【技术实现步骤摘要】
本申请涉及动物生理检测领域，尤其涉及一种基于双通道ppg的动物心率监测方法及系统。
技术介绍
1、动物实验研究一直是医学和生物学领域取得科学突破的关键，心率与呼吸频率是表征动物新陈代谢水平的最重要也是最基本的生理参数，所获得的数据可以检测和高度预测动态的临床实验情况。由于小白鼠与人类在生物学方面存在一定的相似性，包括器官结构、生理功能和基因组构成等，对其的心率测量对医药生物领域有着重要作用。光电容积脉搏波(ppg)是一种光学和非侵入性方法，可反映血管中血容量的变化。这种变化与呼吸周期和心电周期相关，能够从该信号中提取各种生理参数，例如心率和呼吸频率。这种方法使用光源向皮肤发光，并使用光传感器吸收反射光。然而，收集到的信号很容易受到运动伪影的影响，而大鼠又是活动较为频繁的动物，即使处于麻醉状态，大鼠依然会产生规律性的抖动或抽搐，导致ppg设备采集的信号受到较大的质量影响。此类问题可能会降低应用程序的准确性。
2、目前主流的去除运动伪影和重建改善ppg质量的方法主要是针对人的ppg信号，去除运动伪影有归一化的最小均方自适应滤波器，其利用加速度计信号作为参考，自适应地消除运动伪影。另一项研究使用经验模态分解(emd)和离散小波变换(dwt)来获得与清洁ppg信号最相关的分量。这些方法降低了噪声的影响，但在噪声程度较高时无法重建噪声ppg信号。重建被运动伪影扭曲的ppg信号方法目前有通过深度卷积生成对抗网络(gan)方法来重建的，也有通过使用递归神经网络从光电容积脉搏波数据中重建损坏和丢失的片段，这些方法主要针对人的ppg的
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：为了解决上述
技术介绍
中所提到的问题，提供一种可以适用于麻醉状态下或轻微运动状态下的基于双通道ppg的动物心率监测方法及系统。
2、本申请的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、s1：获取采集的待重构的双通道ppg数据并进行预处理；
4、s2：构建异常检测重构模型，获取采集的无抖动时间段的动物的心率数据并进行预处理，通过预处理后的心率数据训练异常检测重构模型；
5、s3：将预处理后的双通道ppg数据输入训练后的所述异常检测重构模型进行异常检测，重建双通道ppg数据，得到两个通道的异常分数；根据异常分数，确定异常ppg数据的异常区域；
6、s4：将双通道ppg数据中的正常ppg数据和异常区域对应的异常ppg数据进行加权处理；
7、使用掩码遮盖异常区域对应的异常ppg数据，将正常ppg数据和遮盖后的异常ppg数据输入异常检测重构模型进行训练，更新异常检测重构模型的权重；
8、将加权处理后的双通道ppg数据输入至权重更新后的异常检测重构模型，重建双通道ppg数据中的异常ppg数据的形态；
9、s5：将重建后的双通道ppg数据进行滤波处理，得到两个心率信号波形；
10、s6：计算两个心率信号波形对应的心率值，根据两个通道的异常分数对两个心率值进行加权，确定最终的心率值，完成心率的检测。
11、可选的，所述预处理为通过巴特沃夫低通滤波器进行滤波处理。
12、可选的，步骤s2包括：
13、s21：通过卷积神经网络，构建异常检测重构模型，包括：n个一维转置卷积层以及一个频率增强层；
14、n-1个一维转置卷积层依次连接，第n-1个一维转置卷积层连接频率增强层；在频率增强层之后连接第n个一维转置卷积层；
15、异常检测重构模型的输入层为第1个一维转置卷积层，异常检测重构模型的输出层为第n个一维转置卷积层；
16、s22：通过马尔可夫链蒙特卡罗算法以及心率数据，迭代异常检测重构模型的潜在变量；
17、s23：通过交替反向传播算法更新异常检测重构模型的参数。
18、可选的，所述双通道ppg数据包括：正常ppg数据以及异常ppg数据；所述正常ppg数据在所述双通道ppg数据占比大于20％；所述双通道ppg数据两个通道数据保持同步。
19、可选的，在步骤s4中，所述将加权处理后的双通道ppg数据输入至权重更新后的异常检测重构模型，重建双通道ppg数据中的异常ppg数据的形态的具体步骤，如下：
20、s41：从双通道ppg数据的正常ppg数据中提取一个周期的平均估计值；
21、s42：通过快速傅里叶变换方法生成噪声参考信号，通过傅里叶反变换生成合成的噪声参考信号；
22、s43：从异常区域对应的异常ppg数据中减去合成的噪声参考信号，以去除运动伪影；
23、s44：将所述平均估计值与异常ppg数据叠加，生成受损ppg信号；
24、s45：通过异常检测重构模型重建受损ppg信号，完成双通道ppg数据的异常ppg数据形态的重建。
25、可选的，步骤s5包括：
26、将重建后的异常ppg数据进行带通滤波，具体包括：使用巴特沃兹滤波器去除基线漂移；利用amor小波对重建后的异常ppg数据进行数字小波变换，得到心率信号波形。
27、一种基于双通道ppg的动物心率监测系统，包括：双ppg采集设备、控制器、主控芯片；
28、所述双ppg采集设备连接所述控制器以及所述主控芯片，所述控制器连接所述主控芯片；
29、所述双ppg采集设备包括两个ppg传感器，两个ppg传感器分别设置在动物体表的两侧；
30、通过双ppg采集设备用于采集待重构的双通道ppg数据和无抖动情况下动物的心率数据，并发送至所述主控芯片；所述控制器用于实现双ppg采集设备的同步采样；
31、所述主控芯片用于接收采集双通道ppg数据和心率数据；
32、所述主控芯片还用于构建异常检测重构模型，通过心率数据训练所述异常检测重构模型；
33、所述主控芯片还用于使用掩码对双通道ppg数据进行处理，通过处理后的双通道ppg数据输入训练后的异常检测重构模型进行训练，更新异常检测重构模型的权重；
34、所述主控芯片还用于通过更新权重后的异常检测重构模型，对双通道ppg数据进行异常检测与数据重构，并通过重构后的双通道ppg数据计算准确的心率值。
35、所述ppg传感器的型号采用max30105，所述主控芯片的型号采用esp32 pico。
36、一种电子设备，包括处理器、存储器、用户接口及网络接口，所述存储器用于存储指令，所述用户接口和网络接口用于给其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述电子设备执行一种基于双通道ppg的动物心率监测方法。
37、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令，当所述指令被执行时，执行一种基于双通道ppg的动物心率监测方法。
38、本申请提供的技术方案带来的有益效果是：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于双通道PPG的动物心率监测方法，其特征在于，方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于双通道PPG的动物心率监测方法，其特征在于，所述预处理为通过巴特沃夫低通滤波器进行滤波处理。
3.如权利要求1所述的一种基于双通道PPG的动物心率监测方法，其特征在于，步骤S2包括：
4.如权利要求1所述的一种基于双通道PPG的动物心率监测方法，其特征在于，所述双通道PPG数据包括：正常PPG数据以及异常PPG数据；所述正常PPG数据在所述双通道PPG数据占比大于20％；所述双通道PPG数据两个通道数据保持同步。
5.如权利要求1所述的一种基于双通道PPG的动物心率监测方法，其特征在于，在步骤S4中，所述将加权处理后的双通道PPG数据输入至权重更新后的异常检测重构模型，重建双通道PPG数据中的异常PPG数据的形态的具体步骤，如下：
6.如权利要求1所述的一种基于双通道PPG的动物心率监测方法，其特征在于，步骤S5包括：
7.一种基于双通道PPG的动物心率监测系统，其特征在于，包括：双PPG采集设备、控制器
8.如权利要求7所述的一种基于双通道PPG的动物心率监测系统，其特征在于，所述PPG传感器的型号采用max30105，所述主控芯片的型号采用esp32 pico。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器(501)、存储器(505)、用户接口(503)及网络接口(504)，所述存储器(505)用于存储指令，所述用户接口(503)和网络接口(504)用于给其他设备通信，所述处理器(501)用于执行所述存储器(505)中存储的指令，以使所述电子设备(500)执行如权利要求1-6任意一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有指令，当所述指令被执行时，执行如权利要求1-6任意一项所述的方法步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于双通道ppg的动物心率监测方法，其特征在于，方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于双通道ppg的动物心率监测方法，其特征在于，所述预处理为通过巴特沃夫低通滤波器进行滤波处理。
3.如权利要求1所述的一种基于双通道ppg的动物心率监测方法，其特征在于，步骤s2包括：
4.如权利要求1所述的一种基于双通道ppg的动物心率监测方法，其特征在于，所述双通道ppg数据包括：正常ppg数据以及异常ppg数据；所述正常ppg数据在所述双通道ppg数据占比大于20％；所述双通道ppg数据两个通道数据保持同步。
5.如权利要求1所述的一种基于双通道ppg的动物心率监测方法，其特征在于，在步骤s4中，所述将加权处理后的双通道ppg数据输入至权重更新后的异常检测重构模型，重建双通道ppg数据中的异常ppg数据的形态的具体步骤，如下：
6.如权利要求1所述的一种基于双通道...
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