[发明专利]基于PPG信号的呼吸率测量方法及装置

权利要求书

1.一种基于PPG信号的呼吸率测量方法，其特征在于，包括：

步骤S10：实时采集PPG信号；

步骤S20：对所述PPG信号进行第一处理，以得到第一处理信号；所述第一处理包括滤波处理和差分处理；

步骤S30：对所述第一处理信号进行第二处理，以得到上包络线；

步骤S40：根据所述上包络线计算得到最终的呼吸率。

2.根据权利要求1所述的基于PPG信号的呼吸率测量方法，其特征在于，在步骤S10之前还包括：

步骤S1：收集用户的加速度计信号以得到用户运动状态；

步骤S2：判断所述用户运动状态是否为静止状态，如果不是静止状态则执行步骤S3，如果是则执行步骤S4；

步骤S3：提醒用户平静并保持至静止状态，返回步骤S1；

步骤S4：在用户处于静止状态时实时采集PPG信号。

3.根据权利要求1所述的基于PPG信号的呼吸率测量方法，其特征在于，所述PPG信号为16Hz的PPG绿光信号。

4.根据权利要求1所述的基于PPG信号的呼吸率测量方法，其特征在于，所述步骤S20包括：

步骤S210：对所述PPG信号使用一个四阶的平均滤波器和一个四阶的巴特沃兹带通滤波器进行滤波，得到预处理信号；

步骤S220：对所述预处理信号进行一阶差分处理，得到第一处理信号。

5.根据权利要求4所述的基于PPG信号的呼吸率测量方法，其特征在于，所述平均滤波器为：

其中，

X(n)为输入信号，即所述PPG信号；

Y(n)为输出信号；

K和N为自然数。

6.根据权利要求4所述的基于PPG信号的呼吸率测量方法，其特征在于，所述巴特沃兹带通滤波器为：

其中，

a_K和b_K为选择所需要频率信号计算得到的滤波器的系数。

7.根据权利要求4所述的基于PPG信号的呼吸率测量方法，其特征在于，所述一阶差分为：

Y(n)＝X(n)-X(n-1)。

8.根据权利要求1所述的基于PPG信号的呼吸率测量方法，其特征在于，所述步骤S30包括：

步骤S310：根据预设的第一阈值找出所述第一处理信号中的极大值点；

步骤S320：基于上包络线函数计算三次样条插值得到上包络线；所述上包络线函数在所求区间内[x₁,x_n]是二次连续可微函数，其中的每个小区间[x_k,x_k+1](k＝1,2,…,n-1)是一个不超过三次的多项式，其二阶导数存在且为线性函数，一阶导数连续。

9.根据权利要求1所述的基于PPG信号的呼吸率测量方法，其特征在于，所述步骤S40包括：

步骤S410：根据预设的第二阈值找出所述上包络线指定区间的最大值点；

步骤S420：根据所述最大值点计算所述上包络线每一点的斜率；

步骤S430：使用所述斜率辅助对所述指定区间的所有呼吸率进行统计分析，计算得到最终的呼吸率。

10.一种基于PPG信号的呼吸率测量装置，其特征在于，所述基于PPG信号的呼吸率测量装置包括如权利要求1至9任一项所述的基于PPG信号的呼吸率测量方法。