[发明专利]一种快速的动态光谱数据提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及光谱分析技术领域，特别涉及一种能够提高光谱分析精度及提取效率的动态光谱数据提取方法。

背景技术

无创血液成分检测中基于光电容积脉搏波的透射光谱法相比其他光谱测量方法具有显著的优越性：在理论上能够克服皮肤、脂肪、骨骼等个体差异和测量条件的影响。动态光谱法即基于光电容积脉搏波的透射光谱，提取可见与近红外波段只反映脉动血液的吸光度光谱，具有较大的临床应用潜力。然而，脉动血液的光吸收量远远小于其他组织的吸收量，脉动血液成分的检测仍然面临着信号微弱和光谱重叠等因素的影响，要建立稳健、可靠和动态适应性的血液成分光谱分析模型，提取高信噪比的光谱信号至关重要。

为了提高动态光谱测量的精度，现有技术中通常采用频域提取法(发明专利《无创测量血液光谱与成分的方法》公开号：CN101507607，公开日：2009年8月19日)和单沿提取法(发明专利《一种基于单沿提取的动态光谱数据处理方法》公开号：CN101912256A，公开日：2010年12月15日)。这两种方法一个从频域上、一个从时域上利用统计平均效应提高动态光谱测量的精度。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术中至少存在以下缺点和不足：

1、频域提取法：通过对各个单波长下全程对数脉搏波数据进行傅立叶变换提取基波分量，充分利用了所采集的数据，但该方法将运动伪迹等造成奇异值数据段的粗大误差带入到基波分量中，降低了信噪比；此外，频域提取法中采用了离散傅立叶变换获取所有频率分量的信息，但最终仅仅利用了其中一个频率分量的信息即基波分量，而其他频谱信息都被丢弃，造成了大量的计算浪费；

2、单沿提取法：能够剔除时域中异常脉搏波的影响，然而未能充分利用数据，根据光电容积脉搏波的特殊性一个周期仅仅利用了一个有效沿，且方法中采用多次校正实现较为复杂，难以实现实时监测。

发明内容

为了解决目前动态光谱频域提取法中难以克服异常脉搏波的影响、计算冗繁和信噪比较低，以及单沿提取法多次校正计算复杂等问题，本发明提供了一种快速的动态光谱数据提取方法，所述方法包括以下步骤：

一种快速的动态光谱数据提取方法，所述方法包括以下步骤：

(1)获取预设时间的光电容积脉搏波，通过所述光电容积脉搏波计算脉率f，并设定采样频率f_s为所述脉率f的4M倍，其中M为大于1的正整数；

(2)通过所述采样频率f_s连续采集预设时间全波段的光电容积脉搏波，利用快速数字锁相法计算出各波长下光电容积脉搏波的等效吸光度A，并组成1个实时动态光谱；

(3)重复执行步骤(2)共提取5个以上实时动态光谱后，利用统计平均效应剔除含有粗大误差的实时动态光谱，将剩余实时动态光谱叠加平均得到最终动态光谱并输出。

步骤(2)中的所述通过所述采样频率f_s连续采集预设时间全波段的光电容积脉搏波，利用快速数字锁相法计算出各波长下光电容积脉搏波的等效吸光度A，并组成1个实时动态光谱具体包括：

通过所述采样频率f_s连续采集待测部位预设时间的所述全波段光电容积脉搏波；

对所述全波段光电容积脉搏波取对数，获取全波段对数脉搏波；

对所述全波段对数脉搏波中每个波长下的对数脉搏波数据下抽样M倍，下抽样后的数据采样频率f_s’为所述脉率f的4倍；

对下抽样后的数据x^λ(m)，通过叠加平均分别求取各波长下的正交分量I^λ和Q^λ，其中m＝1，2，…，n，n为下抽样后数据的个数；