[发明专利]基于改进EMD与阈值法融合的心电信号去噪方法

权利要求书

1.一种基于改进EMD与阈值法融合的心电信号去噪方法，包括步骤：

A.对采集到的信号进行改进的EMD分解，具体地：

A1.对采集到的信号y(t)加入ω_a倍的均值为零、单位方差的正系数白噪声n(t)，得到信号下标a表示第a次加入白噪声；

A2.用最小二乘支持向量机对信号两端进行延拓，得到延拓序列；

A3.用保形样条插值的方法构造所述延拓序列的上包络线及下包络线j表示第j段T-B样条拟合曲线，所述上包络线由极大值点、以及在每两个极大值点间插入两个数值点构成T-B样条曲线，所述下包络线由极小值点、以及在每两个极小值点间插入两个数值点构成T-B样条曲线；其中，所述在每两个极大值点间插入两个数值点具体为：定义所述数值点如下：

其中，t_ij为位于时间t_i-1与t_i之间的第j个插入点，b为极大值点个数，插入数值点后的序列为：

{x_max(t₀),x_max(t₁₁),x_max(t₁₂),x_max(t₁),x_max(t₂₁),x_max(t₂₂),x_max(t₃),...,x_max(t_b)}，

将上述序列作为T-B样条曲线的控制顶点，上包络线即T-B样条曲线表达如下：

其中，j表示拟合的第j段T-B样条曲线；U表示上包络线，h_ij(t)为T-B样条基函数；在每两个极小值点间插入两个数值点插入两个数值点构成T-B样条曲线的构造方法与构造上包络线的方法类似，下包络线的表达如下：

其中，D表示下包络线；

A4.计算第a次加入白噪声后所得到上下包络线的均值以及信号与m_a(t)的差值如果C(t)不满足IMF定义的截止条件，则重复步骤A3；否则提取C(t)作为表示第a次加入正系数白噪声经第i次EMD分解的IMF；计算剩余量

A5.将步骤A4的剩余量r(t)作为一个新的信号，即r(t)＝y(t)，再经步骤A1～A4进行筛选来获得下一个更低频率的IMF，直到筛选出来的IMF分量满足ZSD＜θ，则停止筛分，其中，θ为设定的阈值，ZSD计算式为：

IMF_i(t)为第i次EMD分解的IMF，n为IMF_i(t)的长度；

A6.经A1～A5分解后的信号表示为其中，d为心电信号经EMD分解后的IMF的个数，为第a次加入正系数白噪声经第i次EMD分解的IMF，r_d(t)为进行第d次分解时的残差；

与步骤A1～A5相似，对心电信号加入负系数白噪声后的信号进行EMD分解，分解后的信号表示为其中，为第a次加入负系数白噪声经第i次EMD分解的IMF；

A7.对步骤A6得到的加入正系数及负系数白噪声后IMF进行累加求平均，得

B.通过排列互信息判断每个IMF与原信号的线性关系，对由步骤A得到的IMF进行有效信号判定；

C.对步骤B选出来需要去噪的IMF进行阈值去噪处理，所述阈值计算式为：

其中，可调参数m为正数，可调参数α为正数，σ为各个IMF分量中噪声标准差，σ＝median(IMF_i(t))/0.6745，median(·)为求中位数；N为采样点数；

D.步骤B剩下的IMF与步骤C进行处理后的信号进行信号重构。

2.如权利要求1所述的心电信号去噪方法，其特征在于，所述A2包括：对进行采样得到采样序列为N为采样点数；通过测试样本集，所述最小二乘支持向量机的输出是其中，为延拓后的第一个信号；再将作为原始数据新的边界点，得到第2个数据序列延拓值以此类推，根据需要延拓数据点的个数得到全部延拓序列其中，M为向右延拓的信号点数；对于给定数据序列向左延拓得到最终延拓序列为