一种基于检波器的无感式心率检测方法与流程

本发明涉及心率检测领域，具体涉及一种基于检波器的无感式心率检测。

背景技术：

睡眠期间的心率检测对于确保患者以及老年人的健康至关重要。

市面上的也出现了一些可穿戴心率检测方法或者设备，但通常需要捆绑至其他移动设备上，并需频繁充电，对像老年人一类的用户造成不便。或者目前市面上的心率检测设备的敏感度小，老年人在睡眠时，隔着床垫、被子等覆盖物后，心率的检测信号很弱，从而造成心率检测结果不全或者不清晰的情况。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的不足，本发明提出一种基于检波器的无感式心率检测，其具有减少计算量，避免床垫干扰的好处。

为了实现上述目的，本发明的一种基于检波器的无感式心率检测方法，其特征在于，包括以下步骤，

s100：利用地震检波器检测心脏振动，将心跳信号转换为电信号；

s101：将s100中检测的信号模数转换成数字信号，再将模数转换后的信号分割成等长窗口；

s102：将s101的信号经过低通滤波器滤波以后，再进行自相关函数计算；

s103：提取样本自相关函数峰值；

s104：利用自相关函数峰值提取心跳；

s105：计算心率。

所述自相关函数公式如下：

其中，n代表信号采样点数，h代表时移大小，代表信号均值，xt表示为心跳信号减去心跳信号的均值，然后再将所述心跳信号减去心跳信号的均值所得的信号幅值平方。

s102中，计算的导数与的导数之间的差值，若差值大于预先设定的阈值的threshold，则心跳峰值在t到t+1之间，将t到t+1之间所有的点通过最小二乘法对这些点进行拟合，拟合后的心跳信号波形确定峰值位置。

s101中，每个所述窗口通过s103中的方式均获得若干个峰值，通过每个窗口所含峰值集合中的前20％个峰值来计算平均心跳间隔，假设所述20％个峰值共n个，第一个峰值和第n个峰值的时间间隔为t，则平均心跳间隔：

s105中，假设所述窗口内的心跳峰值共m个，第一个峰值和第m个峰值的时间间隔为s，则心率为bpm＝m/s。

有益效果：1、先通过自相关函数寻找心跳峰值处于的大概位置，再通过最小二乘法来拟合采样点附近区域的点以获得心跳峰值，无需对所有的采样点进行拟合计算。

2、采用地震检波器去检测心跳，避免了床垫等的干扰造成的信号弱的情况。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描写和阐述。

图1是本发明首选实施方式的整体的流程图，

具体实施方式

下面将结合附图、通过对本发明的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本发明的技术方案。

如图1所示，本发明首选实施方式的一种基于检波器的无感式心率检测方法，包括以下步骤，

s100：利用地震检波器检测心脏振动，将心跳信号转换为电信号。

本发明采用地震波检测器来检测心跳，由于地震波检测器的灵敏度高，可以检测到微小的心跳信号，避免了心跳信号受阻挡物的影响。检波器可以捕捉到微小的信号，心脏以一定频率振动时，产生的声波透过床垫传递到检波器的弹簧处，通过弹簧运动带动磁铁在线圈内移动，产生电压信号。

s101：将s100中检测的信号模数转换成数字信号，再将模数转换后的信号分割成等长窗口。每个窗口中包含若干个心跳位置点及心跳峰值。

s102：将s101的信号经过低通滤波器滤波以后，再进行自相关函数计算。

低通滤波器的截止频率为心率监测系统的重要参数。身体动作的频率大多在6hz以上，再通过多次实验，调整低通滤波器的最高截止频率，直至能过滤身体动作频率的最小频率。

自相关函数表示为两个公式：

其中，n代表信号采样点数，h代表时移大小，代表信号均值，

xt定义为：用滤波后的信号减去信号的均值获得信号幅值，然后将信号幅值平方，产生与系统中瞬时机械功率成比例的功率信号。

s104：利用自相关函数峰值提取心跳。

第一步：计算的导数与的导数之间的差值。

第二步：比较的导数与的导数差值与阈值threshold之间的大小。

第三步：若差值大于阈值threshold，则说明心跳波形的斜率开始由正变负，则心跳波形的峰值在t与t+1之间，在窗口中，t和t+1之间有很多个采样点，通过最小二乘法将这些采样点进行拟合，拟合后的图形再确定心脏波形的峰值。

本发明的凸出优点是，建立与心跳波形相关的自相关函数，利用自相关函数快速确定心跳波形峰值所在采样点的大概位置(t与t+1)之间，通过最小二乘法将t与t+1之间的采样点拟合，拟合后的图形再寻找心跳波形的最大值。

所能解决的问题是，避免了对整个心跳采样点进行拟合，只需对特定范围内(t与t+1)的采样点拟合，节约了计算量，也就节约了计算成本。

假设每个窗口通过s103中的方式均获得若干个峰值，通过每个窗口所含峰值集合中的前20％个峰值来计算平均心跳间隔，假设20％个峰值共n个，第一个峰值和第n个峰值的时间间隔为t，则平均心跳间隔：

s105：计算心率。

假设窗口内的心跳峰值共m个，第一个峰值和第m个峰值的时间间隔为s，则心率为bpm＝m/s。

上述具体实施方式仅仅对本发明的优选实施方式进行描述，而并非对本发明的保护范围进行限定。在不脱离本发明设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述、附图对本发明的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发明的保护范畴。本发明的保护范围由权利要求确定。