[发明专利]一种减少脉搏波信号中运动伪影的方法及系统

说明书

本发明涉及数字信号处理技术领域，公开了一种减少脉搏波信号中运动伪影的方法，所述方法包括：获取原始脉搏波信号和参考信号；将所述原始脉搏波信号与所述参考信号分别进行傅里叶变换，得到对应的脉搏波频谱和参考信号频谱；将所述脉搏波频谱与所述参考信号频谱相减，获取到心率信号的频谱。本发明还相应地公开了一种减少脉搏波信号中运动伪影的系统。根据本发明，能够有效减少脉搏波信号中的运动伪影，实现大运动下的心率信号的捕捉。

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术领域，尤其涉及一种减少脉搏波信号中运动伪影的方法及系统。

背景技术

光电容积脉搏波描记法技术是利用光电传感器，检测通过人体血液和组织吸收后的反射光强度的不同，描记出血管容积在心动周期内的变化，从得到的脉搏波波形中计算出心率。比较常见的利用智能穿戴设备可实时检测脉搏波信号，进而获取心率信息。但是，脉搏波采集设备与皮肤之间存在接触空隙，在运动过程中使得测量光路发生变化，导致脉搏波的波形被叠加运动干扰噪声，这对后面利用脉搏波计算生理特征信息带了很大的困难，使后续计算产生偏差。由于心率周期波形在信号构成中处于较弱的地位，无法通过主成分分析、小波变换等非线性滤波器去除运动伪影。

现有技术中，将加速度信号作为参考信号，利用加速度和运动的关系，辅助减少运动伪影。公布号为CN108937878A的专利申请公开了一种脉搏波信号运动噪声消除的方法：获取含噪声的脉搏波信号和加速度信号，采用并联自适应滤波器，基于所述加速度信号对所述含噪声的脉搏波信号进行滤波，并经过傅里叶变换，得到加速度频谱和脉搏波频谱，并将二者相减，得到纯净的脉搏波信号。而在实际运用中，真正的加速度是无法被检测的。传感器只能获取加速度与重力加速度的合加速度，加速度的信息不准确。即使获得真正的加速度，也不能够有效反映设备与皮肤之间的相对运动与关系。例如，当设备很好地贴合在皮肤表面并受到较强的束缚时，运动不一定带来相应的运动伪影。

当运动伪影信号明显强过心率信号本身时，如果基于时域方向上对脉搏波信号进行分析，无法对运动伪影信号起到很好的减少作用。实际运用中，在大运动状态下，并不需要获取时域上的脉搏波波形，而是只需要获取心率值这一生理特征。

因此，如何减少乃至消除脉搏波中的运动伪影，得到纯净的脉搏波信号，是急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减少脉搏波信号中运动伪影的方法及系统，能够有效减少了脉搏波信号中的运动伪影，实现了大运动下的心率信号的捕捉。

为实现上述目的，本发明提供了一种减少脉搏波信号中运动伪影的方法，所述方法包括：获取原始脉搏波信号和参考信号；将所述原始脉搏波信号与所述参考信号分别进行傅里叶变换，得到对应的脉搏波频谱和参考信号频谱；将所述脉搏波频谱与所述参考信号频谱相减，获取到心率信号的频谱。基于频域方向以及参考信号，去除脉搏波信号中的运动伪影信号，获取心率信号，避开脉搏波信号数据与参考信号数据在局部上运动干扰响应不一致的问题，专注心率信号的捕捉，从而解决大运动下的心率信号的捕捉。

可选的，所述步骤S1包括：设置一参考光，所述参考光与所述脉搏波信号的光的照射区域相近，并且对心率信号无响应或者响应较弱；所述参考光与所述脉搏波信号的光实时同步，并且二者对同样程度的运动响应比较接近。将所述脉搏波信号的光与参考光同时照射，经过反射之后，获取到原始脉搏波信号与参考信号。

可选的，于所述步骤S2前还包括：将所述原始脉搏波信号与所述参考信号分别通过相同的滤波器进行滤波处理，得到滤波后的脉搏波信号以及滤波后的参考信号。所述滤波器为高通滤波器，所述高通滤波器的截止频率不超过0.5Hz。将原始脉搏波信号与参考信号进行滤波处理，避免低频率的谐波在频谱上干扰心率信号的捕捉。