基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测方法及系统，包括相应步骤和用于检测的系统，发射器发射多种不同波长的检测波；接收器接采集不同检测波反射后的带有心率信号的色波信号，处理器计算得到候选信号的信噪比，并通过不同候选信号的信噪比与本身阈值的大小，确定主信号；处理器通过主信号和参考信号计算得到心率值。采用本发明专利技术能够根据采集到的不同检测波的检测信号的质量，选择不同的检测信号为进行心率计算的主信号，保证心率检测和计算的准确性；采用主信号和参考信号融合的方式对心率信号进行计算，能够有效的将环境光干扰、运动干扰和基线漂移等噪声信号进行排除，保证最后得到的心率信号不含噪声信号。

【技术实现步骤摘要】
基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测方法及系统
本专利技术涉及智能穿戴设备测量
，具体为一种基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测方法及系统。
技术介绍
随着智能可穿戴设备产业的发展以及人们对于日常健康的关注，带有心率监测功能的手表手环等设备越来越普及。手表手环的心率监测功能多基于绿光采集腕部光电容积脉搏波(PPG)信号，再根据脉搏波信号计算心率，但是单波长单通道极易受到肤色、运动、佩戴等噪声干扰。当使用者的皮肤颜色较黑或者带有纹身时，用于测量心率测量的绿色波长很容易被皮肤或者纹身中的黑色素吸收，导致绿光难以穿透皮肤表层达到毛细血管。2017年6月27日公告的106889980A的中国专利技术专利就公开了基于光谱图的自适应切换心率检测方法、装置和可佩戴心率检测装置,涉及心率检测
，特别涉及基于光谱图的自适应切换心率检测方法和可佩戴心率检测装置。通过对色光下获取的心电信号进行傅立叶变换映射形成按时间-频点关系分布的光谱强度图，把光谱强度图中用户心率频率峰值区域在时间上的连线作为心率变化曲线，通过心率变化曲线的连续性就可以判断当前色光对心率信号采集的有效性，在当前色光下采集到的光电信号不清晰，即不能清楚反映心率变化情况时，立即切换到穿透性更高的色光来采集心电信号，以保证心率检测的连续性和准确性。对于该基于光谱图的自适应切换心率检测方法，可以通过建立功能模块，组合成功能模块构架，由存储在计算机可读存储介质中的计算机程序来实施。上述专利技术专利中虽然采用了多种波长的光源，但仅仅是在各个光谱之间切换，在实际计算过程中，依然只使用了依旧只是采用了单波长的单通道信号，实际测量过程中的去噪效果一般。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测方法及系统，能够根据实际使用者的肤色对不同波长的信号进行处理，保证准确地测量人体心率。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测方法，包括步骤：S1、发射器发射多种不同波长的检测波；S2、接收器接采集不同检测波反射后的带有心率信号的色波信号，所述色波信号包括主信号的候选信号和一个参考信号；S3、处理器计算得到候选信号的信噪比，并通过不同候选信号的信噪比与本身阈值的大小，确定主信号；S4、处理器通过主信号和参考信号计算得到心率值。优选的，步骤S3中所述的通过不同候选信号的信噪比与本身阈值的大小，确定主信号包括：S301、比较候选信号中第一候选信号的信噪比SNR1与第一色波信号本身的阈值λ1；S302、当SNR1大于λ1时，采用第一候选信号作为主信号；S303、如果SNR1不大于λ1，则重复步骤S301和步骤S302，比较第二候选信号的SNR2与阈值λ2，直到找到某一候选信号的SNRi大于阈值λi，确定主信号。优选的，在步骤S4中，所述的通过主信号和参考信号计算得到心率值包括：S401、带通滤波器从接收器采集到的色波信号中筛选出主信号；S402、带阻滤波器将参考信号中的心率信号去除，得到噪声信号；S403、将主信号和噪声信号均进行去直流处理；S404、相位相减器将去直流后的主信号与去直流后的噪声信号进行等相位相减得到心率信号。优选的，在步骤S303后还包括：S304、如果候选信号中的所有信噪比均不大于阈值时，返回步骤S2，接收器重新采集色波信号。优选的，步骤S1中的所述检测波包括绿光检测波和红光检测波，所述候选信号包括接收器采集的绿光检测波反射后带有心率信号的绿光信号；所述参考信号为接收器采集的红光检测波反射后带有心率信号的红光信号。优选的，所述检测波还包括红外检测波，所述候选信号还包括接收器采集的红外检测波反射后带有心率信号的红外信号，所述绿光信号为第一候选信号。为了实现上述专利技术目的，本专利技术还采用了以下技术方案：一种基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测系统，包括-中央控制模块，用于控制检测系统内各个模块的运行，-发射模块，连接中央控制模块，用于向皮肤发射多种不同波长的检测波；-接收模块，用于接收采集不同检测波反射后的带有心率信号的色波信号，并将色波信号发送给中央控制模块，所述色波信号包括主信号的候选信号和一个参考信号；-数据处理模块，连接中央控制模块，中央控制模块将接收到的色波信号发送给数据处理模块，数据处理模块将接收到的色波信号进行处理得到心率值，并将心率值发送给中央控制模块。优选的，所述发射模块包括用于发射绿光检测波的绿光发射器、用于发射红光检测波的红光发射器和用于发射红外检测波的红光发射器；所述接收模块包括用于接收绿光信号的绿光接收器、用于接收红光信号的红光接收器和用于接收红外信号的红外接收器。优选的，所述数据处理模块包括阈值计算器、阈值比较器、主信号确定-信噪比计算器，中央控制模块将接收到的色波信号发送给阈值计算器，阈值计算器计算各个色波信号的信噪比；-主信号确定器，接收信噪比计算器计算的信噪比，并讲信噪比与相应色波信号的信噪比阈值进行比较，选定某一色波信号为主信号；-心率计算器，主信号确定器确定主信号后，根据主信号和参考信号计算得到心率值。优选的，所述绿光检测波波长为550nm，所述红外检测波的波长为630nm，所述红光检测波的波长为880nm。与现有技术相比，采用了上述技术方案的基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测方法及系统，具有如下有益效果：一、采用本专利技术的基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测方法及系统，能够根据采集到的不同检测波的检测信号的质量，选择不同的检测信号为进行心率计算的主信号，保证心率检测和计算的准确性。二、采用主信号和参考信号融合的方式对心率信号进行计算，能够有效的将环境光干扰、运动干扰和基线漂移等噪声信号进行排除，保证最后得到的心率信号不含噪声信号。附图说明图1为本专利技术基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测方法的流程图；图2为本实施例中检测方法的主信号确定流程图；图3为本实施例中主信号和参考信号的处理流程图；图4为本实施例中噪声信号的波形图；图5为本实施例中不含噪声的PPG信号波形图；图6为本专利技术基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测系统的模块连接图。具体实施方式下面参考附图来更加详细地描述本专利技术的实施方式。如图1所示的基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测方法，包括步骤：S1、发射器发射多种不同波长的检测波；S2、接收器接采集不同检测波反射后的带有心率信号的色波信号，所述色波信号包括主信号的候选信号和一个参考信号；S3、处理器计算得到候选信号的信噪比，并通过不同候选信号的信噪比与本身阈值的大小，确定主信号；S4、处理器通过主信号和参考信号计算得到心率值。其中，步骤S3包括以下步骤：S301、比较候选信号中第一候选信号的信噪比SNR1与第一色波信号本身的阈值λ1；S302、当SNR1大于λ1时，采用第一候选信号作为主信号；S303、如果SNR1不大于λ1，则重复步骤S301和步骤S302，比较第二候选信号的SNR2与阈值λ2，直到找到某一候选信号的SNRi大于阈值λi，确定主信号。S304、如果候选信号中的所有信噪比均不大于阈值时，返回步骤S2，接收器重新采集色波信号。其中，步骤S4包括以下步骤：S401、带通滤波器从接收器采集到的色波信号中筛选出主信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测方法，其特征在于：包括步骤：S1、发射器发射多种不同波长的检测波；S2、接收器接采集不同检测波反射后的带有心率信号的色波信号，所述色波信号包括主信号的候选信号和一个参考信号；S3、处理器计算得到候选信号的信噪比，并通过不同候选信号的信噪比与本身阈值的大小，确定主信号；S4、处理器通过主信号和参考信号计算得到心率值。

【技术特征摘要】
1.一种基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测方法，其特征在于：包括步骤：S1、发射器发射多种不同波长的检测波；S2、接收器接采集不同检测波反射后的带有心率信号的色波信号，所述色波信号包括主信号的候选信号和一个参考信号；S3、处理器计算得到候选信号的信噪比，并通过不同候选信号的信噪比与本身阈值的大小，确定主信号；S4、处理器通过主信号和参考信号计算得到心率值。2.根据权利要求1所述的基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测方法，其特征在于：步骤S3中所述的通过不同候选信号的信噪比与本身阈值的大小，确定主信号包括：S301、比较候选信号中第一候选信号的信噪比SNR1与第一色波信号本身的阈值λ1；S302、当SNR1大于λ1时，采用第一候选信号作为主信号；S303、如果SNR1不大于λ1，则重复步骤S301和步骤S302，比较第二候选信号的SNR2与阈值λ2，直到找到某一候选信号的SNRi大于阈值λi，确定主信号。3.根据权利要求1所述的基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测方法，其特征在于：在步骤S4中，所述的通过主信号和参考信号计算得到心率值包括：S401、带通滤波器从接收器采集到的色波信号中筛选出主信号；S402、带阻滤波器将参考信号中的心率信号去除，得到噪声信号；S403、将主信号和噪声信号均进行去直流处理；S404、相位相减器将去直流后的主信号与去直流后的噪声信号进行等相位相减得到心率信号。4.根据权利要求2所述的基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测方法，其特征在于：在步骤S303后还包括：S304、如果候选信号中的所有信噪比均不大于阈值时，返回步骤S2，接收器重新采集色波信号。5.根据权利要求2所述的基于可穿戴设备的多波长信号融合心率检测方法，其特征在于：步骤S1中的所述检测波包括绿光检测波和红光检测波，所述候选信号包括接收器采集的绿光检测波反射后带有心率信号的绿光信号；所述参考信号为接...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志兵，
申请(专利权)人：研和智能科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33