局部投影和离散小波变换在心音信号去噪中的应用

梁庆真，郭兴明，袁志会

(重庆大学 生物工程学院，生物流变科学与技术教育部重点实验室，重庆 400044)

心音信号是一种非线性非平稳的微振动信号，在采集的过程中不可避免的会引入干扰噪声，使得部分有用信息淹没在噪声中[1]，因此在对其进行进一步分析之前，心音去噪显得尤为重要。目前，小波去噪在心音去噪中已经得到广泛的应用，它克服了傅里叶分析不能对非平稳信号进行有效分析的缺点，但是心音信号的频带与噪声频带存在部分或全部重叠，所以采用传统的小波分解重构法对心音进行线性去噪时，会相应的去除掉与噪声频带相重叠的部分心音，在这个过程中信号本身不可避免的会损失掉部分非线性特征信息。采用非线性小波变换函数[2]的离散小波阈值去噪法(Discrete Wavelet Threshold,DWT)能较好的抑制噪声，且能得到更精确的重构信号[3]。基于相空间重构技术的局部投影降噪法(Local Projection,LP)[4-5]，它将一维的时间序列拓展到高维相空间，利用系统信号和噪声信号在高维相空间上分布特性的差异来滤除噪声信号，在滤除噪声的同时可以有效保留微弱特征信号成分[6]。本文综合两者的优点，提出噪声水平自适应估计的局部投影与离散小波阈值相结合的去噪方法，该方法既能得到精确的重构信号又能保留信号的非线性特征，采用该方法对Lorenz序列以及实测心音进行降噪研究，用信噪比和均方误差来检验该方法的去噪效果，并提取去噪前后信号的最大Lyapunov指数来说明该方法对信号非线性特征的影响。……