基于信号空间分离的心磁信号处理方法、设备和介质

本申请属于心磁信号处理，具体涉及一种基于信号空间分离的多通道心磁信号处理方法、设备和介质。

背景技术：

1、心磁检测是一种非侵入式的生理信号检测方法,能够通过无创方法对心脏疾病进行检测；心磁信号非常微弱，通常只有数十皮特量级，因此易受外界噪声干扰，特别是心磁检测往往位于医院，特别容易受到众多其他医疗器械干扰；特别是ct,mri等强电磁信号，强磁场的医疗器械在运行中会对心磁检测产生极大干扰，引起心磁信号信噪比低，辨识困难等问题，影响心脏疾病的快速准确诊断。

2、申请号为cn202110202791.6的中国发明专利申请，公开了一种心磁信号背景噪声s变换域去除方法，并具体公开了如下内容：采集噪声信号并通过s变换成二维时频矩阵；绘制矩阵最大值的二维时频曲面；取最大值曲面的设定置信度曲面作为噪声与心磁信号的区分临界界面；比较心磁信号二维时频矩阵与区分临界界面的关系并对心磁信号的二维时频矩阵进行修改；对修改后的心磁信号二维时频矩阵进行反s变换，得到去除背景噪声后的心磁信号。该专利申请中假设噪声符合高斯分布模型，因此无法去除外部信号源产生的非高斯噪声；只考察的单通道的心磁信号，与实际心磁检测中多通道的情况相差较大；需要采集多达上千次信号，将导致实际检测时间过长，更加复杂，不符合心磁临床应用要求。

3、因此，如何去除多通道心磁信号中的外部干扰所产生的噪声，特别是信号量级极大的外部干扰，是本领域技术人员亟待解决的关键性问题。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本申请提供一种去除多通道心磁信号外部噪声的方法、设备和介质。

3、(二)技术方案

4、为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

5、第一方面，本申请实施例提供一种去除多通道心磁信号外部噪声的方法，该方法包括：

6、s10、获取通过心磁图仪采集的多通道心磁信号b；

7、s20、基于传感器的空间位置，并选取合适的尺度参数lint与lext，计算空间分离矩阵s；

8、s30、基于所采集的信号b以及空间分离矩阵s，求解信号空间状态量x，并根据尺度参数还原无外部噪声的内源信号bint和外部噪声bext。

9、s40、基于分离的两部分信号得到纯净的内部信号b0。

10、可选地，s20包括：

11、s21、通过以下公式计算两种参数：

12、

13、其中l，m为球谐阶数，ri，θi，φi，ζi分别是第i个传感器的球坐标以及法向，vl，m(·)，ωl，m(·)为修正矢量球谐函数，m是传感器总数，c表示所述内部矩阵，d表示所述外部矩阵；

14、s22、通过以下公式计算分离矩阵s：

15、s＝[c，d]

16、其中[·，·]为矩阵的横向增广。

17、可选地，s30包括：

18、s31、选取合适的时间间隔，或采样点个数，在达到采样点个数后将采集到的信号b进行储存。

19、s32、通过以下公式将时间信号转换到空间域：

20、

21、s33、根据所选的尺度参数lint与lext，将x分解为分量xint和分量xext。

22、可选地，s40包括：

23、s41、通过以下公式将xint与xext进行分解，并取差集；

24、s42、根据以下公式计算去除中间位置噪声的纯净信号b0。

25、b0＝cx0

26、第二方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上第一方面任一项所述的去除多通道心磁信号外部噪声的方法的步骤。

27、第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面任一项所述的去除多通道心磁信号外部噪声的方法的步骤。

28、(三)有益效果

29、本申请的有益效果是：本申请方法可以去除多通道心磁信号中来自远离设备部分的外部噪声，提高了多通道心磁信号的信噪比；通过采用空间去噪有助于在提高信噪比的同时完整保留信号时域特征，且对时域的采样数目无要求，检测效率更高。

技术特征：

1.一种基于信号空间分离的心磁信号处理方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于信号空间分离的心磁信号处理方法，其特征在于，基于传感器的空间位置，并选取合适的尺度参数计算空间分离矩阵。

3.根据权利要求2所述的基于信号空间分离的心磁信号处理方法，其特征在于，在求解所述空间分离矩阵时，使用球谐函数进行参数求解，且将分离矩阵分为内外部两个部分。

4.根据权利要求2所述的基于信号空间分离的心磁信号处理方法，其特征在于，所述空间分离矩阵的求解步骤包括：

5.根据权利要求1所述的基于信号空间分离的心磁信号处理方法，其特征在于，进行所述空间分离矩阵的计算之前，设置合理的分离参数，控制所述空间分离矩阵以及所述信号空间状态量的维度。

6.根据权利要求1所述的基于信号空间分离的心磁信号处理方法，其特征在于，s30包括：

7.根据权利要求1所述的基于信号空间分离的心磁信号处理方法，其特征在于，所述s40具体包括：

8.根据权利要求1所述的基于信号空间分离的心磁信号处理方法，其特征在于，所述s10具体包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上权利要求1至8任一项所述的基于信号空间分离的心磁信号处理方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上权利要求1至8任一项所述的基于信号空间分离的心磁信号处理方法的步骤。

技术总结
本申请属于心磁信号处理技术领域，具体涉及一种基于信号空间分离的多通道心磁信号处理方法、设备和介质，包括：S10、获取通过心磁图仪采集的多通道心磁信号；S20、基于传感器的空间位置，并选取合适的尺度参数计算空间分离矩阵；S30、基于所采集的信号以及空间分离矩阵，求解信号空间状态量；S40、基于分离的两部分信号状态量得到纯净的内部信号。该方法可去除多通道心磁信号的外部噪声，提高了心磁信号的信噪比；并且采用空间去噪有助于在提高信噪比的同时完整保留信号时域特征，且对时域的采样数目无要求，特别是对于强电磁干扰下的心磁信号具有明显的降噪效果。

技术研发人员：向岷,周昱恒,徐栋,梁家琦
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/24