[实用新型]适用于可穿戴式心率测量设备的运动噪声消除系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种信号处理系统，尤其涉及一种适用于可穿戴式心率测量设备的运动噪声消除系统。

背景技术

心率是指人体心脏每分钟跳动的次数，以第一声为准。在人体参数检测中，心率是一个重要的生理指标，为医学诊断提供参考。同时，心率也可作为人体运动生理负荷的客观评定指标。随着智能手表、智能腕带、智能手环等可穿戴式智能设备的兴起，以及人们对于健康状况的重视，基于光电容积脉搏波信号对心率进行测量的方法受到了工业界和学术界的广泛关注。

由于光电容积脉搏波信号中常含有运动噪声，难以准确测量心率，需要相应的去噪技术。目前已有许多去除运动噪声的技术被提出，例如独立成分分析方法(ICA)、小波去噪方法、自适应滤波去噪方法(ANC)、经典模式分解方法(EMD)等都被广泛应用。但是上述算法主要针对缓和或者不剧烈的运动，比如手移动、走路、慢跑(速度低于8km/h)。在运动噪声非常强的情况下，如何去除光电容积脉搏波信号中运动噪声对进行可靠的心率测量具有极大的挑战性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是有效消除心率信号中含有的强烈运动噪声，以达到精确测量用户实时心率的目的。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种适用于可穿戴式心率测量设备的运动噪声消除系统，该系统包括：可穿戴式的心率测量设备(1)、信号处理电路(2)、噪声消除电路(3)、信号发送电路(4)、信号接收电路(5)、终端处理设备(6)，其中：

所述可穿戴式的心率测量设备(1)采集用户在同时间段内的多个光电容积脉搏波信号及运动加速度信号；

所述信号处理电路(2)对所述多个光电容积脉搏波信号及运动加速度信号进行下采样、带通滤波以及A/D转换的操作；

所述噪声消除电路(3)利用谱减法和谱峰跟踪机制对经所述信号处理电路(2)处理后的信号进行运动噪声的去除以及心率频率点位置的定位；

所述信号发送电路(4)发送经过所述噪声消除电路(3)后得到的用户的心率频率点位置；

所述信号接收电路(5)接收所述用户的心率频率点位置；

所述终端处理设备(6)存储所述用户的心率信息，对所述用户的实时心率进行测量；

优选地，所述可穿戴式的心率测量设备(1)内嵌光电容积脉搏波传感器组(11)与三轴加速度计(12)，其中：

所述光电容积脉搏波传感器组(11)由多个光电容积脉搏波传感器组成，采集用户的多个光电容积脉搏波信号；

所述三轴加速度计(12)采集用户在同时间段内的运动加速度信号；

优选地，所述信号处理电路(2)包括下采样模块(21)、带通滤波器(22)与A/D转换器(23)，其中：

所述下采样模块(21)对所述多个光电容积脉搏波信号及运动加速度信号进行下采样至采样频率为25Hz的操作，以达到减少计算量的目的；

所述带通滤波器(22)对经所述下采样模块(21)处理后的信号进行滤波，以消除一定频率范围以外的运动噪声及其它噪声的干扰；

所述A/D转换器(23)将经所述带通滤波器(22)处理后的信号转换成二进制数值表示的离散信号；

优选地，所述带通滤波器(22)采用通带为0.4Hz一4Hz的二阶巴特沃斯滤波器；

优选地，所述噪声消除电路(3)包括谱减法处理模块(31)和谱峰跟踪处理模块(32)，其中：

所述谱减法处理模块(31)根据多个光电容积脉搏波信号频谱中运动噪声的谱峰位置与运动加速度信号频谱的谱峰位置相对齐的特点，利用运动加速度信号频谱从多个光电容积脉搏波信号频谱中减去运动噪声，得到多个干净的光电容积脉搏波信号频谱；

所述谱峰跟踪处理模块(32)采用谱峰跟踪机制对经所述谱减法处理模块(31)处理后的多个干净的光电容积脉搏波信号频谱中的心率频率点位置进行定位；

优选地，所述信号发送电路(4)通过无线传输方式将所述用户的心率频率点位置发送给所述信号接收电路(5)；

优选地，所述终端处理设备(6)存储所述用户的心率信息，并进行所述用户实时心率的测量。