CN103126669A - 一种提高波形绘制准确度方法及应用其的绘制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗领域，具体涉及一种提高波形绘制准确度方法及应用该方法的心电波形绘制方法及其装置，该心电波形绘制方法包括：采集心电信号，将心电信号进行模数转换获得心电波形原始数据；对心电波形原始数据进行预处理，计算特征点抽取间隔；抽取每个特征点抽取间隔内的特征点，获得特征点集合；对相邻两特征点对应的坐标点连线的两边临近像素点的灰度值进行设置，获得心电波形绘制像素点集合；根据心电波形绘制像素点集合绘制心电波形。该心电波形的绘制方法及其装置不仅可以提高心电波形绘制的效率，而且消除了心电波形的毛刺以及台阶，提高了心电波形的准确度。该心电波形的绘制方法及其装置既适用于静态心电波形，也适用于实时心电波形。

Description

一种提高波形绘制准确度方法及应用其的绘制方法和装置

技术领域

本发明涉及医疗领域，具体涉及一种提高波形绘制准确度的方法。

本发明还涉及应用该提高波形绘制准确度方法的波形绘制方法及与其对应的心电波形绘制方法和装置。 

背景技术

通常，在个人电脑心电图机系统（简称PC ECG）中需要将固定采样速率的心电数据显示在分辨率不同的个人电脑显示器上。对于不同的分辨率，显示器所能显示的像素点的个数不同。以1440*900的分辨率为例，根据计算，在横向位置上，1mm的屏幕可显示4个像素。假设接收盒的采样速率为1000Hz，在25mm/s波形走速下，则1mm需要显示40个采样点。因此，在横向位置上，每个像素点要重叠显示10个采样数据。这样绘制出来的波形不仅影响了波形的绘制速率，而且会使波形出现毛刺。另外，在光栅扫描显示方式的显示器上，像素点的显示坐标是实际坐标的近似值，只能取整数。这使得显示器的分辨率较低时，画出的波形会呈现阶梯状。心电波形是医生诊断病情的依据，采样点重叠显示导致的毛刺以及波形绘制的阶梯都会影响医生对心电波形的观察。因此我们需要找到一种方法来消除心电波形的毛刺和阶梯。

目前临床上消除重叠显示的方法主要是提取特征点，通过设置一个特征点抽取间隔，将抽取间隔内绝对值最大的点作为特征点。但是这种方法只适用心电波形变化比较平缓的情况，对于变化较快的波形，将会丢失关键特征点，从而影响波形的真实度，导致医生错误判断。

对于消除绘制心电波形时出现的阶梯，一般是采用反走样处理。当前使用最广泛的反走样算法是“Wu反走样算法”。该方法在两个端点之间连接一条理想线段，然后根据线段两边像素点到线段的距离设置一个权值来调节两边像素点的亮度，从而达到视觉上消除锯齿的目的，该方法实际上是增加了曲线的厚度。但是该方法对于两个点的坐标（横坐标或者纵坐标）相隔较远的情况下效果才比较明显，如果两个点的坐标相隔很近，只相差一两个像素，那么该算法就基本失效。这样就不能完全消去所有的波形阶梯，还是会对医生的观察心电波形造成一定的影响。 

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的即在于提供一种应用于波形绘制过程中提高波形绘制效率，消除波形绘制毛刺和阶梯，进而提高波形准确度的方法。

本发明的目的还在于提供一种用于实现上述提高波形准确度方法的波形绘制方法及与其对应的心电波形绘制方法和装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的一种提高波形准确度的方法，包括：

获取波形数据点集合，同时计算特征点抽取间隔；

对波形数据点集合进行抽取，获得特征点集合；

所述对波形数据点集合进行抽取，获得特征点集合的步骤为：

对波形数据点集合中每相邻两个数据点作差，获得差值集合，对该差值集合每相邻两个差值的正负符号进行比较，若每相邻两个差值的正负符号不相同，则不设置突变点，若每相邻两个差值的正负符号相同，将该相邻两个差值对应的相邻三个数据点的中间点设置为突变点，获得突变点集合，统计每个特征点抽取间隔内突变点的个数，若特征点抽取间隔内突变点的个数为零，则抽取特征点抽取间隔内的中间点作为特征点，若特征点抽取间隔内突变点的个数大于零，则取特征点抽取间隔内突变点中数值最大的突变点为特征点，获得特征点集合。

作为本发明的一种改进，根据显示器的分辨率、尺寸、预设的采样频率以及波形的走速计算特征点抽取间隔。

一种提高波形绘制准确度的方法，包括：

根据特征点集合获得与其对应的像素点集合；

根据像素点集合中相邻两个像素点对应的坐标，获得斜率值集合，并判断斜率值集合中是否存在为零或者无穷大的斜率值，若存在为零或者无穷大的斜率值，则将相邻两个像素点对应的坐标点连线的两边临近像素点的灰度值设置为α，其中0< α < 1；若不存在为零或者无穷大的斜率值，则将斜率值的绝对值与预设的斜率阈值进行比较，若斜率值的绝对值大于预设的斜率阈值，则将相邻两像素点对应的坐标点连线的两边临近像素点的灰度值分别设置为γ和δ，其中γ和δ分别根据像素点到连线的距离决定，其中γ+δ=1，若斜率的绝对值小于预设的斜率阈值，则判断若斜率值为正，则将相邻两特征点对应的坐标点连线的下方像素点灰度值设置为β，若斜率值为负，则将相邻两特征点对应的坐标点连线的上方像素点灰度值设置为β，其中0.5<β<1，从而获得波形绘制像素点集合；

根据波形绘制像素点集合中的像素点灰度值绘制波形。

作为本发明的一种改进，将每个特征点的数值取整作为Y坐标值，其中取整根据四舍五入的方式进行，将每个特征点所属的特征点抽取间隔的序号作为X坐标值，将获得的每个特征点的坐标值对应的像素点进行存储，获得像素点集合。

一种波形绘制方法，包括：

获取波形数据点集合，同时计算特征点抽取间隔；

对波形数据点集合进行抽取，获得特征点集合，再根据特征点集合获得与其对应的像素点集合；

对像素点集合进行计算获得波形绘制像素点集合，并根据波形绘制像素点集合中的像素点灰度值绘制波形；

所述对波形数据点集合进行抽取，获得特征点集合的步骤为如上所述的对波形数据点集合进行抽取，获得特征点集合的步骤；

所述对像素点集合进行计算获得波形绘制像素点集合步骤为如上所述的对像素点集合进行计算获得波形绘制像素点集合的步骤。

一种用于实现如上所述的波形绘制方法的装置，主要包括：主控模块，分别与主控模块连接的用于将数据进行存储的数据存储模块、对波形数据点集合进行特征点抽取间隔计算的数据预处理模块、数据特征点抽取模块、波形绘制模块、用于将波形进行显示或打印的波形显示模块；

所述数据特征点提取模块包括依次连接的相邻数据点差值计算单元、第一比较单元、特征点提取单元及像素点集合获取单元；所述相邻数据点差值计算单元，用于对波形的数据点集合中的每相邻两个数据点求差，获得差值集合；所述第一比较单元，用于对差值集合中相邻两个差值的正负符号进行比较，获得突变点集合；所述特征点提取单元，用于根据特征点抽取间隔内突变点的个数抽取特征点，获得特征点集合；所述像素点集合获取单元，用于根据特征点集合中特征点的值计算每个特征点对应的坐标值，获得像素点集合；

所述波形绘制模块包括依次连接的斜率值集合获取单元、斜率值判断单元、灰度值设置单元及波形绘制单元；所述斜率值集合获取单元，用于根据像素点集合中的像素点计算每相邻两个像素点连线的斜率，获得斜率值集合；所述斜率值判断单元，用于筛选斜率值集合中的斜率值，判断斜率值集合中是否存在斜率绝对值为零或者无穷大的斜率值，若无，并对斜率集合中的斜率值与预设阈值进行比较；所述灰度值设置单元，用于根据斜率值集合中的斜率值设置相邻两个像素点对应坐标点连线的两边临近像素点的灰度值，获得波形绘制像素点集合；所述绘制单元，用于根据获得的波形绘制像素点集合对波形进行绘制。

作为本发明的一种改进，所述数据预处理模块包括依次连接的采样单元、滤波单元及抽点间隔计算单元；所述采样单元用于对波形数据进行采样，获得采样后的数据；所述滤波单元，用于对采样的数据进行低通滤波处理，获取波形数据点集合；所述抽点间隔计算单元，用于根据显示器的分辨率、尺寸、波形的走速及预设的采样频率计算特征点抽取间隔。

一种心电波形绘制装置，主要包括：主控模块，分别与主控模块连接的用于将数据进行存储的数据存储模块、用于采集心电波形数据的心电数据采集模块、用于对心电波形数据进行预处理的心电数据预处理模块、用于对获取心电波形特征点集合的心电数据特征点抽取模块、用于绘制心电波形的心电波形绘制模块、用于将心电波形进行显示或打印的心电波形显示模块；

所述心电数据特征点提取模块包括依次连接的相邻数据点差值计算单元、第一比较单元、特征点提取单元及像素点集合获取单元；

所述相邻数据点差值计算单元，用于对心电波形的数据点集合中的每相邻两个数据点求差，获得差值集合；

所述第一比较单元，用于对差值集合中相邻两个差值的正负符号进行比较，获得突变点集合；

所述特征点提取单元，用于根据特征点抽取间隔内突变点的个数抽取特征点，获得特征点集合；

所述像素点集合获取单元，用于根据特征点集合中特征点的值计算每个特征点对应的坐标值，获得像素点集合。

作为本发明的一种改进，所述心电波形绘制模块包括依次连接的斜率值集合获取单元、斜率值判断单元、灰度值设置单元及波形绘制单元；

所述斜率值集合获取单元，用于根据像素点集合中的像素点计算每相邻两个像素点连线的斜率，获得斜率值集合；

所述斜率值判断单元，用于筛选斜率值集合中的斜率值，判断斜率值集合中是否存在斜率绝对值为零或者无穷大的斜率值，若无，并对斜率集合中的斜率值与预设阈值进行比较；

所述灰度值设置单元，用于根据斜率值集合中的斜率值设置相邻两个像素点对应坐标点连线的两边临近像素点的灰度值，获得心电波形绘制像素点集合；

所述绘制单元，用于根据获得的心电波形绘制像素点集合对心电波形进行绘制。

作为本发明的进一步改进，所述心电数据采集模块包括接收单元及模数转换单元；

所述接收单元，用于接收导联线采集的人体心电信号；

所述模数转换单元与接收单元相连，用于对心电信号进行模数转换，获得心电波形原始数据。

本发明提供的一种提高波形绘制准确度方法及应用该的绘制方法及装置不仅能够准确的获取心电波形特征点，而且消除了在心电波形绘制过程中出现的毛刺，进而提高了心电波形的准确度。其中在该方法中计算像素点集合中每相邻像素点连线的斜率，获得斜率集合，根据对该集合中的斜率值进行的判定结果设定像素点的灰度值，进而进行波形绘制，可进一步消除心电波形出现的台阶，大大提高心电波形的准确度。其中本发明提供的一种心电波形绘制方法及应用该心电波形绘制方法的装置既适用于静态心电波形的绘制，也可适用于实时心电波形的绘制。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明一种提高波形绘制准确度方法的流程示意图；

图2为本发明一种提高波形绘制准确度方法的另一流程示意图；

图3为本发明一种波形绘制方法流程示意图；

图4为本发明一种波形绘制方法应用于心电波形的具体流程示意图；

图5为本发明一种心电波形绘制装置示意图；

图6为本发明一种心电波形绘制装置的具体示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1，本发明一种提高波形绘制准确度的方法，包括以下步骤：

步骤11：获取波形数据点集合，同时计算特征点抽取间隔；

具体过程为：根据显示器的分辨率、尺寸得到显示器上每毫米显示的像素点的个数M；根据预设的采样频率F以及波形的走速S得到每毫米显示的数据点的个数R，其中R=F/S；得到每个像素点平均要显示的数据点的个数Q，其中Q=R/M，即为特征点抽取间隔，特征点抽取间隔是指每Q个点内抽取一个点作为特征点；其中获取的波形数据点集合优选为心电波形数据点集合。

步骤12：对波形数据点集合进行抽取，获得特征点集合；

具体过程为：对波形数据点集合中每相邻两个数据点作差，获得差值集合，对该差值集合每相邻两个差值的正负符号进行比较，若每相邻两个差值的正负符号不相同，则不设置突变点，若每相邻两个差值的正负符号相同，将该相邻两个差值对应的相邻三个数据点的中间点设置为突变点，获得突变点集合，统计每个特征点抽取间隔内突变点的个数，若特征点抽取间隔内突变点的个数为零，则抽取特征点抽取间隔内的中间点作为特征点，若特征点抽取间隔内突变点的个数大于零，则取特征点抽取间隔内突变点中数值最大的突变点为特征点，获得特征点集合；其中所述获得的特征点集合用于绘制波形。

请参照图2，本发明一种提高波形绘制准确度的方法，包括以下步骤：

步骤21：根据特征点集合获得与其对应的像素点集合；

具体过程为：将每个特征点的数值取整作为Y坐标值，其中取整根据四舍五入的方式进行；将每个特征点所属的特征点抽取间隔的序号作为X坐标值；特征点抽取间隔的序号是指特征点间隔内所有点所处的像素点的序号，即每Q个数据点占据屏幕上一个像素点，将获得的每个特征点的坐标值对应的像素点进行存储，获得像素点的集合。

步骤22：根据像素点集合，获得波形绘制像素点集合；

具体过程为：根据像素点集合中相邻两个像素点对应的坐标，获得斜率值集合，并判断斜率值集合中是否存在为零或者无穷大的斜率值，若存在为零或者无穷大的斜率值，则将相邻两个像素点对应的坐标点连线的两边临近像素点的灰度值设置为α，其中0< α < 1；若不存在为零或者无穷大的斜率值，则将斜率值的绝对值与预设的斜率阈值进行比较，若斜率值的绝对值大于预设的斜率阈值，则将相邻两像素点对应的坐标点连线的两边临近像素点的灰度值分别设置为γ和δ，其中γ和δ分别根据像素点到连线的距离决定，其中γ+δ=1，若斜率的绝对值小于预设的斜率阈值，则判断若斜率值为正，则将相邻两特征点对应的坐标点连线的下方像素点灰度值设置为β，若斜率值为负，则将相邻两特征点对应的坐标点连线的上方像素点灰度值设置为β，其中0.5<β<1，从而获得波形绘制像素点集合。

步骤23：根据波形绘制像素点集合中的像素点灰度值绘制波形。

本实施方式主要以心电波形为例，具体说明心电波形如何使用上述提高波形绘制准确度的方法来进行绘制；其中，用于实现一种心电波形的绘制方法主要包括下位机和上位机，下位机主要通过心电导联线来获取心电信号，然后经过模数转换将模拟信号转换成数字信号，再将数字信号传给上位机，上位机对心电数据进行存储、预处理、特征点抽取、反走样处理、显示和打印。

请参阅图3，本发明一种波形绘制方法，包括以下步骤：

步骤101：采集原始波形信号；

具体过程为：通过采集盒上的导联线采集信号，信号经过模数转换得到波形原始数据，采集盒可以是无线采集盒也可以是有线采集盒，对于无线采集盒，还要有一个接收盒，本实施例设定至少需要采集10秒钟的数据。

步骤102：对原始波形信号进行预处理，并计算特征点抽取间隔；

具体过程为：对波形原始数据进行低通滤波预处理，滤除噪声干扰，获得波形数据点的集合{S(n), n=1,2,3,…,N}，N为数据点的总个数；根据显示器的分辨率、尺寸得到显示器上每毫米显示的像素点的个数M；根据预设的采样频率F以及波形的走速S得到每毫米显示的数据点的个数R，其中R=F/S；得到每个像素点平均要显示的数据点的个数Q，其中Q=R/M，即为特征点抽取间隔，特征点抽取间隔是指每Q个点内抽取一个点作为特征点。

步骤103：抽取每个特征点抽取间隔内的特征点，获得特征点集合；

具体过程为：对数据点集合中每相邻两个数据点作差，得到一个差值集合{X(n), n=1,2,3,…,N-1}，其中X(n)=S(n+1)-S(n)，S(n)是数据点集合{S(n)}中的第n个点；对差值集合中每相邻两个差值X(n)和X(n+1)的正负符号进行比较，如果正负符号相同，则说明该两个差值对应的相邻三个数据点S(n)，S(n+1)，S(n+2)的中间点S(n+1)为突变点，如果正负符号不同，则说明该两个差值对应的相邻三个数据点S(n)，S(n+1)，S(n+2)不存在突变点，同时，得到一个突变点集合{V(i), i=1,2,3,…,I}，{V(i)}是波形数据点集合{S(n)}的子集；突变点V(i)是指绘制波形时，导致波形出现转折的点；统计每个特征点抽取间隔内突变点的个数，如果个数为零，则抽取每个特征点抽取间隔内的中间点作为特征点，如果大于零，则取突变点中最大的突变点为特征点，得到特征点集合{H(j), j=1,2,3,…,J}，{H(j)}是心电波形数据点集合{S(n)}的子集。

步骤104：对临近位置像素点的灰度值进行设置；

具体过程为：计算相邻两个特征点H(j)和H(j+1)对应坐标连线的斜率，得到一个斜率值集合{Z(j),j=1,2,3,…,J-1}，对斜率值集合中每个斜率值进行判断，若斜率值存在为零或者为无穷大，则设置两坐标点连线两边的临近像素点的灰度值为α，其中0< α < 1，该灰度值α的取值是根据该临近像素点到坐标点连线的距离来确定，而该灰度值也都是指归一化之后的灰度值，即将像素的实际灰度处于总的灰度活动，例如以256灰度为例，其灰度从0到255之间，若像素的实际灰度为128，则归一之后的灰度值即为128/256=0.5，因此可知归一化之后的灰度值的范围即为0到1之间；若斜率值不存在为零或者为无穷大，则将斜率值的绝对值与预设的斜率阈值λ进行比较，若斜率值的绝对值大于预设的斜率阈值λ，则说明该相邻两个像素点连线的临近区域还存在其他像素点，将两边的像素点的灰度值分别设置为γ和δ，其中γ和δ是根据临近区域像素点到连线的距离决定，而且有γ+δ=1，这样可以通过使连线的边界变模糊来消除心电波形的锯齿；若斜率的绝对值小于预设的斜率阈值λ，则判断斜率的正负，若斜率值为正，则将该相邻两个特征点对应坐标连线的下方像素点的灰度值设置为β，若斜率值为负，则将该相邻两个特征点对应坐标连线的上方像素点的灰度值设置为β，为了保持波形的平滑性，设置0.5<β<1，其β取值根据上方像素点到坐标连线的距离来确定。

步骤105：根据设置的像素点灰度值绘制波形；

具体过程为：根据波形上下两个像素点的灰度值绘制波形，得到新的波形图。

参照图4所示，本发明一种波形绘制方法应用于心电信号的具体描述如下，包括如下步骤：

步骤101：采集心电信号，得到心电波形原始数据；

具体过程为：通过采集盒上的导联线从人体采集心电信号，心电信号经过模数转换得到心电波形原始数据，采集盒可以是无线采集盒也可以是有线采集盒，对于无线采集盒，还要有一个接收盒，本实施例设定至少需要采集10秒钟的心电数据。

步骤1021：对原始数据进行采样和滤波预处理，获得预处理数据集合；

具体过程为：下位机采集的心电波形原始数据通过采集盒发送给上位机，得到心电波形数据，对心电波形数据进行采样及滤波处理得到预处理后的心电波形数据的数据点集合{S(n), n=1,2,3,…,N}，N为数据点的总个数；采样频率根据不同的采集盒设置为不同的采样频率，通常情况下，有线采集盒的采样频率F为1000Hz，无线采集盒的采样频率为500Hz；滤波器的频率包括25Hz，35Hz，45Hz，75Hz，100Hz，150Hz。本实施例中采样的数据长度为至少采样10秒钟的数据。

步骤1022：根据显示器的分辨率、尺寸、波形的走速及采样频率计算特征点抽取间隔；

具体过程为：根据显示器的分辨率、尺寸获得显示器屏幕上每毫米显示的像素点的个数M；根据预设的采样频率F以及预设的波形走速S得到每毫米显示的数据点的个数R，其中R=F/S；然后根据像素点的个数M及数据点的个数R得到每个像素点平均要显示的数据点的个数Q，其中Q=R/M，即为特征点抽取间隔，特征点抽取间隔是指每Q个点内抽取一个点作为特征点。

步骤1031：对预处理后的心电数据的数据点集合中相邻两个数据点求差值，获得差值集合；

具体过程为：对每相邻两个数据点作差，得到一个差值集合{X(n), n=1,2,3,…,N-1}，其中X(n)=S(n+1)-S(n)。

步骤1032：对差值集合中每相邻两个差值的正负符号进行比较，获得突变点集合；

具体过程为：对差值集合中每相邻两个差值X(n)和X(n+1)的正负符号进行比较，如果正负符号相同，则说明该两个差值对应的相邻三个数据点S(n)，S(n+1)，S(n+2)的中间点S(n+1)为突变点，如果正负符号不同，则说明该两个差值对应的相邻三个数据点S(n)，S(n+1)，S(n+2)不存在突变点，得到一个突变点集合{V(i), i=1,2,3,…,I}，{V(i)}是心电波形数据点集合{S(n)}的子集；突变点V(i)是指绘制波形时，导致波形转折的点。

步骤1033：根据特征点抽取间隔内的突变点的个数抽取特征点，获得特征点集合；

具体过程为：统计每个特征点抽取间隔内突变点的个数，如果突变点的个数为零,即不存在突变点，则取每个特征点抽取间隔内的中间点作为特征点，如果突变点的个数大于零，则取最大的突变点为特征点，获得特征点集合{H(j), j=1,2,3,…,J}，{H(j)}是心电波形数据点集合{S(n)}的子集。

步骤1034：根据特征点集合中的特征点的值计算每个特征点对应的坐标值，获得像素点集合；

具体过程为：将每个特征点的数值取整作为Y坐标值，其中取整根据四舍五入的方式进行；将每个特征点所属的特征点抽取间隔的序号作为X坐标值；特征点抽取间隔的序号是指特征点间隔内所有点所处的像素点的序号，即每Q个数据点占据屏幕上一个像素点，将获得的每个特征点的坐标值对应的像素点进行存储，获得像素点的集合{P(j),j=1,2,3,…,J}，P(j)是H(j)对应的像素点坐标。

步骤1041：计算像素点集合中每相邻两个像素点连线的斜率，获得斜率值集合；

具体过程为：对像素点集合{P(j)}中，每相邻两个像素点之间的连线的斜率进行计算，获得相应的斜率值，即得到相应的斜率值的集合{Z(j),j=1,2,3,…,J-1}。

步骤1042：判断斜率值集合中是否存在斜率绝对值为零或者无穷大的斜率值；

具体过程为：筛选斜率值集合{Z(j)}中的斜率值，并判断斜率值集合{Z(j)}中是否存在斜率绝对值为零或者无穷大的斜率值，若判断存在斜率绝对值为零或无穷大的斜率值时，则将其相邻两个像素点连线两边临近的像素点的灰度值设为α；若判断存在斜率绝对值为无穷大的斜率值说明该两个像素点的X坐标相同，若判断存在斜率绝对值为零的斜率值说明该两个像素点Y坐标相同，即将其相邻两个像素点连线两边临近的像素点的灰度值设为α，其中0< α < 1。

步骤1043：将斜率集合中的每个斜率值的绝对值与预设的斜率阈值λ进行比较，设置相应的灰度值；

具体过程为：当判断斜率值集合{Z(j)}中是不存在斜率绝对值为零或者无穷大的斜率值时，将斜率集合{Z(j)}中的每个斜率值的绝对值与预设的斜率阈值λ进行比较,若斜率值的绝对值大于预设的斜率阈值λ，则说明该相邻两个像素点连线的临近区域还存在其他像素点，将两边的像素点的灰度值设置为γ和δ，其中γ和δ分别根据临近像素点到两个像素点连线的距离决定，而且有γ+δ=1，这样可以通过使连线的边界变模糊来消除心电波形的锯齿；若斜率的绝对值小于预设的斜率阈值λ，则判断斜率值的正负，若斜率值为正，则将该相邻两个特征点对应坐标连线的下方像素点的灰度值设置为β，若斜率值为负，则将该相邻两个特征点对应坐标连线的上方像素点的灰度值设置为β，为了保持波形的平滑性，设置0.5<β<1。

步骤1044：根据设置的灰度值的各个像素点获得心电波形绘制像素点集合；

具体过程为：根据设置的灰度值的各个像素点获得心电波形绘制的像素点集合{P1(k),k=1,2,3,…,K}，其中K>=J。

步骤105：根据心电波形绘制像素点集合中像素点的灰度值绘制心电波形；

具体过程为：根据波形绘制像素点集合中像素点的灰度值绘制心电波形，其中最终的波形曲线的宽度为两个像素。

参照如图5所示，本发明一种心电波形的绘制装置，该装置主要包括：心电数据采集模块301、心电数据预处理模块302、心电数据特征点抽取模块303、心电波形绘制模块304及主控模块305；所述心电数据采集模块301与主控模块305相连，用于采集人体心电信号，并将心电信号转化为数字信号发送给主控模块305；所述心电数据预处理模块302与主控模块305相连，用于对从主控模块传来的心电数据进行预处理，其中包括采样及滤波处理，消除噪声并计算特征点抽取间隔，同时将预处理结果发送给主控模块305；所述心电数据特征点抽取模块303与主控模块305相连，用于根据主控模块305传过来的预处理后的心电数据以及特征点抽取间隔对心电数据进行特征点的抽取获取特征点集合，并将特征点集合发送回主控模块305；所述心电波形绘制模块304与主控模块305相连，用于根据特征点集合获得斜率值集合，并根据斜率值设置相应像素点的灰度值获得心电波形绘制像素点集合，同时对心电波形进行绘制。

本发明的一种心电波形的绘制装置还包括心电数据存储模块306及心电波形显示模块307；所述心电数据存储模块306与主控模块305相连，用于将心电数据进行存储；所述心电波形显示模块307与主控模块305相连，用于将心电波形显示在显示器上或者将心电波形进行打印；而主控模块305从心电数据存储模块306中提取存储的心电数据，并将心电数据传输给心电数据预处理模块进行采样，滤波处理，然后再将处理结果又传输给心电数据特征点抽取模块303，而心电波形绘制模块304将抽取的特征点绘制成心电波形并显示。

如图6所示，本发明的一种心电波形的绘制装置中，所述心电数据采集模块301包括：接收单元3011及模数转换单元3021；所述接收单元3011，用于接收采集盒上的导联线采集的人体心电信号；该心电信号为模拟的心电信号；所述模数转换单元3021与接收单元3011相连，用于将模拟的心电信号转化成数字的心电信号，同时获得心电波形数据；该心电信号为原始的心电信号，该心电波形数据为原始的心电波形数据。所述的心电数据预处理模块302包括：采样单元3021、滤波单元3022及抽点间隔计算单元3023；所述采样单元3021用于对原始的心电波形数据进行采样，获得采样后的心电数据；所述滤波单元3022与采样单元相连，用于对采样的心电数据进行低通滤波处理，消除干扰和噪声，得到预处理后的心电波形数据的数据点集合{S(n), n=1,2,3,…,N}；所述抽点间隔计算单元3023与所述滤波单元3022，用于根据显示器的分辨率、尺寸、波形走速及采样频率计算特征点抽取间隔。所述心电数据特征点提取模块303包括：相邻数据点差值计算单元3031、第一比较单元3032、特征点提取单元3033及像素点集合获取单元3034；所述相邻数据点差值计算单元3031，用于根据心电数据的数据点集合的相邻两个数据点求差，计算获得差值集合；所述第一比较单元3032与相邻数据点差值计算单元3031相连，用于对差值集合中相邻两个差值的正负符号进行比较，获得突变点集合；所述特征点提取单元3033与所述第一比较单元3032相连，用于根据特征点抽取间隔内的突变点的个数抽取特征点，获得特征点集合；所述像素点集合获取单元3034与所述特征点提取单元3033相连，用于根据特征点集合中的特征点的值计算每个特征点对应的坐标值，获得像素点集合。所述心电波形绘制模块304包括斜率值集合获取单元3041、斜率值判断单元3042、灰度值设置单元3043及波形绘制单元3044；所述斜率值集合获取单元3041，用于根据像素点集合计算每相邻两个像素点连线的斜率，获得斜率值集合；所述斜率值判断单元3042与所述斜率值集合获取单元3041相连，用于筛选斜率值集合中的斜率值，并判断斜率值集合中是否存在斜率绝对值为零或者无穷大的斜率值；所述灰度值设置单元3043与所述斜率值判断单元3042相连，根据斜率值集合中的斜率值设置相邻两个像素点对应的坐标点连线的两边的临近像素点的灰度值，获得心电波形绘制像素点集合；当判断斜率值集合中是不存在斜率绝对值为零或者无穷大的斜率值时，将斜率集合中的每个斜率值的绝对值与预设的斜率阈值λ进行比较，对相邻两个像素点连线两边的灰度值进行设置；所述波形绘制单元3044与所述灰度值设置单元3043相连，用于根据设置的灰度值的各个像素点获得心电波形绘制像素点集合，并根据心电波形绘制像素点集合对心电波形进行绘制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种提高波形绘制准确度的方法，包括：

获取波形数据点集合，同时计算特征点抽取间隔；

对波形数据点集合进行抽取，获得特征点集合； 

其特征在于，所述对波形数据点集合进行抽取，获得特征点集合的步骤为：

对波形数据点集合中每相邻两个数据点作差，获得差值集合，对该差值集合每相邻两个差值的正负符号进行比较，若每相邻两个差值的正负符号不相同，则不设置突变点，若每相邻两个差值的正负符号相同，将该相邻两个差值对应的相邻三个数据点的中间点设置为突变点，获得突变点集合，统计每个特征点抽取间隔内突变点的个数，若特征点抽取间隔内突变点的个数为零，则抽取特征点抽取间隔内的中间点作为特征点，若特征点抽取间隔内突变点的个数大于零，则取特征点抽取间隔内突变点中数值最大的突变点为特征点，获得特征点集合。

2.根据权利要求1所述的一种提高波形绘制准确度的方法，其特征在于，根据显示器的分辨率、尺寸、预设的采样频率以及波形的走速计算特征点抽取间隔。

3.一种提高波形绘制准确度的方法，其特征在于，包括：

根据特征点集合获得与其对应的像素点集合；

根据像素点集合中相邻两个像素点对应的坐标，获得斜率值集合，并判断斜率值集合中是否存在为零或者无穷大的斜率值，若存在为零或者无穷大的斜率值，则将相邻两个像素点对应的坐标点连线的两边临近像素点的灰度值设置为α，其中0< α < 1；若不存在为零或者无穷大的斜率值，则将斜率值的绝对值与预设的斜率阈值进行比较，若斜率值的绝对值大于预设的斜率阈值，则将相邻两像素点对应的坐标点连线的两边临近像素点的灰度值分别设置为γ和δ，其中γ和δ分别根据像素点到连线的距离决定，其中γ+δ=1，若斜率的绝对值小于预设的斜率阈值，则判断若斜率值为正，则将相邻两特征点对应的坐标点连线的下方像素点灰度值设置为β，若斜率值为负，则将相邻两特征点对应的坐标点连线的上方像素点灰度值设置为β，其中0.5<β<1，从而获得波形绘制像素点集合；

根据波形绘制像素点集合中的像素点灰度值绘制波形。

4.根据权利要求3所述的一种提高波形绘制准确度的方法，其特征在于，将每个特征点的数值取整作为Y坐标值，其中取整根据四舍五入的方式进行，将每个特征点所属的特征点抽取间隔的序号作为X坐标值，将获得的每个特征点的坐标值对应的像素点进行存储，获得像素点集合。

5.一种波形绘制方法，包括：

获取波形数据点集合，同时计算特征点抽取间隔；

对波形数据点集合进行抽取，获得特征点集合，再根据特征点集合获得与其对应的像素点集合；

对像素点集合进行计算获得波形绘制像素点集合，并根据波形绘制像素点集合中的像素点灰度值绘制波形；

其特征在于，所述对波形数据点集合进行抽取，获得特征点集合的步骤为权利要求1所述的对波形数据点集合进行抽取，获得特征点集合的步骤；

所述对像素点集合进行计算获得波形绘制像素点集合步骤为权利要求3所述的对像素点集合进行计算获得波形绘制像素点集合的步骤。

6.一种用于实现权利要求5所述的波形绘制方法的装置，主要包括：主控模块，分别与主控模块连接的用于将数据进行存储的数据存储模块、对波形数据点集合进行特征点抽取间隔计算的数据预处理模块、数据特征点抽取模块、波形绘制模块、用于将波形进行显示或打印的波形显示模块；其特征在于，

所述数据特征点提取模块包括依次连接的相邻数据点差值计算单元、第一比较单元、特征点提取单元及像素点集合获取单元；所述相邻数据点差值计算单元，用于对波形的数据点集合中的每相邻两个数据点求差，获得差值集合；所述第一比较单元，用于对差值集合中相邻两个差值的正负符号进行比较，获得突变点集合；所述特征点提取单元，用于根据特征点抽取间隔内突变点的个数抽取特征点，获得特征点集合；所述像素点集合获取单元，用于根据特征点集合中特征点的值计算每个特征点对应的坐标值，获得像素点集合；

所述波形绘制模块包括依次连接的斜率值集合获取单元、斜率值判断单元、灰度值设置单元及波形绘制单元；所述斜率值集合获取单元，用于根据像素点集合中的像素点计算每相邻两个像素点连线的斜率，获得斜率值集合；所述斜率值判断单元，用于筛选斜率值集合中的斜率值，判断斜率值集合中是否存在斜率绝对值为零或者无穷大的斜率值，若无，并对斜率集合中的斜率值与预设阈值进行比较；所述灰度值设置单元，用于根据斜率值集合中的斜率值设置相邻两个像素点对应坐标点连线的两边临近像素点的灰度值，获得波形绘制像素点集合；所述绘制单元，用于根据获得的波形绘制像素点集合对波形进行绘制。

7.根据权利要求6所述的一种波形绘制装置，其特征在于，所述数据预处理模块包括依次连接的采样单元、滤波单元及抽点间隔计算单元；所述采样单元用于对波形数据进行采样，获得采样后的数据；所述滤波单元，用于对采样的数据进行低通滤波处理，获取波形数据点集合；所述抽点间隔计算单元，用于根据显示器的分辨率、尺寸、波形的走速及预设的采样频率计算特征点抽取间隔。

8.一种心电波形绘制装置，主要包括：主控模块，分别与主控模块连接的用于将数据进行存储的数据存储模块、用于采集心电波形数据的心电数据采集模块、用于对心电波形数据进行预处理的心电数据预处理模块、用于对获取心电波形特征点集合的心电数据特征点抽取模块、用于绘制心电波形的心电波形绘制模块、用于将心电波形进行显示或打印的心电波形显示模块；其特征在于，

所述心电数据特征点提取模块包括依次连接的相邻数据点差值计算单元、第一比较单元、特征点提取单元及像素点集合获取单元；

所述相邻数据点差值计算单元，用于对心电波形的数据点集合中的每相邻两个数据点求差，获得差值集合；

所述第一比较单元，用于对差值集合中相邻两个差值的正负符号进行比较，获得突变点集合；

所述特征点提取单元，用于根据特征点抽取间隔内突变点的个数抽取特征点，获得特征点集合；

所述像素点集合获取单元，用于根据特征点集合中特征点的值计算每个特征点对应的坐标值，获得像素点集合。

9.根据权利要求8所述的一种心电波形绘制装置，其特征在于，所述心电波形绘制模块包括依次连接的斜率值集合获取单元、斜率值判断单元、灰度值设置单元及波形绘制单元；

所述斜率值集合获取单元，用于根据像素点集合中的像素点计算每相邻两个像素点连线的斜率，获得斜率值集合；

所述斜率值判断单元，用于筛选斜率值集合中的斜率值，判断斜率值集合中是否存在斜率绝对值为零或者无穷大的斜率值，若无，并对斜率集合中的斜率值与预设阈值进行比较；

所述灰度值设置单元，用于根据斜率值集合中的斜率值设置相邻两个像素点对应坐标点连线的两边临近像素点的灰度值，获得心电波形绘制像素点集合；

所述绘制单元，用于根据获得的心电波形绘制像素点集合对心电波形进行绘制。

10.根据权利要求8或9所述的一种心电波形绘制装置，其特征在于，所述心电数据采集模块包括接收单元及模数转换单元；

所述接收单元，用于接收导联线采集的人体心电信号；

所述模数转换单元与接收单元相连，用于对心电信号进行模数转换，获得心电波形原始数据。

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