基于 1D 离散小波变换的 2D 心电图信号压缩算法:提升医疗数据管理效能的关键突破

【字体: 时间:2025年05月14日 来源:Physical and Engineering Sciences in Medicine 2.4

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  如今,心电图(ECG)信号采集产生大量数据,影响可穿戴设备存储与传输效率。研究人员开展 2D ECG 信号压缩算法研究,采用 1D Cohen - Daubechies - Feauveau 9/7 小波变换等技术。结果显示该算法能提升存储效率及带宽利用率。

  如今,心电图(Electrocardiogram,ECG)信号常被用于检测各类心脏疾病。在远程或基于远程医疗的医疗保健应用中,支持物联网(IoT)的可穿戴设备需求不断增加。然而,ECG 信号的采集过程会产生海量数据,这对这些设备的存储和传输效率产生负面影响。因此,需要一种高效的压缩算法来进行有效的 ECG 数据管理。
为此,研究人员提出了一种针对 2D ECG 信号的压缩算法,该算法在 2D ECG 信号上采用 1D Cohen - Daubechies - Feauveau 9/7 小波变换。这种方法通过增加变换系数之间的稀疏性,有效提升了压缩性能。随后,对得到的系数进行量化,并利用基于目标的重建误差保留重要系数。在对量化系数进行编码后,采用自适应 Huffman 编码进一步提高压缩效果。

研究人员在 MIT - BIH 心律失常数据库上进行了实验,并评估了不同异常情况对压缩性能的影响。同时,将该算法的压缩效果与现有压缩方法以及 sym2、sym4、haar、db5、coif4 和 beta 小波等其他小波变换进行对比评估。从质量得分、均方根百分比差异、信噪比和压缩比等方面对该算法的性能进行评估,这些指标的平均值分别为 30.23、5.07、26.78 dB 和 7.21。结果表明,该算法能够显著提高存储效率,还有望在实时数据传输过程中提升带宽利用率。

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