2022年matlab心电信号R波检测 .pdf

生 物 医 学 信 号 处 理 实 习 报 告学 生 姓 名 ：学 号 ：实 验 室 名 称 ：项 目 名 称 ： 心 电 信 号 的 R 波 检 测项 目 内 容 ：1)总 结 常 用 的 QRS波 检 测 算 法 ；2)选 择 一 种 QRS波 检 测 算 法 ， 理 解 该 检 测 算 法 ；3)编 写 程 序 ， 检 测 不 含 噪 声 的 模 拟 ECG信 号 中 R 波4)对 模 拟 ECG信 号 加 高 斯 噪 声 生 成 含 噪 声 的 模 拟 ECG信 号 ；5)利 用 前 面 编 写 的 QRS波 检 测 算 法 ，检 测 含 噪 声 模 拟 ECG信 号 的R 波 ；6)分 别 检 测 不 含 噪 声 和 含 噪 声 的 心 率 失 常 ECG信 号（ 任 务 一 中 得到 的 MI T- BIH 数 据 ）原 理 （ 写 出 具 体 的 计 算 公 式 ）心 电 信 号 是 体 表 电 极 测 量 的 心 电 电 压 幅 度 随 时 间 变 化 的 函数 , 属 于 时 域 波 形 信 号 , 虽 然 从 人 体 体 表 不 同 部 位 的 不 同 导 联 上 所测 得 的 心 电 波 形 各 异 , 且 不 同 个 体 的 心 电 信 号 存 在 差 异 , 但 所 有 正常 的 心 电 波 形 周 期 均 可 划 分 为 P 波 ! P 一 R段 !QRS 波 群 !S 一 T 段 !T波 等 几 个 主 要 部 分 , 且 每 个 特 征 子 波 段 都 代 表 着 一 定 的 生 理 学 意义 , 如 图 (2一 1) 所 示 如 果 心 脏 发 生 了 病 变 , 就 会 使 得 心 电 信 号 在周 期 和 波 形 形 态 上 发 生 某 些 畸 变 , 有 关 的 心 电 图 学 专 著 二 中 给 出了 大 量 心 脏 病 变 的 心 电 图 示 例 , 足 以 说 明 心 电 波 形 的 复 杂 多 变 性和 电 生 理 机 理 的 复 杂 性 由 于ECG 信 号 容 易 受 到 各 种 噪 声 干 扰 的影 响 和 其 本 身 波 形 形 态 的 复 杂 多 变 , 一 般 情 况 下 , 直 接 利 用 ECG信号 的 时 域 波 形 进 行 信 号 分 类 和 疾 病 诊 断 比 较 困 难 , 更 多 的 是 要 对时 域 ECG信 号 进 行 某 种 变 换 或 处 理 , 提 取 ECG信 号 的 变 换 域 特 征 进行 分 析 和 判 断 体 表 心 电 图 时 域 波 形 信 号 的 幅 度 范 围 一 般 在IOuV一 4mv 之 间 , 典 型 值 为 lmv 左 右 从 时 域 波 形 中 可 以 看 出 ,ECG 信 号特 征 段 的 分 界 处 是 波 形 上 的 拐 点 , 即 波 形 变 化 起 伏 最 大 的 点 , 这 也是ECG 信 号 波 形 检 测 与 定 位 时 最 关 注 的 点 , 关 于 心 电 信 号 中 典 型波 段 及 特 征 点 所 代 表 的 生 理 学 意 义 将 在 下 一 节 中 进 行 较 为 详 细 的论述名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 15 页 - - - - - - - - - 图 1-1标 准 的 心 电 波 形 图不 同 导 联 所 记 录 的 心 电 图 , 在 波 形 表 现 上 会 有 所 不 同 , 但 一 个正 常 的 心 电 波 形 周 期 图 基 本 上 都 是 由 一 个 P 波 , 一 个 QRS披 群 , 一个 T 波 以 及 过 渡 期 所 组 成 有 时 在 T 波 后 , 还 会 出 现 一 个 小 的 U 波 心 电 信 号 的 这 些 特 征 波 形 和 过 渡 期 均 代 表 着 一 定 的 生 理 学 意 义 ,现 以 MLH导 联 的 正 常 心 电 图 波 形 为 例 , 如 图 (1 一 l) 所 示 , 对 心 电 波形 的 主 要 组 成 及 其 特 点 进 行 简 要 介 绍 。(1)P波 : 也 叫 心 房 去 极 波 , 反 映 的 是 左 右 两 心 房 去 极 化 过 程 的电 位 变 化 波 形 一 般 圆 钝 光 滑 , 历 时0.08一0.11:,波 幅 不 超 过0.25mV两 心 房 复 极 化 过 程 所 产 生 的 电 位 变 化 称 为Ta 波 , 它 通 常与 P 一 R 段 !QRS 波 群 或 S 一 T 段 重 叠 在 一 起 , 且 波 幅 很 低 , 在 心 电图 上 不 易 辨 认 。(2)P一 R 间 期 ( 或 称 P 一 Q间 期 ): 是 P 波 起 点 到 QRS波 群 起 点之 间 的 时 间 间 隔 , 反 映 了 自 心 房 除 极 开 始 至 心 室 除 极 开 始 的 一 段时 间 正 常 成 人 的 P 一 R间 期 为 0.12一 0.20:若 超 过 0.205,一 般表 明 有 房 室 传 导 阻 滞 的 发 生 P 一R 间 期 的 长 短 与 年 龄 及 心 率 有关 。(3)QRS波 群 : 反 映 两 心 室 去 极 化 过 程 的 电 位 变 化 典 型 的QRS波 群 包 括 三 个 紧 密 相 连 的 电 位 波 动 : 第 一 个 向 下 的 波 称 为 Q 波 ; 紧接 着 是 向 上 ! 高 而 尖 峭 的 R 波 ; 最 后 是 向 下 的 S 波 在 不 同 导 联 中 ,这 三 个 波 不 一 定 都 出 现 , 各 波 的 幅 度 变 化 也 较 大 历 时 约0.06一0.105。(4)S一 T 段 : 指 QRS 波 群 终 点 与 T 波 起 点 之 间 的 线 段 , 一 般 与零 电 位 基 线 平 齐 在 这 段 时 期 内 , 因 心 室 各 部 分 都 已 全 部 进 入 除 极化 状 态 , 但 尚 未 开 始 复 极 , 故 心 室 各 部 分 之 间 没 有 电 位 差 存 在 , 心电 曲 线 恢 复 到 基 线 水 平 但 若 有 冠 状 动 脉 供 血 不 足 或 心 肌 梗 死 等情 况 发 生 时 ,S 一 T 段 常 会 偏 离 基 线 , 并 超 过 一 定 的 幅 度 范 围 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 15 页 - - - - - - - - - (5)T波 : 反 映 两 心 室 复 极 化 过 程 的 电 位 变 化 波 形 圆 钝 , 升 降支 并 不 完 全 对 称 , 波 形 的 前 支 较 长 而 后 支 较 短 , 占 时 约0.05一0.255T波 方 向 应 与 QR S 波 群 的 主 波 方 向 一 致 在 以 R 波 为 主 的 导联 中 , 其 波 幅 应 不 低 于 本 导 联 R 波 的 1/ 10 。(6)Q一 T 间 期 : 指 从 QRS 波 群 起 点 到 T 波 终 点 之 间 的 时 间 , 它代 表 心 室 开 始 去 极 化 到 全 部 复 极 化 完 毕 所 需 的 时 间 这 一 间 期 的长 短 与 心 率 密 切 相 关 心 率 越 快 , Q 一 T 间 期 越 短 : 反 之 , 则 Q 一 T间 期 越 长 正 常 的 Q一 T 间 期 依 心 率 ! 年 龄 及 性 别 不 同 而 有 所 不 同 .当 心 率 为 75 次 / 分 时 ,Q 一 T 间 期 为 0.30一 0.405分 析 Q 一 T 间期 的 变 化 , 对 疾 病 的 早 期 诊 断 和 分 析 抗 心 律 失 常 药 物 对 心 脏 的 影响 , 可 起 到 一 定 的 辅 助 作 用 由 于 Q一 T 间 期 受 心 率 的 影 响 比 较 大 ,临 床 上 经 常 采 用 修 正 的 Q 一 T 间 期 , 即 采 用 Bazett公 式 计 算 : (7)U波 :T 波 后 0.02一 0.04:可 能 会 出 现 一 个 与 T 波 方 向 一 致的 低 宽 U 波 , 其 成 因 和 生 理 意 义 目 前 尚 不 十 分 清 楚 。本 文 注 重 于QRS 波 的 检 测 ， 而 在 查 阅 一 些 文 献 资 料 以 后 ， 发现 QRS波 的 检 测 主 要 分 为 基 于 小 波 变 换 的 心 电 信 号 ORS 波 检 测 与基 于 EMO与 Marr小 波 变 换 的 心 电 信 号 ORS波 检 测 两 种 。基 于 小 波 变 换 的 心 电 信 号 ORS 波 检 测小 波 变 换 可 以 分 为 连 续 小 波 变 换 ( CWT)、 离 散 栅 格 小 波 变 换(DWT) 和 离 散 序 列 的 小 波 变 换 (DSwT) 。信 号 x(t）的 小 波 变 换 定 义式 是 ：其 中是 基 本 小 波 又称 母 小 波 函 数是 母 小 波 经 过 移 位 和 伸缩 所生 的 一 组 函 数 , 称 之 为 小 波 基 函 数 ,a是 尺 度 因 子 , 它 实 现 对 母 小波 函 数 的 伸 缩 变 换 , b 是 时 移 变 量 , 它 实 现 对 母 小 波 函 数 的 移 位 变换 , 以 确 定 对 信 号 分 析 的 时 间 中 心 在 连 续 小 波 变 换 中 ,a 、 b、 t 均是 连 续 变 量 , 而 在 离 散 小 波 变 换 中 , 需 对 它 们 进 行 离 散 化 , 常 取当时 就 称 之 为 二 进 离 散 小 波 变 换 ， 然 而 取时 ，在 实 际 信 号 分 析 中 有 时 显 得 尺 度 跳 跃 跨 度 太 大 , 当 希 望 尺 度 a在aO 的 范 围 内 取 任 意 值 进 行 分 析 时 就 需 要 进 行 连 续 小 波 变 换 下 面 将 根 据 心 电 信 号 的 连 续 小 波 变 换 模 极 大 值 线 检 测 和 定 位 R 波峰 。心 电 信 号 的 R 波 峰 是 奇 异 点 , 而 且 它 具 有 较 大 的 幅 度 和 较 高 的斜 率 等 典 型 特 征 , 根 据 基 于 小 波 变 换 的 信 号 奇 异 性 检 测 理 论 可 知 ,每 个R 波 的 位 置 都 对 应 于 小 波 变 换 的 模 极 大 值 的 汇 聚 点 , 所 以 本名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 15 页 - - - - - - - - - 算 法 首 先 对 心 电 信 号 作 连 续 小 波 变 换 并 对 信 号 按 照 心 动 周 期 进 行分 段 , 以 便 分 别 对 一 个 心 动 周 期 内 的 波 形 进 行 奇 异 性 分 析 , 然 后 分别 在 每 一 个 心 动 周 期 内 检 测 模 极 大 值 点 , 它 们 的 连 线 就 是 模 极 大值 线 由 此 确 定R 波 的 位 置 , 并 剔 除 李 氏 指 数 为 负 对 应 为 噪 声 产 生的 模 极 值 线 以 及 应 用 不 应 期 策 略 减 少 噪 声 干 扰 , 提 高 检 测 准 确 率 。具 体 算 法 实 现 步 骤 如 下 ：(1)对 给 定 的 心 电 信 号 作 连 续 小 波 变 换 , 小 波 基 选 用Haar小波 , 分 解 尺 度 a=32 分 解 后 得 到 的 小 波 系 数 可 在 一 个 尺 度 一 时 间 平面 上 以 灰 度 图 的 形 式 表 示 。(2)对 心 电 信 号 按 心 动 周 期 进 行 分 段 , 分 段 算 法 是 首 先 对 尺 度一 时 间 图 按 尺 度a的 方 向 进 行 累 加 , 从 而 得 到 在 尺 度 方 向 上 小 波变 换 的 积 分 值 随 时 间 变 化 的 曲 线 对 于 Haar 小 波 而 言 , 该 曲 线 在 R波 之 前 有 一 个 波 峰 ,R波 之 后 有 一 个 波 谷 再 分 别 选 其 正 ! 负 极 大值 的 一 半 作 为 正 负 闭 值 , 对 积 分 值 随 时 间 变 化 的 曲 线 进 行 闭 值 化处 理 , 并 令 大 于 正 阂 值 的 点 为 +l,小 于 负 阂 值 的 点 为 一1, 在 两 者之 间 的 点 等 于0, 这 样 在 每 一 个 R 波 位 置 的 之 前 就 有 一 个 +l,之 后有 一 个 一 1, 两 者 之 间 的 区 域 为 0 把 某 一 个 一 1 位 置 和 其 后 出 现 的第 一 个 +l位 置 这 一 段 数 据 的 中 点 定 为 心 动 周 期 的 分 割 点 , 从 而 实现 了 信 号 的 分 段 , 每 一 段 都 包 括 一 个 心 动 周 期 , 而 其 R 波 在 该 段 的中 部 。(3)对 每 个 心 动 周 期 段 信 号 的 尺 度 一 时 间 图 , 分 别 找 出 在 每 一个 尺 度 下 的 正 的 极 大 值 点 和 负 的 极 大 值 点 , 将 其 连 成 线 得 到 正 ! 负模 极 大 值 线 由 每 条 正 ! 负 模 极 大 值 线 的 斜 率 求 出 该 点 对 应 的 李 氏指 数 , 根 据 李 氏 指 数 判 据 剔 除 李 氏 指 数 小 于 O和 大 于 1 所 对 应 的 模极 值 线 。(4)因 为 信 号 的 连 续 小 波 变 换 的 模 极 值 线 有 可 能 出 现 中 断 现象 , 所 以 需 对 每 一 条 正 ! 负 模 极 大 值 线 进 行 直 线 拟 合 , 以 分 别 求 出它 们 在 尺 度 a 二 0 的 时 间 位 置 , 若 在 a=0 时 正 。 负 模 极 大 值 并 不 收敛 于 同 一 个 点 , 则 取 二 者 的 平 均 值 作 为 R 波 的 初 步 位 置 。(5) 在 初 步 确 定 为 R波 的 位 置 对 应 10ms 时 间 范 围 内 , 检 测 原 信号 的 极 值 点 , 并 将 其 最 终 确 定 为 R 波 位 置 。(6)应 用 不 应 期 判 据 由 于 心 肌 细 胞 除 极 化 和 复 极 化 需 要 一 个过 程 , 存 在 一 个 绝 对 不 应 期 , 所 以 除 了 室 颤 和 室 扑 外 一 般 人 的 心 率小 于 300 次 / 分 。 一 个 QRS波 群 产 生 以 后 , 其 后 一 定 时 间 间 隔 内 都不 会 出 现 另 一 个 QRS 波 群 , 我 们 把 这 个 时 间 间 隔 称 为 不 应 期 本 算法 中 的 不 应 期 设 置 为 Zooms 所 以 检 测 到 一 个 R 波 后 将 其 后 Zooms内 的 模 极 值 都 忽 略 , 这 样 可 以 避 免 很 多 由 噪 声 干 扰 所 引 起 的 误 检 。基 于 EMO 与 Marr小 波 变 换 的 心 电 信 号 ORS波 检 测针 对 常 规 的 基 于 EMD的 QRS 波 检 测 算 法 在 信 号 存 在 严 重 高 频干 扰 的 情 况 下 会 出 现 较 多 错 检 导 致 检 测 准 确 率 较 低 的 问 题 , 本 文将 基 于 离 散 小 波 变 换 的 QRS波 检 测 算 法 与 EMD方 法 相 结 合 , 提 出 一种 基 于 EMD分 解 与 Mar r 小 波 变 换 的 心 电 信 号 QRS波 检 测 新 算 法 ,来 克 服 以 上 算 法 的 不 足 , 即 尝 试 利 用EMD 分 解 法 将 非 平 稳 心 电 信号 分 解 为 一 系 列 具 有 不 同 特 征 尺 度 的 IMF 分 量 , 然 后 利 用 Marr小名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 15 页 - - - - - - - - - 波 变 换 对 相 应 低 阶IMF分 量 叠 加 得 到 的 重 构 信 号 进 行 奇 异 性 分析 , 从 而 实 现 对 原 始 心 电 信 号 QRS波 的 准 确 检 测 和 定 位 。EMD 分 解 :EMD分 解 的 低 阶 本 征 模 态 分 量 中 包 含 原 信 号 的 骤 变 部 分 , 而 高阶 本 征 模 态 分 量 中 包 含 缓 变 部 分 。 在 心 电 信 号 中 , 对 于 高 瞬 时 幅 频的 QRS波 群 自 然 就 被 分 配 到 低 阶 高 频 模 态 分 量 中 , 而 且 R波 的 局 部特 征 在 第 一 、 二 本 征 模 函 数 分 量 中 得 到 了 明 显 体 现 。 但 EMD算 法中 包 含 局 部 求 极 值 ! 样 条 插 值 ! 边 界 效 应 处 理 等 步 骤 , 其 计 算 量 相当 可 观 , 使 得 处 理 速 度 非 常 缓 慢 , 而 且 目 前 没 有 快 速 算 法 , 因 此 无法 满 足 实 时 动 态 检 测 的 要 求 而 且 每 分 解 出 一 个 本 征 模 函 数 分 量 ,计 算 量 将 增 大 一 倍 , 所 以 本 文 根 据 心 电 信 号 的 时 频 特 性 和 检 测 的实 时 性 要 求 , 提 出 只 对 心 电 信 号 作 三 层 经 验 模 式 分 解 处 理 , 然 后 将分 解 得 到 的 第 一 、 二 、 三 本 征 模 函 数 分 量 直 接 相 加 重 构 得 到 一 个新 信 号 , 通 过 对 此 新 信 号 进 行 奇 异 性 分 析 来 实 现QRS 波 的 检 测 和定 位 , 这 样 不 仅 可 以 有 效 抑 制 基 线 漂 移 , 高 幅 P 波 !T 波 以 及 伪 差 信号 等 低 频 干 扰 以 及 边 界 效 应 , 而 且 还 能 将 处 理 速 度 提 高 几 倍 。 但 是由 第 一 、二 、三 模 函 数 分 量 相 加 所 构 成 的 信 号 中 往 往 还 会 包 含 QRS波 带 宽 以 外 的 频 率 分 量 , 所 以 直 接 对 它 进 行 阂 值 判 决 的R 波 检 测算 法 的 正 确 检 测 率 必 然 不 高 , 而 且 容 易 受 到 高 频 噪 声 的 干 扰 , 抗 干扰 能 力 较 差 , 但 是 把 它 作 为 定 位 R 波 的 预 处 理 信 号 是 不 错 的 选 择 另 外EMD 分 解 中 筛 选 过 程 的 中 止 准 则 常 用 方 差 , 但 也 可 根 据 信 号特 点 手 动 设 定 筛 选 次 数 研 究 发 现 , 筛 选 次 数 小 ,QRS波 在 本 征 模函 数 域 对 应 的 分 量 越 不 明 显 ; 而 筛 选 次 数 越 多 , 中 心 频 率 越 大 , 特别 是 运 算 量 成 倍 增 长 通 过 反 复 实 验 尝 试 , 本 研 究 通 过 对 心 电 数 据进 行 8 次 筛 选 , 以 极 小 的 分 解 损 失 换 取 高 的 计 算 速 度 , 而 且 丝 毫 不影 响 QRS波 的 提 取 效 果 。小 波 基 的 选 取由 前 面 的 讨 论 可 知 , 在 基 于 离 散 小 波 变 换 的QRS 检 测 中 , 定 位算 法 及 检 测 效 果 与 小 波 基 函 数 的 选 择 密 切 相 关 ,Marr小 波 ( 又 称Mexicanhat小 波 ) 具 有 良 好 的 连 续 性 、对 称 性 以 及 指 数 衰 减 性 , 并且 还 具 有 一 阶 消 失 矩 等 性 质 , 非 常 适 合 对 信 号 进 行 奇 异 性 检 测 。Marr小 波 的 母 函 数 是 高 斯 函 数 的 二 阶 导 数 与 常 数 的 乘 积 , 表 达 式为 : 因 为 它 像 墨 西 哥 帽 的 截 面 , 所 以 也 常 称 之 为 墨 西 哥 帽 小 波 。 Marr小 波 函 数 属 于 二 次 微 分 小 波 , 在 时 域 和 频 域 都 有 很 好 的 局 部 化 , 并且 满。由 于 Marr小 波 函 数 具 有 无 限 光 滑 性 以及 无 穷 次 可 微 , 并 且 不 对 单 独 的 噪 声 点 敏 感 , 再 加 上 其 独 特 的 时 域性 质 , 能 使 包 含 信 息 的 特 征 点 特 别 突 出 , 因 此 本 文 选 用Marr小 波基 进 行 R 波 峰 值 奇 异 点 检 测 , 应 具 有 良 好 的 定 位 特 性 和 分 析 精 度 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 15 页 - - - - - - - - - 根 据 Marr小 波 基 函 数 , 计 算 得 到 相 应 的 小 波 分 解 低 通 和 高 通 滤 波器 的 系 数 l 和 h, 如 下 图 2-1所 示 ： 根 据 人 和 气 就 可 以 利 用 Mallat算 法 递 归 计 算 出 信 号 的 小 波 变 换 。图 2-1 基 于 Marr小 波 变 换 的 R 波 峰 值 奇 异 点 定 位由 前 面 的 讨 论 可 知 , 信 号x( t) 的 所 有 奇 异 点 在 尺 度 一 时 间 平面 的 模 极 大 值 线 上 , 且 其 小 波 变 换在充 分 接 近 于 零 时 , 其 模 极 大 值 点 就 是 信 号 的 突 变 点 。 由 于 Marr小波 是 二 次 微 分 小 波 , 而 且 图 形 是 以 原 点 左 右 对 称 的 , 因 此 原 始 信 号的 奇 异 点 在 其 小 波 变 换 的 各 层 细 节 信 号 上 仍 然 保 持 为 极 大 值 , 这就 使 得 对 原 始 心 电 信 号 R 波 峰 值 奇 异 点 的 检 测 可 以 转 化 为 对 特 征尺 度 上 细 节 信 号 的 极 大 值 点 的 检 测 相 比 之 下 ,Marr小 波 能 克 服采 用 一 次 微 分 小 波 检 测 信 号 奇 异 点 时 存 在 的 以 下 缺 陷 :(l)一 次 微分 小 波 检 测 算 法 需 通 过 检 测 小 波 模 极 大 值 对 的 过 零 点 来 定 位 信 号奇 异 点 , 而 过 零 点 易 受 到 噪 声 干 扰 , 使 得 定 位 精 度 的 稳 定 性 难 以 保证 。 (2 ) 一 次 微 分 小 波 变 换 算 法 中 需 借 助 于 一 对 相 邻 的 模 极 值 点 位置 及 两 者 之 间 的 斜 率 间 接 确 定R 波 位 置 , 并 且 还 要 根 据 特 征 尺 度进 行 时 移 修 正 , 其 计 算 过 程 相 对 比 较 复 杂 和 繁 琐 。而 我 们以 软 件 为 主 的 方 法 实 现Q R S波 的 检 测 滤 波 之 后 的 信 号 一 般经 过 一 些 变 换 以 提 高 Q R S 波 的 份 量 ，进 而 采 用 一 系 列 阈 值 进 行 判 别 ，这些 阈 值 有 固 定 阈 值 法 ， 也 有 可 变 阈 值 法 。 前 者 由 于 可 能 的 干 扰 或 高P、高T波 的 存 在 ， 若 其 滤 波 后 超 过 其 阈 值 便 会 产 生 假 阳 性 ( FP ，f a ls e p o s i t i v e) 结 果 ； 另 外 ， 当 心 律 失 常 或 Q R S 波 幅 度 变 小 ， 阈 值 设 置过 高 ， 会 导 致 漏 检 产 生 假 阴 性 ( FN ， fa ls en eg at iv e) 结 果 。 由 于 固 定 阈值 的 这 些 缺 点 ，有 研 究 者 提 出 了 用 可 变 阈 值 检 测 ，以 提 高 检 测 的 精 确 率 ，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 15 页 - - - - - - - - - 所 采 用 的 可 变 阈 值 包 括 幅 度 阈 值 、 斜 率 阈 值 和 时 间 间 隔 阈 值 等 。编 写 的 源 程 序 ：Q 波 和 S 波 通 常 是 低 幅 高 频 波 ， 一 般 Q 波 位 于 S 波 之 前 ， S 波 位 于R 波 之 后，由 于 他 们 是 一 般 向 下 的 波 ，所 以 他 们 的 峰 值 点 和 极 值 是 对 应的 。 因 次 在 检 测 到R 波 向 左 和 向 右 分 别 搜 寻 到 极 值 点 ， 对 应 的 就 是Q 波和S 波 。 而 现 在 我 们 只 需 要 检 测 到R 波 ， 所 以 就 不 需 要 检 测Q 波 与S 波的 极 值 点 了 。具 体 程 序 如 下 ：ECG-R 波 检 测 ：c l e a ra l l ;c l c ;z = t e x t r e a d ( ECG. t x t ) ;ECG= z ( : , 1 ) ;i n p u t = ECG( 1 : 2 5 6 ) ;r a t e =ECG( 1 0 0 ) ;s i g = i n p u t ;l e n s i g = l e n g t h ( s i g ) ;wt s i g1 = c wt ( s i g , 6 , me x h ) ;l e n wt s i g 1 = l e n g t h ( wt s i g 1 ) ;wt s i g1 ( 1 : 2 0 ) = 0 ;wt s i g1 ( l e n wt s i g 1 - 2 0 : l e n wt s i g 1 ) = 0 ;y = wt s i g 1 ;y a b s =a b s ( y ) ;%?s i g t emp = y ;s i g l en = l e n g t h ( y ) ;s i g max = ;f o ri = 1 : s i g l e n - 2i f( y ( i +1 ) y ( i ) &y ( i + 1) y ( i +2 ) ) | ( y ( i + 1 ) y ( i ) &y ( i + 1 ) t h rr v a l u e = r v a l u e ; s i g ma x ( i , 2 ) ;e n d ;e n d ;r v a l ue _ 1 = r v al u e ;%排 除 误 检 ， 如 果 相 邻 两 个 极 大 值 间 距 小 于 0.4 ， 则 去 掉 幅 度 较 小 的 一 个l e n v al u e = l e n g t h ( r v a l u e ) ;i = 2 ;wh i l ei = l e nv a l u ei f( r v a l u e ( i ) - r v a l u e ( i - 1 ) ) * r a t e y a b s ( r v a l u e( i - 1 ) )r v a l ue ( i - 1 ) = ;e l s er v a l ue ( i ) = ;e n d ;l e n v a l u e = l e n g t h ( r v a l u e ) ;名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 15 页 - - - - - - - - - i = i - 1 ;e n d ;i = i + 1;e n d ;l e n v al u e = l e n g t h ( r v a l u e ) ;%在 原 信 号 上 精 确 校 准f o ri = 1 : l e n v a l u ei f( wt s i g 1 ( r v a l u e ( i ) ) 0 )k = ( r v a l u e ( i ) - 5 ) : ( r v a l u e ( i ) + 5 ) ; a , b = ma x ( s i g ( k ) ) ;r v a l u e ( i ) = r v a l u e ( i ) - 6 + b ;e l s ek = ( r v a l u e ( i ) - 5 ) : ( r v a l u e ( i ) + 5 ) ; a , b = mi n ( s i g ( k ) ) ;r v a l u e ( i ) = r v a l u e ( i ) - 6 + b ;e n d ;e n d ;%打 印 纠 正 及 校 准 前 后 的 R波 信 号f i g u r e ( 2 ) ;s u b p l o t ( 2 , 1 , 1 ) , p l ot ( 1 : l en s i g , wt s i g 1 , r v a l u e _ 1 , wt s i g 1 ( rv a l u e_ 1 ) , r. ) ;t i t l e( ECG纠 正 及 校 准 前 的 R波 信 号 );s u b p l o t ( 2 , 1 , 2 ) , p l ot ( 1 : l en s i g , s i g , r v a l u e , s i g ( r v a l u e ) , r. ) ;t i t l e( ECG纠 正 及 校 准 后 的 R波 信 号 );NOI SYECG- R波 检 测 ：c l e a ra l l ;c l c ;z = t e x t r e a d ( NOI SYECG. t x t ) ;ECG= z ( : , 1 ) ;i n p u t = ECG( 1 : 2 5 6 ) ;r a t e =ECG( 1 0 0 ) ;s i g = i n p u t ;l e n s i g = l e n g t h ( s i g ) ;wt s i g1 = c wt ( s i g , 6 , me x h ) ;l e n wt s i g 1 = l e n g t h ( wt s i g 1 ) ;wt s i g1 ( 1 : 2 0 ) = 0 ;wt s i g1 ( l e n wt s i g 1 - 2 0 : l e n wt s i g 1 ) = 0 ;名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 15 页 - - - - - - - - - y = wt s i g 1 ;y a b s =a b s ( y ) ;%?s i g t emp = y ;s i g l en = l e n g t h ( y ) ;s i g max = ;f o ri = 1 : s i g l e n - 2i f( y ( i +1 ) y ( i ) &y ( i + 1) y ( i +2 ) ) | ( y ( i + 1 ) y ( i ) &y ( i + 1 ) t h rr v a l u e = r v a l u e ; s i g ma x ( i , 2 ) ;e n d ;e n d ;r v a l ue _ 1 = r v a l u e ;%排 除 误 检 ， 如 果 相 邻 两 个 极 大 值 间 距 小 于 0.4 ， 则 去 掉 幅 度 较 小 的 一 个l e n v al u e = l e n g t h ( r v a l u e ) ;i = 2 ;wh i l ei = l e nv a l u ei f( r v a l u e ( i ) - r v a l u e ( i - 1 ) ) * r a t e y a b s ( r v a l u e( i - 1 ) )r v a l ue ( i - 1 ) = ;e l s er v a l ue ( i ) = ;e n d ;l e n v a l u e = l e n g t h ( r v a l u e ) ;i = i - 1 ;e n d ;i = i + 1;e n d ;l e n v al u e = l e n g t h ( r v a l u e ) ;%在 原 信 号 上 精 确 校 准f o ri = 1 : l e n v a l u ei f( wt s i g 1 ( r v a l u e ( i ) ) 0 )k = ( r v a l u e ( i ) - 5 ) : ( r v a l u e ( i ) + 5 ) ; a , b = ma x ( s i g ( k ) ) ;r v a l u e ( i ) = r v a l u e ( i ) - 6 + b ;e l s ek = ( r v a l u e ( i ) - 5 ) : ( r v a l u e ( i ) + 5 ) ; a , b = mi n ( s i g ( k ) ) ;r v a l u e ( i ) = r v a l u e ( i ) - 6 + b ;e n d ;e n d ;%打 印 纠 正 及 校 准 前 后 的 R波 信 号f i g u r e ( 2 ) ;s u b p l o t ( 2 , 1 , 1 ) , p l ot ( 1 : l en s i g , wt s i g 1 , r v a l u e _ 1 , wt s i g 1 ( rv a l u e_ 1 ) , r. ) ;名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 15 页 - - - - - - - - - t i t l e( NOI SYECG纠 正 及 校 准 前 的 R波 信 号 ) ;s u b p l o t ( 2 , 1 , 2 ) , p l ot ( 1 : l en s i g , s i g , r v a l u e , s i g ( r v a l u e) , r. ) ;t i t l e( NOI SYECG纠 正 及 校 准 后 的 R波 信 号 ) ;结 论 （ 画 出 要 求 的 图 形 ） : ECG-R波 检 测 所 获 得 的 结 果 如 下 图3-1与 图4- 1所 示 ：图 3-1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 15 页 - - - - - - - - - 图 4-1 而 NOISYECG- R波 检 测 所 获 得 的 结 果 如 下 图 5-1 与 图 6-1 所 示 ：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - -