[发明专利]一种基于动态二阶差分阈值的BCG信号心率计算方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于动态二阶差分阈值的BCG信号心率计算方法及系统，所述方法包括：采集获得BCG信号；根据预设规则对BCG信号进行滤波预处理，获得滤波后的BCG信号；根据动态二阶差分阈值算法处理滤波后的BCG信号，确定每个信号周期中的J波波峰位置，获得J波波峰序列；根据所述J波波峰序列中的每个J波波峰位置，计算BCG信号主波的平均长度；根据所述平均长度以及采样率计算获得心率；所述方法及系统的算法适应性强，在不同信号上都具有较好的去噪效果；所述方法及系统参数结构简单且计算复杂度低，解决了现有BCG信号提取方法计算时间长、时间延迟大的问题，具有较高的计算精度且适用于实时监测心率。

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，更具体地，涉及一种基于动态二阶差分阈值的BCG信号心率计算方法及系统。

背景技术

心冲击信号(Ballistocardiogram,BCG)是一种记录心脏泵血引起身体震动的方法，是心脏监测方法之一，主要由血液循环过程中人体重力变化引起。相对于现有的心血管检测手段，心冲击图信号检测具有无创性、无接触式、检测方便等优势。BCG信号是一种人体生物信号，具有频率低、强度低的特性，而且易受到呼吸、体动、工频噪声的干扰，导致直接测量得到的BCG信号含有太多噪声，不能直接获得准确的生理特征信息，所以需要对采集到的BCG信号做滤波处理，去除噪声干扰。

目前，对于BCG信号的特征分析方法较复杂，主要结合脉搏波信号来提取BCG信号的特征。通过获取BCG信号J波位置检测心率，目前常用的J波检测法有阈值法、伪周期法、自适应模版匹配法等，这些方法使用波形时窗分析，计算时间长、时间延迟大，不利于实时监测。

发明内容

为了解决背景技术存在的现有的对于BCG信号的提取方法计算时间长、时间延迟大、不适于实时监测心率的问题，本发明提供了一种基于动态二阶差分阈值的BCG信号心率计算方法及系统，所述方法及系统通过低通滤波以及经验模态分解算法优化采集信号，通过动态二阶差分阈值算法计算获得精确的J波波峰位置，进而获得实时准确的心率计算结果；所述一种基于动态二阶差分阈值的BCG信号心率计算方法包括：

采集获得BCG信号；

根据预设规则对BCG信号进行滤波预处理，获得滤波后的BCG信号；

根据动态二阶差分阈值算法处理滤波后的BCG信号，确定每个信号周期中的J波波峰位置，获得J波波峰序列；

根据所述J波波峰序列中的每个J波波峰位置，计算BCG信号主波的平均长度；根据所述平均长度以及采样率计算获得心率。

进一步的，所述根据预设规则对BCG信号进行滤波预处理，获得滤波后的BCG信号，包括：

通过截止频率为30Hz的低通滤波器滤除工频干扰及高频噪声；

根据经验模态分解算法，通过预设的多个阈值对原始的BCG信号进行经验模态分解，获得多阶IMF函数；

将含有噪声成分的IMF函数去除，对剩余的含有信号成分的IMF函数进行重构，获得滤波后的BCG信号。

进一步的，在所述通过截止频率为30Hz的低通滤波器滤除工频干扰及高频噪声前，所述方法还包括：

通过抖动标记方法，将由于体动而导致的振幅过大的区域去除；

通过滑动窗口对BCG信号进行平滑处理，去除异常值。

进一步的，根据动态二阶差分阈值算法处理滤波后的BCG信号，包括：

对滤波后的BCG信号进行离散化处理，获得K个信号点；按照预设的周期长度将所述K个信号点等分为N个周期，使每一段中包含一个BCG周期信号；

根据预设规则计算获得初始阈值；所述初始阈值包括初始差分阈值th1、初始振幅阈值上限th2以及初始振幅阈值下限th3；