基于扩展卡尔曼滤波和奇异值分解算法的单通道胎儿心电提取方法

摘要：

提出一种将扩展卡尔曼滤波(EKF)算法和奇异值分解(SVD)算法相结合的单通道胎儿心电提取方法.首先,建立母体心电的动态模型,利用该模型通过扩展卡尔曼滤波或扩展卡尔曼平滑(EKS),从孕妇的单通道腹部信号中估计出母体心电成分,然后与单通道腹部信号相减得到胎儿心电信号的初步估计,随后再利用奇异值分解算法,对初步估计出的胎儿心电信号进行去噪处理,以期得到高信噪比的胎儿心电信号.另外,针对胎儿心律不齐的情况,在奇异值分解算法中提出一种改进的心电信号重构矩阵构造方法.对合成腹部信号和实际腹部信号(源于DaISy数据库和PhysioNet中的非侵入式胎儿心电数据库,共计49个腹部通道的数据),进行胎儿心电提取实验.结果 表明,使用EKF+SVD或EKS+SVD的算法比单独使用EKF或EKS的算法,提取出的胎儿心电信号的信噪比提高约5 dB,胎儿心电提取的准确性分别达95.60％和95.94％.结合EKF和SVD算法的单通道胎儿心电提取方法,可以有效地提高胎儿心电信号的信噪比和提取的准确性,并且适用于母体或胎儿心律不齐的情况.

关键词：胎儿心电、单通道、扩展卡尔曼滤波、扩展卡尔曼平滑、奇异值分解

所属期刊栏目：38

分类号：R318(医用一般科学)

资助基金：国家自然科学基金U1531129

在线出版日期：2020-04-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：662-671