本发明专利技术公开了一种透射式的无创血糖检测方法及系统，该方法包括：基于无创传感器获取人体皮肤组织的红外光谱信号并转换为对应的模拟电信号；对模拟电信号进行滤波处理后基于MATLAB软件进行绘制，得到PPG信号图；对PPG信号图进行数据预处理后输入至支持向量机模型，得到血糖预测值。该系统包括：获取模块、预处理模块和预测模块。通过使用本发明专利技术，能够通过无创传感器对人体皮肤组织进行预处理再结合支持向量机的分类识别，获取用户的精准血糖预测值。本发明专利技术作为一种透射式的无创血糖检测方法及系统，可广泛应用于无创血糖检测技术领域。可广泛应用于无创血糖检测技术领域。可广泛应用于无创血糖检测技术领域。
【技术实现步骤摘要】
一种透射式的无创血糖检测方法及系统
[0001]本专利技术涉及无创血糖检测
，尤其涉及一种透射式的无创血糖检测方法及系统。
技术介绍
[0002]糖尿病是一种由遗传和环境因素引起的代谢紊乱，导致胰岛素不敏感、胰岛素缺乏和生物学功能受损，由于该病的高流行率以及相关的残疾和死亡率，它已成为世界范围内一个严重的健康问题，如今较常见的为有创血糖检测，每个糖尿病患者平均每天需要4
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6次采血测量，可能会导致长期的手指组织损伤，增加感染的风险，痛苦的过程会让未知晓病情的潜在病患望而却步，从而错失及时治疗的时机，现阶段的无创血糖检测技术也存在诸多问题，而无创血糖仪一直被认为是血糖检测的曙光，但是目前的无创血糖仪采用光谱检测或其他光电感应的方式检测，但环境因素造成的信号干扰，测量部位设置的准确性，以及血糖仪本身的便携程度和使用的方便程度，都限制着其真正投入运用。
技术实现思路
[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种透射式的无创血糖检测方法及系统，能够通过无创传感器对人体皮肤组织进行预处理再结合支持向量机的分类识别，获取用户的精准血糖预测值。
[0004]本专利技术所采用的第一技术方案是：一种透射式的无创血糖检测方法，包括以下步骤：
[0005]基于无创传感器获取人体皮肤组织的红外光谱信号并转换为对应的模拟电信号；
[0006]对模拟电信号进行滤波处理后基于MATLAB软件进行绘制，得到PPG信号图；
[0007]对PPG信号图进行数据预处理后输入至支持向量机模型，得到血糖预测值。
[0008]进一步，所述基于无创传感器获取人体皮肤组织的红外光谱信号并转换为对应的模拟电信号这一步骤，其具体包括：
[0009]通过无创传感器向人体皮肤组织发出红外光，所述无创传感器包括若干红外发射器、若干红外接收器和若干人体生理参数检测器；
[0010]所述将若干红外发射器分为两路，第一路红外发射器发射出的红外光为不经过人体组织的参考光，第二路为经过人体组织扩散反射的测量光，若干红外接收器将参考光和测量光进行分组接收，获取采集的红外光谱信号；
[0011]所述若干人体生理参数检测器通过接触人体皮肤采集与人体代谢相关的生理参数，生理参数包括环境温湿度、人体体表温湿度以及脉搏波参数；
[0012]通过MOS放大器对采集到的红外光谱信号进行转换处理，得到对应的模拟电信号。
[0013]进一步，所述对模拟电信号进行滤波处理后基于MATLAB软件进行绘制，得到PPG信号图这一步骤，其具体包括：
[0014]通过ADC数字转换器对模拟电信号进行转换处理，得到数字信号；
[0015]将数字信号传输至显示终端并导入MATLAB软件；
[0016]通过滤波器对数字信号的高低频噪声进行滤波处理，得到滤波后的数字信号；
[0017]基于形态学滤波算法对滤波后的数字信号进行处理，获取对应的基线漂移参考信号；
[0018]基于MATLAB的信号处理工具箱对基线漂移参考信号进行绘制，得到PPG信号图。
[0019]进一步，所述基于形态学滤波算法对滤波后的数字信号进行处理，获取对应的基线漂移参考信号这一步骤，其具体包括：
[0020]采用预设的第一直线型结构元素对滤波后的数字信号进行滤波处理，生成滤除QRS波的心电信号，所述第一直线型结构元素的宽度大于心电信号中QRS波的宽度，小于P波的宽度；
[0021]采用预设的第二直线型结构元素对所述滤除QRS波的心电信号进行二次滤波处理，生成滤除P波以及T波的心电信号，所述滤除P波以及T波的心电信号即为基线漂移参考信号，所述第二直线型结构元素的宽度大于P波的宽度。
[0022]进一步，所述基于MATLAB的信号处理工具箱对基线漂移参考信号进行绘制，得到PPG信号图这一步骤，其具体包括：
[0023]基于快速傅里叶变换对基线漂移参考信号进行频域特征分析，得到对应的频域数据；
[0024]选择对应的采样频率和窗口大小，获取频域数据的功率谱密度；
[0025]通过逆傅里叶变换函数对频域数据的功率谱密度进行转换处理，得到对应的时域信号；
[0026]调用Matplotlib绘图库中的plot函数，并将所述时域信号以及所述时域信号中的元素数量作为所述plot函数的输入参数，以通过所述plot函数绘制性能曲线图，得到PPG信号图。
[0027]进一步，所述对PPG信号图进行数据预处理后输入至支持向量机模型，得到血糖预测值这一步骤，其具体包括：
[0028]通过窗口方法将PPG信号图中的时间序列进行切分并转换，得到PPG信号图的频域表示；
[0029]对频域表示形式的PPG信号图进行数据清洗、标准化、分割处理和特征提取，获取PPG信号图中的时域特征与频域特征；
[0030]搭建支持向量机模型；
[0031]将PPG信号图中的时域特征与频域特征分为训练集和测试集，在训练集中将信号波形的多种特征以及信号质量类别输入融合分类器中以实现融合模型的训练，然后将测试集中的样本信号输入融合分类器进行分类，通过测试集评价验证融合模型的稳定性和鲁棒性；
[0032]基于训练后的支持向量机模型用于对输入的PPG信号图进行识别，输出血糖预测值。
[0033]进一步，所述支持向量机模型的训练方法为投票机制法，其中：
[0034]通过投票机制融合多种分类器模型形成融合模型，使用交叉验证法，确定各种分类器的超参数，实现对融合模型的训练；
[0035]所述投票机制为：当大多数的分类器把同一段信号评定为某个类别时，那这段信号评定为该类别，当多个分类器的分类结果均不一致时，随机选取其中一个分类器的分类结果。
[0036]进一步，还包括将采集到的预测血糖值上传至云端进行存储，定期备份数据与监控数据。
[0037]本专利技术所采用的第二技术方案是：一种透射式的无创血糖检测系统，包括：
[0038]获取模块，基于无创传感器获取人体皮肤组织的红外光谱信号并转换为对应的模拟电信号；
[0039]预处理模块，用于对模拟电信号进行滤波处理后基于MATLAB软件进行绘制，得到PPG信号图；
[0040]预测模块，用于对PPG信号图进行数据预处理后输入至支持向量机模型，得到血糖预测值。
[0041]本专利技术方法及系统的有益效果是：本专利技术通过无创传感器获取人体皮肤组织的红外光谱信号并转换为对应的模拟电信号，可使人体皮肤组织不需经过预处理即可测量，凭借红外光较强的穿透能力与散射效应，集成无创传感器直接对人体皮肤组织进行测量，从而实现快速高效的分析效率，该测试成本低，还能够较好的反映出血糖的变化趋势，进一步通过MATLAB软件对对应的模拟电信号进行滤波与绘制处理，增加信号质量的可解释性，能够有效地滤取心电信号的基线漂移噪音，但会导致PPG信号图ST段会略微抬高，而进一步将采用形态学滤波算法从PPG信号图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种透射式的无创血糖检测方法，其特征在于，包括以下步骤：基于无创传感器获取人体皮肤组织的红外光谱信号并转换为对应的模拟电信号；对模拟电信号进行滤波处理后基于MATLAB软件进行绘制，得到PPG信号图；对PPG信号图进行数据预处理后输入至支持向量机模型，得到血糖预测值。2.根据权利要求1所述一种透射式的无创血糖检测方法，其特征在于，所述基于无创传感器获取人体皮肤组织的红外光谱信号并转换为对应的模拟电信号这一步骤，其具体包括：通过无创传感器向人体皮肤组织发出红外光，所述无创传感器包括若干红外发射器、若干红外接收器和若干人体生理参数检测器；所述将若干红外发射器分为两路，第一路红外发射器发射出的红外光为不经过人体组织的参考光，第二路为经过人体组织扩散反射的测量光，若干红外接收器将参考光和测量光进行分组接收，获取采集的红外光谱信号；所述若干人体生理参数检测器通过接触人体皮肤采集与人体代谢相关的生理参数，生理参数包括环境温湿度、人体体表温湿度以及脉搏波参数；通过MOS放大器对采集到的红外光谱信号进行转换处理，得到对应的模拟电信号。3.根据权利要求2所述一种透射式的无创血糖检测方法，其特征在于，所述对模拟电信号进行滤波处理后基于MATLAB软件进行绘制，得到PPG信号图这一步骤，其具体包括：通过ADC数字转换器对模拟电信号进行转换处理，得到数字信号；将数字信号传输至显示终端并导入MATLAB软件；通过滤波器对数字信号的高低频噪声进行滤波处理，得到滤波后的数字信号；基于形态学滤波算法对滤波后的数字信号进行处理，获取对应的基线漂移参考信号；基于MATLAB的信号处理工具箱对基线漂移参考信号进行绘制，得到PPG信号图。4.根据权利要求3所述一种透射式的无创血糖检测方法，其特征在于，所述基于形态学滤波算法对滤波后的数字信号进行处理，获取对应的基线漂移参考信号这一步骤，其具体包括：采用预设的第一直线型结构元素对滤波后的数字信号进行滤波处理，生成滤除QRS波的心电信号，所述第一直线型结构元素的宽度大于心电信号中QRS波的宽度，小于P波的宽度；采用预设的第二直线型结构元素对所述滤除QRS波的心电信号进行二次滤波处理，生成滤除P波以及T波的心电信号，所述滤除P波以及T波的心电信号即为基线漂移参考信号，所述第二直线型结构元素的宽度大于P波的宽度。5.根据权利要求4所述一种透射式的无创血糖检测方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱芳缘，张子榕，黄智佳，蔡展宇，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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