1.2形态学滤波器参数

　　结构元素是形态学中重要的滤波参数，不同形状和尺寸影响结构元素移动所产生的形态变换的性能[8]。形状与尺寸决定了结构元素的形态特征，选择原则如下。

　　1）形状。选择结构元素应尽量匹配处理信号的形状，除了常见的几何形状如菱形、圆盘形、正方形之外，对较复杂的信号，可对简单几何形状进行任意组合。

　　2）尺寸。结构元素的尺寸包括高度与宽度。其中，宽度是滤波器设计尺寸的最主要参数，由被滤除信号与有用信号的宽度所决定。参数的选择应大于被滤除信号尺寸，但小于保留信号的尺寸。或大或小，都不能有效地保留信号，去除噪声。

　　2基于形态学的心电信号基线漂移矫

　　正设计2.1滤波器设计

　　开闭运算是形态学中最基本的形态滤波器。数学形态学理论认为：开运算可以削除信号中被噪声叠加的正脉冲，闭运算可以填充被噪声叠加的负脉冲。为了有效去除噪声将开、闭运算级联，采用开闭（OC）、闭开（CO）级联组合方式来矫正基线漂移[9]。其算法结构如图1所示

　　图1基于形态学的基线漂移矫正流程图1）形态学第一级滤波。含噪的ECG信号f0通过开闭、闭开运算级联组合形式的形态学滤波器，以结构元素k1对信号做腐蚀膨胀运算，采用公式（f0°k1）·k1与（f0·k1）°k1，求得两者算术平均，得到信号f1，f1=12[OC（f0，k1）+CO（f0，k1）]。2）形态学第二级滤波。矫正心电信号中基线漂移，后续的结构元素k2需要加大宽度。将结构元素k2对信号做类似运算，可以得到与基线有关的分量，f2=12[OC（f1，k2）+CO（f1，k2）]。3）从信号中减去基线漂移信号，得到结果可以去除基线漂移。即，f3=f1-f2。2.2矫正基线漂移的结构元素设计

　　结构元素宽度对信号的处理效果相对于高度效果更大。滤波器中结构元素的设计，根据处理信号的形状而确定。

　　形态学第一级滤波中，结构元素的设计使得心电信号的波形不被滤除。因心电信号QRS波形形状类似三角形，结构元素的形状选用三角形，对应形状如图2a；宽度根据采用频率Fs（360 Hz）和特征波形（P波，QRS波群，T波等）的时间宽度T来设定，如表1所示。QRS波群为0.06-0.10 s，定位为0.015 Fs个采样单位，即5个采样单位。三角形结构元素采样表达式为k（n）=H1-|n|L其中：n=-L，…，0，…，L；H为三角函数高度；L与结构元素M有关，M=2L+1，故k1={0，1，2，1，0}。表1心电信号特征波形时间宽度表

　　特征波形P波QRS波T波时间宽度

　　T（s）0.08～0.110.06～0.100.05～0.20

　　在形态学第二级滤波中，滤波器中结构元素k2的设计，根据基线漂移的形状选定为直线形，如图2b所示。为了加大信号进行开运算移除信号的波峰、闭运算移除信号的波谷，根据信号的采样频率Fs（360 Hz）和特征波形的时间宽度T进行设定，取1.5T×Fs，即54个采样单位。a 结构元素Ri形状设计b 结构元素R2形状设计

　　图2形态学结构元素的形状设计3实验仿真及分析

　　3.1心电数据库109号信号仿真

　　利用MATLAB仿真平台对心电信号显示及基线漂移矫正，心电数据来自于标准心电数据库MITBIH。选择109号基线漂移，因其含有典型基线漂移部分。

　　图3a为MITBIH心率失常数据库中109号数据中的一段噪声心电信号，其采样频率为360 Hz，时程10 000 ms，导联方式为MLII。

　　图3基于形态学的心电信号基线漂移矫正效果图图3b为本文所提出的滤波器，即基于形态学对心电信号基线漂移矫正的效果图。图3a可看出该信号在2 000 ms及8 000 ms处含有基线漂移噪声，信号整体波形呈时起时跌趋势。经本文所提出滤波器处理后，由图3b可以看出心电信号中的基线漂移得到了较好的矫正，信号恢复正常平稳曲线。

　　3.2心电数据库203号信号仿真

　　再次采集数据库中受基线漂移最为严重的信号之一-203号心电信号，时程10 000 ms，导联方式为MLII，采样频率360 Hz。由图4a可见。

　　图4基于形态学的心电信号基线漂移矫正效果图从图4a可看出该信号在2 000 ms及5 000 ms处含有严重基线漂移噪声，信号波形波动较大，且受繁杂的噪声干扰。经本文所提出滤波器处理后，由图4b可以看出心电信号中的基线漂移得到了较好的矫正。

期刊库（http://www.zgqkk.com），是一个专门从事期刊推广、投稿辅导的网站。
　　本站提供如何投稿辅导，寻求投稿辅导合作，快速投稿辅导，投稿辅导格式指导等解决方案：省级投稿辅导/国家级投稿辅导/核心期刊投稿辅导//职称投稿辅导。

　　【免责声明】本文仅代表作者本人观点，与投稿辅导_期刊发表_中国期刊库专业期刊网站无关。投稿辅导_期刊发表_中国期刊库专业期刊网站站对文中陈述、观点判断保持中立，不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考，并请自行承担全部责任。