基于改进FastICA的胎儿心电提取算法研究.pdf

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1、第28卷第9期传感技术学报Vo1．28No．92015年9月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSSept．2015ResearchofFetalECGExtractionBasedonModifiedFastICAAlgorithmZHAOZhidong，XUWen2,ZHANGXiaohong，YEHaihui(1．CollegeofElectronicsandInformation，HangzhouDianziUniversity，Hangzhou310018，China；2

2、．CollegeofCommunication，HangzhouDianziUniversity，Hangzhou310018，China；3．Women’SHospitalSchoolofMedicineZhejiangUniversity，Hangzhou310018，China)Abstract：Duetofastindependentcomponentanalysis(FastICA)methodiSeasytostrapintolocaloptimumvalues．theextractedfetalel

3、ectrocardiogram(ECG)isoftenmixedwithnoiseespeciallymatemalECG．Tosolvethoseproblem．thispaperpresentsanovelmethodforextractingthefetalECGsignal，whichcombinesmodifiedBFGS(MBFGS)methodandchaosoptimizationalgorithminsteadofNewtoniterationmethod．Theexperimentsareco

4、nductedbytheanalogsignalsandclinicalsignalsrespectively．TheresultsindicatethattheproposedmethodinthispapercouldwellextractfetalECGandthereiSalmostnomaternalECGinfetalECG．alsoourmethodiSsuperiortoFastICA．Keywords：biomedicalsignalprocessing；fetalelectrocardiogr

5、am(FECG)；fastlCA；MBFGS；chaosoptimizationEEACC：7230doi：10．39690．issn．1004-1699．2015．O9．002基于改进FastICA的胎儿心电提取算法研究赵治栋，徐雯，张晓红，叶海慧(1．杭州电子科技大学电子信息学院，杭州310018；2．杭州电子科技大学通信工程学院，杭州310018；3．浙江大学医学院附属妇产科医院，杭州310006)摘要：针对FastICA算法容易陷入局部最优，导致提取的胎儿心电往往含有较多噪声的问题。本文将修正BFGS法(

6、MB—FGS)和混沌优化算法相结合来代替传统的牛顿迭代法，提出一种新的独立分量分析方法，并用于胎儿心电信号的提取。分别用合成信号和临床信号对该算法进行验证，实验结果表明本文提出的算法能提取出清晰并不含母体心电的胎儿心电信号，而且算法性能更优于FastICA。关键词：生物医学信号处理；胎儿心电信号；快速独立分量分析；MBFGS；混沌优化中图分类号：R318文献标识码：A文章编号：1004—1699(2015)09—1275一O7胎儿心电信号是胎儿心脏活动最源发性信号，极，导致检测的胎儿心电信号十分微弱、信噪比很其电

7、位变换的时间、方向和次序等都具有一定的规低，常常被母体心电和其他噪声覆盖。为此，人们律，能反映胎儿在宫内的生长和健康状况⋯。胎儿提出了各种提取胎JL,O电的方法，如奇异值分解心电信号的分析与评估是胎儿监护的重要部分。法⋯、自适应滤波法、小波变换]、盲源分离法通过对胎JL6电波形的分析，可以在早期诊断胎儿等等。宫内缺氧、先天性心脏病等疾病，从而降低围产期独立分量分析(ICA)是解决盲源分离的常用方胎儿的发病率和死亡率口。法，ICA具有较好的分离效果所以被认为是最有应胎JL,L,电信号的检测方法有直接法、间接法两用前

8、景的方法。对此，研究者们提出了一些著名的种。由于间接法是非入侵性无创的，使其在临床上ICA算法，能够实现亚高斯和超高斯分布信号的分得到更为广泛的使用。但是胎心活动的生物电流离。比如：基于信息量最大准则的在线迭代算法需要通过羊水、孕妇腹腔、孕妇皮肤组织等传到电(Informax算法)、基于相对梯度的在线算法(EASI项目来源：浙江省自然科学基金项目(LY14FOlO021)