XX学
课 程 设 计 说 明 书
题目：基matlab心电信号QRS波检测分析
学院（系）： 电气工程学院
年级专业： 医疗仪器
学 号：
学生姓名：
指导教师：
教师职称： 讲师
燕山学课程设计（文）务书
院（系）：电气工程学院 基层教学单位：生物医学工程系
学 号
学生姓名
专业（班级）
医疗仪器
设计题目
基matlab心电信号QRS波检测分析
设
计
技
术
参
数
阈值06相幅值差
采样点数 N256
采样频率 f100 Hz
设
计
求
够准确提取分析QRS波
绘制图表说明检测结果
工
作
量
学会matlab软件
解体生理信号特征
心电信号初步认识掌握
搜集组正常体心电信号数编写matlab程序进行分析检测
根设计结果写出报告
工
作
计
划
1查资料确认题目 2编写务书审定 3编写程序调试
4编写说明书 5完成务书设计求
参
考
资
料
1 周辉 数字信号处理基础Matlab实现 中国林业出版社 2005
2 肖伟 刘忠 Matlab程序设计应 清华学出版社 2005
3 钱惠编著 数字信号处理北京：机械工业出版社2004
指导教师签字
基层教学单位签字
说明：表式四份学生指导教师基层教学单位系部份
2012年12 月10 日
目录
MATLAB软件介绍………………………………………………………2
二 概述……………………………………………………………………3
三 ECG特征参数分析…………………………………………………4
31 心电信号特点………………………………………………4
32 心电信号特征参数…………………………………………4
四 QRS波检测分析…………………………………………………5
41 软件方法实现QRS波检测………………………5
42 QRS波检测方法程序……………………………………… 5
五 心体会…………………………………………………………… 14
六 参考文献…………………………………………………………… 14
MATLAB软件介绍
MATLAB矩阵实验室简称美国MathWorks公司出品商业数学软件算法开发数视化数分析数值计算高级技术计算语言交互式环境包括MATLABSimulink两部分
MATLAB美国MathWorks公司发布面科学计算视化交互式程序设计高科技计算环境数值分析矩阵计算科学数视化非线性动态系统建模仿真等诸强功集成易视窗环境中科学研究工程设计必须进行效数值计算众科学领域提供种全面解决方案程度摆脱传统非交互式程序设计语言（CFortran）编辑模式代表国际科学计算软件先进水
MATLABMathematicaMaple称三数学软件数学类科技应软件中数值计算方面首屈指MATLAB进行矩阵运算绘制函数数实现算法创建户界面连接编程语言程序等应工程计算控制设计信号处理通讯图处理信号检测金融建模设计分析等领域
MATLAB基数单元矩阵指令表达式数学工程中常形式十分相似MATLAB解决问题CFORTRAN等语言完成相事情简捷MATLAB吸收Maple等软件优点新版中加入CFORTRANC++JAVA支持直接调户编写程序导入MATLAB函数库中方便调外许MATLAB爱者编写典程序户直接进行载
二 概述
21 ECG处理意义
生物医学信号属强噪声背景低频微弱信号复杂生命体发出稳定然信号作种判断体生命状况极重生理信号处理心电信号显必尤床诊断应
应计算机分析心电信号已越越广泛心脏功检查(Holter
系统)心电监护等方面心电分析中首关键问题QRS波检测
检测仅诊断心律失常重QRS波确定
计算心率进行心率变异分析检测ST段参数分析心电
细节信息进行全面综合分析心脏功结构做出正确判断
床分析心电信号确诊心肌梗塞急性冠状动脉供血足协助诊断慢性冠脉供血足心肌炎心肌病心包炎判定心房心室肥协助某心脏病病学诊断例风湿性肺源性高血压性先天性心脏病等观察某药物心肌影响包括治疗心血疾病药物（洋黄抗心律失常药物）心肌损害药物外某电解质紊乱（血钾血钙高低）心电信号仅助诊断指导治疗重参考价值
文介绍心电信号预处理QRS复波检测方法演示结果
三 ECG特征参数分析
31心电信号特点
心电信号属强噪声背景低频微弱信号复杂生命体发出稳定然信号受体诸素影响着般信号没特点
信号弱例母体腹部取胎心电信号仅10μv成心电信号范围仅5mv
噪声强体身信号弱加体复杂整体信号易受噪声干扰胎心电混强噪声方面肌电工频等干扰方面胎心电中避免含母亲心电母亲心电相提取胎心电变成噪声
机性强心电信号信号机非稳正生物医学信号特点心电信号处理成代信号处理技术发挥威力重领域
32 心电信号特征参数
图21
图21完整心电信号波形图分P波P—R段P—R间期QRS复合波S—T段T波U波组成文重点讲诉QRS波 进行相关分析
QRS复波代表两心室兴奋传播程电位变化窦房结发生兴奋波传导系统首先达室间隔左侧面定路线方层外层次传播着心室部位先极化形成瞬间综合心电量额面导联轴投影便心电图肢体导联QRS复合波典型QRS复合波包括三相连波动第波Q波继Q波狭高波R波R波相连接波S波三波紧密相连总时间超010秒合称QRS复合波QRS复合波占时间代表心室肌兴奋传播需时间正常006～010秒间
四 QRS波检测分析
41 软件方法实现QRS波检测
软件方法实现QRS波检测滤波信号般
变换提高QRS波份量进采系列阈值进行判阈值固定
阈值法变阈值法前者干扰高P高T波存
滤波超阈值便会产生假阳性(FPfalsepositive)结果外心
律失常QRS波幅度变阈值设置高会导致漏检产生假阴性(FN
falsenegative)结果固定阈值缺点研究者提出变阈
值检测提高检测精确率采变阈值包括幅度阈值斜率阈值
时间间隔阈值等
42 QRS波检测方法程序
Q波S波通常低幅高频波般Q波位S波前S波位R波 般波峰值点极值应次检测R波左右分搜寻极值点应Q波S波
具体程序：
clear all
clc
ztextread(＇ECGtxt＇)
ECGz(1)
inputECG(1256)
rateECG(100)
siginput
lensiglength(sig)
wtsig1cwt(sig6＇mexh＇)
lenwtsig1length(wtsig1)
wtsig1(120)0
wtsig1(lenwtsig120lenwtsig1)0
ywtsig1
yabsabs(y)
sigtempy
siglenlength(y)
sigmax[]
for i1siglen2
if (y(i+1)>y(i)&y(i+1)>y(i+2))|(y(i+1) sigmax[sigmaxabs(sigtemp(i+1))i+1]
end
end
印原信号变换信号
figure(1)
subplot(211)plot(sig)
subplot(212)plot(wtsig1)
取阈值阈值相幅值差60
thrtempsort(sigmax)
thrlenlength(sigmax)
thr0
for i(thrlen7)thrlen
thrthr+thrtemp(i)
end
thrmaxthr8 幅度均值8幅值点均值
zerotempsort(y)
zerovalue0
for i1100
zerovaluezerovalue+zerotemp(i)
end
zerovaluezerovalue100 幅度均值消幅度100幅值点均值
thr(thrmaxzerovalue)*03 幅度差值30判R波阈值
定位R波
rvalue[]
for i1thrlen
if sigmax(i1)>thr
rvalue[rvaluesigmax(i2)]
end
end
rvalue_1rvalue
排误检果相邻两极值间距04掉幅度较
lenvaluelength(rvalue)
i2
while i if (rvalue(i)rvalue(i1))*rate<04
if yabs(rvalue(i))>yabs(rvalue(i1))
rvalue(i1)[]
else
rvalue(i)[]
end
lenvaluelength(rvalue)
ii1
end
ii+1
end
lenvaluelength(rvalue)
原信号精确校准
for i1lenvalue
if (wtsig1(rvalue(i))>0)
k(rvalue(i)5)(rvalue(i)+5)
[ab]max(sig(k))
rvalue(i)rvalue(i)6+b
else
k(rvalue(i)5)(rvalue(i)+5)
[ab]min(sig(k))
rvalue(i)rvalue(i)6+b
end
end
印纠正校准前R波信号
figure(2)
subplot(211)plot(1lensigwtsig1rvalue_1wtsig1(rvalue_1)＇r＇)
subplot(212)plot(1lensigsigrvaluesig(rvalue)＇r＇)
检测Q波
wtsig2cwt(sig8＇mexh＇)
lenrvaluelength(rvalue)
qvalue[]
for i1lenrvalue
for jrvalue(i)1(rvalue(i)30)
if wtsig1(rvalue(i))>0
if wtsig2(j) tempqvaluej10 确定检测窗起点
break 正波取第负极值
end
else
if wtsig2(j)>wtsig2(j1)&wtsig2(j)>wtsig2(j+1)
tempqvaluej10 确定检测窗起点
break 倒置R波取第正极值
end
end
end
x1tempqvalue
y1sig(tempqvalue)
x2rvalue(i)
y2sig(rvalue(i))
a0(y2y1)(x2x1)
b01
c0a0*x1+y1 求直线公式参数ax+by+c0
dist[]
for ktempqvaluervalue(i)
tempdist(abs(a0*k+b0*sig(k)+c0))sqrt(a0^2+b0^2)
dist[disttempdist]
end 求点直线距离
[ab]max(dist) 找距离值Q波附
tempqvaluetempqvalue+b1
l(tempqvalue5)rvalue(i)
[cd]min(sig(l))
tempqvaluetempqvalue6+d 值附修正Q波结果
qvalue[qvaluetempqvalue]
end
检测S波
svalue[]
for i1lenrvalue1
for jrvalue(i)1(rvalue(i)+100)
if wtsig1(rvalue(i))>0
if (wtsig2(j) tempsvaluej+10 波变换域R波开始寻找第极值
break
end
else
if (wtsig2(j)>wtsig2(j1))&(wtsig2(j)>wtsig2(j+1))
tempsvaluej+10 波变换域R波开始寻找第极值
break
end
end
end
x1tempsvalue
y1sig(tempsvalue)
x2rvalue(i)
y2sig(rvalue(i))
a0(y2y1)(x2x1)
b01
c0a0*x1+y1 求直线公式参数ax+by+c0
dist[]
for krvalue(i)tempsvalue
tempdist(abs(a0*k+b0*sig(k)+c0))sqrt(a0^2+b0^2)
dist[disttempdist]
end 求点直线距离
[ab]max(dist) 找距离值S波附
tempsvaluervalue(i)+b1
lrvalue(i)(tempsvalue+10)
[cd]min(sig(l))
tempsvaluervalue(i)+d1 值附修正S波结果
svalue[svaluetempsvalue]
end
检测QRS起点
start[]
for i1lenrvalue
for jqvalue(i)1(qvalue(i)100)
if wtsig1(j)>0
start[startj]
break
end
end
end
印QS波信号
qrvalue[qvaluervalue]
qrvaluesort(qrvalue)
qrsvalue[qvaluervaluesvaluestart]
qrsvaluesort(qrsvalue)
figure(3)
subplot(211)plot(1lensigsigqrvaluesig(qrvalue)＇r＇)
subplot(212)plot(1lensigsigqrsvaluesig(qrsvalue)＇r＇)
运行结果图：
原信号变换信号
纠正校准前R波信号
QS波信号
五心体会
回顾起课程设计感慨颇理实践段日子里说
苦甜学东西时仅巩固前学知识
学书没学知识通次课程设计懂理
实际相结合重理知识远远够学理知识实践相
结合起理中出结真正社会服务提高实际动手力
独立思考力设计程中遇问题说困难重重喜终
解决
感谢老师耐心指导学热心帮助
六参考文献
1 周辉 数字信号处理基础Matlab实现 中国林业出版社 2005
2 肖伟 刘忠 Matlab程序设计应 清华学出版社 2005
3 钱惠编著数字信号处理北京：机械工业出版社2004
4 姚天江太辉编著数字信号处理第2版武汉：武汉理工学出版社2000
5 黄文梅熊佳林杨勇编著信号分析处理——MATALB言 应长沙：国防科技学出版社2000
XX学课程设计评审意见表
指导教师评语：
①该生学态度 （认真 较认真 认真）
②该生迟早退现象 （ ）
③该生赖进行设计情况 （ ）
时成绩： 指导教师签字：
2012 年 12月15 日
图面成绩：
答辩组评语：
①设计巧妙实现设计求创新
②设计合理实现设计求
③实现部分设计求
④没完成设计求者实现部分设计求
答辩成绩： 组长签字：
2012 年12月15 日
课程设计综合成绩：
答辩组成员签字：
2012年12月 15 日
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XX学
课 程 设 计 说 明 书
题目：基matlab心电信号QRS波检测分析
学院（系）： 电气工程学院
年级专业： 医疗仪器
学 号：
学生姓名：
指导教师：
教师职称： 讲师
燕山学课程设计（文）务书
院（系）：电气工程学院 基层教学单位：生物医学工程系
学 号
学生姓名
专业（班级）
医疗仪器
设计题目
基matlab心电信号QRS波检测分析
设
计
技
术
参
数
阈值06相幅值差
采样点数 N256
采样频率 f100 Hz
设
计
求
够准确提取分析QRS波
绘制图表说明检测结果
工
作
量
学会matlab软件
解体生理信号特征
心电信号初步认识掌握
搜集组正常体心电信号数编写matlab程序进行分析检测
根设计结果写出报告
工
作
计
划
1查资料确认题目 2编写务书审定 3编写程序调试
4编写说明书 5完成务书设计求
参
考
资
料
1 周辉 数字信号处理基础Matlab实现 中国林业出版社 2005
2 肖伟 刘忠 Matlab程序设计应 清华学出版社 2005
3 钱惠编著 数字信号处理北京：机械工业出版社2004
指导教师签字
基层教学单位签字
说明：表式四份学生指导教师基层教学单位系部份
2012年12 月10 日
目录
MATLAB软件介绍………………………………………………………2
二 概述……………………………………………………………………3
三 ECG特征参数分析…………………………………………………4
31 心电信号特点………………………………………………4
32 心电信号特征参数…………………………………………4
四 QRS波检测分析…………………………………………………5
41 软件方法实现QRS波检测………………………5
42 QRS波检测方法程序……………………………………… 5
五 心体会…………………………………………………………… 14
六 参考文献…………………………………………………………… 14
MATLAB软件介绍
MATLAB矩阵实验室简称美国MathWorks公司出品商业数学软件算法开发数视化数分析数值计算高级技术计算语言交互式环境包括MATLABSimulink两部分
MATLAB美国MathWorks公司发布面科学计算视化交互式程序设计高科技计算环境数值分析矩阵计算科学数视化非线性动态系统建模仿真等诸强功集成易视窗环境中科学研究工程设计必须进行效数值计算众科学领域提供种全面解决方案程度摆脱传统非交互式程序设计语言（CFortran）编辑模式代表国际科学计算软件先进水
MATLABMathematicaMaple称三数学软件数学类科技应软件中数值计算方面首屈指MATLAB进行矩阵运算绘制函数数实现算法创建户界面连接编程语言程序等应工程计算控制设计信号处理通讯图处理信号检测金融建模设计分析等领域
MATLAB基数单元矩阵指令表达式数学工程中常形式十分相似MATLAB解决问题CFORTRAN等语言完成相事情简捷MATLAB吸收Maple等软件优点新版中加入CFORTRANC++JAVA支持直接调户编写程序导入MATLAB函数库中方便调外许MATLAB爱者编写典程序户直接进行载
二 概述
21 ECG处理意义
生物医学信号属强噪声背景低频微弱信号复杂生命体发出稳定然信号作种判断体生命状况极重生理信号处理心电信号显必尤床诊断应
应计算机分析心电信号已越越广泛心脏功检查(Holter
系统)心电监护等方面心电分析中首关键问题QRS波检测
检测仅诊断心律失常重QRS波确定
计算心率进行心率变异分析检测ST段参数分析心电
细节信息进行全面综合分析心脏功结构做出正确判断
床分析心电信号确诊心肌梗塞急性冠状动脉供血足协助诊断慢性冠脉供血足心肌炎心肌病心包炎判定心房心室肥协助某心脏病病学诊断例风湿性肺源性高血压性先天性心脏病等观察某药物心肌影响包括治疗心血疾病药物（洋黄抗心律失常药物）心肌损害药物外某电解质紊乱（血钾血钙高低）心电信号仅助诊断指导治疗重参考价值
文介绍心电信号预处理QRS复波检测方法演示结果
三 ECG特征参数分析
31心电信号特点
心电信号属强噪声背景低频微弱信号复杂生命体发出稳定然信号受体诸素影响着般信号没特点
信号弱例母体腹部取胎心电信号仅10μv成心电信号范围仅5mv
噪声强体身信号弱加体复杂整体信号易受噪声干扰胎心电混强噪声方面肌电工频等干扰方面胎心电中避免含母亲心电母亲心电相提取胎心电变成噪声
机性强心电信号信号机非稳正生物医学信号特点心电信号处理成代信号处理技术发挥威力重领域
32 心电信号特征参数
图21
图21完整心电信号波形图分P波P—R段P—R间期QRS复合波S—T段T波U波组成文重点讲诉QRS波 进行相关分析
QRS复波代表两心室兴奋传播程电位变化窦房结发生兴奋波传导系统首先达室间隔左侧面定路线方层外层次传播着心室部位先极化形成瞬间综合心电量额面导联轴投影便心电图肢体导联QRS复合波典型QRS复合波包括三相连波动第波Q波继Q波狭高波R波R波相连接波S波三波紧密相连总时间超010秒合称QRS复合波QRS复合波占时间代表心室肌兴奋传播需时间正常006～010秒间
四 QRS波检测分析
41 软件方法实现QRS波检测
软件方法实现QRS波检测滤波信号般
变换提高QRS波份量进采系列阈值进行判阈值固定
阈值法变阈值法前者干扰高P高T波存
滤波超阈值便会产生假阳性(FPfalsepositive)结果外心
律失常QRS波幅度变阈值设置高会导致漏检产生假阴性(FN
falsenegative)结果固定阈值缺点研究者提出变阈
值检测提高检测精确率采变阈值包括幅度阈值斜率阈值
时间间隔阈值等
42 QRS波检测方法程序
Q波S波通常低幅高频波般Q波位S波前S波位R波 般波峰值点极值应次检测R波左右分搜寻极值点应Q波S波
具体程序：
clear all
clc
ztextread(＇ECGtxt＇)
ECGz(1)
inputECG(1256)
rateECG(100)
siginput
lensiglength(sig)
wtsig1cwt(sig6＇mexh＇)
lenwtsig1length(wtsig1)
wtsig1(120)0
wtsig1(lenwtsig120lenwtsig1)0
ywtsig1
yabsabs(y)
sigtempy
siglenlength(y)
sigmax[]
for i1siglen2
if (y(i+1)>y(i)&y(i+1)>y(i+2))|(y(i+1)
end
end
印原信号变换信号
figure(1)
subplot(211)plot(sig)
subplot(212)plot(wtsig1)
取阈值阈值相幅值差60
thrtempsort(sigmax)
thrlenlength(sigmax)
thr0
for i(thrlen7)thrlen
thrthr+thrtemp(i)
end
thrmaxthr8 幅度均值8幅值点均值
zerotempsort(y)
zerovalue0
for i1100
zerovaluezerovalue+zerotemp(i)
end
zerovaluezerovalue100 幅度均值消幅度100幅值点均值
thr(thrmaxzerovalue)*03 幅度差值30判R波阈值
定位R波
rvalue[]
for i1thrlen
if sigmax(i1)>thr
rvalue[rvaluesigmax(i2)]
end
end
rvalue_1rvalue
排误检果相邻两极值间距04掉幅度较
lenvaluelength(rvalue)
i2
while i
if yabs(rvalue(i))>yabs(rvalue(i1))
rvalue(i1)[]
else
rvalue(i)[]
end
lenvaluelength(rvalue)
ii1
end
ii+1
end
lenvaluelength(rvalue)
原信号精确校准
for i1lenvalue
if (wtsig1(rvalue(i))>0)
k(rvalue(i)5)(rvalue(i)+5)
[ab]max(sig(k))
rvalue(i)rvalue(i)6+b
else
k(rvalue(i)5)(rvalue(i)+5)
[ab]min(sig(k))
rvalue(i)rvalue(i)6+b
end
end
印纠正校准前R波信号
figure(2)
subplot(211)plot(1lensigwtsig1rvalue_1wtsig1(rvalue_1)＇r＇)
subplot(212)plot(1lensigsigrvaluesig(rvalue)＇r＇)
检测Q波
wtsig2cwt(sig8＇mexh＇)
lenrvaluelength(rvalue)
qvalue[]
for i1lenrvalue
for jrvalue(i)1(rvalue(i)30)
if wtsig1(rvalue(i))>0
if wtsig2(j)
break 正波取第负极值
end
else
if wtsig2(j)>wtsig2(j1)&wtsig2(j)>wtsig2(j+1)
tempqvaluej10 确定检测窗起点
break 倒置R波取第正极值
end
end
end
x1tempqvalue
y1sig(tempqvalue)
x2rvalue(i)
y2sig(rvalue(i))
a0(y2y1)(x2x1)
b01
c0a0*x1+y1 求直线公式参数ax+by+c0
dist[]
for ktempqvaluervalue(i)
tempdist(abs(a0*k+b0*sig(k)+c0))sqrt(a0^2+b0^2)
dist[disttempdist]
end 求点直线距离
[ab]max(dist) 找距离值Q波附
tempqvaluetempqvalue+b1
l(tempqvalue5)rvalue(i)
[cd]min(sig(l))
tempqvaluetempqvalue6+d 值附修正Q波结果
qvalue[qvaluetempqvalue]
end
检测S波
svalue[]
for i1lenrvalue1
for jrvalue(i)1(rvalue(i)+100)
if wtsig1(rvalue(i))>0
if (wtsig2(j)
break
end
else
if (wtsig2(j)>wtsig2(j1))&(wtsig2(j)>wtsig2(j+1))
tempsvaluej+10 波变换域R波开始寻找第极值
break
end
end
end
x1tempsvalue
y1sig(tempsvalue)
x2rvalue(i)
y2sig(rvalue(i))
a0(y2y1)(x2x1)
b01
c0a0*x1+y1 求直线公式参数ax+by+c0
dist[]
for krvalue(i)tempsvalue
tempdist(abs(a0*k+b0*sig(k)+c0))sqrt(a0^2+b0^2)
dist[disttempdist]
end 求点直线距离
[ab]max(dist) 找距离值S波附
tempsvaluervalue(i)+b1
lrvalue(i)(tempsvalue+10)
[cd]min(sig(l))
tempsvaluervalue(i)+d1 值附修正S波结果
svalue[svaluetempsvalue]
end
检测QRS起点
start[]
for i1lenrvalue
for jqvalue(i)1(qvalue(i)100)
if wtsig1(j)>0
start[startj]
break
end
end
end
印QS波信号
qrvalue[qvaluervalue]
qrvaluesort(qrvalue)
qrsvalue[qvaluervaluesvaluestart]
qrsvaluesort(qrsvalue)
figure(3)
subplot(211)plot(1lensigsigqrvaluesig(qrvalue)＇r＇)
subplot(212)plot(1lensigsigqrsvaluesig(qrsvalue)＇r＇)
运行结果图：
原信号变换信号
纠正校准前R波信号
QS波信号
五心体会
回顾起课程设计感慨颇理实践段日子里说
苦甜学东西时仅巩固前学知识
学书没学知识通次课程设计懂理
实际相结合重理知识远远够学理知识实践相
结合起理中出结真正社会服务提高实际动手力
独立思考力设计程中遇问题说困难重重喜终
解决
感谢老师耐心指导学热心帮助
六参考文献
1 周辉 数字信号处理基础Matlab实现 中国林业出版社 2005
2 肖伟 刘忠 Matlab程序设计应 清华学出版社 2005
3 钱惠编著数字信号处理北京：机械工业出版社2004
4 姚天江太辉编著数字信号处理第2版武汉：武汉理工学出版社2000
5 黄文梅熊佳林杨勇编著信号分析处理——MATALB言 应长沙：国防科技学出版社2000
XX学课程设计评审意见表
指导教师评语：
①该生学态度 （认真 较认真 认真）
②该生迟早退现象 （ ）
③该生赖进行设计情况 （ ）
时成绩： 指导教师签字：
2012 年 12月15 日
图面成绩：
答辩组评语：
①设计巧妙实现设计求创新
②设计合理实现设计求
③实现部分设计求
④没完成设计求者实现部分设计求
答辩成绩： 组长签字：
2012 年12月15 日
课程设计综合成绩：
答辩组成员签字：
2012年12月 15 日
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