基于幅度特征的人体呼吸时长检测方法、装置和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于幅度特征的人体呼吸时长检测方法、装置和存储介质，一种基于幅度特征的人体呼吸时长检测方法，包括：向待检测区域发送雷达信号，并接收待检测区域返回的雷达回波信号；对雷达回波信号进行信号预处理，确定待检测区域人体目标的状态；若待检测区域人体目标为呼吸状态，则获取人体目标的呼吸波形数据；对呼吸波形数据的峰值状态进行判断，确定呼气和吸气位置；根据确定的呼气和吸气位置，得到人体目标的呼气时长和吸气时长。本发明专利技术实施例公开的基于幅度特征的人体呼吸时长检测方法、装置和存储介质，提高了呼吸时长的检测精度。长的检测精度。长的检测精度。

【技术实现步骤摘要】
基于幅度特征的人体呼吸时长检测方法、装置和存储介质


[0001]本专利技术实施例信号处理技术，尤其涉及一种基于幅度特征的人体呼吸时长检测方法、装置和存储介质。

技术介绍

[0002]呼吸是人体的最为重要的生命体征活动，而吸气时长、呼气时长直接决定了人体的生理状态。临床上的某些疾病，例如呼吸道阻塞、支气管炎、哮喘等直接导致呼气阻力增加，呼气时间增长。因此对人体吸气呼气时长的监测尤为重要。
[0003]目前，市场上绝大多数是接触式测量方式，但接触式测量方式需要被检测者佩戴检测设备，一方面长时间佩戴检测设备会给被检测者带来不适感，另一方面专业的检测设备价格昂贵且需要由专业人员操作，而非专业的检测设备的检测精度又不高。虽然目前有非接触式的呼吸检测方法，但主要是使用摄像头传感器进行检测，容易受到外界的干扰，从而也会影响测量的精度。
[0004]综上所述，目前的人体呼吸时长检测存在一定的缺陷，不适于对人体进行长期的检测。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种幅度特征的人体呼吸时长检测方法、装置和存储介质，提高了呼吸时长的检测精度。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供一种基于幅度特征的人体呼吸时长检测方法，其特征在于，包括：
[0007]向待检测区域发送雷达信号，并接收待检测区域返回的雷达回波信号；
[0008]对雷达回波信号进行信号预处理，确定待检测区域人体目标的状态；
[0009]若待检测区域人体目标为呼吸状态，则获取人体目标的呼吸波形数据；/>[0010]对呼吸波形数据的峰值状态进行判断，确定呼气和吸气位置；
[0011]根据确定的呼气和吸气位置，得到人体目标的呼气时长和吸气时长。
[0012]在第一方面一种可能的实现方式中，对雷达回波信号进行信号预处理，确定待检测区域人体目标的状态，包括：
[0013]对雷达回波信号进行杂波抑制，得到杂波抑制后的雷达回波信号；
[0014]根据杂波抑制后的雷达回波信号进行人体目标检测，确定待检测区域是否存在人体目标；
[0015]对确定的人体目标进行人体状态检测，验证待检测区域人体目标的状态。
[0016]在第一方面一种可能的实现方式中，对雷达回波信号进行杂波抑制，包括：
[0017]使用如下公式对雷达回波信号进行杂波抑制，
[0018][0019]R
m
＝X
m-C
m
[0020]其中，X
m
表示第m时刻的雷达回波信号，C
m
表示第m时刻的背景杂波，R
m
为第m时刻杂波抑制后的雷达回波信号，k表示积累的慢时间维的长度。
[0021]在第一方面一种可能的实现方式中，根据杂波抑制后的雷达回波信号进行人体目标检测，确定待检测区域是否存在人体目标，包括：
[0022]将预设时间段的雷达回波数据进行慢时间维的叠加；
[0023]对预设时间段的快时间维的数据进行目标检测；
[0024]提取目标所在区域，确定待检测区域是否存在人体目标。
[0025]在第一方面一种可能的实现方式中，对确定的人体目标进行人体状态检测，验证待检测区域人体目标的状态，包括：
[0026]将确定存在人体目标后的待检测区域每一距离单元K秒的数据进行快速傅里叶变换：
[0027]根据变换后的频域信号确定低于正常人体生命体征信号频率范围内的能量值Z
Low
(m)、正常人体生命体征信号频率范围内的能量值Z
Mid
(m)、高于正常人体生命体征信号频率范围内的能量值ZH
igh
(m)以及总能量Z
sum
(m)；
[0028]当正常人体生命体征信号频率范围内的能量值占总能量比例高于其他能量值占总能量比例时，确定待检测区域人体目标为呼吸状态。
[0029]在第一方面一种可能的实现方式中，获取人体目标的呼吸波形数据，包括：
[0030]对待检测区域的雷达回波信号进行滤波处理；
[0031]计算每一快时间维的能量值；
[0032]将能量最大的距离单元的数据作为呼吸波形数据。
[0033]在第一方面一种可能的实现方式中，对呼吸波形数据的峰值状态进行判断，确定呼气和吸气位置，包括：
[0034]统计呼吸波形数据所有峰值和谷值的位置信息和幅度信息；
[0035]如果峰值绝对值的均值大于谷值绝对值的均值，则将呼吸波形中的峰值作为吸气位置，谷值作为呼气位置；
[0036]如果谷值回波幅值高于峰值回波幅值，取当前距离单元的前一距离单元的数据作为呼吸波形数据重新判断。
[0037]在第一方面一种可能的实现方式中，根据确定的呼气和吸气位置，得到人体目标的呼气时长和吸气时长，包括：
[0038]计算所有峰值与前一谷值的慢时间维差值的第一均值，将第一均值除以雷达回波信号的采样频率作为当前时刻测试者的吸气时长；
[0039]计算所有峰值与后一谷值的慢时间维差值的第二均值，将第二均值除以雷达回波信号的采样频率作为当前时刻测试者的呼气时长。
[0040]第二方面，本专利技术实施例提供一种基于幅度特征的人体呼吸时长检测装置，包括：
[0041]雷达信号检测模块，用于向待检测区域发送雷达信号，并接收待检测区域返回的雷达回波信号；
[0042]人体目标检测模块，用于对雷达回波信号进行信号预处理，确定待检测区域人体目标的状态；
[0043]呼吸数据提取模块，用于若待检测区域人体目标为呼吸状态，则获取人体目标的呼吸波形数据；
[0044]呼吸位置确定模块，用于对呼吸波形数据的峰值状态进行判断，确定呼气和吸气位置；
[0045]呼吸时长确定模块，用于根据确定的呼气和吸气位置，得到人体目标的呼气时长和吸气时长。
[0046]第三方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面任一种实现方式的基于幅度特征的人体呼吸时长检测方法。
[0047]本专利技术实施例提供的基于幅度特征的人体呼吸时长检测方法、装置和存储介质，首先向待检测区域发送雷达信号，并接收待检测区域返回的雷达回波信号，然后对雷达回波信号进行信号预处理，确定待检测区域人体目标的状态，若待检测区域人体目标为呼吸状态，则获取人体目标的呼吸波形数据；对呼吸波形数据的峰值状态进行判断，确定呼气和吸气位置；根据确定的呼气和吸气位置，得到人体目标的呼气时长和吸气时长，由于使用了雷达信号进行检测，实现了无接触的呼吸时长检测，且基于幅度特征对呼吸时长进行提取，提高了呼吸时长的检测精度。
附图说明
[0048]图1为本专利技术实施例提供的基于幅度特征的人体呼吸时长检测方法的流程图；
[0049]图2为本专利技术实施例提供的基于幅度特征的人体呼吸时长检测方法中对呼吸时长进行计算的具体流程图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于幅度特征的人体呼吸时长检测方法，其特征在于，包括：向待检测区域发送雷达信号，并接收所述待检测区域返回的雷达回波信号；对所述雷达回波信号进行信号预处理，确定所述待检测区域人体目标的状态；若所述待检测区域人体目标为呼吸状态，则获取所述人体目标的呼吸波形数据；对所述呼吸波形数据的峰值状态进行判断，确定呼气和吸气位置；根据确定的呼气和吸气位置，得到所述人体目标的呼气时长和吸气时长。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述雷达回波信号进行信号预处理，确定所述待检测区域人体目标的状态，包括：对所述雷达回波信号进行杂波抑制，得到杂波抑制后的雷达回波信号；根据杂波抑制后的雷达回波信号进行人体目标检测，确定所述待检测区域是否存在人体目标；对确定的人体目标进行人体状态检测，验证所述待检测区域人体目标的状态。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述雷达回波信号进行杂波抑制，包括：使用如下公式对所述雷达回波信号进行杂波抑制，R
m
＝X
m-C
m
其中，X
m
表示第m时刻的雷达回波信号，C
m
表示第m时刻的背景杂波，R
m
为第m时刻杂波抑制后的雷达回波信号，k表示积累的慢时间维的长度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据杂波抑制后的雷达回波信号进行人体目标检测，确定所述待检测区域是否存在人体目标，包括：将预设时间段的雷达回波数据进行慢时间维的叠加；对预设时间段的快时间维的数据进行目标检测；提取目标所在区域，确定所述待检测区域是否存在人体目标。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对确定的人体目标进行人体状态检测，验证所述待检测区域人体目标的状态，包括：将确定存在人体目标后的待检测区域每一距离单元K秒的数据进行快速傅里叶变换：根据变换后的频域信号高于正常人体生命体征信号频率范围内的能量值Z
High
(m)以及总能量Z
su...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳召成，郭波宁，周建华，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：