魏偉

摘要：心電信號(hào)是一種極易受到外界噪聲干擾的人體生理信號(hào)。該文提出了一種基于實(shí)值離散Gabor變換的心電信號(hào)降噪方法，目的在于減少計(jì)算量的同時(shí)提高信噪比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠有效地提高心電信號(hào)的信噪比，且能夠比較清晰地還原出心電信號(hào)的波形及其特征。

關(guān)鍵詞：實(shí)值離散Gabor變換；心電信號(hào)；信噪比

中圖分類號(hào)：TN911文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)12-2912-03

ECG Signal Processing Based on Real-valued Discrete Gabor Transform

WEI Wei

(Yingshang Center School, Fuyang 236200, China)

Abstract: ECG signal is a kind of highly susceptible to external noise physiological signals of human body. This paper presents a method based on real-valued discrete Gabor transform in ECG signal denosing method, the aim is to reduce the amount of calculation and improve the SNR of the ECG. The experimental results show that, the method can effectively improve the SNR of the ECG, and can clearly show the ECG signal waveform and its characteristics.

Key words: real-valued discrete Gabor transforms; ECG signals; SNR

在信號(hào)的時(shí)頻分析中，Gabor變換是一種的有力的分析工具[1]。Gabor變換系數(shù)能夠確切的描述信號(hào)頻率隨時(shí)間變化而變化的情況。對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)進(jìn)行分析時(shí)需要了解到它的時(shí)間局域性信息，而Gabor變換具有這樣的特性，故Gabor變換被廣泛應(yīng)用于非平穩(wěn)信號(hào)分析，如在醫(yī)學(xué)上對(duì)生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的分析。心電信號(hào)是一種心電電壓振幅隨時(shí)間變換的信號(hào)，是一種常用的醫(yī)學(xué)信號(hào)，常規(guī)的心電圖方法就是一種臨床檢測(cè)心臟疾病的手段。但是，在心電信號(hào)的采集過(guò)程中，常常會(huì)摻雜著各種噪聲，使信號(hào)常常出現(xiàn)偽差。為了更好的濾除這些噪聲，較好地恢復(fù)出原有信號(hào)，該文提出了基于實(shí)值離散Gabor變換的閾值濾波方法，對(duì)ECG波形進(jìn)行有效的濾波，提高信噪比，同時(shí)恢復(fù)出原有的心電信號(hào)及其特征。

心電信號(hào)是一種時(shí)變的非平穩(wěn)信號(hào)，它具有幅度小、隨機(jī)性和噪聲背景強(qiáng)等特點(diǎn)。在對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行分析時(shí)，需要了解它的局部變化的情況。人體心電信號(hào)信噪比較低，一般正常的心電信號(hào)（ECG）在0.01Hz~100Hz頻率范圍內(nèi)，而90%的ECG頻譜能量又集中在0.25Hz`~35 Hz之間。心電信號(hào)一般是由體表檢測(cè)而得到，通過(guò)這種方式得到的ECG信號(hào)會(huì)受到許多干擾，這些干擾主要包括工頻干擾、基線漂移、電機(jī)接觸噪聲、電極極化噪聲、肌電干擾、放大電路內(nèi)部噪聲和運(yùn)動(dòng)干擾這七種類型。

Gauss窗函數(shù)作為在Gabor變換時(shí)常用的窗函數(shù)，它在時(shí)頻分析時(shí)能夠獲得很好的時(shí)頻表示。在過(guò)抽樣條件下，過(guò)抽樣率越高，獲得的時(shí)頻表示的聚集性越好，頻率分辨率越高，但是計(jì)算量會(huì)比較大。該文選擇Guass窗作為窗函數(shù)，并選擇過(guò)抽樣條件下的Ga? bor變換。算法步驟如下

1）將讀入的信號(hào)進(jìn)行Gabor變換，得到時(shí)頻域的Gabor系數(shù)

2）再以Gabor時(shí)頻平面中最大波峰值百分比來(lái)選取閾值[4]，即，式中c為選定的百分比。

3）對(duì)Gabor變換系數(shù)進(jìn)行處理，當(dāng)Gabor展開(kāi)系數(shù)a(m,n)的絕對(duì)值大于b時(shí)，保留該系數(shù)，否則將其置零。即如下式所示：

(18)

(4)對(duì)處理后的Gabor系數(shù)按照（16）式進(jìn)行信號(hào)重構(gòu)，即進(jìn)行Gabor逆變換，并輸出降噪后的心電信號(hào)波形圖。

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