一种对脉搏波信号进行处理的方法技术

本发明专利技术公开了一种对脉搏波信号进行处理的方法，所述方法包括：获取脉搏波信号；对所述脉搏波信号进行8层小波分解，并根据每一层的频率范围，分别对超出脉搏波频带范围的高频信号和基线漂移低频信号进行滤波；对滤波后的所述脉搏波信号进行小波重构，得到去除了基线漂移和高频噪声的处于第一状态的脉搏波。以及对所述处于第一状态的脉搏波进行自适应滤波，获得滤波后的脉搏波。根据本发明专利技术提供的方法可以有效去除脉搏波信号中的噪声信号，获得高质量脉搏波。

A method of processing pulse wave signals

The invention discloses a method for processing the pulse wave signal. The method comprises: obtaining the pulse wave signal; the pulse wave signal by 8 layer wavelet decomposition, and according to the frequency range of each layer, respectively drift on the pulse wave frequency range beyond the high frequency signal and low frequency signal line filter; by wavelet reconstruction of the pulse wave signal after filtering, the pulse wave to remove baseline drift and high frequency noise in the first state. And the pulse wave in the first state is adaptively filtered to obtain the filtered pulse wave. According to the method provided by the invention, noise signals in the pulse wave signal can be effectively removed, and high quality pulse waves can be obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种对脉搏波信号进行处理的方法
本专利技术涉及信号处理领域，尤其涉及一种对脉搏波信号进行处理的方法。
技术介绍
真实脉搏信号的能量主要集中在0.5Hz～40HZ的频带上，对于脉搏信号的准确测量会遇到各种各样的噪声干扰。噪声的来源很多，例如被测人员本身呼吸，运动产生的噪声，或者被测人员所处环境的环境噪声等等。实际测量中遇到的噪声主要有基线漂移低频噪声以及高频干扰以及运动伪迹。基线漂移低频噪声主要由人体呼吸引起，能量集中在0～0.5HZ之间的频带上；高频干扰包含高频随机噪声以及工频干扰，是由于采集过程产生的随机噪声和环境干扰造成；运动伪迹是在脉搏采集过程中，由于采集者运动，使得采集部位与传感器直接距离发生位移，导致脉搏波很不稳定而产生的，这种噪声和脉搏信号在同一个频带，是脉搏波去噪的一个难点。在现有技术中，有多种方法对脉搏波信号进行处理还去出脉搏波信号中的噪声。例如：有方法采用小波分解的方式来进行去噪，但是对于脉搏波信号的分解不够细致，分层粗，难以将噪声信号和真实脉搏波信号进行准确区分。因此需要一种能够高效地对脉搏波信号进行处理的方法，能够有效去除脉搏波信号中的噪声，获得高质量脉搏波。
技术实现思路
为了有效解决现有的脉搏波信号处理中运算量大、误差大、准确率低的问题，本专利技术提供了一种对脉搏波信号进行处理的方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种对脉搏波信号进行处理的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：a）获取脉搏波信号；b）对所述脉搏波信号进行8层小波分解，并根据每一层的频率范围，分别对超出脉搏波频带范围的高频信号和基线漂移低频信号进行滤波；c）对滤波后的所述脉搏波信号进行小波重构，得到去除了基线漂移和高频噪声的处于第一状态的脉搏波。根据本专利技术的一个具体实施方式，所述步骤a）包括：向动脉所对应的体表皮肤发送探测光，并接收所述探测光的反射光，通过所述反射光获取所述脉搏波信号。根据本专利技术的另一个具体实施方式，在所述步骤b）中，所述对所述脉搏波信号进行8层小波分解，采用db9函数进行。根据本专利技术的又一个具体实施方式，在所述步骤b）中，所述分别对超出脉搏波频带范围的高频信号和基线漂移低频信号进行滤波，采用强制置零的方式滤波。根据本专利技术的又一个具体实施方式，在所述步骤b）中，在所述8层小波分解中，第J层分解的高频细节信号频谱为低频逼近信号频谱为所述1≤J≤8。根据本专利技术的又一个具体实施方式，在所述步骤b）中，所述分别对超出脉搏波频带范围的高频信号和基线漂移低频信号进行滤波：为滤除第1～4层的高频细节信号和第8层的低频信号。根据本专利技术的又一个具体实施方式，在所述步骤c）之后还包括步骤：d）对所述处于第一状态的脉搏波进行自适应滤波，获得滤波后的脉搏波。根据本专利技术的又一个具体实施方式，所述脉搏波信号包括：第一脉搏波信号和第二脉搏波信号；以及，所述处于第一状态的脉搏波包括：处于第一状态的第一脉搏波和处于第一状态的第二脉搏波，其中所述处于第一状态的第一脉搏波，由所述第一脉搏波信号执行所述步骤b）和所述步骤c）之后获得，所述处于第一状态的第二脉搏波由所述第二脉搏波信号执行所述步骤b）和所述步骤c）之后获得。根据本专利技术的又一个具体实施方式，所述第一脉搏波信号由红光探测光获得；所述第二脉搏波信号由红外光探测光获得。根据本专利技术的又一个具体实施方式，在所述步骤d）中，针对所述处于第一状态的第一脉搏波和所述处于第一状态的第二脉搏波进行自适应滤波，采用改进包络法来构造噪声参考信号。根据本专利技术的又一个具体实施方式，在所述步骤d）中，所述对所述处于第一状态的脉搏波进行自适应滤波，获得处于第二状态的脉搏波，包括：d1）对所述处于第一状态的第一脉搏波和所述处于第一状态的第二脉搏波分别相对于其各自最大值进行归一化处理，获得处于第二状态的第一脉搏波和处于第二状态的第二脉搏波；d2）采用差分法获得所述处于第二状态的第一脉搏波的极大极小值点，在极大值间通过插值得到极大值包络，在极小值间通过插值得到极小值包络，极大值包络与极小值包络之差即为交流信号处于第三状态的第一脉搏波；采用差分法获得所述处于第二状态的第二脉搏波的极大极小值点，在极大值间通过插值得到极大值包络，在极小值间通过插值得到极小值包络，极大值包络与极小值包络之差即为交流信号处于第三状态的第二脉搏波；d3）将所述处于第三状态的第一脉搏波和所述处于第三状态的第二脉搏波相减，得到噪声参考信号；d4）采用所述噪声参考信号对所述处于第一状态的第一脉搏波和所述处于第一状态的第二脉搏波进行基于最小均方差的自适应滤波，获得滤波后的第一脉搏波和滤波后的第二脉搏波。根据本专利技术的又一个具体实施方式，所述红光探测光的波长的范围是660nm±3nm；所述红外光探测光的波长的范围是940nm±10nm，或所述红外光探测光的波长是9600nm。根据本专利技术的又一个具体实施方式，脉搏波频带为0.5Hz～40Hz。本专利技术的对脉搏波信号进行处理方法，将小波去噪和自适应滤波结合起来，可以取得更好地去噪效果。首先通过小波变化滤除了低频基线漂移和高频噪声，这样不但简化了自适应滤波时的运算量；而且由于已经去除了一部分噪声，对于后续自适应滤波时极值点的选取非常有利。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为现有技术中获取噪声参考信号一个具体实施方式的示意图；图2所示为根据本专利技术的一种对脉搏波信号进行处理的方法的一个具体实施方式的流程示意图；图3所示为根据本专利技术的一种对脉搏波信号进行处理的方法的另一个具体实施方式的流程示意图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施方式下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本专利技术省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本专利技术。参考图2，图2是本专利技术提供的一种对脉搏波信号进行处理的方法的一个具体实施方式的流程示意图。步骤S101，获取脉搏波信号。获取脉搏波信号的方法有很多，例如可以使用信号采集器等等。本专利技术中所述的脉搏波信号主要是指人体的脉搏波信号，但是并不限于此，对于与人体有相似特征的哺乳动物的脉搏波信号的处理也适用于本方法。在本专利技术中，优选采用从光信号中获取脉搏波信号。具体地，向动脉所对应的体表皮肤发送探测光，并接收所述探测光的反射光，通过所述反射光获取所述脉搏波信号。虽然在心脏附近或者通过颈动脉、桡动脉等都可以获得很好的脉搏波信号，但是为了测量便捷，首选向桡动脉所对应的腕部皮肤发送探测光。使用不同的探测光，可以获得不同的脉搏波信号。如果进行小波去噪，只需要一束脉搏波信号即可操作。但是为了获得更好的脉搏波，除了进行小波去噪处理之外，优选的，在小波去噪之后，还要对脉搏波信号再进行自适应滤波处理。因此，需要获取两束脉搏波信号。优选的，分别采用红光和红外光作为探测光，以获取不同的脉搏波信号。当探测光为红光时，可以获得第一脉搏波信号；当探测光为红外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对脉搏波信号进行处理的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：a）获取脉搏波信号；所述脉搏波信号包括：第一脉搏波信号和第二脉搏波信号；b）对所述脉搏波信号进行8层小波分解，并根据每一层的频率范围，分别对超出脉搏波频带范围的高频信号和基线漂移低频信号进行滤波；c）对滤波后的所述脉搏波信号进行小波重构，得到去除了基线漂移和高频噪声的处于第一状态的脉搏波；d）对所述处于第一状态的脉搏波进行自适应滤波，获得滤波后的脉搏波；所述步骤d）进一步包括：d1）对处于第一状态的第一脉搏波和处于第一状态的第二脉搏波分别相对于其各自最大值进行归一化处理，获得处于第二状态的第一脉搏波和处于第二状态的第二脉搏波；d2）采用差分法获得所述处于第二状态的第一脉搏波的极大极小值点，在极大值间通过插值得到极大值包络，在极小值间通过插值得到极小值包络，极大值包络与极小值包络之差即为交流信号处于第三状态的第一脉搏波；采用差分法获得所述处于第二状态的第二脉搏波的极大极小值点，在极大值间通过插值得到极大值包络，在极小值间通过插值得到极小值包络，极大值包络与极小值包络之差即为交流信号处于第三状态的第二脉搏波；d3）将所述处于第三状态的第一脉搏波和所述处于第三状态的第二脉搏波相减，得到噪声参考信号；d4）采用所述噪声参考信号对所述处于第一状态的第一脉搏波和所述处于第一状态的第二脉搏波进行基于最小均方差的自适应滤波，获得滤波后的第一脉搏波和滤波后的第二脉搏波；其中，处于第一状态的脉搏波包括：处于第一状态的第一脉搏波和处于第一状态的第二脉搏波，其中所述处于第一状态的第一脉搏波，由所述第一脉搏波信号执行所述步骤b）和所述步骤c）之后获得，所述处于第一状态的第二脉搏波由所述第二脉搏波信号执行所述步骤b）和所述步骤c）之后获得。...

【技术特征摘要】
1.一种对脉搏波信号进行处理的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：a）获取脉搏波信号；所述脉搏波信号包括：第一脉搏波信号和第二脉搏波信号；b）对所述脉搏波信号进行8层小波分解，并根据每一层的频率范围，分别对超出脉搏波频带范围的高频信号和基线漂移低频信号进行滤波；c）对滤波后的所述脉搏波信号进行小波重构，得到去除了基线漂移和高频噪声的处于第一状态的脉搏波；d）对所述处于第一状态的脉搏波进行自适应滤波，获得滤波后的脉搏波；所述步骤d）进一步包括：d1）对处于第一状态的第一脉搏波和处于第一状态的第二脉搏波分别相对于其各自最大值进行归一化处理，获得处于第二状态的第一脉搏波和处于第二状态的第二脉搏波；d2）采用差分法获得所述处于第二状态的第一脉搏波的极大极小值点，在极大值间通过插值得到极大值包络，在极小值间通过插值得到极小值包络，极大值包络与极小值包络之差即为交流信号处于第三状态的第一脉搏波；采用差分法获得所述处于第二状态的第二脉搏波的极大极小值点，在极大值间通过插值得到极大值包络，在极小值间通过插值得到极小值包络，极大值包络与极小值包络之差即为交流信号处于第三状态的第二脉搏波；d3）将所述处于第三状态的第一脉搏波和所述处于第三状态的第二脉搏波相减，得到噪声参考信号；d4）采用所述噪声参考信号对所述处于第一状态的第一脉搏波和所述处于第一状态的第二脉搏波进行基于最小均方差的自适应滤波，获得滤波后的第一脉搏波和滤波后的第二脉搏波；其中，处于第一状态的脉搏波包括：处于第一状态的第一脉搏波和处于第一状态的第二脉搏波，其中所述处于第一状态的第一脉搏波，由所述第一脉搏波信号执行所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛勤，
申请(专利权)人：辛勤，
类型：发明
国别省市：北京,11