matlab心电信号的QRS波检测与分析.docx

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1、基于matlab的心电信号QRS波检测与分析elseif wtsig2(j)wtsig2(j-l)&wtsig2(j)wtsig2(j+1)tempqvalue=j-10; break;%确定检测窗的起点%倒置R波，取第一个正极大值end;end;end;xl=tempqvalue;yl=sig(tempqvalue);x2=rvalue(i);y2=sig(rvalue(i);a0=(y2-yl)/ (x2-xl);bO=-l;%求直线公式参数ax+by+c=0cO=-aO*xl+yl;dist=;for k=tempqvalue:rvalue (i)tempdist=(abs(aO*k+b

2、O*sig(k)+c0)/sqrt(aO 2+bO 2);dist=dist;tempdist; end;a, b=max (dist);附近%求点到直线距离%找到距离最大值，Q波就在tempqvalue=tempqvalue+b-l;%1=(tempqvalue-5):rvalue (i);%c, d=min(sig(l);%在最大值附近修正Q波,%tempqvalue=tempqvalue-6+d;得到结果qvalue=qvalue;tempqvalue;end;%检测s波svalue=;for i=l:lenrvalue-1for j=rvalue (i):1:(rvalue(i)+10

3、0)if wtsigl(rvalue(i)0if (wtsig2 (j) wtsig2(j-1)&(wtsig2 (j) wtsig2(j-1)&(wtsig2(j)wtsig2(j+1) tempsvalue=j+101 %在小波变换域从R波开始向后寻找第一个极大值 break;end;end;end;xl=tempsvalue;yl=sig(tempsvalue);x2=rvalue(i);y2=sig(rvalue(i);a0=(y2-yl)/ (x2-xl);bO=l;cO=-aO*xl+yl;%求直线公式参数 ax+by+c=0dist=;for k=rvalue(i):tempsv

4、aluetempdist= (abs (aO*k+bO*sig(k)+c0)/sqrt (aO 2+bO 2); dist=dist;tempdist;end;%求点到直线距离a, b二max(dist) 1%找到距离最大值,S波就在附近tempsvalue=rvalue (i)+b-l;% l=rvalue(i):(tempsvalue+10);%c, d=min(sig(l);% tempsvalue=rvalue (i) +d-l;%在最大值附近修正S波，得到结果svalue=svalue;tempsvalue;end;%检测QRS起点start=;for i=l:lenrvaluefo

5、r j=qvalue(i):1:(qvalue(i)-100) if wtsigl(j)0start=start;j;break;end;end;end;Q,S波信号qrvalue=qvalue;rvalue;qrvalue=sort (qrvalue);qrsvalue=qvalue;rvalue;svalue;start;qrsvalue=sort(qrsvalue);figure (3);subplot (2, 1, 1), plot (1: lensig, sig, qrvalue, sig (qrvalue) / r. J);subplot (2, 1, 2), plot (1: l

6、ensig, sig, qrsvalue, sig (qrsvalue) / r/ );运行结果图如下：原信号及变换信号纠正及校准前后的R波信号Q,S波信号五、心得体会回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得 是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识 ,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与 实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相 结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和 独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得

7、是困难重重，但可喜的是最终都 得到了解决。最后我要感谢老师对我的耐心指导和同学对我的热心帮助。六、参考文献1周辉 数字信号处理基础及Matlab实现 中国林业出版社20052肖伟刘忠Matlab程序设计与应用 清华大学出版社20053钱同惠编著.数字信号处理.北京：机械工业出版社，20044姚天任，江太辉编著.数字信号处理.第2版.武汉:武汉理工大学出版社,20005黄文梅，熊佳林，杨勇编著.信号分析与处理MATALB言及应用.长沙：国防科技大学出版社，2000燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：该生学习态度 （认真 较认真 不认真）该生迟到、早退现象 （有 无）该生依赖他人进行设计情况

8、（有 无）平时成绩：指导教师签字：2012年12月15日图面及其它成绩: 答辩小组评语：设计巧妙，实现设计要求，并有所创新。设计合理，实现设计要求。实现了大部分设计要求。没有完成设计要求，或者只实现了一小部分的设计要求。答辩成绩：组长签字：2012年12月15日课程设计综合成绩: 答辩小组成员签字:2012年12月15日目录MATLAB软件介绍二、概述三、ECG特征参数及分析41.1 心电信号的特点41.2 心电信号的特征参数4四、QRS波得检测与分析54. 1以软件为主的方法实现QRS波的检测55. 2 QRS波检测方法与程序5五、心得体会14六、参考文献14一、MATLAB软件介名MATL

9、AB是矩阵实验室的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数 学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计 算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB是由美国MathWorks公司发布的主要面对科学计算、可视化 以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数 据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于 使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众 多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互 式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代

10、表了当今国际科学计算软 件的先进水平。MATLAB和Mathematical Maple并称为三大数学软件。它在数学类科 技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制 函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要 应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融 建模设计与分析等领域。MATLAB的基本数据单元是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常 用的形式十分相似，故用MATLAB来解决问题要比用C, FORTRAN等语言 完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点。 在新的版本中也加入了对C,

11、FORTRAN, C+, JAVA的支持。可以直接调 用，用户也可以将自己编写的使用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以 后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直 接进行下载就可以用。二、概述2.1 ECG处理的意义生物医学信号属于强噪声背景下的低频微弱信号，它是由复杂的生命体 发出的不稳定的自然信号。作为一种对判断人体生命状况极其重要的生理信 号，处理心电信号就显得很有必要，尤其在临床诊断上的应用。应用计算机分析心电信号，已经越来越广泛的用于心脏功能检查（Holter 系统）、心电监护等方面，而心电分析中的首要的关键问题是QRS波的检测可 靠的检测不仅是诊断

12、心律失常的重要依据，而且只有在QRS波确定之后，有 可能计算心率并进行心率变异分析，才能检测ST段的参数和分析心电的其它 细节信息。进行全面综合分析，才能对心脏的功能结构做出正确的判断。在临床上，分析心电信号，可以确诊心肌梗塞及急性冠状动脉供血不足, 协助诊断慢性冠脉供血不足、心肌炎、心肌病及心包炎，判定有无心房、心 室肥大，从而协助某些心脏病的病因学诊断，例如风湿性、肺源性、高血压 性和先天性心脏病等，观察某些药物对心肌的影响，包括治疗心血管疾病的 药物（如洋地黄、抗心律失常药物）及可能对心肌有损害的药物。此外，对 某些电解质紊乱（如血钾、血钙的过高或过低），心电信号不仅有助于诊断， 还可以

13、对指导治疗有重要参考价值。本文主要介绍心电信号的预处理和QRS复波检测的方法及演示结果。三、ECG特征参数及分析3.1心电信号的特点V/mV的不 没有号范号易 干扰 们要物医 其威3.2S-T段P P-R 段P-R间期Q-T间期0200400600图2.1如图2.1为完整的心电信号波形图，分别由P波、PR段、PR间期、QRS复合波、ST段、T波和U波组成。本文将重点讲诉QRS波。并且对QP-R间期一 Q-T间期一.1. . T/mS200400600它进行相关分析。QRS复波。代表两个心室兴奋传播过程的电位变化。由窦房结发生的兴 奋波经传导系统首先到达室间隔的左侧面，以后按一定路线和方向，并由

14、内 层向外层依次传播。随着心室各部位先后去极化形成多个瞬间综合心电向量, 在额面的导联轴上的投影，便是心电图肢体导联的QRS复合波。典型的QRS 复合波包括三个相连的波动。第一个向下的波为Q波，继Q波后一个狭高向 上的波为R波，与R波相连接的又一个向下的波为S波。由于这三个波紧密 相连且总时间不超过0.10秒，故合称QRS复合波。QRS复合波所占时间代表 心室肌兴奋传播所需时间，正常人在0. 06-0. 10秒之间U!QRS波得检测与分析4.1以软件为主的方法实现QRS波的检测以软件为主的方法实现QRS波的检测滤波之后的信号一般经过一些 变换以提高QRS波的份量，进而采用一系列阈值进行判别，这

15、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, falsepositive)结果；另外，当心 律失常或QRS波幅度变小，阈值设置过高，会导致漏检产生假阴性(FN, falsenegative)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，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。4. 2 QRS波检测方法与程序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

16、寻到极值点，对应的就是Q波和S波。具体程序如下： clear all; clc;z二textread ( ECG. txt);ECG=z(:, 1);input=ECG(1:256);rate=ECG(100);sig=input;lensig=length (sig);wtsigl=cwt (sig, 6, mexh); lenwtsigl=length(wtsigl);wtsigl (1:20)=0;wtsigl (lenwtsigl-20:lenwtsigl)=0;y=wtsigl;yabs=abs(y) ;%?sigtemp=y;siglen=length (y); sigmax=;f

17、or i=l:siglen-2if (y(i+l)y(i)&y(i+l)y(i+2) | (y(i+l)y(i)&y(i+l)thrrvalue=rvalue;sigmax (i, 2);end;end;rvalue_l=rvalue;%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 lenvalue=length(rvalue);i =2;while i=lenvalueif (rvalue(i)-rvalue(i-1)*rateyabs(rvalue (i-1) rvalue (i-l) = ;elservalue (i) = ;end;lenvalue=length (

18、rvalue);i=i-l;end;i=i+l;end;lenvalue=length(rvalue);%在原信号上精确校准for i=l:lenvalueif (wtsigl(rvalue(i) 0)k=(rvalue(i)-5):(rvalue (i)+5);a, b=max(sig(k);rvalue(i)=rvalue (i)-6+b;elsek=(rvalue(i)-5):(rvalue (i)+5);a, b=min(sig(k);rvalue(i)=rvalue (i)-6+b;end;end;%打印纠正及校准前后的R波信号figure (2);subplot (2, 1, 1)

19、, plot (1: lensig, wtsigl, rvalue l, wtsigl (rvalue l) / r. );subplot (2, 1, 2), plot (1: lensig, sig, rvalue, sig (rvalue) / r. J);%检测Q波wtsig2=cwt (sig, 8, mexh);lenrvalue=length (rvalue);qvalue=;for i=l:lenrvaluefor j=rvalue(i)：-l:(rvalue(i)-30)if wtsigl(rvalue(i)0if wtsig2(j)wtsig2(j-l)&wtsig2(j)wtsig2(j+1)tempqvalue=j-10;%确定检测窗的起点break;%正向波，取第一个负极大值end;