[发明专利]一种减少脉搏波信号中运动伪影的方法及系统

说明书

本发明涉及数字信号处理技术领域，公开了一种减少脉搏波信号中运动伪影的方法，所述方法包括：获取一路原始脉搏波信号，以及一路参考信号；根据基于最小均方算法的自适应滤波器，将所述原始脉搏波信号作为输入，所述参考信号作为期望输出，获取所述原始脉搏波信号中的运动伪影信号；根据所述原始脉搏波信号以及所述运动伪影信号，获取到纯净的脉搏波信号。本发明同时公开了一种相应的系统。本发明的技术方案能够有效减少PPG信号中的运动噪声，获得纯净的脉搏波信号。

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术领域，尤其涉及一种减少脉搏波信号中运动伪影的方法及系统。

背景技术

光电容积脉搏波描记法是借助光电信号在活体组织中检测血液容积变化的技术。特定波长的光投射到被测组织时，光束经由反射或者透射的方式穿过组织后被光敏期间接受到。由于人体组织会对经过的光束进行吸收，所以接受到的光强必定会衰减，其中皮肤、骨骼、肌肉等对光束的衰减作用是始终相同的，但是动脉血管红的血液容积会跟着心室的收缩和舒张呈现周期性的改变，从而引起出射光强相应周期性的改变，将此光强变化转化为电信号就是脉搏波信号。根据脉搏波信号计算出心率，在人体运动心率和心率变异性方面的检测中大量应用。

比较常见的利用智能穿戴设备可实时检测脉搏波信号，进而获取心率信息。但是，脉搏波采集设备与皮肤之间存在接触空隙，在运动过程中使得测量光路发生变化，导致脉搏波的波形被叠加运动干扰噪声，这对后面利用脉搏波计算生理特征信息带了很大的困难，使后续计算产生偏差。因此，在运动状态下，脉搏波信号通常带有很强的运动伪差，运动伪差干扰的消除一直以来都是脉搏波信号处理中需要解决的重点问题。

现有技术中，将加速度信号作为参考信号，利用加速度和运动的关系，辅助减少运动伪影。公布号为CN108937878A的专利申请，公开了一种脉搏波信号运动噪声消除的方法，获取含噪声的脉搏波信号和加速度信号，采用并联自适应滤波器，基于所述加速度信号对所述含噪声的脉搏波信号进行滤波，并经过傅里叶变换，得到加速度频谱和脉搏波频谱，并将二者相减，得到纯净的脉搏波信号。而在实际运用中，真正的加速度是无法被检测的。传感器只能获取加速度与重力加速度的合加速度，加速度的信息不准确。即使获得真正的加速度，也不能够有效反映设备与皮肤之间的相对运动与关系。例如，当设备很好地贴合在皮肤表面并受到较强的束缚时，运动不一定带来相应的运动伪差。再比如，当设备被弹性物质束缚在皮肤表面时，由于弹性物质的应力，设备的运动轨迹和方向可能和人体的运动方向不一致，也可能存在时间上的不同步，这时带有加速度传感器的设备并不能很好地去除运动干扰，并正确计算心率信息。

因此，如何减少乃至消除脉搏波中的运动伪影，得到纯净的脉搏波信号，是急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减少脉搏波信号中运动伪影的方法及系统，能够有效减少脉搏波信号中的运动噪声，获得纯净的脉搏波信号。

为实现上述目的，本发明提供了一种减少脉搏波信号中运动伪影的方法，所述方法包括：获取一路原始脉搏波信号，以及一路参考信号；根据基于最小均方算法的自适应滤波器，将所述原始脉搏波信号作为输入，所述参考信号作为期望输出，获取所述原始脉搏波信号中的运动伪影信号；根据所述原始脉搏波信号以及所述运动伪影信号，获取到纯净的脉搏波信号。能够更好的利用参考信号，从脉搏波信号中减少运动伪影信号，使得心率信号的精确度更高。

可选的，所述步骤S1包括：设置一参考光，所述参考光与所述脉搏波信号的光的照射区域相近，并且对心率信号无响应或者响应较弱；所述参考光与所述脉搏波信号的光实时同步，并且二者对同样程度的运动响应比较接近。将所述脉搏波信号的光与参考光同时照射，经过反射之后，获取到原始脉搏波信号与参考信号。