[發(fā)明專利]基于信噪比提高技術(shù)的脈搏波獲取方法、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110525795.8
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113397496A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林霖;王濤
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: A61B5/02
• 分類號: A61B5/02
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 黎揚(yáng)鵬

本發(fā)明公開了基于信噪比提高技術(shù)的脈搏波獲取方法、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)，方法包括：利用光電容積描記法獲取各個(gè)采樣時(shí)刻點(diǎn)對應(yīng)的PPG信號；確定當(dāng)前濾波時(shí)刻點(diǎn)；根據(jù)PPG信號和確定的當(dāng)前濾波時(shí)刻點(diǎn)，分別計(jì)算所有采樣時(shí)刻點(diǎn)與當(dāng)前濾波時(shí)刻點(diǎn)之間的歐式距離；根據(jù)歐式距離，分別計(jì)算所有采樣時(shí)刻點(diǎn)與當(dāng)前濾波時(shí)刻點(diǎn)之間的相似度權(quán)重系數(shù)；根據(jù)相似度權(quán)重系數(shù)，計(jì)算確定的當(dāng)前時(shí)刻的濾波后脈搏波信號，直至獲得所有濾波時(shí)刻點(diǎn)的濾波后脈搏波信號。本發(fā)明將目標(biāo)時(shí)刻點(diǎn)的信號與整個(gè)脈搏波信號進(jìn)行比較，根據(jù)相似度來確定權(quán)值，提高了信噪比，去噪效果顯著，可廣泛應(yīng)用于信號處理技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是基于信噪比提高技術(shù)的脈搏波獲取方法、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

心臟驟起性的舒張和收縮的過程中，心室里的血液會被射入主動(dòng)脈中，并以周期波的形式沿動(dòng)脈各個(gè)管系傳播開，這種周期波被稱為脈搏波。脈搏波是一種重要的人體生理參數(shù)，從脈搏波信號的波形中，可以提取心率及血液傳導(dǎo)速度等參數(shù)，利用這些特征參數(shù)有助于對人體心血管系統(tǒng)生理病理狀態(tài)的評估，也是心血管疾病診斷的重要依據(jù)。此外，對人體氧代謝狀況有重要表征意義的血氧飽和度的測量，也需要以脈搏波信號為基礎(chǔ)。無創(chuàng)的脈搏波測量方法主要是采集單色光經(jīng)過人體組織的反射或透射后的光信號，該信號直接反應(yīng)了人體動(dòng)脈搏動(dòng)引起血氧吸光度的變化，這種脈搏波測量方法就是光電容積描記法(Photoplethysmography,PPG)。

然而，脈搏波信號是非常微弱的，在檢測和采集過程中，不可避免的存在噪聲干擾，主要表現(xiàn)為：儀器熱噪聲和電磁干擾引起的高頻噪聲，人體節(jié)律性生理活動(dòng)引起的低頻噪聲，及傳感器和測量部位相對運(yùn)動(dòng)引起的運(yùn)動(dòng)偽跡等。其中運(yùn)動(dòng)偽跡在頻譜上與脈搏波的頻率成分存在重疊部分。從總體看來，脈搏波信號中的噪聲的頻率成分覆蓋了各個(gè)頻段，可以用高斯白噪聲來近似表征。傳統(tǒng)的去噪方法是在固定頻帶內(nèi)進(jìn)行帶通濾波運(yùn)算，不能消除頻帶混疊的干擾。有學(xué)者引入小波變換和經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解等新型濾波方法，這些方法在一定程度上改善了傳統(tǒng)的FIR和IIR濾波器。但是，從本質(zhì)上看，這些方法都是基于頻域的濾波方法，并不能完全消除與脈搏波頻帶混疊的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種效果顯著的基于信噪比提高技術(shù)的脈搏波獲取方法、系統(tǒng)及存儲介質(zhì)。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于信噪比提高技術(shù)的脈搏波獲取方法，包括以下步驟：

利用光電容積描記法獲取各個(gè)采樣時(shí)刻點(diǎn)對應(yīng)的PPG信號；

確定當(dāng)前濾波時(shí)刻點(diǎn)；

根據(jù)PPG信號和確定的當(dāng)前濾波時(shí)刻點(diǎn)，分別計(jì)算所有采樣時(shí)刻點(diǎn)與當(dāng)前濾波時(shí)刻點(diǎn)之間的歐式距離；

根據(jù)歐式距離，分別計(jì)算所有采樣時(shí)刻點(diǎn)與當(dāng)前濾波時(shí)刻點(diǎn)之間的相似度權(quán)重系數(shù)；

根據(jù)相似度權(quán)重系數(shù)，計(jì)算確定的當(dāng)前時(shí)刻的濾波后脈搏波信號，直至獲得所有濾波時(shí)刻點(diǎn)的濾波后脈搏波信號。

進(jìn)一步，所述利用光電容積描記法獲取各個(gè)采樣時(shí)刻點(diǎn)對應(yīng)的PPG信號這一步驟，包括以下步驟：

獲取采樣時(shí)刻點(diǎn)的脈搏波信號；

建立采樣時(shí)刻點(diǎn)的加性噪聲模型；

根據(jù)脈搏波信號和加性噪聲模型對PPG信號建模，所述PPG信號的建模公式為：

y(i)＝s(i)+n(i)，

其中，y(i)為i時(shí)刻下的PPG信號；s(i)為i時(shí)刻下的脈搏波信號；n(i)為i時(shí)刻下的加性噪聲；i表示采樣時(shí)刻點(diǎn)。

進(jìn)一步，所述根據(jù)PPG信號和確定的當(dāng)前濾波時(shí)刻點(diǎn)，分別計(jì)算所有采樣時(shí)刻點(diǎn)與當(dāng)前濾波時(shí)刻點(diǎn)之間的歐式距離這一步驟，包括以下步驟：

分別確定待計(jì)算的采樣時(shí)刻點(diǎn)與當(dāng)前濾波時(shí)刻點(diǎn)的鄰域；