心电信号的QRS波检测.doc

《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QRS波检测
项目内容:
阅读文献,总结常用的QRS波检测算法;
选择一种QRS波检测算法,理解并编写程序实现该算法;
分别检测不含噪声的模拟ECG信号、加高斯白噪声的模拟ECG信号、不含噪声和含噪声的心率失常ECG信号中QRS波,分析其准确率;
总结QRS波检测算法的优缺点。
原理(写出具体的计算公式)
QRS波说明
R波说明
①.QRS波为ECG中变化剧烈的地方,能量主要分布于0~38Hz范围内;
②.波峰集中于10~20Hz,中心频率在17Hz左右,带宽越10Hz;
③.T波、P波、基线漂移等的频带都是在此频带的低端以外;
④.任意两次心率的时间间隔大于200ms.
以上是QRS波群区别于其他波形的四个明显特点。各种QRS波群的检测算法主要是利用它与其他波形及噪声不同的幅频特性来实现的。


其中对于理论存在的R波数,我们通过手动计算的到,我们分别计算数据118和118e00 0~5min的R波数,求平均,得:理论存在的R波数为75次/分.
常用的QRS波检测方法
如下图2-1所示:
图2-1
软件QRS波复合检测方法众多,借助文献,我们从准确性、可操作性性出发,针对经典的QRS波检测方法,对差分阈值法、模糊匹配法、小波变换法进行具体说明。

差分阈值法即通过对信号进行一阶或二阶差分,判断其差分值是否超过特定阈值并确定QRS波的存在及其位置。
基本原理:R波上升沿和下降沿斜率与其他波斜率显著不同,为ECG斜率变化最大的区域,中间出现的一阶导数过零点为R波所在位置,差分法即通过检测ECG斜率的变化来实现QRS波的定位。
特点:基本上是高通滤波器,微分增强了具有较高频率特征的QRS复波,同时削弱了具有较低频率的P波,T波,构成了许多QRS复波检测算法的基础。
具体实现:
图2-2
ECG信号一阶和二阶微分的绝对值可用以下式子计算:


对于以上两式分别乘以系数可以得到

判别是否到达或者超过给定的阈值thr,即

一旦中有一数据点满足此条件,后8个数据点就同这个阈值相比较。如果这个8个数据点中有6个或者更多的点等于或者超过此阈值,那么这一段就可能是QRS复波的一部分。
总体评价:算法简单,处理速度快,工程应用中较容易实现,但受噪声及伪差干扰严重,检测效果较差;
适用:对实时性要求较高的心电自动监护仪。

基本原理:即将QRS波群、T波等近似认为单独的固定模板,按照幅值归一化的幅频分量值表示任一固定模板在这一频率范围内的能量集中情况。各模板中,在特定频率上的能量分布不同。因此通过信号幅值和特定阈值的比较来检测QRS模板。

若两个信号波形形状相互匹配,就称这两个信号相关,相关系数是一个值,他确定多个信号间形状匹配的程度。在这种QRS检测中,希望检测到的信号模板以数据的形式保存下来,要求出模板与输入信号的相关,需要使得输入信号与模板对准,有两种对准的方法:
1).利用每个信号上的基准点将模板和输入信号对准。这些基准点是通过其他处理方式得到。
2).考虑一段输入信号和模板间的