第 22 卷第 3 期增刊 仪 器 仪 表 学 报 2001 年 6 月
基于最优小波包的心电图压缩算法
练秋生 卢辉斌 王成儒 ( 燕山大学电子与通讯工程系 秦皇岛 066004)
摘要 本文根据小波包理论提出了一种心电图压缩技术.算法以信源熵为标准, 搜索 ECG 的最优小波包分解树.由于在小波包分 解过程中阈值的选取是自适应的, 因此在取得高压缩比的同时, 还能有效的保留 ECG 的重要临床诊断信息. 利用自举小波变换进 行小波分解保证了算法的快速性. 实验结果证明提出的算法是有效的. 关键词 心电图 小波包 自举小波变换 数据压缩
Com press ion of E lectrocard iogram us ing O pti a l W avelet Packet m
L ian Q iu sheng L u H u ib in ang Cheng ru W
(D ep t. of E lectron ics and C om m un ica tion , Y anshan U n iv ersity , Q ing huang d ao 066004 , ch ina )
Abstract A novel elect roca rd iog ram com p ression a lgo rithm ba sed on w avelet p acket is p ropo sed. It sea rches the
op t i a l w avelet p acket decom po sit ion t ree gu ided by en t rop y. B ecau se the th resho ld is adap t ive, h igh com p ression m ra t io can be ach ieved w ith reta in ing the i po rtan t d iagno st ic info rm a t ion. T he w avelet p acket decom po sit ion is fa st m by m ak ing u se of lift ing w avelet t ran sfo rm. T he exp eri en t resu lt s show tha t the a lgo rithm is effect ive. m Key words ECG avelet p acket L ift ing w avelet t ran sfo rm D a ta com p ression W
变换没有对高频子带进行再分解, 不利于对高频子带
1 引 言
现有的心电数据压缩算法 可分为两类: 基 于时域和基于频域的压缩算法. 小波变换是近年来发 展起来的一种新的时- 频分析方法, 由于它在频域和
[ 1, 2, 3, 4 ]
的数据压缩. 由小波变换发展而来的小波包技术弥补 了这个缺点, 它可根据信号本身的特点在一定范围内 任意选择分辨率, 有利于数据的高效压缩. 对于给定的正交尺度函数 5 ( x ) 及对应的小波函 数7
(x)
时域同时具有良好的局部化特征, 特别适合对 ECG 这 类非平稳信号进行分析和数据压缩. 小波包分解[ 3 ] 对 小波变换产生的细节子图进行再分解, 可以减少数据 之间的相关性, 便于实现高效数据压缩. 本文提出了一 种利用最优小波包实现 ECG 压缩的算法, 利用自举小 波变换快速实现最优小波包分解, 并且根据 ECG 的特 点自适应地选取保留系数的阈值, 对保留系数再进行 算术编码, 实现了对 ECG 的高效快速的数据压缩.
2 ECG 的最优小波包分解
2. 1 小波包理论
小波变换的分辨率在时- 频平面中随频率不同而 变化, 子带的频率越高, 其频率分辨率越低. 由于小波
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推公式定义正交小波包 ∧n ( x ) :
∧2n+ 1 ( x ) =
父节点的低频逼近子图, 右子节点是父节点的高频细 节子图, 0 节点表示待分解的原始信号.
∧2n ( x ) =
图 1 是三级小波包分解树的示意图, 左子节点是
, 设 ∧0 ( x ) = 5 ( x ) , ∧1 ( x ) = 7 ( x ) , 由下面的递 2

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