[發(fā)明專利]一種心率測(cè)量中的信號(hào)處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510323890.4
• 申請(qǐng)日: 2015-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN104887215B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃建華;李宏;彭鐵剛;張廷祿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海新微技術(shù)研發(fā)中心有限公司
• 主分類號(hào): A61B5/0245
• 分類號(hào): A61B5/0245
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所31219
• 代理人: 羅泳文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療及信號(hào)處理領(lǐng)域，特別是涉及一種心率測(cè)量中的信號(hào)處理方法。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)的進(jìn)步，生活水平的提高，人們對(duì)自身的健康狀況越來越關(guān)注；電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、低功耗計(jì)算技術(shù)的發(fā)展為人們的健康關(guān)注點(diǎn)提供了技術(shù)的實(shí)現(xiàn)手段。傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)器械能夠提供足夠精確的測(cè)量結(jié)果，但是，由于傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)器械需要在特殊場(chǎng)所使用，使用也不夠舒適，同時(shí)測(cè)量無法隨時(shí)進(jìn)行。這些限制條件無法讓大家在舒適的環(huán)境、放松的心情、隨時(shí)隨地了解健康狀況。

由于芯片技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了很多低功耗、小型化的處理器和傳感器。通過這些處理器和傳感器的協(xié)同，可以實(shí)時(shí)、連續(xù)、方便的測(cè)量很多人體的生理數(shù)據(jù)，比如在走路、運(yùn)動(dòng)、飲食等日常活動(dòng)過程中，可以獲取能夠描述人體體征的數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)算法，可以得到體溫、心率、血氧、呼吸頻率、肌肉緊張度等生理參數(shù)。整個(gè)過程是在人可以完全忽略這些處理器和傳感器的存在的情況下進(jìn)行的。這就是逐漸興起的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在人體健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的重要應(yīng)用。

人的心率是人體體征的一個(gè)重要指標(biāo)，在臨床、運(yùn)動(dòng)、日常健康監(jiān)測(cè)中使用頻繁。目前，心率測(cè)量是人體健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的一個(gè)非常重要的應(yīng)用方向。可靠的心率測(cè)量裝置讓正在運(yùn)動(dòng)和平常家居的使用者都可以對(duì)自己當(dāng)前的心率狀況有一定的了解，有利于對(duì)正在進(jìn)行的活動(dòng)或者運(yùn)動(dòng)有一個(gè)預(yù)判。心率測(cè)量的方法很多，可以是時(shí)域分析也可以是頻域分析。時(shí)域分析容易受制于干擾信號(hào)，把時(shí)域信號(hào)通過傅立葉變換轉(zhuǎn)到頻域信號(hào)，最大限度把各種干擾信號(hào)分離，通過濾波和各種判斷得到準(zhǔn)確的心率信號(hào)，進(jìn)一步，可以計(jì)算出心率。

鑒于以上所述，有必要提供一種心率測(cè)量中的信號(hào)處理方法，以提高心率計(jì)算的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種心率測(cè)量中的信號(hào)處理方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中心率測(cè)量不夠精確的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種心率測(cè)量中的信號(hào)處理方法，所述信號(hào)處理方法包括步驟：

1)以一定采樣頻率采集一段時(shí)間的心率原始數(shù)據(jù)；

2)將心率原始數(shù)據(jù)分段，計(jì)算每段數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)判斷為不合理的數(shù)據(jù)段；

3)將不合理的數(shù)據(jù)段用合理數(shù)據(jù)進(jìn)行替換，合理數(shù)據(jù)的選擇使得替換后的數(shù)據(jù)段與它的前一段數(shù)據(jù)段之間沒有跳變，同時(shí)調(diào)整后面所有數(shù)據(jù)段確保沒有跳變，依此方法獲得重新構(gòu)建的數(shù)據(jù)；

4)對(duì)重新構(gòu)建的數(shù)據(jù)做快速傅立葉變換，取模得到頻域空間的頻譜值數(shù)據(jù)；

5)對(duì)于頻域空間的頻譜值數(shù)據(jù)，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(duì)應(yīng)的頻率值；

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(gè)峰開始向后搜索，出現(xiàn)在該峰左右最低頻率值內(nèi)的峰直接刪除；

7)保留最高的三個(gè)峰，并修正每個(gè)峰的位置；

8)對(duì)于最高三個(gè)峰的頻率位置，判斷其最優(yōu)頻率位置關(guān)系，如果最優(yōu)頻率位置關(guān)系判據(jù)小于判斷閾值，則退出計(jì)算，否則繼續(xù)計(jì)算；

9)按照最優(yōu)頻率位置關(guān)系做頻率的直線擬合，并計(jì)算擬合后的各個(gè)峰的頻率值，擬合優(yōu)度低于擬合閾值，或者擬合直線的截距絕對(duì)值大于截距閾值，則退出計(jì)算，否則繼續(xù)計(jì)算；

10)由采用的頻率位置關(guān)系擬合得到的三個(gè)峰所在的頻率，分別計(jì)算擬合數(shù)據(jù)，取均值作為最終心率結(jié)果。

作為本發(fā)明的心率測(cè)量中的信號(hào)處理方法的一種優(yōu)選方案，步驟8)中，如果最優(yōu)頻率位置關(guān)系判據(jù)小于判斷閾值，則轉(zhuǎn)到步驟a)對(duì)心率原始數(shù)據(jù)做中心差分獲得新的原始心率數(shù)據(jù)，其中，新的原始心率數(shù)據(jù)中第n個(gè)數(shù)據(jù)為舊的原始數(shù)據(jù)中第n+1個(gè)數(shù)據(jù)減去第n-1個(gè)數(shù)據(jù)，并且，將新的原始心率數(shù)據(jù)作為后續(xù)步驟的原始心率數(shù)據(jù)；其中，步驟a)執(zhí)行在步驟1)與步驟2)之間；

若執(zhí)行過步驟a)～步驟8)之后，最優(yōu)頻率位置關(guān)系判據(jù)依然小于判斷閾值，則退出計(jì)算，否則繼續(xù)計(jì)算。

作為本發(fā)明的心率測(cè)量中的信號(hào)處理方法的一種優(yōu)選方案，步驟9)中，若擬合優(yōu)度低于擬合閾值，或者擬合直線的截距絕對(duì)值大于截距閾值，則轉(zhuǎn)到步驟a)對(duì)心率原始數(shù)據(jù)做中心差分獲得新的原始心率數(shù)據(jù)，其中，新的原始心率數(shù)據(jù)中第n個(gè)數(shù)據(jù)為舊的原始數(shù)據(jù)中第n+1個(gè)數(shù)據(jù)減去第n-1個(gè)數(shù)據(jù)，并且，將新的原始心率數(shù)據(jù)作為后續(xù)步驟的原始心率數(shù)據(jù)；其中，步驟a)執(zhí)行在步驟1)與步驟2)之間；

若執(zhí)行過步驟a)～步驟9)之后，擬合優(yōu)度依然低于擬合閾值，或者擬合直線的截距絕對(duì)值依然大于截距閾值，則退出計(jì)算，否則繼續(xù)計(jì)算。