基于ICA方法和改进遗传算法的胎儿心电信号分离.pdf

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1、自动化技术与应用2016年第35卷第1期控制理论与应用ControlTheoryandApplications基于ICA方法和改进遗传算法的ll~JL,b电信号分离★陈艳，周彬彬，朱卫俊，张睿(池州学院机械与电子工程系，安徽池州247100)摘要：由于独立分量分析(ICA)方法易陷入局部极优值，而遗传算法具有内在的隐并行性和更好的全局寻优能力，自适应地调整搜索方向的优势，本文提出一种改进的遗传算法用于胎儿心电信号的提取，可以克服ICA算法的上述缺陷，改善分离精度。通过实验仿真取得了较好的分离结果

2、。关键词：独立分量分析；遗传算法；胎儿心电信号中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1003-7241(2016)01-0014-04NewFECGSeparationBasedOnICAMethodandImprovedGeneticAlgorithmCHENYan，ZH0UBin-bin，ZHUWei-jun，ZHANGRui(DepartmentofMechanicalandElectronicEngineering，ChizhouCollege，Chizhou247100China

3、)Abstract：Becauseoftheindependentcomponentanalysis(ICA)methodiseasytostrapintolocaloptimalvalue，andthegeneticalgorithmhasintrinsicimplicitparallelismandbetterglobaloptimizationability,advantageofadaptivelyadjustthesearchdirection．Thispaperproposesani

4、mprovedgeneticalgorithm，whichisusedtoextractFECG，andcanovercomethedefectsoftheICAalgorithm，improvetheseparationaccuracy．Goodseparationresultsareachievedthroughexperimentsimulation．Keywords：independentcomponentanalysis(ICA)；geneticalgorithm；fetalelect

5、rocardiagram1引言阵进行自适应优化，且对初始分离矩阵和步长的设定要胎JLt~,电图(Fetalelectrocardiogram，FECG)是求苛刻，使得算法易陷入局部最优，分离精确度不高，反映胎儿生长和健康状况的一项客观指标，是临床听诊从而使提取出的FECG中含有母体心电信号。遗传算法和胎儿监护仪所不能替代的一种重要的围产期胎儿监护具有内在的隐并行性和更好的全局寻优能力，自适应地手段。然而从孕妇体表无损地提取胎JL,L~电信号并不容调整搜索方向。本文采用一种改进的遗传算法用于胎儿易

6、，用常规方法很难得到清晰的胎儿心电图。因此从孕心电信号的提取，可以克服ICA算法的上述缺陷。通过妇体表心电信号中分离出胎JL,l>电信号是生物医学信号实验仿真取得了较好的结果。处理的一项重要课题。独立分量分析“(IndependentComponentAnaly2IcA算法原理sis，ICA)被应用到胎儿心电信号的提取中并取得了较好假设存在有m个相互独立的未知源信号s(t)=的效果b】。但是ICA算法中一般都采用梯度法对分离矩【si(t)，s2(t)，⋯，s(t)r，通过某个未知的系统后线性叠加

7、在n个传感器上接收到的观测信号x(t)=[x(t)，x(t)，+基金项目：安徽省教育厅自然研究重点项目(KJ2015A272)；池⋯，x(t)在n≥m的条件下，如果源信号s(t)不含州学院院级项目(2014ZRZ006)；安徽省大学生创新创业创新项目一个以上的高斯过程则存在混合矩阵A，使x=As。噪(AH20131l306071)；国家级大学生创新创业创新项目(201411306014)声环境下线性混合系统模型为收稿日期：2014-12-25控制理论与应用自动化技术与应用2016年第35卷第l期

8、ControlTheo~andApplicationsx=As+N(1)的峭度值大于FECG的峭度值。腹部电极记录的信号中其中A是一个n×Ill维的矩阵，源信号s(t)和混合还混有其它噪声(如工频干扰)都是亚高斯信号。因此矩阵A都是未知的，只有混合后的x(t)可以观测，N是用峭度作为独立性判据能将各个信号串行提取出来。n维加性高斯白噪声，一般设m-n。3．2适应度函数的选取ICA算法的基本思路是求解B，使其满足：峭度值可正可负，而遗传算法的目标函数要求为非y(t)=Bx(t)(2)负，所以峭度不