1.一种基于ECG信号的心脏运动信号预测方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)、建立并初始化GLM预测模型
(1.1)、建立GLM模型:利用心脏表面目标点x的N个历史测量值和ECG信号在k时刻的测量值建立GLM模型,用方程表示为:
其中, 是三维列向量,表示心脏表面目标点x在k时刻的三维坐标预测值;w(k-1)是k-1时刻的模型参数,是由M个个权值系数组成的列向量;Q(k-1)是3*M维的模型设计矩阵,表示为:Q(k-1)=[x(k-N) x(k-N+1) … x(k-1) e(k)]其中,x(k-N)…x(k-1)是N个历史测量值,e(k)是ECG信号在k时刻的实时测量值,且由一维的e(k)扩展为三维列向量,即e(k)=[e(k) e(k) e(k)];
(1.2)、初始化GLM模型:令k=1,将k=1之前的N个历史测量值初始化为0向量,即x(1-N)=x(2-N)=…=x(0)=0;将k=1时刻的模型参数初始化为0矩阵,即w(0)=0;令方差矩阵为V(k),并初始化为V(0)=σIM×M;
其中,σ一般取远远大于1的正数,IM×M表示M×M维单位矩阵,ECG信号在k=1时刻的测量值e(1)可直接获得;
(2)、判断测量系统是否提供k时刻的心脏表面目标点x的测量值x(k),如果提供,则记录下该测量值x(k),然后执行步骤(3);否则执行步骤(4);
(3)、更新GLM模型参数
基于迭代最小二乘滤波原理,利用k时刻心脏表面目标点x的测量值x(k),以及k时刻ECG信号的实时测量值e(k),更新模型参数w(k)以及方差矩阵v(k),待更新完毕后,跳入步骤(5);
(4)、基于当前GLM模型以及k时刻ECG信号的实时测量值e(k),获取心脏表面目标点x的预测值:
再用预测值代替测量值,即令 然后执行步骤(5);
(5)、更新GLM模型设计矩阵
利用k时刻心脏表面目标点x的测量值x(k)以及k时刻ECG信号的实时测量值e(k)更新模型设计矩阵,得到:Q(k)=[x(k-N+1) x(k-N+2) … x(k) e(k+1)](6)、当前时刻值k加1,即k=k+1,返回步骤(2),进入下一时刻k+1的处理流程。
2.根据权利要求1中所述的一种基于ECG信号的心脏表面目标点运动预测方法,其特征在于,所述步骤(2)中,更新模型参数w(k)和方差矩阵v(k)的具体方法为:(2.1)、计算模型当前的预测误差和增益矩阵预测误差:
增益矩阵:
其中,μ为遗忘因子,0<μ<1;
(2.2)、利用预测误差和增益矩阵更新模型参数w(k)和方差矩阵v(k)更新后的模型参数为:w(k)=w(k-1)+δK;
更新后的方差矩阵为: