[發明專利]一種心率測量中的信號處理方法

有效

• 申請號: 201510323890.4
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN104887215B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 黃建華;李宏;彭鐵剛;張廷祿
• 申請（專利權）人: 上海新微技術研發中心有限公司
• 主分類號: A61B5/0245
• 分類號: A61B5/0245
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 羅泳文

1.一種心率測量中的信號處理方法，其特征在于，所述信號處理方法包括步驟：

1)以一定采樣頻率采集一段時間的心率原始數據；

2)將心率原始數據分段，計算每段數據的均方差和峰峰值，若某段均方差和峰峰值大于方差閾值和峰峰值閾值，則將該段數據判斷為不合理的數據段；

3)將不合理的數據段用合理數據進行替換，合理數據的選擇使得替換后的數據段與它的前一段數據段之間沒有跳變，同時調整后面所有數據段確保沒有跳變，依此方法獲得重新構建的數據；

4)對重新構建的數據做快速傅立葉變換，取模得到頻域空間的頻譜值數據；

5)對于頻域空間的頻譜值數據，頻率小于最低頻率值的頻譜值全部取0，其中，所述最低頻率值為人體最低心率對應的頻率值，所述人體最低心率為不小于40次/分鐘，所述最低頻率值為不大于0.67Hz；

6)搜索頻譜峰，按照峰的高低降序排列，排列后的峰，從第一個峰開始向后搜索，出現在該峰左右最低頻率值內的峰直接刪除；

7)保留最高的三個峰，并修正每個峰的位置；

8)對于最高三個峰的頻率位置，判斷其最優頻率位置關系，如果最優頻率位置關系判據小于判斷閾值，則退出計算，否則繼續計算；

9)按照最優頻率位置關系做頻率的直線擬合，并計算擬合后的各個峰的頻率值，擬合優度低于擬合閾值，或者擬合直線的截距絕對值大于截距閾值，則退出計算，否則繼續計算；

10)由采用的頻率位置關系擬合得到的三個峰所在的頻率，分別計算擬合數據，取均值作為最終心率結果。

2.根據權利要求1所述的心率測量中的信號處理方法，其特征在于：步驟8)中，如果最優頻率位置關系判據小于判斷閾值，則轉到步驟a)對心率原始數據做中心差分獲得新的原始心率數據，其中，新的原始心率數據中第n個數據為舊的原始數據中第n+1個數據減去第n-1個數據，并且，將新的原始心率數據作為后續步驟的原始心率數據；其中，步驟a)執行在步驟1)與步驟2)之間，n為正整數；

若執行過步驟a)～步驟8)之后，最優頻率位置關系判據依然小于判斷閾值，則退出計算，否則繼續計算。

3.根據權利要求1或2所述的心率測量中的信號處理方法，其特征在于：步驟9)中，若擬合優度低于擬合閾值，或者擬合直線的截距絕對值大于截距閾值，則轉到步驟a)對心率原始數據做中心差分獲得新的原始心率數據，其中，新的原始心率數據中第n個數據為舊的原始數據中第n+1個數據減去第n-1個數據，并且，將新的原始心率數據作為后續步驟的原始心率數據；其中，步驟a)執行在步驟1)與步驟2)之間，n為正整數；

若執行過步驟a)～步驟9)之后，擬合優度依然低于擬合閾值，或者擬合直線的截距絕對值依然大于截距閾值，則退出計算，否則繼續計算。

4.根據權利要求1所述的心率測量中的信號處理方法，其特征在于：步驟1)中，最低采樣頻率滿足：需要采用的最大頻率是人最大可能心率對應的頻率的三倍，按照采樣定理決定的采樣頻率至少為該最大頻率的兩倍。

5.根據權利要求1所述的心率測量中的信號處理方法，其特征在于：步驟2)中，心率原始數據分段依據是：以人最小可能心率考慮，每段數據都包含至少一個完整心率周期。

6.根據權利要求1所述的心率測量中的信號處理方法，其特征在于：步驟2)中，方差閾值和峰峰值閾值可以設定一個固定值，也可以在程序運行中實時產生，或者兩種方法的綜合，包括：

最初設定一個比較大的值，以后每次計算出的判斷認為可以接受的均方差分別乘系數后與原有的閾值加權平均后分別成為新的方差閾值及峰峰值閾值；或者

每次數據分段后，從各段中取最小的均方差分別乘系數后作為閾值，同時，該閾值不能超過一個數值，即最大的閾值，超過該最大閾值，則所有數據段都是不能接受的，無法將進行后繼計算。

7.根據權利要求1所述的心率測量中的信號處理方法，其特征在于：步驟2)中，方差閾值和峰峰值閾值的確定方法為：每次數據分段后，從各段中選出最小均方差的段，以它的均方差的三倍為方差閾值，九倍為峰峰值閾值。