用光电阵列自适应去除了光电信号中的环境干扰，从 而无需不严格限定设备和皮肤的贴合程度，能够简单、有效地消除光电式脉搏信号测量时 的环境光干扰。以及，本方案不需要高强度的光源，能降低测量设备的功耗、延长使用时间。
[0046] 并且，在优选方案中还通过对主路光信号和各辅路光信号分别进行预处理，滤除 主路光信号和各辅路光信号中的直流成分和高频成分，以及对滤除直流成分和高频成分后 的各路光信号进行与脉搏信号相关的频率能量均衡等预处理，从而更准确地获得消除环境 光干扰后的自适应滤波结果。
【附图说明】
[0047] 图1为本发明实施例提供的一种光电式脉搏信号测量方法流程示意图；
[0048] 图2为本发明实施例提供的一种智能腕带示意图；
[0049] 图3为本发明实施例提供的一种智能耳机示意图；
[0050] 图4为本发明实施例提供的光电传感器阵列信号处理结构示意图；
[0051] 图5为本发明实施例提供的一典型的预处理器频率响应曲线；
[0052] 图6为本发明实施例提供的另一种光电传感器阵列信号处理结构示意图；
[0053] 图7为本发明实施例提供的一种光电式脉搏信号测量装置结构示意图； 图8为本发明实施例提供的另一种光电式脉搏信号测量装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0054] 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。
[0055] 本发明的主要技术构思在于：利用光电传感器阵列技术，基于光传播模型和光强 度信号的物理特征，获取一路光电发射器发出的从皮下有动脉的皮肤表面反射回来的主路 光信号，获取至少一路接收环境光信号的辅路光信号；依据该辅路光信号自适应滤除主路 光信号中的环境光信号，从而消除或降低光电测量脉搏信号时的环境光干扰。
[0056] 图1为本发明实施例提供的一种光电式脉搏信号测量方法的流程示意图，参见图 1，本发明实施例的光电式脉搏信号测量方法包括：
[0057] 步骤S110,获取一路光电发射器发出的从皮下有动脉的皮肤表面反射回来的主路 光信号，获取至少一路接收环境光信号的辅路光信号。
[0058] 在一具体实施例中，可以采用下述方式获得主路光信号和各辅路光信号：
[0059] 在可佩戴测量设备上设置一个光电发射器和两个以上的光电接收器，其中一个光 电接收器为主接收器，其余的为辅接收器；在使用者佩戴该测量设备进行脉搏信号测量时， 将主接收器和光电发射器置于皮肤的指定位置。该指定位置使主接收器与光电发射器之间 至少有一条动脉经过，各辅接收器朝向外环境，各辅接收器与光电发射器的距离大于距离 阈值，以使光电发射器产生的反射光不会进入各辅接收器；利用主接收器接收光电发射器 发出的从皮下有动脉的皮肤表面反射回来的光信号，利用各辅接收器接收环境光信号。
[0060] 该可佩戴测量设备具体可以是应用本方案的是智能腕带、智能耳机等内置有光电 脉搏测量器的测量设备，但不局限于此，本方案可应用其他需要进行脉搏测试的可穿戴电 子广品中。
[0061] 图2是本发明实施例提供的智能腕带示意图。如图2所示，智能腕带上设置有一 个光电发射器和3个光电接收器（1个主接收器2个辅接收器），其中，当使用者佩戴好腕 带测量脉搏时，主接收器和光电发射器位于智能腕带与腕部皮肤相贴合的内侧，至少有一 条动脉处于主接收器和光电发射器之间。2个辅接收器距离光电发射器较远的位置朝向外 环境，位于智能腕带与腕部皮肤不相贴合的外侧，具体可以设置在智能腕带的侧面边棱上， 2个辅接收器和光电发射器之间没有动脉经过。
[0062] 图3是本发明实施例提供的智能耳机示意图。如图3所示，智能耳机上设置有一 个光电发射器和3个光电接收器（1个主接收器2个辅接收器），其中，当使用者佩戴好腕带 测量脉搏时，光电发射器和主接收器位于耳塞上与耳朵皮肤相贴合的部位，在主接收器与 光电发射器之间至少有一条动脉经过。2个辅接收器位于耳塞上与耳朵皮肤不相贴合的部 位，具体可以设置在智能耳机的耳塞外边缘，距离光电发射器较远，朝向外环境，2个辅接收 器和光电发射器之间没有动脉经过。
[0063] 步骤S120,依据该至少一路辅路光信号自适应滤除主路光信号中的环境光干扰， 获取自适应滤波结果。
[0064] 具体地，该步骤S120中的自适应滤除操作可以包括多个自适应滤波周期，每一个 自适应滤波器周期的操作包括：
[0065] 根据各辅路光信号中的环境光与主路光信号中的环境光的光强度关系，得到各辅 路光信号的传输路径滤波器；在一次自适应滤波周期中，计算各辅路光信号经过对应的传 输路径滤波器的输出信号；从主路光信号中减去各辅路光信号的输出信号，得到本次自适 应滤波周期下输出的滤波结果。
[0066] 在得到本次自适应滤波周期下输出的滤波结果之后，该步骤S120还可以包括：
[0067] 根据本次自适应滤波周期下的滤波结果与各辅路光信号的相关函数，计算各辅路 光信号的传输路径滤波器系数的更新量；将更新量对应叠加到各辅路光信号的传输路径滤 波器系数中，对各辅路光信号的传输路径滤波器进行更新，得到下一自适应滤波周期下各 辅路光信号的传输路径滤波器。
[0068] 每一个自适应滤波器周期下，在对各辅路光信号的传输路径滤波器进行更新后， 该步骤S120还可以包括：
[0069] 判断更新后的传输路径滤波器是否满足滤波器约束条件，若是，将更新后的传输 路径滤波器作为下一自适应滤波周期下该辅路光信号的传输路径滤波器，若否，对更新后 的传输路径滤波器进行归一化处理，将归一化后的传输路径滤波器作为下一自适应滤波周 期下该辅路光信号的传输路径滤波器。
[0070] 当计算出的一个辅路光信号的传输路径滤波器系数的更新量小于更新阈值时，确 认该辅接收器对环境光达到了准确地跟踪。
[0071] 步骤S130,从自适应滤波结果中提取出脉搏信号。
[0072] 经过上述步骤S120处理后，从主路光信号自适应滤除环境光干扰后得到的自适 应滤波结果中，多是与脉搏信号有关的信号，从中可以提取出脉搏信号进行心电分析。
[0073] 本发明实施例提供的光电式脉搏信号测量方法，利用光电传感器阵列技术，自适 应从主路光信号中滤除环境光干扰，不严格限定设备和皮肤的贴合程度，能够简单、有效地 消除光电式脉搏信号测量时的环境光干扰。本发明实施例的方法适于在可穿戴产品上使 用。
[0074] 在一优选实施例中，在依据各辅路光信号自适应滤除主路光信号中的环境光干扰 之前，对各辅路光信号与主路光信号进行预处理，实际中可采用预处理器完成。预处理的内 容包括：
[0075] 滤除主路光信号和各辅路光信号中的直流成分和高频成分；对滤除直流成分和高 频成分的主路光信号和各辅路光信号分别进行与脉搏信号有关的频率能量均衡。
[0076] 经过上述预处理后的各辅接收器信号进入自适应滤波器，能够更准确地得到自适 应滤除环境光干扰后的自适应滤波结果。
[0077] 下面结合图4对本发明实施例的光电式脉搏信号测量方法的原理做说明。图4是 本发明实施例提供的光电传感器阵列信号处理结构示意图。
[0078] 参见图4所示，光电传感器阵列由多个光电接收器和一个光电发射器组成，其中 光电接收器又由一个主接收器和多个辅接收器组成。光电发射器发出的光束照射到皮肤 上，主接收器用于接收从皮下有动脉的皮肤表面反射回来的光信号，信号成分有脉搏信号 和环境光干扰，M个辅接收器用于接收环境光信号，其信号基本只有环境光干扰。当应用于 光电式脉搏信号测量设备上时，使用者佩戴好测量设备时，主接收器和光电发射器置于设 备比较贴近皮肤的指定位置，主接收器和光电发射器之间至少有一条动脉通过。各辅接收 器朝向外环境设置，距离光电发射器较远，与光电发射器之间没有动脉经过。
[0079] 光电接收器阵列的信号由软件算法处理，主接收器的信号和各辅接收器信号都经 过预处理，而后各辅接收器的经预处理后信号通过自适应滤波器以消除主光电接收器的 经预处理后信号中的环境光干扰。主接收器信号消除环境光干扰后的输出信号可以用于脉 搏信号分析提取。
[0080] 为实现从主路光信号中自适应滤除环境光干扰，本发明方案分为几个基本部分： 预处理器和自适应滤波器，其中每路辅接收器的自适应滤波器包括传输路径滤波器和滤波 控制器。光电接收器接收的是光强度信号，主辅接收器的信号y，X 1, X2，…，χΜ，分别输入对 应的预处理器处理。预处理器输出的主辅接收器信号为7'，<，1 2'