基于双树复小波变换的心电信号去噪研究

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第3 4卷

第 5期

仪器仪表学报 C h i n e s e J o u r n a l o f S c i e n t i f i c I n s t r u me n t

Vo 1 . 3 4 No . 5 Ma y .2 0 1 3

2 0 1 3年 5月

基于双树复小波变换的心电信号去噪研究水 王芳，季忠，彭承琳 重庆 4 0 0 0 4 4 )

(重庆大学生物工程学院

摘

要：在心电信号处理过程中，为了避免产生 G i b b s振荡现象和严重的频率混叠现象，提出一种基于双树复小波变换，并结合

最大后验估计确定阈值的心电信号去噪方法。文中采用了信噪比和均方误差来评价双树复小波变换和离散小波变换两种方法对心电信号的去噪效果。实验结果表明：与传统离散小波变换相比，双树复小波变换去噪更彻底，边界、纹理等特征能较好地保 留，可以作为一种生物医学信号降噪处理的新方法。 关键词：双树复小波变换；心电信号；最大后验估计；离散小波变换 中图分类号： R 3 1 8 . 0 8 文献标识码： A 国家标准学科分类代码： 3 1 0 . 6 1

Re s e a r c h o n ECG s i g n a l d e n o i s i n g b a s e d o n d u a l - t r e e c o mp l e x wa v e l e t t r a ns f o r m

Wa n g F a n g,J i Z h o n g,P e n g C h e n g l i n ( C o l l e g e o f B i o l o g i c a l E n g i n e e r i n g, C h o n g q i n g U n i v e r s i t y, C h o n g q i n g 4 0 0 0 4 4, C h i n a )

Ab s t r a c t: I n EC G s i g n a l p r o c e s s i n g, i n o r d e r t o a v o i d t h e p h e n o me n a o f Gi b b s o s c i l l a t i o n a n d s e v e r e f r e q u e n c y a l i a s— i n g, a n e w ECG s i na g l d e n o i s i n g a l g o it r h m i s p r e s e n t e d, wh i c h i s b a s e d o n d u l— a t r e e c o mp l e x wa v e

l e t t r a n s f o r m a n d c o mb i n e d wi山 t h e ma x i mu m a p o s t e r i o r i e s t i ma t i o n t o d e t e r mi n e t he t h r e s h o l d. Th e s i g na l— t o— n o i s e r a t i o nd a me a n s q u a r e e r r o r re a u s e d t o e v a l u a t e t h e d e n o i s i n g e f f e c t s o f t h e d u l- a t r e e c o mp l e x wa v e l e t t r a n s f o m r a n d d i s c r e t e wa v e l e t t r a n s f o m . r h e T e x p e r i me n t l a r e s u l t s h o ws t ha t c o mp a r e d wi t h t r a d i t i o na l d i s c r e t e wa v e l e t t r ns a f o m, r t h e d ua l- t r e e t o m—

p l e x wa v e l e t t r a n s f o r m r e d u c e s n o i s e mo r e t h o r o u g h l y a n d r e t a i n s b o u n d a r y a n d t e x t u r e c h a r a c t e r i s t i c s b e t t e r . T h e d u a l— t r e e c o mp l e x wa v e l e t t r a n s f o m r c a n be u s e d a s a n e w d e no i s i n g me t h o d f o r b i o me d i c a l s i g n l a d e no i s i n g p r o c e s s i n g . Ke y wo r d s:d u a l— t r e e c o mp l e x wa v e l e t t r a n s f o m; r ECG s i na g l; ma xi mu m a p o s t e r i o r i e s t i ma t i o n; d i s c r e t e wa v e l e t t r ns a— f o t i n

使小波系数产生显著变化；其次，，由于小波滤波器并不理想

1 引

言

的截止性质以及在分解过程中的隔点采样，在信号分解和重构过

程中会产生并不真实的频率成分。由此频率混叠会

在2 0世纪 8 0年代，法国学者 D A U B E C I￣ E S和 M A L -

造成小波分解系数不能准确地反应状态信息，从而使特征信 息的提取效果受到影响。

L A T等将小波分析理论引入工程应用中 ,使小波变换因为其多分辨率的优点，可以较好地反映信号的局部特征，则在微弱且背景噪声强的随机信号处理分析中具有重要作用。 尽管离散小波变换 ( d i s c r e t e w a v e l e t t r a n s f o r m, D Wr )使用广泛，但仍有几方面劣势：首先隔点采样会丢失部分信息，信号变换有平移敏感性，也就是指信号的一个相当小的平移就会 收稿日期： 2 0 1 2一 l 0 R e c e i v e d Da t e: 2 0 1 2— 1 0

体表采集到的心电信号中有较强的背景噪声，是一种非线性且非平稳的微弱信号。常规心电信号只有 m V 级，频带范围一般在 0 . 0 5— 1 0 0 H z。采集的心电信号常常会掺杂如 5 0 H z工频干扰、肌电干扰、呼吸干扰及基线漂移等噪声信号，严重影响心电信号的特征提取、分析的

基金项目：中央高校基本科研业务费( C Q D X WL - 2 0 1 2 - 1 2 7 )、重庆市科委重大攻关项目( C S T C 2 0 1 0 A A 5 0 4 9 )资助

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