[發(fā)明專利]面向FPGA實現(xiàn)心電信號R波自動檢測的方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410260276.3
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN105212922A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 司玉娟;張倩;劉立勛;李培鵬;孫永堅;何漢體
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: A61B5/0472
• 分類號: A61B5/0472
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 陳國榮

1.面向FPGA實現(xiàn)心電信號R波自動檢測的方法，其特征在于，包括面向FPGA實現(xiàn)的以下步驟：

（1）采用雙正交二次樣條小波對心電信號進(jìn)行4層小波分解；

（2）采用自適應(yīng)閾值法分別獲取第3、4層上的自適應(yīng)閾值；

（3）根據(jù)第3、4層上的自適應(yīng)閾值分別獲取小波分解系數(shù)在對應(yīng)層上的正負(fù)模極值對；

（4）去除正負(fù)模極值對中的偽模極大值點；

（5）根據(jù)去除偽模極大值點后的正負(fù)模極值對定位R波。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（5）之后還包括：

（6）在小波分解的第2層上，以定位出的R波為核心，向前后的一段時間窗中各尋找一個模極大值點，定位出Q波和S波。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，若在前后的一段時間窗中找不到模極大值點，表示Q或S波不存在，則把R波對應(yīng)的模極值對的起止點作為QRS波的起止點。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（1）中心電信號為去噪后的心電信號。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，采用加權(quán)閾值法去除原心電信號中的噪聲信號。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（2）中，通過以下方法分別獲取第3、4層上的自適應(yīng)閾值：

設(shè)尺度2^j的自適應(yīng)閾值為Th_j(j=1，2，3，4)，其中，=1，2，3，4，為對應(yīng)的層值，為層的模極大值，下一個QRS波的模極大值的閾值估計參數(shù)通過下式獲?。?/p>

，以此計算出第3、4層上的自適應(yīng)閾值。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（4）中，根據(jù)補充檢測策略，刪除多檢點補償漏檢點，以去除正負(fù)模極值中的偽模極大值點。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（5）定位R波時，所述R波的位置為第3層和第4層上的小波系數(shù)均尋找到正負(fù)模極值對時的過零點的位置。

9.面向FPGA實現(xiàn)心電信號R波自動檢測的系統(tǒng)，其特征在于，包括面向FPGA實現(xiàn)的小波分解模塊和檢測模塊，其中：

所述小波分解模塊用于對心電信號進(jìn)行4層小波分解，最終分別輸出第3、4層上的小波系數(shù)；

所述檢測模塊用于以第3、4層上的小波系數(shù)作為輸入信號，采集第3、4層上的正負(fù)模極值對，同時定位其過零點為R波，完成心電信號特征波的檢測。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于：

所述小波分解模塊包括地址發(fā)生器單元，所述地址發(fā)生器單元分別連接心電數(shù)據(jù)RAM單元、濾波器系數(shù)RAM單元、控制單元和乘法器單元，所述心電數(shù)據(jù)RAM單元和濾波器系數(shù)RAM單元分別連接乘法器單元，所述乘法器單元依次連接累加器單元、寄存器單元和二抽取單元，所述控制單元分別與累加器單元、寄存器單元和二抽取單元連接；

以上每一級并行結(jié)構(gòu)中的基本運算單元級聯(lián)進(jìn)行小波分解運算，每一層小波分解的低頻小波系數(shù)作為下一層小波變換的輸入，最終分別輸出第3、4層上的小波系數(shù)；

所述檢測模塊包括可分別接收第3、4層上的小波系數(shù)的比較器一、小波分解數(shù)據(jù)存儲器和寄存器，所述比較器一與小波分解數(shù)據(jù)存儲器互連，所述小波分解數(shù)據(jù)存儲器還連接比較器二，所述寄存器通過閾值寄存器連接比較器二；

初始化寄存器后，當(dāng)接收到第3、4層上的小波系數(shù)后，首先將該數(shù)據(jù)存入小波分解數(shù)據(jù)存儲器RAM中，并與寄存器中的值進(jìn)行比較，如果大于極大值或小于極小值，則更新寄存器，當(dāng)啟動檢測信號時，停止寄存器中的數(shù)據(jù)更新，同時生成地址信號，把寄存器中存儲數(shù)據(jù)數(shù)值的1/3存入到閾值寄存器中作為閾值，同時比較該閾值與小波分解數(shù)據(jù)存儲器中的輸出數(shù)據(jù)，如果輸出數(shù)據(jù)大于該閾值，則判斷為正模極大值，否則判斷為負(fù)模極大值，此時則認(rèn)為在該層檢測到了極值點。