一種基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法，所述基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法包括：提取心沖擊信號(hào)波形段中的全部極大值點(diǎn)集合；對(duì)集合中的極大值點(diǎn)進(jìn)行幅度篩選；利用周期猜想法對(duì)篩選后的極大值點(diǎn)集合進(jìn)行二維排序；根據(jù)排序結(jié)果獲得周期，得出心率。本發(fā)明所述的心率提取方法不受心沖擊信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)波峰點(diǎn)或缺少波峰點(diǎn)的影響，可用于對(duì)保持坐姿、躺姿的受試者采集其軀體的微變信號(hào)，將概率演算轉(zhuǎn)化為運(yùn)算量很小的二維數(shù)組排序，實(shí)時(shí)而可靠地計(jì)算出受試者的心率值。
【專利說明】一種基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于心率測量【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種心率提取方法，特別是涉及一種基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法。

【背景技術(shù)】
[0002]早期普遍使用的心率測量方法是:利用電極或傳感器直接接觸人體，對(duì)人體產(chǎn)生一定約束，從而使受試者產(chǎn)生一定的心理負(fù)擔(dān)。后來出現(xiàn)了不直接接觸人體，通過測量心臟跳動(dòng)對(duì)人體產(chǎn)生的微弱震動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)無感覺測量心率的方法。這種測量方法無須電極，不影響受試者正常的生活，為受試者在家中監(jiān)測心臟的工作情況提供了可能，也對(duì)評(píng)估人們的工作壓力、疲勞度和精神狀況等日常生活狀況有著重要意義。無感覺測量心率的實(shí)現(xiàn)原理是:當(dāng)心臟向外泵血時(shí)，身體會(huì)產(chǎn)生與促使血液流動(dòng)的力相反的作用力，該作用力引起了與心跳同步的身體震動(dòng)，產(chǎn)生體震信號(hào)，體震信號(hào)的規(guī)律與心率相關(guān)，這種體震信號(hào)微弱且易受干擾，但可以在脊椎軸上通過一些敏感的力傳感器測量出來。
[0003]心沖擊信號(hào)是一種被廣泛的研究的體震信號(hào)，描述心沖擊的信號(hào)的圖表稱為心沖擊圖(ballistocard1graphy,簡稱BCG)。BCG最早在1961年被提出，由于當(dāng)時(shí)科技水平的限制，僅停留在理論研究的范疇。隨著現(xiàn)代傳感器技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)視BCG的靜電荷敏感床墊、充氣式微動(dòng)敏感床墊、基于EMFi傳感器的座椅等各種BCG產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。然而，無論是哪一款產(chǎn)品，在根據(jù)BCG進(jìn)行心率計(jì)算的時(shí)候都需要長時(shí)間的數(shù)據(jù)采樣建立經(jīng)驗(yàn)值，或者是需要純凈的參照樣本(比如同時(shí)通過直接接觸或者約束人體的方式采集到的ECG樣品)。另一方面，由于生理構(gòu)造的復(fù)雜性，不同的個(gè)體產(chǎn)生的BCG在時(shí)域上的波形也各有不同。同一個(gè)檢測設(shè)備在同樣的外圍環(huán)境下進(jìn)行測量，對(duì)于不同的個(gè)體，比如一個(gè)老人和一個(gè)年輕人，獲得的BCG形狀也大相徑庭。即使是對(duì)于同一個(gè)個(gè)體，坐著或者躺著的姿勢的不同，產(chǎn)生的BCG都有可能不同。
[0004]傳統(tǒng)的基于壓電傳感獲取的BCG信號(hào)來進(jìn)行可靠提取心率值的算法是:將所獲得的原始電信號(hào)經(jīng)過模擬電路兩級(jí)放大，A/D轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行數(shù)字信號(hào)分析和處理，通過高低通數(shù)字濾波和工頻數(shù)字陷波等濾波方式去除高頻噪聲和工頻干擾，得到較純凈的BCG信號(hào)。普通情況下的BCG信號(hào)的波形如圖1a所示。目前常見的提取心率值算法是取波峰點(diǎn)，然后計(jì)算波峰點(diǎn)之間的平均間距，以此得出心率值。但是實(shí)際應(yīng)用中，由于眨眼、輕咳、用力呼吸等微動(dòng)或其他一些突發(fā)狀況導(dǎo)致的身體動(dòng)作都會(huì)影響B(tài)CG信號(hào)的穩(wěn)定，例如會(huì)出現(xiàn)類似圖1b所示的情況，即一個(gè)周期內(nèi)的波峰點(diǎn)出現(xiàn)了多次，又或者一個(gè)周期內(nèi)缺失波峰點(diǎn)，這些不穩(wěn)定的情形都會(huì)引起很大的計(jì)算誤差。以往的算法當(dāng)中，大多是通過復(fù)雜的小波分析、概率運(yùn)算或長時(shí)間測試后得到的經(jīng)驗(yàn)值來解決這一問題。但單獨(dú)依靠經(jīng)驗(yàn)值是難以實(shí)時(shí)并快速獲得心率值的。所以目前的各種BCG檢測設(shè)備還處于初始階段，尚不能滿足輕松無負(fù)擔(dān)實(shí)時(shí)檢測心率的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中心沖擊信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)波峰點(diǎn)或缺少波峰點(diǎn)導(dǎo)致心率值提取誤差大的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法，所述基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法包括:提取心沖擊信號(hào)波形段中的全部極大值點(diǎn)，并進(jìn)行幅度篩選；利用周期猜想法對(duì)極大值點(diǎn)進(jìn)行二維排序；根據(jù)排序結(jié)果獲得周期，得出心率。
[0007]優(yōu)選地，所述利用周期猜想法對(duì)極大值點(diǎn)進(jìn)行二維排序獲得心率周期的具體過程包括:
[0008]S0，設(shè)所述心沖擊信號(hào)波形段中的幅度篩選后的極大值點(diǎn)的數(shù)目為η，η為正整數(shù)；將所述η個(gè)極大值點(diǎn)按橫坐標(biāo)從小到大排列為xl、χ2、χ3、…、χη ;設(shè)置一個(gè)所有元素為O的ηΧη 二維數(shù)組A ;假設(shè)二維數(shù)組A的每一行非零元素為一個(gè)心率周期；
[0009]SI，將第一個(gè)極大值點(diǎn)xl填入所述二維數(shù)組A中的第一個(gè)元素all ;假設(shè)第一個(gè)極大值點(diǎn)xl到第k個(gè)極大值點(diǎn)xk為一個(gè)心率周期，將第k個(gè)極大值點(diǎn)xk填入元素a21 ；其中k為整數(shù)且2彡k彡η-1 ;
[0010]S2,設(shè)二維數(shù)組A的第一列中最后一個(gè)不為O的元素為ajl,其中j為整數(shù)且2彡j彡η-1 ;
[0011]S3，判斷極大值點(diǎn)xi與元素ajl的橫坐標(biāo)間距是否小于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則將極大值點(diǎn)xi填入元素aj2，其中i為整數(shù)且k+1 < i < η ;
[0012]否則判斷極大值點(diǎn)xi與元素ajl的橫坐標(biāo)間距是否約等于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則將極大值點(diǎn)xi填入元素a(j+l) I ；
[0013]否則判斷極大值點(diǎn)xi與元素ajl的橫坐標(biāo)間距是否大于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則將極大值點(diǎn)xi填入元素a(j+l)2 ；
[0014]令i的值加一；
[0015]S4，重復(fù)步驟S2至S3，直至將η個(gè)極大值點(diǎn)排序完畢為止；
[0016]S5，當(dāng)數(shù)值非零行的數(shù)目大于3且繼續(xù)增加時(shí)，判斷排序后的數(shù)組A中是否存在連續(xù)三行沒有可以對(duì)應(yīng)的列值的情況，若存在則表示假設(shè)的心率周期不成立，執(zhí)行步驟S6 ；否則表示假設(shè)的心率周期成立，執(zhí)行步驟S7 ；
[0017]S6，令k的值加一，返回步驟SI ;
[0018]S7，結(jié)束。
[0019]優(yōu)選地，步驟SI中，若k大于2，則第二個(gè)極大值點(diǎn)x2至第k-Ι個(gè)極大值點(diǎn)X (k-1)依次填入數(shù)組A中的元素al2至al (k_l)中。
[0020]優(yōu)選地，步驟S2中，若極大值點(diǎn)xi與元素ajl的橫坐標(biāo)間距小于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，則繼續(xù)判斷所述極大值點(diǎn)xi與元素a(j-l)2的橫坐標(biāo)間距是否小于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則將極大值點(diǎn)xi填入元素aj2，且將元素a (j-1) 2中的極大值點(diǎn)轉(zhuǎn)入元素a (j-1) 3中，并將元素a (j-1) 2賦值為零；否則判斷所述極大值點(diǎn)xi與元素a(j_l)2的橫坐標(biāo)間距是否約等于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則將極大值點(diǎn)xi填入元素aj2 ;否則判斷所述極大值點(diǎn)xi與元素a(j-l)2的橫坐標(biāo)間距是否大于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則將極大值點(diǎn)xi填入元素aj3。
[0021]優(yōu)選地，所述基于BCG的心率值實(shí)時(shí)提取方法還包括驗(yàn)證步驟:以填入結(jié)束后的二維數(shù)組A中的每行元素為組合，作為心沖擊信號(hào)波形段中一段橫坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將所述心沖擊信號(hào)數(shù)據(jù)沿橫坐標(biāo)移動(dòng)一個(gè)假設(shè)的心率周期，若移動(dòng)后的心沖擊信號(hào)數(shù)據(jù)與相鄰下一行元素組合的橫坐標(biāo)基本重合，并且以此類推一直到最后一行不為零的元素組合，都滿足這一條件，則表示所述假設(shè)周期有效；否則表示假設(shè)周期無效，令k值加一，繼續(xù)執(zhí)行步驟SI至S7。
[0022]優(yōu)選地，所述心率的計(jì)算過程為:心率=采樣率X60/心率周期，其中，周期是指所述填入結(jié)束后的二維數(shù)組中以每相鄰兩行元素組合之間的平均間距。
[0023]優(yōu)選地，所述橫坐標(biāo)為時(shí)間軸坐標(biāo)。
[0024]優(yōu)選地，在提取極大值點(diǎn)后利用周期猜想法對(duì)極大值點(diǎn)進(jìn)行二維排序之前，還包括篩選步驟:去除所有幅度小于相鄰極大值點(diǎn)幅度一半的極大值點(diǎn)，需一直去除直至沒有可去除的點(diǎn)。
[0025]如上所述，本發(fā)明所述的基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法，具有以下有益效果:
[0026]本發(fā)明所述的心率提取方法不受心沖擊信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)波峰點(diǎn)或缺少波峰點(diǎn)的影響，可用于對(duì)保持坐姿、躺姿的受試者采集其軀體的微變信號(hào)，將概率演算轉(zhuǎn)化為運(yùn)算量很小的二維數(shù)組排序，實(shí)時(shí)而可靠地計(jì)算出受試者的心率值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1a為普通情況下的心沖擊信號(hào)的波形示意圖；
[0028]圖1b為一個(gè)周期內(nèi)出現(xiàn)多次波峰點(diǎn)的非正常心沖擊信號(hào)的波形示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明所述的基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法的流程示意圖。
[0030]圖3為本發(fā)明所述的基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法中的極大值點(diǎn)二維排序的流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0032]請(qǐng)參閱附圖。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0033]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0034]實(shí)施例
[0035]本發(fā)明提供一種基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法，如圖2所示，所述基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法包括:
[0036]I)提取心沖擊信號(hào)波形段中的全部極大值點(diǎn)集合U。
[0037]2)篩選U，即幅值(或幅度)篩選U，濾除所有幅度小于相鄰點(diǎn)幅度一半的點(diǎn)，需多次濾除直至沒有可去掉的點(diǎn)。
[0038]3)利用周期猜想法對(duì)過濾后的極大值點(diǎn)進(jìn)行二維排序，獲得心率周期。
[0039]參見圖3，本步驟的具體過程包括:
[0040]S0,設(shè)所述BCG波形段中幅值篩選后極大值點(diǎn)的數(shù)目為η，η為正整數(shù)，將所述極大值點(diǎn)按橫坐標(biāo)從小到大排列為χ1、χ2、χ3、*..>χη ;設(shè)置一個(gè)所有元素為O的ηΧη 二維數(shù)組A ;設(shè)二維數(shù)組A的每一行非零元素為一個(gè)心率周期；所述橫坐標(biāo)為時(shí)間軸坐標(biāo)。
[0041]SI，將第一個(gè)極大值點(diǎn)xl填入所述二維數(shù)組A中的第一個(gè)元素all ;假設(shè)第一個(gè)極大值點(diǎn)xl到第k個(gè)極大值點(diǎn)xk為一個(gè)心率周期，將第k個(gè)極大值點(diǎn)xk填入元素a21 ;其中k為整數(shù)且2彡k彡η-1 ;若k大于2，則第二個(gè)極大值點(diǎn)x2至第k_l個(gè)極大值點(diǎn)x (k-1)依次填入數(shù)組A中的元素al2至al (k-Ι)中。
[0042]S2,設(shè)二維數(shù)組A的第一列中最后一個(gè)不為O的元素為ajl,其中j為整數(shù)且2彡j彡n-1。
[0043]S3，判斷極大值點(diǎn)xi與元素ajl的橫坐標(biāo)間距是否小于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則繼續(xù)判斷所述極大值點(diǎn)xi與元素a(j-l)2的橫坐標(biāo)間距是否小于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則將極大值點(diǎn)xi填入元素aj2，且將元素a(j_l) 2中的極大值點(diǎn)轉(zhuǎn)入元素a (j-1) 3中，并將元素a (j-1) 2賦值為零；
[0044]否則判斷所述極大值點(diǎn)xi與元素a (j-1) 2的橫坐標(biāo)間距是否約等于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則將極大值點(diǎn)xi填入元素aj2 ；
[0045]否則判斷所述極大值點(diǎn)xi與元素a (j-1) 2的橫坐標(biāo)間距是否大于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則將極大值點(diǎn)xi填入元素aj3 ;其中i為整數(shù)且k+1 < i < η ;
[0046]否則判斷極大值點(diǎn)xi與元素ajl的橫坐標(biāo)間距是否約等于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則將極大值點(diǎn)xi填入元素a(j+l) I ；
[0047]否則判斷極大值點(diǎn)xi與元素ajl的橫坐標(biāo)間距是否大于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則將極大值點(diǎn)xi填入元素a(j+l)2 ；
[0048]令i的值加一。
[0049]S4,重復(fù)步驟S2至S3，直至將η個(gè)極大值點(diǎn)排序完畢為止。
[0050]S5，當(dāng)數(shù)值非零行的數(shù)目大于3且繼續(xù)增加時(shí)，判斷排序后的數(shù)組A中是否存在連續(xù)三行沒有可以對(duì)應(yīng)的列值的情況，即每一列中的每一個(gè)元素都存在相鄰上一行或下一行元素是零值的情況，若存在該情況則表示假設(shè)的心率周期不成立，執(zhí)行步驟S6 ;否則表示假設(shè)的心率周期成立，執(zhí)行步驟S7 ；
[0051]S6，令k的值加一，返回步驟SI。
[0052]S7，結(jié)束。
[0053]通過步驟SI至S7，將所有的極大值點(diǎn)將按照從左到右從上到下的順序分別填入該數(shù)組A，但是他們可能相鄰可能不相鄰，確定了每個(gè)極大值點(diǎn)在數(shù)組A中的位置，也就確定了數(shù)組中每一行和相鄰行之間的差值，也就是要求的周期間隔(即心率周期)。
[0054]上述二維組排序也可具體解釋如下:
[0055]將第一個(gè)極大值點(diǎn)xl填入作為數(shù)組A的第I個(gè)元素all，開始基于周期猜想值對(duì)極大值點(diǎn)進(jìn)行二維排序。假設(shè)第一個(gè)極大值點(diǎn)xl到第二個(gè)極大值點(diǎn)χ2為一個(gè)周期，即，將第二個(gè)極大值點(diǎn)x2填入a21。然后將第三個(gè)極大值點(diǎn)x3和前兩個(gè)作比較，如果第三個(gè)極大值點(diǎn)和第二個(gè)極大值點(diǎn)的間距(x3-x2)約等于第二個(gè)極大值點(diǎn)和第一個(gè)極大值點(diǎn)的間距(a21_all)，本發(fā)明中所述的間距均為極大值點(diǎn)之間的橫坐標(biāo)的距離，則將第三個(gè)極大值點(diǎn)x3填入a31 ;如果第三個(gè)極大值點(diǎn)和第二個(gè)極大值點(diǎn)的間距(x3-x2)小于第二個(gè)極大值點(diǎn)和第一個(gè)極大值點(diǎn)的間距(a21_all)，則將第三個(gè)極大值點(diǎn)x3填入a22 ;如果(x3_x2)大于(a21_all)，則將第三個(gè)極大值點(diǎn)x3填入a32。以此類推，如果連續(xù)三行沒有可以對(duì)應(yīng)的列值，則說明這個(gè)周期猜想值不對(duì)，需要換一個(gè)。
[0056]再將第一個(gè)極大值點(diǎn)xl填入作為數(shù)組第I個(gè)元素all，將第二個(gè)極大值點(diǎn)x2填入al2，假設(shè)第一個(gè)極大值點(diǎn)xl到第三個(gè)極大值點(diǎn)x3為一個(gè)周期，S卩，將第三個(gè)極大值點(diǎn)x3填入a21。然后將第四個(gè)極大值點(diǎn)x4和前面的極值作比較，如果第四個(gè)極大值點(diǎn)x4和第三個(gè)極大值點(diǎn)x3的間距(x4-x3)約等于第三個(gè)極大值點(diǎn)和第一個(gè)極大值點(diǎn)的間距(a21_all)，則將第四個(gè)極大值點(diǎn)x4填入a31。如果(x4_a21)小于(a21_all)，則比較第四個(gè)極大值點(diǎn)x4與第二個(gè)極值點(diǎn)(al2)之間的間距是否約等于(a21_all)，如果是，則將x4填入a22 ;如果(x4_al2)小于(a21_all)，則x4填入a22，al2復(fù)制到al3后al2清零；如果(x4_al2)大于(a21_all)，則x4填入a23。如果(x4_a21)大于(a21_all)，則第四個(gè)極大值點(diǎn)填入a32。
[0057]按照上述規(guī)則依次類推，如果連續(xù)三行沒有可以對(duì)應(yīng)的列值，即目前三行數(shù)據(jù)中，每一列中的每一個(gè)元素都存在相鄰上一行或下一行元素是零值的情況，則說明這個(gè)周期猜想值不對(duì)，需要再換一個(gè)。
[0058]最后得到一個(gè)每行和相鄰行之間的差值幾乎相同的數(shù)組，即除去零值外，每一列的數(shù)據(jù)中每個(gè)元素和它上下相鄰的元素之間的差值，也約等于心率周期T。
[0059]4)驗(yàn)證步驟3)獲得的假設(shè)周期是否有效。
[0060]所述驗(yàn)證方法的具體實(shí)現(xiàn)過程為:從所述BCG波形段中截取一段BCG波形數(shù)據(jù)，將所述BCG數(shù)據(jù)沿橫坐標(biāo)移動(dòng)一個(gè)假設(shè)的心率周期，若移動(dòng)后的BCG數(shù)據(jù)與所述BCG波形段重合，則表示所述假設(shè)周期有效；否則表示假設(shè)周期無效，令k值加一，繼續(xù)執(zhí)行步驟SI至S7。
[0061]為了驗(yàn)證步驟3)獲得的假設(shè)的心率周期T是否有效(即驗(yàn)證該假設(shè)周期的可靠性)，可從所述BCG波形段中截取一段BCG波形數(shù)據(jù)，然后橫向(沿時(shí)間軸向左或向右)移動(dòng)T，看是否和檢測數(shù)據(jù)(即所述BCG波形段)重合，如果可以，則判定此周期T有效，如果重合點(diǎn)很少，就判定此周期T無效。繼續(xù)進(jìn)行基于周期猜想值對(duì)極值點(diǎn)進(jìn)行二維數(shù)組排序。在驗(yàn)證時(shí)，為了加快運(yùn)算速度，可以僅抽取極大值點(diǎn)來進(jìn)行比較，保證波形輪廓。本步驟無需點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地橫向進(jìn)行比較，加快了運(yùn)算速度。
[0062]5)根據(jù)所述心率周期得出心率。所述心率的計(jì)算過程為:心率=采樣率X60/心率周期；心率的單位為“次/分鐘”，心率周期的單位為“分鐘”，周期是指所述填入結(jié)束后的二維數(shù)組中以每相鄰兩行元素組合之間的平均間距。
[0063]本發(fā)明的主要實(shí)現(xiàn)過程為:先找出BCG段波形中所有的極大值，再對(duì)極大值點(diǎn)進(jìn)行篩選，去除一些幅度過小的極大值點(diǎn)，然后基于周期猜想值對(duì)極大值點(diǎn)進(jìn)行二維排序；這種排序是將極大值點(diǎn)按照從左到右從上到下的順序排列成一個(gè)二維數(shù)組，但是每個(gè)極大值點(diǎn)之間的時(shí)間相隔各有不同，因而產(chǎn)生了很多的可能性；該二維數(shù)組的每一行代表一個(gè)心率周期，同一行中從左到右的元素代表這個(gè)周期內(nèi)的橫坐標(biāo)(即時(shí)間軸坐標(biāo))從小到大的各個(gè)極大值點(diǎn)；得出心率周期之后就可以得出心率。
[0064]本發(fā)明所述的基于BCG的心率值實(shí)時(shí)提取方法，可以避免BCG信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)波峰點(diǎn)或缺少波峰點(diǎn)的影響，可用于對(duì)保持坐姿、躺姿的受試者采集其軀體的微變信號(hào)，將概率演算轉(zhuǎn)化為運(yùn)算量很小的二維數(shù)組排序，實(shí)時(shí)而可靠地計(jì)算出受試者的心率值。還具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0065]1、適應(yīng)性強(qiáng)；本發(fā)明所述方法對(duì)BCG具體波形沒有要求，只針對(duì)其周期性進(jìn)行運(yùn)算，適用于男女老少各種人；
[0066]2、實(shí)時(shí)性快，運(yùn)算量??；本發(fā)明所述方法將重復(fù)點(diǎn)缺失點(diǎn)等等一些原本復(fù)雜的概率演算轉(zhuǎn)化為運(yùn)算量很小的二維數(shù)組排序；
[0067]3、可靠性強(qiáng)；本發(fā)明所述方法在計(jì)算心率周期之后還有驗(yàn)證運(yùn)算，減少誤判。
[0068]綜上所述，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0069]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法，其特征在于，所述基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法包括: 提取心沖擊信號(hào)波形段中的全部極大值點(diǎn)，并進(jìn)行幅度篩選； 利用周期猜想法對(duì)極大值點(diǎn)進(jìn)行二維排序； 根據(jù)排序結(jié)果獲得周期，得出心率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法，其特征在于:所述利用周期猜想法對(duì)篩選后的極大值點(diǎn)進(jìn)行二維排序獲得心率周期的具體過程包括: S0，設(shè)所述心沖擊信號(hào)波形段中幅度篩選后的極大值點(diǎn)的數(shù)目為η，η為正整數(shù)，將所述η個(gè)極大值點(diǎn)按橫坐標(biāo)從小到大排列為xl、χ2、χ3、…、χη ;設(shè)置一個(gè)所有元素為O的ηΧη 二維數(shù)組A ;設(shè)二維數(shù)組A的每一行非零元素為一個(gè)心率周期； SI，將第一個(gè)極大值點(diǎn)xl填入所述二維數(shù)組A中的第一個(gè)元素all ;假設(shè)第一個(gè)極大值點(diǎn)xl到第k個(gè)極大值點(diǎn)xk為一個(gè)心率周期，將第k個(gè)極大值點(diǎn)xk填入元素a21 ;其中k為整數(shù)且2彡k彡η-1 ; S2,設(shè)二維數(shù)組A的第一列中最后一個(gè)不為O的元素為ajI,其中j為整數(shù)且2彡j彡η-1 ; S3，判斷極大值點(diǎn)Xi與元素ajl的橫坐標(biāo)間距是否小于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則將極大值點(diǎn)xi填入元素aj2，其中i為整數(shù)且k+1 < i < η ; 否則判斷極大值點(diǎn)xi與元素ajl的橫坐標(biāo)間距是否約等于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則將極大值點(diǎn)xi填入元素a(j+l) I ； 否則判斷極大值點(diǎn)xi與元素ajl的橫坐標(biāo)間距是否大于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則將極大值點(diǎn)xi填入元素a(j+l)2 ; 令i的值加一； S4，重復(fù)步驟S2至S3，直至將η個(gè)極大值點(diǎn)排序完畢為止； S5，當(dāng)數(shù)值非零行的數(shù)目大于3且繼續(xù)增加時(shí)，判斷排序后的數(shù)組A中是否存在連續(xù)三行沒有可以對(duì)應(yīng)的列值的情況，若存在則表示假設(shè)的心率周期不成立，執(zhí)行步驟S6 ;否則表示假設(shè)的心率周期成立，執(zhí)行步驟S7 ； S6，令k的值加一，返回步驟SI ； S7，結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法，其特征在于:步驟SI中，若k大于2，則第二個(gè)極大值點(diǎn)x2至第k-Ι個(gè)極大值點(diǎn)x(k-l)依次填入數(shù)組A中的元素al2至al(k-l)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法，其特征在于:步驟S3中，若極大值點(diǎn)xi與元素ajl的橫坐標(biāo)間距小于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，則繼續(xù)判斷所述極大值點(diǎn)xi與元素a(j-l)2的橫坐標(biāo)間距是否小于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則將極大值點(diǎn)xi填入元素aj2，且將元素a (j-1) 2中的極大值點(diǎn)轉(zhuǎn)入元素a (j-1) 3中，并將元素a (j-1) 2賦值為零； 否則判斷所述極大值點(diǎn)xi與元素a (j-1) 2的橫坐標(biāo)間距是否約等于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則將極大值點(diǎn)xi填入元素aj2 ； 否則判斷所述極大值點(diǎn)xi與元素a (j-1) 2的橫坐標(biāo)間距是否大于元素a21與元素all的橫坐標(biāo)間距，若是則將極大值點(diǎn)xi填入元素aj3。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法，其特征在于，所述基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法還包括驗(yàn)證步驟: 以填入結(jié)束后的二維數(shù)組中的每一行元素為組合，作為心沖擊信號(hào)波形段中一段橫坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將所述心沖擊信號(hào)數(shù)據(jù)沿橫坐標(biāo)移動(dòng)一個(gè)假設(shè)的心率周期，若移動(dòng)后的心沖擊信號(hào)數(shù)據(jù)與相鄰下一行元素組合的橫坐標(biāo)基本重合，并且以此類推一直到最后一行不為零的元素組合，都滿足這一條件，則表示所述假設(shè)周期有效；否則表示假設(shè)周期無效，令k值加一，繼續(xù)執(zhí)行步驟SI至S7。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法，其特征在于:所述心率的計(jì)算過程為: 心率=采樣率X 60/周期 其中，周期是指所述填入結(jié)束后的二維數(shù)組中以每相鄰兩行元素組合之間的平均間距。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至5任意一項(xiàng)所述的基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法，其特征在于:所述橫坐標(biāo)為時(shí)間軸坐標(biāo)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于心沖擊信號(hào)的心率值實(shí)時(shí)提取方法，其特征在于:在提取極大值點(diǎn)后利用周期猜想法對(duì)極大值點(diǎn)進(jìn)行二維排序之前，還包括篩選步驟:去除所有幅度小于相鄰極大值點(diǎn)幅度一半的極大值點(diǎn)，需一直去除直至沒有可去除的點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104182601SQ201310195122
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月22日
【發(fā)明者】陸美珠 申請(qǐng)人:上海寬帶技術(shù)及應(yīng)用工程研究中心