[发明专利]一种基于时频分析的心电信号分析方法

说明书

本发明涉及心电信号分析的技术领域，公开了一种基于时频分析的心电信号分析方法，包括：采集多段心电信号，利用经验模态分解方法将心电信号分解为多个IMF分量，根据IMF分量的标准差，筛选得到待时频分析的心电信号；利用小波阈值去噪方法对重构得到的心电信号进行去噪处理；对去噪后的心电信号进行多尺度小波分解，根据小波系数的时频，匹配得到心电信号中的R峰；利用R峰检测算法检测心电信号中重叠的R峰，根据心电信号R峰序列，计算心电信号的心率值。本发明所述方法通过对去噪后的心电信号进行多尺度小波分解，选择小波尺度最大的小波系数所对应的时频，匹配得到心电信号中的R峰，从而实现心电信号中的R峰检测。

技术领域

本发明涉及心电信号分析的技术领域，尤其涉及一种基于时频分析的心电信号分析方法。

背景技术

心血管系统疾病是威胁人类生命的重大疾病，具有高发病、高致残率和高死亡率等特点。世界卫生组织的统计显示，全球每年约有1700万人死于各类心血管系统疾病。随着我国经济高速发展，人民生活不断提高，心血管系统病在我国的发病率和死亡率逐年增加，并呈现年轻化、平民化、乡村化的趋势。

心电信号是人类最早研究并应用于临床医学的生物电信号之一，它反映了心脏在兴奋产生、传导和恢复过程中的电变化，是心脏电活动的一种客观表示，在不同层面上反映了心脏的工作状态。因此，如何实现心电信号的自动分析，完成心血管疾病诊断，成为当前研究的人们话题。

鉴于此，本发明提出一种基于时频分析的心电信号分析方法，通过对去噪后的心电信号进行多尺度小波分解，选择小波尺度最大的小波系数，并根据小波系数的时频，匹配得到心电信号中的R峰；利用R峰检测算法检测心电信号中重叠的R峰，并将时频匹配到的R峰与检测到的重叠R峰重构为心电信号R峰序列；根据重构得到的心电信号R峰序列，计算心电信号的心率值，若计算得到的心率值超过心率值的正常范围，则说明检测到心电信号异常。

发明内容

本发明提供一种基于时频分析的心电信号分析方法，目的在于(1)实现多角度心电信号的预处理；(2)实现心电信号中的R峰检测。

实现上述目的，本发明提供的一种基于时频分析的心电信号分析方法，包括以下步骤：

采集多段心电信号，利用经验模态分解方法将心电信号分解为多个IMF分量，根据IMF分量的标准差，筛选IMF分量标准差最高的k段心电信号作为待时频分析的心电信号；对于筛选得到的待时频分析的心电信号，去除心电信号中经验模态分解所得到的剩余分量以及部分IMF分量，将剩余的IMF分量重构为心电信号；

利用小波阈值去噪方法对重构得到的心电信号进行去噪处理，得到去噪后的心电信号；所述小波阈值为硬阈值λ；

对去噪后的心电信号进行多尺度小波分解，选择小波尺度为的小波系数并根据小波系数的时频，匹配得到心电信号中的R峰；

利用R峰检测算法检测心电信号中重叠的R峰，并将时频匹配到的R峰与检测到的重叠R峰重构为心电信号R峰序列；根据重构得到的心电信号R峰序列，计算心电信号的心率值，若计算得到的心率值超过心率值的正常范围，则说明检测到心电信号异常。

作为本发明的进一步改进方法：

所述利用经验模态分解方法对采集得到的多段心电信号进行分解，得到心电信号的IMF分量和剩余分量，包括：

1)对采集到的心电信号x_i(t)加入同长度的白噪声n_i(t)，得到信号X_i(t)：

X_i(t)＝x_i(t)+n_i(t)

其中：

i表示采集到的第i段心电信号，在本发明一个具体实施例中，共采集L段心电信号；