可穿戴设备及其监测方法和监测装置与流程

1.本技术涉及电子设备技术领域，特别涉及一种可穿戴设备及其监测方法和监测装置。


背景技术：

2.呼吸是人体重要的生理过程，而呼吸频率是急性呼吸功能障碍的敏感指标，也是一个人心脏功能好坏和气体交换是否正常的重要指标。呼吸频率的测量在心肺功能观察、运动效果评估和睡眠质量检测等领域有这广泛的应用。
3.目前，临床上用于呼吸频率估计的方案主要有阻抗法、直接测量呼气气流法和气道压力法等。临床上的呼吸检测装置大多是侵入式的，并且体积庞大、设备操作复杂，不适用于日常工作和生活监测。
4.因此，如何实现日常工作和生活中进行呼吸的监测是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本技术旨在至少从一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。
6.本技术实施例提出了一种可穿戴设备的监测方法，包括：获取可穿戴设备的加速度信号和光电容积脉搏波描记法ppg信号；基于所述加速度信号，计算活动量；分别从所述加速度信号和所述ppg信号中对应提取加速度通道的呼吸信号和ppg通道的呼吸信号，并基于所述加速度通道的呼吸信号和所述ppg通道的呼吸信号，结合参考呼吸率，计算呼吸率和信号质量；基于所述活动量、所述呼吸率和所述信号质量，确定输出的呼吸率，以便实现对呼吸的监测。
7.根据本技术实施例的可穿戴设备的监测方法，获取可穿戴设备的加速度信号和光电容积脉搏波描记法ppg信号，基于加速度信号计算活动量，并分别从加速度信号和ppg信号中对应提取加速度通道的呼吸信号和ppg通道的呼吸信号，并基于加速度通道的呼吸信号和ppg通道的呼吸信号，结合参考呼吸率，计算呼吸率和信号质量，基于活动量和信号质量，确定输出的呼吸率，以便实现对呼吸的监测。由此，该方法基于加速度信号和ppg信号实现对呼吸率进行联合追踪，从而实现在日常工作和生活中进行呼吸的监测。
8.在一些实施例中，所述基于所述加速度信号，计算活动量，包括：对所述加速度信号进行降采样处理，以得到第一预设频率的加速度信号；建立第一预设时间的缓存队列；根据两两相邻的所述第一预设频率的加速度信号，计算得到多个第二预设时间的活动量；将所述多个第二预设时间的活动量，按照时间顺序排队放入所述缓存队列中；获取所述缓存队列的中值，作为所述第一预设时间的活动量。
9.在一些实施例中，从所述加速度信号中提取加速度通道的呼吸信号，包括：对第一预设频率的加速度信号，以第一预设时间窗口进行滑窗处理；对滑窗内的第一预设频率的加速度信号进行差分处理，以去除重力加速度信号带来的低频分量干扰，获取线性加速度，得到所述加速度通道的呼吸信号。
10.在一些实施例中，所述获取可穿戴设备的ppg信号之后，还包括：对所述ppg信号进行滤波处理；对滤波处理后的ppg信号，以第二预设时间窗口进行滑窗处理；对滑窗内的ppg信号进行峰值提取，并按照时间顺序存放所述峰值，以得到峰值序列。
11.在一些实施例中，从所述ppg信号中提取ppg通道的呼吸信号，包括：将所述峰值序列进行差分处理，得到非均匀采样的心率信号；对所述非均匀采样的心率信号进行插值处理，得到第二预设频率的节拍间隔ibi信号；对所述第二预设频率的ibi信号进行带通滤波处理，得到ppg通道的呼吸信号。
12.在一些实施例中，所述基于所述加速度通道的呼吸信号和所述ppg通道的呼吸信号，结合参考呼吸率，计算呼吸率和信号质量，包括：分别对所述加速度通道的呼吸信号和所述ppg通道的呼吸信号进行快速傅里叶变换，得到对应的所述加速度通道的频谱序列和所述ppg通道的频谱序列；根据所述加速度通道的频谱序列和所述ppg通道的频谱序列，分别计算对应的加速度通道的幅度谱和ppg通道的幅度谱；根据所述参考呼吸率计算参考呼吸频率，并根据所述参考呼吸频率，分别设置加速度通道的呼吸信号搜索区间和ppg通道的呼吸信号搜索区间；在所述加速度通道的呼吸信号搜索区间和所述ppg通道的呼吸信号搜索区间内，结合对应通道的幅度谱，获取对应的幅度最大的频率点，分别作为加速度通道的呼吸频率和ppg通道的呼吸频率；分别对所述加速度通道的呼吸频率和所述ppg通道的呼吸频率进行转换，对应得到所述加速度通道的呼吸率和所述ppg通道的呼吸率；根据所述加速度通道的幅度和加速度通道的呼吸信号搜索区间外部的噪声信号幅度，计算得到加速度通道的信号质量，以及根据所述ppg通道的幅度和ppg通道的呼吸信号搜索区间外部的噪声信号幅度，计算得到ppg通道的信号质量。
13.在一些实施例中，基于所述活动量、所述呼吸率和所述信号质量，确定输出的呼吸率，包括：在活动量处于第一活动量预设范围时，选择的通道为所述加速度通道；或，在活动量处于第二活动量预设范围时，选择的通道为所述ppg通道；其中，所述第一活动量预设范围大于所述第二活动量预设范围；在选择的通道上，根据所述信号质量，确定输出的呼吸率。
14.在一些实施例中，所述在选择的通道上，根据所述信号质量，确定输出的呼吸率，包括：在所述信号质量处于第一信号质量范围时，确定输出的呼吸率为参考呼吸率；或，在所述信号质量处于第二信号质量范围时，确定输出的呼吸率为选择的通道上计算得到的呼吸率和所述参考呼吸率的平均值，其中，所述第一信号质量范围大于所述第二信号质量范围。
15.本技术实施例还提出了一种可穿戴设备的监测装置，包括：获取模块，用于获取可穿戴设备的加速度信号和光电容积脉搏波描记法ppg信号；第一计算模块，用于基于所述加速度信号，计算活动量；第二计算模块，用于分别从所述加速度信号和所述ppg信号中对应提取加速度通道的呼吸信号和ppg通道的呼吸信号，并基于所述加速度通道的呼吸信号和所述ppg通道的呼吸信号，结合参考呼吸率，计算呼吸率和信号质量；确定模块，用于基于所述活动量、所述呼吸率和所述信号质量，确定输出的呼吸率，以便实现对呼吸的监测。
16.根据本技术实施例的可穿戴设备的监测装置，通过获取模块获取可穿戴设备的加速度信号和光电容积脉搏波描记法ppg信号，并通过第一计算模块基于加速度信号计算活动量，通过第二计算模块分别从加速度信号和ppg信号中对应提取加速度通道的呼吸信号
和ppg通道的呼吸信号，并基于加速度通道的呼吸信号和ppg通道的呼吸信号，结合参考呼吸率，计算呼吸率和信号质量，以便确定模块基于活动量、呼吸率和信号质量，确定输出的呼吸率，以便实现对呼吸的监测。由此，该装置基于加速度信号和ppg信号实现对呼吸率进行联合追踪，从而实现在日常工作和生活中进行呼吸的监测。
17.在一些实施例中，所述第一计算模块，包括：降采样处理单元，用于对所述加速度信号进行降采样处理，以得到第一预设频率的加速度信号；建立单元，用于建立第一预设时间的缓存队列；第一计算单元，用于根据两两相邻的所述第一预设频率的加速度信号，计算得到多个第二预设时间的活动量；存放单元，用于将所述多个第二预设时间的活动量，按照时间顺序排队放入所述缓存队列中；第一获取单元，用于获取所述缓存队列的中值，作为所述第一预设时间的活动量。
18.在一些实施例中，所述第二计算模块，包括：滑窗单元，用于对第一预设频率的加速度信号，以第一预设时间窗口进行滑窗处理；第一差分处理单元，用于对滑窗内的第一预设频率的加速度信号进行差分处理，以去除重力加速度信号带来的低频分量干扰，获取线性加速度，得到所述加速度通道的呼吸信号。
19.在一些实施例中，上述的可穿戴设备的监测装置，还包括：滤波处理模块，用于对所述ppg信号进行滤波处理；滑窗模块，用于对滤波处理后的ppg信号，以第二预设时间窗口进行滑窗处理；存放模块，用于对滑窗内的ppg信号进行峰值提取，并按照时间顺序存放所述峰值，以得到峰值序列。
20.在一些实施例中，所述第二计算模块，包括：第二差分处理单元，用于将所述峰值序列进行差分处理，得到非均匀采样的心率信号；插值处理单元，用于对所述非均匀采样的心率信号进行插值处理，得到第二预设频率的节拍间隔ibi信号；带通滤波处理单元，用于对所述第二预设频率的ibi信号进行带通滤波处理，得到ppg通道的呼吸信号。
21.在一些实施例中，所述第二计算模块，包括：变换单元，用于分别对所述加速度通道的呼吸信号和所述ppg通道的呼吸信号进行快速傅里叶变换，得到对应的所述加速度通道的频谱序列和所述ppg通道的频谱序列；第二计算单元，用于根据所述加速度通道的频谱序列和所述ppg通道的频谱序列，分别计算对应的加速度通道的幅度谱和ppg通道的幅度谱；设置单元，用于根据所述参考呼吸率计算参考呼吸频率，并根据所述参考呼吸频率，分别设置加速度通道的呼吸信号搜索区间和ppg通道的呼吸信号搜索区间；第二获取单元，用于在所述加速度通道的呼吸信号搜索区间和所述ppg通道的呼吸信号搜索区间内，结合对应通道的幅度谱，获取对应的幅度最大的频率点，分别作为加速度通道的呼吸频率和ppg通道的呼吸频率；转换单元，用于分别对所述加速度通道的呼吸频率和所述ppg通道的呼吸频率进行转换，对应得到所述加速度通道的呼吸率和所述ppg通道的呼吸率；第三计算单元，用于根据所述加速度通道的幅度和加速度通道的呼吸信号搜索区间外部的噪声信号幅度，计算得到加速度通道的信号质量，以及根据所述ppg通道的幅度和ppg通道的呼吸信号搜索区间外部的噪声信号幅度，计算得到ppg通道的信号质量。
22.在一些实施例中，所述确定模块，包括：选择单元，用于在活动量处于第一活动量预设范围时，选择的通道为所述加速度通道；或，在活动量处于第二活动量预设范围时，选择的通道为所述ppg通道；确定单元，在选择的通道上，根据所述信号质量，确定输出的呼吸率。
23.在一些实施例中，所述确定单元，具体用于：在所述信号质量处于第一信号质量范围时，确定输出的呼吸率为参考呼吸率；或，在所述信号质量处于第二信号质量范围时，确定输出的呼吸率为选择的通道上计算得到的呼吸率和所述参考呼吸率的平均值，其中，所述第一信号质量范围大于所述第二信号质量范围。
24.本技术实施例还提出了一种可穿戴设备，其包括上述的可穿戴设备的监测装置。
25.本技术实施例的可穿戴设备，通过上述的可穿戴设备的监测装置，基于加速度信号和ppg信号实现对呼吸率进行联合追踪，从而实现在日常工作和生活中进行呼吸的监测。
26.本技术实施例还提出了一种电子设备，包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现上述的可穿戴设备的监测方法。
27.本技术实施例的电子设备，通过执行上述的可穿戴设备的监测方法，基于加速度信号和ppg信号实现对呼吸率进行联合追踪，从而实现在日常工作和生活中进行呼吸的监测。
28.本技术实施例还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行上述的可穿戴设备的监测方法。
29.本技术实施例的非临时性计算机可读存储介质，通过执行上述的可穿戴设备的监测方法，基于加速度信号和ppg信号实现对呼吸率进行联合追踪，从而实现在日常工作和生活中进行呼吸的监测。
附图说明
30.图1是根据本技术实施例的可穿戴设备的监测方法的流程图；
31.图2是根据本技术一个实施例的可穿戴设备的监测方法的流程图；
32.图3是根据本技术实施例的可穿戴设备的监测装置的方框示意图；
33.图4是根据本技术实施例的可穿戴设备的方框示意图；
34.图5是根据本技术实施例的电子设备的结构框图。
具体实施方式
35.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
36.下面结合附图来描述本技术实施例的可穿戴设备的监测方法、可穿戴设备的监测装置、可穿戴设备、电子设备和非临时性计算机可读存储介质。
37.图1是根据本技术实施例的可穿戴设备的监测方法的流程图。
38.在本技术的实施例中，可穿戴设备可以为智能手表或者智能手环等。
39.如图1所示，本技术实施例的可穿戴设备的监测方法，包括以下步骤：
40.s101，获取可穿戴设备的加速度信号和光电容积脉搏波描记法ppg信号。
41.例如，可通过加速度传感器采集可穿戴设备的加速度信号；通过光电传感器获取光电容积脉搏波描记法ppg信号。其中，加速度信号和ppg信号须保持时间同步误差不大于1s，加速度传感器的采样率不低于25hz，光电传感器的采样率不低于50hz。
42.需要说明的是，加速度传感器能捕捉到人体呼吸引起的身体加速度的细微变化，而随着人体呼吸时的通气变化，脉搏波的基线及脉搏发生波动变化，脉搏波信号功率谱中包含与呼吸频率相关的峰值，因此可通过脉搏波监测呼吸率。
43.s102，基于加速度信号，计算活动量。
44.在本技术的一个实施例中，基于加速度信号计算活动量，包括：对加速度信号进行降采样处理，以得到第一预设频率的加速度信号；建立第一预设时间的缓存队列；根据相邻的规则化处理后的三轴加速度幅值，计算得到每第二预设时间的活动量；将每第二预设时间的活动量，按照时间顺序排队放入缓存队列中；获取缓存队列的中值，作为第一预设时间的活动量。其中，第一预设频率、第一预设时间和第二预设时间可根据实际情况进行设置，例如，第一预设频率可以为1hz，第一预设时间可以为1分钟，第二预设时间可以为1秒。
45.具体地，可穿戴设备在获取到加速度信号之后，将加速度信号降采样处理，得到1hz加速度信号，并对1hz加速度信号的xyz三轴加速度幅度进行规则化处理。作为一种规则化处理可选的实现方式，具体的规则化处理过程如下：由于加速度传感器可以配置不同的量程参数，算法内部设置的阈值可根据1g＝4096的配置进行设置，之后在别的参数配置下，只需要将加速度信号的幅度等比例转换成1g＝4096，内部阈值不需要调整。其中，假设加速度传感器的量程敏感度是gdevice，加速度信号的xyz三轴加速度幅度为amplitude，则规则化处理后的加速度信号的xyz三轴加速度幅度为：amplitude/gdevice*4096。
46.在该实施例中，活动量的计算频率为1hz，即每秒计算一个活动量值。具体活动量的计算需要用到当前三轴加速度幅值(acc_x
cur
，acc_y
cur
，acc_z
cur
)和上一秒的三轴加速度幅值(acc_x
pre
，acc_y
pre
，acc_z
pre
)计算公式(1)如下：
[0047][0048]
建立1分钟的缓存队列movements，并根据两两相邻的第一预设频率的加速度信号计算得到的多个秒级活动量，并将计算得到的多个秒级活动量按照时间顺序排队放入分钟级活动量队列(movements)中，每次取队列movements中的中值作为当前活动量movement
cur
＝meadian(movements)。
[0049]
其中，需要说明的是，获取队列movements中的中值的目的是为了消除孤立的噪声。
[0050]
s103，分别从加速度信号和ppg信号中对应提取加速度通道的呼吸信号和ppg通道的呼吸信号，并基于加速度通道的呼吸信号和ppg通道的呼吸信号，结合参考呼吸率，计算呼吸率和信号质量。
[0051]
在本技术的一个实施例中，从加速度信号中提取加速度通道的呼吸信号，包括：对第一预设频率的加速度信号，以第一预设时间窗口进行滑窗处理；对滑窗内的第一预设频率的加速度信号进行差分处理，以去除重力加速度信号带来的低频分量干扰，获取线性加速度，得到加速度通道的呼吸信号。其中，第一预设时间窗口可根据实际情况进行设置，例如，第一预设时间窗口的窗长可以为64秒，每10秒滑动一次。
[0052]
具体地，将加速度信号进行降采样处理，并进行均值滤波，以去除高频分量，得到1hz加速度信号，再对1hz加速度信号的xyz三轴加速度幅度进行规则化处理，即将量程的敏感度统一调整为1g＝4096。然后，对规则化后的1hz加速度信号进行滑窗处理。其中，规则化后的1hz加速度信号是n行3列的矩阵，n值为加速度信号的时长(单位是秒)。最后，对处理窗
内的加速度信号进行差分处理，去除重力加速度的影响，获取线性加速度，以获取加速度通道的呼吸信号。
[0053]
其中，需要说明的是，如果加速度信号是离线数据，那么就会将这一段加速度信号进行切割，每64列为一个处理窗：第一个处理窗的数据为第1行-第64行的数据；第二个处理窗的数据为第11行-第74行的数据；
……
。如果加速度信号是实时数据，那么就会缓存数据，在满足64行后开始处理，处理完后将缓存队列前十个出列。
[0054]
在本技术的一个实施例中，获取可穿戴设备的ppg信号之后，包括：对ppg信号进行滤波处理；对滤波处理后的ppg信号，以第二预设时间窗口进行滑窗处理；对滑窗内的ppg信号进行峰值提取，并按照时间顺序存放峰值，以得到峰值序列。
[0055]
在本技术的一个实施例中，从ppg信号中提取ppg通道的呼吸信号，包括：将峰值序列进行差分处理，得到非均匀采样的心率信号；对非均匀采样的心率信号进行插值处理，得到第二预设频率的节拍间隔ibi信号；对第二预设频率的ibi信号进行带通滤波处理，得到ppg通道的呼吸信号。其中，第二预设频率和第二预设时间窗口可根据实际需要进行设置，例如，第二预设频率可以为20hz，第二预设时间窗口的窗长为32秒，每5秒滑动一次。
[0056]
具体地，可穿戴设备在获取到ppg信号之后，先ppg信号经过带通滤波器进行滤波处理，过滤掉非心率范围内的频率分量，并对滤波后的ppg信号以第二预设时间窗口进行滑窗处理，对滑窗内的ppg信号进行峰值提取，并按照时间顺序存放峰值，以得到峰值序列。然后，将峰值序列进行差分处理，并转换为bpm(beat per minute，每分钟心跳)，获得非均匀采样的心率信号，对非均匀采样的心率信号进行插值处理，获取20hz的ibi(inter beat interval，节拍间隔)信号。最后，对ibi信号进行带通滤波处理，获取ppg通道的呼吸信号。为了降低后续的运算量，且在兼顾计算速度和准确度的情况下，在获取到20hz的ibi信号之后，可对20hz的ibi信号进行降采样处理，例如，对20hz的ibi信号降采样处理到5hz的ibi信号，再根据5hz的ibi信号进行带通滤波处理，获取ppg通道的呼吸信号。
[0057]
其中，需要说明的是，inter beat interval节拍间隔是一个科学术语，是指哺乳动物心脏各个节拍之间的时间间隔。节拍间隔缩写为“ibi”，有时也称为“拍到拍”间隔。ibi通常以毫秒为单位进行度量。在正常的心脏功能中，每个ibi值随心跳而变化，这种自然变化称为心率变异性。
[0058]
在本技术的一个实施例中，基于加速度通道的呼吸信号和ppg通道的呼吸信号，结合参考呼吸率，计算呼吸率和信号质量，包括：分别对加速度通道的呼吸信号和ppg通道的呼吸信号进行快速傅里叶变换，得到对应的加速度通道的频谱序列和ppg通道的频谱序列；根据加速度通道的频谱序列和ppg通道的频谱序列，分别计算对应的加速度通道的幅度谱和ppg通道的幅度谱；根据参考呼吸率计算参考呼吸频率，并根据参考呼吸频率，分别设置加速度通道的呼吸信号搜索区间和ppg通道的呼吸信号搜索区间；在加速度通道的呼吸信号搜索区间和ppg通道的呼吸信号搜索区间内，结合对应通道的幅度谱，获取对应的幅度最大的频率点，分别作为加速度通道的呼吸频率和ppg通道的呼吸频率；分别对加速度通道的呼吸频率和ppg通道的呼吸频率进行转换，对应得到加速度通道的呼吸率和ppg通道的呼吸率；根据加速度通道的幅度和加速度通道的呼吸信号搜索区间外部的噪声信号幅度，计算得到加速度通道的信号质量，以及根据ppg通道的幅度和ppg通道的呼吸信号搜索区间外部的噪声信号幅度，计算得到ppg通道的信号质量。
[0059]
具体地，可穿戴设备在得到加速度xyz三通道和ppg单通道的呼吸信号之后，分别对加速度xyz三通道和ppg单通道的呼吸信号进行快速傅里叶变换，得到各自的频谱序列。分别计算加速度xyz三通道和ppg单通道频域信号的幅度谱，并归一化处理，并将加速度xyz三通道幅度谱进行求和获得单通道幅度谱。根据参考呼吸率(如历史呼吸率)计算参考呼吸频率，并在此呼吸频率附近设置一个较小邻域(约1-2hz)作为呼吸信号搜索区间，其中，呼吸率单位为bmp，呼吸频率单位为hz，呼吸率respiratory_hz＝呼吸频率respiratory_rate/60。然后，在呼吸信号搜索区间内，获取幅度最大的频率点作为呼吸频率，并转换为呼吸率。最后，用呼吸频率的幅度除以呼吸信号搜索区间外部的噪声信号幅度和，得到该呼吸频率的信噪比，用该信噪比作为信号质量。
[0060]
s104，基于活动量、呼吸率和信号质量，确定输出的呼吸率，以便实现对呼吸的监测。
[0061]
在本技术的一个实施例中，基于活动量、呼吸率和信号质量，确定输出的呼吸率，包括：在活动量处于第一活动量预设范围时，选择的通道为加速度通道；或，在活动量处于第二活动量预设范围时，选择的通道为ppg通道；在选择的通道上，根据信号质量，确定输出的呼吸率。
[0062]
进一步地，在选择的通道上，根据信号质量，确定输出的呼吸率，包括：在信号质量处于第一信号质量范围时，确定输出的呼吸率为参考呼吸率；或，在信号质量处于第二信号质量范围时，确定输出的呼吸率为选择的通道上计算得到的呼吸率和参考呼吸率的平均值。
[0063]
具体地，该可穿戴设备首先利用处理后的活动量进行通道的选择：当活动量在低活动量阈值以下(第一活动量预设范围)时，选用加速度通道计算的呼吸率和信号质量；当活动量高于低活动量阈值且低于高活动量阈值(第二活动量预设范围)时，选用ppg通道计算的呼吸率和信号质量。
[0064]
在选定的通道上，使用信号质量进行判断：当信号质量低于有效信噪比门限(第一信号质量范围)时，使用参考呼吸率作为输出；当信号质量高于有效信噪比门限(第二信号质量范围)时，输出当前呼吸率和参考呼吸率的加权平均值作为融合呼吸率输出。
[0065]
由此，本技术实施例的可穿戴设备的监测方法，可广泛应用于智能手表和智能手环中，腕部加速度传感器和光电传感器是腕式设备的基本传感器，本技术的方法利用这一既有的条件，使用操作便捷、成本较低的设备追踪呼吸信号，计算呼吸率，实现日常工作和生活中进行呼吸监测。
[0066]
为使本领域技术人员更清楚了解本技术，图2是根据本技术一个实施例的可穿戴设备的监测方法的流程图，如图2所述，该可穿戴设备的监测方法，包括：
[0067]
s201，采集加速度信号和ppg信号。例如，设置加速度传感器采集加速度信号的采样率不低于25hz，设置光电传感器采集ppg信号的采样率不低于50hz。
[0068]
s202，对加速度信号进行均值滤波，降采样到1hz。
[0069]
s203，计算活动量。
[0070]
s204，更新活动量。
[0071]
s205，提取加速度通道的呼吸信号。
[0072]
s206，寻找峰值。
[0073]
s207，提取ppg通道的呼吸信号。
[0074]
s208，频域分析。例如，分别对加速度通道的呼吸信号和ppg通道的呼吸信号进行傅里叶变换。
[0075]
s209，计算呼吸率和信噪比。
[0076]
s210，融合处理得到呼吸率。
[0077]
s211，更新呼吸率。
[0078]
由此，本技术的可穿戴设备的监测方法，是基于可穿戴设备的加速度传感器和光电传感器，三轴加速度信号和ppg信号，联合追踪呼吸信号，并从呼吸信号中通过频域分析的方法计算呼吸率和信噪比，结合基于加速度信号计算的活动量计算呼吸率，使用当前计算的呼吸率还结合历史计算的呼吸率，融合计算呼吸率，作为最终输出的呼吸率，并可以将结果传递给其它单元用于进一步监测或展示使用，以实现对呼吸的监测，本方法还具有应用场景广(如适用于静息状态、睡眠中或日常工作低活动量等场景)、跟踪稳定和预测功能的优点。
[0079]
综上所述，根据本技术实施例的可穿戴设备的监测方法，获取可穿戴设备的加速度信号和光电容积脉搏波描记法ppg信号，基于加速度信号计算活动量，并分别从加速度信号和ppg信号中对应提取加速度通道的呼吸信号和ppg通道的呼吸信号，并基于加速度通道的呼吸信号和ppg通道的呼吸信号，结合参考呼吸率，计算呼吸率和信号质量，基于活动量和信号质量，确定输出的呼吸率，以便实现对呼吸的监测。由此，该方法基于加速度信号和ppg信号实现对呼吸率进行联合追踪，从而实现在日常工作和生活中进行呼吸的监测。
[0080]
图3是根据本技术实施例的可穿戴设备的监测装置的方框示意图。
[0081]
如图3所示，本技术实施例的可穿戴设备的监测装置300，包括：获取模块310、第一计算模块320、第二计算模块330、确定模块340。
[0082]
其中，获取模块310用于获取可穿戴设备的加速度信号和光电容积脉搏波描记法ppg信号。第一计算模块320用于基于加速度信号计算活动量。第二计算模块330用于分别从加速度信号和ppg信号中对应提取加速度通道的呼吸信号和ppg通道的呼吸信号，并基于加速度通道的呼吸信号和ppg通道的呼吸信号，结合参考呼吸率，计算呼吸率和信号质量。确定模块340用于基于活动量、呼吸率和信号质量，确定输出的呼吸率，以便实现对呼吸的监测。
[0083]
在一些实施例中，第一计算模块320，包括：降采样处理单元，用于对加速度信号进行降采样处理，以得到第一预设频率的加速度信号；建立单元，用于建立第一预设时间的缓存队列；第一计算单元，用于根据两两相邻的所述第一预设频率的加速度信号，计算得到多个第二预设时间的活动量；存放单元，用于将多个第二预设时间的活动量，按照时间顺序排队放入缓存队列中；第一获取单元，用于获取缓存队列的中值，作为第一预设时间的活动量。
[0084]
在一些实施例中，第二计算模块330，包括：滑窗单元，用于对规则化处理后的第一预设频率的加速度信号，以第一预设时间窗口进行滑窗处理；第一差分处理单元，用于对滑窗内的第一预设频率的加速度信号进行差分处理，以去除重力加速度信号带来的低频分量干扰，获取线性加速度，得到加速度通道的呼吸信号。
[0085]
在一些实施例中，上述的可穿戴设备的监测装置300，还包括：滤波处理模块，用于
对ppg信号进行滤波处理；滑窗模块，用于对滤波处理后的ppg信号，以第二预设时间窗口进行滑窗处理；存放模块，用于对滑窗内的ppg信号进行峰值提取，并按照时间顺序存放峰值，以得到峰值序列。
[0086]
在一些实施例中，第二计算模块330，包括：第二差分处理单元，用于将峰值序列进行差分处理，得到非均匀采样的心率信号；插值处理单元，用于对非均匀采样的心率信号进行插值处理，得到第二预设频率的节拍间隔ibi信号；带通滤波处理单元，用于对第二预设频率的ibi信号进行带通滤波处理，得到ppg通道的呼吸信号。
[0087]
在一些实施例中，第二计算模块330，包括：变换单元，用于分别对加速度通道的呼吸信号和ppg通道的呼吸信号进行快速傅里叶变换，得到对应的加速度通道的频谱序列和ppg通道的频谱序列；第二计算单元，用于根据加速度通道的频谱序列和ppg通道的频谱序列，分别计算对应的加速度通道的幅度谱和ppg通道的幅度谱；设置单元，用于根据参考呼吸率计算参考呼吸频率，并根据参考呼吸频率，分别设置加速度通道的呼吸信号搜索区间和ppg通道的呼吸信号搜索区间；第二获取单元，用于在加速度通道的呼吸信号搜索区间和ppg通道的呼吸信号搜索区间内，结合对应通道的幅度谱，获取对应的幅度最大的频率点，分别作为加速度通道的呼吸频率和ppg通道的呼吸频率；转换单元，用于分别对加速度通道的呼吸频率和ppg通道的呼吸频率进行转换，对应得到加速度通道的呼吸率和ppg通道的呼吸率；第三计算单元，用于根据加速度通道的幅度和加速度通道的呼吸信号搜索区间外部的噪声信号幅度，计算得到加速度通道的信号质量，以及根据ppg通道的幅度和ppg通道的呼吸信号搜索区间外部的噪声信号幅度，计算得到ppg通道的信号质量。
[0088]
在一些实施例中，确定模块340，包括：选择单元，用于在活动量处于第一活动量预设范围时，选择的通道为加速度通道；或，在活动量处于第二活动量预设范围时，选择的通道为ppg通道；确定单元，在选择的通道上，根据信号质量，确定输出的呼吸率。
[0089]
在一些实施例中，确定单元，具体用于：在信号质量处于第一信号质量范围时，确定输出的呼吸率为参考呼吸率；或，在信号质量处于第二信号质量范围时，确定输出的呼吸率为选择的通道上计算得到的呼吸率和参考呼吸率的平均值。
[0090]
需要说明的是，本技术实施例的可穿戴设备的监测装置中未披露的细节，请参考本技术实施例的可穿戴设备的监测方法中所披露的细节，具体这里不再详述。
[0091]
根据本技术实施例的可穿戴设备的监测装置，通过获取模块获取可穿戴设备的加速度信号和光电容积脉搏波描记法ppg信号，并通过第一计算模块基于加速度信号计算活动量，通过第二计算模块分别从加速度信号和ppg信号中对应提取加速度通道的呼吸信号和ppg通道的呼吸信号，并基于加速度通道的呼吸信号和ppg通道的呼吸信号，结合参考呼吸率，计算呼吸率和信号质量，以便确定模块基于活动量、呼吸率和信号质量，确定输出的呼吸率，以便实现对呼吸的监测。由此，该装置基于加速度信号和ppg信号实现对呼吸率进行联合追踪，从而实现在日常工作和生活中进行呼吸的监测。
[0092]
图4是根据本技术实施例的可穿戴设备的方框示意图。如图4所示，本技术实施例的可穿戴设备400，包括上述的可穿戴设备的监测装置300。
[0093]
本技术实施例的可穿戴设备，通过上述的可穿戴设备的监测装置，基于加速度信号和ppg信号实现对呼吸率进行联合追踪，从而实现在日常工作和生活中进行呼吸的监测。
[0094]
基于上述实施例，本技术还提出了一种电子设备，包括：处理器；用于存储所述处
理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现上述的可穿戴设备的监测方法。
[0095]
图5是根据本公开实施例的电子设备的结构框图。
[0096]
如图5所示，该电子设备500包括：存储器510和处理器520，连接不同组件(包括存储器510和处理器520)的总线530。
[0097]
其中，存储器510用于存储处理器520的可执行指令；处理器501被配置为调用并执行存储器502存储的可执行指令，以实现本公开上述实施例提出的可穿戴设备的监测方法。
[0098]
总线530表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(isa)总线，微通道体系结构(mac)总线，增强型isa总线、视频电子标准协会(vesa)局域总线以及外围组件互连(pci)总线。
[0099]
电子设备500典型地包括多种电子设备可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备500访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
[0100]
存储器510还可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(ram)540和/或高速缓存存储器550。电子设备500可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统560可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图5未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图5中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如cd-rom，dvd-rom或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线530相连。存储器510可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本公开各实施例的功能。
[0101]
具有一组(至少一个)程序模块570的程序/实用工具580，可以存储在例如存储器510中，这样的程序模块570包括——但不限于——操作系统、一个或者多个功能、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块870通常执行本公开所描述的实施例中的功能和/或方法。
[0102]
电子设备500也可以与一个或多个外部设备590(例如键盘、指向设备、显示器591等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备500交互的设备通信，和/或与使得该电子设备500能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口592进行。并且，电子设备500还可以通过网络适配器593与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器593通过总线530与电子设备500的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备500使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
[0103]
处理器520通过运行存储在存储器510中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理。
[0104]
需要说明的是，本公开实施例的电子设备的实施过程参见前述对本公开实施例的方法的解释说明，此处不再赘述。
[0105]
本技术实施例的电子设备，通过执行上述的可穿戴设备的监测方法，基于加速度信号和ppg信号实现对呼吸率进行联合追踪，从而实现在日常工作和生活中进行呼吸的监测。
[0106]
基于上述实施例，本技术还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行上述的可穿戴设备的监测方法。
[0107]
本技术实施例的非临时性计算机可读存储介质，通过执行上述的可穿戴设备的监测方法，基于加速度信号和ppg信号实现对呼吸率进行联合追踪，从而实现在日常工作和生活中进行呼吸的监测。
[0108]
基于上述实施例，本技术还提出了一种计算机程序产品，该计算机程序由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如上所述的可穿戴设备的监测方法。
[0109]
本技术实施例的计算机程序产品，通过执行上述的可穿戴设备的检测方法，基于加速度信号和ppg信号实现对呼吸率进行联合追踪，从而实现在日常工作和生活中进行呼吸的监测。
[0110]
在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0111]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0112]
在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0113]
在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0114]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
[0115]
尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。