设计开发 数字技术 与应用 160 心电信号作为一种人体的基本生理信号，是心脏电活动在人体体表的表现，信号一般比较微弱，频率在0.05Hz ～100Hz范围内，幅度为10V(胎儿)～5mV(成人)，心电信号信噪比和频率都较低，在心电的采集、放大、检测等过程中，易受到外界的各种干扰。常见的噪声干扰有：第一是基线漂移，一般是由人体呼吸和心肌兴奋所引起的，它的频率低于0.5Hz，属于低频干扰；其次是肌电干扰，它是由人体肌肉颤动所致，它的发生频率具有随机性，范围在5Hz～2000Hz之间；第三是工频干扰，它是由室内照明及动力设备影响到人体的分布电容所引起的，频率为50Hz。消除或减少这些干扰时识别心电信号特征和参数的前提。心电信号噪声来源不同，频率也存在差异，正是由于这些差异，对不同的信号干扰其滤波方法也不同，滤波可以用硬件实现，但实现过程相对困难，也可以用软件编程方法实现，数字滤波技术成为目前滤除心电干扰的有效手段。 1、程序设计与实现 “心电信号的数字滤波处理”软件所要实现的功能和任务如下所示： (1)信号输入：信号源的读取及参数的输入； (2)信号滤波：选择信号分析通道，选择滤波器类型和种类，根据选择的滤波器类型及参数指标，用相对应的阶数选择函数返回阶数N及截止频率Wn，根据N及Wn利用IIR滤波器响应的设计函数对信号进行滤波处理。 (3)滤波器特性演示：显示所设计的各个滤波器的幅度和相位响应； (4)信号显示：包括原始信号的显示和经过各次滤波后信号的显示。 程序设计流程图如图1所示。 2、具体界面设计如下所示 (1)打开并选择文件：创建打开文件对话框并显示文件存储路径，数据文件通常为.txt或.dat格式。“选择文件”用按钮(push button)实现，当点击时，能够打开如图4所示的对话框，可选择数据文件，并在文本框(edit text)内可显示文件存储路径。 (2)信号通道选择：由于所采集的心电信号数据是12通道的，进行心电信号分析时只需选择其中之一，信号选择通道用下拉菜单 (pop-up menu)实现。 (3)选择滤波器类型：滤波器类型共有四种：Butterworth、 Chebyshev1、Chebyshev2、Elliptic，用下拉菜单(pop-up menu)实现。 (4)滤波器功能实现：带阻、高通、低通分别用三个单选按钮 (radio button)实现，并用按钮组(button group)把三个控件组织在同一区域内。 (5)参数输入：采样频率(Fs)、通带截止频率(Fp1,Fp2)、阻带截止频率(Fs1,Fs2)、通带波动(Rp)、阻带衰减(Rs)从界面上输入，显 1基金项目：河南省卫生厅项目编号：03074. 基于MATLAB的心电信号的数字滤波处理 董兵超 于毅1 李振新 (新乡医学院 河南新乡 453003) 摘要:心电信号是一种基本的人体生理信号，然而体表检测人体心电信号中常带有工频干扰、基线漂移和肌电干扰等各种噪声，为了得到不失真的原始心电信号，在显示信号前要进行必要的滤波预处理。本文在分析数字滤波器设计原理的基础上，介绍了处理心电信号中滤波器的设计 。 关键词:MATLAB 心电信号 数字滤波器 GUI 中图分类号:TN713 文献标识码:A 文章编号:1007-9416()10-0160-02 心电信号输入 信号通道选择 滤波器类型选择 滤波器功能选择 参数输入 阶数N 截止频率Wn 信号滤波 滤波器特性演示 滤波后信号显示 图1 程序设计流程图 图2 总体界面 图4 原始信号和经滤波后信号波
