通过跟踪光学信号频率分量来估计心率制造技术

本发明专利技术呈现用于使用PG信号来估计用户的心率的方法、系统、计算机可读媒体和设备。在一些实施方案中，通过计算频域PG，识别所述频域PG中的一或多个特征，从所述一或多个特征选择合格特征，以及建构一或多个迹线来估计所述心率。在一些实施方案中，加速计信号可用于运动抵消来消除作为运动假影的迹线。

Estimation of heart rate by tracking frequency components of optical signals

The present invention presents a method, system, computer readable medium and equipment for estimating the heart rate of a user using PG signals. In some embodiments, by calculating the frequency domain PG, one or more features of the frequency domain PG are identified, the qualified features are selected from the one or more features, and one or more tracks are constructed to estimate the heart rate. In some embodiments, the accelerometer signal can be eliminated as trace motion artifacts for cancellation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过跟踪光学信号频率分量来估计心率
本专利技术的方面通常涉及使用信号来确定心率的系统和方法。
技术介绍
可利用用户的心率作为各种健康和健身尝试的输入。其可用以估计能量消耗，设定锻炼目标，确定压力，且估计健身等级。若干装置，其中可穿戴或便携式装置，用以使用光学信号来确定用户的心率。一些可穿戴裝置并入有光学心率监视器，其不需要胸带。这些可穿戴裝置可提供在各种条件下估计用户的心率的快速且容易的方法。可能对在各种模式下确定心率感兴趣。举例来说，可连续地确定心率，例如在锻炼期间；可在可佩戴装置开启时，在某一时间周期内或连续地在后台确定心率；以及可响应于特定单次用户请求来确定心率。在一个实例中，可从通过例如脉搏血氧定量计等传感器使用被称作光电容积图(PPG)的技术测得的光学信号估计心率。在其它实例中，代替脉搏血氧定量计或除脉搏血氧定量计之外，可使用LED与光电二极管的组合。通过大多数方法的心率估计可经受来自各种来源的噪声。举例来说，运动使光学信号的质量严重降级，从而在用户不是大体上静止时，导致不准确的心率估计。
技术实现思路
在此，描述用于估计用户的心率的系统和方法的一些实施方案。此类方法可包含获得容积描记图(PG)信号。在一些实施方案中，可从附接到或在可穿戴或移动电子装置附近的传感器获得PG信号。在一个实例中，所述传感器可为脉搏血氧定量计。所述方法还可包含基于获得的PG信号来计算频域PG信号。另外，所述方法可包括：从频域PG识别一或多个特征；应用至少一个准则来从所述一或多个特征选择合格特征；以及使用所述合格特征来建构频率与时间映射中的一或多个迹线。所述合格特征可表示频率与时间映射中的位置。换句话说，合格特征可表示一组时戳和频率值。PG迹线可包括对应于合格特征的此类相关位置群组。所述方法可进一步包含从所述一或多个PG迹线选择一PG迹线，作为给定时间周期内的心率的代表。所述选定PG迹线可用于估计用户的心率。在一个实例中，所述一或多个特征可对应于频域PG中的一或多个峰值。在其它实例中，可使用来自频域PG的其它特征，例如宽度、面积和其它图形特征。在一些实施方案中，基于获得的PG信号来计算频域PG信号可包括将快速傅里叶变换应用于所获得的PG信号。在一些实施方案中，频域PG信号可包括PG信号的功率谱。在实施方案中，计算频域PG信号可包括应用各种类型的傅里叶变换，例如离散时间傅里叶变换。在一些实施方案中，所述估计心率的系统和方法可包含基于所获得的加速计(ACL)信号来计算频域ACL信号。可从传感器(例如位于可穿戴或移动电子装置上或接近于可穿戴或移动电子装置的加速计)获得ACL信号。所述方法可包括：从频域ACL信号识别一或多个ACL特征；从来自所述频域ACL信号的所述一或多个ACL特征选择合格的ACL特征；以及使用所述合格的ACL特征来建构频率与时间映射中的ACL迹线。每一合格的ACL特征可表示频率与时间映射中的ACL位置。ACL迹线可包括相关ACL位置群组。所述方法可另外包含至少部分地基于所述ACL迹线来确定是否消除一或多个PG迹线。在一些实施方案中，ACL迹线可用于将物理移动和运动假影从心率区分开。在一些实施方案中，在确定应消除所述一或多个PG迹线后，可即刻消除一或多个PG迹线。接着可基于其余PG迹线来估计心率。在一些实施方案中，确定是否消除一或多个PG迹线可包括在ACL迹线与PG迹线之间的迹线间距离小于阈值距离的情况下，消除PG迹线。在一些实施方案中，所述系统和方法可包含维持一组作用中迹线。此维持一组作用中迹线可包括将具有比最大年龄老的迹线年龄的任何迹线从所述组作用中迹线去除。所述迹线年龄可为迹线中的当前时戳与前一时戳之间的差。在一些实施方案中，建构一或多个迹线可包括将合格特征添加到最近频率与合格特征的频率相差小于阈值差异的任何迹线。在一些实施方案中，如果合格特征的频率与所述迹线的最近频率相差超过阈值量，那么可建构新迹线。根据一些方面，从一或多个特征选择合格特征的至少一个准则可包含峰值区的量值和宽度。所述峰值区可指可由某些特性识别的峰值周围的区域。在一些实施方案中，所述系统和方法可进一步包括估计心率的质量量度。所述质量量度可指示所估计的心率的可靠性或准确性值。在一些实施方案中，所述系统和方法可进一步包括基于先验信息来修改所估计的心率。举例来说，在一些实施方案中，此类先验信息可包括特定人口统计的加速计功率和心率对的已知概率。在一些实施方案中，可在给定时间为所请求的时间估计心率。在一些实施方案中，所述所请求的时间可比给定时间早。在一些实施方案中，为所请求的时间估计心率可包括反向跟踪通过心率迹线到所请求的时间。附图说明以实例的方式说明本专利技术的方面。在附图中，相同参考编号指示类似元件，且：图1说明用户使用实施方案来监视她的心率的简化图；图2说明依据时间的实例PG信号；图3说明根据一实施方案从一时刻中的一组峰值识别合格峰值的实例；图4说明根据一实施方案从合格峰值建立频率与时间曲线图中的迹线的实例；图5说明根据一实施方案的在给定时间一组作用中迹线的实例；图6是根据一实施方案的使用迹线的随时间心率估计的实例，叠加使用胸带的测得心率；图7说明根据一实施方案的用于估计用户的心率的示范性过程；图8说明根据一实施方案的可与估计用户的心率结合使用的运动抵消的示范性过程；图9说明根据一实施方案的用于基于先验信息来修改心率估计的示范性过程；图10说明根据一实施方案的用于在给定时间为所请求的时间估计心率的示范性过程；图11示出根据一实施方案的实例装置。具体实施方式下文提供了本专利技术的某些方面和实施方案。如所属领域的技术人员将明白，这些方面和实施方案中的一些可独立地应用并且它们中的一些可组合应用。在以下描述中，出于阐释的目的，陈述特定细节以便提供对本专利技术的实施方案的透彻理解。然而，将明白，可在无这些特定细节的情况下实践各种实施方案。图式和描述无意为限制性的。以下描述仅提供示范性实施方案，且无意限制本专利技术的范围、适用性或配置。实际上，示范性实施方案的以下描述将为所属领域的技术人员提供用于实施示范性实施方案的启发性描述。应理解，在不脱离如在所附权利要求书中所陈述的本专利技术的精神和范围的情况下，可对元件的功能和布置进行各种改变。在以下描述中给出特定细节以提供对实施方案的透彻理解。然而，所属领域的一般技术人员将理解，可在没有这些具体细节的情况下实践所述实施方案。举例来说，电路、系统、网络、过程和其它组成部分可以框图形式展示为组成部分，以免以不必要的细节混淆实施方案。在其它情况下，可在没有不必要的细节的情况下示出众所周知的电路、过程、算法、结构以及技术以便避免混淆实施方案。并且，应注意，个别实施方案可描述为经描绘为流程图、作业图、数据流图、结构图或框图的过程。尽管流程图可将操作描述为循序过程，但许多操作可并行或同时执行。另外，可重新布置操作的顺序。过程在其操作完成时终止，但可具有不包含在图中的额外步骤。过程可对应于方法、函数、程序、子例程、子程序等。当过程对应于函数时，过程的终止可对应于函数返回到调用函数或主函数。术语“计算机可读媒体”包含但不限于便携式或非便携式存储装置、光学存储装置以及能够存储、包含或运载指令和/或数据的各种其它媒体。计算机可读媒体可能包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种估计用户的心率的方法，其包括：获得容积描记图PG信号；基于所述所获得的PG信号来计算频域PG；从所述频域PG识别一或多个特征；应用至少一个准则来从所述一或多个特征选择合格特征；使用所述合格特征来建构频率与时间映射中的一或多个迹线，每一合格特征表示所述频率与时间映射中的位置，其中迹线包括相关位置群组；从所述一或多个迹线选择一迹线作为所述心率在给定时间周期内的代表；以及使用所述选定迹线来估计所述用户的所述心率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.27 US 62/126,288;2016.02.01 US 15/012,6731.一种估计用户的心率的方法，其包括：获得容积描记图PG信号；基于所述所获得的PG信号来计算频域PG；从所述频域PG识别一或多个特征；应用至少一个准则来从所述一或多个特征选择合格特征；使用所述合格特征来建构频率与时间映射中的一或多个迹线，每一合格特征表示所述频率与时间映射中的位置，其中迹线包括相关位置群组；从所述一或多个迹线选择一迹线作为所述心率在给定时间周期内的代表；以及使用所述选定迹线来估计所述用户的所述心率。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述一或多个特征对应于一或多个峰值。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于所述所获得的PG信号来计算所述频域PG信号包括将快速傅里叶变换应用于所述所获得的PG信号。4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：基于所获得的ACL信号来计算频域加速计ACL信号；从所述频域ACL信号识别一或多个ACL特征；从来自所述频域ACL信号的所述一或多个ACL特征选择合格的ACL特征；使用所述合格的ACL特征来建构所述频率与时间映射中的ACL迹线，每一合格的ACL特征表示所述频率与时间映射中的ACL位置，其中ACL迹线包括相关ACL位置群组；至少部分地基于所述ACL迹线来确定是否消除一或多个PG迹线；以及在确定应消除所述一或多个PG迹线后，即刻消除所述一或多个PG迹线。5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：维持一组作用中迹线，其中维持所述组作用中迹线包括从所述组作用中迹线去除迹线年龄比最大年龄老的任何迹线。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述建构一或多个迹线包括：将合格特征添加到最近频率与所述合格特征的频率相差小于阈值差的任何迹线；以及如果所述合格特征的频率与任何作用中迹线的所述最近频率相差超过阈值量，那么建构新的迹线。7.根据权利要求2所述的方法，其中所述至少一个准则包含峰值区的量值和宽度。8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括估计所述心率的质量量度。9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于先验信息来修改所述所估计的心率。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述先验信息包括特定人口统计的加速计功率和心率对的已知概率。11.根据权利要求1所述的方法，其中在给定时间为所请求的时间估计所述心率，其中所述所请求的时间比所述给定时间早。12.根据权利要求4所述的方法，其中所述确定是否消除一或多个PG迹线包括：如果ACL迹线与PG迹线之间的迹线间距离小于阈值距离，那么消除PG迹线。13.根据权利要求11所述的方法，其中为所请求的时间估计所述心率包括反向跟踪通过心率迹线到所请求的时间。14.一种移动装置，其包括：传感器，其经配置以基于用户的条件产生容积描记图PG信号；处理器，其经配置以：基于所述所产生的PG信号来计算频域PG信号；从所述频域PG信号识别一或多个特征；应用至少一个准则来从所述一或多个特征选择合格特征；使用所述合格特征来建构频率与时间映射中的一或多个迹线，所述合格特征表示所述频率与时间映射中的位置，其中迹线包括相关位置群组；从所述一或多个迹线选择一迹线作为所述心率在给定时间周期内的代表；以及使用所述选定迹线来估计所述用户的所述心率。15.根据权利要求14所述的移动装置，其中所述一或多个特征对应于一或多个峰值。16.根据权利要求14所述的移动装置其中所述基于所述所产生的PG信号来计算所述频域PG信号包括将快速傅里叶变换应用于所述所产生的PG信号。17.根据权利要求14所述的移动装置，其进一步包括：加速计，其经配置以基于所述用户的运动产生加速计ACL信号；其中所述处理器进一步经配置以基于所述所产生的ACL信号计算频域ACL信号；从所述频域ACL信号识别一或多个ACL特征；从来自所述频域A...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡洛斯·普伊赫，拉曼·萨马达尼，拉塞尔·马丁，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US