申请/专利权人：河北工业大学

申请日：2020-03-05

公开（公告）日：2020-06-26

公开（公告）号：CN111329462A

主分类号：A61B5/024(20060101)

分类号：A61B5/024(20060101);A61B5/11(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.05.20#授权;2020.07.21#实质审查的生效;2020.06.26#公开

摘要：本发明为一种实时无束缚心率提取方法，利用柔性压电薄膜传感器采集人体的心冲击信号，该方法利用固定在座椅表面的柔性压电薄膜传感器采集由心冲击现象引起的压电薄膜振动信号，再由电荷放大器处理并通过数据采集设备传至上位机处理分析，最终提取心率和心跳周期。该方法能够自动检测人体是否离开座椅，且在人体坐姿下能够连续不间断的监测人体生理信息如心率和心跳周期。本方法无需大量的先验知识，同时无需大量样本训练，通过周期估计和区间划分结合可得出心跳模板，计算相对简单，对测量环境要求不高，同时可以获得逐次心跳间隔，检测精度较高，鲁棒性较强。

主权项：1.一种实时无束缚心率提取方法，利用柔性压电薄膜传感器采集人体的心冲击信号，该方法包括以下步骤：第一步、确定人体是否在连续一段时间a秒内处于待检测位置上且人体处于静止状态，若满足条件，则对这连续一段时间a秒的数据进行预处理，去除基线漂移、去除高频噪声，得到预处理后的心冲击信号：第二步、估计心跳周期将预处理后的心冲击信号，利用峰值检测算法提取a秒数据中所有正波峰并记录时间轴位置，分别按照公式1、公式2计算在1.5～a-1.5秒数据内每个时间轴位置的自相关函数R、短时平均幅度差函数D，利用自相关函数和短时平均幅度差函数根据公式3获得核心函数Q，核心函数Q在心跳周期位置表现为峰值；检测核心函数的正波峰，设定波峰阈值δ，将振幅超过δ的正波峰的位置作为心跳周期位置，计算相邻心跳周期位置的平均间隔作为某一正波峰处的估计心跳周期；再计算出1.5～a-1.5秒数据内所有正波峰处的估计心跳周期，组成心跳周期序列，求取算术平均值作为a秒数据内的心跳周期估计值T； 其中，x是预处理后的心冲击信号；m是1.5～a-1.5秒数据内正波峰的时间轴位置，k取值范围为0～N；N表示在正波峰所在时间轴位置两侧截取的时间总长度；N的取值范围为[0.8f,3f]，f为信号采样频率；第三步、划分区间：将预处理后的心冲击信号划分连续区间，区间长度为获得的心跳周期估计值T；对区间有效性进行判断，若该区间最大振幅超过设定的有效阈值范围[2e-4,5e-4]，则该区间判断为无效，心冲击信号受到外界干扰；若最大振幅处于有效阈值范围内，则该区间为有效区间；从有效区间定位最大振幅的时间轴位置作为a秒数据内心冲击信号的主要特征最大J尖峰的时间轴位置；第四步：心跳模板将以获得的a秒数据内心冲击信号的主要特征最大J尖峰的时间轴位置为中心，在最大J尖峰的时间轴位置向前和向后获取数据长度均为T·f2的数据b，由中心和数据b组成数据c，计算数据c的算数平均值作为当前a秒数据的心跳模板；每获取连续的a秒预处理后的心冲击信号数据，重新计算下一个a秒数据对应的心跳模板；第六步：心跳定位按照公式5计算每a秒心冲击信号与其心跳模板之间的相关系数r，根据相关系数定位当前心冲击信号的心跳位置；用心跳位置的个数除以a得出心率；对相邻的心跳位置的间隔求取差值，得出逐次心跳间隔； 其中，xi，yi为预处理后的心冲击信号；为心跳模板信号；M为心冲击信号的长度。

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权利要求：

百度查询： 河北工业大学 一种实时无束缚心率提取方法

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