[基于实值离散Gabor变换的心电信号处理]希尔伯特变换公式常用

时间：2019-05-07 03:31:52　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要：心电信号是一种极易受到外界噪声干扰的人体生理信号。该文提出了一种基于实值离散Gabor变换的心电信号降噪方法，目的在于减少计算量的同时提高信噪比。实验结果表明，该方法能够有效地提高心电信号的信噪比，且能够比较清晰地还原出心电信号的波形及其特征。
　　关键词：实值离散Gabor变换；心电信号；信噪比
　　中图分类号：TN911文献标识码：A文章编号：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
　　在信号的时频分析中，Gabor变换是一种的有力的分析工具[1]。Gabor变换系数能够确切的描述信号频率随时间变化而变化的情况。对非平稳信号进行分析时需要了解到它的时间局域性信息，而Gabor变换具有这样的特性，故Gabor变换被广泛应用于非平稳信号分析，如在医学上对生物医学信号的分析。心电信号是一种心电电压振幅随时间变换的信号，是一种常用的医学信号，常规的心电图方法就是一种临床检测心脏疾病的手段。但是，在心电信号的采集过程中，常常会掺杂着各种噪声，使信号常常出现伪差。为了更好的滤除这些噪声，较好地恢复出原有信号，该文提出了基于实值离散Gabor变换的阈值滤波方法，对ECG波形进行有效的滤波，提高信噪比，同时恢复出原有的心电信号及其特征。
　　心电信号是一种时变的非平稳信号，它具有幅度小、随机性和噪声背景强等特点。在对心电信号进行分析时，需要了解它的局部变化的情况。人体心电信号信噪比较低，一般正常的心电信号（ECG）在0.01Hz~100Hz频率范围内，而90%的ECG频谱能量又集中在0.25Hz`~35 Hz之间。心电信号一般是由体表检测而得到，通过这种方式得到的ECG信号会受到许多干扰，这些干扰主要包括工频干扰、基线漂移、电机接触噪声、电极极化噪声、肌电干扰、放大电路内部噪声和运动干扰这七种类型。
　　Gauss窗函数作为在Gabor变换时常用的窗函数，它在时频分析时能够获得很好的时频表示。在过抽样条件下，过抽样率越高，获得的时频表示的聚集性越好，频率分辨率越高，但是计算量会比较大。该文选择Guass窗作为窗函数，并选择过抽样条件下的Ga? bor变换。算法步骤如下
　　1）将读入的信号进行Gabor变换，得到时频域的Gabor系数
　　2）再以Gabor时频平面中最大波峰值百分比来选取阈值[4]，即，式中c为选定的百分比。
　　3）对Gabor变换系数进行处理，当Gabor展开系数a(m,n)的绝对值大于b时，保留该系数，否则将其置零。即如下式所示：
　　(18)
　　(4)对处理后的Gabor系数按照（16）式进行信号重构，即进行Gabor逆变换，并输出降噪后的心电信号波形图。
　　[1]陶亮,顾涓涓.基于多抽样率滤波实现离散Gabor展开与变换的快速并行算法[J].中国科学F辑.
　　[2] Wexler J,Raz S.Discrete Gabor Expansions[J].Signal Processing,1990,21(3):207-220.
　　[3]魏道昀,祝美龙,陶亮.基于DCT的实值离散Gabor变换[J].电子与信息学报,2007,29(11):2783-2786.
　　[4]张光明,申永军，吴彦彦.基于Gabor变换的信号降噪方法[J].石家庄铁道学院学报:自然科学版,2009(3).
　　[5]尚宇,徐婷,何永辉.分数阶傅里叶变换在心电信号处理中的应用[J].电子科技,2011(8).

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