脉搏信号峰值提取方法总结资料

脉搏信号(xìnhào)峰值提取总结兰州理工大学第一页，共23页。相关(xiāngguān)文章行鸿彦,许瑞庆,王长松.基于经验模态分解的脉搏信号特征研究[J].仪器仪表学.3(30).2009.3唐铭一，李凯，马小铁.脉搏波信号时域特征提取与算法的研究[J].计算机与现代化,2010,(4):15-22王海涛,吕沙里,郑慧君,杨军,俞梦孙.容积脉搏波序列的异常模式检测[J].仪器仪表学报(xuébào),2009,30(11):2285-2290胡晓琳，陈晓云.基于符号化表示的时间序列频繁子序列挖掘[J].计算机工程.2008,34（10）：61-63第二页，共23页。在时域脉搏信号的分析中，脉搏信号峰值的提取是其他参数提取的基础，如脉搏信号的间期，脉率等。1）阈值法，2）极值法，3）腐蚀信号方法（对信号求差分，然后再用阈值法提取4）拟合动态(dòngtài)分类线法5）动态(dòngtài)差分阈值法图1脉搏(màibó)信号的高度第三页，共23页。1阈值法提取脉搏信号(xìnhào)峰值1.1阈值提取脉搏(màibó)信号峰值统计分析采集到得脉搏(màibó)信号发现，虽然每个脉搏(màibó)波的波峰有波动，但他们波动总在一个范围内，基本上不超过最大波形高度的0.3倍，再实际中可以取0.4倍为参考。因此可以认为波峰点是在每个脉搏(màibó)周期中波形的最大值附近，大于其邻域内所有点的点。假设采集到的脉搏(màibó)波为数字信号序列下x[j],j∈[0,N],实际波峰x[jp]的判别条件为:公式中，Δ=（max{x[j]}-min{x[j]}）×0.4,jp为波峰点的位置。第四页，共23页。图2阈值法提取脉搏信号(xìnhào)峰值第五页，共23页。1.2阈值(yùzhí)法提取脉搏信号峰值的1）记脉搏信号为x(t),找到x(t)的最大值m;2）用最大的值m减去某值a,记做b=m-a为门限，进行脉搏信号的门限处理，将x(t)中高于b的值置为b,否则置为0,结果记为y(t);3）对y(t)求差分(chàfēn)，结果为1的点对应于脉搏信号的升支，结果为-1的点对应于脉搏信号的降支，在每相邻的两个升支之间找最大值max和最小值min,max即为脉搏信号主波波峰位置，min即为脉搏信号始射点的位置；4）在最大值max和最小值min之间寻找最大值，靠近主波的点为潮波波峰所在点；第六页，共23页。第七页，共23页。2极值(jízhí)法要提取的脉搏波的特征(tèzhēng)信息点(如主波、潮波、重搏波),可知这些特征(tèzhēng)点都是脉搏波中的极大值点。极值法的基本思想是把脉搏波信号的极大值点一次性提取出来,再在极大值点中分离出脉搏波的时域特征(tèzhēng)点。（1）对于采样的脉搏信号假设为x(n),找出其所有的极大值点;（2）对极大值点进行去噪,消除噪声点,在极大值点中找出理论上的最大值,即主波峰;（3）去掉所有的最大值点(主波),再找出剩余极大值点中的最大值和次大值,即潮波和重搏波。第八页，共23页。极值法提取(tíqǔ)脉搏信号的主波、潮波第九页，共23页。阈值法检测脉搏信号(xìnhào)峰值的缺点非标准脉搏(màibó)波形较长时间的一段脉搏(màibó)信号第十页，共23页。4信号(xìnhào)腐蚀法1）预处理后的信号以0幅度为基准，将在0幅度（或其它(qítā)的参考幅度）以下的信号全部置于0（相当于把0幅度以下的全部腐蚀）。2）对腐蚀后的信号求差分（导数）。3）在求差分后的信号中提取差分的峰值。4）基于差分的峰值检测差分信号中的过零点。5)过零点对应于原始脉搏信号的峰值点。第十一页，共23页。第十二页，共23页。5.拟合动态(dòngtài)分类线法1）首先，对脉搏信号求一阶和二阶差分，求出脉搏信号的极值。2)利用(lìyòng)插值法拟合出脉搏信号的极大值曲线。3)再对脉搏信号的极大值曲线求一阶和二阶差分，则极大值曲线的极大值即为脉搏信号的峰值，极小值即为脉搏信号的潮波。脉搏信号极大值检测(jiǎncè)结果图脉搏信号极大值曲线图第十三页，共23页。6.动态差分阈值法提取(tíqǔ)脉搏信号峰值脉搏信号的主波一般上升迅速且平滑(有毛刺，可以通过数据平滑的方法对脉搏信号进行一次或多次平滑)、幅度较大、差分单调变化的持续时间比较长等特点，在一个脉搏信号周期中。如图所示，通常情况下从脉搏波的起始(qǐshǐ)点a到主波波峰b的差分单调变化持续时间大于从c到潮波波峰d的差分单调变化持续时间，这对大多数潮波高于主波的情况也适用。脉搏信号(xìnhào)和脉搏信号(xìnhào)的差分信号(xìnhào)第十四页，共23页。6.1初始(chūshǐ)阈值的设定

第十五页，共23页。6.2峰值(fēnɡzhí)的检测

第十六页，共23页。6.3阈值(yùzhí)更新

第十七页，共23页。7.脉搏信号的干扰(gānrǎo)段检测算法在脉搏信号的处理中，脉搏信号由于受到各种因素的干扰，其正常的信号段中可能出现部分受到干扰的信号，这不利于脉搏信号的准确分析。正常脉搏信号的波形是比较规则的、准周期的，受到干扰的脉搏信号则丧失了这些特点，变的杂乱无规则，没有周期性，可以充分利用这个特点来简单判断脉搏信号中的干扰段，利用相近脉搏信号波形匹配的方法把信号的干扰段和信号的正常段区分开来。利用基于PAA的分段线性表示算法(suànfǎ)对时间序列进行降维，依据正态分布的特点设置断点，将降维后的数据序列转化成相应的符号序列，而后利用相近脉搏信号匹配的方法把信号的干扰段和信号的正常段区分开来。（1）干扰(gānrǎo)段检测原理（2）具体做法第十八页，共23页。脉搏(màibó)信号和降维后的脉搏(màibó)信号具体来说就是将脉搏信号降维成不同的字母，然后定义不同字母之间的距离，每一段脉搏信号都可以表示成一个字符串，通过两个(liǎnɡɡè)形成的字符串之间的匹配的距离来判断脉搏信号的波形是不是干扰段。在一个子序列内符号化后的信号序列为：bbbabdcdccddcaaabcccb，根据字符串之间具体的匹配(pǐpèi)算法，经过匹配(pǐpèi)后认为其中所含的为干扰段。第十九页，共23页。脉搏信号(xìnhào)中的干扰段第二十页，共23页。峰值检测过程中适时应用(yìngyòng)干扰段检测算法可变差分阈值法结合SAX匹配(pǐp