專利名稱：波形分段及分割段的表征方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號(hào)波形分割及其分割段的表征方法，特別是涉及一種將信號(hào)波形分成幾段的方法，其適于通過斜率拐點(diǎn)和斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)之間的波形的數(shù)學(xué)合成來進(jìn)行信號(hào)識(shí)別。
通常，人們?cè)噲D采用不同的方法將連續(xù)的隨時(shí)間變化的信號(hào)波形分成多段。更為普遍的是，將兩個(gè)曲率轉(zhuǎn)變點(diǎn)之間的部分定義為信號(hào)波形的一段，其中在曲率轉(zhuǎn)變點(diǎn)，波形的曲率改變了極性。
然而，當(dāng)信號(hào)波形隨時(shí)間快速變化時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)在某種意義上存在所分割的段的密度趨向于很高的缺點(diǎn)。
進(jìn)一步地，現(xiàn)有技術(shù)還存在其他一些局限，例如，活體的生理學(xué)波形中的一對(duì)連續(xù)波形被錯(cuò)誤地中斷成一單一連續(xù)波形。
本發(fā)明的目的還在于進(jìn)一步提供一種分割信號(hào)波形的方法，該方法通過利用斜率拐點(diǎn)和斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)而適合用于活體的生理學(xué)信號(hào)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的分割信號(hào)波形的方法包括以下步驟(a)如果跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值小于信號(hào)波形在第n+1個(gè)樣本處的振幅，則以信號(hào)波形在第n+1個(gè)樣本處的振幅更新跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值；
(b)如果所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值大于或等于所述信號(hào)波形在第n+1個(gè)樣本處的振幅，則比較所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處及第n-1個(gè)樣本處的函數(shù)值；(c)當(dāng)所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值與第n-1個(gè)、n-2個(gè)…n-L個(gè)樣本處的函數(shù)值一樣時(shí)，且L小于預(yù)定義的數(shù)目k，則保持所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值與第n個(gè)樣本處的函數(shù)值一樣；或者當(dāng)所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值與第n-1個(gè)、n-2個(gè)…n-L個(gè)樣本處的函數(shù)值一樣時(shí)，且L等于步驟(b)的數(shù)目k，則以從所述跟蹤波形第n個(gè)樣本處的函數(shù)值減去第n個(gè)樣本和第n-k個(gè)樣本之間的平均斜率后所得的值更新所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值；(d)如果所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值不同于第n-1、n-2個(gè)…n-j個(gè)樣本處的函數(shù)值，且j小于預(yù)先定義的數(shù)目L時(shí)，則以從所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值減去同樣的斜率(參考為“第一斜率”)所得的值更新第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值；或者如果信號(hào)波形在第n個(gè)樣本和第n-L個(gè)樣本之間的平均斜率(“第二斜率”)比所述第一斜率乘以預(yù)定義比率X％后所得的斜率更陡峭，且所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值不同于n-1、n-2…n-j個(gè)樣本處的值，其中j等于L，則以從所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值減去第二斜率后所得的值更新所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值；或者如果所述第二斜率沒有所述第一斜率乘以預(yù)定義的比率X％后的斜率陡峭，則以從所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值減去第一斜率乘以預(yù)定義的比率X％后的斜率所得的值更新所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值；及(e)如果所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值小于或等于所述信號(hào)波形在第n+1個(gè)樣本處的振幅從而兩個(gè)波形相交時(shí)，把第n+1個(gè)樣本當(dāng)作斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)，并把所述的斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)和所述斜率拐點(diǎn)之間的部分當(dāng)作一段。
附圖簡(jiǎn)要說明結(jié)合所附的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的附圖，使用經(jīng)過跟蹤波形的斜率拐點(diǎn)和斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)將信號(hào)波形分割成多段的本發(fā)明方法的進(jìn)一步特征將變得很明顯。然而，附圖不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制，僅是為了解釋和理解的目的。在附圖中

圖1為根據(jù)本發(fā)明的用下斜率跟蹤波形將信號(hào)波形分割成多段的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的信號(hào)波形的振幅在上升期間下斜率跟蹤波形如何追蹤信號(hào)波形的示意圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的在晚于斜率拐點(diǎn)的下降階段下斜率跟蹤波形的變化情況的示意圖。
圖4a-4c為根據(jù)本發(fā)明的在斜率拐點(diǎn)被檢測(cè)到后為保持下斜率跟蹤波形為一恒量樣本數(shù)目變化時(shí)的效果的示意圖。
圖5為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，其中斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)由下斜率跟蹤波形確定從而信號(hào)波形被分割。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的帶有用于分割成多段的信號(hào)波形的上斜率跟蹤波形的示意圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明的信號(hào)波形增長(zhǎng)到一個(gè)最大值的上升階段期間上斜率跟蹤波形的變化情況的示意圖。
圖8為根據(jù)本發(fā)明的在晚于斜率拐點(diǎn)的下降階段上斜率跟蹤波形的變化情況的示意圖。
圖9a-9c為根據(jù)本發(fā)明的在斜率拐點(diǎn)被檢測(cè)到后為保持上斜率跟蹤波形為一恒量樣本數(shù)目變化時(shí)的效果的示意圖。
圖10為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，其中斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)由上斜率跟蹤波形確定從而信號(hào)波形被分割。
圖11為使用下斜率跟蹤波形的具有分割段的信號(hào)波形的示意圖。
圖12為使用上斜率跟蹤波形的具有分割段的信號(hào)波形的示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述本發(fā)明的特征將參考附圖進(jìn)行詳細(xì)闡述。
術(shù)語說明斜率拐點(diǎn)所采樣的信號(hào)波形上的一個(gè)點(diǎn)，在該點(diǎn)波形正好轉(zhuǎn)變其斜率極性，或者在該點(diǎn)微分導(dǎo)數(shù)從負(fù)變正或由正變負(fù)。
斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)在該點(diǎn)信號(hào)波形的斜率變化非?？?。斜率變化快的程度在某種意義上可理解為在某點(diǎn)的斜率變化率大于預(yù)定義的值(X％)。作為優(yōu)選實(shí)施例，X％可被選作50％。
斜率跟蹤波形一種追蹤信號(hào)波形的波形，用于有效地確定斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)和斜率拐點(diǎn)。兩種斜率跟蹤波形被公開作為優(yōu)選實(shí)施例下斜率跟蹤波形跟蹤信號(hào)波形從底部向上的部分；上斜率跟蹤波形跟蹤信號(hào)波形從頂部向下的部分。
更可取地，上斜率跟蹤波形和下斜率跟蹤波形能夠同時(shí)用于分割信號(hào)波形。根據(jù)具體情況，或者選擇上斜率跟蹤波形，或者選擇下斜率跟蹤波形。
使用下斜率跟蹤波形確定斜率拐點(diǎn)和斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)圖1為根據(jù)本發(fā)明的用下斜率跟蹤波形將信號(hào)波形分割成多段的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。
參見圖1，實(shí)線100代表將被分割的信號(hào)波形，虛線120表示下斜率跟蹤波形的曲線。
如圖1所示，下斜率跟蹤波形的變化情況根據(jù)信號(hào)波形和斜率跟蹤波形之間的振幅的相對(duì)振幅可分為兩部分。
圖2表示的是信號(hào)波形的振幅大于斜率跟蹤波形的振幅的情況，而圖3表示的是信號(hào)波形的振幅小于斜率跟蹤波形的振幅的情況。
此外，圖1中的點(diǎn)13、15、17、19代表樣本的函數(shù)值和所考慮的樣本點(diǎn)的振幅。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的信號(hào)波形在上升階段下斜率跟蹤波形的變化情況的示意圖。
即，圖2表示了信號(hào)波形的振幅大于下斜率跟蹤波形的振幅時(shí)的情況。
參見圖2，實(shí)線100所代表的是需要被分割的信號(hào)波形，所采樣的點(diǎn)13、14、15、16代表在應(yīng)用斜率跟蹤波形前所考慮的樣本的函數(shù)值或其瞬間的振幅。
此外，矩形1、3、5表示的是樣本產(chǎn)生后下斜率跟蹤波形的位置。虛線2、4、6表示的是采樣前下斜率跟蹤波形的高度。
當(dāng)信號(hào)波形100的振幅大于下斜率跟蹤波形的高度時(shí)，用信號(hào)波形更新下斜率跟蹤波形。
為解釋清楚，我們選擇第七個(gè)樣本5作為所考慮的樣本。應(yīng)注意的是，樣本5處的信號(hào)波形的振幅高于下斜率跟蹤波形的虛線4的高度。
因而，用信號(hào)波形的振幅5更新下斜率跟蹤波形的高度。接下來是比較下斜率跟蹤波形的高度6與下一個(gè)樣本7的振幅的步驟。
此外，在當(dāng)前的更新處理之前，下斜率跟蹤波形的高度4已經(jīng)用信號(hào)波形的振幅4更新，因?yàn)樾盘?hào)波形的振幅3高于斜率跟蹤波形的高度。只要樣本的信號(hào)波形的振幅大于下斜率跟蹤波形的高度，則繼續(xù)進(jìn)行更新處理直到檢測(cè)到斜率拐點(diǎn)9。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的在晚于斜率拐點(diǎn)的下降期間下斜率跟蹤波形的變化情況的示意圖。
參考圖3，我們可以很好理解在檢測(cè)到斜率拐點(diǎn)9后的下降階段下斜率跟蹤波形的變化。
當(dāng)檢測(cè)到斜率拐點(diǎn)9后，將斜率拐點(diǎn)9處的信號(hào)波形的振幅與下斜率跟蹤波形的高度8進(jìn)行比較。在這種情況下，由于斜率拐點(diǎn)9處的信號(hào)波形的振幅9大于下斜率跟蹤波形的高度8，因此用信號(hào)波形的振幅9更新下斜率跟蹤波形的高度10。
其后，由于下一個(gè)連續(xù)樣本11的振幅低于下斜率跟蹤波形的高度10，則下斜率跟蹤波形保持其高度10直到下一個(gè)樣本13。
從拐點(diǎn)9到第三個(gè)樣本13之間均保持下斜率跟蹤波形的高度14為斜率拐點(diǎn)處的信號(hào)波形的振幅10，如果前述三個(gè)連續(xù)樣本的任何一個(gè)樣本處的信號(hào)波形的振幅超出下斜率跟蹤波形的高度，則忽視先前確定的斜率拐點(diǎn)。
其間，對(duì)于斜率拐點(diǎn)9之后的三個(gè)連續(xù)樣本，如果第三個(gè)樣本13處的信號(hào)波形的振幅同前面的兩個(gè)樣本一樣，均沒有轉(zhuǎn)變下斜率跟蹤波形的高度12、14，則計(jì)算斜率拐點(diǎn)9和第三個(gè)樣本13之間的斜率差或振幅差并除以3從而獲得每樣本平均斜率。
現(xiàn)在，則用從舊值14減去每樣本平均斜率而得到的新值16更新下斜率跟蹤波形的高度。更合適地，平均斜率(或平均振幅)可當(dāng)作舊的下斜率跟蹤波形14與更新的下斜率跟蹤波形16之間的高度差(或振幅差)接下來，對(duì)于下一個(gè)連續(xù)樣本15，將樣本15的振幅與下斜率跟蹤波形的高度16進(jìn)行比較。
由于下斜率跟蹤波形的高度18超過了信號(hào)波形的振幅15，則用減去每樣本平均斜率后所得的新值18更新下斜率跟蹤波形。
此外，由于下斜率跟蹤波形的高度18依然高于下一樣本處的信號(hào)波形的振幅17，則還以減去每樣本平均斜率后所得的新值20更新下斜率跟蹤波形。
既然這樣，再次比較更新后的下斜率跟蹤波形的高度及隨后的樣本處的振幅19，因?yàn)樾盘?hào)波形的振幅19依然低于下斜率跟蹤波形的高度，下斜率跟蹤波形的高度再次以每樣本平均斜率的數(shù)目進(jìn)行減少。
作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，每樣本平均斜率可以用新的數(shù)目更新，該新數(shù)目定義為在斜率拐點(diǎn)之后的四個(gè)連續(xù)樣本之間的三個(gè)樣本中的最大值和最小值之間的差值。
換句話說，計(jì)算第三個(gè)樣本13和第六個(gè)樣本19之間的差并除以3從而得到新的每樣本平均斜率。新的每樣本平均斜率則開始用于下斜率跟蹤波形的計(jì)算，直到下三個(gè)樣本23。
這種處理一直持續(xù)直到信號(hào)波形的振幅超過下斜率跟蹤波形的高度。
在前面的闡述中，為計(jì)算每樣本平均斜率而將樣本數(shù)目選作為3。
然而，樣本數(shù)目沒有必要一定是3，在考慮了計(jì)算速度后，分組樣本的數(shù)量可以改變。
更可取地，如果用最近的三個(gè)樣本計(jì)算的新的每樣本平均斜率低于先前的平均斜率乘以X％，則每樣本平均斜率可以用先前平均斜率的X％進(jìn)行更新。圖3所示的情形為X等于50的情形。
參見圖3，下斜率跟蹤波形的高度26通過減去平均斜率而得以計(jì)算，平均斜率為最大值19和最小值23之間的差被3分割后所得的值，下斜率跟蹤波形的高度24乘以3。照此類推，由于每樣本平均斜率用于三個(gè)連續(xù)的樣本，平均斜率應(yīng)用最大值23和最小值25之間的差除以3所得的新值更新。
同時(shí)，更新后的每樣本平均斜率是一個(gè)小值，因?yàn)樽畲笾?3和最小值25之間的差不太大。
即使為與下一樣本27比較的目的，下斜率跟蹤波形的高度應(yīng)以高度30來更新，該高度通過減去一新的平均斜率而計(jì)算出，所計(jì)算出的平均斜率被忽略，因?yàn)槠浔认惹暗钠骄甭实囊欢ò俜直冗€小。因此，下斜率跟蹤波形的高度用較低的值28更新，該值使用先前平均斜率的50％作為更新的平均斜率。
這樣，如果信號(hào)波形的樣本與下斜率跟蹤波形相交，其具有特殊的意義。
再次參見圖3，樣本27表示與下斜率跟蹤波形的交叉點(diǎn)。現(xiàn)在，下斜率跟蹤波形與信號(hào)波形的交叉點(diǎn)定義為斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)，該點(diǎn)暗示平均斜率的重大變化。由于在交叉后信號(hào)波形的振幅27高于下斜率跟蹤波形的高度28，此時(shí)則應(yīng)用圖2所描述的處理。
換句話說，由于其后的樣本處的信號(hào)波形的振幅大于下斜率跟蹤波形的高度28，則用信號(hào)波形的振幅34更新下斜率跟蹤波形。
參考圖3，應(yīng)該注意到下斜率跟蹤波形的高度14保持和斜率拐點(diǎn)處的振幅9一樣。如果在下斜率跟蹤波形被保持時(shí)，信號(hào)波形的樣本碰巧超過下斜率跟蹤波形，則應(yīng)用圖2中所闡述的處理，其中斜率拐點(diǎn)被忽略且信號(hào)波形被假設(shè)呈增長(zhǎng)情形。
參考圖3，下斜率跟蹤波形在檢測(cè)到斜率拐點(diǎn)后在三個(gè)樣本期間被保持。然而，根據(jù)不同的效果需要，樣本的數(shù)目可以任意選取。
換句話說，根據(jù)樣本的數(shù)量，相鄰的兩個(gè)波形可以看作是一個(gè)單一波形或者兩個(gè)獨(dú)立的波形，其可能導(dǎo)致低通濾波器的效果。
圖4a-4c為根據(jù)本發(fā)明的在斜率拐點(diǎn)被檢測(cè)到后下斜率跟蹤波形被保持為一恒量時(shí)，樣本數(shù)目變化時(shí)的效果的示意圖。
參考圖4a，應(yīng)當(dāng)注意到振幅在斜率拐點(diǎn)37處中止增長(zhǎng)，并在第二斜率拐點(diǎn)39處轉(zhuǎn)變?yōu)檎臄?shù)字。
參考圖4b，在檢測(cè)到斜率拐點(diǎn)37后下斜率跟蹤波形的高度42保持了三個(gè)樣本的時(shí)間長(zhǎng)度。
這樣，下斜率跟蹤波形的高度42被保持直到第三個(gè)樣本41，并隨后被減去平均斜率后的新高度44更新。由于交叉出現(xiàn)在信號(hào)波形和下斜率跟蹤波形之間，一個(gè)斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)被定義，且將第一斜率拐點(diǎn)37和斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)43之間的部分當(dāng)作一個(gè)單一的段。
參考圖4c，應(yīng)注意到在檢測(cè)到最大值37后下斜率跟蹤波形被保持了四個(gè)樣本的時(shí)間長(zhǎng)度(甚至多于四個(gè))。
在檢測(cè)到第一斜率拐點(diǎn)37后，只要樣本45之前的信號(hào)波形的四個(gè)樣本沒有超過下斜率跟蹤波形的高度46，則應(yīng)用圖2中描述的程序。這樣，斜率拐點(diǎn)37被忽略且信號(hào)波形被認(rèn)為是持續(xù)增長(zhǎng)。
在檢測(cè)斜率拐點(diǎn)后，通過調(diào)整下斜率跟蹤波形的高度的保持時(shí)間(樣本的數(shù)目)，兩個(gè)連續(xù)的波形可被分作為兩段或當(dāng)作為一段。
根據(jù)本發(fā)明的通過使用一下斜率跟蹤波形來分割信號(hào)波形的方法實(shí)施圖2、圖3、圖4所公開的程序，信號(hào)波形在考慮斜率拐點(diǎn)和斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)之后被分割。
在圖3中所描述的斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)9，下斜率跟蹤波形與從負(fù)到正的信號(hào)波形相交叉，且信號(hào)波形被保持在下斜率跟蹤波形的水平之下三個(gè)樣本時(shí)間長(zhǎng)度或k個(gè)樣本長(zhǎng)度。斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)9也能用以確定一定間隔內(nèi)信號(hào)波形的最大值。
如圖3所示的信號(hào)波形的樣本27，是信號(hào)波形與從負(fù)到正的下斜率跟蹤波形相交叉的點(diǎn)，其可被當(dāng)作是一斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)，在這里信號(hào)波形中止下降。
圖5為采用下斜率跟蹤波形確定斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)的方法及其優(yōu)選實(shí)施例。參考圖5，應(yīng)注意到在底部的第一條49代表信號(hào)波形的斜率拐點(diǎn)9，而第二條50對(duì)應(yīng)于斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)。進(jìn)一步要理解的是，在兩條之間的部分應(yīng)當(dāng)作一單一的間隔。條49、50的振幅相互不同，第一條49的較大的振幅意味著斜率拐點(diǎn)，而第二條50的較小的振幅意味著斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)。
使用上斜率跟蹤波形確定斜率拐點(diǎn)和斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)接下來將參考圖6到圖10對(duì)根據(jù)本發(fā)明的使用上斜率跟蹤波形的另一優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
上斜率跟蹤波形的變化情況非常類似于前述的下斜率跟蹤波形，二者之間的區(qū)別在于上斜率跟蹤波形跟蹤從頂部往下的信號(hào)波形。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的使用上斜率跟蹤波形的波形分割方法的示意圖。圖6中顯示的是當(dāng)上斜率跟蹤波形140應(yīng)用到信號(hào)波形100時(shí)的情況。參考圖6，實(shí)線10代表需要被分割的信號(hào)波形，點(diǎn)52、53、59代表信號(hào)波形的所采樣的值(或直接的振幅)，虛線140展示上斜率跟蹤波形的變化情況。
即使由虛線140描述的上斜率跟蹤波形看上去是跟蹤從底部向上的信號(hào)波形，其還是被叫做“上”斜率跟蹤波形。
如圖7所示，上斜率跟蹤波形的變化情況依據(jù)信號(hào)波形和斜率跟蹤波形之間的振幅的相對(duì)幅度可以被分為兩種情形。
圖7表示的是信號(hào)波形的振幅大于上斜率跟蹤波形的振幅的情況，而圖8對(duì)應(yīng)信號(hào)波形的振幅小于上斜率跟蹤波形的振幅的情況。
圖7為根據(jù)本發(fā)明的在信號(hào)波形在增長(zhǎng)的上升階段期間上斜率跟蹤波形的變化情況的示意圖。
即，圖7展示的是信號(hào)波形的振幅大于上斜率跟蹤波形的振幅的情況。
參考圖7，實(shí)線100代表需要被分割的信號(hào)波形，所采樣的點(diǎn)52、53、59、61代表在應(yīng)用上斜率跟蹤波形之前所考慮樣本的函數(shù)值或振幅。
此外，矩形54、56、60表示的是在樣本產(chǎn)生后上斜率跟蹤波形的位置，虛線140表示在采樣前上斜率跟蹤波形的高度。
對(duì)于上斜率跟蹤波形的詳細(xì)描述開始于斜率拐點(diǎn)51，在該點(diǎn)斜率從負(fù)轉(zhuǎn)變?yōu)檎?br> 被斜率拐點(diǎn)51更新的上斜率跟蹤波形140保持其高度54直到第三個(gè)樣本53處。
如果在到第三個(gè)樣本53的過程中信號(hào)波形的振幅碰巧低于上斜率跟蹤波形的高度，則以其振幅低于上斜率跟蹤波形的振幅的那個(gè)樣本更新上斜率跟蹤波形，并放棄先前確定的斜率拐點(diǎn)。
然而，如果信號(hào)波形從斜率拐點(diǎn)51直到第三個(gè)樣本53，均沒有與上斜率跟蹤波形交叉，則斜率拐點(diǎn)被確認(rèn)。
進(jìn)一步地，計(jì)算斜率拐點(diǎn)51與第三個(gè)樣本53之間的斜率差(或振幅差)并除以3以得到每樣本平均斜率。
接下來，用上斜率跟蹤波形的高度加上每樣本平均斜率所得的新值56更新上斜率跟蹤波形的高度。
在每樣本平均斜率確定后，對(duì)上斜率跟蹤波形增加每樣本平均斜率的處理一直延續(xù)到下幾個(gè)樣本。
其間，對(duì)于下三個(gè)樣本，信號(hào)波形的振幅沒有低于上斜率跟蹤波形的高度，新的每樣本平均斜率被更新，且向舊的上斜率跟蹤波形增加每樣本平均斜率來更新上斜率跟蹤波形，這種處理一直持續(xù)到信號(hào)波形的振幅低于上斜率跟蹤波形的高度時(shí)為止。
圖7中表示出了上斜率跟蹤波形的高度從斜率拐點(diǎn)51到第三個(gè)樣本53期間一直保持同一高度的情形，以及上斜率跟蹤波形的高度60被上斜率跟蹤波形加上每樣本平均斜率后的值更新。
這樣，每樣本平均斜率再次被更新，并在到下三個(gè)樣本61期間被添加到上斜率跟蹤波形。
其間，信號(hào)波形的振幅65碰巧低于上斜率跟蹤波形的振幅66，斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)被確定，且以斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)的振幅更新上斜率跟蹤波形。
作為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在每三個(gè)樣本期間計(jì)算出的新的每樣本平均斜率，可以與先前使用的每樣本平均斜率的50％進(jìn)行比較。
如果新的每樣本平均斜率低于先前每樣本平均斜率的50％，則以先前每樣本平均斜率的50％更新每樣本平均斜率。
圖8為根據(jù)本發(fā)明的在晚于斜率拐點(diǎn)的下降階段期間上斜率跟蹤波形的變化情況的示意圖。
參考圖8，在信號(hào)波形的振幅低于斜率跟蹤波形的振幅時(shí)，信號(hào)波形的第二部分示出了上斜率跟蹤波形的變化情況。
圖8所示的波形的第一部分對(duì)應(yīng)于圖7所描述的變化情況，第二部分描述了信號(hào)波形的振幅低于上斜率跟蹤波形的情況。
參考圖8，實(shí)線100表示需要被分割的信號(hào)波形，虛線140表示上斜率跟蹤波形，點(diǎn)53、59為信號(hào)波形的采樣值，矩形56、60表示上斜率跟蹤波形的每樣本的高度。
依據(jù)振幅的比較情況，上斜率跟蹤波形或者以先前的樣本更新，或者以當(dāng)前的樣本更新。
由于斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)65位于上斜率跟蹤波形的下方，上斜率跟蹤波形用樣本68更新，隨后比較高度70及下一樣本71的振幅。
這樣，由于上斜率跟蹤波形的高度70大于樣本71的振幅，上斜率跟蹤波形被信號(hào)樣本71更新并保持高度72以與下一樣本73進(jìn)行比較。
如圖7所示，只要信號(hào)波形的振幅位于上斜率跟蹤波形之上，則繼續(xù)這種處理。
其間，如果信號(hào)波形的樣本的高度位于上斜率跟蹤波形的下面，即與圖7所示的在晚于斜率拐點(diǎn)51的下三個(gè)樣本期間上斜率跟蹤波形的高度一直保持不變的情況相反，斜率拐點(diǎn)被放棄并實(shí)施圖8所描述的處理。
然而，在保持同一高度的三個(gè)樣本之后的上斜率跟蹤波形以每樣本平均斜率增長(zhǎng)的上升階段，如果信號(hào)波形的振幅碰巧低于上斜率跟蹤波形的高度時(shí)，則確認(rèn)斜率拐點(diǎn)。
盡管上斜率跟蹤波形的振幅保持不變的樣本數(shù)目為3，人們也可選擇其他的數(shù)目以獲得不同的效果。
根據(jù)用于保持斜率跟蹤波形的高度的樣本數(shù)目，兩個(gè)相鄰的波形可以被當(dāng)作一個(gè)或獨(dú)立的兩個(gè)，從而可以產(chǎn)生低通濾波的效果。
圖9a到圖9c為在檢測(cè)到斜率拐點(diǎn)后，對(duì)用于保持斜率跟蹤波形的高度的樣本的依賴性的圖解示意圖。
參考圖9a，在波形下降后，信號(hào)波形從第一斜率拐點(diǎn)87向上直到第二斜率拐點(diǎn)89均增長(zhǎng)。
參考圖9b，在到達(dá)第一斜率拐點(diǎn)87之后，保持上斜率跟蹤波形的高度為第三樣本的振幅92。這樣，通過對(duì)上斜率跟蹤波形增加每樣本平均斜率來更新上斜率跟蹤波形的高度94，每樣本平均斜率為三個(gè)樣本的平均值。
接下來，將下一樣本93與上斜率跟蹤波形的高度94進(jìn)行比較。由于信號(hào)波形向下與上斜率跟蹤波形交叉且振幅93位于上斜率跟蹤波形的高度94之下，樣本93被檢測(cè)為斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)并與隨后的波形分離。
參考圖9c，在第一斜率拐點(diǎn)之后，上斜率跟蹤波形的高度被保持到第四個(gè)樣本95。這樣，斜率拐點(diǎn)87被放棄且波形被認(rèn)為是下降的，因?yàn)樵谛甭矢櫜ㄐ蔚母叨缺３譃橐怀?shù)時(shí)，信號(hào)波形的振幅95低于斜率跟蹤波形的振幅96。
從而，信號(hào)波形的上部和下部可以被分開，也可以合并在一起，這主要取決于上斜率跟蹤波形的高度保持為斜率拐點(diǎn)的振幅所持續(xù)的樣本的數(shù)量。
上斜率跟蹤波形保持同一高度的樣本數(shù)量N可以在考慮波形的特征和/或干擾性能后進(jìn)行選取，并進(jìn)一步自動(dòng)確定。
圖10示出了用于確定斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)并分割波形的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。
圖10中所示的第一條99意為第一斜率拐點(diǎn)51，具有較低高度的第二條102表示斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)，在前述兩條之間的部分被當(dāng)作為一段。
此外，第三條101意為信號(hào)波形的第二斜率拐點(diǎn)。
本發(fā)明公開的用上斜率跟蹤波形分割信號(hào)波形的方法實(shí)施圖7、8、9中所描述的程序并使用斜率拐點(diǎn)和斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)分割波形。
如圖7所示的斜率拐點(diǎn)51，在該點(diǎn)上斜率跟蹤波形開始與信號(hào)波形交叉，上斜率跟蹤波形的高度在接下來的三個(gè)或k個(gè)樣本期間保持其高度不變，這可用于確定特定段的波形的最小值。
如圖8所描述的信號(hào)波形的樣本65，在該點(diǎn)信號(hào)波形開始低于上斜率跟蹤波形的高度，該點(diǎn)被考慮為增長(zhǎng)的一個(gè)終點(diǎn)，從而作為一個(gè)斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)用于分割波形。
波形的段分割方法本發(fā)明公開的波形分割方法，確定一斜率拐點(diǎn)，在該點(diǎn)信號(hào)波形的斜率值從正變?yōu)樨?fù)，接下來的三個(gè)或n個(gè)信號(hào)樣本的振幅均低于斜率從負(fù)變?yōu)檎哪屈c(diǎn)的斜率值，而斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)通過找到在其處下斜率跟蹤波形以每樣本平均斜率持續(xù)下降并最終小于信號(hào)波形的樣本的那一點(diǎn)來確定。從而這些點(diǎn)均用作參考分割點(diǎn)。
如圖3所示的最大樣本9，在該樣本處下斜率跟蹤波形一直小于信號(hào)波形的振幅但開始準(zhǔn)備超出，該樣本確定了一斜率拐點(diǎn)，在該點(diǎn)信號(hào)波形的斜率由正變?yōu)樨?fù)。在圖3所示的樣本27處，信號(hào)波形的振幅一直小于下斜率跟蹤波形的高度并開始準(zhǔn)備超出，該樣本通過考慮其作為下降的終止點(diǎn)而確定一斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)。
圖5展示了通過使用下斜率跟蹤波形而確定斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)的例子。圖5中所示的第一條49代表斜率拐點(diǎn)，該點(diǎn)是在下斜率跟蹤波形在三個(gè)采樣瞬間一直保持最大樣本9的值的條件下確定的；第二條50代表高度28變得低于樣本27的那一瞬間，且其被當(dāng)作斜率變化非常突然的一個(gè)點(diǎn)。
其后，在圖7的斜率拐點(diǎn)51，上斜率跟蹤波形的振幅變得低于信號(hào)波形的振幅，在該點(diǎn)上斜率跟蹤波形的斜率由負(fù)變?yōu)檎译S著上斜率跟蹤波形在斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)處以平均斜率開始增長(zhǎng)并變得大于信號(hào)波形的振幅，斜率拐點(diǎn)51處的斜率低于隨后的三個(gè)或n個(gè)樣本的斜率。既然上斜率跟蹤波形的振幅在下三個(gè)樣本期間保持不變，則斜率拐點(diǎn)被確定。進(jìn)一步地，斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)也被確定，因?yàn)樯闲甭矢櫜ㄐ我云骄甭试鲩L(zhǎng)，然后上斜率跟蹤波形的高度變得高于信號(hào)波形的振幅。從而信號(hào)波形與隨后的信號(hào)間隔分離開。
圖10為通過使用上斜率跟蹤波形確定斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖10中的第一條99表示斜率拐點(diǎn)51，其是根據(jù)上斜率跟蹤波形的振幅在下三個(gè)樣本期間保持不變的條件確定的。第二條100對(duì)應(yīng)斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)，在該點(diǎn)上斜率跟蹤波形的振幅66變得再次低于樣本65的振幅。這兩點(diǎn)用于劃分信號(hào)波形。
圖5和圖10展示的是怎樣通過使用斜率拐點(diǎn)和斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)來劃分信號(hào)波形。每個(gè)圖中所示的條表示用于信號(hào)波形的劃分的點(diǎn)。
指向正方向的條49、50表示由下斜率跟蹤波形確定的分割點(diǎn)，而指向負(fù)方向的條99、100、101表示由上斜率跟蹤波形確定的分割點(diǎn)。
圖5的長(zhǎng)條49表示斜率拐點(diǎn)，在該點(diǎn)由下斜率跟蹤波形檢測(cè)到的斜率由正變?yōu)樨?fù)，而另一條50表示由下斜率跟蹤波形檢測(cè)的斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)。
長(zhǎng)條99、101表示斜率拐點(diǎn)，在該點(diǎn)由上斜率跟蹤波形檢測(cè)到的斜率從負(fù)變?yōu)檎?，而另一條100則表示由上斜率跟蹤波形檢測(cè)到的斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)。
如前述的波形分割方法，使用了上和下斜率跟蹤波形，其中斜率跟蹤波形的時(shí)間軸增加。
這種方法也可用于信號(hào)波形的實(shí)時(shí)識(shí)別或用于所存儲(chǔ)的波形。
當(dāng)需要從所存儲(chǔ)的信號(hào)波形識(shí)別某一波形時(shí)，可在反向時(shí)間軸上應(yīng)用上和下斜率跟蹤波形。也就是說，根據(jù)本發(fā)明，所存儲(chǔ)的波形可以通過在反向時(shí)間軸上應(yīng)用從末端到初始端的斜率跟蹤波形而得以分割。為使信號(hào)波形被劃分得更準(zhǔn)確，可以在時(shí)間軸的兩個(gè)方向上應(yīng)用前述的斜率跟蹤波形。也就是說，在向前的時(shí)間軸及隨后的反向時(shí)間軸中既應(yīng)用上斜率跟蹤波形，又應(yīng)用下斜率跟蹤波形。
更好地，如果需要，應(yīng)用斜率跟蹤波形的時(shí)間軸的方向可以改變。即，例如，在樣本的某一時(shí)期內(nèi)，在時(shí)間軸的正方向可應(yīng)用上和下斜率跟蹤波形。當(dāng)?shù)竭_(dá)一個(gè)斜率拐點(diǎn)或斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)后，應(yīng)用斜率跟蹤波形的時(shí)間軸的方向可以反向直到檢測(cè)到下一個(gè)新的斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)或斜率拐點(diǎn)為止。在這種情況下，如果反向應(yīng)用斜率跟蹤波形的時(shí)間短于樣本周期，其可被實(shí)時(shí)應(yīng)用。
在上述闡述中，利用上和下斜率跟蹤波形的波形分割方法將斜率拐點(diǎn)和鄰近的斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)之間的部分確定為一單一段。然而，更可取的是，可以將以斜率拐點(diǎn)為中心的左斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)和右斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)之間的部分當(dāng)作一單一段。該方法還可用于混合自兩種斜率跟蹤波形的斜率拐點(diǎn)及斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)，盡管其是通過不同的方式應(yīng)用到由上斜率跟蹤波形確定的斜率拐點(diǎn)和斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)或由下斜率跟蹤波形確定的斜率拐點(diǎn)和斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)。
如果需要的話，如圖5和圖10所示的由下斜率跟蹤波形和上斜率跟蹤波形分割的間隔可以采樣下述方式修正。
圖11為由下斜率跟蹤波形確定的分割波形示意圖。圖11中的第一條171和最后一條173對(duì)應(yīng)于由下斜率跟蹤波形確定的斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)，而第三條172對(duì)應(yīng)于由下斜率跟蹤波形確定的斜率拐點(diǎn)。
可以看到，在左斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)171和右斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)173之間的信號(hào)波形的振幅177和振幅178之間具有較大的差值。
在這種情況下，如果左斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)171和右斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)173之間的振幅的比值大于Y％，則由下斜率跟蹤波形確定的斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)171、173仍然被使用。
在相反的情況，如圖11所示，斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)的位置被調(diào)整，分割間隔也隨之改變。
作為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，選擇斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)173，該點(diǎn)的振幅178要接近斜率拐點(diǎn)172處的信號(hào)波形的振幅170。此外，為了修正下斜率跟蹤波形確定的分割間隔，可以通過找到一樣本179來確定用于調(diào)整采樣瞬間的斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)180，所述樣本179的振幅必須最接近于斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)173的振幅178。
更適宜地，根據(jù)信號(hào)波形的特征，Y應(yīng)被選為30到90之間的數(shù)字。特別是用于活體的生理學(xué)信號(hào)，Y可選為70。
圖12為由上斜率跟蹤波形確定的分割波形示意圖。
圖12中的第一條181和最后一條183對(duì)應(yīng)于由上斜率跟蹤波形確定的斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)，而第二條182對(duì)應(yīng)于由上斜率跟蹤波形確定的斜率拐點(diǎn)。在左斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)181和右斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)183之間的信號(hào)波形的振幅187和振幅189之間具有較大的差值。
在這種情況下，分別計(jì)算斜率拐點(diǎn)182處的信號(hào)波形的振幅180與斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)處的振幅187、189之間的差值。
進(jìn)一步地，如果最大振幅和最小振幅之間的比值大于Y％，則應(yīng)繼續(xù)使用由上斜率跟蹤波形確定的斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)181、183。
然而，如果恰恰與上面的相反，為修正分割的間隔，應(yīng)將斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)調(diào)整為如圖12所示的點(diǎn)。
通過選擇斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)181并將斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)185確定為采樣瞬間，可以修正由下斜率跟蹤波形確定的間隔。斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)181的振幅接近于斜率拐點(diǎn)處的信號(hào)波形的振幅180，相對(duì)的信號(hào)波形的振幅188接近于所選擇的斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)181的振幅187。
其中，Y可以選作為30到90之間的任意數(shù)字，對(duì)于生理學(xué)信號(hào)，Y最好選為70。如果需要，上述的修正可以有選擇地使用。
分割的波形的特征接下來，將對(duì)使用上和下斜率跟蹤波形確定的斜率拐點(diǎn)和斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)的特征進(jìn)行詳細(xì)描述。
作為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，由分割點(diǎn)之間的波形的集合構(gòu)成的間隔可以用間隔末端的面積來表征。
每個(gè)間隔的信號(hào)波形的面積可以通過間隔中所采樣的值減斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)處的信號(hào)波形的振幅、然后求和所減得的值而得到。
此外，如果以斜率拐點(diǎn)為中心的右斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)與左斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)之間的間隔定義為一單一段，第一部分和第二部分的和或他們各自自身可用于表征波形。
作為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，被分割點(diǎn)分割的間隔的振幅可用于表征。在這里，振幅定義為斜率拐點(diǎn)處的振幅減去斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)處的振幅所得的值。
此外，當(dāng)信號(hào)波形的間隔定義為以斜率拐點(diǎn)為中心的左斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)與右斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)之間的間隔時(shí)，同振幅對(duì)一樣，第一部分和第二部分的振幅和可用于表征。
作為根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例，由斜率分割點(diǎn)分割的時(shí)間間隔被計(jì)算并被表征。時(shí)間間隔定義為間隔的起始點(diǎn)和終點(diǎn)之間的時(shí)間差。
此外，當(dāng)信號(hào)波形的間隔定義為以斜率拐點(diǎn)為中心的左斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)與右斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)之間的空間時(shí)，第一部分和第二部分的和或他們各自自身均可用于間隔的表征。
上面述及的三個(gè)實(shí)施例，可以獨(dú)自應(yīng)用，也可同時(shí)使用。也就是說，通過時(shí)間間隔中的分割或乘積，根據(jù)本發(fā)明所計(jì)算的面積或振幅能進(jìn)一步減少信號(hào)波形的特征。
盡管參照示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)該理解為本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍時(shí)實(shí)施的不同的變化、增加和刪除均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
因此，本發(fā)明不應(yīng)理解為僅限于具體的實(shí)施例，而應(yīng)包括在本發(fā)明范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。實(shí)用性如前面所闡述的，本發(fā)明可通過使用上和下斜率跟蹤波形而用于分割信號(hào)波形，從而被分割的波形適于信號(hào)的識(shí)別。
特別是，根據(jù)本發(fā)明的波形分割方法可用于醫(yī)療裝置的生理學(xué)信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種將所采樣的信號(hào)波形分成幾段的方法，其中每段均包括具有一跟蹤波形的多個(gè)樣本，該方法包括以下步驟(a)如果所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值小于所述信號(hào)波形在第n+1個(gè)樣本處的振幅，則以所述信號(hào)波形在第n+1個(gè)樣本處的振幅更新所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值；(b)如果所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值大于或等于所述信號(hào)波形在第n+1個(gè)樣本處的振幅，則比較所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處及第n-1個(gè)樣本處的函數(shù)值；(c)包括第n個(gè)、n-1個(gè)、n-2個(gè)…的連續(xù)前述樣本的所述跟蹤波形的函數(shù)值保持常數(shù)時(shí)，且樣本的數(shù)目小于預(yù)定義的數(shù)目k，保持所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值與第n個(gè)樣本處的函數(shù)值一樣；或者當(dāng)樣本數(shù)目大于或等于在步驟(b)所述的預(yù)定義的數(shù)目k，以從所述跟蹤波形第n個(gè)樣本處的函數(shù)值減去第n個(gè)樣本和第n-k個(gè)樣本之間的平均斜率后所得值更新所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值，第n-k個(gè)樣本被認(rèn)為是斜率拐點(diǎn)；(d)如果所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的值不同于第n-1個(gè)樣本處的值，且包括以同樣的斜率(所述的“第一斜率”)遞減的第n個(gè)、n-1個(gè)、n-2個(gè)…的樣本數(shù)目小于預(yù)先定義的數(shù)目L時(shí)，則以從所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值減去第一斜率所得的值更新所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值；或者如果以所述第一斜率遞減的樣本的數(shù)目大于或等于所述預(yù)定義的數(shù)目L且在第n個(gè)樣本和第n-L個(gè)樣本之間的平均斜率(“第二斜率”)比所述第一斜率乘以預(yù)定義比率X％后所得的斜率更陡峭時(shí)，則以從所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值減去第二斜率后所得的值更新所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值；或者如果所述第二斜率沒有所述第一斜率乘以預(yù)定義的比率X％后的斜率陡峭，則以從所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值減去第一斜率乘以預(yù)定義的比率X％后的斜率所得的值更新所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值；及(e)如果所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值小于或等于所述信號(hào)波形在第n+1個(gè)樣本處的值從而兩個(gè)波形相交時(shí)，把第n+1個(gè)樣本當(dāng)作斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)，并把所述的斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)和所述斜率拐點(diǎn)之間的部分當(dāng)作一段。
2.一種將所采樣的信號(hào)波形分成幾段的方法，其中每段均包括具有一跟蹤波形的多個(gè)樣本，該方法包括以下步驟(a)如果所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值大于所述信號(hào)波形在第n+1個(gè)樣本處的振幅，則以所述信號(hào)波形在第n+1個(gè)樣本處的振幅更新所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值；(b)如果所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值小于或等于所述信號(hào)波形在第n+1個(gè)樣本處的振幅，則比較所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處及第n-1個(gè)樣本處的函數(shù)值；(c)包括第n個(gè)、n-1個(gè)、n-2個(gè)…的連續(xù)前述樣本的所述跟蹤波形的函數(shù)值保持常數(shù)時(shí)，其中樣本的數(shù)目小于預(yù)定義的數(shù)目k，保持所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值與第n個(gè)樣本處的函數(shù)值一樣；或者當(dāng)樣本數(shù)目大于或等于在步驟(b)所述的預(yù)定義的數(shù)目k時(shí)，以所述跟蹤波形第n個(gè)樣本處的函數(shù)值加上第n個(gè)樣本和第n-k個(gè)樣本之間的平均斜率后所得值更新所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值，第n-k個(gè)樣本被認(rèn)為是斜率拐點(diǎn)；(d)如果所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的值不同于第n-1個(gè)樣本處的值，且包括以同樣的斜率(所述的“第一斜率”)遞增的第n個(gè)、n-1個(gè)、n-2個(gè)…的樣本數(shù)目小于預(yù)先定義的數(shù)目L時(shí)，則以所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值加上第一斜率所得的值更新所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值；或者如果以所述第一斜率遞增的樣本的數(shù)目大于或等于所述預(yù)定義的數(shù)目L且在第n個(gè)樣本和第n-L個(gè)樣本之間的平均斜率(“第二斜率”)比所述第一斜率乘以預(yù)定義比率X％后所得的斜率更陡峭時(shí)，則以所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值加上第二斜率后所得的值更新所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值；或者如果所述第二斜率沒有所述第一斜率乘以預(yù)定義的比率X％后的斜率陡峭，則以所述跟蹤波形在第n個(gè)樣本處的函數(shù)值加上第一斜率乘以預(yù)定義的比率X％后的斜率所得的值更新所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值；及(e)如果所述跟蹤波形在第n+1個(gè)樣本處的函數(shù)值大于或等于所述信號(hào)波形在第n+1個(gè)樣本處的值從而兩個(gè)波形相交時(shí)，把第n+1個(gè)樣本當(dāng)作斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)，并把所述的斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)和所述斜率拐點(diǎn)之間的部分當(dāng)作一段。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟將所述分隔的段中的每個(gè)樣本處的所述信號(hào)波形的振幅減去在斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)處所述信號(hào)波形的振幅，并求和每個(gè)樣本處“減”后所得的值以計(jì)算所述分隔的段的面積。
4.權(quán)利要求1或2所述的方法，其中定義以所述斜率拐點(diǎn)為中心的左斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)和右斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)之間的部分為一段，還包括步驟計(jì)算所述分隔的段中的波形的左部分和右部分的面積；和通過求和所計(jì)算的波形的左部分和右部分的面積來表征所述分隔的段。
5.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中定義以所述斜率拐點(diǎn)為中心的左斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)和右斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)之間的部分為一段，進(jìn)一步包括以下步驟計(jì)算所述分隔的段中的波形的左部分和右部分的面積；和通過聯(lián)結(jié)一對(duì)所計(jì)算的波形的左部分和右部分的面積來表征所述分隔的段。
6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，進(jìn)一步包括通過計(jì)算分隔的段中每個(gè)樣本處信號(hào)波形的振幅的差值來表征分隔段的波形的步驟。
7.如權(quán)利要求1或2所述的方法，進(jìn)一步包括通過從斜率拐點(diǎn)的振幅減去斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)的振幅來計(jì)算所述分隔的段中振幅間的差值的步驟。
8.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中以所述斜率拐點(diǎn)為中心的左斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)和右斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)之間的部分被當(dāng)作為一段，進(jìn)一步包括通過將每一斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)處的振幅減去斜率拐點(diǎn)處的振幅并求和所減得的值來表征所述段的步驟。
9.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中以所述斜率拐點(diǎn)為中心的左斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)和右斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)之間的部分被當(dāng)作為一段，進(jìn)一步包括通過將每一斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)處的振幅減去斜率拐點(diǎn)處的振幅并聯(lián)結(jié)一對(duì)所減得的值來表征所述段的步驟。
10.如權(quán)利要求1或2所述的方法，通過計(jì)算由所述斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)和所述斜率拐點(diǎn)確定的所述分隔段的初始點(diǎn)和最終點(diǎn)之間的時(shí)間差來定義時(shí)間間隔的步驟。
11.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中定義以所述斜率拐點(diǎn)為中心的左斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)和右斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)之間的部分為一段，進(jìn)一步包括通過計(jì)算初始點(diǎn)和最終點(diǎn)之間的時(shí)間差并求和差值來表征所述段的時(shí)間間隔。
12.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中定義以所述斜率拐點(diǎn)為中心的左斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)和右斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)之間的部分為一段，進(jìn)一步包括通過計(jì)算初始點(diǎn)和最終點(diǎn)之間的時(shí)間差并聯(lián)結(jié)一對(duì)所述的值來表征所述段的時(shí)間間隔。
13.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中斜率拐點(diǎn)、左斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)、右斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)的振幅均被檢測(cè)，進(jìn)一步包括以下步驟在兩個(gè)斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)之間選擇一其振幅與所述斜率拐點(diǎn)的振幅最接近的斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)；及如果左斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)和右斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)之間的振幅比小于預(yù)定義的數(shù)值(Y％)，則通過選擇所述信號(hào)波形的樣本為另一斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)來修正所分割的段，所述的另一斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)的振幅應(yīng)最接近于原選擇的斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)的振幅，且其位置應(yīng)最接近于原選擇的斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)關(guān)于所述的斜率拐點(diǎn)的鏡像位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種波形分割方法，該方法通過使用斜率跟蹤波形從而以斜率拐點(diǎn)和斜率轉(zhuǎn)變點(diǎn)來表征。該方法可用于活體的生理學(xué)信號(hào)。
文檔編號(hào)G06K9/00GK1479587SQ02803236
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2002年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月13日
發(fā)明者金正國(guó) 申請(qǐng)人:金正國(guó)