[发明专利]一种低功耗PPG心率计算方法及电子设备

说明书

本发明涉及嵌入式应用软件技术领域，具体涉及一种低功耗PPG心率计算方法及电子设备，本发明于人体心率采集终端设备获取PPG心率数据，并做预处理；遍历所有PPG心率波形数据，查找PPG波形中的峰值；采用中值检测法对峰值进行检测，记录新峰值队列所对应的x轴位置；使用分布检测法检测新峰值队列的R波间隔，确定PPG数据峰值是否有效；将峰值间隔队列中的R波间隔与中值进行比较，最终得到PPG心率波形的心率值。本发明相比较于传统的频域滤波检测，均值检测等方法，能够得到更准确的心率，同时算法简单，占用资源小，更有利于手环的长时间使用，具有良好的实用性和应用前景。

技术领域

本发明涉及嵌入式应用软件技术领域，具体涉及一种低功耗PPG心率计算方法及电子设备。

背景技术

PPG(容积描记波)是当前蓝牙手环采取的主流测量人体心率的方法，它使用光电式的检测方法将LED光源照射进入人体的皮肤组织，然后通过接收端的光电接收管来将接收到的光信号转换为电信号。

当前主要有两种方法对PPG信号进行滤波得到心率，一种是频域滤波，一种是时域滤波。频域滤波主要采用对PPG波形进行FFT变换得到信号的频域波形，计算得到心率；时域滤波通过对一定时间内PPG时域波形中峰值数量进行处理得到心率数值。

作为外置式心率检测设备，手环测量PPG波形受到佩戴者皮肤与手环接触的紧密程度、测量部位移动、自然及其他人工光源干扰等因素的影响较大，因此必须对PPG波形进行滤波处理。滤波的目的是减少其他信号对PPG波形的干扰，提高心率测量结果的准确率。

当前主流手环市场采用的滤波方法包括低通滤波器滤波，快速滑动平均滤波、自适应滤波等方法，存在设置固定门限均值等不能良好适应心率变化、对硬件资源消耗大、降低手环使用时间等缺陷。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种低功耗PPG心率计算方法及电子设备，采用中值处理时域滤波算法，降低心率测量误差，剔除测量中出现的异常数值，最终获得了较为准确的心率测量结果，同时算法对硬件要求较低，不额外增加手环的能耗，保证了手环使用的时间满足人们日常生活。

本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明公开了一种低功耗PPG心率计算方法，包括以下步骤：

S1于人体心率采集终端设备获取PPG心率数据，并做预处理；

S2遍历所有PPG心率波形数据，查找PPG波形中的峰值；

S3采用中值检测法对峰值进行检测，记录新峰值队列所对应的x轴位置；

S4使用分布检测法检测新峰值队列的R波间隔，确定PPG数据峰值是否有效；

S5将峰值间隔队列中的R波间隔与中值进行比较，最终得到PPG心率波形的心率值。

更进一步的，所述方法中，人体心率采集终端设备采集的PPG心率数据以文本文件存储，进行预处理时，根据人体心率采集终端设备的采样频率特性，选择合适的时间间隔读取PPG心率数据。

更进一步的，所述方法中，采用遍历所有数据点的方法查找PPG波形中的峰值，取data[0]为初始最大值mx，当data[1]data[0]时，将data[1]赋值给mx；

设定幅度检测门限数值为N，如果data[2]mx-N，将认为此时data[1]为一个波峰点，否则比较data[1]和data[2]，取两者中较大值赋值给mx；

依次类推，遍历所有数据，查找得到PPG心率波形中所有的峰值并将其x轴位置记录存储在peakArray[]，其中N为正整数。