非接触式检测生命体征信号的方法和装置的制造方法_3

文档序号:9896326阅读:来源:国知局
入呼吸暂停判断阶段,保留varf。。)在进入呼吸暂停判断阶段后,若有新数据加入缓存空间后,通过计算缓存空间中后5秒的呼吸信号的波动方差,记var2’,判断ab秒(Var2-Var2’)是否小于设定幅度,根据大量的经验可得出所述设定幅度为10,满足条件则呼吸暂停计时加I,否则结束呼吸暂停判断,进入呼吸统计阶段;当呼吸暂停计时大于10时,则记为一次真实的呼吸暂停事件。(4)当没有进入呼吸暂停判断,在呼吸统计阶段时,进行正常的呼吸统计,根据过零点呼吸检测法,找到呼吸信号波形由负半轴向正半轴的过零点,每个过零点既是呼吸的开始也是呼吸的结束,因此两个相邻的过零点即为一次有效的呼吸间期。(6)通过累计呼吸间期,可以测出人体每分钟的呼吸频率。
[0054]通过本实施例,一方面,克服用户因接触式装置长期接触带来的不适感,另一方面,在信号识别方面,精确获取用户的脉搏和呼吸信号,在采集体征信号处于低信噪比环境下,可对低通量呼吸及呼吸暂停状态的精确识别功能,识别正确率达99 %及以上,在检测准确率和识别准确度方面,与传统医用接触式体征信号获取装置相当,但实现方案运算复杂度更低。
[0055]需要说明的是,对于前述的各方法实施例,为了简便描述,将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本发明并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本发明,某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。
[0056]以下对可用于执行上述非接触式检测生命体征信号的方法的非接触式检测生命体征信号的装置实施例进行说明。为了便于说明,非接触式检测生命体征信号的装置实施例的结构示意图中,仅仅示出了与本发明实施例相关的部分,本领域技术人员可以理解,图中示出的装置结构并不构成对装置的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。
[0057]实施例三:
[0058]图5为本发明实施例三的非接触式检测生命体征信号的装置的示意性结构图;如图5所示,本实施例的非接触式检测生命体征信号的装置包括:采集模块510、处理模块520和特征提取模块530,各模块详述如下:
[0059]所述采集模块510,用于以非接触方式获取包含用户体征的压力信号;以及,用于将压力信号转换为电信号,把该电信号作为混叠体征信号;
[0060]具体的,用户休息时,可通过被褥、床垫或枕头下的压电信号采集器获取包含用户体征的压力信号。压电信号采集器以非接触的方式将用户体征的压力信号转换为电信号,即获取了初始化的混叠体征信号,所述压电陶瓷信号采集器可以设定的周期(例如5秒)实时传输混叠体征信号到处理模块520。
[0061]所述处理模块520,用于滤除混叠体征信号中的工频噪声,从混叠体征信号中分离出呼吸信号和脉搏信号;
[0062]本实施例中,所述处理模块520可通过小波去噪方法滤除混叠体征信号的工频噪声;或通过陷波器滤除混叠体征信号的工频噪声;通过巴特沃斯带通滤波器分频得出呼吸信号和脉搏信号;或将混叠体征信号进行小波分解,得出呼吸信号和脉搏信号。
[0063]其中,将混叠体征信号进行小波分解,得出脉搏信号,过程包括:基于小波变换得出混叠体征信号在某一小波尺度上表现的时域特征,根据信号的时域特征和对应的时间窗函数,采用时域峰值定位算法得出粗略脉搏信号;采用小波变换的过零点算法对粗略脉搏信号进行去噪,并基于信号的最大值点和最小值点来检测信号中的QRS波;检测到脉搏信号QRS波后,采用差分阈值法进行信号波形特征提取,得到准确的脉搏波信号。
[0064]所述处理模块520,还用于在从混叠体征信号中分离出呼吸信号和脉搏信号之后,根据呼吸信号及脉搏信号的近似循环平稳特性,结合设定的信号限幅,从呼吸信号和脉搏信号中排除体动信号的干扰。具体用于,检测呼吸信号和脉搏信号的信号突变情况,根据预设的信号突变幅度和持续时间,识别所述呼吸信号和脉搏信号中包含的剧烈体动信号和微动体动信号,记录为体动信号,并从呼吸信号和脉搏信号中排除体动信号的干扰。
[0065]所述特征提取模块530,用于对脉搏信号进行特征值提取,得到脉率;对呼吸信号进行特征值提取,得到呼吸率。
[0066]其中,所述对脉搏信号进行特征值提取,得到脉率,过程包括:根据脉搏信号的信号特征设置移动的时域窗,在每个窗中找出脉搏信号的最大值点,并在最大值点前/后时间T内找出脉搏信号的最小值点,所述时间T为时域窗的移动步长;根据各最大值点到对应最小值点的纵向距离和横向距离,确定其中一组最大值点和最小值点作为最优脉搏特征;将最优脉搏作为初始点,根据标准心率周期,从初始点开始左右展开定位脉搏信号中的波峰和波谷;计算两相邻的波峰或波谷的间距,根据所述间距得出脉搏信号的搏动间期,根据所述搏动间期得出人体每分钟的脉搏频率。
[0067]优选的,所述时域窗的窗宽为0.4秒,以0.2秒的步长平滑移动;在每个窗中找出脉搏信号的最大值点之后还包括:若存在重叠的、或者时间相差0.1秒内的两个最大值点,选择其中一个最大值点保留,将另一个排除。
[0068]优选的,所述根据标准心率周期,从初始点开始左右展开定位脉搏信号中的波峰和波谷之后还包括:若波峰到对应波谷的纵向距离小于最优脉搏特征的0.6倍,将该组波峰波谷排除;从剩余的波峰波谷中选择峰谷纵向距离最大的一组作为该标准心率周期内的有效波峰波谷。
[0069]其中,所述对呼吸信号进行特征值提取,得到呼吸率,过程包括:对呼吸信号设置一个T’秒的缓存空间,每秒计算一次缓存空间中前T’/2秒和后T’/2秒的呼吸信号的波动方差,分别记为var I和var2;判断var I与var2的差值是否大于设定阈值,若是,判定进入呼吸暂停判断阶段,否则,判定为呼吸统计阶段;在呼吸统计阶段,获取缓存空间中呼吸信号对应的呼吸波由负半轴到正半轴的过零点,根据所述过零点得出呼吸间期,累计呼吸间期得到人体每分钟的呼吸频率;在呼吸暂停判断阶段,每秒计算一次缓存空间中后T’/2秒呼吸信号的波动方差,检测所述波动方差的变化幅度是否小于设定幅度;若否,呼吸暂停判断结束,进入呼吸统计阶段,若是,呼吸暂停计时加I;当呼吸暂停计时大于设定数值时记为一次真实的呼吸暂停事件。
[0070]作为一优选实施方式,所述缓存空间为10秒缓存空间;所述根据过零点得出呼吸间期之前还包括:若存在重复的、或者时间间隔小于I秒的两个过零点,选择其中一个保留。
[0071]作为另一优选实施方式,所述处理模块520,还用于在排除体动信号的干扰之后,识别所述脉搏信号包含的基线漂移,将所述脉搏信号减去所述基线漂移,获得无基线漂移的脉搏信号。
[0072]需要说明的是,上述示例的非接触式检测生命体征信号的装置的实施方式中,各模块/单元之间的信息交互、执行过程等内容,由于与本发明前述方法实施例基于同一构思,其带来的技术效果与本发明前述方法实施例相同,具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述,此处不再赘述。
[0073]此外,上述示例的非接触式检测生命体征信号的装置的实施方式中,各功能模块的逻辑划分仅是举例说明,实际应用中可以根据需要,例如出于相应硬件的配置要求或者软件的实现的便利考虑,将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将所述非接触式检测生命体征信号的装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。
[0074]另外,上述示例的非接触式检测生命体征信号的装置的实施方式中,各功能模块可以集成在一个处理模块中,也可以是各个模块单独物理存在,也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。
[0075]所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。本领域普通技术人员可以理解本发明的任意实施例指定的方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件(个人计算机、服务器、或者网络设备等)来完成。该程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时,可执行上述任意实施例指定的方法的全部或部分步骤。前述存储介质可以包括任何可以存储程序代码的介质,例如只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取器(Random Access Memory,RAM)、磁盘或光盘等。
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