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滤除ECG中肌电和宽频率范围工频干扰的小波算法.docx


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第 3 期 赵 捷 , 等 .滤除 ECG 中肌电和宽频率范 围工频干扰的小波算法 225 通道两种。在单通道中的自适应泸波器可使用频率估计,来跟踪在一定 范围内跟踪工频干扰的频率变化[5]。在多通道中常用的方法是Widrow 提出的自适应噪音滤波方法,该方法的前提是假设心电信号和干扰信号 不相关,在此基础上利用自适应滤波方法,自动调整滤波器系数,以跟踪 输入过程,实现工频干扰的抵消[6]。但自适应泸波器的缺点是频率跟 踪范围较窄;3):2de nt componen t))波器虽然能通过平滑抑制噪音,但同 时也会使信号的边沿模糊。高通滤波器可以使边沿更加陡峭,但背景噪 音同时被加强。小波变换(wavele tt ransform,WT)是一种时频局部化、 多分辨分析方
法,具有自动“变焦距”的功能。以WT为理论基,,能,因此在临床。多 resolu ti onanalysis )又称多尺度分析。它的基本思想是利用正交小波 基函数的多尺度特性将信号在不同尺度下展开并加以比较,以得到有用 的信息。多分辨率分析不但为正交小波基函数的构造提供了一种简单 的方法,而且还为正交小波变换的快速算法(Mallat算法)提供了理论依 据。离散二进小波变换的 Mallat 算法为:
mm-1
(n-2mTk)x(n)二工hO(k)x
k 相互统计独立的信源经线性组合而产生的混合信号,最终从混合信号中 提出各自的独立的信号分量,使用ICA可从多通道心电信号中分出工频 干扰信号[7]。ICA的缺点是使用多通道,不适合仅有一两个通道的各类 心电监护仪使用。
另外工频干扰其中还包含丰富的谐波分量,以及因电网不稳定造成的其 它噪声干扰。因此对工频干扰需要设计多吸收点,以消除工频干扰的基 频和谐波成分。上面3种算法都不能很好地满足对谐波成分的吸收。 心电信号中肌电干扰主要由骨骼肌产生。它的频率范围很宽,一般在 2〜500Hz之间,表现为不规则的快速变化波形。由于肌电的频谱较宽, 而且又与心电的频谱混在一起,故很难用一般常规的方法将其与心电分 开。常规的心电图及一般使用转折频率为37Hz的低通模拟滤波器,这 样在滤除部分肌电干扰的同时,也使QRS波群的高频成分受到了衰减, 表现为 R 波幅度的降低。
mm-1
(n-2m-1k)d(n)=Eh1(k)x
k
其中m,n^Z,m:为尺度,xm(n)是分辨率为
2m的信号,称为近似(approximations)。xO(n)为被处理的原始数字信 号 x(n),dm(n) 为信号 m-1
(n)的二进小波变换,称为细节(de tails)。x
01
h(n)和h(n)为有限冲击响应滤波器,称为分
解滤波器。信号xm-l(n)可由如下Mallat重构算法来恢复:
xm- l(n)二工g0(k)xm(n-2k) + 工gl(k)
k
k
d(n-2k)
m
这里g0(n)和g1(n)为有限冲击响应滤波器,称为重构滤波器。
这里选取双正交小波(biorthogonal)中的小波函数(bior2.2)。双正交 小波的主要特征是具有线性相位、对称性和正规性, 这点在心电处理中 尤为重要,因为相位失真将导致心电波形的失真。小波函数(bior2.2) 分解滤波器系数如下:
h0(-2,-1,0,1,2)

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  • 时间2022-05-17
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