生物信号质量评价设备和生物信号质量评价方法技术

提供一种生物信号质量评价设备和生物信号质量评价方法。一种生物信号质量评价设备可包括：生物信号获取器，被配置为获取生物信号；处理器，被配置为从获取的生物信号提取周期信号，并基于提取的周期信号之间的相似度和获取的生物信号的信号变化性中的至少一个来确定信号质量指数。

Bio-signal quality evaluation equipment and methods of bio-signal quality evaluation

A device for evaluating the quality of biological signals and a method for evaluating the quality of biological signals are provided. A bio-signal quality evaluation device may include: a bio-signal acquisition device configured to acquire bio-signals; a processor configured to extract periodic signals from acquired bio-signals and determine a signal quality index based on at least one of the similarities between extracted periodic signals and the variability of acquired bio-signals.

【技术实现步骤摘要】
生物信号质量评价设备和生物信号质量评价方法本申请要求于2017年12月1日提交到韩国知识产权局的第10-2017-0164562号韩国专利申请以及于2018年7月2日提交到韩国知识产权局的第10-2018-0076515号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的公开全部包含于此。
与示例性实施例一致的设备和方法涉及评价从对象获取的生物信号的质量。
技术介绍
当从生物信号测量或估计生物信息时，测量的生物信号的质量影响测量的或估计的生物信息的可靠性。存在一种通过计算生物信号的频率的频谱、计算生物信号的包括有效生物信息的频率范围中的功率(power)并计算生物信号的其他频率范围中的功率，基于信噪比(SNR)来评价生物信号的质量的方法，作为评价生物信号的质量的方法。此外，还存在一种评价生物信号的质量的方法，在该方法中，基于0的值来计算交替生物信号的正值和负值的数量，如果存在较多数量的过零点，则评价生物信号的质量为低。最近，已经研究开发一种通过使用较小的装置和具有高灵敏度和特异性以在信号与噪声之间进行区分的处理器的有限计算量来评价生物信号的质量的方法。
技术实现思路
示例性实施例至少解决以上问题和/或缺点以及以上未描述的其它缺点。此外，示例性实施例不需要克服以上描述的缺点，并且可不克服以上描述的任何问题。根据示例性实施例的一方面，提供一种生物信号质量评价设备，包括：生物信号获取器，被配置为获取生物信号；处理器，被配置为从获取的生物信号提取周期信号，并基于提取的周期信号之间的相似度和获取的生物信号的信号变化性中的至少一个来确定信号质量指数。处理器可响应于提取的周期信号中的至少一个提取的周期信号具有与其他周期信号不同的持续时间，对所述至少一个提取的周期信号执行预处理以计算提取的周期信号之间的相似度。在这种情况下，处理器可对提取的周期信号执行重采样，使得每个提取的周期信号可具有相同数量N的样本。此外，处理器可在每个提取的周期信号中确定相似度评估时间段，并且可在确定的相似度评估时间段中计算提取的周期信号之间的相似度。此外，处理器可计算彼此相隔预定距离的提取的周期信号之间的相似度。处理器可计算提取的周期信号与参考信号之间的相似度，并且将通过叠加提取的周期信号而获得的提取的周期信号的平均信号确定为参考信号。处理器可基于周期信号之间的计算的相似度的统计信息来确定信号质量指数。在这种情况下，处理器可基于具有不同的K值的两个或更多个K-近邻相似度的组合来确定信号质量指数。K值可指示提取的周期信号之间的距离。此外，处理器可确定信号分析时间段，使得周期信号中的至少一个被包括。此外，处理器可计算信号变化性，并且可基于计算的信号变化性来确定信号质量指数，其中，信号变化性包括获取的生物信号的幅度变化性和时间变化性中的至少一个。此外，处理器可计算提取的周期信号的幅度和持续时间中的至少一个的标准差或变异系数，并且可基于计算的标准差或计算的变异系数来计算信号质量指数。生物信号质量评价设备还可包括以下项中的至少一个：输出接口，被配置为输出获取的生物信号、提取的周期信号、相似度评估时间段、信号分析时间段、参考信号、周期信号之间的相似度、信号变化性和信号质量指数。此外，生物信号可包括：心电图(ECG)、血管容积图(PPG)、心冲击图(BCG)、心音中的至少一个。根据另一示例性实施例的一方面，提供一种生物信号质量评价方法，包括：获取生物信号；从获取的生物信号提取周期信号；基于提取的周期信号之间的相似度和获取的生物信号变化性中的至少一个来确定信号质量指数。此外，生物信号质量评价方法还可包括：响应于提取的周期信号中的至少一个提取的周期信号具有与其他周期信号不同的持续时间，对所述至少一个提取的周期信号进行预处理以计算提取的周期信号之间的相似度。在这种情况下，预处理的步骤可包括：对提取的周期信号进行重采样，使得每个提取的周期信号可具有相同数量N的样本。此外，预处理的步骤可包括：在每个提取的周期信号中确定相似度评估时间段，并且在确定的相似度评估时间段中计算提取的周期信号之间的相似度。确定信号质量指数的步骤还可包括：计算彼此相隔预定距离的提取的周期信号之间的相似度。此外，确定信号质量指数的步骤还可包括：计算提取的周期信号与参考信号之间的相似度，计算相似度的步骤还可包括：将通过叠加提取的周期信号而获得的提取的周期信号的平均信号确定为参考信号。此外，确定信号质量指数的步骤可包括：基于具有不同的K值的两个或更多个K-近邻相似度的组合和提取的周期信号之间的计算的相似度的统计信息中的至少一个来确定信号质量指数。K值可指示提取的周期信号之间的距离。此外，确定信号质量指数的步骤可包括：通过计算信号变化性来确定信号质量指数，并且基于计算的信号变化性来确定信号质量指数，其中，信号变化性包括获取的生物信号的幅度变化性和时间变化性中的至少一个。此外，确定信号质量指数的步骤可包括：确定提取的周期信号的幅度和持续时间中的至少一个的标准差或变异系数；基于确定的标准差或确定的变异系数来确定信号质量指数。附图说明通过参照附图描述特定示例性实施例，以上和/或其它方面将更清楚，其中：图1是示出根据示例性实施例的生物信号质量评价设备的框图。图2是示出根据示例性实施例的生物信号的划分(segmentation)的示图。图3A是示出根据示例性实施例的生物信号的预处理的示图。图3B是示出根据另一示例性实施例的生物信号的预处理的示图。图4是示出根据示例性实施例的周期信号的K-近邻(K-adjacent)相似度的计算的示图。图5A是示出根据示例性实施例的生物信号的幅度变化性的示图。图5B是示出根据示例性实施例的生物信号的时间变化性的示图。图6是示出根据示例性实施例的生物信号质量评价设备的框图。图7是示出根据示例性实施例的生物信号质量评价方法的流程图。图8是示出根据另一示例性实施例的生物信号质量评价方法的流程图。具体实施方式下面参照附图更详细地描述示例性实施例。在下面的描述中，即使在不同的附图中，相同的附图参考标号也用于相同的元件。提供在描述中定义的事物(诸如，详细的结构和元件)来帮助示例性实施例的全面理解。然而，应清楚，可在没有那些具体定义的事物的情况下实践示例性实施例。此外，由于公知的功能或结构将以不必要的细节使描述模糊，因此不详细描述它们。除非在本公开的上下文中清楚地陈述特定顺序，否则可以与特定顺序不同地执行在此描述的处理步骤。也就是说，可按特定顺序、基本同时地、或按相反顺序执行每个步骤。此外，贯穿本说明书所使用的术语考虑根据示例性实施例的功能来定义，并且可根据用户或管理者的目的或先例等而变化。因此，应基于整体上下文做出术语的定义。除非另有明确地叙述，否则任何单数的参考可包括复数。在本说明书中，应理解，术语(诸如，“包括”或“具有”等)意图指示在说明书中公开的特征、数量、步骤、动作、组件、部件或它们的组合的存在，并不意图排除可存在或可添加一个或多个其他特征、数量、步骤、动作、组件、部件或它们的组合的可能性。当诸如“……中的至少一个”的表述在一列元素之后时，修饰整列元素，而不是修饰列中的单个元素。图1是示出根据示例性实施例的生物信号质量评价设备的框图。生物信号质量评价设备100可从获取的生物信号提取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物信号质量评价设备，包括：生物信号获取器，被配置为获取生物信号；处理器，被配置为：从获取的生物信号提取周期信号，并基于提取的周期信号之间的相似度和获取的生物信号的信号变化性中的至少一个来确定信号质量指数。

【技术特征摘要】
2017.12.01 KR 10-2017-0164562;2018.07.02 KR 10-2011.一种生物信号质量评价设备，包括：生物信号获取器，被配置为获取生物信号；处理器，被配置为：从获取的生物信号提取周期信号，并基于提取的周期信号之间的相似度和获取的生物信号的信号变化性中的至少一个来确定信号质量指数。2.根据权利要求1所述的生物信号质量评价设备，其中，处理器响应于提取的周期信号中的至少一个提取的周期信号具有与其他周期信号不同的持续时间，对提取的周期信号或者所述至少一个提取的周期信号执行预处理以计算提取的周期信号之间的相似度。3.根据权利要求2所述的生物信号质量评价设备，其中，处理器对提取的周期信号或者所述至少一个提取的周期信号执行重采样，使得每个提取的周期信号具有相同数量的样本。4.根据权利要求2所述的生物信号质量评价设备，其中，处理器在每个提取的周期信号中确定相似度评估时间段，并且在确定的相似度评估时间段中计算提取的周期信号之间的相似度。5.根据权利要求1所述的生物信号质量评价设备，其中，处理器计算彼此相隔预定距离的提取的周期信号之间的相似度。6.根据权利要求1所述的生物信号质量评价设备，其中，处理器计算提取的周期信号与参考信号之间的相似度，处理器将通过叠加提取的周期信号而获得的提取的周期信号的平均信号确定为参考信号。7.根据权利要求5或6所述的生物信号质量评价设备，其中，处理器基于周期信号之间的计算的相似度的统计信息来确定信号质量指数。8.根据权利要求5所述的生物信号质量评价设备，其中，处理器基于具有不同的K值的两个或更多个K-近邻相似度的组合来确定信号质量指数，其中，K值指示相似度被计算的周期信号之间的距离。9.根据权利要求1所述的生物信号质量评价设备，其中，处理器确定信号分析时间段，使得周期信号中的至少一个被包括在确定的信号分析时间段。10.根据权利要求1所述的生物信号质量评价设备，其中，处理器计算信号变化性，并且基于计算的信号变化性来确定信号质量指数，其中，信号变化性包括获取的生物信号的幅度变化性和时间变化性中的至少一个。11.根据权利要求10所述的生物信号质量评价设备，其中，处理器计算提取的周期信号的幅度和持续时间中的至少一个的标准差或变异系数，并且基于计算的标准差或计算的变异系数来计算信号质量指数。12.根据权利要求10所述的生物信号质量评价设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大根，权义根，尹胜槿，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR