[發明專利]一種脈搏波信號運動噪聲消除的方法

有效

• 申請號: 201810573898.X
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108937878B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 袁學光;張陽安;宋旭暉;陳功
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: A61B5/02
• 分類號: A61B5/02
• 代理公司: 北京迎碩知識產權代理事務所(普通合伙) 11512
• 代理人: 呂良;張群峰

1.一種脈搏波信號運動噪聲消除的方法，其特征在于：

1）同時獲取含噪聲的PPG信號和加速度信號；

2）采用并聯自適應濾波器，基于所述加速度信號對所述含噪聲的PPG信號進行濾波，得到較為純凈的PPG信號（PPG1）；

3）對所述加速度信號和所述較為純凈的PPG信號（PPG1）進行傅里葉變換，得到加速度頻譜和脈搏波頻譜（PPG2）；

4）基于所述加速度頻譜對所述脈搏波頻譜（PPG2）進行譜減，得到稀疏的PPG譜（PPG3）；

5）對所述稀疏的PPG譜（PPG3）進行稀疏信號重構，得到純凈的PPG信號（PPG4）；

所述步驟4）中的譜減，包括如下步驟：

4.1）譜峰搜索：將脈搏波頻譜（PPG2）中的譜峰值f_ppg和其對應的頻率值c_ppg記為譜峰對(f_ppg,c_ppg)，并依據譜峰值f_ppg的大小排序，選取前N大的譜峰對記為{(f_ppg1,c_ppg1), (f_ppg2,c_ppg2), (f_ppg3,c_ppg3),…(f_ppgN,c_ppgN)}，其中N為正整數；

將加速度頻譜中的譜峰值f_acc和其對應的頻率值c_acc記為譜峰對(f_acc,c_acc)，并依據f_acc的大小排序，取前M大的譜峰對記為{(f_acc1,c_acc1),( f_acc2,c_acc2),( f_acc3,c_acc3),…(f_accM,c_accM)}，其中M為正整數；

4.2）譜峰擴展：設置參數ε，取集合A=[c_acc1-ε,c_acc1+ε]∪[c_acc2-ε,c_acc2+ε]∪…∪[c_accM-ε,c_accM+ε]，其中ε為正整數；設置參數μ，取集合B=[c_ppg1-μ,c_ppg1+μ]∪[c_ppg2-μ,c_ppg2+μ] ∪…∪[c_ppgN-μ,c_ppgN+μ]，其中μ為正整數；

4.3）譜減置零：判斷所述脈搏波頻譜（PPG2）的各頻率值是否屬于集合A且不屬于集合B，若是，則將該頻率值對應的幅值置為0；若不是，則不做任何操作；遍歷脈搏波頻譜（PPG2）的所有頻率值后，得到稀疏的PPG譜（PPG3）。

2.如權利要求1所述的脈搏波信號運動噪聲消除的方法，其特征在于，所述步驟2）中并聯自適應濾波器包括線性濾波器（F1）和非線性濾波器（F2），二者分別基于所述步驟1）獲取的加速度信號對所述PPG信號進行線性濾波和非線性濾波，然后將兩個濾波器的結果以一定權重相加，得到較為純凈的PPG信號（PPG1）。

3.如權利要求2所述的脈搏波信號運動噪聲消除的方法，其特征在于， 所述線性濾波器的結果對應的權重為，的取值范圍為0-1，所述非線性濾波器的結果對應的權重為1-。

4.如權利要求2或3所述的脈搏波信號運動噪聲消除的方法，其特征在于，所述線性濾波器（F1）和非線性濾波器（F2）均采用自適應濾波的方式，其中將加速度信號經過自適應調整，形成與噪聲近似的信號，PPG信號減去該經過自適應調整的加速度信號，得到較為純凈的PPG信號（PPG1）。

5.如權利要求1所述的脈搏波信號運動噪聲消除的方法，其特征在于，所述步驟4.1）中N的取值范圍為2~6，所述步驟4.1）中M的取值范圍為2~6。