基于双通道光纤传感的体征测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及人体体征量测量领域，具体涉及一种基于双通道光纤传感的体征测量方法及装置，提高了体征量测量结果的准确性。装置包括监测单元和工作站，监测单元包括微弯光纤传感模块与图像处理模块，图像处理模块识别上臂式电子血压计显示屏上的血压值，该血压值作为基准血压值，微弯光纤传感模块基于人体心脏搏动引起的微弱振动使光纤发生微弯变化，导致原本的导波模变成辐射模，进而引起光信号的损耗，通过监测光信号损耗变化，获取两路BCG信号；数据处理模块提取两路BCG信号的传导时间差，根据时间差与收缩压和舒张压的关系获取测量血压值，根据基准血压值和个人基本信息来修正测量血压值。本发明专利技术适用于血压值测量。本发明专利技术适用于血压值测量。本发明专利技术适用于血压值测量。

【技术实现步骤摘要】
基于双通道光纤传感的体征测量方法及装置


[0001]本专利技术涉及人体体征量测量领域，具体涉及一种基于双通道光纤传感的体征测量方法及装置。

技术介绍

[0002]随着经济社会发展和卫生健康服务水平的提高，人们对健康的关注度不断增加。然而，由于慢性病患者基数的扩大、老龄化、城镇化、工业化进程加快以及行为危险因素的流行，我国慢性病的防控仍然面临着巨大的挑战。此外，由于亚健康状态的普遍存在和生活节奏的加快，人们更加需要及时了解自身的健康状况。
[0003]目前，健康智能穿戴设备多数采用了皮肤接触式的技术，如PPG、ECG等。然而，这些设备需要与皮肤接触，使用者可能感到不便或有束缚感。相比之下，基于BCG的人体体征测量技术具有无感知、轻管理的特点，更适合应用于专业级医疗终端。
[0004]现有技术如CN107692973A公开的一种基于光纤传感的生命体征监测系统，包括光纤传感单元和检测单元，光纤传感单元包括光纤和网格板，网格板沿中线折叠形成上层网格板和下层网格板，光纤被夹持在上层网格板、下层网格板之间，光纤的两端与检测单元连接，使用时，上层网格板和下层网格板同时挤压光纤，使其产生微弯，该变化会带来原始光通量的改变，变化后的光被监测单元进行处理，从而分析得到心脏冲击扫描监测结果或者其他生命体征检测结果。
[0005]上述方案实现了通过光纤传感测量人体体征量，敏度高、稳定性强、使用便捷。但也仅仅是通过光纤传感实现对人体体征量的基础测量，缺乏对数据的处理过程，因此其检测结果准确性不高，无法为用户提供准确的的体征量测量结果。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于双通道光纤传感的体征测量方法及装置，提高了体征量测量结果的准确性。
[0007]本专利技术采取如下技术方案实现上述目的，基于双通道光纤传感的体征测量方法，所述方法包括：
[0008]通过监测光信号损耗变化获取两路BCG信号；
[0009]提取所述两路BCG信号的传导时间差；
[0010]根据所述传导时间差与收缩压和舒张压的关系获取测量血压值；
[0011]根据基准血压值和个人基本信息来修正测量血压值。
[0012]进一步的是，提取所述两路BCG信号的传导时间差具体包括：
[0013]提取出两路BCG信号在同一周期中对应的多个峰的第一传导时间差，并将所述第一传导时间差取均值得到第二传导时间差，将第二传导时间差作为最终的传导时间差。
[0014]进一步的是，根据所述传导时间差与收缩压和舒张压的关系获取测量血压值具体包括：
[0015]获取血压值，根据心冲击信号在光纤中的传播速度与在流体中的传播速度得到血压值，所述心冲击信号在光纤中的传播速度为x为两路微弯光纤传感模块距离，T为传导时间差，所述心冲击信号在流体中的传播速度为E为弹性模量，h为血管壁厚度,ρ为血液浓度，D为血管直径，且E0为零压力时弹性模量，P为血压，γ为血管特征值，K为莫恩斯常数；
[0016]血压值
[0017]进一步的是，根据所述时间差与收缩压和舒张压的关系获取血压值具体还包括：
[0018]获取变化量比例，对血压值计算公式两边同时求导，获得血压值变化量与心冲击信号传导时间差变化量的关系比例，变化量关系比例为：ΔT为血压值变化量，ΔT为心冲击信号传导时间差变化量。
[0019]进一步的是，根据所述时间差与收缩压和舒张压的关系获取血压值具体还包括：
[0020]函数拟合，通过多项式的形式对血压值与心冲击信号传导时间差的函数进行拟合，变化量比例为函数拟合提供参考，拟合方式如下：
[0021]SBP＝a
n
T
n
+a
n
‑1T
n
‑1+
…
+a1T+a0；
[0022]DBP＝b
n
T
n
+b
n
‑1T
n
‑1+
…
+b1T+b0；
[0023]其中，SBP为收缩压和DBP为舒张压，n为多项式阶数，a0～a
n
和b0～b
n
分别为两个n阶多项式的系数。
[0024]进一步的是，根据所述时间差与收缩压和舒张压的关系获取血压值具体还包括：
[0025]S1、多次测量使用者在不同时间的收缩压和舒张压，获得多条数据记录；
[0026]S2、选择多个不同的使用者重复S2，获得多条数据记录；
[0027]S3、通过S1与S2获取的多条数据记录对血压值与心冲击信号传导时间差的函数进行拟合得到所述多项式的系数a0～a
n
和b0～b
n
；
[0028]S4、确定血压值与心冲击信号传导时间差的函数表达式，得出测量血压值。
[0029]进一步的是，通过图像采集的方式获取测量的收缩压和舒张压，具体包括：
[0030]对采集到的图像进行预处理，将图像转换为灰度，使用高斯模糊减少高频噪声；
[0031]对处理后的图像进行边缘检测，使用Canny边缘检测器计算边缘图，对边缘图进行膨胀和腐蚀操作从而增强采集区域显示屏的特征；
[0032]显示区域提取，提取边缘图中的轮廓，按面积对等高线进行排序，确保较大的等高线位于列表的前面，遍历排序后的轮廓列表，逐个循环并应用轮廓近似，在边缘映射中寻找轮廓，计算轮廓的外接矩形，对面积最大的外接矩形的四个顶点进行排序，从而得到显示区域屏幕边框的四个顶点的坐标，通过逆透视变换提取显示区域；
[0033]提取显示区域显示的数字和文字轮廓，将逆透视变换得到的显示区域图像进行阈值处理，将图像转换为二值图像，使用形态学操作清理二值图像从而得到分割图像，再次应用轮廓近似，在边缘映射中寻找轮廓，对于每个轮廓，计算其边界框，初始化一个digitsCnts列表，将符合宽度和高度要求的轮廓添加到digitsCnts列表中，遍历所述列表
中的轮廓，并且在图像中绘制其边界框，得到数字和文字轮廓；
[0034]识别数字和文字，采用模板匹配法，定义数字模板和需要识别的文字模板，采用滑动匹配法进行对比得到显示区域上显示的数字以及文字，与文字在同一滑动窗口中的数字即对应其文字，作为所测得的高压、低压的数值，即收缩压和舒张压。
[0035]进一步的是，该方法还包括：根据获取的数据建立样本数据库，所述数据库包括使用者的基本信息、脉搏数值、测量血压值、基准血压值以及血压值修正量，所述基本信息包括性别、年龄、BMI体质指数，所述脉搏数值包括上臂式血压计测量的脉搏数值，所述测量血压值包括测量的收缩压与舒张压，所述基准血压值包括上臂式电子血压计测量的收缩压与舒张压，所述血压值修正量包括测量的收缩压与上臂式电子血压计测量的收缩压的差异值、测量的舒张压与上臂式电子血压计测量的舒张压的差异值。
[0036]进一步的是，根据基准血压值和个人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于双通道光纤传感的体征测量方法，其特征在于，所述方法包括：通过监测光信号损耗变化获取两路BCG信号；提取所述两路BCG信号的传导时间差；根据所述传导时间差与收缩压和舒张压的关系获取测量血压值；根据基准血压值和个人基本信息来修正测量血压值。2.根据权利要求1所述的基于双通道光纤传感的体征测量方法，其特征在于，提取所述两路BCG信号的传导时间差具体包括：提取出两路BCG信号在同一周期中对应的多个峰的第一传导时间差，并将所述第一传导时间差取均值得到第二传导时间差，将第二传导时间差作为最终的传导时间差。3.根据权利要求1所述的基于双通道光纤传感的体征测量方法，其特征在于，根据所述传导时间差与收缩压和舒张压的关系获取测量血压值具体包括：获取血压值，根据心冲击信号在光纤中的传播速度与在流体中的传播速度得到血压值，所述心冲击信号在光纤中的传播速度为x为两路微弯光纤传感模块距离，T为传导时间差，所述心冲击信号在流体中的传播速度为E为弹性模量，h为血管壁厚度，ρ为血液浓度，D为血管直径，且E0为零压力时弹性模量，P为血压，γ为血管特征值，K为莫恩斯常数；血压值4.根据权利要求3所述的基于双通道光纤传感的体征测量方法，其特征在于，根据所述时间差与收缩压和舒张压的关系获取血压值具体还包括：获取变化量比例，对血压值计算公式两边同时求导，获得血压值变化量与心冲击信号传导时间差变化量的关系比例，变化量关系比例为：ΔP为血压值变化量，ΔT为心冲击信号传导时间差变化量。5.根据权利要求4所述的基于双通道光纤传感的体征测量方法，其特征在于，根据所述时间差与收缩压和舒张压的关系获取血压值具体还包括：函数拟合，通过多项式的形式对血压值与心冲击信号传导时间差的函数进行拟合，变化量比例为函数拟合提供参考，拟合方式如下：SBP＝a
n
T
n
+a
n
‑1T
n
‑1+
…
+a1T+a0；DBP＝b
n
T
n
+b
n
‑1T
n
‑1+
…
+b1T+b0；其中，SBP为收缩压和DBP为舒张压，n为多项式阶数，a0～a
n
和b0～b
n
分别为两个n阶多项式的系数。6.根据权利要求5所述的基于双通道光纤传感的体征测量方法，其特征在于，根据所述时间差与收缩压和舒张压的关系获取血压值具体还包括：S1、多次测量使用者在不同时间的收缩压和舒张压，获得多条数据记录；S2、选择多个不同的使用者重复S2，获得多条数据记录；S3、通过S1与S2获取的多条数据记录对血压值与心冲击信号传导时间差的函数进行拟合得到所述多项式的系数a0～a
n
和b0～b
n
；
S4、确定血压值与心冲击信号传导时间差的函数表达式，得出测量血压值。7.根据权利要求1所述的基于双通道光纤传感的体征测量方法，其特征在于，通过图像采集的方式获取测量的收缩压和舒张压，具体包括：对采集到的图像进行预处理，将图像转换为灰度，使用高斯模糊减少高频噪声；对处理后的图像进行边缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱耀东，李林洋，朱珠，何嘉俊，冯久源，马光睿，楼斌瑞，朱屹，杨旻鑫，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：