专利名称：一种定幅值的动态光谱数据提取方法
技术领域：
本发明涉及光谱分析技术领域，特别涉及一种定幅值的动态光谱数据提取方法。
背景技术：
血液成分的无创检测具有非常重要的意义，不仅能够减轻患者的痛苦、感染的风险，同时也是指导临床进行预防、诊断和治疗慢性疾病(例如:糖尿病、高血脂和贫血等)的关键。基于修正的朗伯比尔定律的动态光谱法，利用同步获取的多个波长下的光电脉搏波，提取仅反映脉动动脉血液的吸光度光谱，有效地去除了皮肤、脂肪和骨骼等其他组织的影响。与其他光谱测量方法比较，实现方便，能够克服个体差异和测量条件的影响。然而，所采集的光电容积脉搏波中交流分量占直流分量的比重较小，且实际采样信号中伴随着多种干扰与噪声，脉搏波上任意两点获取的动态光谱很难满足测量精度要求。现有技术中通常采用频域提取法(发明专利《无创测量血液光谱与成分的方法》公开号:CN101507607，
公开日:2009年8月19日)和单沿提取法(发明专利《一种基于单沿提取法的动态光谱数据处理方法》公开号:CN101912256A，
公开日:2010年12月15日)。两种方法均利用统计平均方法来提高动态光谱信噪比，但对于采集过程中的抖动、接触压力改变等因素的影响，频域提取法不能实时反应和避免这些异常波形和奇异值影响，单沿法则能够剔除异常脉搏波影响，对噪声的抑制能力更强，提取更为准确的动态光谱。上述两种方法，虽然从不同的角度提高动态光谱的信噪比，但对于不同个体之间动态光谱信噪比的差异无法平衡。此外，不同个体、不同部位具有不同的动脉充盈程度，因此对应着不同光程长，这种差异会对血液成分无创检测的光谱定标模型产生不利的影响。现有技术中常用多元散射校正方法(MSC)、归一化或净信号分析方法对近红外光谱中光程长的影响进行校正。发 明人在实现本发明的过程中发现，现有技术并非针对抑制光程长的影响而提出，对光程长信息进行校正的同时，也相应地损失了部分有效信息。
发明内容
本发明提供了一种定幅值的动态光谱数据提取方法，本方法解决当前不同个体之间动态光谱光程长的问题，避免有效信息的损失，详见下文描述:—种定幅值的动态光谱数据提取方法，所述方法包括以下步骤:( I)采集全波段光电容积脉搏波并作对数变换，选择全波段中的预设波长，预设等幅值PA ;(2)获取所述全波段对数脉搏波中的上升沿和下降沿区域，以所述等幅值pA为标准在每个上升沿中获取同采样时段的幅值并拟合，所有拟合得到的幅值构成一个定幅值实时动态光谱；(3)剔除含有粗大误差的定幅值实时动态光谱，将剩余定幅值实时动态光谱叠加平均得到最终动态光谱并输出。
所述采集全波段光电容积脉搏波并作对数变换，选择全波段中的预设波长，预设等幅值Pa的步骤具体为:同步采集待测部位至少一个脉搏波周期的所述全波段光电容积脉搏波；对所述全波段光电容积脉搏波作对数变换，获取所述全波段对数脉搏波；选定全波段中的预设波长\，在预设波长\上预设所述等幅值记为pA。所述获取所述全波段对数脉搏波中的上升沿和下降沿区域，以所述等幅值pA为标准在每个上升沿中获取同采样时段的幅值并拟合，所有拟合得到的幅值构成一个定幅值实时动态光谱的步骤具体为:获取所述全波段对数脉搏波中大于平均幅值的对数脉搏波，将所述对数脉搏波叠加平均获取脉搏波模板；查找所述脉搏波模板的所有峰值点和谷值点，由所述峰值点和所述谷值点将所述全波段对数脉搏波分割为一系列上升沿和下降沿区域；在预设波长\每个上升沿中获取与第一个采样点相差所述等幅值pA的采样点；通过等幅值采样点划分其他对数脉搏波对应的上升沿；在每个上升沿中获取谷值点至等幅值采样点所在区域的全波段对数脉搏波数据，通过最小二乘拟合求取每个波长等幅值采样点的拟合值；每个上升沿中全波段的所有拟合值构成一个定幅值实时动态光谱。所述剔除含有粗大·误差的定幅值实时动态光谱，将剩余定幅值实时动态光谱叠加平均得到最终动态光谱并输出的步骤具体为:对所有定幅值实时动态光谱叠加平均，获取平均动态光谱；用欧氏距离描述所有定幅值实时动态光谱与所述平均动态光谱的相似程度；根据所述相似程度利用3 O准则，删除残差大于3 O的定幅值实时动态光谱；对剩余定幅值实时动态光谱叠加平均获取最终定幅值动态光谱并输出。本发明提供的技术方案的有益效果是:本方法通过将脉搏波分割为上升沿和下降沿区域，求取每个上升沿的等幅值实时动态光谱，又通过统计平均效应删除异常波形和奇异值的影响，提高了定幅值动态光谱的信噪比；更重要的是通过不同待测部位等幅值的确定，在不改变动态光谱有效信息的同时，有助于降低不同测量部位光程长差异的影响，且平衡了不同待测部位动态光谱的信噪比，为提高动态光谱无创血液成分检测定标模型的精度提供有效的方法。
图1为本发明提供的一种定幅值的动态光谱数据提取方法的流程图；图2为本发明提供的预设等幅值的流程图；图3为本发明提供的获取定幅值实时动态光谱的流程图；图4为本发明提供的输出最终动态光谱的流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
为了解决当前不同个体之间动态光谱光程长的问题，避免有效信息的损失，本发明实施例提供了一种定幅值的动态光谱数据提取方法，参见图1、图2、图3和图4，详见下文描述:101:采集全波段光电容积脉搏波并作对数变换，选择全波段中的预设波长，预设等幅值pA ;该步骤具体包括步骤1011-1013，详见下文描述:1011:同步采集待测部位至少一个脉搏波周期的全波段光电容积脉搏波；其中，待测部位可为手指或耳垂等部位，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。米集的全波段光电容积脉搏波表不为式(I)，入1，A 2,…，入1^对应于1^个波长，11表示每个波长脉搏波的采样点个数。
权利要求
1.一种定幅值的动态光谱数据提取方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (1)采集全波段光电容积脉搏波并作对数变换，选择全波段中的预设波长，预设等幅值入P ; (2)获取所述全波段对数脉搏波中的上升沿和下降沿区域，以所述等幅值Pa为标准在每个上升沿中获取同采样时段的幅值并拟合，所有拟合得到的幅值构成一个定幅值实时动态光谱； (3)剔除含有粗大误差的定幅值实时动态光谱，将剩余定幅值实时动态光谱叠加平均得到最终动态光谱并输出。
2.根据权利要求1所述的一种定幅值的动态光谱数据提取方法，其特征在于，所述采集全波段光电容积脉搏波并作对数变换，选择全波段中的预设波长，预设等幅值Pa的步骤具体为: 同步采集待测部位至少一个脉搏波周期的所述全波段光电容积脉搏波； 对所述全波段光电容积脉搏波作对数变换，获取所述全波段对数脉搏波； 选定全波段中的预设波长X，在预设波长\上预设所述等幅值记为pA。
3.根据权利要求1所述的一种定幅值的动态光谱数据提取方法，其特征在于，所述获取所述全波段对数脉搏波中的上升沿和下降沿区域，以所述等幅值PA为标准在每个上升沿中获取同采样时段的幅值并拟合，所有拟合得到的幅值构成一个定幅值实时动态光谱的步骤具体为:· 获取所述全波段对数脉搏波中大于平均幅值的对数脉搏波，将所述对数脉搏波叠加平均获取脉搏波模板； 查找所述脉搏波模板的所有峰值点和谷值点，由所述峰值点和所述谷值点将所述全波段对数脉搏波分割为一系列上升沿和下降沿区域； 在预设波长、每个上升沿中获取与第一个采样点相差所述等幅值PA的采样点； 通过等幅值采样点划分其他对数脉搏波对应的上升沿； 在每个上升沿中获取谷值点至等幅值采样点所在区域的全波段对数脉搏波数据，通过最小二乘拟合求取每个波长等幅值采样点的拟合值； 每个上升沿中全波段的所有拟合值构成一个定幅值实时动态光谱。
4.根据权利要求1所述的一种定幅值的动态光谱数据提取方法，其特征在于，所述剔除含有粗大误差的定幅值实时动态光谱，将剩余定幅值实时动态光谱叠加平均得到最终动态光谱并输出的步骤具体为: 对所有定幅值实时动态光谱叠加平均，获取平均动态光谱；用欧氏距离描述所有定幅值实时动态光谱与所述平均动态光谱的相似程度； 根据所述相似程度利用30准则，删除残差大于30的定幅值实时动态光谱； 对剩余定幅值实时动态光谱叠加平均获取最终定幅值动态光谱并输出。
全文摘要
本发明公开了一种定幅值的动态光谱数据提取方法，包括以下步骤采集全波段光电容积脉搏波并作对数变换，选择全波段中的预设波长，预设等幅值；获取全波段对数脉搏波中的上升沿和下降沿区域，以等幅值为标准在每个上升沿中获取同采样时段的幅值并拟合，所有拟合得到的幅值构成一个定幅值实时动态光谱；剔除含有粗大误差的定幅值实时动态光谱，将剩余定幅值实时动态光谱叠加平均得到最终动态光谱并输出。本方法提高了定幅值动态光谱的信噪比；通过不同待测部位等幅值的确定，在不改变动态光谱有效信息的同时，有助于降低光程长差异的影响，且平衡了不同待测部位动态光谱的信噪比，为提高动态光谱无创血液成分检测定标模型的精度提供有效的方法。
文档编号A61B5/1455GK103239239SQ20131014280
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月23日 优先权日2013年4月23日
发明者李刚, 周梅, 林凌 申请人:天津大学