一种自适应工频滤波方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种自适应工频滤波方法，包括以下步骤：采集待滤波的心电信号，并对所述心电信号进行预处理；预设工频干扰参考信号的参数值，基于所述参数值将工频干扰参考信号重构为正弦信号；用所述心电信号减去所述正弦信号，得到差值；预设工频干扰参考信号的增量，基于所述差值对所述增量进行调节，基于调节后的增量对所述正弦信号进行修正；基于修正后的正弦信号对所述心电信号进行工频滤波。本发明专利技术构造的工频干扰信号能够适应实际输入信号的变化，且不需要进行整流，计算量小，滤波效果好。滤波效果好。滤波效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应工频滤波方法及装置


[0001]本专利技术涉及工频滤波
，尤其涉及一种自适应工频滤波方法、装置及计算机存储介质。

技术介绍

[0002]在心电信号处理的应用中，由电磁场所引起的工频干扰是最常见的干扰之一。一般来说，复杂的用电环境会引起明显的干扰，这种干扰可以认定为频率是50Hz/60Hz的正弦波，比如在亚洲或者欧洲，生活用电的频率是50Hz，而在北美，这个频率则是60Hz。对于高质量的心电信号分析，要求干扰峰的峰值小于QRS复合波0.5％的幅度，ST段的震荡小于50微伏；这也就要求了滤波后的心电信号的信噪比(SNR)约为30dB。
[0003]在实际应用中，使用无限冲击响应滤波器(IIR)作为陷波器来滤除工频干扰是一种最常用的滤波方法。然而，陡峭的QRS复合波通过陷波器后，会发生振铃效应；振铃的幅度与陷波器的带宽有关，带宽越大，振铃幅度越大；反之越小。与此同时，陷波器还应该尽可能的减少对心电信号幅度谱和相位谱的影响。因此，基于以上两点，设计陷波器时，带宽应该尽可能的小。然而，对于实际工程应用中的心电信号，特别是在较为复杂的用电环境下，存在着干扰信号的实际频率和规定用电频率有偏差的现象，比如49.95Hz，此时IIR陷波器都无法完全滤除工频干扰。
[0004]除了IIR滤波器之外，常使用的方法还有自适应滤波器。最初的自适应滤波器通过预设工频干扰的频率为50Hz，然后使用正弦信号来重构工频干扰作为参考信号，最后用输入信号减去参考信号就求得了滤除工频干扰后的信号。这种方法不会产生振铃效应。<br/>[0005]但是在实际应用中，存在着干扰信号的实际频率和规定用电频率有偏差的现象，此时若还是设定工频干扰的频率为50Hz的话，就会使得重构的工频干扰参考信号与实际工频干扰信号之间存在较大偏差，从而无法滤除工频干扰。因此，需要在重构信号前获取了实际工频的信号的频率、相位和幅值等信息，使得重构的参考信号与实际信号之前的差异在阈值之内。虽然这种滤波方案能够很好地减小由于频率偏差带来的工频滤波误差，但是获取实际工频信号的频率、相位和幅值等信息需要对输入信号进行整流，带来的较大的计算量。并且重构的工频干扰的实际频率往往变化得较快，因此对输入信号的整流就需要进行得很频繁，从而又加大了计算量。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，有必要提供一种自适应工频滤波方法、装置及计算机存储介质，用以解决重构工频干扰信号时需要对输入信号进行整流，计算量较大的问题。
[0007]本专利技术提供一种自适应工频滤波方法，包括以下步骤：
[0008]采集待滤波的心电信号，并对所述心电信号进行预处理；
[0009]预设工频干扰参考信号的参数值，基于所述参数值将工频干扰参考信号重构为正弦信号；
[0010]用所述心电信号减去所述正弦信号，得到差值；
[0011]预设工频干扰参考信号的增量，基于所述差值对所述增量进行调节，基于调节后的增量对所述正弦信号进行修正；
[0012]基于修正后的正弦信号对所述心电信号进行工频滤波。
[0013]进一步的，对所述心电信号进行预处理，具体为：
[0014]对所述心电信号进行高通滤波，得到滤除高频噪声的心电信号；
[0015]对滤除高频噪声的心电信号进行低通滤波，得到滤除基线后的心电信号；
[0016]对滤除基线后的心电信号进行肌电噪声滤除，得到滤除肌电噪声后的心电信号。
[0017]进一步的，预设工频干扰参考信号的参数值，基于所述参数值将工频干扰参考信号重构为正弦信号，具体为：
[0018]预设工频干扰参考信号的频率、幅值以及相位；
[0019]基于频率、幅值以及相位将工频干扰参考信号重构为正弦信号：
[0020]e(nt+t)＝2Asin(ωnt)cos(ωt)
‑
Asin(ωnt
‑
ωt)；
[0021]其中，e(nt+t)为正弦信号，t为采样周期，n表示第n个采样点，A为幅值，ω为角频率，f为频率。
[0022]进一步的，基于所述差值对所述增量进行调节，具体为：
[0023]在设定拟合时间之前，如果差值高于上限阈值，则加大增量；如果差值小于下限阈值，则减小增量；如果差值在上限阈值与下限阈值之间，则保持增量不变；
[0024]在设定拟合时间之后，如果差值高于设定阈值且持续时间在时间上限与时间下限之间，则将增量设为0。
[0025]进一步的，基于调节后的增量对所述正弦信号进行修正，具体为：
[0026]如果差值高于设定阈值的持续时间小于时间下限或者大于时间上限，则基于调节后的增量对所述正弦信号进行修正。
[0027]进一步的，基于调节后的增量对所述正弦信号进行修正，具体为：
[0028]判断所述差值是否为正值，如果是，则用正弦信号加上增量，得到修正后的正弦信号，否则用正弦信号减去增量，得到修正后的正弦信号。
[0029]进一步的，基于修正后的正弦信号对所述心电信号进行工频滤波，具体为：
[0030]用所述心电信号减去修正后的正弦信号，得到工频率波后的信号。
[0031]本专利技术还提供一种自适应工频滤波装置，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现所述自适应工频滤波方法。
[0032]本专利技术还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机该程序被处理器执行时，实现所述自适应工频滤波方法。
[0033]有益效果：本专利技术首先采集数字心电信号，对采集的数字心电信号进行预处理；然后基于预设的参数值生成工频干扰参考信号，即正弦信号；将预处理后的心电信号与中生成的工频干扰参考信号做差值运算，从而滤除心电信号的工频干扰；基于差值对正弦信号的增量进行调整，进而对正弦信号进行修正，使得正弦信号可以跟随实际的工频干扰信号变化，基于修正后的正弦信号进行工频滤波，并循环进行差值的求取及增量与正弦信号的调节，从而实现工频干扰参考信号的实时拟合，拟合出的工频干扰参考信号，即正弦信号能
够适应工频噪声幅值、相位、频率等的变化，使得滤波效果增强。本实施例省去了工频率波之前的整流处理，减小了计算量。对差值进行判断，从而对增量进行调整，以便调整拟合速度，根据调整后的增量进行实时重构、滤波，使得滤波效果能够适应幅值、频率、相位变化。
附图说明
[0034]图1为本专利技术提供的自适应工频滤波方法第一实施例的方法流程图。
具体实施方式
[0035]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。
[0036]实施例1
[0037]如图1所示，本专利技术的实施例1提供了自适应工频滤波方法，包括以下步骤：
[0038]S1、采集待滤波的心电信号，并对所述心电信号进行预处理；
[0039]S2、预设工频干扰参考本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应工频滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：采集待滤波的心电信号，并对所述心电信号进行预处理；预设工频干扰参考信号的参数值，基于所述参数值将工频干扰参考信号重构为正弦信号；用所述心电信号减去所述正弦信号，得到差值；预设工频干扰参考信号的增量，基于所述差值对所述增量进行调节，基于调节后的增量对所述正弦信号进行修正；基于修正后的正弦信号对所述心电信号进行工频滤波。2.根据权利要求1所述的自适应工频滤波方法，其特征在于，对所述心电信号进行预处理，具体为：对所述心电信号进行高通滤波，得到滤除高频噪声的心电信号；对滤除高频噪声的心电信号进行低通滤波，得到滤除基线后的心电信号；对滤除基线后的心电信号进行肌电噪声滤除，得到滤除肌电噪声后的心电信号。3.根据权利要求1所述的自适应工频滤波方法，其特征在于，预设工频干扰参考信号的参数值，基于所述参数值将工频干扰参考信号重构为正弦信号，具体为：预设工频干扰参考信号的频率、幅值以及相位；基于频率、幅值以及相位将工频干扰参考信号重构为正弦信号：e(nt+t)＝2Asin(ωnt)cos(ωt)
‑
Asin(ωnt
‑
ωt)；其中，e(nt+t)为正弦信号，t为采样周期，n表示第n个采样点，A为幅值，ω为角频率，f为频率。4.根据权利要求1所述的自适应工频滤波方法，其特征在于，基于所述差值对所述增量进行调节，具体为：在设定拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：戎昌立，朱涛，
申请(专利权)人：武汉中旗生物医疗电子有限公司，
类型：发明
国别省市：