This article presents two new approaches of fetal electrocardiogram (ECG) signal (FECG) separation using the input-mode adaptive filter (IMAF) and the output-mode adaptive filter (OMAF). Both approaches use the recursive least-squares (RLS) and the least-mean-squares (LMS) algorithms and a single-reference-generation block. In the IMAF, the filter’s primary input is connected directly to the abdominal signal. The reference signal is generated by windowing the abdominal signal according to the locations of the QRS MECG pulses. In the OMAF, the filter’s primary input is connected to the output stage of a blind source separation block. The reference signal is generated by windowing the raw FECG signal, from the BSS output, according to the locations of the QRS pulses of the extracted MECG signal. We selected the null space idempotent transformation matrix (NSITM) as the BSS algorithm used in this work. Results from real Daisy and Physionet databases show the successful extraction of the FECG signal. Results from synthesized data from Physionet databases, using OMAF, show considerable improvement in extraction performances over NSITM and IMAF when the fetal-to-maternal signal-to-noise ratio (fmSNR) increases from −30 to 0 dB. This study demonstrated that the OMAF is a feasible algorithm for FECG extraction.

中文翻译：

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使用盲源分离的输入模式和输出模式自适应滤波器提取胎儿心电图

本文介绍了两种使用输入模式自适应滤波器 (IMAF) 和输出模式自适应滤波器 (OMAF) 分离胎儿心电图 (ECG) 信号 (FECG) 的新方法。这两种方法都使用递归最小二乘 (RLS) 和最小均方 (LMS) 算法以及单参考生成块。在 IMAF 中，滤波器的主要输入直接连接到腹部信号。参考信号是通过根据 QRS MECG 脉冲的位置对腹部信号进行加窗而生成的。在 OMAF 中，滤波器的主要输入连接到盲源分离块的输出级。根据提取的 MECG 信号的 QRS 脉冲位置，通过对来自 BSS 输出的原始 FECG 信号进行窗口化来生成参考信号。我们选择零空间幂等变换矩阵 (NSITM) 作为本工作中使用的 BSS 算法。来自真实 Daisy 和 Physionet 数据库的结果显示成功提取了 FECG 信号。来自 Physionet 数据库的合成数据的结果，使用 OMAF，当胎儿与母亲的信噪比 (fmSNR) 从 -30 dB 增加到 0 dB 时，与 NSITM 和 IMAF 相比，提取性能有了显着改善。本研究表明 OMAF 是一种可行的 FECG 提取算法。当胎儿与母亲的信噪比 (fmSNR) 从 -30 dB 增加到 0 dB 时，与 NSITM 和 IMAF 相比，提取性能有了显着改善。本研究表明 OMAF 是一种可行的 FECG 提取算法。当胎儿与母亲的信噪比 (fmSNR) 从 -30 dB 增加到 0 dB 时，与 NSITM 和 IMAF 相比，提取性能有了显着改善。本研究表明 OMAF 是一种可行的 FECG 提取算法。