本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及QRS波群提取方法及裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)前監(jiān)測人體健康，通過可穿戴式設(shè)備提取心電信號中QRS波群(反應(yīng)左右心室的電激動過程)的方法基于兩種算法。第一種是PT，Pan-Tompkins算法，主要是將ECG，Electrocardiograph心電信號通過帶通濾波器，差分器和平方模塊，基于一階微分的希爾伯特變換方法，在這種方法中，閾值可變，并且不受人為干擾；第二種是FDD算法，主要使用一個FIR帶通濾波器，濾波器的系數(shù)至于分式的階數(shù)有關(guān)。上面兩種提取方法皆是基于一階微分信號的檢測方法，后續(xù)其他算法皆是對其二者的改進方法?？紤]到可穿戴式設(shè)備由于電路的設(shè)計不能過于復(fù)雜以及不會選用成本昂貴的傳感器，往往降低了QRS波群檢測的準確性。

上述內(nèi)容僅用于輔助理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并不代表承認上述內(nèi)容是現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種QRS波群提取方法及裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中可穿戴式設(shè)備由于電路的設(shè)計不能過于復(fù)雜以及不會選用成本昂貴的傳感器，往往降低了QRS波群檢測的準確性的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種QRS波群提取方法，包括步驟：

獲取原始信號；

結(jié)構(gòu)元素化所述原始信號；

運用形態(tài)學(xué)操作結(jié)構(gòu)元素化后的信號得到原始信號的特征信號；

從所述特征信號中提取QRS波群。

優(yōu)選地，所述從所述特征信號中提取QRS波群的步驟包括：

從特征信號中確定QRS波群的起點和終點；

從特征信號中確定最大值點作為R1點；

從特征信號中的起點到R1點范圍內(nèi)確定最小值點為Q1點；

從特征信號中的R1點到終點范圍內(nèi)確定最小值點為S1點；

根據(jù)QRS波群的起點、R1點、Q1點、S1點和終點確定QRS波群。

優(yōu)選地，所述從所述特征信號中提取QRS波群的步驟包括：

從特征信號中確定最小值點作為R2點；

從特征信號中的起點到R2點范圍內(nèi)確定最大值點為Q2點；

從特征信號中的R2點到終點范圍內(nèi)確定最大值點為S2點；

根據(jù)QRS波群的起點、R2點、Q2點、S2點和終點確定QRS波群。

優(yōu)選地，所述方法還包括：

計算正極點的值為-Q1+(R1-Q1)+(R1-S1)-S1；

計算負極點的值為-Q2+(Q2-Q1)+(R1-S1)-S1；

判斷正極點的值是否大于負極點的值；

在正極點的值小于負極點的值時，R-peak＝R1，正極點下的為原始信號的QRS波群；

在正極點的值大于或等于負極點的值時，R-peak＝R2，負極點下的為原始信號的QRS波群；其中peak為QRS波群的波峰值。

優(yōu)選地，所述從所述特征信號中提取QRS波群的步驟之后，還包括：

獲取結(jié)構(gòu)元素的更新方式，更新結(jié)構(gòu)元素，并按照更新后的結(jié)構(gòu)元素結(jié)構(gòu)化所述原始信號。

此外，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種QRS波群提取裝置，包括：

獲取模塊，用于獲取原始信號；

處理模塊，用于結(jié)構(gòu)元素化所述原始信號；

計算模塊，用于運用形態(tài)學(xué)操作結(jié)構(gòu)元素化后的信號得到原始信號的特征信號；

提取模塊，用于從所述特征信號中提取QRS波群。

優(yōu)選地，所述提取模塊包括：

確定單元，用于從特征信號中確定QRS波群的起點和終點；

確定單元還用于從特征信號中確定最大值點作為R1點；確

定單元還用于從特征信號中的起點到R1點范圍內(nèi)確定最小值點為Q1點；

確定單元還用于從特征信號中的R1點到終點范圍內(nèi)確定最小值點為S1點；

提取單元，用于根據(jù)QRS波群的起點、R1點、Q1點、S1點和終點確定QRS波群。

優(yōu)選地，所述確定單元，還用于從特征信號中確定最小值點作為R2點；

確定單元還用于從特征信號中的起點到R2點范圍內(nèi)確定最大值點為Q2點；

確定單元還用于從特征信號中的R2點到終點范圍內(nèi)確定最大值點為S2點；

所述提取單元，還用于根據(jù)QRS波群的起點、R2點、Q2點、S2點和終點確定QRS波群。

優(yōu)選地，所述裝置還包括：判斷模塊，

所述計算模塊，還用于計算正極點的值為-Q1+(R1-Q1)+(R1-S1)-S1；

計算模塊還用于計算負極點的值為-Q2+(Q2-Q1)+(R1-S1)-S1；

所述判斷模塊，用于判斷正極點的值是否大于負極點的值；

提取單元，還用于在正極點的值小于負極點的值時，R-peak＝R1，正極點下的為原始信號的QRS波群；

提取單元還用于在正極點的值大于或等于負極點的值時，R-peak＝R2，負極點下的為原始信號的QRS波群；其中peak為QRS波群的波峰值。

優(yōu)選地，所述裝置還包括：更新模塊，用于獲取結(jié)構(gòu)元素的更新方式，更新結(jié)構(gòu)元素；

所述處理模塊，還用于按照更新后的結(jié)構(gòu)元素結(jié)構(gòu)化所述原始信號。

本發(fā)明通過運用形態(tài)學(xué)的方法可以起到突出QRS波群，抑制心電信號其他部分的作用，可以很好的從原始采集的心電信號中提取QRS波群，計算量小，且提高了提取的準確度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明QRS波群提取方法的第一實施例的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明一實施例中確定QRS波群的位置的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明另一實施例中確定QRS波群的位置的流程示意圖；

圖4為本發(fā)明一實施例中提取的QRS波群的示意圖；

圖5為本發(fā)明QRS波群提取方法的第二實施例的流程示意圖；

圖6為本發(fā)明QRS波群提取裝置的第一實施例的功能模塊示意圖；

圖7為圖6中提取模塊一實施例的細化功能模塊示意圖；

圖8為本發(fā)明QRS波群提取裝置的第二實施例的功能模塊示意圖。

本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種QRS波群提取方法。

參照圖1，圖1為本發(fā)明QRS波群提取方法的第一實施例的流程示意圖。

在一實施例中，所述QRS波群提取方法包括：

步驟S10，獲取原始信號；

在本實施例中，所述原始信號可以是ECG心電圖儀采集到的心電信號，也可以是采集到的其他生理信號。在需要對采集的信號進行處理時，從心電圖儀獲取原始信號。在本發(fā)明一較佳實施例中，在獲取到原始信號后，還可以對原始信號進行低通濾波處理，去掉顯著的工頻干擾，低通濾波處理的過程可以根據(jù)設(shè)置選擇處理或不處理。

步驟S20，結(jié)構(gòu)元素化所述原始信號；

在獲取到原始信號后，初始化結(jié)構(gòu)元素，結(jié)構(gòu)元素化所述原始信號。結(jié)構(gòu)元素的初始化：結(jié)構(gòu)元素由5個基準點構(gòu)成：起點、Q、R、S和終點。結(jié)構(gòu)元素的長度為90ms，結(jié)構(gòu)元素的幅度為心電信號初始2s信號段中最大值與最小值之差。在本發(fā)明一較佳實施例中，窗口滑動的規(guī)則是：如果沒有檢測出候選區(qū)域，則下一次窗口的起點定位當(dāng)前窗口起點加上半秒窗口的位置；如果已經(jīng)檢測出了QRS波群，則下一次窗口的起點定位QRS波群的終點加上20ms的位置。

步驟S30，運用形態(tài)學(xué)操作結(jié)構(gòu)元素化后的信號得到原始信號的特征信號；

在結(jié)構(gòu)元素初始化后，進行形態(tài)學(xué)操作，運用形態(tài)學(xué)操作結(jié)構(gòu)元素化后的信號得到原始信號的特征信號。具體的，形態(tài)學(xué)操作：按照下面公式1進行運算，F(xiàn)S＝f-(f⁰g+f·g)/2------公式1；形態(tài)學(xué)的基本操作包括：

Top_Hat：That(f)＝f-fοg。

其中，g為結(jié)構(gòu)元素，f為窗口長度為1s的心電信號數(shù)據(jù)，F(xiàn)S為特征信號。通過上述形態(tài)學(xué)操作，可以起到突出QRS波群，抑制心電信號其他部分的作用。

步驟S40，從所述特征信號中提取QRS波群。

在得到特征信號后，從所述特征信號中提取QRS波群。找出特征信號FS中非零的部分，然后選擇其中持續(xù)時間大于70ms的部分作為QRS的候選部分，然后從70ms候選的部分中按照以下方式確定QRS的位置。具體的，參考圖2，QRS的位置確定的方式可以包括：

步驟S41，從特征信號中確定QRS波群的起點和終點；

步驟S42，從特征信號中確定最大值點作為R1點；

步驟S43，從特征信號中的起點到R1點范圍內(nèi)確定最小值點為Q1點；

步驟S44，從特征信號中的R1點到終點范圍內(nèi)確定最小值點為S1點；

步驟S45，根據(jù)QRS波群的起點、R1點、Q1點、S1點和終點確定QRS波群。

參考圖3，QRS的位置確定的方式還可以包括：

步驟S46，從特征信號中確定最小值點作為R2點；

步驟S47，從特征信號中的起點到R2點范圍內(nèi)確定最大值點為Q2點；

步驟S48，從特征信號中的R2點到終點范圍內(nèi)確定最大值點為S2點；

步驟S49，根據(jù)QRS波群的起點、R2點、Q2點、S2點和終點確定QRS波群。

進一步地，在得到QRS波群的起點、R1、Q1、S1、終點、R2、Q2和S2后，計算正極點的值為-Q1+(R1-Q1)+(R1-S1)-S1；計算負極點的值為-Q2+(Q2-Q1)+(R1-S1)-S1；比較正極點的值與負極點的值，判斷正極點的值是否大于負極點的值，在正極點的值小于負極點的值時，R-peak＝R1，原始信號的QRS波群為正極點下確定的QRS波群；在正極點的值大于或等于負極點的值時，R-peak＝R2，原始信號的QRS波群為負極點下確定的QRS波群。根據(jù)正負極點的判斷結(jié)果確定QRS點的位置，得到所述原始信號的QRS波群，完成提取QRS波群的操作。其中peak為波峰的值，R為QRS波群的R的值。參考圖4，為提取的QRS波群的示意圖，其中圈出的為QRS波群的R點。

本實施例通過運用形態(tài)學(xué)的方法可以起到突出QRS波群，抑制心電信號其他部分的作用，可以很好的從原始采集的心電信號中提取QRS波群，計算量小，且提高了提取的準確度。

參照圖5，圖5為本發(fā)明QRS波群提取方法的第二實施例的流程示意圖?；谏鲜鯭RS波群提取方法的第一實施例，所述方法還包括：

步驟S50，獲取結(jié)構(gòu)元素的更新方式，更新結(jié)構(gòu)元素，并按照更新后的結(jié)構(gòu)元素結(jié)構(gòu)化所述原始信號。根據(jù)提取的QRS波群的信息對結(jié)構(gòu)元素進行更新。

結(jié)構(gòu)元素更新：Q R S終點都以起點為基準，按照下面的公式進行更新：

Newloc＝(1-a)*Curr_loc+a*extractedloc；

Newam＝＝(1-a)*Curr_am+a*extractedam；其中，Curr_loc和Curr_am分別指的是在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)元素中相對于起始點的位置和幅度；extractedloc和extractedam分別是指在提取的QRS波群中相對于起點的位置和幅度；而a按照下面公式更新：a＝a-b，NPA>OPA*1.1；a＝a+b，NPA<OPA*0.9；a＝0.3其他條件，a的初始值為0.9，b為0.05，NPA和OPA分別指當(dāng)前一次和前一次的PA值，PA＝∑_{ie候選部分}|FS(i)|。本實施例通過對結(jié)構(gòu)元素的不斷更新，使得獲取QRS波群的位置的準確度進一步提高，提高醫(yī)療信號檢測的準確性。

本發(fā)明進一步提供一種QRS波群提取裝置。

參照圖6，圖6為本發(fā)明QRS波群提取裝置的第一實施例的功能模塊示意圖。

在一實施例中，所述QRS波群提取裝置包括：獲取模塊10、處理模塊20、計算模塊30、提取模塊40和判斷模塊50。

所述獲取模塊10，用于獲取原始信號；

在本實施例中，所述原始信號可以是ECG心電圖儀采集到的心電信號，也可以是采集到的其他生理信號。在需要對采集的信號進行處理時，從心電圖儀獲取原始信號。在本發(fā)明一較佳實施例中，在獲取到原始信號后，還可以對原始信號進行低通濾波處理，去掉顯著的工頻干擾，低通濾波處理的過程可以根據(jù)設(shè)置選擇處理或不處理。

所述處理模塊20，用于結(jié)構(gòu)元素化所述原始信號；

在獲取到原始信號后，初始化結(jié)構(gòu)元素，結(jié)構(gòu)元素化所述原始信號。結(jié)構(gòu)元素的初始化：結(jié)構(gòu)元素由5個基準點構(gòu)成：起點、Q、R、S和終點。結(jié)構(gòu)元素的長度為90ms，結(jié)構(gòu)元素的幅度為心電信號初始2s信號段中最大值與最小值之差。在本發(fā)明一較佳實施例中，窗口滑動的規(guī)則是：如果沒有檢測出候選區(qū)域，則下一次窗口的起點定位當(dāng)前窗口起點加上半秒窗口的位置；如果已經(jīng)檢測出了QRS波群，則下一次窗口的起點定位QRS波群的終點加上20ms的位置。

所述計算模塊30，用于運用形態(tài)學(xué)操作結(jié)構(gòu)元素化后的信號得到原始信號的特征信號；

在結(jié)構(gòu)元素初始化后，進行形態(tài)學(xué)操作，運用形態(tài)學(xué)操作結(jié)構(gòu)元素化后的信號得到原始信號的特征信號。具體的，形態(tài)學(xué)操作：按照下面公式1進行運算，F(xiàn)S＝f-(f⁰g+f·g)/2------公式1；形態(tài)學(xué)的基本操作包括：

Top_Hat：That(f)＝f-fοg。

其中，g為結(jié)構(gòu)元素，f為窗口長度為1s的心電信號數(shù)據(jù)，F(xiàn)S為特征信號。通過上述形態(tài)學(xué)操作，可以起到突出QRS波群，抑制心電信號其他部分的作用。

所述提取模塊40，用于從所述特征信號中提取QRS波群。

在得到特征信號后，從所述特征信號中提取QRS波群。找出特征信號FS中非零的部分，然后選擇其中持續(xù)時間大于70ms的部分作為QRS的候選部分，然后從70ms候選的部分中按照以下方式確定QRS的位置。具體的，參考圖7，所述提取模塊40包括：確定單元41和提取單元42，

所述確定單元41，用于從特征信號中確定QRS波群的起點和終點；

確定單元41還用于從特征信號中確定最大值點作為R1點；

確定單元41還用于從特征信號中的起點到R1點范圍內(nèi)確定最小值點為Q1點；

確定單元41還用于從特征信號中的R1點到終點范圍內(nèi)確定最小值點為S1點；

所述提取單元42，用于根據(jù)QRS波群的起點、R1點、Q1點、S1點和終點確定QRS波群。

進一步地，所述確定單元41，還用于從特征信號中確定最小值點作為R2點；

確定單元41還用于從特征信號中的起點到R2點范圍內(nèi)確定最大值點為Q2點；

確定單元41還用于從特征信號中的R2點到終點范圍內(nèi)確定最大值點為S2點；

所述提取單元42，還用于根據(jù)QRS波群的起點、R2點、Q2點、S2點和終點確定QRS波群。

進一步地，在得到QRS波群的起點、R1、Q1、S1、終點、R2、Q2和S2后，計算正極點的值為-Q1+(R1-Q1)+(R1-S1)-S1；計算模塊30，還用于計算負極點的值為-Q2+(Q2-Q1)+(R1-S1)-S1；判斷模塊50，用于比較正極點的值與負極點的值，判斷正極點的值是否大于負極點的值，計算模塊30還用于在正極點的值小于負極點的值時，R-peak＝R1，原始信號的QRS波群為正極點下確定的QRS波群；在正極點的值大于或等于負極點的值時，R-peak＝R2，原始信號的QRS波群為負極點下確定的QRS波群。根據(jù)正負極點的判斷結(jié)果確定QRS點的位置，得到所述原始信號的QRS波群，完成提取QRS波群的操作。其中peak為波峰的值，R為QRS波群的R的值。

本實施例通過運用形態(tài)學(xué)的方法可以起到突出QRS波群，抑制心電信號其他部分的作用，可以很好的從原始采集的心電信號中提取QRS波群，計算量小，且提高了提取的準確度。

參照圖8，圖8為本發(fā)明QRS波群提取裝置的第二實施例的功能示意圖。所述裝置還包括：更新模塊60，

所述更新模塊60，用于獲取結(jié)構(gòu)元素的更新方式，更新結(jié)構(gòu)元素；

所述處理模塊20，還用于按照更新后的結(jié)構(gòu)元素結(jié)構(gòu)化所述原始信號。根據(jù)提取的QRS波群的信息對結(jié)構(gòu)元素進行更新。

結(jié)構(gòu)元素更新：Q R S終點都以起點為基準，按照下面的公式進行更新：

Newloc＝(1-a)*Curr_loc+a*extractedloc；

Newam＝＝(1-a)*Curr_am+a*extractedam；其中，Curr_loc和Curr_am分別指的是在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)元素中相對于起始點的位置和幅度；extractedloc和extractedam分別是指在提取的QRS波群中相對于起點的位置和幅度；而a按照下面公式更新：a＝a-b，NPA>OPA*1.1；a＝a+b，NPA<OPA*0.9；a＝0.3其他條件，a的初始值為0.9，b為0.05，NPA和OPA分別指當(dāng)前一次和前一次的PA值，PA＝∑_{ie候選部分}|FS(i)|。本實施例通過對結(jié)構(gòu)元素的不斷更新，使得獲取QRS波群的位置的準確度進一步提高，提高醫(yī)療信號檢測的準確性。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。