脈搏信號(hào)峰值提取方法總結(jié)第1頁(yè)/共24頁(yè)脈搏信號(hào)峰值提取總結(jié)第2頁(yè)/共24頁(yè)相關(guān)文章行鴻彥,許瑞慶,王長(zhǎng)松.基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的脈搏信號(hào)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(hào)時(shí)域特征提取與算法的研究[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化,2010,(4):15-22王海濤,呂沙里,鄭慧君,楊軍,俞夢(mèng)孫.容積脈搏波序列的異常模式檢測(cè)[J].儀器儀表學(xué)報(bào),2009,30(11):2285-2290胡曉琳，陳曉云.基于符號(hào)化表示的時(shí)間序列頻繁子序列挖掘[J].計(jì)算機(jī)工程.2008,34（10）：61-63第3頁(yè)/共24頁(yè)在時(shí)域脈搏信號(hào)的分析中，脈搏信號(hào)峰值的提取是其他參數(shù)提取的基礎(chǔ)，如脈搏信號(hào)的間期，脈率等。1）閾值法，2）極值法，3）腐蝕信號(hào)方法（對(duì)信號(hào)求差分，然后再用閾值法提取4）擬合動(dòng)態(tài)分類線法5）動(dòng)態(tài)差分閾值法圖1脈搏信號(hào)的高度第4頁(yè)/共24頁(yè)1閾值法提取脈搏信號(hào)峰值1.1閾值提取脈搏信號(hào)峰值統(tǒng)計(jì)分析采集到得脈搏信號(hào)發(fā)現(xiàn)，雖然每個(gè)脈搏波的波峰有波動(dòng)，但他們波動(dòng)總在一個(gè)范圍內(nèi)，基本上不超過最大波形高度的0.3倍，再實(shí)際中可以取0.4倍為參考。因此可以認(rèn)為波峰點(diǎn)是在每個(gè)脈搏周期中波形的最大值附近，大于其鄰域內(nèi)所有點(diǎn)的點(diǎn)。假設(shè)采集到的脈搏波為數(shù)字信號(hào)序列下x[j],j∈[0,N],實(shí)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(diǎn)的位置。第5頁(yè)/共24頁(yè)圖2閾值法提取脈搏信號(hào)峰值第6頁(yè)/共24頁(yè)1.2閾值法提取脈搏信號(hào)峰值的1）記脈搏信號(hào)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(jìn)行脈搏信號(hào)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(duì)y(t)求差分，結(jié)果為1的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于脈搏信號(hào)的升支，結(jié)果為-1的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于脈搏信號(hào)的降支，在每相鄰的兩個(gè)升支之間找最大值max和最小值min,max即為脈搏信號(hào)主波波峰位置，min即為脈搏信號(hào)始射點(diǎn)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(diǎn)為潮波波峰所在點(diǎn)；第7頁(yè)/共24頁(yè)第8頁(yè)/共24頁(yè)2極值法要提取的脈搏波的特征信息點(diǎn)(如主波、潮波、重搏波),可知這些特征點(diǎn)都是脈搏波中的極大值點(diǎn)。極值法的基本思想是把脈搏波信號(hào)的極大值點(diǎn)一次性提取出來,再在極大值點(diǎn)中分離出脈搏波的時(shí)域特征點(diǎn)。（1）對(duì)于采樣的脈搏信號(hào)假設(shè)為x(n),找出其所有的極大值點(diǎn);（2）對(duì)極大值點(diǎn)進(jìn)行去噪,消除噪聲點(diǎn),在極大值點(diǎn)中找出理論上的最大值,即主波峰;（3）去掉所有的最大值點(diǎn)(主波),再找出剩余極大值點(diǎn)中的最大值和次大值,即潮波和重搏波。第9頁(yè)/共24頁(yè)極值法提取脈搏信號(hào)的主波、潮波第10頁(yè)/共24頁(yè)閾值法檢測(cè)脈搏信號(hào)峰值的缺點(diǎn)非標(biāo)準(zhǔn)脈搏波形較長(zhǎng)時(shí)間的一段脈搏信號(hào)第11頁(yè)/共24頁(yè)4信號(hào)腐蝕法1）預(yù)處理后的信號(hào)以0幅度為基準(zhǔn)，將在0幅度（或其它的參考幅度）以下的信號(hào)全部置于0（相當(dāng)于把0幅度以下的全部腐蝕）。2）對(duì)腐蝕后的信號(hào)求差分（導(dǎo)數(shù)）。3）在求差分后的信號(hào)中提取差分的峰值。4）基于差分的峰值檢測(cè)差分信號(hào)中的過零點(diǎn)。5)過零點(diǎn)對(duì)應(yīng)于原始脈搏信號(hào)的峰值點(diǎn)。第12頁(yè)/共24頁(yè)第13頁(yè)/共24頁(yè)5.擬合動(dòng)態(tài)分類線法1）首先，對(duì)脈搏信號(hào)求一階和二階差分，求出脈搏信號(hào)的極值。2)利用插值法擬合出脈搏信號(hào)的極大值曲線。3)再對(duì)脈搏信號(hào)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(hào)的峰值，極小值即為脈搏信號(hào)的潮波。脈搏信號(hào)極大值檢測(cè)結(jié)果圖脈搏信號(hào)極大值曲線圖第14頁(yè)/共24頁(yè)6.動(dòng)態(tài)差分閾值法提取脈搏信號(hào)峰值脈搏信號(hào)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(duì)脈搏信號(hào)進(jìn)行一次或多次平滑)、幅度較大、差分單調(diào)變化的持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)等特點(diǎn)，在一個(gè)脈搏信號(hào)周期中。如圖所示，通常情況下從脈搏波的起始點(diǎn)a到主波波峰b的差分單調(diào)變化持續(xù)時(shí)間大于從c到潮波波峰d的差分單調(diào)變化持續(xù)時(shí)間，這對(duì)大多數(shù)潮波高于主波的情況也適用。脈搏信號(hào)和脈搏信號(hào)的差分信號(hào)第15頁(yè)/共24頁(yè)6.1初始閾值的設(shè)定

第16頁(yè)/共24頁(yè)6.2峰值的檢測(cè)

第17頁(yè)/共24頁(yè)6.3閾值更新

第18頁(yè)/共24頁(yè)7.脈搏信號(hào)的干擾段檢測(cè)算法在脈搏信號(hào)的處理中，脈搏信號(hào)由于受到各種因素的干擾，其正常的信號(hào)段中可能出現(xiàn)部分受到干擾的信號(hào)，這不利于脈搏信號(hào)的準(zhǔn)確分析。正常脈搏信號(hào)的波形是比較規(guī)則的、準(zhǔn)周期的，受到干擾的脈搏信號(hào)則喪失了這些特點(diǎn)，變的雜亂無規(guī)則，沒有周期性，可以充分利用這個(gè)特點(diǎn)來簡(jiǎn)單判斷脈搏信號(hào)中的干擾段，利用相近脈搏信號(hào)波形匹配的方法把信號(hào)的干擾段和信號(hào)的正常段區(qū)分開來。利用基于PAA的分段線性表示算法對(duì)時(shí)間序列進(jìn)行降維，依據(jù)正態(tài)分布的特點(diǎn)設(shè)置斷點(diǎn)，將降維后的數(shù)據(jù)序列轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的符號(hào)序列，而后利用相近脈搏信號(hào)匹配的方法把信號(hào)的干擾段和信號(hào)的正常段區(qū)分開來。（1）干擾段檢測(cè)原理（2）具體做法第19頁(yè)/共24頁(yè)脈搏信號(hào)和降維后的脈搏信號(hào)具體來說就是將脈搏信號(hào)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(hào)都可以表示成一個(gè)字符串，通過兩個(gè)形成的字符串之間的匹配的距離來判斷脈搏信號(hào)的波形是不是干擾段。在一個(gè)子序列內(nèi)符號(hào)化后的信號(hào)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(rèn)為其中所含的為干擾段。第20頁(yè)/共24頁(yè)脈搏信號(hào)中的干擾段第21頁(yè)/共24頁(yè)峰值檢測(cè)過程中適時(shí)應(yīng)用干擾段檢測(cè)算法可變差分閾值法結(jié)