基于集合经验模态分解和信号结构分析的心电信号R波识别算法

林金朝 李必禄 李国权* 黄正文 庞 宇

①(重庆邮电大学通信与信息工程学院 重庆 400065)

②(布鲁内尔大学电子与计算机工程系 伦敦 UB8 3PH)

③(光电信息感测与传输技术重点实验室 重庆 400065)

1 引言

心电信号(ElectroCardioGram,ECG)实时记录着心脏的活动状况，携带着丰富的心律以及病理信息[1]。心电信号由波、段、间期组成，各自携带着对应的临床信息，是心血管疾病诊断的重要依据。正常的心电信号由P波，QRS复合波，T波组成，不同的波对应着心脏不同的电活动过程[2]。R波是QRS复合波中特征最明显的波形，是确定心电信号各波段的重要参考，是ECG自动分析的重要前提[3]。

针对心电信号中R波的识别，硬件方式主要通过峰值电压检测器结合电压比较器和单稳电路对R波进行检测[4]，但会受到器件特性等因素的影响。目前文献以及应用主要采用数字信号处理等软件的方式进行R波的检测，检测思路主要有实时检测方法和模型匹配方法。实时检测方法根据心电信号中R波峰值和斜率的特征对R波进行检测；模型检测方法通过学习的方式获取R波的模板，然后计算模板与心电信号的相关性来实现R波的检测。Pan等人[5,6]提出一种基于导数滤波器的R波检测算法。该算法利用导数滤波器对带通滤波后的心电信号进行微分以获取R波的斜率信息，对得到的斜率信息通过自适应双阈值的方法以实现R波的识别。该算法是一种通过阈值进行处理并且具有低复杂度的实时识别方法。由于特征波频率的变化，基于滤波的方法检测性能受到较大影响[7]。……