基于虚拟仪器的胎儿心电图仪的研制

2.4 匹配滤波算法

2.4.1 数据队列的生成

队列是一种常用的数据结构，本系统使用这种数据结构进行匹配滤波。但是LabView6.1已有的队列控件queue，并不能满足使用要求，必须重新创建一个。这里采用与C语言中类似的作法，创建一个N个元素的数组变量main Buffer，将数据不断从尾部移动到首部。是用LabView编程实现的长对为1000的双精度浮点数队列，与C语言实现不同之处在于队列中数据移动的次数是1000，而不是999，这是因为LabView初始化与C语言不同所致。在LabView中，如果数组某个单元没有被附值，那么，该单元不被初始化。

因此，如果N=999，则第998个单元将被初始化，第999个单元因为是读，而没有被初始化，而致使后面的新数据输入操作无效。

　　2.4.2 相关检测算法

信号与检测模板的互相关运算,其中：S表不经过抑制基线操移和去除工频干扰的腹部电信号；T表示系统内部的检测模板。经过互相关运算后就可以进行R峰检测了。互相关运算采用Signal Processing Toolbox中的ColssCorrelation.vi控件。

R峰检测实际上是对互相关运算的结果进行峰值检测，以求得母亲心电R峰的精确位置。用LabView系统自带的峰值检测控件Threshold Peak Deicer PtByPt.vi进行检测。

2.4.3 波形对消算法

波形对消算法的基本思想是把当前母亲心电QRS波群与先前求得的QRS波群模板进行加权平均，出新的QRS波群模板，并与当前QRS波群相减，滤除母亲心电。临床实验独立于主程序之外的定时中断服务子程序完成显示功能，程序设计思路简单清晰、可读性强。系统所用的24C01C操作简单，3个管脚外，其余管脚接地即可。

3 系统软件

系统软件由主程序、显示数字中断服务子程序、功率控制中断服务子程序、计时中断服务子程序以及故障处理子程序组成。人眼视觉暂留时间为20ms，每位显示时间间隔必须小于20ms。显示中断每次中断间隔9ms，轮流切换显示3位LED，每位数字的显示时间间隔为18ms(＜20ms)，可以达到稳定的视觉效果。计时中断服务子程序包括正计时和倒计时，其中倒计时又分为以min为单位计时和以s为单位计时。故障处理子程序完成的功能是关闭系统中断、关闭加热输出、根据采样温度判断并显示故障的类型(短路、断路以及温度超标)、发出报警以及等待用户确认故障信息后程序自动复位等功能。为了编程方便，本系统具体编制了按键检测确认子程序、从D转换子程序、电压＼温度转换子程序、读EEPROM以及写EEPROM等子程序。

4 结束语

自动煎药机以其突出的优越性受到了各大与制药厂家的欢迎，当然它也存在一些需要解决的，即：如何解决先煎、后下问题，增加浓缩功能等。这些问题有待于在进一步的实践中不断完善。过程中发现传统的模板更新对母亲心电QRS波群变化的跟踪能力不强，某些情况下不能彻底滤除母亲心电QRS波群，本系统改进了该方法。系统初始化时建立一个容量为N的模板库，将检测到的母亲心电QRS波群存入该库中，替换最初入库的母亲心电QRS波群，即构建一个母亲心电QRS波群队列，随后按照新高旧低的优先级原则进行加权平均。各母亲心电QRS波群的权系数。

用信号流图的形式表示该算法。展示了系统对腹部电信号进行匹配滤波处理后的效果，A为从腹部提取的电信号；B为改进模板更新方法后的胎儿心电信号；C为采用传统模板更新方法的胎儿心电信号，*表示母亲心电的残余。

5 结论

本系统硬件无须另配电源，系统结构更简单。软件采用LabView6.1进行图形化编程，直接使用NI公司提供的多种成熟的软件模块，因而大大节省系统开发时间和成本。本系统具有信号基线校正功能，改进了传统匹配滤波模板更新的方法，经过近20例临床测试，均取得良好效果。本系统在胎儿心电波群的识别上仍有改进的空间。