Vlnkové transformace a jejich využití pro filtraci signálů EKG

Wavelet Transforms and Their Use for Filtering of ECG Signals

článek v časopise - ostatní, Jost

čeština

Práce je zaměřena na filtraci elektrokardiografických signálů s využitím vlnkové transformace s diskrétním časem (DTWT). Pro potlačení širokopásmových myopotenciálů v signálech EKG není vhodná lineární filtrace, protože vede k výraznému ořezání extrémů kmitů v komplexech QRS a k porušení náhlých změn strmosti signálu v začátcích a koncích komplexů QRS. Zajímavou možností pro potlačení myopotenciálů je využití DTWT, kdy lze filtrovat signál vhodnou úpravou koeficientů transformace v závislosti na odhadnuté úrovni rušení. Důležitá je přitom volba strategie úpravy koeficientů vlnkové transformace signálu. Velmi kvalitní výsledky lze získat využitím wienerovské vlnkové filtrace s pilotním odhadem užitečného signálu. Tato metoda jen nepatrně zkresluje extrémy kmitů v komplexech QRS a při vhodné realizaci pilotního odhadu signálu může téměř vyloučit vznik artefaktů, které vlnkovou filtraci často doprovázejí. V našich experimentech jsme se zaměřili na vlnkovou wienerovskou filtraci s pilotním odhadem (užitečného signálu), ve kterém jsme použili vlnkový filtr s hybridním prahováním. Ve wienerovském filtru i v pilotním odhadu jsme aplikovali redundantní dyadickou DTWT se čtyřmi stupni rozkladu (při vzorkovací frekvenci fvz=500 Hz). Dosažené výsledky byly výrazně lepší než výsledky získané vlnkovou filtrací se samotným hybridním prahováním.

An ECG signal is a superposition of a signal and a noise. Occurrence of the noise complicates a computer analysis. Linear filtering is not suitable for wideband myopotentials suppression because it leads to strong cut off the local extremes in the QRS complexes and to disturbance the significant variations of signal slope in onset and offset of the QRS complexes. Discrete-time wavelet transform (DTWT) appears as a useful tool for myopotentials suppression. The filtering is based on a modification of wavelet transform (DTWT) coefficients based on estimated noise level. Important is the choice of threshold strategy. Wavelet domain Wiener filtering with pilot estimation of the signal gives better results than wavelet filtering with only soft or hard thresholding. This method does not significantly distort extremes around QRS complexes and it is without the artefacts by suitable realization of the pilot estimation. Our experiments were oriented to the wavelet domain Wiener filtering with the signal pilot estimation realized by the shift invariant dyadic DTWT. The signal pilot estimation was realized as wavelet filtering (also with the shift invariant dyadic DTWT) with the hybrid thresholding. Our method was compared with the wavelet filtering only with hybrid thresholding of the DTWT coefficients. Results of filtering of ECG signals by Wavelet Wiener filters with pilot estimation of signal were better than those obtained by previous method.

vlnková transformace, vlnková filtrace, wienerovská vlnková filtrace, signál EKG

wavelet transform, wavelet filtering, Wiener filtering in wavelet domain, ECG signal

Kozumplík Jiří

2005

1. 11. 2005

VUT v Brně, nakl. VUTIUM

80-214-3045-1

Vědecké spisy VUT v Brně, Edice Habilitační a inaugurační spisy

1.

1213-418X

Vědecké spisy Vysokého učení technického v Brně Edice Habilitační a inaugurační spisy

2005

183

Česká republika

1

27

27

http://www.dbme.feec.vutbr.cz/~kozumplik/teze_habilitace.pdf