Published June 28, 2018
| Version v1
Publication
Open
ECG signal denoising using discrete wavelet transform: A comparative analysis of threshold values and functions
- 1. Escuela Politécnica del Ejército
Description
The electrocardiogram signal (ECG) is a bio-signal used to determine cardiac health. However, different types of noise that commonly accompany these signals can hide valuable information for diagnosing disorders. The paper presents an experimental study to remove the noise in ECG signals using the Discrete Wavelet Transform (DWT) theory and a set of thresholds filters for efficient noise filtering. For the assessment process, we used ECG records from MIT-BIH Arrhythmia database (MITDB) and standardized noise signals (muscle activity and electrode-skin contact) database from the Noise Stress Test database. In addition to the ECG signals a white Gaussian noise present in electrical type signals was added. Furthermore, as a first step we considered baseline wander and power line interference reduction. The metrics used are the Signal-to-Noise Ratio (SNR), the Root Mean Squared Error (RMSE), the Percent Root mean square Difference (PRD), and the Euclidian L2 Norm standard (L2N). Results reveal that there is not a single combination of filtering thresholds (function and value) to minimize all types of noise and interference present in ECG signals. Reason why an ECG denoising algorithm is proposed which allows choosing the appropriate combination (function-value) threshold, where the SNR values were the maximum and the error values were the minimum.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
إشارة مخطط كهربية القلب (ECG) هي إشارة حيوية تستخدم لتحديد صحة القلب. ومع ذلك، يمكن لأنواع مختلفة من الضوضاء التي تصاحب هذه الإشارات عادة إخفاء معلومات قيمة لتشخيص الاضطرابات. تقدم الورقة دراسة تجريبية لإزالة الضوضاء في إشارات مخطط كهربية القلب باستخدام نظرية تحويل الموجات المنفصلة (DWT) ومجموعة من مرشحات العتبات لتصفية الضوضاء بكفاءة. بالنسبة لعملية التقييم، استخدمنا سجلات مخطط كهربية القلب من قاعدة بيانات عدم انتظام ضربات القلب MIT - BIH (MITDB) وقاعدة بيانات إشارات الضوضاء الموحدة (نشاط العضلات والاتصال بين الأقطاب والجلد) من قاعدة بيانات اختبار الإجهاد الضوضائي. بالإضافة إلى إشارات مخطط كهربية القلب، تمت إضافة ضوضاء غاوس بيضاء موجودة في إشارات النوع الكهربائي. علاوة على ذلك، كخطوة أولى، أخذنا في الاعتبار الحد من تجول خط الأساس وتداخل خط الطاقة. المقاييس المستخدمة هي نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR)، وخطأ متوسط الجذر التربيعي (RMSE)، ومتوسط فرق الجذر التربيعي (PRD)، ومعيار المعيار Euclidian L2 (L2N). تكشف النتائج أنه لا يوجد مزيج واحد من عتبات الترشيح (الوظيفة والقيمة) لتقليل جميع أنواع الضوضاء والتداخل الموجودة في إشارات مخطط كهربية القلب. سبب اقتراح خوارزمية تقليل الضوضاء في مخطط كهربية القلب والتي تسمح باختيار عتبة التركيبة المناسبة (قيمة الدالة)، حيث كانت قيم SNR هي الحد الأقصى وكانت قيم الخطأ هي الحد الأدنى.Translated Description (French)
Le signal de l'électrocardiogramme (ECG) est un bio-signal utilisé pour déterminer la santé cardiaque. Cependant, différents types de bruit qui accompagnent généralement ces signaux peuvent cacher des informations précieuses pour le diagnostic des troubles. L'article présente une étude expérimentale visant à éliminer le bruit dans les signaux ECG à l'aide de la théorie de la transformée en ondelettes discrète (DWT) et d'un ensemble de filtres à seuil pour un filtrage efficace du bruit. Pour le processus d'évaluation, nous avons utilisé les enregistrements ECG de la base de données MIT-BIH Arrhythmia (MITDB) et les signaux de bruit standardisés (activité musculaire et contact électrode-peau) de la base de données Noise Stress Test. En plus des signaux ECG, un bruit gaussien blanc présent dans les signaux de type électrique a été ajouté. En outre, dans un premier temps, nous avons envisagé une errance de base et une réduction des interférences sur les lignes électriques. Les métriques utilisées sont le rapport signal/bruit (SNR), l'erreur quadratique moyenne (RMSE), la différence quadratique moyenne en pourcentage (PRD) et la norme Euclidienne L2 Norm (L2N). Les résultats révèlent qu'il n'y a pas une seule combinaison de seuils de filtrage (fonction et valeur) pour minimiser tous les types de bruit et d'interférences présents dans les signaux ECG. Raison pour laquelle un algorithme de débruitage ECG est proposé qui permet de choisir le seuil de combinaison (fonction-valeur) approprié, où les valeurs SNR étaient le maximum et les valeurs d'erreur étaient le minimum.Translated Description (Spanish)
La señal del electrocardiograma (ECG) es una señal biológica que se utiliza para determinar la salud cardíaca. Sin embargo, los diferentes tipos de ruido que comúnmente acompañan a estas señales pueden ocultar información valiosa para diagnosticar trastornos. El documento presenta un estudio experimental para eliminar el ruido en las señales de ECG utilizando la teoría de la Transformada de Ondícula Discreta (DWT) y un conjunto de filtros de umbrales para un filtrado de ruido eficiente. Para el proceso de evaluación, utilizamos registros de ECG de la base de datos MIT-BIH Arrhythmia (MITDB) y la base de datos estandarizada de señales de ruido (actividad muscular y contacto electrodo-piel) de la base de datos Noise Stress Test. Además de las señales de ECG, se añadió un ruido gaussiano blanco presente en las señales de tipo eléctrico. Además, como primer paso, consideramos la reducción del desplazamiento de referencia y la interferencia de la línea eléctrica. Las métricas utilizadas son la relación señal-ruido (SNR), el error cuadrático medio (RMSE), la diferencia cuadrática media porcentual (PRD) y el estándar de la norma euclidiana L2 (L2N). Los resultados revelan que no existe una sola combinación de umbrales de filtrado (función y valor) para minimizar todos los tipos de ruido e interferencia presentes en las señales de ECG. Razón por la que se propone un algoritmo de eliminación de ruido de ECG que permite elegir el umbral de combinación apropiado (función-valor), donde los valores de SNR eran los máximos y los valores de error eran los mínimos.Files
1367.pdf
Files
(1.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:a02c8e1eac2b2d4e05587b55008c9bd8
|
1.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تقليل ضوضاء إشارة مخطط كهربية القلب باستخدام تحويل الموجات الصغيرة المنفصلة: تحليل مقارن لقيم ووظائف العتبة
- Translated title (French)
- Débruitage du signal ECG à l'aide d'une transformée en ondelettes discrète : une analyse comparative des valeurs de seuil et des fonctions
- Translated title (Spanish)
- Desnaturalización de señales de ECG mediante transformada de ondícula discreta: un análisis comparativo de valores y funciones umbral
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2810626344
- DOI
- 10.18537/mskn.09.01.10
References
- https://openalex.org/W2060094658
- https://openalex.org/W2115340664
- https://openalex.org/W2162800060
- https://openalex.org/W2745440433