本申请涉及一种PPG波形脉冲提取方法及装置，包括：S1、获取原始PPG波形并去噪和去基线得到第二PPG波形；S2、周期分割和归一化第二PPG波形得到第二脉冲；S3、获取第二脉冲中任意两脉冲的相关系数以建立相关系数矩阵；S4、获取相关系数矩阵的第n行和第n列中、相关系数大于第一预设值的目标矩阵元素，获取一候选脉冲集合；S5、删除目标矩阵元素对应的行和列，判断剩余矩阵元素数量是否不小于1，若是则执行S4，否则执行S6；S6、获取候选脉冲集合的数量以获取若干第二脉冲的脉冲相似率，并在脉冲相似率大于第二预设值时获取所有候选脉冲集合的有效脉冲以获取目标脉冲，否则则判定原始PPG波形无效。形无效。形无效。
【技术实现步骤摘要】
一种PPG波形脉冲提取方法及装置
[0001]本申请涉及可穿戴设备，更具体地说，涉及一种PPG波形脉冲提取方法及装置。
技术介绍
[0002]高血压是最常见的心血管疾病之一，也是导致冠心病、肾功能衰竭、主动脉瘤的发病率和病死率升高的最主要风险因素。传统的充气袖带式测血压不利于连续实时检测，也很容易导致患者不适。随着人们对高血压发病机制认识的不断深入，基于非袖带式的光电容积脉搏波PPG(photoplethysmograph)波形无创地测量血压的方法由于其简单、便携和低成本受到越来越多的公司、科研机构和投入智能穿戴移动医疗领域的认可，然而PPG波形除了可以进行血压测量外，还可以对动脉硬化、睡眠等生理指标进行监测，因此研究PPG波形对生理指标进行分析建模有着重大的意义。
[0003]PPG主要利用LED射向皮肤，然后通过光电二极管测量反射光的强度获取能够反映血流量的波形。由于PPG波形在采集的过程中难免受到工频噪声、运动伪影和基线漂移的干扰，因此除了需要进行去噪等预处理操作之外，还需要从大量的受到干扰中的波形提取具有代表性的脉冲进行分析建模，降低PPG脉冲的重复性和干扰性，提高PPG脉冲对生理指标建模的可解释性。
[0004]当前的PPG波形质量的检测方法中，多需要手工提取多个参考值来评估波形质量的好坏，并且返回的结果只能是波形的可用与否，而不能从波形中提取出代表性脉冲对生理指标进行分析建模；还有一部分是通过聚类的方法找出代表性脉冲的。该过程除了仍然需要手工提取PPG波形的三个特征量之外，还需要手动确定聚类簇的个数，簇的个数直接影响算法的好坏，而且随机初始化簇的中心每次运行都会产生不一样的效果，较大的数据集时算法复杂度极高；如果简单的将所有脉冲进行平均，这样得到的代表脉冲容易受到噪声脉冲等离群点的影响，得到的代表脉冲无法正确反映该段波形的形态。
技术实现思路
[0005]本申请要解决的技术问题在于，提供一种PPG波形脉冲提取方法及装置。
[0006]本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种PPG波形脉冲提取方法，包括以下步骤：步骤S1、获取预设时长的原始PPG波形，对所述原始PPG波形进行去噪以得到第一PPG波形，对所述第一PPG波形进行去基线以得到第二PPG波形；其中，所述PPG波形为光电容积脉搏波；步骤S2、对所述第二PPG波形进行周期分割以获取若干第一脉冲，并对所述若干第一脉冲进行归一化以得到若干第二脉冲；步骤S3、获取所述若干第二脉冲中任意两脉冲之间的相关系数，并以所述相关系数为矩阵元素建立相关系数矩阵，其中，所述相关系数矩阵中，同一行的矩阵元素为同一第二脉冲与所有第二脉冲按照预设顺序排列的相关系数，同一列的矩阵元素为同一第二脉冲
按照与所有第二脉冲所述预设顺序排列的相关系数；步骤S4、获取所述相关系数矩阵的第n行和第n列中、所述相关系数大于第一预设值的目标矩阵元素，并获取该目标矩阵元素对应的第二脉冲为一候选脉冲集合，其中n为非零自然数；步骤S5、删除所述相关系数矩阵中所述目标矩阵元素对应的行和列以得到更新后的相关系数矩阵，并获取更新后的相关系数矩阵的矩阵元素数量，判断所述矩阵元素数量是否大于或等于1，若是则执行所述步骤S4，否则执行步骤S6；步骤S6、获取所述候选脉冲集合的数量以获取所述若干第二脉冲的脉冲相似率，确认所述脉冲相似率是否大于第二预设值，若是则执行步骤S7；否则执行步骤S8；步骤S7、根据所有候选脉冲集合所对应的第二脉冲获取有效脉冲，获取所有有效脉冲的均值脉冲为所述原始PPG波形对应的目标脉冲，并执行所述步骤S1；步骤S8、判定该原始PPG波形无效，并执行所述步骤S1。
[0007]优选地，在本申请的PPG波形脉冲提取方法中，在所述步骤S1中，所述预设时长为5s至20s；和/或在所述步骤S4中，所述第一预设值大于或等于0.97；和/或在所述步骤S6中，所述第二预设值大于或等于60%。
[0008]优选地，在本申请的PPG波形脉冲提取方法中，在所述步骤S7中，所述根据所有候选脉冲集合所对应的第二脉冲获取有效脉冲，包括：获取所有候选脉冲集合中第二脉冲的数量大于或等于第三预设值的候选脉冲集合为有效集合，并获取所有有效集合对应的第二脉冲为所述有效脉冲。
[0009]优选地，在本申请的PPG波形脉冲提取方法中， 所述第三预设值为大于或等于3。
[0010]优选地，在本申请的PPG波形脉冲提取方法中，在所述步骤S1中，所述对所述第一PPG波形进行去基线以得到第二PPG波形；包括：获取所述第一PPG波形中的所有极小值点，以根据所述第一PPG波形中的所有极小值点构建一基准包络线，并以所述基准包络线为基线对所述第一PPG波形进行去基线以得到第二PPG波形。
[0011]优选地，在本申请的PPG波形脉冲提取方法中，所述以所述第一PPG波形中的所有极小值点构建一基准包络线，包括：分别在所述第一PPG波形相邻两极小值点之间以极小值点为端点构建样条曲线，以获取所述第一PPG波形对应的所有样条曲线；根据所述第一PPG波形对应的所有样条曲线获取所述基准包络线。
[0012]优选地，在本申请的PPG波形脉冲提取方法中，所述样条曲线为三阶函数曲线。
[0013]优选地，在本申请的PPG波形脉冲提取方法中，在所述步骤S2中，所述对所述第二PPG波形进行周期分割以获取若干第一脉冲包括：获取所述第二PPG波形的所有极小值点，以基于该极小值点对所述第二PPG波形进行周期分割以获取若干第一脉冲；其中，所述第一脉冲为第二PPG波形中相邻两极小值点之间的波形；和/或所述对所述若干第一脉冲进行归一化以得到若干第二脉冲包括：通过最大最小值归一法对所述若干第一脉冲进行幅度归一化，根据所述若干第一脉冲的平均宽度对所述若
干第一脉冲进行宽度归一化。
[0014]优选地，在本申请的PPG波形脉冲提取方法中，在所述步骤S4中，所述相关系数满足：其中， i、j分别为所述第二脉冲的顺序编号，K为第二脉冲的平均宽度，为第i个第二脉冲和第j个第二脉冲之间的相关系数，、分别为第i个第二脉冲和第j个第二脉冲的向量、分别为第i个第二脉冲和第j个第二脉冲的均值向量；和/或在所述步骤S5中还包括：在所述矩阵元素数量等于1时，直接将所述矩阵元素对应的第二脉冲设置为一候选脉冲集合。
[0015]本申请还构造一种PPG波形脉冲提取装置，包括：去噪单元，用于获取预设时长的原始PPG波形，对所述原始PPG波形进行去噪以得到第一PPG波形，其中，所述PPG波形为光电容积脉搏波；去基线单元，用于对所述第一PPG波形进行去基线以得到第二PPG波形；脉冲提取单元，用于对所述第二PPG波形进行周期分割以获取若干第一脉冲，并对所述若干第一脉冲进行归一化以得到若干第二脉冲；矩阵建立单元，用于获取所述若干第二脉冲中任意两脉冲之间的相关系数，并以所述相关系数为矩阵元素建立相关系数矩阵，其中，所述相关系数矩阵中，同一行的矩阵元素为同一第二脉冲与所有第二脉冲按照预设顺序排列的相关系数，同一列的矩阵元素为同一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种PPG波形脉冲提取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、获取预设时长的原始PPG波形，对所述原始PPG波形进行去噪以得到第一PPG波形，对所述第一PPG波形进行去基线以得到第二PPG波形；其中，所述PPG波形为光电容积脉搏波；步骤S2、对所述第二PPG波形进行周期分割以获取若干第一脉冲，并对所述若干第一脉冲进行归一化以得到若干第二脉冲；步骤S3、获取所述若干第二脉冲中任意两脉冲之间的相关系数，以所述相关系数为矩阵元素建立相关系数矩阵，其中，所述相关系数矩阵中，同一行的矩阵元素为同一第二脉冲与所有第二脉冲按照预设顺序排列的相关系数，同一列的矩阵元素为同一第二脉冲与所有第二脉冲按照所述预设顺序排列的相关系数；步骤S4、获取所述相关系数矩阵的第n行和第n列中、所述相关系数大于第一预设值的目标矩阵元素，并获取该目标矩阵元素对应的第二脉冲为一候选脉冲集合，其中n为非零自然数；步骤S5、删除所述相关系数矩阵中所述目标矩阵元素对应的行和列以得到更新后的相关系数矩阵，并获取更新后的相关系数矩阵的矩阵元素数量，判断所述矩阵元素数量是否大于或等于1，若是则执行所述步骤S4，否则执行步骤S6；步骤S6、获取所述候选脉冲集合的数量以获取所述若干第二脉冲的脉冲相似率，确认所述脉冲相似率是否大于第二预设值，若是则执行步骤S7；否则执行步骤S8；步骤S7、根据所有候选脉冲集合所对应的第二脉冲获取有效脉冲，获取所有有效脉冲的均值脉冲为所述原始PPG波形对应的目标脉冲，并执行所述步骤S1；步骤S8、判定该原始PPG波形无效，并执行所述步骤S1。2.根据权利要求1所述的PPG波形脉冲提取方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述预设时长为5s至20s；和/或在所述步骤S4中，所述第一预设值大于或等于0.97；和/或在所述步骤S6中，所述第二预设值大于或等于60%。3.根据权利要求1所述的PPG波形脉冲提取方法，其特征在于，在所述步骤S7中，所述根据所有候选脉冲集合所对应的第二脉冲获取有效脉冲，包括：获取所有候选脉冲集合中第二脉冲的数量大于或等于第三预设值的候选脉冲集合为有效集合，并获取所有有效集合对应的第二脉冲为所述有效脉冲。4.根据权利要求3所述的PPG波形脉冲提取方法，其特征在于， 所述第三预设值为大于或等于3。5.根据权利要求1所述的PPG波形脉冲提取方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述对所述第一PPG波形进行去基线以得到第二PPG波形；包括：获取所述第一PPG波形中的所有极小值点，以根据所述第一PPG波形中的所有极小值点构建一基准包络线，并以所述基准包络线为基线对所述第一PPG波形进行去基线以得到第二PPG波形。6.根据权利要求5所述的PPG波形脉冲提取方法，其特征在于，所述以所述第一PPG波形中的所有极小值点构建一基准包络线，包括：分别在所述第一PPG波形相邻两极小值点之间以极小值点为端点构建样条曲线，以获
取所述第一PPG波形对应的所有样条曲线；根据所述第一PPG波形对应的所有样条曲...
【专利技术属性】
技术研发人员：成世杰，冯谦谨，
申请(专利权)人：广东玖智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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