小波变换与概率神经网络的心电图分类
时间:01-21 09:48 阅读:2515次
*温馨提示:点击图片可以放大观看高清大图
简介:提出了一种实时高效的心电图分类理论与方法。首先对心电图进行六尺度小波分解,将含有主要噪声的尺度进行系数置零,再将剩余层进行小波重构,从而达到除噪的目的。利用数学形态学定位心电图P、Q、R、S、T波位置,并提取计算各波间距离和斜率等12个特征值作为概率神经网络的输入向量,从而实现心电图的六分类。
心电图是诊断心血管疾病的重要依据,对心电图的自动诊断具有很高的临床价值。近几年国内外对于心电图分类进行了广泛的研究,基于反向传播神经网络(BP)分类[1]方法,不能保证高实时性;支持向量机的方法[2],在训练样本较多时难以实施;参考文献[3]应用心电图的病理特点进行分类,但心电图的不规律性将对分类正确率有很大影响;静态链接库支持向量机分类器[4],但机器的学习能力过强,反而降低了其推广性。综上考虑,设计了小波滤波与概率神经网络相结合的心电图分类模型。
1 心电图滤波及特征提取
1.1小波变换的心电图滤波
对心电图提升双正交小波变换[5]的六层小波进行分解、分析可知,心电信号的频率成分主要集中于3、4、5尺度中;而肌肉震颤、工频干扰及基线漂移频率成分主要在1、2、6尺度中,所以在进行小波重组时,将1、2、6尺度的细节信号系数置零,可去除大部分干扰。以美国MIT/BIH心律失常库的100.mat中前两秒的波形为例,可明显发现,除噪后的波形更加平滑,特征更加明显。如图1所示。
1.2 心电图特征提取
MIT/BIH标准心电数据库中的波形采样,频率为360 S/s, 精度为11位实验环境为Matlab 7.4.0(R2007a)。在2 s内的样本波形中,首先利用数学形态学定位QRS波群[6]的起始点和大致范围,然后依次定位R波峰[7] (五角星表示的点)、 Q波峰、S波峰、T波峰、P波峰[8]。最后,用峰间间距和峰间斜率表示其余的特征值。以美国MIT/BIH心律失常库的100.mat中前2 s的波形为例,如图2所示。
由于肌肉震颤、工频干扰和基线漂移等对心电图干扰较大,所以必须先进行除噪。而概率神经网络具有很高的正确率及较好的实时性,所以本文将小波滤波与概率神经网络进行组合。经仿真可知,本文设计的网络有较好的容错能力,在实际应用中若想判别更多类型的心脏疾病,只需将概率神经网络的输入层和输出层神经元个数,按本文对应的设置方式加以拓展即可实现。