[發(fā)明專利]一種減少脈搏波信號中運動偽影的方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910265115.6
• 申請日: 2019-04-03
• 公開（公告）號: CN111643052A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊旗龍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海錸鍶信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/024
• 代理公司: 上海恒銳佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31286
• 代理人: 黃海霞

本發(fā)明涉及數(shù)字信號處理技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種減少脈搏波信號中運動偽影的方法，所述方法包括：獲取原始脈搏波信號和參考信號；將所述原始脈搏波信號與所述參考信號分別進行傅里葉變換，得到對應(yīng)的脈搏波頻譜和參考信號頻譜；將所述脈搏波頻譜與所述參考信號頻譜相減，獲取到心率信號的頻譜。本發(fā)明還相應(yīng)地公開了一種減少脈搏波信號中運動偽影的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，能夠有效減少脈搏波信號中的運動偽影，實現(xiàn)大運動下的心率信號的捕捉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種減少脈搏波信號中運動偽影的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光電容積脈搏波描記法技術(shù)是利用光電傳感器，檢測通過人體血液和組織吸收后的反射光強度的不同，描記出血管容積在心動周期內(nèi)的變化，從得到的脈搏波波形中計算出心率。比較常見的利用智能穿戴設(shè)備可實時檢測脈搏波信號，進而獲取心率信息。但是，脈搏波采集設(shè)備與皮膚之間存在接觸空隙，在運動過程中使得測量光路發(fā)生變化，導(dǎo)致脈搏波的波形被疊加運動干擾噪聲，這對后面利用脈搏波計算生理特征信息帶了很大的困難，使后續(xù)計算產(chǎn)生偏差。由于心率周期波形在信號構(gòu)成中處于較弱的地位，無法通過主成分分析、小波變換等非線性濾波器去除運動偽影。

現(xiàn)有技術(shù)中，將加速度信號作為參考信號，利用加速度和運動的關(guān)系，輔助減少運動偽影。公布號為CN108937878A的專利申請公開了一種脈搏波信號運動噪聲消除的方法：獲取含噪聲的脈搏波信號和加速度信號，采用并聯(lián)自適應(yīng)濾波器，基于所述加速度信號對所述含噪聲的脈搏波信號進行濾波，并經(jīng)過傅里葉變換，得到加速度頻譜和脈搏波頻譜，并將二者相減，得到純凈的脈搏波信號。而在實際運用中，真正的加速度是無法被檢測的。傳感器只能獲取加速度與重力加速度的合加速度，加速度的信息不準確。即使獲得真正的加速度，也不能夠有效反映設(shè)備與皮膚之間的相對運動與關(guān)系。例如，當設(shè)備很好地貼合在皮膚表面并受到較強的束縛時，運動不一定帶來相應(yīng)的運動偽影。

當運動偽影信號明顯強過心率信號本身時，如果基于時域方向上對脈搏波信號進行分析，無法對運動偽影信號起到很好的減少作用。實際運用中，在大運動狀態(tài)下，并不需要獲取時域上的脈搏波波形，而是只需要獲取心率值這一生理特征。

因此，如何減少乃至消除脈搏波中的運動偽影，得到純凈的脈搏波信號，是急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種減少脈搏波信號中運動偽影的方法及系統(tǒng)，能夠有效減少了脈搏波信號中的運動偽影，實現(xiàn)了大運動下的心率信號的捕捉。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種減少脈搏波信號中運動偽影的方法，所述方法包括：獲取原始脈搏波信號和參考信號；將所述原始脈搏波信號與所述參考信號分別進行傅里葉變換，得到對應(yīng)的脈搏波頻譜和參考信號頻譜；將所述脈搏波頻譜與所述參考信號頻譜相減，獲取到心率信號的頻譜。基于頻域方向以及參考信號，去除脈搏波信號中的運動偽影信號，獲取心率信號，避開脈搏波信號數(shù)據(jù)與參考信號數(shù)據(jù)在局部上運動干擾響應(yīng)不一致的問題，專注心率信號的捕捉，從而解決大運動下的心率信號的捕捉。

可選的，所述步驟S1包括：設(shè)置一參考光，所述參考光與所述脈搏波信號的光的照射區(qū)域相近，并且對心率信號無響應(yīng)或者響應(yīng)較弱；所述參考光與所述脈搏波信號的光實時同步，并且二者對同樣程度的運動響應(yīng)比較接近。將所述脈搏波信號的光與參考光同時照射，經(jīng)過反射之后，獲取到原始脈搏波信號與參考信號。

可選的，于所述步驟S2前還包括：將所述原始脈搏波信號與所述參考信號分別通過相同的濾波器進行濾波處理，得到濾波后的脈搏波信號以及濾波后的參考信號。所述濾波器為高通濾波器，所述高通濾波器的截止頻率不超過0.5Hz。將原始脈搏波信號與參考信號進行濾波處理，避免低頻率的諧波在頻譜上干擾心率信號的捕捉。