结合 FastICA 与 EKF 的腹部源胎儿心电信号提取
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TN911. 72 TH701

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重庆市自然科学基金(cstc2016jcyjA0376)项目资助


Abdominal electrode-sourced FECG extraction utilizing EKF combined with FastICA
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    摘要:

    针对腹部源信号,本文提出一种结合快速独立分量分析(FastICA)与扩展卡尔曼滤波(EKF)的胎儿心电信号提取方法。 首先抑制原始母体腹壁混合信号中的基线漂移、工频干扰和脉冲伪迹。 然后使用 FastICA 从母体腹壁混合信号中分离得到母 体心电信号估计以及含有残留母体心电成分和其他噪声的胎儿心电信号估计。 使用 EKF 对胎儿心电信号估计进行滤波得到 残留的母体心电成分估计,将其抑制后获得含噪声的胎儿心电信号。 最后再次使用 EKF 提取得到清晰的胎儿心电信号。 采用 临床数据进行实验,本文提出的胎儿心电信号提取方法的灵敏度、阳性预测值和 F1 分数分别为 99. 27% , 94. 35% , 96. 71% ,其 基于互相关系数和基于特征值分析的信噪比分别为 6. 145 4 dB 和 6. 509 6 dB。 实验结果表明本文提出的方法在主观视觉效果 和客观评价指标上均优于传统的胎儿心电信号提取方法。

    Abstract:

    Aiming at the abdominal electrode-sourced ( AES) signals, a fetal electrocardiogram ( FECG) signal extraction method utilizing extended Kalman filter (EKF) combined with FastICA is proposed. Firstly, the raw maternal abdominal mixed signals are preprocessed to suppress baseline drift, power frequency interference and pulse artifacts. Then, FastICA is used to separate the maternal electrocardiogram (MECG) signal estimation and FECG signal estimation containing residual MECG component and other noise from maternal abdominal mixed signals. The EKF is used to filter the FECG signal estimation to obtain the residual MECG component estimation, which is suppressed to obtain the noisy FECG signal estimation. At last, the clear FECG signal is extracted using EKF again. The clinical data were adopted to verify the proposed FECG extraction method. The sensitivity, positive predictive value and F1 score of the proposed FECG extraction method are 99. 27% , 94. 35% , 96. 71% , respectively, and the signal-to-noise ratios based on cross correlation and singular value decomposition are 6. 145 4 dB and 6. 509 6 dB, respectively. The experiment results show that the proposed method is better than traditional FECG signal extraction methods both on subjective visual effect and objective assessment index

    参考文献
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    引证文献
引用本文

韩 亮,蔡文涛,蒲秀娟,龙 灵.结合 FastICA 与 EKF 的腹部源胎儿心电信号提取[J].仪器仪表学报,2021,(7):116-125

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  • 在线发布日期: 2023-06-28
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