基于PT变换与线性预测结合的心电图信号无损压缩方法

摘要

本发明公开了一种基于PT变换与线性预测结合的心电图信号无损压缩方法，属于数据处理技术领域。其压缩过程是：对原始的心电图信号进行PT变换；将变换后的原始信号值与估计值相减，得到整段心电图信号的残差信号；对残差信号进行自适应可变阶RICE编码输出编码比特流，完成对心电图信号的无损压缩；对压缩的比特流进行解码；重构信号，完成解压缩。本发明作为一种无损压缩方法，保证了所压缩心电图信号的信息完整及正确性，可用于心电图信号的传输和存储。

主权项

1.一种基于PT变换与线性预测结合的心电图信号无损压缩方法，包括如下步骤：(1)对原始的心电图信号进行PT变换；(2)对变换后的信号按如下过程进行预测；(2a)选取一段信号根据下式进行训练，得到固定预测系数组：$\overrightarrow{a}={\left(C^{T}C\right)}^{-1}{C}^T\overrightarrow{x}---1)$其中为预测系数组的向量，C为估计矩阵，为所选取信号段的向量；(2b)根据1)式对当前点X_n之前的2k个点进行训练，得到动态预测系数组，k为预测阶数；(2c)根据设定的门限选择采用动态预测系数组或固定预测系数组，当1)式中的矩阵(C^TC)^-1的行列式值低于门限阈值时，则选取固定预测系数组作为预测系数，反之，采用当前的动态预测系数组作为预测系数；(2d)根据确定的预测系数，利用如下自回归公式，求得当前点X_n的估计值：$\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\left|\right|X_{\mathrm{en}}-\underset{t=1}{\overset{k}{\Sigma }}{a}_t{X}_{n-t}\left|\right|+\underset{i=1}{\overset{k}{\Sigma }}\left|\right|X_n-\underset{t=1}{\overset{k}{\Sigma }}{a}_t{X}_{e(n-t)}\left|\right|---\left(2\right)$其中，X_en是当前点X_n的估计值，k为预测阶数，a为确定的预测系数，X_n-t为X_n的第前t个点，X_e(n-t)为X_en的第前t个点；(2e)重复(2b)-(2d)，得到整段信号的估计值，完成对变换后心电图信号的预测；(3)将变换后的原始信号值与估计值相减，得到整段心电图信号的残差信号；(4)对残差信号进行如下自适应可变阶RICE编码；(4a)设当前点e_n，根据e_n之前的n个点的数值大小的分布，求得这n个点数值大小绝对值的均值；设定以2²为门限，每2²为一阶，根据均值所在的门限，选择e_n的编码阶数；(4b)根据如下定义，确定e_n的前码段和阶数码段，其中k为编码阶数：前码段：e_n整除2^k，所得商为n_a，则以n_a个1和一个0作为前码段；阶数码段：e_n整除2^k，所得余数为n_e，则以k个n_e的二进制码作为阶数码段；(4c)将前码段和阶数码进行合并，完成e_n的编码；(4d)重复(4a)-(4c)完成对残差信号的编码；(4e)输出编码比特流，完成对心电图信号的无损压缩。