番外（开源心电图数据库处理）--mit-bih-normal-sinus-rhythm-database的使用教程

T.i.s2026-04-08 8:28

This database includes 18 long-term ECG recordings of subjects referred to the Arrhythmia Laboratory at Boston's Beth Israel Hospital (now the Beth Israel Deaconess Medical Center). Subjects included in this database were found to have had no significant arrhythmias; they include 5 men, aged 26 to 45, and 13 women, aged 20 to 50.1

***本文不介绍数据集内容，仅分享如何读取到心电图***

第一关：批量读取数据集的名字

SHA256SUMS.txt文件中记录了各个文件的命名，可直观的看出，命名方式并非顺序，因此如果需要读取所有文件需要知道各自的文件名，所以可以手写记录，或者根据这份代码自动读取：

Matlab 复制代码 
% 文件路径
filePath = 'D:\ECG-Tran\mit-bih-normal-sinus-rhythm-database\SHA256SUMS.txt';

% 读取所有行
fid = fopen(filePath, 'r');
lines = textscan(fid, '%s', 'Delimiter', '\n', 'Whitespace', '');
fclose(fid);
lines = lines{1};

% 提取每行末尾的文件名
fileNames = {};
for i = 1:length(lines)
    token = regexp(lines{i}, '\S+$', 'match', 'once');
    if ~isempty(token)
        fileNames{end+1} = token;
    end
end

% 提取扩展名（包括短横线，如 '.hea-'），无扩展名的留空
extensions = cellfun(@(f) regexp(f, '\.[^.]*$', 'match', 'once'), fileNames, 'UniformOutput', false);

% 将空后缀替换为 'no_extension'
emptyIdx = cellfun(@isempty, extensions);
extensions(emptyIdx) = {'no_extension'};



% 获取唯一扩展名及其对应的合法字段名
uniqueExt = unique(extensions);
fieldNames = cellfun(@ext2fieldname, uniqueExt, 'UniformOutput', false);

% 分组并排序
sortedGroups = struct();
extOriginalMap = struct();  % 存储每个字段名对应的原始扩展名（用于显示）
for i = 1:length(uniqueExt)
    ext = uniqueExt{i};
    fieldName = fieldNames{i};
    idx = strcmp(extensions, ext);
    groupFiles = fileNames(idx);
    
    % 排序：优先按文件名开头的数字升序，否则按字母序
    nums = cellfun(@(f) regexp(f, '^\d+', 'match', 'once'), groupFiles, 'UniformOutput', false);
    hasNum = ~cellfun(@isempty, nums);
    if all(hasNum)
        numVals = cellfun(@str2double, nums);
        [~, sortIdx] = sort(numVals);
    else
        [~, sortIdx] = sort(groupFiles);
    end
    sortedGroups.(fieldName) = groupFiles(sortIdx);
    extOriginalMap.(fieldName) = ext;  % 保存原始扩展名
    % 保存为 MAT 文件
    save('sorted_filenames_by_ext.mat', 'sortedGroups', 'extOriginalMap');
end

% 显示结果（使用原始扩展名展示）
extFieldNames = fieldnames(sortedGroups);
for i = 1:length(extFieldNames)
    fieldName = extFieldNames{i};
    originalExt = extOriginalMap.(fieldName);
    if strcmp(originalExt, 'no_extension')
        displayExt = '无扩展名';
    else
        displayExt = originalExt;
    end
    fprintf('后缀: %s, 共 %d 个文件\n', displayExt, length(sortedGroups.(fieldName)));
    disp(sortedGroups.(fieldName)');
end

% 将扩展名转换为合法的结构体字段名（例如 '.atr' -> 'atr', '.hea-' -> 'hea_'）
function validName = ext2fieldname(ext)
    if strcmp(ext, 'no_extension')
        validName = 'no_extension';
        return;
    end
    % 去掉开头的点号
    if startsWith(ext, '.')
        ext = ext(2:end);
    end
    % 将非字母数字下划线替换为下划线（例如 '-' -> '_'）
    validName = regexprep(ext, '[^a-zA-Z0-9_]', '_');
end

或者直接复制粘贴需要的：

Matlab 复制代码 
后缀: .atr, 共 18 个文件
    {'16265.atr'}
    {'16272.atr'}
    {'16273.atr'}
    {'16420.atr'}
    {'16483.atr'}
    {'16539.atr'}
    {'16773.atr'}
    {'16786.atr'}
    {'16795.atr'}
    {'17052.atr'}
    {'17453.atr'}
    {'18177.atr'}
    {'18184.atr'}
    {'19088.atr'}
    {'19090.atr'}
    {'19093.atr'}
    {'19140.atr'}
    {'19830.atr'}

后缀: .atr-, 共 3 个文件
    {'16273.atr-'}
    {'16539.atr-'}
    {'16773.atr-'}

后缀: .dat, 共 18 个文件
    {'16265.dat'}
    {'16272.dat'}
    {'16273.dat'}
    {'16420.dat'}
    {'16483.dat'}
    {'16539.dat'}
    {'16773.dat'}
    {'16786.dat'}
    {'16795.dat'}
    {'17052.dat'}
    {'17453.dat'}
    {'18177.dat'}
    {'18184.dat'}
    {'19088.dat'}
    {'19090.dat'}
    {'19093.dat'}
    {'19140.dat'}
    {'19830.dat'}

后缀: .hea, 共 18 个文件
    {'16265.hea'}
    {'16272.hea'}
    {'16273.hea'}
    {'16420.hea'}
    {'16483.hea'}
    {'16539.hea'}
    {'16773.hea'}
    {'16786.hea'}
    {'16795.hea'}
    {'17052.hea'}
    {'17453.hea'}
    {'18177.hea'}
    {'18184.hea'}
    {'19088.hea'}
    {'19090.hea'}
    {'19093.hea'}
    {'19140.hea'}
    {'19830.hea'}

后缀: .hea-, 共 18 个文件
    {'16265.hea-'}
    {'16272.hea-'}
    {'16273.hea-'}
    {'16420.hea-'}
    {'16483.hea-'}
    {'16539.hea-'}
    {'16773.hea-'}
    {'16786.hea-'}
    {'16795.hea-'}
    {'17052.hea-'}
    {'17453.hea-'}
    {'18177.hea-'}
    {'18184.hea-'}
    {'19088.hea-'}
    {'19090.hea-'}
    {'19093.hea-'}
    {'19140.hea-'}
    {'19830.hea-'}

后缀: .hea--, 共 1 个文件
    {'16273.hea--'}

后缀: .xws, 共 18 个文件
    {'16265.xws'}
    {'16272.xws'}
    {'16273.xws'}
    {'16420.xws'}
    {'16483.xws'}
    {'16539.xws'}
    {'16773.xws'}
    {'16786.xws'}
    {'16795.xws'}
    {'17052.xws'}
    {'17453.xws'}
    {'18177.xws'}
    {'18184.xws'}
    {'19088.xws'}
    {'19090.xws'}
    {'19093.xws'}
    {'19140.xws'}
    {'19830.xws'}

后缀: 无扩展名, 共 2 个文件
    {'ANNOTATORS'}
    {'RECORDS'   }

第二关：数据格式（需要下载配置WFDB 工具箱）

心电图信号由一个文本头文件（.hea）、一个二进制文件（.dat）和一个二进制注释文件（.atr）描述2。

其中头文件有个细节：有的后缀有-，有的是--。通过代码验证：

Matlab 复制代码 
%% 直接显示原始 .hea 文件内容
dataFolder = 'D:\ECG-Tran\mit-bih-normal-sinus-rhythm-database';
recordName = '16273';
heaFile = fullfile(dataFolder, [recordName '.hea']);

% 打开文件
fid = fopen(heaFile, 'r');
if fid == -1
    error('无法打开文件: %s', heaFile);
end

% 逐行读取并打印原始文本
while true
    line = fgetl(fid);
    if ~ischar(line)   % 当 line == -1 时结束循环
        break;
    end
    fprintf('%s\n', line);
end

fclose(fid);

%依次输出--，-，没有杠***

>> untitled
16273 2 128 11354112 10:45:00
16273.dat 212 0 12 0 -61 -28135 0
16273.dat 212 0 12 0 -33 -342 0
# 28 F
>> untitled
16273 2 128 11354112 08:00:00
16273.dat 212 0 12 0 -61 -28135 0
16273.dat 212 0 12 0 -33 -342 0
# 28 F
>> untitled
16273 2 128 11354112  8:00:00
16273.dat 212 0 12 0 -61 -28135 0 ECG1
16273.dat 212 0 12 0 -33 -342 0 ECG2
# 28 F

首先他肯定是来源与同一人：28岁男性

16273是标识号，2导联，128hz，总样本数，起始时间

212是MIT格式（两个12-Bit） 12是采样位数，ECG1是信号描述。

具体为什么有多个头文件，我也不是很了解，有需要的可以查阅相关资料，知道上述信息咱们就可以进行实验了。

注释文件：我最初以为他是标注了波形位置，但可视化发现似乎"歪了"，所以打印一下看看注释的内容：

Matlab 复制代码 
dataFolder = 'D:\ECG-Tran\mit-bih-normal-sinus-rhythm-database';
recordName = '16265';

% 切换目录
oldFolder = cd(dataFolder);

% 读取注释
[ann, atype] = rdann(recordName, 'atr');

% 切回原目录
cd(oldFolder);

% 输出前20个原始值
fprintf('样本位置 (ann) 和 类型代码 (atype) 的前20个原始值:\n');
for i = 1:min(20, length(ann))
    fprintf('%d\t%d\n', ann(i), atype(i));
end

输出的都是：78，这对应了**ASCII字符 'N'，**表示正常搏动。

Matlab 复制代码 
%% 读取并可视化双导联 ECG 及注释（MIT-BIH NSRDB）
dataFolder = 'D:\ECG-Tran\mit-bih-normal-sinus-rhythm-database';
recordName = '16265';
heaFile = fullfile(dataFolder, [recordName '.hea']);
% 打开文件
fid = fopen(heaFile, 'r');
if fid == -1
    error('无法打开文件: %s', heaFile);
end

% 逐行读取并打印原始文本
while true
    line = fgetl(fid);
    if ~ischar(line)   % 当 line == -1 时结束循环
        break;
    end
    fprintf('%s\n', line);
end
% 切换目录
oldFolder = cd(dataFolder);

% 读取所有信号
[sig, Fs, tm] = rdsamp(recordName);   % sig: [11730944 x 2]

% 读取注释
[ann, atype] = rdann(recordName, 'atr');

% 切回原目录
cd(oldFolder);

% 基本参数
nSamples = size(sig, 1);
nLeads = size(sig, 2);
fprintf('信号尺寸: %d 样本 × %d 导联\n', nSamples, nLeads);
fprintf('采样率: %.1f Hz\n', Fs);
fprintf('注释数量: %d\n', length(ann));

% 注释类型映射（常用符号，可根据 atype 数值查表）
annSym = cell(size(atype));


%% 选择显示的时间段（秒），例如前 10 秒
tStart = 0;      % 起始时间（秒）
tEnd = 10;       % 结束时间（秒）

idxStart = max(1, round(tStart * Fs) + 1);
idxEnd = min(nSamples, round(tEnd * Fs));
idxRange = idxStart:idxEnd;
tRange = tm(idxRange);
sigRange = sig(idxRange, :);

% 筛选该时间段内的注释
annMask = (ann >= idxStart) & (ann <= idxEnd);
annIdx = ann(annMask);
annType = annSym(annMask);
annValues = sig(annIdx, :);   % 每个注释对应的信号值（两个导联）

%% 绘图：双导联上下排列，标注注释
figure('Name', sprintf('%s - 双导联 ECG', recordName), 'Position', [100,100,1400,600]);

% 第一导联（子图1）
subplot(2,1,1);
plot(tRange, sigRange(:,1), 'b');
hold on;
% 标注注释点
scatter(tRange(annIdx - idxStart + 1), annValues(:,1), 30, 'r', 'filled', 'MarkerEdgeColor', 'k');
xlabel('时间 (秒)'); ylabel('幅度 (mV)');
title(sprintf('Lead 1 (ECG1) - 注释数量: %d', sum(annMask)));
grid on;
legend('ECG', '注释位置', 'Location', 'best');
hold off;

% 第二导联（子图2）
subplot(2,1,2);
plot(tRange, sigRange(:,2), 'g');
hold on;
scatter(tRange(annIdx - idxStart + 1), annValues(:,2), 30, 'r', 'filled', 'MarkerEdgeColor', 'k');
xlabel('时间 (秒)'); ylabel('幅度 (mV)');
title(sprintf('Lead 2 (ECG2) - 注释数量: %d', sum(annMask)));
grid on;
legend('ECG', '注释位置', 'Location', 'best');
hold off;

sgtitle(sprintf('MIT-BIH Normal Sinus Rhythm - 记录 %s (%.1f - %.1f 秒)', recordName, tStart, tEnd));

后续处理中发现，部分数据并非是直接记录的，最开始应该是有一部分设备未连接：

19088、19090、19093、19140、19830均出现了这种情况，这个时候我们看一下注释，标注为128，我并未查到其具体对应的意思。但其有一个转折：

根据这个正常心搏的标记，我们就可以做出正确的判断，应该从这之后开始选取信号。后续也可以通过这个进行数据清洗。

*****************END*******************

参考：

1Goldberger AL, Amaral LAN, Glass L, Hausdorff JM, Ivanov PCh, Mark RG, Mietus JE, Moody GB, Peng C-K, Stanley HE. PhysioBank, PhysioToolkit, and PhysioNet: Components of a New Research Resource for Complex Physiologic Signals. Circulation 101 (23):e215-e220 Circulation Electronic Pages; [http://circ.ahajournals.org/content/101/23/e215.full](http://circ.ahajournals.org/content/101/23/e215.full "http://circ.ahajournals.org/content/101/23/e215.full"); 2000 (June 13).

2Z. F. M. Apandi, R. Ikeura and S. Hayakawa, "Arrhythmia Detection Using MIT-BIH Dataset: A Review," 2018 International Conference on Computational Approach in Smart Systems Design and Applications (ICASSDA), Kuching, Malaysia, 2018, pp. 1-5, doi: 10.1109/ICASSDA.2018.8477620.

相关推荐
Code-keys1 天前
ARM NEON SIMD 编程实战：从音频信号处理到AI算子研发实战
arm开发·音视频·信号处理
MARIN_shen1 天前
Marin说PCB之高速信号SERDES （GMSL2）信号换层孔打在焊盘中心真的好吗？---01
硬件工程·信号处理·pcb工艺
KWTXX2 天前
测试工具-论文 MATLAB 仿真复现【成功】
开发语言·matlab
jllllyuz2 天前
MATLAB实现滚动轴承故障诊断（外圈故障）
开发语言·人工智能·matlab
slandarer2 天前
MATLAB | 韦恩图的高阶版: UpSet图 更新升级啦！
开发语言·matlab
南檐巷上学2 天前
基于改进型CNN神经网络的车牌定位识别系统（Matlab）
人工智能·神经网络·matlab·cnn·车牌识别·vgg
cici158742 天前
基于Matlab的数字全息相位展开及再现实现
开发语言·matlab
fie88893 天前
基于有限体积法（FVM）的MATLAB流体力学求解程序
算法·matlab
2CM_Embed3 天前
Simulink 仿真加速：配置 MinGW64 编译器并启用加速模式
matlab·simulink·minggw64·仿真加速
leo__5203 天前
MATLAB实现牧羊人算法
开发语言·算法·matlab
热门推荐
01HTTP 与 HTTPS 的区别：从原理到实战详解02《置身钉内》原文-可播放阅读03【AI】2026 年具身智能模型和世界模型总结042026 AI 编程工具终极实战指南：Cursor vs Claude Code vs Copilot，开发者该怎么选？05Claude Code、Codex、Cursor三分天下：2026年AI编程Agent生态全景剖析062026年6月AI行业全景：从百模大战到Agent元年，这30天发生了什么？07AI科技热点日报 | 2026年6月1日08GitHub 镜像站点09AI一周事件 · 2026-06-03 至 2026-06-09102026 年 AI 编程工具终极横评：Cursor vs Claude Code vs Copilot vs Windsurf