[发明专利]一种心电信号降噪方法

摘要

本发明公开了一种心电信号降噪方法，包括以下步骤：(1)对原始心电信号进行均值滤波，计算每一信号点的梯度值gi及衰减系数hi，并判断该信号点为边缘信号点或非边缘信号点；(2)对原始心电信号的进行非局部均值降噪，得到非局部均值预滤波结果；(3)对步骤(2)中获得的非局部均值预滤波结果，根据步骤(1)获得的梯度值gi结果修正。本发明对不同的心电信号波段，自适应调整衰减系数，有效抑制心电信号中噪声的同时更好地保护信号细节，滤波效果良好。

主权项

一种心电信号降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对原始心电信号O进行均值滤波，计算每一信号点的梯度值gi及衰减系数hi，并判断该信号点为边缘信号点或非边缘信号点；(1‑1)对原始心电信号O进行均值滤波，得到均值滤波心电信号I；(1‑2)对于均值滤波心电信号I中的每一点i，计算其梯度值gi并判断该点是否为边缘区域信号点，并根据判断结果计算衰减系数hi，其中：梯度值gi为其左邻域信号点与该信号点差值的平均值；判断该点是否为边缘区域信号点，方法如下：根据预先设定的梯度阈值T，判断该信号点为边缘区信号点或非边缘区信号点，当gi大于T，判断该信号点为边缘区信号点，否则判断该信号点位非边缘区信号点；根据判断结果计算衰减系数hi，按照式(I)计算：hi=h01+(gigmax)2gi>Th0gi≤T---(I)]]>其中gmax是预先设定的梯度值的最大值，h0为固定衰减系数；(2)对原始心电信号O的进行非局部均值降噪，得到非局部均值预滤波结果M，其中每一点Mi按照式(II)计算，Mi=Σj∈Ωω(i,j)·Oj---(II)]]>其中，Ω为搜索窗，ω(i,j)为信号块与相似窗权重，采用式(III)计算：ω(i,j)=1Ciexp(-G*||O(Ni)-O(Nj)||22hi2)---(III)]]>其中，G是高斯核函数，Ci为归一化参数，O(Ni)为信号块，O(Nj)为相似窗，hi为步骤(1)获得的衰减系数；(3)对步骤(2)中获得的非局部均值预滤波结果M，根据步骤(1)获得的梯度值gi结果修正，得到降噪后的心电信号；(3‑1)对于非局部均值预滤波结果M每一点Mi，计算其梯度值g′i，梯度值g′i为其左邻域信号点与该信号点差值的平均值，根据预先设定的梯度阈值T，判断该信号点为边缘区信号点或非边缘区信号点；如果判断结果与根据步骤(1‑2)判断的结果相同，则该点不需要修正，将Mi作为降噪后的心电信号，否则执行步骤(3‑2)；(3‑2)对非局部均值预滤波结果中需要修正的点Mi进行修正：将式(I)中的gi替换为g′i，得到该点的修正后的衰减参数h′i，将式(III)中的hi替换为h′i，得到该点修正后的信号块与相似窗权重ω(i,j)'，将式(II)中的ω(i,j)替换为ω(i,j)'，得到该点修正后的非局部均值预滤波结果M′i，将M′i作为降噪后的心电信号。