一种基于不同时长的非接触式的生命体征监测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于不同时长的非接触式生命体征监测方法，步骤如下：(1)数据预处理；(2)数据提取；(3)呼吸和心跳的子载波选择；(4)基于不同时长的呼吸和心跳检测。针对分割提取后的呼吸心跳数据有长有短的问题，提出了基于不同时长的检测方案，分为长时和短时的检测，长时呼吸采用包含假峰去除算法的峰值法检测法，短时呼吸和心跳均采用包含抛物线插值法的FFT检测法。FFT检测法。FFT检测法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于不同时长的非接触式的生命体征监测方法


[0001]本专利技术属于计算机
，尤其是一种基于不同时长的非接触式生命体征监测方法。

技术介绍

[0002]随着人们对自身健康的关注度越来越高，从最早的疾病治疗逐渐转变为健康实时评价和疾病的早期预防等。由于生活节奏的加快和生活压力的增大，长期的睡眠质量低下会使人处于一种“亚健康”状态，长期以往会诱发慢性疾病或直接导致多种疾病的出现，尤其是危及生命的心血管疾病。而睡眠时的呼吸速率和心率是判断心血管疾病的主要依据，心率不齐等问题可能会诱发冠心病、高血压或心源性猝死。因此采用现代科技的夜间健康监护，通过对睡眠呼吸和心跳的监护，对发现潜在的慢性疾病、呼吸疾病以及预防心血管疾病有极大的帮助；对睡眠行为的监护可以根据翻身活动的次数、时间间隔、睡眠姿势的变化等判断夜间睡眠质量。因此，在家庭环境中对人进行长期的夜间健康监护，对不同人群预防疾病、改善“亚健康”以及生活质量的提高具有积极意义。
[0003]由于摄像机、可穿戴设备、红外技术等技术的缺陷，大大影响了家庭环境中夜间健康监护的推广，在这样的背景本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于不同时长的非接触式的生命体征监测方法，步骤如下：(1)数据预处理
①
异常值去除采用基于滑动窗口的Hampel滤波算法去除这些异常值：Hampel滤波算法是利用中位数绝对偏差(Mean Absolute Deviation，MAD)度量数据中某一样本偏离中位数的距离，根据偏移距离找出数据中存在的异常值，同时用更具有代表性的数值代替异常值。
②
分割算法该算法通过一个固定长度的滑动窗口来计算窗口内CSI幅值的标准差，当窗口滑动到睡眠行为的时候，计算得到的标准差较大，而当窗口滑动到呼吸心跳的时候，计算得到的标准差很小。分割算法的具体步骤如下：(2)数据提取
①
呼吸和心跳的幅值提取采用DWT对呼吸心跳数据进行相应的分解重构。小波变换的公式如下：其中，尺度α对应于频率，平移量τ对应于时间。小波分解后的频率范围和采样频率有关，在每一层分解后采样频率减半，假设输入信号的采样频率为Fs，在小波N层分解之后，第N层的近似系数和细节系数的频率范围分别为式(2)和式(3)：N层的近似系数和细节系数的频率范围分别为式(2)和式(3)：假设进行了N层分解，那么第一层近似系数的频率范围为0～12.5Hz，第一层细节系数的频率范围为12.5～25Hz，更多层分解后的近似系数和细节系数的频率范围，如下表所示：
②
呼吸和心跳的相位提取相位的提取是通过对原始相位进行线性变换来消除未知项，相位的预处理算法如下表所示：(3)呼吸和心跳的子载波选择
①
子载波选择方法通过判断子载波所含信号的周期性来选择周期性较高的子载波作为检测数据。判断呼吸信号周期性的方法是，通过计算各个子载波的呼吸信噪比；判断心跳信号周期性的方法是，通过计算各个子载波的心跳信噪比。BNR和HNR的值越大，说明信号的周期性越高，那么该子载波包含有较好呼吸信号和心跳信号的可能性越大。BNR和HNR的公式如下：有较好呼吸信号和心跳信号的可能性越大。BNR和HNR的公式如下：其中，BNR为呼吸信噪比，B_E
max
为呼吸能量，B_E
i
为呼吸数据做FFT之后的总能量；HNR为
心跳信噪比，H_E
max
为心跳能量，H_E
i
为心跳数据做FFT之后的总能量，n为FFT的数据长度。
②
幅值和相位的子载波选择将呼吸或心跳数据的幅值和相位信息的30个子载波的BNR或HNR分别计算出来，呼吸或心跳分别选择幅值和相位较大的三个BNR或HNR，再分别计算幅值和相位三个BNR或HNR的平均值，并比较两个平均值的大小，最后选择平均值较大的幅值或相位的三个子载波。若幅值信息BNR或HNR的平均值大，则使用幅值信息的三个子载波，反之，使用相位信息的三个子载波。(4)基于不同时长的呼吸和心跳检测
①
基于不同时长的检测方案将睡眠行为和呼吸心跳分割提取后，两个睡眠行为的时间间隔有长有短，那么分割提取的呼吸和心跳数据也有长有短，将时间间隔大于等于12秒的定义为长时的呼吸和心跳，将时间间隔小于12秒的定义为短时的呼吸和心跳。呼吸速率的检测方法采用峰值检测法和FFT检测法；心率的检测方法采用FFT检测法。
②
长时呼吸和心跳检测1)长时的呼吸检测a.峰值检测法通过检测呼吸数据中的相邻两个波峰之间的时间间隔，在检测峰值的过程中，给相邻两个峰值之间的最小时间间隔设置一个阈值T。假峰去除算法是以检测出的峰值为中心向前0.5秒和向后0.5秒，一共1秒的窗口，检测这个窗口内是否存在比该峰值大的数值。如果存在，则该峰值为假峰应去除，如果不存在，即该峰值为真峰应保留。去除假峰之后，得到呼吸数据中所有的峰值，进而得出相邻两个峰值的时间间隔，设某一个子载波的所有峰值的时间间隔向量为s＝{s(1)，s(2)...s(n)}，令：其中，当x＝e时，y取得最小值，则e为该子载波的呼吸周期，即可以使y取得最小值的x，这个x就是子载波的呼吸周期。将三...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕，汪志伟，张锐，胡斌，马子枫，郭洪飞，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：