收稿日期:2006-09-10修回日期:2006-11-02第24卷第11期计算机仿真2007年11月:1006-9348(2007011-0107-03一种改进的心电信号基线漂移矫正方法阴玺1,杨浩1,卞玉萍2,罗辞勇1(1.重庆大学电气工程学院,重庆400044;2.南京工程学院,江苏南京210013摘要:传统滑动平均滤波法有实现容易、计算简单的优点,但在矫正心电信号的基线漂移时容易造成有用心电信号的丢失,从而使滤波后的心电信号产生失真。文中在传统滑动滤波器的基础上,考虑心电数据的采样率并进行跳跃采样对算法进行改进,给出了改进算法的数学模型,并利用MIT-BIH心电数据库中的实测数据对两种算法进行了比较验证。实验表明改进算法处理后得到的结果,在矫正心电信号的基线漂移时与原算法相比,减少了有用心电信号的损失,滤波后的心电信号失真更小,与原始数据的吻合度更高,效果更理想。关键词:心电信号;基线漂移;滑动平均滤波器;检测:R318.04文献标识码:AAnImprovedMethodforRectifyingECGSignalsBaselineDriftBasedonMovingAverageFilterYINXi1,YANGHao1,BIANYu-ping2,LUOCi-yong1(1.ElectricEngineeringCollegeofChongqingUniversity,Chongqing400044,China,2.NanjingInstituteofTechnology,Nanjing激angsu210013,ChinaABSTRACT:Thetraditionalmethodbasedonmovingaveragefilteriseasytobeimplementedandcalculated,buta-lsocausesthelossofmotiveECGsignals,whichmakesdistortionsoffilteredECGsignals.ThispaperputsupaleapsamplingonconsiderationofthesamplingrateoftheECGsignaltoimprovetheoriginalarithmeticbasedontheTrad-itionalMovingAveragefilters,andgivesoutanimprovedmathematicmode,landmakesacomparedvalidationofthedatafromtheMIT-BIHcardioelectricdatabase.Theexperimentshowsthatcomparedwiththetraditionalfilterarith-meticofremovingECGbaselinedrift,theimprovedarithmeticreducesthelossofmotiveECGsignalsanddistortions,obtainsagoodagreementwiththeinitialdataandtheeffectisevenbetter.KEYWORDS:ECGsigna;lBaselinedrift;Movingaveragefilter;Detection1引言心电图中ST段水平变化的趋势表明了心血管失调的临床信息,对心肌缺血、心肌梗塞的发现和治疗有非常重要的价值。由于测试设备以及人体自身的某些因素,会产生基线漂移,导致心电信号记录出现一些误差。其中由呼吸引起的基线漂移最严重,它的频率一般在0.15Hz到0.3Hz左右,而ST段的频率在0.7Hz左右,两者的频率很近,因此基线漂移对ST-T段的正确检测会产生很大的影响。目前矫正基线漂移的数字滤波方法有滑动平均滤波、插值拟合法、简单整系数滤波法、小波变换法等。其中滑动平均滤波[1]实现容易,是较为常用的滤波方法;插值拟合法[2]是采用多项式拟和的方法得到基线,再从原始信号中减去该基线以得到滤波后的信号,该方法要求事先确定心电周期中的P-Q段的准确位置,因此常用于心电信号的后处理中对波形进行整理;简单整系数滤波法[3-4]采用全通减低通的方法达到矫正基线的目的,该方法计算量小,但是在去除基线漂移时由于全通网络会带来较大的延迟性;小波变换的方法[5-6]主要是通过小波变换将信号分解成高频层及低频层,再在低频层得出逼近信号,就可以消除基线漂移,不过在去除基线漂移时需要分解的层数多达数十层,计算量大,运算复杂,不易满足实时处理。本文目的是在传统常用的滑动平均滤波器法的基础上进行算法改进研究,解决去除心电信号基线漂移时产生的滤波失真等问题。2传统滑动平均滤波器的数学模型传统滑动平均滤波器法一般采用多点滑动平均滤波器,N点平均滤波器的抽样响应是:107考虑如下形式的滤波器:h(n=1/Nn=0,1,,N-1其他(1显然,该系统的转移函数是:H(z=1NEN-1n=0z-n=1N1-z-N1-z-1(2对应的时域差分方程是:y(n=1NEN-1k=0x(n-k=1N[x(n+x(n-1+,+x(n-N+1](3(1~(3式对应的系统即为平均滤波器。令H1(z=1-z-NN(4aH2(z=11-z-1(4b则H(z=H1(zH2(z,H1(z的零点在单位圆上均匀分布,即H1(z=1NFN-1k=0(1-ej2PNkz-1(5它在z=1处的零点正好和H2(z的极点相抵消,因此该滤波器是一个FIR滤波器。使用这种简单形式的平均滤波器,可以起到去除噪声、提高信噪比的作用。其噪声减...