[发明专利]面向FPGA实现心电信号R波自动检测的方法及系统

权利要求书

1.面向FPGA实现心电信号R波自动检测的方法，其特征在于，包括面向FPGA实现的以下步骤：

（1）采用双正交二次样条小波对心电信号进行4层小波分解；

（2）采用自适应阈值法分别获取第3、4层上的自适应阈值；

（3）根据第3、4层上的自适应阈值分别获取小波分解系数在对应层上的正负模极值对；

（4）去除正负模极值对中的伪模极大值点；

（5）根据去除伪模极大值点后的正负模极值对定位R波。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（5）之后还包括：

（6）在小波分解的第2层上，以定位出的R波为核心，向前后的一段时间窗中各寻找一个模极大值点，定位出Q波和S波。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若在前后的一段时间窗中找不到模极大值点，表示Q或S波不存在，则把R波对应的模极值对的起止点作为QRS波的起止点。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中心电信号为去噪后的心电信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，采用加权阈值法去除原心电信号中的噪声信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，通过以下方法分别获取第3、4层上的自适应阈值：

设尺度2^j的自适应阈值为Th_j(j=1，2，3，4)，其中，=1，2，3，4，为对应的层值，为层的模极大值，下一个QRS波的模极大值的阈值估计参数通过下式获取：

，以此计算出第3、4层上的自适应阈值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中，根据补充检测策略，删除多检点补偿漏检点，以去除正负模极值中的伪模极大值点。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（5）定位R波时，所述R波的位置为第3层和第4层上的小波系数均寻找到正负模极值对时的过零点的位置。

9.面向FPGA实现心电信号R波自动检测的系统，其特征在于，包括面向FPGA实现的小波分解模块和检测模块，其中：

所述小波分解模块用于对心电信号进行4层小波分解，最终分别输出第3、4层上的小波系数；

所述检测模块用于以第3、4层上的小波系数作为输入信号，采集第3、4层上的正负模极值对，同时定位其过零点为R波，完成心电信号特征波的检测。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于：

所述小波分解模块包括地址发生器单元，所述地址发生器单元分别连接心电数据RAM单元、滤波器系数RAM单元、控制单元和乘法器单元，所述心电数据RAM单元和滤波器系数RAM单元分别连接乘法器单元，所述乘法器单元依次连接累加器单元、寄存器单元和二抽取单元，所述控制单元分别与累加器单元、寄存器单元和二抽取单元连接；

以上每一级并行结构中的基本运算单元级联进行小波分解运算，每一层小波分解的低频小波系数作为下一层小波变换的输入，最终分别输出第3、4层上的小波系数；

所述检测模块包括可分别接收第3、4层上的小波系数的比较器一、小波分解数据存储器和寄存器，所述比较器一与小波分解数据存储器互连，所述小波分解数据存储器还连接比较器二，所述寄存器通过阈值寄存器连接比较器二；

初始化寄存器后，当接收到第3、4层上的小波系数后，首先将该数据存入小波分解数据存储器RAM中，并与寄存器中的值进行比较，如果大于极大值或小于极小值，则更新寄存器，当启动检测信号时，停止寄存器中的数据更新，同时生成地址信号，把寄存器中存储数据数值的1/3存入到阈值寄存器中作为阈值，同时比较该阈值与小波分解数据存储器中的输出数据，如果输出数据大于该阈值，则判断为正模极大值，否则判断为负模极大值，此时则认为在该层检测到了极值点。