1.本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种脉搏波三维参数的提取方法。
背景技术：
2.脉搏波源于心脏有节律的收缩和舒张，在动脉管系中传播，并在不同位置的分支中不断反射。反射波与原本从心脏发出的脉搏波相叠加，使得脉搏波中蕴含丰富的心血管系统的生理病理特征，所以脉搏波的变异性与心血管疾病有着密切联系。
3.在周期和形态方面可以体现脉搏波的变异性。脉搏波在周期上的变异，即脉率变异。脉率变异性能够量化自主神经活性，能反映交感神经与副交感神经之间的平衡状态；脉搏波在形态上的变异，能反映心脏射血能力及动脉血管状态。但目前没有特征可以综合周期和形态变异的信息。
技术实现要素：
4.鉴于上述分析，本发明提供了一种脉搏波三维参数的提取方法，用以解决现有脉搏参数无法同时综合脉搏波的周期变异和形态变异的问题。为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
5.一种脉搏波三维参数的提取方法，该方法包括以下步骤：
6.步骤a1：采集一段桡动脉脉搏波信号o，截取预设的长度o1；
7.步骤a2：对桡动脉脉搏波信号o1进行单波起始点的识别，将o1分解后得到包含n个单波的信号集u；
8.步骤a3：对信号集u中的单波分别进行预处理，得到预处理后的信号集u1；
9.步骤a4：将信号集u1中的单波数据统一长度后转化为矩阵m，以矩阵m中元素的横坐标为三维坐标系中的x坐标，纵坐标为三维坐标系中的y坐标，元素的值为三维坐标系中的z坐标，得到空间点阵模型s；
10.步骤a5：对空间点阵模型s进行三维插值，得到三维空间脉搏波s1，计算s1的曲面下体积v。
11.作为本发明进一步的技术方案，步骤a2中所述算法包括以下步骤：
12.步骤b1：利用五点差分阈值法对脉搏波信号o1进行单波起始点的识别；
13.步骤b2：将分解后的n个单波p组成信号集u。
14.作为本发明进一步的技术方案，步骤a3中所述算法包括以下步骤：
15.步骤c1：对于信号集u中n个单波中的一个单波，计算该单波中每个数据点与该单波起点之间的斜率以及该单波的起点与终点之间的斜率，用该单波中每个数据点的幅度减去两斜率之积来进行基线漂移的去除。
16.步骤c2：对信号集u中的每个单波依次通过步骤c1进行基线漂移去除。
17.步骤c3：对去除基线漂移后的信号集u进行标准化处理，得到信号集u1。
18.作为本发明进一步的技术方案，步骤a4中所述算法包括以下步骤：
19.步骤d1：以信号集u1中最长单波的长度为统一标准，以最长单波为统一标准，对u1中除最长单波外的其他单波不够长度的进行补零处理，使得u1中包含的n的单波的长度一致；
20.步骤d2：将u1转化为矩阵m；将n个单波在步骤a2中分解出来的先后顺序作为对应的一个序列，将这个序列为矩阵m的纵坐标，以u1中对应单波的采样点为矩阵m的横坐标(每个单波的起始点均对应横坐标的起始点即为整齐划一的)，以u1中单波采样点对应的幅值为矩阵m中元素的数据点。
21.步骤d3：通过矩阵m建立空间点阵模型。以矩阵m中元素横坐标为三维坐标系中的x坐标，元素的纵坐标为三维坐标系中的y坐标，元素的值为三维坐标系中的z坐标，得到空间点阵模型s；
22.作为本发明进一步的技术方案，步骤a5中所述算法包括以下步骤：
23.步骤e1：对空间点阵模型s进行三维插值，得到三维空间脉搏波s1；
24.步骤e2：计算三维空间脉搏波s1与xoy之间的曲面下体积。计算三维空间脉搏波s1的每个网格曲面的面积与高，相乘后累加所有网格曲面下体积，最终获得三维空间脉搏波s1的体积v。
25.本发明不用于疾病的诊断与治疗。
26.本发明相对现有技术的有益效果是：
27.本发明提供了一种脉搏波三维参数的提取方法，实现了三维空间脉搏波体积的获取以及脉搏波周期、形态变异的直观显示，对脉搏波监护心血管疾病提供理论指导。
附图说明
28.图1是本发明脉搏波空间特征获取算法的实施方式流程图。
29.图2是本发明的单波起始点识别示意图。
30.图3是本发明的单波去除基线漂移示意图。
31.图4是本发明的空间点阵模型s的示意图
32.图5是本发明的三维空间脉搏波s1示意图。
具体实施方式
33.下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
34.实施例1
35.根据心率变异研究发现，超短时心率变异所需脉搏波信号应至少包含30次心跳。下面结果具体实施方式和附图对本发明进行详细描述，但是本发明的实施方式不限于此。
36.步骤a1：采集一段桡动脉脉搏波信号o，截取预设的长度o1；
37.步骤a2：对桡动脉脉搏波信号o1进行单波起始点的识别，将o1分解后得到包含n个单波的信号集u；
38.步骤a3：对信号集u中的单波分别进行预处理，得到预处理后的信号集u1；
39.步骤a4：将信号集u1中的单波数据统一长度后转化为矩阵m，以矩阵m中元素的横坐标为三维坐标系中的x坐标，纵坐标为三维坐标系中的y坐标，元素的值为三维坐标系中的z坐标，得到空间点阵模型s；
的每个网格的曲面面积与高，相乘后获得网格曲面下体积，累加所有网格曲面下体积，最终获得三维空间脉搏波s1的体积v。
技术特征：
1.一种脉搏波三维参数的提取方法，其特征在于，用于提取三维空间脉搏波的体积，该方法包括以下步骤：步骤a1：采集一段桡动脉脉搏波信号o，截取预设的长度o1；步骤a2：对桡动脉脉搏波信号o1进行单波起始点的识别，将o1分解后得到包含n个单波的信号集u；步骤a3：对信号集u中的单波分别进行预处理，得到预处理后的信号集u1；步骤a4：将信号集u1中的单波数据统一长度后转化为矩阵m，以矩阵m中元素的横坐标为三维坐标系中的x坐标，纵坐标为三维坐标系中的y坐标，元素的值为三维坐标系中的z坐标，得到空间点阵模型s；步骤a5：对空间点阵模型s进行三维插值，得到三维空间脉搏波s1，计算s1的曲面下体积v。2.根据权利要求1所述的一种脉搏波三维参数的提取方法，其特征在于，步骤a3中所述算法包括以下步骤：步骤c1：对于信号集u中n个单波中的一个单波，计算该单波中每个数据点与该单波起点之间的斜率以及该单波的起点与终点之间的斜率，用该单波中每个数据点的幅度减去两斜率之积来进行基线漂移的去除。步骤c2：对信号集u中的每个单波依次通过步骤c1进行基线漂移去除。步骤c3：对去除基线漂移后的信号集u进行标准化处理，得到信号集u1。3.根据权利要求1所述的一种脉搏波三维参数的提取方法，其特征在于，步骤a4中所述算法包括以下步骤：步骤d1：以信号集u1中最长单波的长度为统一标准，以最长单波为统一标准，对u1中除最长单波外的其他单波不够长度的进行补零处理，使得u1中包含的n的单波的长度一致；步骤d2：将u1转化为矩阵m；将n个单波在步骤a2中分解出来的先后顺序作为对应的一个序列，将这个序列为矩阵m的纵坐标，以u1中对应单波的采样点为矩阵m的横坐标(每个单波的起始点均对应横坐标的起始点即为整齐划一的)，以u1中单波采样点对应的幅值为矩阵m中元素的数据点。步骤d3：通过矩阵m建立空间点阵模型。以矩阵m中元素横坐标为三维坐标系中的x坐标，元素的纵坐标为三维坐标系中的y坐标，元素的值为三维坐标系中的z坐标，得到空间点阵模型s。4.根据权利要求1所述的一种脉搏波三维参数的提取方法，其特征在于，步骤a5中所述算法包括以下步骤：步骤e1：对空间点阵模型s进行三维插值，得到三维空间脉搏波s1；步骤e2：计算三维空间脉搏波s1与xoy之间的曲面下体积。计算三维空间脉搏波s1的每个网格曲面的面积与高，相乘后累加所有网格曲面下体积，最终获得三维空间脉搏波s1的体积v。
技术总结
一种脉搏波三维参数的提取方法，属于信号处理技术领域。该方法采集一段时长的脉搏波信号，截取固定时长的信号；识别脉搏波的起始点进行单波分解；单波依次去除基线漂移并进行标准化处理；将单波数据转化为二维矩阵，在三维空间中得到空间点阵模型；对空间点阵模型进行插值后，获取三维空间脉搏波的体积。本发明的优点在于提供了一种新型脉搏波参数，能够综合脉搏波周期变异性和形态变异性信息，可以为监护心血管疾病提供指导。护心血管疾病提供指导。
技术研发人员：杨琳 张新宇 郝冬梅 杨益民 李旭雯 李广飞 赵鸿阳
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2022.10.19
技术公布日：2022/12/9