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[原创] ECG信号的自适应滤波过程简介

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发表于 2013-7-22 19:53:51 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 corball 于 2013-7-23 20:12 编辑

心电图(ECG)的信号滤波是一个很有趣的话题,尽管一些准则公认心电的信号频带范围是0.05-150Hz,但是出于使用场景等限制,在医疗器械领域人为做了心电图机、监护仪、动态心电等区分。这些区分一个特征就是频带,比如心电图机,根据产品标准的不同,频带有0.5-40Hz的,也有0.5-75Hz。这些频带的限制有硬件的,也有软件的。共同的一点是使用时频滤波器的概念。
时频滤波器,比如工频干扰是在50Hz或者60Hz(更广泛意义上,还需要考虑工频的频率误差),那么则采用特征频率为50或者60Hz的陷带滤波器对输入信号进行处理。但是从心电和干扰信号的本质来看,时频滤波器有很大的局限性,主要是干扰信号和有效信号的频带是相同的。这里我们介绍一个自适应滤波器的信号处理过程。在自适应滤波器处理过程中,ECG信号只包含两个大的过程:基线漂移去除和自适应滤波。细分之后,自适应滤波还包括R峰识别,对采样的数据进行相位细分和心跳周期叠加,在心跳周期信号叠加基础上,按照平均值和方差,采用心跳电信号的数学模型进行参数优化识别,在优化参数的基础上,使用卡尔曼滤波进行滤波和光滑处理。过程的图像如下:
1、原始数据
原始记录ECG信号.png
2、基线去除和R峰识别
R峰识别.png
基线去除可以采用多种办法,比如单级/2级中值/均值法,零相移滤波等。R峰识别是将心跳信号细分相位和叠加的基础,在此基础上进行模型参数的优化。
3、相位分Bin和参数优化
相位分Bin.png
相位分Bin需要考虑采样率等因素。参数优化可以采用手工和自动的方式进行。
4、滤波结果比对
滤波结果比对.png
这是基线去除后,滤波前后的结果。可以通过计算信噪比来考核滤波效果,也可以将滤波前后的信号、滤波信号加上三倍的滤波去除噪声的方差叠加,考察滤波效果。
发表于 2013-7-23 16:40:57 | 显示全部楼层
很好很强大!!
发表于 2013-7-23 16:45:45 | 显示全部楼层
很好很强大!!
发表于 2014-9-11 15:32:54 | 显示全部楼层
滤波器的详细设计方法有么
 楼主| 发表于 2014-9-14 22:46:48 | 显示全部楼层
回复 4# 玉面小飞龙
EKF - 扩展卡尔曼滤波
发表于 2017-5-31 14:54:46 | 显示全部楼层
可以提供matlab代码参考吗?
发表于 2020-2-10 15:35:13 | 显示全部楼层
在进行拓展卡尔曼滤波的时候,模型怎么建立的呢,我不知道如何求转移矩阵,最近毕业设计,遇到一点问题
发表于 2020-4-25 20:21:01 | 显示全部楼层
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