一种双波长心率测量装置及方法_3

文档序号:9772444阅读:来源:国知局
GA(GbAXBs+GmAXMs+NoiseAl)+NoiseA2;其中 GA 是光电管响应、 L邸光效等造成的电路增益,GbA是血流对波长A的吸收增益,Bs是血流密度变化信号,GmA是 组织对波长A的吸收增益,Ms是组织密度变化信号,NoiseAl和NoiseA2是各级引入的噪声。 SigB 可 W 表述为:Si 浊=GB(GbBXBs+GmBXMs+NoiseBl)+NoiseB2;其中 GB 是光电管响应、 L邸光效等造成的电路增益,GbB是血流对波长B的吸收增益,Bs是血流密度变化信号,GmB是 组织对波长B的吸收增益,Ms是组织密度变化信号,NoiseBl和NoiseB2是各级引入的噪声。 由于随着屯、跳变化,皮下主要的变化为:血流密度变化Bs与组织密度变化Ms;由于血红素的 密度变化,血流密度变化对波长A的光束的吸收增益化A,会远大于血流密度变化对波长B的 光束的吸收增益加 B,而组织密度变化对波长A和B的光束的吸收增益GmA与GmB的区别将不 那么明显。因此,可W通过数学方法(例如最小二乘法)估计一个波长为B的第二LED2点亮时 光电管3的信号与波长为A的第一 LEDl点亮时光电管3的信号之间的增益函数化eta。
[0084] 最后进行子步骤d、依据增益函数用波长为B的第二LED2点亮时光电管3的信号处 理波长为A的第一 LEDl点亮时光电管3的信号。使用化eta处理SigA与SigB得到SigMix = SigA-The化X SigB; W最大程度的减小SigA中的Ms信号。如果将Si浊看做是SigA的噪声样 本,The化可W简单的由最小二乘计算出。
[0085] 所述步骤3包括两个步骤:e、对步骤2所得信号进行傅里叶变换,将其转换至频域; f、分析步骤3子步骤e所得频域信号的峰值分布和情况,选出可能的屯、率频点。
[0086] 参考图10,具体来说,首先进行子步骤e、对步骤2所得信号进行傅里叶变换,将其 转换至频域。
[0087] 在所述步骤2中所得到的SigMix,是削弱了组织密度变化的血流密度变化光电信 号,SigMix是一个时域信号,通过对其进行傅里叶变换,可W将其转换至频域信号 SigMixFreq。为了保证屯、率的分辨精度,如果采用FFT,在采样率20化的条件下,至少需要进 行256点,W512点为佳,增加点数会增加屯、率计算滞后,但可W增加屯、率的分辨精度。
[0088] 所述步骤2中所得到的Si浊,是包含了组织密度变化和血流密度变化光电信号,其 中组织密度变化成分较多,Si浊可W表征用户的运动情况,SigB是一个时域信号,通过对其 进行傅里叶变换,可W将其转换至频域信号Si浊Freq。为了保证屯、率的分辨精度,如果采用 FFT,在采样率20化的条件下,至少需要进行256点,W512点为佳,增加点数会增加屯、率计算 滞后,但可W增加屯、率的分辨精度。
[0089] 随后进行子步骤f、分析步骤3子步骤e所得频域信号的峰值分布和情况,选出可能 的屯、率频点。
[0090] 得到SigBFreq后,通过捜寻峰值,可W得到运动频率点,运些频率点的峰值是由于 运动产生的。按照经验,SigBFreq捜寻的峰值个数,可W控制在3-4个。得到SigMixFreq后, 对SigBFreq的峰值频点进行抑制,抑制方式有:直接将SigMixFreq中SigBFreq峰值频点赋 值为0、将SigMixFreq中SigBFreq峰值频点的值乘W-小于零的系数。经过上述处理后,在 SigMixFreq中进行峰值频点捜索,找到峰值最大或满足谐波分布的频点,记录为当前屯、率 频点化intHR。
[0091] 所述步骤4包括四个步骤:g、频点跳转允许判断;h、频点跳转平滑;i、屯、率换算;j、 屯、率输出平滑。
[0092] 参考图11,具体来说,为了理解方便,将当前屯、率的频点记为化intHR_Pres,首先 进行子步骤g、频点跳转允许判断。步骤3得到的化int皿屯、率频点,由于噪声影响,可能是不 稳定、错误的,为了过滤错误的Point皿频点,首先判断化in地R是否是合理的屯、率频点,如 果屯、率频点对应的屯、率值小于30跳每分钟或大于210跳每分钟,不允许频点跳转。如果 PointHR是合理的屯、率频点,判断PointHR与当前屯、率频点PointHR_Pres是否接近,如果 Point皿与当前屯、率频点PointHR_Pres接近,允许将当前屯、率频点化intHR_Pres直接赋值 为化int皿;如果化int皿与当前屯、率频点化intHR_Pres差异过大,那么仅当化intHR保持一 段时间t后,才允许频点跳转。
[0093] 为了理解方便,将输出屯、率频点记为化111地1?_?'63_〇11*,进行子步骤h、频点跳转 平滑。如果化in地;r_Pres_0ut小于前屯、率频点?〇;[]1地1?_?'6 3,?〇;[]1地1'_?'6 3_〇111:每若干秒 加一;如果化in地;r_Pres_0ut大于前屯、率频点?〇;[]1地1?_?'6 3,?〇;[]1地1'_?'6 3_〇111:每若干秒 减一;
[0094] 接下去进行子步骤i、屯、率换算。输出屯、率频点化intHR_Pres_0ut是频率上的一个 点,该点的物理频率为当前屯、率皿=化in地R_Pres_0utXFs/NX60(跳每分钟);其中Fs是 采样频率,N是FFT的点数。为了进一步提高屯、率换算精度,也可W在换算前,用PointHR_ PresJXit频点附近的SigMixFreq前后频点的值加权平均,计算出等效频点化intHR_Pres_ Out',并计算出更加精确的当前息率HR = PointHR_Pres_Out' XFs/NX60(跳每分钟).
[00M]接下去进行子步骤j、屯、率平滑输出。一种平滑方式是使用限斜率平滑:为了理解 方便,将输出屯、率记为HR_Output,当当前屯、率皿大于输出屯、率HR_Ou化Ut时,HRJXitput加 一;当当前屯、率皿小于输出屯、率HR_Ou化Ut时,HR_Ou化Ut减一。其他的平滑方式包括:低通 滤波平滑:使用一低通滤波器LPF处理皿,HR_Ou化Ut为低通滤波器LPF的输出。运样做的目 的在于减小屯、率的跳变值,使计算结果更加易于读取。
[0096] 实施例5,一种双波长屯、率测量方法,参照附图12。
[0097] 参考图12,本实施例详细阐述本发明提出的一种屯、率信号的处理方法的各中间过 程信号及该方法的具体工作过程。
[0098] 首先进行步骤1包括两个步骤:a、采集波长为A的第一 LEDl点亮时光电管3的信号; b、采集波长为B的第二LED2点亮时光电管3的信号。所述方法对应装置中的Lm)驱动器首先 点亮波长为A的第一LEDl,此时进入光电管的波束主要包含波长A的光束,通过模数转换器 采集光电管的电平W得到波长为A的第一 LEDl点亮时光电管3的信号SigA;然后,装置中的 L邸驱动器焰灭波长为A的第一LEDl,并点亮波长为B的第二LED2,此时进入光电管的波束主 要包含波长B的光束,通过模数转换器采集光电管的电平W得到波长为B的第二LED2点亮时 光电管3的信号SigB;然后,装置中的L邸驱动器焰灭所有LEDW节约电量。步骤1的执行频率 设定为20化。
[0099] 随后进行所述步骤2,首先进行子步骤C、估计波长为B的第二LED2点亮时光电管3 的信号与波长为A的第一 LEDl点亮时光电管3的信号之间的增益函数。使用递推最小二乘方 法,将SigB作为SigA的噪声样本,估计滤波函数化eta。随后进行子步骤d、依据增益函数用 波长为B的第二LED2点亮时光电管3的信号处理波长为A的第一 LEDl点亮时光电管3的信号。 使用Ilie化处理SigA与SigB得到SigM
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