心电信号的QRS波检测.doc

《生物医学信号处理》实****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: 1) 阅读文献,总结常用的 QRS 波检测算法; 2) 选择一种 QRS 波检测算法,理解并编写程序实现该算法; 3) 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; 4) 总结 QRS 波检测算法的优缺点。原理(写出具体的计算公式) 一. 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。 误检率计算说明| R - R | R R?实际测得波数理论存在波数理论存在波数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. 二. 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: 0 ( ) ( ) ( 2 ) y nT x nT x nT T ? ?? 1 ( ) ( ) 2 ( 2 ) ( 4 ) y nT x nT x nT T x nT T ? ????对于以上两式分别乘以系数可以得到 2 0 1 ( ) ( ) ( ) y nT y nT y nT ? ?判别?? 2 y nT 是否到达或者超过给定的阈值 thr ,即?? 2 y iT thr ?一旦?? 2 y iT 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