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胎儿心电图是监测胎儿在宫内健康状况的重要手段,能够反映胎儿心脏各部位的功能及状态,在围产期胎心监护中具有重大的临床意义。由于胎儿心电信号具有非平稳、信噪比极低、且与母体心电干扰和其他噪声在时域、频域、空域和特征域大部分重叠的特点,导致其提取难度非常大。本文针对现有胎儿心电信号提取算法信息处理域单一、先验信息利用不足两方面问题,提出将张量理论引入胎儿心电信号提取方法中,并根据心电信号的时域、空域及拍频域(Beatquency Domain)特性对张量分解法进行改进,提出胎儿心电信号的定制分离算法。主要的研究内容概括起来包括以下几点:(1)引入拍频域对腹壁混合心电信号进行张量建模。由于非侵入式腹壁混合心电信号是一个多导联的时域信号,表现为矩阵的形式,现有的胎儿心电信号提取法通常在矩阵空间进行,其信息处理域单一,分离结果不甚理想。本文针对胎儿心电信号的多域特性以及张量理论的分析,引入拍频域对腹壁混合心电信号进行建模,打破经典的线性瞬时时不变模型,实现胎儿心电信号的多域联合估计。(2)提出了基于CP分解的胎儿心电信号提取算法。由于现有算法多在时域或空域进行统计学分析,导致算法准确率低下。本文根据心电信号的高阶特性构建张量,利用经典的CP分解法对张量进行稀疏表示,在尽量不增加算法复杂度的前提下,联合心电信号的时域波形信息,空间相关性以及固有周期性,实现胎儿心电信号的有效估计。(3)提出了基于心电特性的CP分解改进算法。直接将CP分解法应用于胎儿心电信号的提取上,虽然联合多域信息提高了算法的有效性,但由于其将时域和空域采用统一估计准则,与胎儿心电信号的物理特性相悖,导致分解结果相互混叠难以解释。本文基于心电信号的空间独立性对CP分解算法进行改进,并根据母体心电干扰和胎儿心电信号提取环境的不同,进一步修改了算法,实现母体心电的有效抑制、胎儿心电信号完整性和变异性的保留。本文分别采用模拟数据库和公开数据库进行仿真实验,结果表明本文提出的张量分解算法能够有效提取出清晰的胎儿心电信号,并且在胎心率与胎儿心电波形形态方面与头皮采集的参考胎儿心电信号极为相似,均优于传统的矩阵分析算法。