一种心率实时检测方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种心率实时检测方法及系统，包括：获取心率检测设备输出的PPG信号和加速度传感器输出的加速度信号；基于所述PPG信号和所述加速度信号，获取所述PPG信号功率谱、所述加速度信号功率谱以及参考功率谱；基于所述加速度信号判断运动状态：若所述运动状态判定为静止，则基于所述PPG信号和所述PPG信号功率谱，计算得到静止最终心率值；若所述运动状态判定为运动，则基于所述PPG信号、所述加速度信号、所述PPG信号功率谱、所述加速度信号功率谱和所述参考功率谱，计算得到运动最终心率值。本发明专利技术通过判断运动状态，并在静止和运动不同的状态下采取不同的方式得到最终心率值，可提升心率检测的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种心率实时检测方法及系统
本专利技术涉及心率检测领域，具体涉及一种心率实时检测方法及系统。
技术介绍
现有技术中，通常采用光电容积脉搏波信号(PPG信号)计算心率的方法，这种计算方法具有原理简单、便于获取等诸多优点，被广泛用于各种可穿戴心率监测设备中。但PPG信号易受运动干扰，产生运动伪迹。且大多数干扰噪声和有用信号处于同一频率范围内，普通的滤波方法很难将心率信号提取出来。现有技术一般采用对信号进行滤波处理、差分处理及傅里叶变换来提取PPG信号中的峰值点，但这种方式提取的峰值点精确度较低，且容易提取出错误的峰值点。因此，需要提出一种新的心率实时检测方法及系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种心率实时检测方法及系统，以解决现有技术中存在的问题中的至少一个。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：本专利技术第一方面提供一种心率实时检测方法，包括：获取心率检测设备输出的PPG信号和加速度传感器输出的加速度信号；基于所述PPG信号和所述加速度信号，获取所述PPG信号功率谱、所述加速度信号功率谱以及参考功率谱；基于所述加速度信号判断运动状态：若所述运动状态判定为静止，则基于所述PPG信号和所述PPG信号功率谱，计算得到静止最终心率值；若所述运动状态判定为运动，则基于所述PPG信号、所述加速度信号、所述PPG信号功率谱、所述加速度信号功率谱和所述参考功率谱，计算得到运动最终心率值。可选地，在所述基于所述PPG信号和所述加速度信号，获取所述PPG信号功率谱、所述加速度信号功率谱以及参考功率谱之前，该方法还包括：对所述PPG信号进行滤除伪波处理，并对所述加速度信号进行去噪滤波处理。可选地，所述基于所述PPG信号和所述加速度信号，获取所述PPG信号功率谱、所述加速度信号功率谱以及参考功率谱进一步包括：将所述PPG信号和所述加速度信号分别转换为PPG频域信号和加速度频域信号；基于所述PPG频域信号和加速度频域信号获取PPG信号功率谱和加速度信号功率谱；基于所述PPG信号功率谱和所述加速度信号功率谱获取参考功率谱。可选地，所述基于所述PPG信号和所述PPG信号功率谱，计算得到静止最终心率值进一步包括：基于所述PPG信号，确定检测时段内的静止心率估计值HRt；基于所述PPG信号功率谱，确定所述检测时段内的频域下静止心率值HRf；基于所述频域下静止心率值HRf，确定所述检测时段内的上一时刻静止心率值HRpre，基于所述静止心率估计值HRt、所述频域下静止心率值HRf和所述上一时刻静止心率值HRpre，计算得到所述检测时段内的静止最终心率值HR。可选地，所述静止最终心率值HR的计算公式为：HR＝w1*HRpre+w2*HRt+w3*HRf；其中，w1、w2、w3分别为权重系数。可选地，所述基于所述PPG信号、所述加速度信号、所述PPG信号功率谱、所述加速度信号功率谱和所述参考功率谱，计算得到运动最终心率值进一步包括：基于所述PPG信号，确定检测时段内的上一时刻运动心率值HRypre；基于所述PPG信号功率谱和所述上一时刻运动心率值HRypre，确定所述检测时段内的频域下运动心率值HRfy；基于所述参考功率谱和所述上一时刻运动心率值HRypre，确定所述检测时段内的参考心率值HRPPG-acc；计算所述检测时段内的运动最终心率值HRy。可选地，所述基于所述PPG信号、所述加速度信号、所述PPG信号功率谱、所述加速度信号功率谱和所述参考功率谱，计算得到运动最终心率值进一步还包括：将所述运动最终心率值HRy作为上一时刻运动心率值HRypre，再次执行所述基于所述PPG信号，确定所述检测时段内的上一时刻运动心率值HRypre；基于所述PPG信号功率谱和所述上一时刻运动心率值HRypre，确定所述检测时段内的频域下运动心率值HRfy；基于所述参考功率谱和所述上一时刻运动心率值HRypre，确定检测时段内参考心率值HRPPG-acc；计算检测时段内的运动最终心率值HRy以计算得到下一检测时段内的运动最终心率值HRy。可选地，所述运动最终心率值HRy的计算公式为：HRy＝w4*HRypre+w5*HRfy+w6*HRPPG-acc；其中，w4、w5、w6分别为权重系数。本专利技术第二方面提供一种执行本专利技术第一方面提供的方法的心率实时检测系统，包括：心率检测设备、加速度传感器和数据处理器；所述心率检测设备，用于检测待测用户的脉搏，输出的PPG信号；所述加速度传感器，用户检测待测用户的运动加速度，输出的加速度信号；所述数据处理器，用于基于所述PPG信号和所述加速度信号，获取所述PPG信号功率谱、所述加速度信号功率谱以及参考功率谱；并基于所述加速度信号判断运动状态：若所述运动状态判定为静止，则基于所述PPG信号和所述PPG信号功率谱，计算得到静止最终心率值；若所述运动状态判定为运动，则基于所述PPG信号、所述加速度信号、所述PPG信号功率谱、所述加速度信号功率谱和所述参考功率谱，计算得到运动最终心率值。本专利技术的有益效果如下：本专利技术所述技术方案通过判断运动状态，并在静止和运动不同的状态下采取不同的方式得到最终心率值，可提升心率检测的精度。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出本专利技术实施例提供的心率实时检测方法流程图；图2示出本专利技术实施例的PPG和加速度(ACC)功率谱的示意图；图3示出本专利技术实施例的参考功率谱的示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术的一个实施例公开了一种心率实时检测方法，包括如下步骤：S1、获取心率检测设备输出的PPG信号和加速度传感器输出的加速度信号：随着上述信号的获取，在数据处理器上会自动生成随着检测时段变化的PPG信号、加速度信号的变化趋势，上述变化趋势可通过线形图进行表示，在一个具体示例中，以检测时段为横坐标，PPG信号为纵坐标，自动生成PPG信号-检测时段的线形图；加速度信号-检测时段的线形图也可以如此生成。对应关系的显示方法有多种，比如折线图、数字表、点状图，而具体的对应关系图表由用户自定义选择。在一个具体示例中，检测时段的长度可以自定义，比如以1-5秒、1-7秒、1-10秒为不同的时间间隔定义时间段，生成不同检测时段下的不同对应关系。在一个具体示例中，加速度信号由佩戴在用户身上的加速度传感器采集三轴加速度信号得出；对于采集到的三轴加速度信号有两种加速度信号定义方式作为所需要的用于后续步骤的加速度信号；一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种心率实时检测方法，其特征在于，包括：/n获取心率检测设备输出的PPG信号和加速度传感器输出的加速度信号；/n基于所述PPG信号和所述加速度信号，获取所述PPG信号功率谱、所述加速度信号功率谱以及参考功率谱；/n基于所述加速度信号判断运动状态：/n若所述运动状态判定为静止，则基于所述PPG信号和所述PPG信号功率谱，计算得到静止最终心率值；/n若所述运动状态判定为运动，则基于所述PPG信号、所述加速度信号、所述PPG信号功率谱、所述加速度信号功率谱和所述参考功率谱，计算得到运动最终心率值。/n

【技术特征摘要】
1.一种心率实时检测方法，其特征在于，包括：
获取心率检测设备输出的PPG信号和加速度传感器输出的加速度信号；
基于所述PPG信号和所述加速度信号，获取所述PPG信号功率谱、所述加速度信号功率谱以及参考功率谱；
基于所述加速度信号判断运动状态：
若所述运动状态判定为静止，则基于所述PPG信号和所述PPG信号功率谱，计算得到静止最终心率值；
若所述运动状态判定为运动，则基于所述PPG信号、所述加速度信号、所述PPG信号功率谱、所述加速度信号功率谱和所述参考功率谱，计算得到运动最终心率值。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述PPG信号和所述加速度信号，获取所述PPG信号功率谱、所述加速度信号功率谱以及参考功率谱之前，该方法还包括：对所述PPG信号进行滤除伪波处理，并对所述加速度信号进行去噪滤波处理。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述PPG信号和所述加速度信号，获取所述PPG信号功率谱、所述加速度信号功率谱以及参考功率谱进一步包括：
将所述PPG信号和所述加速度信号分别转换为PPG频域信号和加速度频域信号；
基于所述PPG频域信号和加速度频域信号获取PPG信号功率谱和加速度信号功率谱；
基于所述PPG信号功率谱和所述加速度信号功率谱获取参考功率谱。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述PPG信号和所述PPG信号功率谱，计算得到静止最终心率值进一步包括：
基于所述PPG信号，确定检测时段内的静止心率估计值HRt；
基于所述PPG信号功率谱，确定所述检测时段内的频域下静止心率值HRf；
基于所述频域下静止心率值HRf，确定所述检测时段内的上一时刻静止心率值HRpre，
基于所述静止心率估计值HRt、所述频域下静止心率值HRf和所述上一时刻静止心率值HRpre，计算得到所述检测时段内的静止最终心率值HR。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述静止最终心率值HR的计算公式为：HR＝w1*HRpre+w2*HRt+w3*HRf；
其中，w1、w2、w3分别为权重系数。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述PPG信号、所述加速...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德信，狄素素，张学军，付晖，方华斌，
申请(专利权)人：青岛歌尔智能传感器有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37