需將上述時(shí)域 函數(shù)進(jìn)行離散化操作，即用差分方程的形式來(lái)構(gòu)建數(shù)字信號(hào)濾波器。取h= 1，且當(dāng)或 h 足夠大的時(shí)候，可省略公式中的取極限運(yùn)一步驟。前向GriinwaId-LetnAov微積分算 子0/、后向Griinwald-Letnikov微積分算子巧"和中屯、Griinwald-Letnikov微積分算子巧的 差分近似定義如下：
[0084] 為了計(jì)算出前向Grilnwald-Letnikov微積分算子邱的差分方程，取卷積模板 =[.0,a…口2 口 11.].，模板長(zhǎng)度為m+1。那么，前向Griinwald-Letnikov微積分算子巧的差分方 程可寫(xiě)為
[0085] Δ;/的=/約 * 始J
[00化]同理，為了計(jì)算出后向Griinwald-LetnAov微積分算子公J的差分方程，取卷積模板 MfV = 口口.1 口2 ''··c?。,],模板長(zhǎng)度為m+1。那么，后向Griinwald-LetnAov微積分算子.巧·的差分方 程可寫(xiě)為
[0087] Δ?,''/.(/) = ,/ν)*Μ;
[0088] 當(dāng)中屯、差分算子1?應(yīng)用在有限長(zhǎng)度的信號(hào)f(t)上時(shí)，差分方程形式為
[0089]
[0090] 其中
卷積模板長(zhǎng)度為2m+l。
[0091] 圖2所示為卷積模板曲線圖，其中V分別取0.5和-0.5兩種情況，m= 100,即卷積 模板長(zhǎng)度為201，兩條卷積模板曲線奇對(duì)稱(chēng)且在兩端趨于0,表現(xiàn)了90°移相的通性，且保證 了適度的計(jì)算復(fù)雜度。
[0092] 圖3為QRS波形檢測(cè)流程圖，首先，我們將原始屯、電信號(hào)x(n)通過(guò)所設(shè)計(jì)的分?jǐn)?shù)階 90°移相器得到信號(hào)y(n)作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象，見(jiàn)圖4,接著，利用常見(jiàn)的闊值法濾除屯、電信號(hào) 中的高頻小幅毛躁，使得濾波后的輸出信號(hào)較平穩(wěn)的區(qū)間更加光滑，便于后續(xù)R波檢測(cè)，圖5 是闊值作用后的屯、電信號(hào)，兩條水平線分別為正闊值與負(fù)闊值。闊值法作用后得到的信號(hào)， 實(shí)驗(yàn)中記為信號(hào)X壯。
[0093] 接著，第Ξ個(gè)環(huán)節(jié)通過(guò)4個(gè)步驟得到R波的正確坐標(biāo)。
[0094] 圖6為檢測(cè)R波的第一步，用區(qū)間法選出備選的正波和負(fù)波。將信號(hào)等距離劃分區(qū) 間，逐個(gè)區(qū)間檢索出正、負(fù)極值。每個(gè)區(qū)間包含50個(gè)采樣點(diǎn)（由于信號(hào)采樣頻率為360Hz，因 此50個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的區(qū)間時(shí)長(zhǎng)大約為ο . 14s)。如果區(qū)間內(nèi)有非零的極值點(diǎn)（絕對(duì)值），則把 運(yùn)些極值點(diǎn)選出來(lái)并記錄坐標(biāo)。R-R峰值間隔醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)上大約為0.4-1.2秒之間，每個(gè)R-R峰 間，大約有3-9個(gè)捜索區(qū)間不等。圖6(b)中，圓圈表示的是區(qū)間法確定的正負(fù)極值點(diǎn)。可W看 到，通過(guò)區(qū)間法初步篩選出來(lái)的極值點(diǎn)很多，且由于區(qū)間起始點(diǎn)的隨機(jī)性和區(qū)間大小的設(shè) 定具有先決性，檢測(cè)出的"假"極值點(diǎn)很多。
[0095] 圖7為第二步，用排除法剔除不符合要求的極值點(diǎn)，選擇相鄰兩個(gè)的極值點(diǎn)中正確 的極值點(diǎn)。測(cè)量相鄰兩個(gè)非零正極值點(diǎn)間的距離。選擇出所有相鄰距離小于區(qū)間長(zhǎng)度的幅 值較小的點(diǎn)，并刪除。
[0096] 圖8為第Ξ步，配對(duì)法進(jìn)行進(jìn)一步排除T波和P波。為了防止偶爾出現(xiàn)的高幅值T波 和P波，需要使用配對(duì)法進(jìn)行排除，找到正確的正負(fù)極值對(duì)。測(cè)量?jī)蓚€(gè)相鄰的正負(fù)極值點(diǎn)（正 負(fù)極值點(diǎn)放在一起考慮）。有兩種情況：1)若距離小于等于區(qū)間長(zhǎng)度，即50個(gè)采樣點(diǎn)或0.14 秒，且正極值點(diǎn)出現(xiàn)在前，負(fù)極值點(diǎn)在后，則兩個(gè)極值點(diǎn)為一個(gè)正確的正-負(fù)配對(duì)。2)若距離 大于區(qū)間長(zhǎng)度，兩個(gè)極值點(diǎn)不構(gòu)成一對(duì)配對(duì)，需要?jiǎng)h除。圖8(b)中顯示了將錯(cuò)誤歸為R波的T 波排除后的效果。
[0097] 圖9為第四步，坐標(biāo)修正法確定原始信號(hào)中R波的正確坐標(biāo)。一旦我們?cè)诓罘中盘?hào) 中找到R波，捜索將鑒于此時(shí)確定的信號(hào)坐標(biāo)，回到原始信號(hào)，將此坐標(biāo)作為新的捜索中屯、 點(diǎn)，向此坐標(biāo)前后拓寬一定的長(zhǎng)度，得到新的捜索窗，窗口大小大概取在125ms~250ms。通 過(guò)運(yùn)個(gè)步驟的處理，彌補(bǔ)移相和濾波過(guò)程中造成的信號(hào)點(diǎn)R波相位的偏移。圖9(b)展示的是 在原始信號(hào)x(n)中使用本方法檢測(cè)出來(lái)的R波，圖中X指原始屯、電信號(hào)，R指檢測(cè)出來(lái)的R波。 [0〇9引圖10為美國(guó)麻省理工學(xué)院MIT-BIH屯噸數(shù)據(jù)庫(kù)第106號(hào)數(shù)據(jù)檢測(cè)出的QRS波群，由 于Q波和S波分別是位于R波前后的負(fù)向極值點(diǎn)波，且距離R波較近，QRS波群的長(zhǎng)度一般為 0.08~0.12s(即29-44個(gè)采樣點(diǎn)之間），因此WR波為中屯、，前后各22個(gè)采樣點(diǎn)作為檢測(cè)窗 口。位于R波之前的極小值點(diǎn)為Q波，之后的極小值點(diǎn)為S波。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種分?jǐn)?shù)階90°移相器，其特征在于:包括中心Griinwald-Letnikov微積分算子濾波 器 1，所述中心6101歷&1(1-1^1：11丨1^〇￥微積分算子代包括前向6101歷31(1-1^1：11丨1^〇￥微積分算 子1)丨和后向61'11簡(jiǎn)31(1-1^1：11丨1^〇￥微積分算子樣:，:所述輸入信號(hào)分別通過(guò)前向61'1111￥31(1-Letnikov微積分算子Μ和后向Griinwa 1 d-Letni kov微積分算子乃丨進(jìn)行濾波，濾波后的信號(hào) 通過(guò)比例運(yùn)算器調(diào)節(jié)后得到輸出信號(hào)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分?jǐn)?shù)階90°移相器，其特征在于:所述中心Griinwald-Letnikov 微積分算子濾波器·與前向Griinwald-Letnikov微積分算子濾波器.1>/以及后向Griinwald-Letnikov 微積分算子濾波器 的關(guān) 系為： 其中，v關(guān)2η，ηΕΖ。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分?jǐn)?shù)階90°移相器，其特征在于:所述輸出信號(hào)為： Y(eliJ) = X(eliJ) · isgn( ω ) I ω Iv 其中，v為分?jǐn)?shù)階微積分濾波器的階次，取任意非偶實(shí)數(shù);X(e1M)為輸入信號(hào);i為虛數(shù)單 位，ω為信號(hào)頻率。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分?jǐn)?shù)階90°移相器，其特征在于:所述中心Griinwald-Letnikov 微積分算子濾波器乃】、前向6101簡(jiǎn)&1(1-1^1：11丨1?)￥微積分算子濾波器￡ )，17以及后向61'11簡(jiǎn)31(1-Letnikov微積分算子濾波器!>；：均通過(guò)差分方程的形式來(lái)構(gòu)建。5. -種基于權(quán)利要求1所述的分?jǐn)?shù)階90°移相器的QRS檢波方法，其特征在于:將心電信 號(hào)x(n)通過(guò)所設(shè)計(jì)的分?jǐn)?shù)階90°移相器，進(jìn)行R波檢測(cè)，在已確定R波的基礎(chǔ)上，位于R波之前 的極小值點(diǎn)為Q波，位于R波之后的極小值點(diǎn)為S波。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的QRS檢波方法，其特征在于:所述R波檢測(cè)的步驟為：1、區(qū)間法 選出備選的正波和負(fù)波;2、排除法剔除不符合要求的極值點(diǎn)，選擇相鄰兩個(gè)極值點(diǎn)中正確 的極值點(diǎn);3、配對(duì)法進(jìn)一步排除T波和P波;4、坐標(biāo)修正法確定原始信號(hào)中R波的正確坐標(biāo)。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的QRS檢波方法，其特征在于:所述QRS波形檢測(cè)、Q波和S波檢測(cè)： 位于R波之前的極小值點(diǎn)為Q波，之后的極小值點(diǎn)為S波。
【文檔編號(hào)】A61B5/0472GK105870549SQ201610192289
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】王建宏, 方靖淮, 陳玉娟, 于志華, 金晶亮, 殷姝
【申請(qǐng)人】南通大學(xué)