CN102885616A - 一种去除脉搏波信号基线漂移的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种去除脉搏波基线漂移的方法，它是先采集脉搏波信号；对采集的脉搏波信号进行预处理，获得脉搏波信号中的交流成分；然后对所获得的一段交流信号进行滑动均值滤波，抑制工频干扰，得到脉搏波原始信号；最后对原始信号进行波谷搜索，识别出该段脉搏波信号的所有波谷的位置；在相邻两个波谷之间进行样条插值，可以拟合出一条漂移基线；将原始信号减去漂移基线，即可得到去除基线漂移的脉搏波信号。本发明通过滑动均值滤波抑制了信号中的工频干扰，运用样条插值拟合的方法找到信号中的基线漂移；相比于传统的方法，本发明具有准确、稳定、实时更新、抗干扰、简单易行等优点；具有较好的实际应用价值。

Description

一种去除脉搏波信号基线漂移的方法

技术领域

本发明涉及一种去除脉搏波信号中基线漂移的方法，特别适合去除血氧饱和度测试仪中的脉搏波信号基线漂移。

背景技术

脉搏病理诊断历来受到中外医学界的重视，几乎世界上所有的民族都有过“摸脉”诊断的历史。大量临床研究表明，脉搏波中蕴含着丰富的心血管疾病信息。目前，通过对脉搏信号的分析可以方便的估算出血液动力学的各项参数,如心输出量、血管阻力、血管壁弹性和血液黏性等。然而，要想准确地判断心血管等方面的情况和预测心血管疾病发生的可能性，以便及时采取措施有效地减少危险因素，首要条件就是要能获取准确清晰的脉搏信号。脉搏信号是一种微弱的非平稳信号，输出幅度通常在几十微伏到几个毫伏，具有随机性强、信噪比低的特点。因此，在采集过程中容易受到呼吸、工频干扰和由于皮肤接触时用力大小不同而产生的基线漂移等因素的影响。其中，基线漂移是测量中影响波形准确性最大的一个因素，对信号的识别和分析造成重要的影响，而基线漂移基本上是趋势分量和低频分量且因人而异。为避免它对脉搏波信号分析和进一步处理时产生错误的影响，必须要对其进行去除。去除基线漂移常用的方法主要有拟合基线法和滤波法。传统的去除基线漂移的方法有：FIR数字滤波、小波变换法、形态滤波法和拟合基线法等，其中拟合基线法具有简洁、快速、实时性强等特点。

发明内容

本发明的目的是要提供一种去除脉搏波信号基线漂移的方法。本方法改善了脉搏波信号的抗干扰性，提高了去除基线漂移的准确性、实时性和稳定性。

实现本发明目的的技术方案是：

一种去除脉搏波信号基线漂移的方法，包括如下步骤：

（1）采集脉搏波信号；

（2）对采集到的脉搏波信号进行预处理，获得脉搏波信号中的交流成分；

（3）对所获得的一段交流信号抑制工频干扰，获得脉搏波原始信号；

（4）对原始信号进行波谷搜索，识别出所有波谷的位置；

（5）在相邻两个波谷之间进行样条插值，可以拟合出一条漂移基线；

（6）将原始信号减去漂移基线，即可得到去除基线漂移的脉搏波信号。

步骤（2）所述对采集到的脉搏波信号的预处理是对信号的数据类型转换并保存。

步骤（3）所述的交流信号抑制工频干扰，是采用5点平均法的滑动滤波得到脉搏波原始信号。

步骤（5）所述基线漂移的寻找方法是：采用样条插值拟合的方法进行去除，具体是：

（1）准确识别波谷的位置：将原始信号一阶微分，得到微分信号，通过峰值检测，找出波峰点，对应到原始信号上就是脉压上升最快的点；

（2）在相邻的脉压上升最快点之间搜索最小值，即是要找的波谷点；

（3）在相邻两个波谷之间进行样条插植，即可拟合出一条漂移基线。

本发明的优点是：通过滑动均值滤波抑制了信号中的工频干扰，运用样条插植拟合的方法去除了信号中的基线漂移；相比于传统的方法，本发明具有准确、稳定、实时更新、抗干扰、简单易行等优点；具有较好的实际应用价值。本发明的方法，简单易行，算法计算量小，硬件需求低，计算准确，结果可靠。

附图说明

图1是本发明的系统流程图； 

图2是本发明中波谷搜索流程图； 

图3是本发明一种波谷搜索过程示意图；

图4是本发明另一种波谷搜索过程示意图；

图5是本发明基线折线图；

图6是本发明去除基线漂移效果示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本发明公开的去除脉搏波基线漂移的方法，也可以用于任何周期性的生理信号进行基线漂移的去除，例如心电信号，下面结合附图阐释该方法的具体实现方式。

本发明主要包括两个环节，抑制工频干扰和去除基线漂移。抑制工频干扰通过采用滑动均值滤波的方法；去除基线漂移采用样条插值拟合的方法进行去除。

抑制工频干扰具体包括如下一些步骤：

1、采集一段脉搏波数据，采样率为250Hz,采样点数为1000个；

2、选取相邻五个点的坐标，求和平均作为该点的新坐标；

3、如此循环，直到第1000个点；

4、结束，得到抑制工频干扰后的脉搏波信号。

去除基线漂移具体包括如下一些步骤：

1、在去除基线漂移之前，一个重要的步骤就是能够准确地把波谷的位置识别出来。如图3所示，将经过平滑滤波后的信号一阶微分，通过峰值检测，找出波峰点A，B的坐标，对应到原信号上就是脉压上升最快的一点。原信号中，在A→B之间寻求最小值点，得到的就是波谷点a。信号中其它波谷点也可以通过这种方法找到。从图4的识别结果中可以看到，系统准确地识别出了波谷点（a,b,c,d,e）的位置。

2、本系统选用拟合基线的方法去除基线漂移。其基本思想是：首先识别出脉搏波每个周期的基准点（波谷点a、b、c、d、e的坐标），信号首末采样点A，B也作为基准点（其中A，B点的纵坐标分别与a，b点的纵坐标相同）；然后在相邻的两个基准点之间样条插值拟合，可以拟合出一条漂移曲线。如图5所示。将原始的脉搏信号曲线减去漂移曲线后，就可得到去除基线漂移的脉搏信号。从图6中可以清晰地看出脉搏信号的基线漂移得到了很好地去除。

Claims (4)

1.一种去除脉搏波信号基线漂移的方法，其特征是：包括如下步骤：

（1）采集脉搏波信号；

（2）对采集到的脉搏波信号进行预处理，获得脉搏波信号中的交流成分；

（3）对所获得的一段交流信号抑制工频干扰，获得脉搏波原始信号；

（4）对原始信号进行波谷搜索，识别出所有波谷的位置；

（5）在相邻两个波谷之间进行样条插值，可以拟合出一条漂移基线；

（6）将原始信号减去漂移基线，即可得到去除基线漂移的脉搏波信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）所述对采集到的脉搏波信号的预处理是对信号的数据类型转换并保存。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）所述的交流信号抑制工频干扰，是采用5点平均法的滑动滤波得到脉搏波原始信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（5）所述基线漂移的寻找方法是：采用样条插值拟合的方法，具体是：

（1）准确识别波谷的位置：将原始信号一阶微分，得到微分信号，通过峰值检测，找出波峰点，对应到原始信号上就是脉压上升最快的点；

（2）在相邻的脉压上升最快点之间搜索最小值，即是要找的波谷点；

（3）在相邻两个波谷之间进行样条插植，即可拟合出一条漂移基线。

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