專利名稱：一種定幅值的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光譜分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種定幅值的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)提取方法。
背景技術(shù)：
血液成分的無(wú)創(chuàng)檢測(cè)具有非常重要的意義，不僅能夠減輕患者的痛苦、感染的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也是指導(dǎo)臨床進(jìn)行預(yù)防、診斷和治療慢性疾病(例如:糖尿病、高血脂和貧血等)的關(guān)鍵?；谛拚睦什葼柖傻膭?dòng)態(tài)光譜法，利用同步獲取的多個(gè)波長(zhǎng)下的光電脈搏波，提取僅反映脈動(dòng)動(dòng)脈血液的吸光度光譜，有效地去除了皮膚、脂肪和骨骼等其他組織的影響。與其他光譜測(cè)量方法比較，實(shí)現(xiàn)方便，能夠克服個(gè)體差異和測(cè)量條件的影響。然而，所采集的光電容積脈搏波中交流分量占直流分量的比重較小，且實(shí)際采樣信號(hào)中伴隨著多種干擾與噪聲，脈搏波上任意兩點(diǎn)獲取的動(dòng)態(tài)光譜很難滿足測(cè)量精度要求?，F(xiàn)有技術(shù)中通常采用頻域提取法(發(fā)明專利《無(wú)創(chuàng)測(cè)量血液光譜與成分的方法》公開號(hào):CN101507607，
公開日:2009年8月19日)和單沿提取法(發(fā)明專利《一種基于單沿提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法》公開號(hào):CN101912256A，
公開日:2010年12月15日)。兩種方法均利用統(tǒng)計(jì)平均方法來(lái)提高動(dòng)態(tài)光譜信噪比，但對(duì)于采集過(guò)程中的抖動(dòng)、接觸壓力改變等因素的影響，頻域提取法不能實(shí)時(shí)反應(yīng)和避免這些異常波形和奇異值影響，單沿法則能夠剔除異常脈搏波影響，對(duì)噪聲的抑制能力更強(qiáng)，提取更為準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)光譜。上述兩種方法，雖然從不同的角度提高動(dòng)態(tài)光譜的信噪比，但對(duì)于不同個(gè)體之間動(dòng)態(tài)光譜信噪比的差異無(wú)法平衡。此外，不同個(gè)體、不同部位具有不同的動(dòng)脈充盈程度，因此對(duì)應(yīng)著不同光程長(zhǎng)，這種差異會(huì)對(duì)血液成分無(wú)創(chuàng)檢測(cè)的光譜定標(biāo)模型產(chǎn)生不利的影響?，F(xiàn)有技術(shù)中常用多元散射校正方法(MSC)、歸一化或凈信號(hào)分析方法對(duì)近紅外光譜中光程長(zhǎng)的影響進(jìn)行校正。發(fā) 明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)并非針對(duì)抑制光程長(zhǎng)的影響而提出，對(duì)光程長(zhǎng)信息進(jìn)行校正的同時(shí)，也相應(yīng)地?fù)p失了部分有效信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種定幅值的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)提取方法，本方法解決當(dāng)前不同個(gè)體之間動(dòng)態(tài)光譜光程長(zhǎng)的問(wèn)題，避免有效信息的損失，詳見(jiàn)下文描述:—種定幅值的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)提取方法，所述方法包括以下步驟:( I)采集全波段光電容積脈搏波并作對(duì)數(shù)變換，選擇全波段中的預(yù)設(shè)波長(zhǎng)，預(yù)設(shè)等幅值PA ;(2)獲取所述全波段對(duì)數(shù)脈搏波中的上升沿和下降沿區(qū)域，以所述等幅值pA為標(biāo)準(zhǔn)在每個(gè)上升沿中獲取同采樣時(shí)段的幅值并擬合，所有擬合得到的幅值構(gòu)成一個(gè)定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜；(3)剔除含有粗大誤差的定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜，將剩余定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜疊加平均得到最終動(dòng)態(tài)光譜并輸出。
所述采集全波段光電容積脈搏波并作對(duì)數(shù)變換，選擇全波段中的預(yù)設(shè)波長(zhǎng)，預(yù)設(shè)等幅值Pa的步驟具體為:同步采集待測(cè)部位至少一個(gè)脈搏波周期的所述全波段光電容積脈搏波；對(duì)所述全波段光電容積脈搏波作對(duì)數(shù)變換，獲取所述全波段對(duì)數(shù)脈搏波；選定全波段中的預(yù)設(shè)波長(zhǎng)\，在預(yù)設(shè)波長(zhǎng)\上預(yù)設(shè)所述等幅值記為pA。所述獲取所述全波段對(duì)數(shù)脈搏波中的上升沿和下降沿區(qū)域，以所述等幅值pA為標(biāo)準(zhǔn)在每個(gè)上升沿中獲取同采樣時(shí)段的幅值并擬合，所有擬合得到的幅值構(gòu)成一個(gè)定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜的步驟具體為:獲取所述全波段對(duì)數(shù)脈搏波中大于平均幅值的對(duì)數(shù)脈搏波，將所述對(duì)數(shù)脈搏波疊加平均獲取脈搏波模板；查找所述脈搏波模板的所有峰值點(diǎn)和谷值點(diǎn)，由所述峰值點(diǎn)和所述谷值點(diǎn)將所述全波段對(duì)數(shù)脈搏波分割為一系列上升沿和下降沿區(qū)域；在預(yù)設(shè)波長(zhǎng)\每個(gè)上升沿中獲取與第一個(gè)采樣點(diǎn)相差所述等幅值pA的采樣點(diǎn)；通過(guò)等幅值采樣點(diǎn)劃分其他對(duì)數(shù)脈搏波對(duì)應(yīng)的上升沿；在每個(gè)上升沿中獲取谷值點(diǎn)至等幅值采樣點(diǎn)所在區(qū)域的全波段對(duì)數(shù)脈搏波數(shù)據(jù)，通過(guò)最小二乘擬合求取每個(gè)波長(zhǎng)等幅值采樣點(diǎn)的擬合值；每個(gè)上升沿中全波段的所有擬合值構(gòu)成一個(gè)定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜。所述剔除含有粗大·誤差的定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜，將剩余定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜疊加平均得到最終動(dòng)態(tài)光譜并輸出的步驟具體為:對(duì)所有定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜疊加平均，獲取平均動(dòng)態(tài)光譜；用歐氏距離描述所有定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜與所述平均動(dòng)態(tài)光譜的相似程度；根據(jù)所述相似程度利用3 O準(zhǔn)則，刪除殘差大于3 O的定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜；對(duì)剩余定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜疊加平均獲取最終定幅值動(dòng)態(tài)光譜并輸出。本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是:本方法通過(guò)將脈搏波分割為上升沿和下降沿區(qū)域，求取每個(gè)上升沿的等幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜，又通過(guò)統(tǒng)計(jì)平均效應(yīng)刪除異常波形和奇異值的影響，提高了定幅值動(dòng)態(tài)光譜的信噪比；更重要的是通過(guò)不同待測(cè)部位等幅值的確定，在不改變動(dòng)態(tài)光譜有效信息的同時(shí)，有助于降低不同測(cè)量部位光程長(zhǎng)差異的影響，且平衡了不同待測(cè)部位動(dòng)態(tài)光譜的信噪比，為提高動(dòng)態(tài)光譜無(wú)創(chuàng)血液成分檢測(cè)定標(biāo)模型的精度提供有效的方法。


圖1為本發(fā)明提供的一種定幅值的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)提取方法的流程圖；圖2為本發(fā)明提供的預(yù)設(shè)等幅值的流程圖；圖3為本發(fā)明提供的獲取定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜的流程圖；圖4為本發(fā)明提供的輸出最終動(dòng)態(tài)光譜的流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
為了解決當(dāng)前不同個(gè)體之間動(dòng)態(tài)光譜光程長(zhǎng)的問(wèn)題，避免有效信息的損失，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種定幅值的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)提取方法，參見(jiàn)圖1、圖2、圖3和圖4，詳見(jiàn)下文描述:101:采集全波段光電容積脈搏波并作對(duì)數(shù)變換，選擇全波段中的預(yù)設(shè)波長(zhǎng)，預(yù)設(shè)等幅值pA ;該步驟具體包括步驟1011-1013，詳見(jiàn)下文描述:1011:同步采集待測(cè)部位至少一個(gè)脈搏波周期的全波段光電容積脈搏波；其中，待測(cè)部位可為手指或耳垂等部位，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做限制。米集的全波段光電容積脈搏波表不為式(I)，入1，A 2,…，入1^對(duì)應(yīng)于1^個(gè)波長(zhǎng)，11表示每個(gè)波長(zhǎng)脈搏波的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種定幅值的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)提取方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (1)采集全波段光電容積脈搏波并作對(duì)數(shù)變換，選擇全波段中的預(yù)設(shè)波長(zhǎng)，預(yù)設(shè)等幅值入P ; (2)獲取所述全波段對(duì)數(shù)脈搏波中的上升沿和下降沿區(qū)域，以所述等幅值Pa為標(biāo)準(zhǔn)在每個(gè)上升沿中獲取同采樣時(shí)段的幅值并擬合，所有擬合得到的幅值構(gòu)成一個(gè)定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜； (3)剔除含有粗大誤差的定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜，將剩余定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜疊加平均得到最終動(dòng)態(tài)光譜并輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定幅值的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)提取方法，其特征在于，所述采集全波段光電容積脈搏波并作對(duì)數(shù)變換，選擇全波段中的預(yù)設(shè)波長(zhǎng)，預(yù)設(shè)等幅值Pa的步驟具體為: 同步采集待測(cè)部位至少一個(gè)脈搏波周期的所述全波段光電容積脈搏波； 對(duì)所述全波段光電容積脈搏波作對(duì)數(shù)變換，獲取所述全波段對(duì)數(shù)脈搏波； 選定全波段中的預(yù)設(shè)波長(zhǎng)X，在預(yù)設(shè)波長(zhǎng)\上預(yù)設(shè)所述等幅值記為pA。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定幅值的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)提取方法，其特征在于，所述獲取所述全波段對(duì)數(shù)脈搏波中的上升沿和下降沿區(qū)域，以所述等幅值PA為標(biāo)準(zhǔn)在每個(gè)上升沿中獲取同采樣時(shí)段的幅值并擬合，所有擬合得到的幅值構(gòu)成一個(gè)定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜的步驟具體為:· 獲取所述全波段對(duì)數(shù)脈搏波中大于平均幅值的對(duì)數(shù)脈搏波，將所述對(duì)數(shù)脈搏波疊加平均獲取脈搏波模板； 查找所述脈搏波模板的所有峰值點(diǎn)和谷值點(diǎn)，由所述峰值點(diǎn)和所述谷值點(diǎn)將所述全波段對(duì)數(shù)脈搏波分割為一系列上升沿和下降沿區(qū)域； 在預(yù)設(shè)波長(zhǎng)、每個(gè)上升沿中獲取與第一個(gè)采樣點(diǎn)相差所述等幅值PA的采樣點(diǎn)； 通過(guò)等幅值采樣點(diǎn)劃分其他對(duì)數(shù)脈搏波對(duì)應(yīng)的上升沿； 在每個(gè)上升沿中獲取谷值點(diǎn)至等幅值采樣點(diǎn)所在區(qū)域的全波段對(duì)數(shù)脈搏波數(shù)據(jù)，通過(guò)最小二乘擬合求取每個(gè)波長(zhǎng)等幅值采樣點(diǎn)的擬合值； 每個(gè)上升沿中全波段的所有擬合值構(gòu)成一個(gè)定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定幅值的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)提取方法，其特征在于，所述剔除含有粗大誤差的定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜，將剩余定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜疊加平均得到最終動(dòng)態(tài)光譜并輸出的步驟具體為: 對(duì)所有定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜疊加平均，獲取平均動(dòng)態(tài)光譜；用歐氏距離描述所有定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜與所述平均動(dòng)態(tài)光譜的相似程度； 根據(jù)所述相似程度利用30準(zhǔn)則，刪除殘差大于30的定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜； 對(duì)剩余定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜疊加平均獲取最終定幅值動(dòng)態(tài)光譜并輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種定幅值的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)提取方法，包括以下步驟采集全波段光電容積脈搏波并作對(duì)數(shù)變換，選擇全波段中的預(yù)設(shè)波長(zhǎng)，預(yù)設(shè)等幅值；獲取全波段對(duì)數(shù)脈搏波中的上升沿和下降沿區(qū)域，以等幅值為標(biāo)準(zhǔn)在每個(gè)上升沿中獲取同采樣時(shí)段的幅值并擬合，所有擬合得到的幅值構(gòu)成一個(gè)定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜；剔除含有粗大誤差的定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜，將剩余定幅值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)光譜疊加平均得到最終動(dòng)態(tài)光譜并輸出。本方法提高了定幅值動(dòng)態(tài)光譜的信噪比；通過(guò)不同待測(cè)部位等幅值的確定，在不改變動(dòng)態(tài)光譜有效信息的同時(shí)，有助于降低光程長(zhǎng)差異的影響，且平衡了不同待測(cè)部位動(dòng)態(tài)光譜的信噪比，為提高動(dòng)態(tài)光譜無(wú)創(chuàng)血液成分檢測(cè)定標(biāo)模型的精度提供有效的方法。
文檔編號(hào)A61B5/1455GK103239239SQ20131014280
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者李剛, 周梅, 林凌 申請(qǐng)人:天津大學(xué)