[發明專利]基于Adam的快批量梯度上升法脈搏波特征提取方法

在審

• 申請號: 202010401449.4
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111557650A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 陳小惠;崔飛;彭杰;陳哲
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: A61B5/02
• 分類號: A61B5/02;A61B5/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳棟智

1.一種基于Adam的快批量梯度上升法脈搏波特征提取方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)通過脈搏波采集模塊采集人體脈搏波信號；

(2)通過微處理器模塊對脈搏波信號進行波形預處理；

(3)通過網絡通訊模塊將處理后的脈搏波數據上傳至上位機模塊；

(4)在上位機模塊采用基于Adam的快批量梯度上升算法進行脈搏波特征提取。

2.根據權利要求1所述的基于Adam的快批量梯度上升法脈搏波特征提取方法，其特征在于，步驟(1)中還將采集到的人體脈搏波信號進行放大、硬件濾波和光電轉換。

3.根據權利要求1所述的基于Adam的快批量梯度上升法脈搏波特征提取方法，其特征在于，步驟(2)預處理為降噪處理和濾除基線漂移處理。

4.根據權利要求3所述的基于Adam的快批量梯度上升法脈搏波特征提取方法，其特征在于，所述降噪處理具體為：對采集到的原始脈搏波信號進行巴特沃斯帶通濾波處理，調整巴特沃斯濾波器數字參數，保留包含人體有用信息的低頻信息，設計帶通濾波范圍為[0.7Hz-4Hz]。

5.根據權利要求3所述的基于Adam的快批量梯度上升法脈搏波特征提取方法，其特征在于，所述濾除漂移處理具體為：采用db5小波變換對降噪后的信號進行基線漂移處理，具體步驟為：選擇db5小波對降噪后的脈搏波信號進行分解與重構，對脈搏波信號進行8層分解，通過與漂移曲線的對比，將與基線漂移曲線最為接近的低頻分量選取出來，將這一低頻分量剔除，將其他不同層的分量重構在一起，得到不包含基線漂移成分的脈搏波信號。

6.根據權利要求1所述的基于Adam的快批量梯度上升法脈搏波特征提取方法，其特征在于，步驟(3)通過ESP8266無線傳輸模塊，將處理后的脈搏波數據上傳至上位機模塊，進行特征提取。

7.根據權利要求1所述的基于Adam的快批量梯度上升法脈搏波特征提取方法，其特征在于，步驟(4)對脈搏波信號主波波峰采用基于Adam的快批量梯度上升算法進行檢測，獲得準確的脈搏波主波波峰點，具體步驟如下：

(4-1)從m個樣本數據中選取一定的脈搏波數據，獲取脈搏波優化函數的損失函數：對損失函數求偏導：

(4-2)設定參數θ梯度正方向，并計算θ_t處函數梯度g_t；

(4-3)計算梯度的模值，判斷其收斂性：

(4-4)若收斂則獲取第一個局部極大值點，否則進行Adam更新；

(4-5)將梯度g_t代入Adam中，求解一階矩均值和二階矩均值，獲得更新后的參數；

(4-6)重復步驟(4-2)到步驟(4-5)，對所有梯度模值進行收斂性判斷，根據梯度模值的大小，對應到脈搏波波形圖中提取主波波峰點，至此完成特征提取。