|
MIT-BIH ECG 信号的数据读取方法和Matlab程序 收藏
最近在写一篇基于小波变换的ECG信号压缩算法的论文，遇到了怎样获取ECG信号测试数据的问题，在百度和专业论坛里搜索了一番，发现也有很多朋友为此发愁。现在论文写好了，投稿中，顺便也把怎样获取和处理ECG信号数据的方法写出来，供有需要的朋友参考，省却在百度和论坛里苦苦求索的麻烦，呵呵 ^_^
一、首先，如果是对ECG心电信号进行观察、分析和诊断使用的话，有两个方法：
（1） 从MIT-BIH数据库下载
请参考我前些天发布的文章《MIT-BIH ECG 心电数据的下载和读取图解》，里面有详尽介绍。 （2） 用专门的Matlab心电数据读取程序
我10日在浩惠电子论坛（http://www./bbs/）的“医疗器械”版块找到了读取ECG心电数据的Matlab程序（rddata.m），如获至宝啊！这个程序是由外国人写的，能够读取MIT-BIH数据库 .atr、.dat、.hea三种文件的数据，根据这些数据计算出实际的心电信号值，并绘制出信号波形。程序不大，注释也算齐全，不过是英文的，需要这个程序的朋友请按以下链接下载。 匿名提取文件连接 http://pickup./3497080791233097
或登录Mofile，使用提取码 3497080791233097 提取文件 PS: 关于rddata.m的下载，在打开http://pickup./3497080791233097 后，下载链接是在“文件标签”和“文件介绍”之后的地方，夹在两块广告图片之间，共有3个链接：“推荐快车（flashget）高速下载文件 下载文件(IE浏览器) 下载文件(非IE浏览器)”，非常隐蔽，一般点击中间的那个链接“下载文件(IE浏览器)”就会弹出保存对话框了。 二、如果是要对ECG信号进行压缩、编码等信号处理操作 上面程序获得的数据就不便于使用了，因为那是转换为具有实际意义的心电数据，信号数据值一般在-2~2之间，单位是mV。那么，要找新的ECG读取程序来获取数据吗？不用！实际上，程序rddata.m中本身就是把MIT .dat 文件中存储的二值数据转换为十进制数据，然后再进一步处理转换成具有实际意义的心电信号值。我们进行信号处理时，需要用到的就是从二值数据转换来的初始十进制数据，由于 .dat文件中是三个字节存储2个数，即每个数12bits，转换后得到的十进制数范围应该是0~2048。我所理解的数据存储方式图示如下，不知是否正确，仅供参考：
由于rddata.m程序中的注释是英文的，且有些地方也说明不清楚，我从程序中截取出将二值数据转换为十进制数据的部分代码，将注释转换为中文，并根据自己的理解作一些补充说明，希望对大家有所帮助！
具体的程序代码如下：
%-------------------------------------------------------------------------
% 程序Fun_ReadECGData 用于读取ECG信号数据，将原始的二值数据转换为十进制数 % 输入参数及其示例： % PATH= 'D:\MATLAB\R2007b\work\ECG Data'; % 指定数据的储存路径 % HEADERFILE= '117.hea'; % .hea 格式，头文件，可用记事本打开 % DATAFILE='117.dat'; % .dat 格式，ECG 数据 % SAMPLES2READ=2048; % 指定需要读入的样本数 % % 若.dat文件中存储有两个通道的信号: % % 则读入 2*SAMPLES2READ 个数据 % 输出参数：M —— 一个SAMPLES2READ行2列的数据矩阵，每列数据代表一个通道的信号值 %------------------------------------------------------------------------- function M = Fun_ReadECGData(PATH,HEADERFILE,DATAFILE,SAMPLES2READ) %------ LOAD HEADER DATA --------------------------------------------------
%------ 读入头文件数据 ----------------------------------------------------- % % 示例：用记事本打开的117.hea 文件的数据 % % 117 2 360 650000 % 117.dat 212 200 11 1024 839 31170 0 MLII % 117.dat 212 200 11 1024 930 28083 0 V2 % # 69 M 950 654 x2 % # None % %------------------------------------------------------------------------- %------------------------------------------------------------------------- % 【注】函数 fprintf 的功能将格式化的数据写入到指定文件中。 % 表达式：count = fprintf(fid,format,A,...) % 在字符串'format'的控制下，将矩阵A的实数数据进行格式化，并写入到文件对象fid中。该函数返回所写入数据的字节数 count。 % fid 是通过函数 fopen 获得的整型文件标识符。fid=1，表示标准输出（即输出到屏幕显示）；fid=2，表示标准偏差。 %------------------------------------------------------------------------- fprintf(1,'\\n$> WORKING ON %s ...\n', HEADERFILE); % 在Matlab命令行窗口提示当前工作状态
signalh= fullfile(PATH, HEADERFILE); % 通过函数 fullfile 获得头文件的完整路径 fid1=fopen(signalh,'r'); % 打开头文件，其标识符为 fid1 ，属性为'r'--“只读” z= fgetl(fid1); % 读取头文件的第一行数据，字符串格式 A= sscanf(z, '%*s %d %d %d',[1,3]); % 按照格式 '%*s %d %d %d' 转换数据并存入矩阵 A 中 nosig= A(1); % 信号通道数目 sfreq=A(2); % 数据采样频率 clear A; % 清空矩阵 A ，准备获取下一行数据 for k=1:nosig % 读取每个通道信号的数据信息 z= fgetl(fid1); A= sscanf(z, '%*s %d %d %d %d %d',[1,5]); dformat(k)= A(1); % 信号格式; 这里只允许为 212 格式 gain(k)= A(2); % 每 mV 包含的整数个数 bitres(k)= A(3); % 采样精度（位分辨率） zerovalue(k)= A(4); % ECG 信号零点相应的整数值 firstvalue(k)= A(5); % 信号的第一个整数值 (用于偏差测试) end; fclose(fid1); clear A; %------ LOAD BINARY DATA --------------------------------------------------
%------ 读取 ECG 信号二值数据 ---------------------------------------------- % % 说明：.dat 文件的数据格式 % % 用 uint8 格式读入 N 个样本，存入矩阵 A 中，则 A 有 N 行、3列，每列一个字节， % 即每行用三个字节表示两个数m1、m2，每个数 12 bits，故又称为 212 格式 % m1的低8位存放在 A（:,1），m2的低8位存放在A（:,3）， % m1的高4位存放在A（:,2）的低4位，m2的高4位存放在A（:,2）的高4位 % % 根据上述数据格式，可以用一系列移位、位与操作，提取出十进制格式的双通道信号数据 % %------------------------------------------------------------------------- if dformat~= [212,212], error('this script does not apply binary formats different to 212.'); end;
signald= fullfile(PATH, DATAFILE); % 读入 212 格式的 ECG 信号数据 fid2=fopen(signald,'r'); A= fread(fid2, [3, SAMPLES2READ], 'uint8')'; % 矩阵A共有SAMPLES2READ行、3列，每列数据都是以uint8格式读入，注意这时数据通过uint8的读入方式已经成为十进制数了 fclose(fid2); M2H= bitshift(A(:,2), -4); % 字节向右移四位，即取字节的高四位，属于信号2的高4位 M1H= bitand(A(:,2), 15); % 取字节的低四位，属于信号1的高4位 PRL=bitshift(bitand(A(:,2),8),9); % sign-bit 取出字节低四位中最高位，向左移九位 PRR=bitshift(bitand(A(:,2),128),5); % sign-bit 取出字节高四位中最高位，向左移五位 M( : , 1)= bitshift(M1H,8)+ A(:,1)-PRL; % 将M1H、M2H分别左移8位，即乘以2^8，再分别加上A(:,1)，A(:,2)， M( : , 2)= bitshift(M2H,8)+ A(:,3)-PRR; % 由于左移时把符号位也移动了，要减去符号位的值 M=M'; % 为了方便后期的数据处理，将输出矩阵 M 转置为2行SAMPLES2READ列 发表于 @ 2008年01月12日 23:55:00 | 评论( 50 ) | 编辑| 举报| 收藏 旧一篇:推荐一款免费的桌面搜索软件 VistaGlance 1.2 ，按文件名称建立索引！ | 新一篇:推荐一些常用的中外学术文献数据库网站
查看最新精华文章 请访问博客首页相关文章 opal 发表于2008年1月16日 12:44:21 IP:举报回复删除 请问一下，我做心电信号的聚类分析，如果用心电信号的时间序列，是不是直接用M向量就可以了呢？chenyusiyuan 发表于2008年1月16日 13:01:45 IP:举报回复删除 你好，我认为用于心电信号的聚类分析可以直接使用 rddata.m 文件得出的 M 向量，因为具有实际意义的ECG数据值相对比较小，便于聚类分析。ygy 发表于2008年3月8日 14:22:15 IP:举报回复删除 楼主好， 为什么我使用时候matlab 中没有fget1函数？ Error using ==> fgetl Invalid file identifier. 我是6.5的，是不是必须在7.0上才可以用？谢谢ygy 发表于2008年3月8日 14:37:08 IP:举报回复删除 晕，我自己忘记设路径了，已解决sunhuinan 发表于2008年3月13日 9:01:52 IP:222.171.23.*举报回复删除 为什么我使用时候matlab 中没有fget1函数？出现下面错误 Error using ==> fgetl Invalid file identifier. ygy 你好，你是怎么解决的，多谢了 sunhuinan 发表于2008年3月13日 9:06:47 IP:222.171.23.*举报回复删除 路径我也设了，可是还不对，请各位朋友给我指点。多谢了。sunhuinan 发表于2008年3月13日 9:35:54 IP:222.171.23.*举报回复删除 刚才的问题我已经解决了，不过又出现了下面的问题，在 读取每个通道信号的数据信息出现： Index exceeds matrix dimensions. 这个问题怎么决绝呀，多谢各位朋友。chenyusiyuan 发表于2008年3月13日 10:46:07 IP:222.200.105.*举报回复删除 sunhuinan，你好，把 Matlab 给出的具体错误信息粘帖出来大家分析一下吧？另外你的Matlab版本是多少？chenyusiyuan 发表于2008年3月13日 10:47:37 IP:222.200.105.*举报回复删除 主要是看Index exceeds matrix dimensions.是哪个变量的数据读取超限了。sunhuinan 发表于2008年3月13日 15:38:15 IP:222.171.23.*举报回复删除 楼主你好，很高兴看见你给我留言了。我要研究的是受干扰的心电信号。它来自于MIT BIH/Noise Stress Test数据库。我下载了118e00.dat,118e00.atr和118e00.hea 我按着你说的编程如下： >> clear all; >> PATH= 'C:\Program Files\MATLAB71\work\ECG Noise data'; >> HEADERFILE= '118e00.hea'; ATRFILE= '118e00.atr'; DATAFILE='118e00.dat'; >> SAMPLES2READ=3000; >> fprintf(1,'\\n{6}gt; WORKING ON %s ...\n', HEADERFILE); \n{6}gt; WORKING ON 118e00.hea ... >> signalh= fullfile(PATH, HEADERFILE); >> fid1=fopen(signalh,'r'); >> z= fgetl(fid1); >> A= sscanf(z, '%*s %d %d %d',[1,3]); >> nosig= A(1); >> sfreq=A(2); >> clear A; >> for k=1:nosig z= fgetl(fid1); A= sscanf(z, '%*s %d %d %d %d %d',[1,9]); dformat(k)= A(1); gain(k)= A(2); bitres(k)= A(3); zerovalue(k)= A(4); firstvalue(k)= A(5); end; Index exceeds matrix dimensions. 希望楼主帮我看看，我很着急呀，我没学过matlab,现在刚开始学一点，所以有些看不懂呀。 sunhuinan 发表于2008年3月13日 15:39:55 IP:222.171.23.*举报回复删除 对了，我的matlab的版本是7.1的chenyusiyuan 发表于2008年3月13日 15:50:48 IP:222.200.105.*举报回复删除 应该是这里出错了： A= sscanf(z, '%*s %d %d %d %d %d',[1,9]); 数字‘9’应改为‘5’ ！sunhuinan 发表于2008年3月13日 15:53:24 IP:222.171.23.*举报回复删除 >> clear all; >> PATH= 'C:\Program Files\MATLAB71\work\ECG Noise data'; >> HEADERFILE= '118e00.hea'; >> ATRFILE= '118e00.atr'; >> DATAFILE='118e00.dat'; >> SAMPLES2READ=3000; >> fprintf(1,'\\n{6}gt; WORKING ON %s ...\n', HEADERFILE); \n{6}gt; WORKING ON 118e00.hea ... >> signalh= fullfile(PATH, HEADERFILE); >> fid1=fopen(signalh,'r'); >> z= fgetl(fid1); >> A= sscanf(z, '%*s %d %d %d',[1,3]); >> nosig= A(1); >> sfreq=A(2); >> clear A; >> for k=1:nosig z= fgetl(fid1); A= sscanf(z, '%*s %d %d %d %d %d',[1,5]); dformat(k)= A(1); gain(k)= A(2); bitres(k)= A(3); zerovalue(k)= A(4); firstvalue(k)= A(5); end; Index exceeds matrix dimensions. 这个是我编的程序，总是出现这个错误呀。chenyusiyuan 发表于2008年3月13日 15:54:46 IP:222.200.105.*举报回复删除 [1,5]分别对应于'%*s %d %d %d %d %d'，具体原因可查看Matlab的帮助文件有关‘sscanf’的说明。 我的Email是 chenyusiyuan@126.com，可以发邮件方便讨论。也可以点击页面上方的“联系作者”通过csdn的邮件系统和我交流 ^_^孙会楠 发表于2008年3月13日 16:02:07 IP:222.171.23.*举报回复删除
我该为[1,5]了，可是还是不对su 发表于2008年3月22日 23:22:05 IP:举报回复删除 请问你会编写The Creighton University Ventricular Tachyarrhythmia Database这个里面的数据吗，我急需要谢谢请发邮件给我sulan00@163.comnkj 发表于2008年3月25日 15:35:27 IP:举报回复删除 为什么我的matlab 中也没有fget1函数？出现下面错误 Error using ==> fgetl Invalid file identifier. ygy sunhuinan两位楼主你们好，你们是怎么解决的，多谢了 chenyusiyuan 发表于2008年3月25日 16:05:26 IP:222.200.105.*举报回复删除 nkj，你好，可能你还没设置好路径吧，要先在命令行设置好下面几个参数： % PATH= 'D:\MATLAB\R2007b\work\ECG Data'; % 指定数据的储存路径 % HEADERFILE= '117.hea'; % .hea 格式，头文件，可用记事本打开 % DATAFILE='117.dat'; % .dat 格式，ECG 数据 % SAMPLES2READ=2048; % 指定需要读入的样本数nkj 发表于2008年3月26日 16:46:43 IP:218.2.216.*举报回复删除 版主你好，我都设置好了，还是不行！chenyusiyuan 发表于2008年3月26日 18:46:44 IP:222.200.105.*举报回复删除 有关下面这个错误： Error using ==> fgetl Invalid file identifier. 我觉得问题还是在路径的设置上，函数 fgetl() 的代码中有关 Invalid file identifier 的错误是这样定义的：
if isempty(fopen(fid))
error ('MATLAB:fgetl:InvalidFID','Invalid file identifier.') end 也就是说，如果 fopen 无法打开指定的文件，fopen(fid)则为空，从而出现 Invalid file identifier 的错误提示。所以要再仔细检查一下路径。nkj 发表于2008年3月27日 16:16:04 IP:举报回复删除
果然是！我的问题已解决！ 非常感谢！zhangw 发表于2008年3月28日 16:06:34 IP:219.239.227.*举报回复删除 你们好，liu 发表于2008年5月2日 16:11:34 IP:举报回复删除 版主你好，请问通过上面的程序把心电图数据读入后它保存在哪里啊？是矩阵形式的吗？读进来后对它进行滤波怎么弄啊？liu 发表于2008年5月2日 16:14:06 IP:举报回复删除 还有，如果我要读取一个通道的心电图是不是把里面包含M( : , 2)的语句去掉就好了啊？chenyusiyuan 发表于2008年5月2日 19:46:42 IP:举报回复删除 liu 你好，读入的心电数据存在矩阵M中，M是一个2*L的矩阵，其中L为心电数据的长度；M的每一行存放一个通道的心电数据。liu 发表于2008年5月3日 9:24:53 IP:举报回复删除 谢谢版主了！呵呵liu 发表于2008年5月3日 9:53:58 IP:举报回复删除 好像不对啊，M是一个2*L的矩阵的话，为什么显示程序里这样写呢：plot(TIME, M(:,1),'r'); 这里M(:,1)的话不是代表第一列吗？这样的话M还是一个2*L的矩阵吧？chenyusiyuan 发表于2008年5月3日 20:16:05 IP:举报回复删除 哦，不好意思，我这篇文章最后一行对M转置成2*L，原来的程序里是L行2列的。我的邮箱是chenyusiyuan@126.com，欢迎来信交流。kebi 发表于2008年5月5日 20:45:07 IP:222.200.105.*举报回复删除 师弟，不错，不错！秀 发表于2008年5月16日 21:33:09 IP:举报回复删除 function M = Fun_ReadECGData(PATH,HEADERFILE,DATAFILE,SAMPLES2READ) | Error: Function definitions are not permitted at the prompt or in scripts. 请问这个怎么解决啊？mutusanshi 发表于2008年6月4日 14:34:08 IP:202.206.249.*举报回复删除 你好，我按你说得打开http://pickup./3497080791233097 ，然后输入提取码3497080791233097，怎么不能下载 rddata.m,谢谢帮忙！chenyusiyuan 发表于2008年6月4日 16:47:27 IP:222.200.105.*举报回复删除 关于rddata.m的下载，在打开http://pickup./3497080791233097 后，下载链接是在“文件标签”和“文件介绍”之后的地方，夹在两块广告图片之间，共有3个链接：“推荐快车（flashget）高速下载文件 下载文件(IE浏览器) 下载文件(非IE浏览器)”，非常隐蔽，一般点击中间的那个链接“下载文件(IE浏览器)”就会弹出保存对话框了。mutusanshi 发表于2008年6月17日 21:15:01 IP:202.206.249.*举报回复删除 楼主，非常感谢你，请问下rddata.m程序怎么使用才能把心电数据读取并在matlab中显示出心电波形，我刚接触，谢谢你！给我详细说下过程！mutusanshi 发表于2008年6月17日 21:24:13 IP:202.206.249.*举报回复删除 楼主，非常感谢你，请问下rddata.m程序怎么使用才能把心电数据读取并在matlab中显示出心电波形，我刚接触，谢谢你！给我详细说下过程！lylpf0122 发表于2008年9月7日 22:18:17 IP:举报回复删除 为什么程序执行到这一句 if M(1,:) ~= firstvalue, error('inconsistency in the first bit values'); end; 出现这样的错误提示 inconsistency in the first bit values 这是什么错误啊？？？reachecg 发表于2008年10月13日 12:03:05 IP:举报回复删除
真强，真的感谢！！！xrhcf 发表于2008年12月21日 10:35:18 IP:举报回复删除 请问，图形里面的两条线分别是什么意思呀xrhcf 发表于2008年12月21日 10:36:26 IP:举报回复删除 我看不懂那个程序 但是，我想如果建立分类器的话，用哪条线才对呀xrhcf 发表于2008年12月21日 10:36:49 IP:举报回复删除 麻烦给解释一下，不胜感激xrhcf 发表于2008年12月21日 11:02:29 IP:举报回复删除 我的邮箱：xrhcf@163.com，麻烦给我解释一下哈，谢谢。。。。。huinan2009 发表于2009年2月22日 14:42:47 IP:举报回复删除 心电信号有负值吗 从数据库中读取的值是-2~+2 而用上面的程序读出来的怎么不在这个范围呀chenyusiyuan 发表于2009年2月24日 20:35:58 IP:举报回复删除 回复 huinan2009：你好，文中的程序只是实现了部分功能，完整的程序代码请下载‘rddata.m’，文中已给出下载链接 sdcxwlz6 发表于2009年2月24日 21:50:13 IP:举报回复删除 请问楼主 图形里面的两条线分别是什么意思呀？是两个通道的信号么，要是的话有什么区别么？ 谢谢 谢谢chenyusiyuan 发表于2009年2月24日 23:46:09 IP:举报回复删除 回复 sdcxwlz6：应该是双通道信号，具体每条信号代表什么我不清楚，我不是做心电处理。只是学习小波信号压缩时用心电信号作为信号源而已。不好意思啊 lantian1124 发表于2009年3月17日 10:00:28 IP:举报回复删除 真不好意思，问个比较傻的问题哈，如果我想使用rddata.m读取的信号，并对它进行处理应该怎么用那，直接下载load rddata.m吗lidss1234 发表于2010年1月28日 10:37:55 IP:举报回复删除 在心电自动分析中，对QRS波群分类，在自动分析中用DeMix方法如何实现。各位老大，请教一下。匿名用户 发表于2010年3月9日 20:16:30 IP:举报回复删除 非常谢谢你的程序 我已经能能够取得很大的进步micheal910 发表于2010年3月28日 18:36:04 IP:举报回复删除 LZ请问 用那个程序 怎么读MIT-BIH数据啊 具体步骤 谢谢还有那个程序到MATlab2008b中为何出现 ??? Error using ==> fgetl at 44 Invalid file identifier. Use fopen to generate a valid file identifier.的错误 能解释下吗 谢谢zst610 发表于2010年4月10日 12:18:35 IP:举报回复删除 请问楼主有没有关于用MATLAB读取USB传送的心电数据的程序？本人刚开始做这方面的东西，想学习学习···chenyusiyuan 发表于2010年4月11日 23:29:13 IP:举报回复删除 回复 zst610：不好意思啊，专业所限，对心电数据读取和处理了解并不多，仅限于相关的2篇博文，请见谅。不过具体编程细节问题欢迎来信讨论，谢谢。 shinobifc 发表于2010年4月15日 16:01:43 IP:举报回复删除 你好，我刚刚做ECG方面的东西，对你的解释有两点疑问：1.在LOAD BINARY DATA中，A是以uint8形式读取的，所以我感觉PRL和PRR的设置没有必要（当然，可以用于检验，健壮程序），因为他们的值都是0；2.既然读取的是8位，又何来M( : , 1)，M( : , 2)中移动8位的操作呢？我的认为是有个盒子，就8个格，有效的数据在后四个格，你一下挪8位，岂不是把4位有效数据都移出去了？还是我理解错了，A是8位的，PRL、PRR、M等并没有8位的限制？刚刚接触，希望解惑！匿名用户 发表于2010年4月19日 17:33:58 IP:举报回复删除 请问楼主RR-interval可用rddata.m 来实现吗?发表评论 本文来自CSDN博客，转载请标明出处：http://blog.csdn.net/chenyusiyuan/archive/2008/01/12/2040234.aspx
|
|
|
