一种可用于编辑的心电信号的处理方法，包括：步骤S1：读取一个周期的纸质/电子心电波形图，并提取其心电波形数据；步骤S2：采用低通滤波法处理心电波形数据；步骤S3：采用斜率变化率极大值和电压极大值确定R波R点位置；步骤S4：确定Q波Q点位置和S波S点位置；步骤S5：采用斜率活动阈值法分别提取MQ段和SN段控制点，控制点的个数范围分别为3～6个；步骤S6：采用线性插值方法和二次B样条方法拟合重建心电波形；用少数控制点拟合出心电波形，波形具有可局部调整性，采用线形插值与二次B样条相结合的分段插值方法，能够实现较尖锐R波的拟合；并且通过给控制点增加鼠标按下拖动事件，用户可以对控制点进行任意操作。
1.一种可用于编辑的心电信号的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：读取一个周期的纸质/电子心电波形图，并提取其心电波形数据，定义为MN段；
步骤S2：采用低通滤波法处理心电波形数据，低通滤波截止频率区间10-20Hz；
步骤S3：采用斜率变化率极大值和电压极大值确定R波R点位置；
步骤S4：根据步骤S3所确定的R波R点位置，确定Q波Q点位置和S波S点位置；
步骤S5：采用斜率活动阈值法分别提取MQ段和SN段控制点，控制点的个数范围分别为3～6个；
步骤S6：采用线性插值方法和二次B样条方法拟合重建心电波形。
2.根据权利要求1所述的一种可用于编辑的心电信号的处理方法，其特征在于，步骤S3中的具体步骤如下：步骤S31：计算MN段每点的斜率变化率Sn，计算方法如下：其中，Vn指第n点的电压值，Ts指采样间隔;
步骤S33：判断极大值Sn’所对应的Vn是否高于Vn-1且高于Vn+1；如果是，该点为R波位置。
3.根据权利要求1所述的一种可用于编辑的心电信号的处理方法，其特征在于，步骤S4中的具体方法如下：根据步骤S3所确定的R波R点位置，向前80ms～100ms范围内计算并找到斜率变化率SnQ的最大值SnQ’对应的点确定为Q波Q点位置；向后80ms～100ms范围内计算并找到斜率变化率SnS的最大值SnS’对应的点确定为S波S点位置。
4.根据权利要求3所述的一种可用于编辑的心电信号的处理方法，其特征在于，步骤S5中具体如下步骤：步骤S51：定义SnQ’/2为MQ段的当前活动阈值Z1；定义SnS’/2为SN段的当前活动阈值Z2；
步骤S52：判断MQ段内若干点的斜率变化率是否大于当前活动阈值Z1；如果是，记录该若干点作为控制点；判断SN段内若干点的斜率变化率是否大于当前活动阈值Z2；如果是，记录该若干点作为控制点；
步骤S53：分别判断步骤S52后MQ段和SN段的控制点个数是否在3～6个之间，如果是，记录各控制点；如果否；执行步骤S54；
步骤S54：如果控制点低于3个，向下调整当前活动阈值Z1或Z2；如果控制点高于6个，向上调整当前活动阈值Z1或Z2，执行步骤S52。
5.根据权利要求4所述的一种可用于编辑的心电信号的处理方法，其特征在于，所述向下调整当前活动阈值Z1或Z2为当前活动阈值Z1或Z2减去当前步长L1；向上调整当前活动阈值Z1或Z2为当前活动阈值Z1或Z2增加当前步长L2。
6.根据权利要求1所述的一种可用于编辑的心电信号的处理方法，其特征在于，还可以包括以下步骤：步骤S7：标注各控制点为可编辑点，对该控制点增加鼠标“按下拖动”事件。
7.根据权利要求1所述的一种可用于编辑的心电信号的处理方法，其特征在于，所述的步骤S6中，QRS波段采用线性插值方法进行拟合；MQ段和SN段分别采用二次B样条方法拟合。
8.根据权利要求5所述的一种可用于编辑的心电信号的处理方法，其特征在于，所述步长L1的初始值分别为MQ段斜率变化率最大值的四分之一，所述步长L2的初始值为SN段斜率变化率最大值的四分之一，每次迭代调整为当前步长值L1或L2的二分之一。
一种可进行编辑的心电信号的处理方法
技术领域
[0001] 本发明属于数据处理技术领域，尤其涉及一种可进行编辑的心电信号的处理方法。
背景技术
[0002] 心电信号是人体重要的生物电信号之一，从不同层面上反映了心脏的工作状态和可靠的内部特征信息，通过对心电信号的分类识别，可方便对心脏疾病快速作出诊断。
[0003] 现有心电波形拟合方法应用方向主要有两个：用于心电信号特征提取、分类分析和心电波形仿真；目前对心电波形的拟合重建有线形逼近和曲线拟合。线性逼近方法重建的波形不光滑，若提高逼近程度需要数据点数多，波形不易调整。曲线拟合线条光滑但计算量较大，且QRS波段处多为尖峰状波形，曲线拟合方法难以拟合出尖端，或需要较多控制点才能出现较尖锐的形状。且现有拟合方法以特征提取或波形重建仿真为目的，以特征分类准确程度或波形拟合准确程度为标准，不考虑特征点定位。现有心电特征点定位检测的算法多用于心电波形参数的计算，不用于波形拟合。一般只检测波段起始和QRS波定位等，这些特征点可用于计算心电周期、PR时间等波形参数，但对于拟合波形往往不够。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述线性逼近方法重建的波形不光滑，若提高逼近程度需要数据点数多，波形不易调整；曲线拟合线条光滑但计算量较大，且QRS波段处多为尖峰状波形，曲线拟合方法难以拟合出尖端，或需要较多控制点才能出现较尖锐的形状。本发明针对心电波形不同波段特征采用分段用不同方法拟合。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种可用于编辑的心电信号的处理方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤S1：读取一个周期的纸质/电子心电波形图，并提取其心电波形数据，定义为MN段；
[0007] 步骤S2：采用低通滤波法处理心电波形数据，低通滤波截止频率区间10-20Hz；
[0008] 步骤S3：采用斜率变化率极大值和电压极大值确定R波R点位置；
[0009] 步骤S4：根据步骤S3所确定的R波R点位置，确定Q波Q点位置和S波S点位置；
[0010] 步骤S5：采用斜率活动阈值法分别提取MQ段和SN段控制点，控制点的个数范围分别为3～6个；
[0011] 步骤S6：采用线性插值方法和二次B样条方法拟合重建心电波形。更进一步地，步骤S3中的具体步骤如下：
[0012] 步骤S31：计算MN段每点的斜率变化率Sn，计算方法如下：
[0013] (1)
[0014] 其中，Vn 指第n点的电压值，Ts指采样间隔;
[0015] 步骤S32：确定Sn中的极大值Sn’；
[0016] 步骤S33：判断Vn是否大于Vn-1且大于Vn+1；如果是，该点为R波位置。
[0017] 更进一步地，步骤S4中的具体方法如下：
[0018] 根据步骤S3所确定的R波R点位置，向前80ms～100ms范围内计算并找到斜率变化率SnQ的最大值SnQ’对应的点确定为Q波Q点位置；向后80ms～100ms范围内计算并找到斜率变化率SnS的最大值SnS’对应的点确定为S波S点位置。
[0019] 更进一步地，步骤S5中具体如下步骤：
[0020] 步骤S51：定义SnQ’/2为MQ段的当前活动阈值Z1；定义SnS’/2为SN段的当前活动阈值Z2；
[0021] 步骤S52：判断MQ段内若干点的斜率变化率是否大于当前活动阈值Z1；如果是，记录该若干点作为控制点；判断SN段内若干点的斜率变化率是否大于当前活动阈值Z2；如果是，记录该若干点作为控制点；
[0022] 步骤S53：分别判断步骤S52后MQ段和SN段的控制点个数是否在3～6个之间，如果是，记录各控制点；如果否；执行步骤S54；
[0023] 步骤S54：如果控制点低于3个，向下调整当前活动阈值Z1或Z2；如果控制点高于6个，向上调整当前活动阈值Z1或Z2，执行步骤S52。
[0024] 更进一步地，所述向下调整当前活动阈值Z1或Z2为当前活动阈值Z1或Z2减去当前步长L1；向上调整当前活动阈值Z1或Z2为当前活动阈值Z1或Z2增加当前步长L2；所述步长L1的初始值分别为MQ段斜率变化率最大值的四分之一，所述步长L2的初始值为SN段斜率变化率最大值的四分之一，每次迭代调整为当前步长值L1或L2的二分之一。
[0025] 更进一步地，所述的步骤S6中，QRS波段采用线性插值方法进行拟合；MQ段和SN段分别采用二次B样条方法拟合；
[0026] 更进一步地，还包括以下步骤：
[0027] 步骤S7：标注各控制点为可编辑点，对该控制点增加鼠标“按下拖动”事件；
[0028] 本发明的有益效果在于，基于典型心电图波形数据作为源数据处理，用少数控制点拟合出心电波形，波形具有可局部调整性，采用线形插值与二次B样条相结合的分段插值方法，能够实现尖锐R波的拟合，且运算量小, 并且通过给控制点增加鼠标按下拖动事件，用户可以对控制点进行任意操作。
附图说明
[0029] 附图1为本发明进行心电信号处理方法的流程图。
[0030] 附图2为本发明中确定R波R点位置的方法流程图
[0031] 附图3为本发明中提取MQ段中控制点的方法流程图。
[0032] 附图4为采用本发明实现的心电拟合数据与原始数据对比图。
[0033] 附图5为采用本发明实现的心电波形调整前后对比图。
具体实施方式
[0034] 下面根据附图对本发明作进一步说明。
[0035] 如图1—图3所示，为本发明进行心电信号处理方法的流程图。
[0036] 步骤S1：读取一个完整周期的纸质心电波形图，进行数据字化并提取其心电波形数据，定义为MN段，M点为该波形的起始点，N点为该波形的终止点；
[0037] 本步骤中纸质心电波形图来源于权威心电图库或心电图谱类书籍，选取一个周期的典型心电波形图，将纸质心电图采用Engauge Digitizer软件进行手动描点，提取出心电图纸上心电波形数据，以典型心电波形图数据为心电模板数据，典型心电波形图可以是一个正常人的心电波形图，也可以是某个常见疾病（心肌缺血）的典型心电波形图。
[0038] 步骤S2：采用低通滤波法处理心电波形数据，低通滤波截止频率区间10-20Hz，本实施例中采用15 Hz；
[0039] 步骤S3：采用斜率变化率极大值和电压极大值确定R波位置；
[0040] 如图2所示，步骤S31：计算MN段每点的斜率变化率Sn，计算方法如下：
[0041] (1)
[0042] 其中，Vn 指第n点的电压值，Ts指采样间隔；
[0043] 步骤S32：确定Sn中的极大值Sn’；
[0044] 步骤S33：判断Vn是否大于Vn-1且大于Vn+1；如果是，该点为R波位置；
[0045] 步骤S4：根据步骤S4所确定的R波R点位置，确定Q波Q点位置和S波S点位置；
[0046] 根据步骤S3所确定的R波R点位置，向前80ms～100ms范围内计算并找到斜率变化率SnQ的最大值SnQ’对应的点确定为Q波Q点位置；向后80ms～100ms范围内计算并找到斜率变化率SnS的最大值SnS’对应的点确定为S波S点位置。
[0047] 步骤S5：采用斜率活动阈值法分别提取MQ段和SN段控制点，控制点的个数范围分别为3～6个；下面以提取MQ段的控制点为例进行说明，提取SN段的控制点的方法与之相同。
[0048] 如图3所示，步骤S51：定义SnQ’/2为MQ段的当前活动阈值Z1；
[0049] 步骤S52：判断MQ段内若干点的斜率变化率SnQ是否大于当前活动阈值Z1；如果是，记录该若干点作为控制点；
[0050] 步骤S53：分别判断步骤S62后MQ段的控制点个数是否在3～6个之间，如果是，记录各控制点；如果否；执行步骤S64；
[0051] 步骤S54：如果控制点低于3个，向下调整当前活动阈值Z1；如果控制点高于6个，向上调整当前活动阈值Z1，执行步骤S62；
[0052] 其中，所述向下调整当前活动阈值Z1为当前活动阈值Z1减去当前步长L1，即 Z1=Z1-L1/(2*n)；向上调整当前活动阈值Z1为当前活动阈值Z1增加当前步长L1，即Z1=Z1+L1/(2*n)，n为迭代次数；所述步长L1初始值为SnQ’/4，每次迭代调整为当前步长值L1的二分之一。
[0053] 提取SN段控制点的方法如上(这里不再详细描述)，其中，活动阈值定义为Z2，定义SnS’/2为SN段的当前活动阈值Z2，步长为L2；
[0054] 步骤S6：QRS波段采用线性插值方法进行拟合；MQ段和SN段分别采用二次B样条方法拟合；
[0055] (1)Q点和S点之间采用线性插值，QR之间任意点(Px,Py)的值的计算方法为：
[0056]
[0057] RS段拟合方法如上。
[0058] (2) MQ段和SN段分别采用二次B样条方法拟合，根据样条基函数和控制点，可得样条曲线，具体的拟合方法是现有技术，这里不再赘述。
[0059] 如第i段曲线的表达式为
[0060]
[0061] 其中Pi，Pi+1，Pi+2 为第i段曲线的三个控制点，F0,2(t)为样条基函数。
[0062] 图4为拟合后得到的拟合心电波形与原始数据对比图，其中原始数据为步骤S1过程中手动描点后得到的心电数据。
[0063] 步骤S7：标注各控制点为可编辑点，即为该控制点添加标记，如附图5中所示的“+”；还可对该控制点增加鼠标“按下拖动”事件；当检测到控制点的位置发生变化时，就会执行步骤S6重新拟合该波形。
[0064] 如图5(a）(b)所示，通过调整控制点将正常标准心电波形编辑成为急性期心肌梗死波形，用户可以根据不同的需求调整该波形控制点改变波形状态。
[0065] 本实施例中，采用线形插值与二次B样条相结合的分段插值方法，能够实现较尖锐R波的拟合，且运算量小；并且通过给控制点增加鼠标按下拖动事件，用户可以对控制点进行任意操作。
