呼吸信号的提取方法、装置、处理设备和系统制造方法及图纸

本发明专利技术适用于医学领域，提供了一种呼吸信号的提取方法、装置、处理设备和系统。所述方法包括：获取心脏搏动监测信号的波形；根据心脏搏动监测信号的波形获取在同一心动周期中的两种不同特征事件的时间间隔，并根据两种不同特征事件的时间间隔随时间的变化获取呼吸波形。本发明专利技术可以防止部分场景下呼吸信号微弱或外界低频扰动而引起呼吸信号受影响甚至发生畸变，可以更准确的获取呼吸信号，而且通过本发明专利技术获取的呼吸波形的上升或下降能直接判断出呼气或吸气过程，且能更方便地将呼吸信号与心脏有关的参数结合进行临床分析计算，以满足更多的临床需求。

【技术实现步骤摘要】
呼吸信号的提取方法、装置、处理设备和系统
本专利技术属于医学领域，尤其涉及一种呼吸信号的提取方法、装置、处理设备和系统。
技术介绍
传感器可以感应并采集机体的振动数据信号，传感器所采集到的原始振动信号通常包含了机体心脏搏动信号、呼吸信号、环境微振动信号、机体体动引起的干扰信号、电路自身噪音信号等。如果从原始振动信号中获取呼吸信号，需要对原始振动信号进行预处理(如滤波等)来捕获呼吸波形。由于传感器敏感的是振动位移变化引起的压力变化，机体呼气和吸气过程引起压力变化与传感器的测量位置相关，不同位置可能得到的呼吸波形具差异性，从而难以从呼吸波形中判断呼气和吸气的波段。另外，某些场景下呼吸波形可能非常微弱或者受外界低频扰动影响而发生畸变。因此，利用上述方式获取呼吸波形，一方面难以判断实际呼气和吸气过程，另一方面，在某些临床场景，例如需要计算呼气和吸气时间比，需要分析呼气和吸气时间的心冲击图特征，需要分析呼气和吸气时间的心脏收缩时间特征情况时，难以满足实际的分析计算需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种呼吸信号的提取方法、装置、计算机可读存储介质、处理设备和系统，旨在解决现有技术获取呼吸波形的方法难以判断实际呼气和吸气过程，某些场景下呼吸波形可能非常微弱或者受外界低频扰动影响而发生畸变的问题。第一方面，本专利技术提供了一种呼吸信号的提取方法，所述方法包括：获取心脏搏动监测信号的波形；根据心脏搏动监测信号的波形获取在同一心动周期中的两种不同特征事件的时间间隔，并根据两种不同特征事件的时间间隔随时间的变化获取呼吸波形。第二方面，本专利技术提供了一种呼吸信号的提取装置，所述提取装置包括：获取模块，用于获取心脏搏动监测信号的波形；和呼吸波形获取模块，用于根据心脏搏动监测信号的波形获取两种不同特征事件的时间间隔，并根据两种不同特征事件的时间间隔随时间的变化获取呼吸波形。第三方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的呼吸信号的提取方法的步骤。第四方面，本专利技术提供了一种呼吸信号的提取处理设备，包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个计算机程序，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的呼吸信号的提取方法的步骤。第五方面，本专利技术提供了一种呼吸信号的提取系统，所述提取系统包括：生成模块，被配置为用于生成心脏搏动监测信号的波形；和与生成模块连接的，如上述的呼吸信号的提取处理设备。在本专利技术中，由于获取心脏搏动监测信号的波形，然后根据心脏搏动监测信号的波形获取在同一心动周期中的两种不同特征事件的时间间隔，并根据两种不同特征事件的时间间隔随时间的变化获取呼吸波形。因此可以防止部分场景下呼吸信号微弱或外界低频扰动而引起呼吸信号受影响甚至发生畸变，本专利技术可以更准确的获取呼吸信号，而且通过本专利技术获取的呼吸波形的上升或下降能直接判断出呼气或吸气过程，且能更方便地将呼吸信号与心脏有关的参数结合进行临床分析计算，以满足更多的临床需求。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的呼吸信号的提取方法的流程图。图2所示为原始振动信号的示意图。图3所示为根据原始振动信号生成BCG信号的时域波形的示意图。图4所示为根据BCG信号的波形的特征峰获取不同特征事件的时间间隔的示意图。图5所示为根据BCG信号的波形的特征峰获取不同特征事件的时间间隔，并根据不同特征事件的时间间隔随时间的变化获取呼吸波形的示意图。图6所示为根据原始振动信号生成BCG信号的时域波形，BCG信号经二阶微分变换得到的波形的示意图。图7所示为基于三次样条拟合提取得到呼吸波形的示意图。图8所示为根据两路原始振动信号生成BCG信号的时域波形的示意图。图9所示为根据两路BCG信号的波形的特征峰获取不同特征事件的时间间隔，并根据不同特征事件的时间间隔随时间的变化获取呼吸波形的示意图。图10是本专利技术实施例二提供的呼吸信号的提取装置的功能模块框图。图11是本专利技术实施例四提供的呼吸信号的提取处理设备的具体结构框图。图12是本专利技术实施例五提供的呼吸信号的提取系统的具体结构框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。实施例一：请参阅图1，本专利技术实施例一提供的呼吸信号的提取方法包括以下步骤：需注意的是，若有实质上相同的结果，本专利技术的呼吸信号的提取方法并不以图1所示的流程顺序为限。S101、获取心脏搏动监测信号的波形。在本专利技术实施例一中，心脏搏动监测信号可以是心冲击图(Ballistocardiogram，BCG)信号、心电图(Electrocardiogram，ECG)信号、心音图(Phonocardiogram，PCG)信号、心震图(Seismocardiogram，SCG)信号、光电容积脉搏波(Photoplethysmograph，PPG)等。当心脏搏动监测信号为BCG信号、PCG信号或SCG信号时，所述心脏搏动监测信号通过振动传感器获得。当心脏搏动监测信号为ECG信号时，所述心脏搏动监测信号通过心电图机获得；当心脏搏动监测信号为PPG信号时，所述心脏搏动监测信号通过PPG信号采集器获得。在本专利技术实施例一中，振动传感器可以是加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、应变传感器、或者是以加速度、速度、压力、或位移为基础将物理量等效性转换的传感器(例如静电荷敏感传感器、充气式微动传感器、雷达传感器等)中的一种或多种。其中，应变传感器可以是光纤应变传感器。振动传感器可以放置于平躺仰卧的人体背后的接触面、在预定倾斜角范围仰卧的人体背后的接触面、轮椅或其它可倚靠物体的倚卧人体背后的接触面等。机体可以是进行生命体征信号监测的生命体。例如医院患者、被看护人员(例如年老者、被监禁者等)等。一般地，为保证所采集原始振动信号的质量，所述机体需要在安静的状态下进行测量。当所述心脏搏动监测信号是通过振动传感器获得时，S101具体可以为：对所述振动传感器获得的原始振动信号(如图2所示)进行滤波和缩放以生成心脏搏动监测信号波形(例如图3所示的BCG信号的时域波形)。对原始振动信号进行滤波时，可根据对滤波后信号特征的需求采用IIR滤波器、FIR滤波器、小波滤波器、零相位双向滤波器、多项式拟合平滑滤波器等中的一种或多种组合，对原始振动信号进行滤波去噪。在对原始振动信号进行滤波时，还可以包括以下步骤：判断原始振动信号是否携带工频干扰信号，如果有，则通过工频陷波器滤除工频噪声。S102、根据心脏搏动监测信号的波形获取在同一心动周期中两种不同特征事件的时间间隔，并根据两种不同特征事件的时间间隔随时间的变化获取呼吸波形。下面以心脏搏动监测信号为BCG信号为例来对S102作进一步的阐述。当心脏搏动监测信号为ECG信号、PCG信号、SCG信号、PPG信号时，所述根据心脏搏动监测信号的波形获取在同一心动周期中两种不同特征事件的时间间隔，并根据两种不同特征事件的时间间隔随时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种呼吸信号的提取方法，其特征在于，所述方法包括：获取心脏搏动监测信号的波形；根据心脏搏动监测信号的波形获取在同一心动周期中的两种不同特征事件的时间间隔，并根据两种不同特征事件的时间间隔随时间的变化获取呼吸波形。

【技术特征摘要】
1.一种呼吸信号的提取方法，其特征在于，所述方法包括：获取心脏搏动监测信号的波形；根据心脏搏动监测信号的波形获取在同一心动周期中的两种不同特征事件的时间间隔，并根据两种不同特征事件的时间间隔随时间的变化获取呼吸波形。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述心脏搏动监测信号为ECG信号或PPG信号。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述心脏搏动监测信号为BCG信号、PCG信号或SCG信号。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述心脏搏动监测信号通过振动传感器获得，所述振动传感器是加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、应变传感器、或者是以加速度、速度、压力或位移为基础将物理量等效性转换的传感器中的一种或多种。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述振动传感器放置于平躺仰卧的人体背后的接触面、在预定倾斜角范围仰卧的人体背后的接触面、或可倚靠物体的倚卧人体背后的接触面。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取心脏搏动监测信号的波形具体为：对所述振动传感器获得的原始振动信号进行滤波和缩放以生成心脏搏动监测信号波形。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，对原始振动信号进行滤波时，根据对滤波后信号特征的需求采用IIR滤波器、FIR滤波器、小波滤波器、零相位双向滤波器、多项式拟合平滑滤波器中的一种或多种组合，对原始振动信号进行滤波去噪。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在对原始振动信号进行滤波时，还包括：判断原始振动信号是否携带工频干扰信号，如果有，则通过工频陷波器滤除工频噪声。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据心脏搏动监测信号的波形获取在同一心动周期中的两种不同特征事件的时间间隔，并根据两种不同特征事件的时间间隔随时间的变化获取呼吸波形具体为：基于一路心脏搏动监测信号，根据心脏搏动监测信号的波形获取在同一心动周期中两种不同特征事件的时间间隔，并根据两种不同特征事件的时间间隔随时间的变化获取呼吸波形；或者，基于两路心脏搏动监测信号，根据两路心脏搏动监测信号的同步波形获取分别位于两路心脏搏动监测信号的同步波形在同一心动周期中的两种不同特征事件的时间间隔，并根据两种不同特征事件的时间间隔随时间的变化获取呼吸波形；或者，基于多路心脏搏动监测信号，选择优质的两路心脏搏动监测信号进行同步，以优质的两路心脏搏动监测信号为依据，根据两路心脏搏动监测信号的同步波形获取分别位于两路心脏搏动监测信号的同步波形在同一心动周期中的两种不同特征事件的时间间隔，并根据两种不同特征事件的时间间隔随时间的变化获取呼吸波形。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于一路心脏搏动监测信号，根据心脏搏动监测信号的波形获取在同一心动周期中的两种不同特征事件的时间间隔，并根据两种不同特征事件的时间间隔随时间的变化获取呼吸波形具体为：基于一路心脏搏动监测信号，根据心脏搏动监测信号的波形在同一心动周期中的任意两种不同特征峰/谷，或者根据心脏搏动监测信号的波形进行变换后的波形在同一心动周期中的任意两种不同特征峰/谷获取所述任意两种不同特征事件的时间间隔，并根据所述任意两种不同特征事件的时间间隔随时间的变化获取呼吸波形。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据心脏搏动监测信号的波形在同一心动周期中的任意两种不同特征峰/谷，或者根据心脏搏动监测信号的波形进行变换后的波形在同一心动周期中的任意两种不同特征峰/谷获取所述任意两种不同特征事件的时间间隔具体为...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶飞，
申请(专利权)人：深圳市大耳马科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44