基于BIA的心率测量方法及设备技术

本发明专利技术公开了基于BIA的心率测量方法及设备，包括S1、使用第一采样率A1采集双脚间的实时阻抗；S2、对采集的数据进行滤波；S3、使用第二采样率A2对滤波后的数据进行降采样；S4、根据降采样后的数据进行心跳周期计算并转换成心率值；S5、对心率值进行区间统计，并在确定心率中心点后输出心率值和置信度；本发明专利技术提出一种轻量级的心率计算方法，适合在体脂秤上利用BIA信号进行心率测量，具有资源消耗少、抗干扰能力强以及测量精度高的优点。能力强以及测量精度高的优点。能力强以及测量精度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于BIA的心率测量方法及设备


[0001]本专利技术涉及体脂秤领域，特别涉及基于BIA的心率测量方法及设备。

技术介绍

[0002]目前BIA测心率主要是应用在体脂秤上面，因为体脂秤是通过BIA技术来测人体阻抗，再通过人体阻抗估算人体成分，在体脂秤上增加心率测量功能并不用增加额外的硬件成本，只需要添加一个心率测量的算法就可以了；但由于一般体脂秤上用到的处理器都比较低端，价格便宜，但是可以用来进行心率计算的资源并不是很多，受限于计算资源，体脂秤上用的心率算法并不能做得很完善，其精度和抗干扰能力都有所欠缺，并且用户站在秤上进行心率测量的时候，是很容易出现抖动的干扰的；因此，急需一种基于BIA的心率测量方法及设备来解决上述问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种基于BIA的心率测量方法及设备。
[0004]本专利技术的一种实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：基于BIA的心率测量方法，包括：
[0005]S1、使用第一采样率A1采集双脚间的实时阻抗；
[0006]S2、对采集的数据进行滤波；
[0007]S3、使用第二采样率A2对滤波后的数据进行降采样；
[0008]S4、根据降采样后的数据进行心跳周期计算并转换成心率值；
[0009]S5、对心率值进行区间统计，并在确定心率中心点后输出心率值和置信度。
[0010]进一步地，在步骤S2中，包括如下步骤：
[0011]S2.1、基线滤波，将采集到第一笔非0数据作为基线，采集到的数据均减去基线；
[0012]S2.2、带通滤波，对基线滤波后的数据进行带通滤波；
[0013]S2.3、差分滤波，使用带通滤波后的数据中的后一笔数据减去前一笔数据；
[0014]S2.4、阈值滤波，设定第一阈值B1和第二阈值B2，将差分滤波后的数据中大于第一阈值B1的部分置为0，小于第一阈值B1的部分符号取反并将取反后大于第二阈值B2的数据限制为第二阈值B2。
[0015]进一步地，在步骤S4中，包括如下步骤：
[0016]S4.1、定义一个长度为N的buf，保存最新T秒内降采样后的数据，N＝T*A2，每隔T1秒使用简化后的短时自相关来计算缓存中数据的周期，具体的：
[0017]定义一个固定窗口buf1，长度为T/2秒，对应buf后半段的数据；
[0018]定义一个滑动窗口buf2，长度为T/2秒，从一个偏移量offset开始，每滑动一个点，与固定窗口buf1进行一次乘加运算得到一个结果，
一直滑动N/2
‑
offset次，得到一组新的数据；
[0019]新的数据以offset+滑动次数为X轴，乘加运算的结果为Y轴，波形的最高峰所对应的X轴坐标即为两个心跳之间的采样点数量，两个心跳之间的采样点数量除以采样率即为心跳周期；
[0020]S4.2、心率值HR＝60*A2/INTV，其中，INTV为两个心跳之间的采样点数量。
[0021]进一步地，步骤S4.1与S4.2之间还包括如下步骤：使用二次样条插值提高心跳周期精度。
[0022]进一步地，在步骤S5中，包括如下步骤：
[0023]S5.1、将获得的心率值放入长度为M的队列中，当队列中的数据大于第三阈值B3时开始区间统计，其中，0<B3<M；S5.2、以K1 bpm为一个区间，对队列中的心率值进行加权统计，当心率值落在一个区间内时，该区间的分数+C1，相邻的两个区间分数+C2，其中，0<C2<C1；
[0024]S5.3、计算相邻两个区间的分数之和并记录分数最大的，若最大分数相同，则取心率区间较小的一个；若相邻两个心率区间的分数之差大于C3，则取分数较高的心率区间的中间值为中心点；若相邻两个心率区间的分数之差≦C3，则取两个心率区间的中心作为中心点；
[0025]S5.4、以心率值统计的中心点
±
K2 bpm为有效区间，取该有效区间的所有心率值并在心率值数量大于D时确定并输出心率值和置信度；
[0026]若最新的E笔心率值都落入该有效区间，并且最大值
‑
最小值<C4，则置信度设为F1，心率值为该E笔数据的平均值；
[0027]若最新的E笔心率值都落入该有效区间，并且最大值
‑
最小值<C5，其中，C4<C5，则置信度设为F2，F2<F1,心率值为该E笔数据的平均值；
[0028]若最新的E+1笔心率值中有E笔都落入该有效区间，并且落入该有效区间的心率值中最大值
‑
最小值<C6，其中，C4<C6，则置信度设为F3，F3<F2,心率值为该E笔数据的平均值；
[0029]置信度越高，输出的心率值越可靠。
[0030]进一步地，若一直没有锁定，则在测量超时的时候输出超时心率，其中，超时心率为该有效区间内所有心率值的平均值。
[0031]进一步地，当最新的实时心率值与上一笔心率值之差大于C7时，延后G笔心率值后再输出，延后期间输出上一笔的心率值。
[0032]基于BIA的心率测量装置，应用所述的心率测量方法。
[0033]本专利技术的有益效果：基于BIA的心率测量方法及设备，包括S1、使用第一采样率A1采集双脚间的实时阻抗；S2、对采集的数据进行滤波；S3、使用第二采样率A2对滤波后的数据进行降采样；S4、根据降采样后的数据进行心跳周期计算并转换成心率值；S5、对心率值进行区间统计，并在确定心率中心点后输出心率值和置信度；本专利技术提出一种轻量级的心率计算方法，适合在体脂秤上利用BIA信号进行心率测量，具有资源消耗少、抗干扰能力强以及测量精度高的优点。
附图说明
[0034]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得
明显和容易理解，其中：
[0035]图1为基于BIA的心率测量方法的流程图；
[0036]图2为基线滤波前的波形图；
[0037]图3为基线滤波后的波形图；
[0038]图4为带通滤波前的波形图；
[0039]图5为带通滤波后的波形图；
[0040]图6为差分滤波前的波形图；
[0041]图7为差分滤波后的波形图；
[0042]图8为阈值滤波前的波形图；
[0043]图9为阈值滤波后的波形图；
[0044]图10为缓存数据的定义图；
[0045]图11为心率较慢时缓存降采样之后的波形图；
[0046]图12为心率较慢时短时自相关之后的波形图；
[0047]图13为心率较快时缓存降采样之后的波形图；
[0048]图14为心率较快时短时自相关之后的波形图；
[0049本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于BIA的心率测量方法，其特征在于，包括：S1、使用第一采样率A1采集双脚间的实时阻抗；S2、对采集的数据进行滤波；S3、使用第二采样率A2对滤波后的数据进行降采样；S4、根据降采样后的数据进行心跳周期计算并转换成心率值；S5、对心率值进行区间统计，并在确定心率中心点后输出心率值和置信度。2.根据权利要求1的基于BIA的心率测量方法，其特征在于，在步骤S2中，包括如下步骤：S2.1、基线滤波，将采集到第一笔非0数据作为基线，采集到的数据均减去基线；S2.2、带通滤波，对基线滤波后的数据进行带通滤波；S2.3、差分滤波，使用带通滤波后的数据中的后一笔数据减去前一笔数据；S2.4、阈值滤波，设定第一阈值B1和第二阈值B2，将差分滤波后的数据中大于第一阈值B1的部分置为0，小于第一阈值B1的部分符号取反并将取反后大于第二阈值B2的数据限制为第二阈值B2。3.根据权利要求1的基于BIA的心率测量方法，其特征在于，在步骤S4中，包括如下步骤：S4.1、定义一个长度为N的buf，保存最新T秒内降采样后的数据，N＝T*A2，每隔T1秒使用简化后的短时自相关来计算缓存中数据的周期，具体的：定义一个固定窗口buf 1，长度为T/2秒，对应buf后半段的数据；定义一个滑动窗口buf2，长度为T/2秒，从一个偏移量offset开始，每滑动一个点，与固定窗口buf 1进行一次乘加运算得到一个结果，一直滑动N/2
‑
offset次，得到一组新的数据；新的数据以offset+滑动次数为X轴，乘加运算的结果为Y轴，波形的最高峰所对应的X轴坐标即为两个心跳之间的采样点数量，两个心跳之间采样点数量除以采样率即为心跳周期；S4.2、心率值HR＝60*A2/INTV，其中，INTV为两个心跳之间的采样点数量。4.根据权利要求3的基于BIA的心率测量方法，其特征在于，步骤S4.1与S4.2之间还包括如下步骤：使用二次样条插值提高心跳周期精度。5.根据权利要求1的基于BIA的心率测量方法，其特征在于，在步骤S5中，包括如下步骤：S5.1、将获得的心率值放入长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：高瑞军，
申请(专利权)人：广东沃莱科技有限公司，
类型：发明
国别省市：