[发明专利]一种基于不同时长的非接触式的生命体征监测方法

说明书

本发明涉及一种基于不同时长的非接触式生命体征监测方法，步骤如下：(1)数据预处理；(2)数据提取；(3)呼吸和心跳的子载波选择；(4)基于不同时长的呼吸和心跳检测。针对分割提取后的呼吸心跳数据有长有短的问题，提出了基于不同时长的检测方案，分为长时和短时的检测，长时呼吸采用包含假峰去除算法的峰值法检测法，短时呼吸和心跳均采用包含抛物线插值法的FFT检测法。

技术领域

本发明属于计算机技术领域，尤其是一种基于不同时长的非接触式生命体征监测方法。

背景技术

随着人们对自身健康的关注度越来越高，从最早的疾病治疗逐渐转变为健康实时评价和疾病的早期预防等。由于生活节奏的加快和生活压力的增大，长期的睡眠质量低下会使人处于一种“亚健康”状态，长期以往会诱发慢性疾病或直接导致多种疾病的出现，尤其是危及生命的心血管疾病。而睡眠时的呼吸速率和心率是判断心血管疾病的主要依据，心率不齐等问题可能会诱发冠心病、高血压或心源性猝死。因此采用现代科技的夜间健康监护，通过对睡眠呼吸和心跳的监护，对发现潜在的慢性疾病、呼吸疾病以及预防心血管疾病有极大的帮助；对睡眠行为的监护可以根据翻身活动的次数、时间间隔、睡眠姿势的变化等判断夜间睡眠质量。因此，在家庭环境中对人进行长期的夜间健康监护，对不同人群预防疾病、改善“亚健康”以及生活质量的提高具有积极意义。

由于摄像机、可穿戴设备、红外技术等技术的缺陷，大大影响了家庭环境中夜间健康监护的推广，在这样的背景下，研究人员提出了基于无线信号的人体感知技术。

基于无线信号的感知技术利用无线信号在传播过程中由人体活动产生的变化特征来感知人体活动，主要有基于雷达和基于WiFi的感知技术。基于雷达的健康监护，采用多普勒雷达测量人体反射电磁波产生的信号频移来感知人体活动，由于雷达设备较为昂贵阻碍了其在家庭环境中的应用。基于WiFi的健康监护，也是根据人体反射电磁波的变化实现人体感知，但是WiFi设备具有分布广泛、成本低、能耗低、易操作、易部署等特点，更适合实现非接触式的健康监护。

通过人体呼吸速率和心率的检测，夜间睡眠行为的识别，实现对人的夜间健康监护。根据检测方式的不同，可以将现有的健康监护分为接触式和非接触式两类。

接触式的健康监护中，常用的接触式检测方法有阻抗检测法、特殊床和床垫检测法、可穿戴设备检测法等。接触式的健康监护中，多使用功耗低、灵敏度高、测量准确度高的传感器设备对检测对象采集相关数据。不仅成本较高还需要多个传感器直接接触人体，会受到一定的约束或限制，并且对人体造成不适。非接触式的健康监护中，不需要穿戴或接触传感器设备，不会给受试者带来不适，适合长时间的监护。常用的非接触式检测方法有红外检测法、机器视觉检测法、无线电信号检测法等。基于无线电信号的检测方法实现了非接触、远距离、不受光线影响、不涉及敏感信息的健康监护。但基于超宽带和连续波雷达的检测方法，设备比较昂贵，不适用于普通家庭的健康监护。

随着近年无线通信技术的快速发展，WiFi设备已经在全球范围内广泛普及，在成本、易用性、普适性等方面具有诸多优势，使基于WiFi信号的感知技术迅速成为研究热点。2014年，美国华盛顿大学的Halperin等人从Intel5300无线网卡中成功提取出了更细粒度的CSI信息，出现了大量的基于商用WiFi设备CSI信息的无接触行为识别和生命体征检测的健康监护研究。2019年，Yu Gu等人使用一对WiFi设备和全向天线实现了不同睡眠姿势下呼吸和心跳的实时检测，准确率分别为96.636％和94.215％。2020年，Abdelwahed Khamis等人提出了一个基于WiFi的实时检测呼吸周期的系统，还建立了与呼吸相关的胸部位移与相位差变化之间的关系模型。

基于WiFi感知的健康监护系统大多仅对不同睡姿下人体呼吸心跳的感知，或者仅对人体行为的感知，没有既对呼吸心跳感知，同时还对睡眠过程中行为感知的健康监护系统。所以将呼吸心跳与行为感知相结合的夜间健康监护系统仍是一个研究热点。

通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。

发明内容