[发明专利]一种基于时频Teager-Kaiser能量的血糖浓度检测方法

说明书

本发明涉及光声信号处理及人体血糖检测应用等领域。提供了一种基于时频Teager‑Kaiser能量的血糖浓度检测方法，其主旨在于提出一种检测精度高、抗干扰能力强的血糖浓度检测算法，实现为无创血糖检测技术。其主要方案包括，步骤1、输入待检测的血糖光声信号f(t)；步骤2、对步骤1中得到的血糖光声信号f(t)进行S变换，得到血糖光声信号的时频谱g(t,f)；步骤3、对步骤2中得到的血糖光声信号时频谱g(t,f)进行频率选择，得到精细化的时频谱步骤4、使用步骤3中得到的精细化时频谱计算Teager‑Kaiser能量，并记为E(t)；步骤5、使用线性回归模型对步骤4得到的E(t)，进行预测，得到检测结果，并输出。本发明用于血糖浓度检测。

技术领域

本发明涉及光声信号检测与识别应用领域，具体涉及到血糖浓度的实时检测与测量技术，和光声信号的时频分析技术等。

背景技术

糖尿病已经成为危害人类健康的主要疾病之一。截止到2017年，全球的糖尿病患者已经达到4.249亿，其中成年人占8.3％。同时，全球为治疗糖尿病患者，每年需要花费7200多亿美元。但直到目前，国际上针对糖尿病依旧没有具体且有效的治疗手段，因此准确的检测患者的血糖水平，并进行恰当的管理成为保证患者健康的重要手段。

目前国内外检测血糖的手段主要分为微创检测和无创检测两种。其中，微创血糖检测属于有创检测，需要刺破患者的皮肤并采集血液；而无创血糖检测则不需要采集血液，转而通过使用微波、光谱、光声等技术来测量血液中血糖浓度。由于糖尿病患者通常需要实时监测血糖浓度，所以无创血糖检测技术逐渐成为研究热点，也是血糖检测技术的重要研究方向。

无创血糖检测技术的测量方式非常多样，比如，基于微波传感器的血糖检测技术、基于红外光谱的血糖检测技术和基于光声光谱的血糖检测技术等等。这些测量技术各有各的优势，也有各自的不足，并不存在哪一种技术明显优于其余方法。基于微波的血糖检测技术由于血糖对微波的吸收不高，导致信噪比较低，测量精度较差；而基于红外光谱的血糖检测技术则因为水对红外光吸收较高，而无法测量皮肤深层的血液浓度，同时光散射也会对测量产生巨大的干扰；基于光声光谱的血糖检测技术虽然不受光散射的影响，但是信号微弱，需要昂贵的测量设备才能实现较高的测量精度。

目前对血糖光声信号的采集和测量系统已有大量且详细的研究，但针对血糖光声信号的信号处理算法却少有探索。本发明主要针对已经获取的血糖信号，进行后续的数据处理；基于时频分析算法设计新的信号处理算法，建立血糖光声信号的信号模型。

发明内容

本发明的主旨在于针对基于血糖光声信号检测中血糖浓度与信号特征之间是否存在关联的问题，提出一种检测精度高、抗干扰能力强的血糖浓度检测方法，为无创血糖检测技术在实现方法设计上提供一种可行思路。

为了解决上述技术问题，达到上述的目标，本发明采用如下技术方案：

一种基于时频Teager-Kaiser能量的血糖浓度检测方法，其特征在于，包括如下的步骤：

步骤1、输入待检测的血糖光声信号f(t)；

步骤2、对步骤1中得到的血糖光声信号f(t)进行S变换，得到血糖光声信号的时频谱g(t,f)；

步骤3、对步骤2中得到的血糖光声信号时频谱g(t,f)进行频率选择，得到精细化的时频谱此处的起始频率和截止频率通常取一个经验值；

步骤4、使用步骤3中得到的精细化时频谱计算Teager-Kaiser能量，并记为E(t)；

步骤5、使用线性回归模型对步骤4得到的E(t)，进行预测，得到检测结果，并输出；

上述技术方案中，所述步骤2具体流程为：利将步骤1中得到的血糖光声信号f(t)进行S变换，其公式为：