[发明专利]一种低采样率下提高光电心率计算精度的方法及装置

说明书

本发明公开了一种低采样率下提高光电心率计算精度的方法，包括：采集人体的光电容积信号；对光电容积信号做高通滤波处理，去除基线漂移；从处理后的光电容积信号中截取预设时间段的光电容积信号，并对其进行频域转换，获得相应的频谱；在获取的光电容积信号的频谱上查找心率对应的频率峰的峰值点位置与峰脚点位置；根据峰值点及峰脚点位置，按照预设的条件，选取目标采样点；将目标采样点做质心算法，获取目标采样点的质心位置作为心率频率，并根据心率频率，获得对应的心率值。此外，本发明还公开了一种低采样率下提高光电心率计算精度的装置。本发明能够既提高心率的精度，又不需要提高采样率，也不会需要过长的数据，并且能够反映出心率整体趋势的变化。

技术领域

本发明涉及心率检测领域，尤其涉及一种低采样率下提高光电心率计算精度的方法及装置。

背景技术

光电容积脉搏波描记法(PPG)常常被用于计算心率。计算的方法包括在时域上计算拍间间隔(BBI)，然后换算成每分钟心率BPM；也包括在频域(如傅里叶频谱)上找出脉搏波的统计频率，然后换算成每分钟心率BPM。

实际情况中，在很多需要考虑功耗、待机时间和数据存储量的设备上，只能使用较低的采样率，如20Hz。也就是最小采样间隔50ms，这意味着从采样率上就会带来最大50ms的固有偏差。

对于心率60bpm，拍间间隔是1000ms，误差50ms将带来约3bpm的心率值误差，而对于心率120bpm，则扩大到约13bpm。这样的误差基本上是无法接受的。

在一些相关技术中，可以通过频域分析，计算PPG数据对应的心率值。查找心率对应的频率峰的峰值点，将峰值点对应的频率换算成心率，以达到提高心率计算精度的目的。从频域上分析，可以通过延长进行频域变换的数据的长度，降低对采样率的要求。对于N点的频域变换，存在如下关系：

最小频率间隔＝采样率/N

通过提高N的大小，可以提高频域的分辨率。但是提高N，即提高频谱变换用的数据时间长度，会带来两个问题：一是带来计算量的提高，与降低采样率的初衷不符；二是使得时域上的分辨率降低(根据测不准原理，频率准确率越高，时域准确率越低)，心率的实时性变差。

具体来讲，对于20Hz的采样率，使用10秒的数据做频谱变换，得到的频谱的最小频率间隔是0.1Hz。对应的固定心率偏差就达到6bpm(0.1Hz*60＝6bpm)。这个误差仍然比较大。

另外，当所选数据段中，人的心率开始发生变化时，可能大部分心拍仍然遵从变化前的心率。这样的部分心率改变可能无法反映在心率对应的频率峰的峰值点对应的频率中。因为变化前的心率仍占主导。

因此需要找寻一种方法，能够既提高心率的精度，又不需要提高采样率，也不会需要过长的数据，并且能够反映出心率整体趋势的变化。

发明内容

本发明提供一种低采样率下提高光电心率计算精度的方法及装置，用以克服现有技术中低采样率下计算的心率误差较大的技术问题。具体的，本发明的具体方案如下：

一方面，本发明公开了一种低采样率下提高光电心率计算精度的方法，包括：采集人体的光电容积信号；对所述光电容积信号做高通滤波处理，去除基线漂移；从处理后的光电容积信号中截取预设时间段的光电容积信号，并对其进行频域转换，获得相应的频谱；在获取的光电容积信号的频谱上查找心率对应的频率峰的峰值点位置与峰脚点位置；根据所述峰值点及峰脚点位置，按照预设的条件，选取目标采样点；将所述目标采样点做质心算法，获取所述目标采样点的质心位置作为心率频率，并根据所述心率频率，获得对应的心率值。

优选地，所述高通滤波处理采用的是IIR高通滤波器进行滤波处理。