脈搏信號峰值提取方法總結(jié)

脈搏信號峰值提取方法總結(jié)第1頁/共24頁脈搏信號峰值提取總結(jié)第2頁/共24頁相關(guān)文章行鴻彥,許瑞慶,王長松.基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解的脈搏信號特征研究[J].儀器儀表學(xué).3(30).2009.3唐銘一，李凱，馬小鐵.脈搏波信號時域特征提取與算法的研究[J].計算機與現(xiàn)代化,2010,(4):15-22王海濤,呂沙里,鄭慧君,楊軍,俞夢孫.容積脈搏波序列的異常模式檢測[J].儀器儀表學(xué)報,2009,30(11):2285-2290胡曉琳，陳曉云.基于符號化表示的時間序列頻繁子序列挖掘[J].計算機工程.2008,34（10）：61-63第3頁/共24頁在時域脈搏信號的分析中，脈搏信號峰值的提取是其他參數(shù)提取的基礎(chǔ)，如脈搏信號的間期，脈率等。1）閾值法，2）極值法，3）腐蝕信號方法（對信號求差分，然后再用閾值法提取4）擬合動態(tài)分類線法5）動態(tài)差分閾值法圖1脈搏信號的高度第4頁/共24頁1閾值法提取脈搏信號峰值1.1閾值提取脈搏信號峰值統(tǒng)計分析采集到得脈搏信號發(fā)現(xiàn)，雖然每個脈搏波的波峰有波動，但他們波動總在一個范圍內(nèi)，基本上不超過最大波形高度的0.3倍，再實際中可以取0.4倍為參考。因此可以認為波峰點是在每個脈搏周期中波形的最大值附近，大于其鄰域內(nèi)所有點的點。假設(shè)采集到的脈搏波為數(shù)字信號序列下x[j],j∈[0,N],實際波峰x[jp]的判別條件為:公式中，Δ=（max{x[j]}-min{x[j]}）×0.4,jp為波峰點的位置。第5頁/共24頁圖2閾值法提取脈搏信號峰值第6頁/共24頁1.2閾值法提取脈搏信號峰值的1）記脈搏信號為x(t),找到x(t)的最大值m;2）用最大的值m減去某值a,記做b=m-a為門限，進行脈搏信號的門限處理，將x(t)中高于b的值置為b,否則置為0,結(jié)果記為y(t);3）對y(t)求差分，結(jié)果為1的點對應(yīng)于脈搏信號的升支，結(jié)果為-1的點對應(yīng)于脈搏信號的降支，在每相鄰的兩個升支之間找最大值max和最小值min,max即為脈搏信號主波波峰位置，min即為脈搏信號始射點的位置；4）在最大值max和最小值min之間尋找最大值，靠近主波的點為潮波波峰所在點；第7頁/共24頁第8頁/共24頁2極值法要提取的脈搏波的特征信息點(如主波、潮波、重搏波),可知這些特征點都是脈搏波中的極大值點。極值法的基本思想是把脈搏波信號的極大值點一次性提取出來,再在極大值點中分離出脈搏波的時域特征點。（1）對于采樣的脈搏信號假設(shè)為x(n),找出其所有的極大值點;（2）對極大值點進行去噪,消除噪聲點,在極大值點中找出理論上的最大值,即主波峰;（3）去掉所有的最大值點(主波),再找出剩余極大值點中的最大值和次大值,即潮波和重搏波。第9頁/共24頁極值法提取脈搏信號的主波、潮波第10頁/共24頁閾值法檢測脈搏信號峰值的缺點非標準脈搏波形較長時間的一段脈搏信號第11頁/共24頁4信號腐蝕法1）預(yù)處理后的信號以0幅度為基準，將在0幅度（或其它的參考幅度）以下的信號全部置于0（相當于把0幅度以下的全部腐蝕）。2）對腐蝕后的信號求差分（導(dǎo)數(shù)）。3）在求差分后的信號中提取差分的峰值。4）基于差分的峰值檢測差分信號中的過零點。5)過零點對應(yīng)于原始脈搏信號的峰值點。第12頁/共24頁第13頁/共24頁5.擬合動態(tài)分類線法1）首先，對脈搏信號求一階和二階差分，求出脈搏信號的極值。2)利用插值法擬合出脈搏信號的極大值曲線。3)再對脈搏信號的極大值曲線求一階和二階差分，則極大值曲線的極大值即為脈搏信號的峰值，極小值即為脈搏信號的潮波。脈搏信號極大值檢測結(jié)果圖脈搏信號極大值曲線圖第14頁/共24頁6.動態(tài)差分閾值法提取脈搏信號峰值脈搏信號的主波一般上升迅速且平滑(有毛刺，可以通過數(shù)據(jù)平滑的方法對脈搏信號進行一次或多次平滑)、幅度較大、差分單調(diào)變化的持續(xù)時間比較長等特點，在一個脈搏信號周期中。如圖所示，通常情況下從脈搏波的起始點a到主波波峰b的差分單調(diào)變化持續(xù)時間大于從c到潮波波峰d的差分單調(diào)變化持續(xù)時間，這對大多數(shù)潮波高于主波的情況也適用。脈搏信號和脈搏信號的差分信號第15頁/共24頁6.1初始閾值的設(shè)定

第16頁/共24頁6.2峰值的檢測

第17頁/共24頁6.3閾值更新

第18頁/共24頁7.脈搏信號的干擾段檢測算法在脈搏信號的處理中，脈搏信號由于受到各種因素的干擾，其正常的信號段中可能出現(xiàn)部分受到干擾的信號，這不利于脈搏信號的準確分析。正常脈搏信號的波形是比較規(guī)則的、準周期的，受到干擾的脈搏信號則喪失了這些特點，變的雜亂無規(guī)則，沒有周期性，可以充分利用這個特點來簡單判斷脈搏信號中的干擾段，利用相近脈搏信號波形匹配的方法把信號的干擾段和信號的正常段區(qū)分開來。利用基于PAA的分段線性表示算法對時間序列進行降維，依據(jù)正態(tài)分布的特點設(shè)置斷點，將降維后的數(shù)據(jù)序列轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的符號序列，而后利用相近脈搏信號匹配的方法把信號的干擾段和信號的正常段區(qū)分開來。（1）干擾段檢測原理（2）具體做法第19頁/共24頁脈搏信號和降維后的脈搏信號具體來說就是將脈搏信號降維成不同的字母，然后定義不同字母之間的距離，每一段脈搏信號都可以表示成一個字符串，通過兩個形成的字符串之間的匹配的距離來判斷脈搏信號的波形是不是干擾段。在一個子序列內(nèi)符號化后的信號序列為：bbbabdcdccddcaaabcccb，根據(jù)字符串之間具體的匹配算法，經(jīng)過匹配后認為其中所含的為干擾段。第20頁/共24頁脈搏信號中的干擾段第21頁/共24頁峰值檢測過程中適時應(yīng)用干擾段檢測算法可變差分閾值法結(jié)