[发明专利]一种实时且准确的测量心率及呼吸率的算法及系统

摘要

本发明公开了一种实时且准确的测量心率及呼吸率的算法，包括在数据处理单元中，通过数字信号滤波器对包含心率信息的原始信号进行预处理，得到预处理后的信号；在动态呼吸率算法过程中，通过数字信号滤波器单元对包含呼吸率信息的原始信号进行预处理，得到预处理后的信号；在周期估计单元中采用极大概率估算算法，得到窗口内信号的周期的一个估计；在周期平滑算法单元中采用拓展平滑算法，到合理的心率及呼吸率周期。本发明可以直接估计心率和呼吸率周期的长度，既不需要一个准备阶段，也不需要任何心率和呼吸率信号的先验知识，从而加速了心率及呼吸率的提取速度，并且降低了误差。

主权项

1.一种实时且准确的测量心率及呼吸率的算法，其特征在于，包括以下步骤：在数据处理单元中，通过数字信号滤波器对包含心率信息的心跳震动信号进行预处理，具体包括：将原始信号输入通带为0.7～24Hz的带通滤波器抑噪；接着输入通带为22～24Hz的带通滤波器后平方；再次将信号输入通带为0.7～3Hz的带通滤波器，最终得到预处理后的信号；在动态呼吸率算法过程中，通过数字信号滤波器单元对包含呼吸率信息的呼吸震动信号进行预处理，具体包括：将原始信号输入通带为0.1～0.7Hz的带通滤波器抑噪；接着输入通带为6～40Hz的带通滤波器，得到预处理后的信号；在周期估计单元中采用极大概率估算算法，具体为：设定心率信号窗口窗宽为1秒，窗口移动距离为0.1～0.4秒；呼吸率信号窗口窗宽为10秒，窗口移动距离为1秒；根据预设的心率或呼吸率的周期范围，对窗口内的信号逐一计算其周期的融合概率，并取概率最大的结果作为该窗口内信号的周期的一个估计值；在周期平滑算法单元中采用拓展平滑算法，具体为：对位于后半窗口的信号点中逐一计算其为一个周期的截止点的概率，并认为概率最大的点为截止点；判断其与上一个窗口信号的截止点的坐标偏移，如果偏移量小于阈值，则认为其属于同一周期；对属于同一周期的多个估计值，使用中值滤波的方法进行平滑，最终得到合理的心率及呼吸率周期。