[发明专利]一种消除振铃的工频干扰滤波方法

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理领域，具体用于存在突变信号的工频干扰滤波，尤其涉及的是对心电信号中工频干扰成分进行滤波的方法。

背景技术

从人体皮肤测得的心电信号是微弱的，而且经常叠加着各种干扰和噪声，最常见的就是电网的工频干扰(50Hz或60Hz)。滤除工频干扰是心电信号处理中需要解决的一个重要问题。目前，数字滤波技术已在工频干扰的处理上得到较多的应用，但现有的数字陷波器在滤除工频干扰时往往会产生“振铃”现象，从而影响数据的分析处理的准确性。图1、图2展示了在心电信号检测中，振铃直接影响了晚电位的分析；并使得QRS复合波、T波起止点模糊，T波变形。

发明内容

为了克服数字陷波器的振铃，本发明提供了一种消除振铃的工频干扰滤波方法，该方法在滤除工频干扰的同时，从根本上避免振铃的产生。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种消除振铃的工频干扰滤波方法，用于存在突变信号的工频干扰滤波，其特征是：对非突变部分的原始信号，直接通过陷波器滤波作为系统输出；对突变部分的原始信号减去前一次滤波的结果，再加上前一次滤波结果段首尾直线连接，再通过陷波器滤波处理，滤波结果加上前一次滤波的结果，再减去前一次滤波结果段首尾直线连接；并多次重复上述过程。

对原始信号首先进行波形识别，定位出突变部分的起止点，对于突变信号，利用前一次的输出、原始输入来得到这一次应加给陷波器的输入信号，滤波后的输出利用前一次的输出来调整。

原始信号第一次通过陷波器时，对应于突变起点处的陷波器初始状态应被保存。

突变部分的原始信号经过处理后通过陷波器时，该陷波器初始状态应被设置成该组值。

对应于突变部分的原始信号应被保存。

最后一次滤波结果作为系统输出。

所述的原始信号为心电信号时，用于QRS复合波、起搏信号、高大T波通过陷波器引起振铃的消除。

本发明的有益效果是，可以在滤除生物医学信号工频干扰的同时，从根本上避免振铃的产生，方法简单，易于实现。

附图说明

图1为不合工频干扰的原始输入心电信号；

图2为图1信号通过二阶IIR陷波器后的输出信号；

图3为对图1信号进行的QRS复合波起止点定位；

图4为图2中的第一个QRS复合波及QRS复合波段首尾连线；

图5为图1中的原始输入信号经过处理后给陷波器的输入；

图6为图5的输入信号通过陷波器并经处理后的输出；

图7经过5次处理后得到的陷波器输入；

图8为图7的输入信号通过陷波器并经处理后的输出以及其与图1信号的偏差；

图9为含有50Hz工频干扰的心电信号；

图10为图9输入信号的最终输出局部放大。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明的工频干扰滤波方法，首先对非突变部分的原始信号，直接通过陷波器滤波作为系统输出；再对突变部分的原始信号减去前一次滤波的结果，再加上前一次滤波结果段首尾直线连接，再通过陷波器滤波处理，滤波结果加上前一次滤波的结果，再减去前一次滤波结果段首尾直线连接；其中对原始信号首先进行波形识别，定位出突变部分的起止点，对于突变信号，利用前一次的输出、原始输入来得到这一次应加给陷波器的输入信号，滤波后的输出利用前一次的输出来调整。并多次重复上述过程后输出干净的信号。

如图3所示处理的信号是心电信号(ECG)，对于系统输入信号，首先进行QRS复合波起止点定位。

如图4所示，用QRS复合波起止点界定出图2信号中的QRS复合波部分E_qrs(n)，(0≤n＜N)。根据E_qrs(n)，作出一条直线L_qrs(n)(0≤n＜N)。

如图5所示，将图1中QRS复合波部分减去图4中的E_qrs(n)，(0≤n＜N)，并加上L_qrs(n)(0≤n＜N)，作为陷波器的输入信号。

如图6所示，以图5信号作输入的陷波输出加上图4中的E_qrs(n)(0≤n＜N)，并减去L_qrs(n)(0≤n＜N)的结果。

如图7所示，为重复上述处理得到的第5次陷波器输入，可见此时图1中QRS复合波部分已经近似成为一段直线。

如图8所示，为系统的最终输出，以及其与图1信号的偏差。可见，当输入为不含工频干扰的心电信号时，本方法不会引入振铃，从而避免了波形失真。