[发明专利]一种适用于心率信号的运动噪声检测方法

权利要求书

1.一种适用于心率信号的运动噪声检测方法，包括采集信号、构建联合稀疏谱重构模型、求解稀疏频谱矩阵三个部分，其特征在于：

所述可穿戴式的心率测量设备在用户手腕处采集同时间段内的多个光电容积脉搏波信号及运动加速度信号；利用所述多个光电容积脉搏波信号和所述运动加速度信号构成频谱矩阵，提取上述频谱矩阵的结构特征建立所述联合稀疏谱重构模型，并求解所述联合稀疏谱重构模型中的稀疏频谱矩阵；

该方法包括如下步骤：

所述可穿戴式的心率测量设备采集用户在同一时间段内的多个光电容积脉搏波信号和运动加速度信号；对上述多个光电容积脉搏波信号和运动加速度信号进行下采样处理；然后将下采样后的上述信号进行带通滤波操作；

同时，利用所述多个光电容积脉搏波信号和所述运动加速度信号构成频谱矩阵，提取上述频谱矩阵中整体稀疏和行稀疏的结构特征建立所述联合稀疏谱重构模型，并通过不精确增广拉格朗日乘子法求解所述联合稀疏谱重构模型中的稀疏频谱矩阵，求解得到的信号具有运动加速度信号频谱的谱峰位置与多个光电容积脉搏波信号频谱的谱峰位置基本相同的特点。

2.根据权利要求1所述的适用于心率信号的运动噪声检测方法，其特征在于：

所述可穿戴式的心率测量设备内嵌多个光电容积脉搏波传感器和三轴加速度计；所述多个光电容积脉搏波传感器采集用户的多个光电容积脉搏波信号；所述三轴加速度计采集用户在同时间段内的运动加速度信号。

3.根据权利要求1所述的适用于心率信号的运动噪声检测方法，其特征在于：

所述联合稀疏谱重构模型是根据所述多个光电容积脉搏波信号和所述运动加速度信号构成的频谱矩阵除了具有全局稀疏外还有行稀疏的结构特征而构造的，所述联合稀疏谱重构模型的目标函数如下：

minX,Vλ1||V||F2+λ2||X||1,2+λ3||X||1,1]]>

s.t||V||F=tr(VTV)=Σi=1MΣj=1Rvi,j2||X||1,2=Σi=1N(Σj=1Rxi,j2)12||X||1,1=Σi=1NΣj=1R|xi,j|Y=ΦX+V]]>

其中，

||V||_F用来约束误差矩阵V使误差最小，||X||_1，1用来约束频谱矩阵全局稀疏，||X||_1，2用来约束频谱矩阵行稀疏，x_i，j是频谱矩阵X第i行第j列元素，v_i，j是误差矩阵V第i行第j列元素，λ₁、λ₂、λ₃是权值，用来权衡各项的重要性；Y＝ΦX+V为等式约束条件，Y∈R^M×H是一个观测矩阵，X∈C^N×H是相应信号的频谱矩阵，即需要求解的稀疏频谱矩阵，Φ∈C^M×N(M＜N)是一个冗余离散傅里叶变换基，V是模型误差或者测量误差矩阵。

4.根据权利要求1所述的适用于心率信号的运动噪声检测方法，其特征在于：

所述不精确增广拉格朗日乘子法是将罚函数与传统的拉格朗日函数相结合，构造出的更适合所述联合稀疏谱重构模型目标函数的迭代方法；同时所述不精确增广拉格朗日乘子法允许以一种交替或者序贯的方式更新未知的变量，具有二次收敛速度。