一种获取呼吸信息的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种获取呼吸信息的方法及装置，该获取呼吸信息的方法包括：获取心电信号样本；滤除心电信号样本中的干扰信号；根据小波变换检测并获取心电信号样本的特征点；利用各特征点的个数及峰值形成的各直方图消除心电信号样本中的随机噪声；根据特征点获取心电信号样本中的第一呼吸信息；滤除所述呼吸信息的高频噪声，得到第二呼吸信息。通过获取多个特征点，并对多个特征点进行一系列的计算，从而从心电信号样本中提取第一呼吸信息；在滤除心电信号样本的抗干扰信号的前提下，多个特征点还可以通过使用直方图去除心电信号样本的随机噪声，所以无需任何传感器的情况下，获取的呼吸信号不仅准确性较高，而且抗干扰能力较强。

A Method and Device for Obtaining Respiratory Information

【技术实现步骤摘要】
一种获取呼吸信息的方法及装置
本专利技术涉及信号处理
，特别是指一种获取呼吸信息的方法及装置。
技术介绍
心电图(electrocardiogram，简称ECG)是指心脏在每个心动周期中，由起搏点、心房、心室相继兴奋，伴随着生物电的变化，通过心电描记器从体表引出多种形式的电位变化的图形。心电图的心电信号不仅包含了心脏的功能信息，而且包含了人体其他系统的信息，如呼吸系统的呼吸信息。随着技术的发展，人们已经能够从心电信号中提取呼吸信息(ECG-DerivedRespiration，简称EDR)，通过分析呼吸信号，可以了解用户的呼吸状态，检测呼吸疾病。现有的从心电信号中获取呼吸信息的方法分别利用R波幅值、RS幅值、T波幅值、QRS面积或者RR间期等值来获取；但是这种方法只使用了部分心电信号的波形信息，由于呼吸活动的影响，心电信号中的P、Q、R、S、T波均会发生相应变化，所以这种从心电信号中获取呼吸信息的方法的准确性与抗干扰能力相对较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种获取呼吸信息的方法及装置，以解决现有技术中从心电信号中获取的呼吸信息的方法准确性以及抗干扰能力相对较低的问题。根据第一方面，本专利技术的实施例提供一种获取呼吸信息的方法，包括：获取心电信号样本；滤除所述心电信号样本中的干扰信号；根据小波变换检测并获取所述心电信号样本的特征点；利用各特征点的个数及峰值形成的各直方图消除所述心电信号样本中的随机噪声；根据所述特征点获取所述心电信号样本中的呼吸信息；滤除所述第一呼吸信息的高频噪声，得到第二呼吸信息。在一实施例中，滤除心电信号样本中的干扰信号的步骤，包括：使用均值滤波器滤除所述心电信号样本中的工频干扰；采用提升小波变换方法滤除所述心电信号样本中的肌电干扰；采用函数拟合法滤除所述心电信号样本中的基线漂移。在一实施例中，所述特征点包括：P波峰值，Q波峰值，R波峰值，S波峰值，T波峰值以及RR间期值；根据所述特征点获取所述心电信号样本中的第一呼吸信息，包括：根据所述心电信号样本中的多个心跳周期以及多个心跳周期中的所述P波峰值，Q波峰值，R波峰值，S波峰值，T波峰值以及RR间期构成一个m*6维的第一矩阵；其中，m表征多个心跳周期；通过以下公式表示所述第一矩阵：x(m)＝[x1(m)x2(m)x3(m)x4(m)x5(m)x6(m)]，其中，X(m)表征第一矩阵；x1(m)表征多个所述心跳周期中每个心跳周期的P波峰值；x2(m)表征多个所述心跳周期中每个心跳周期的Q波峰值；x3(m)表征在多个所述心跳周期中每个心跳周期的R波峰值；x4(m)表征在多个所述心跳周期中每个心跳周期的S波峰值；x5(m)表征在多个所述心跳周期中每个心跳周期的T波峰值；x6(m)表征在多个所述心跳周期中每个心跳周期的RR间期值。在一实施例中，根据所述特征点获取所述心电信号样本中的第一呼吸信息，还包括：根据所述多个所述心跳周期中每个心跳周期的P波峰值、多个所述心跳周期中每个心跳周期的Q波峰值、多个所述心跳周期中每个心跳周期的R波峰值、多个所述心跳周期中每个心跳周期的S波峰值、多个所述心跳周期中每个心跳周期的T波峰值和多个所述心跳周期中每个心跳周期的RR间期值分别计算在多个所述心跳周期中P波峰值的平均值、R波峰值的平均值，S波峰值的平均值，T波峰值的平均值以及RR间期的平均值；根据所述多个所述心跳周期中每个心跳周期的P波峰值中的每个P波峰值减去所述P波峰值的平均值、所述多个所述心跳周期中每个心跳周期的Q波峰值中的每个Q波峰值减去所述Q波峰值的平均值、所述多个所述心跳周期中每个心跳周期的R波峰值中的每个R波峰值减去所述R波峰值的平均值、所述多个所述心跳周期中每个心跳周期的S波峰值中的每个S波峰值减去所述S波峰值的平均值、所述多个所述心跳周期中每个心跳周期的T波峰值中的每个T波峰值减去所述T波峰值的平均值以及所述多个所述心跳周期中每个心跳周期的RR间期值中的每个RR间期值减去所述RR间期值的平均值，得到第二矩阵；通过以下公式表示所述第二矩阵：X′(m)＝[x′1(m)x′2(m)x′3(m)x′4(m)x′5(m)x′6(m)]，其中，X′(m)表征第二矩阵；x′1(m)表征在x1(m)中的多个P波峰值减去所述P波峰值的平均值之后，得到的数值；x′2(m)表征在x2(m)中的多个Q波峰值减去所述Q波峰值的平均值之后，得到的数值；x′3(m)表征在x3(m)中的多个R波峰值减去所述R波峰值的平均值之后，得到的数值；x′4(m)表征在x4(m)中的多个S波峰值减去所述S波峰值的平均值之后，得到的数值；x′5(m)表征在x5(m)中的多个T波峰值减去所述T波峰值的平均值之后，得到的数值；x′6(m)表征在x6(m)中的多个RR间期值减去所述多个RR间期值的平均值之后，得到的数值。在一实施例中，根据所述特征点获取所述心电信号样本中的第一呼吸信息，还包括：获取所述第二矩阵的协方差矩阵；通过以下公式表示所述第二矩阵的协方差矩阵：其中，C表征第二矩阵的协方差矩阵；x′j(m)表征所述第二矩阵中的x′1(m)至x′6(m)的数值。在一实施例中，根据所述特征点获取所述心电信号样本中的第一呼吸信息，还包括：根据所述第二矩阵的协方差矩阵计算心电信号样本的特征向量和特征值；通过以下公式计算所述特征向量和特征值：λν＝Cv，其中，v表征所述特征向量，表达式为：v＝[ν1ν2ν3ν4ν5ν6]；λ表征所述特征值，表达式为：λ＝[λ1λ2λ3λ4λ5λ6]；根据所述第二矩阵和所述特征向量计算所述心电信号样本的第一呼吸信息；通过以下公式计算所述心电信号样本的第一呼吸信息：其中，EDR表征所述心电信号样本的呼吸信息；k表征第k个特征向量。在一实施例中，根据所述第二矩阵和所述特征向量计算所述心电信号样本的第一呼吸信息，还包括：通过以下公式计算所述第k个特征向量：其中，k表征第k个特征值。根据第二方面，本专利技术的实施例提供一种获取呼吸信息的装置，包括：心电信号样本获取模块，用于获取心电信号样本；干扰信号滤除模块，用于滤除所述心电信号样本中的干扰信号；特征点检测获取模块，用于检测并获取所述心电信号样本的特征点；随机噪声消除模块，用于利用各特征点的个数及峰值形成的各直方图消除所述心电信号样本中的随机噪声；呼吸信息获取模块，用于获取所述心电信号样本中的第一呼吸信息；高频噪声滤除模块，用于滤除所述呼吸信息的高频噪声，得到第二呼吸信息。根据第三方面，本专利技术的实施例提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如第一方面或其任意实施例所述的获取呼吸信息的方法。根据第四方面，本专利技术的实施例提供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指令，所述计算机指令用于使所述计算机从而执行如第一方面或其任意实施例所述的获取呼吸信息的方法。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：本专利技术的实施例提供的获取呼吸信息的方法，包括：获取心电信号样本；滤除心电信号样本中的干扰信号；根据小波变换检测并获取所述心电信号样本的特征点；利用各特征点的个数及峰值形成的各直方图消除所述心电信号样本中的随本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种获取呼吸信息的方法，其特征在于，包括：获取心电信号样本；滤除所述心电信号样本中的干扰信号；根据小波变换检测并获取所述心电信号样本的特征点；利用各所述特征点的个数及峰值形成的各直方图消除所述心电信号样本中的随机噪声；根据所述特征点获取所述心电信号样本中的第一呼吸信息；滤除所述第一呼吸信息的高频噪声，得到第二呼吸信息。

【技术特征摘要】
1.一种获取呼吸信息的方法，其特征在于，包括：获取心电信号样本；滤除所述心电信号样本中的干扰信号；根据小波变换检测并获取所述心电信号样本的特征点；利用各所述特征点的个数及峰值形成的各直方图消除所述心电信号样本中的随机噪声；根据所述特征点获取所述心电信号样本中的第一呼吸信息；滤除所述第一呼吸信息的高频噪声，得到第二呼吸信息。2.根据权利要求1所述的获取呼吸信息的方法，其特征在于，滤除心电信号样本中的干扰信号的步骤，包括：使用均值滤波器滤除所述心电信号样本中的工频干扰；采用提升小波变换方法滤除所述心电信号样本中的肌电干扰；采用函数拟合法滤除所述心电信号样本中的基线漂移。3.根据权利要求2所述的获取呼吸信息的方法，其特征在于，所述特征点包括：P波峰值，Q波峰值，R波峰值，S波峰值，T波峰值以及RR间期值；根据所述特征点获取所述心电信号样本中的第一呼吸信息，包括：根据所述心电信号样本中的多个心跳周期以及多个心跳周期中的所述P波峰值，Q波峰值，R波峰值，S波峰值，T波峰值以及RR间期构成一个m*6维的第一矩阵；其中，m表征多个心跳周期；通过以下公式表示所述第一矩阵：X(m)＝[x1(m)x2(m)x3(m)x4(m)x5(m)x6(m)]，其中，X(m)表征第一矩阵；x1(m)表征多个所述心跳周期中每个心跳周期的P波峰值；x2(m)表征多个所述心跳周期中每个心跳周期的Q波峰值；x3(m)表征在多个所述心跳周期中每个心跳周期的R波峰值；x4(m)表征在多个所述心跳周期中每个心跳周期的S波峰值；x5(m)表征在多个所述心跳周期中每个心跳周期的T波峰值；x6(m)表征在多个所述心跳周期中每个心跳周期的RR间期值。4.根据权利要求3所述的获取呼吸信息的方法，其特征在于，根据所述特征点获取所述心电信号样本中的第一呼吸信息，还包括：根据所述多个所述心跳周期中每个心跳周期的P波峰值、多个所述心跳周期中每个心跳周期的Q波峰值、多个所述心跳周期中每个心跳周期的R波峰值、多个所述心跳周期中每个心跳周期的S波峰值、多个所述心跳周期中每个心跳周期的T波峰值和多个所述心跳周期中每个心跳周期的RR间期值分别计算在多个所述心跳周期中P波峰值的平均值、R波峰值的平均值，S波峰值的平均值，T波峰值的平均值以及RR间期的平均值；根据所述多个所述心跳周期中每个心跳周期的P波峰值中的每个P波峰值减去所述P波峰值的平均值、所述多个所述心跳周期中每个心跳周期的Q波峰值中的每个Q波峰值减去所述Q波峰值的平均值、所述多个所述心跳周期中每个心跳周期的R波峰值中的每个R波峰值减去所述R波峰值的平均值、所述多个所述心跳周期中每个心跳周期的S波峰值中的每个S波峰值减去所述S波峰值的平均值、所述多个所述心跳周期中每个心跳周期的T波峰值中的每个T波峰值减去所述T波峰值的平均值以及所述多个所述心跳周期中每个心跳周期的RR间期值中的每个RR间期值减去所述RR间期值的平均值，得到第二矩阵；通过以下公式表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：许志，高玥，李延军，杨向林，唐晓英，宋晋忠，
申请(专利权)人：北京理工大学，中国航天员科研训练中心，
类型：发明
国别省市：北京,11