模板匹配的基线相关性

信息处理 卷积 互相关 模板匹配
2022-02-11 21:21:36

在信号和模板(比如信号的一小部分)之间的正常互相关或卷积中,模板沿着信号的长度移动,而不改变模板的幅度偏移。但是是否有任何函数(在 MATLAB 中或一般)可以根据互相关或卷积期间信号幅度的变化来改变模板的幅度偏移?

例如,考虑以下 ECG 信号,该信号由于运动伪影而具有大量基线漂移。尖锐的波峰和波谷是心跳信号。以红框中包含的节拍信号为模板,与完整的心电图信号进行互相关。

在此处输入图像描述

由于较大的基线漂移,在进行正常的互相关后,心跳峰值正在减弱。但是,如果模板的幅度偏移(沿 y 轴的偏移)很可能会加重心跳在相关期间跟随信号幅度。换句话说,在卷积或 xcross 操作期间,模板必须在时间和幅度上或多或少地伴随着心跳。我希望上面的插图可以使问题和要求更加清晰。如果有任何模板匹配的替代方法可以为上述场景提供更好的结果,请提出相同的建议。

1个回答

如果这是您最终想要做的事情,这将是检测心跳(或 QRS 复合波)的一种繁琐方法。

关于你目前正在尝试做的一些事情:

您的观察是正确的,对此我想补充一点,没有两个心跳是相同的,因此,严格来说,您的模板将与相似的心跳对齐。如果主题同时开始运行怎么办?那将是一个完全不同的心跳模板进行比较。

如果您绝对必须使用模板匹配技术并在互相关的峰值上应用硬阈值,这里有一组可能对您有所帮助的点:

  1. 在 0-5Hz 区域应用高通滤波器。这将删除缓慢变化的组件以及您观察到的“漂移”。

  2. 从过滤后的信号中随机选择多个心跳并创建一个平均“心跳”。将此用作您的模板。

关于这个任务通常是如何完成的一点点:

从 ECG 信号中获取心跳通常涉及对信号进行校正和滑动​​窗口集成,并可能添加一些过滤以减少伪影的影响。其“理想”结果是一个看起来像方形脉冲的时间序列,脉冲的正向跃迁几乎与 QRS 复合波的起点对齐,而脉冲的负向跃迁与 QRS 复合波的终点对齐。但在实践中,您可能会发现此信号由于噪声和伪影而更加“浮动”,这意味着您可能还必须使用自适应阈值技术来提高检测性能。

有关更多信息,请参阅此链接如需更多信息,包括信号,请参阅此链接

希望这可以帮助。