[发明专利]一种基于PPG信号的呼吸率测量方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于PPG信号的呼吸率测量方法及装置，所述方法包括以下步骤：采集数据；对PPG数据进行信号处理；提取PPG数据特征点，计算得到原始的PPG间期曲线及PPG间期变化，PPG间期变化为PPG间期曲线中相邻两个PPG间期之间，后一个PPG间期与前一个PPG间期的差值；根据原始的PPG间期曲线计算呼吸率；然后根据经验判断是否存在PPG间期变化异常值，若存在则采用模糊算法处理原始的PPG间期曲线中异常的PPG间期变化，得到矫正后的PPG间期曲线，进而根据矫正后的PPG间期曲线计算得到准确的呼吸率数据，该技术方案提高了PPG间期变化检测的准确性，进而减小了呼吸率的测量误差。

技术领域

本发明涉及数字信号处理方法技术领域，尤其涉及一种基于PPG信号的呼吸率测量方法及装置。

背景技术

中国发明专利CN200910219325.8公开了一种呼吸率计算方法，该方法首先利用形态学处理PPG信号，然后提取PPG间期和幅值特征，根据PPG间期和幅值周期性变化计算呼吸率。由于实际产品中PPG信号受生理和外部测量等多种因素的影响，PPG波形会产生变形，提取的PPG间期和幅值特征产生误差，尤其是PPG幅值受干扰影响较大，进而影响呼吸率的准确性和稳定性。

中国发明专利CN201610338939.8公开了一种呼吸率计算方法，该方法通过滤波得到PPG的低频信号，分析低频信号，提取低频信号波峰、波谷特征点，采用插值的方法生成呼吸率波形信号。由于产品在实际佩戴过程中，PPG受到各种频率干扰信号的影响，通过滤波的方法难以完全消除外部对PPG低频信号的影响，进而影响呼吸率波形的准确性。

中国发明专利CN201610893587.2公开了一种呼吸率计算方法，该方法利用IIR滤波器对PPG信号滤波，提取呼吸波形，然后利用过零点法或波峰法计算呼吸率。实际产品佩戴过程中，PPG信号受到各种频率干扰信号的影响，有时难以提取出准确的呼吸波形，降低了呼吸率测量准确性和稳定性。

针对上述现有技术的缺陷，本发明采用受干扰影响较小的PPG间期周期变化计算呼吸率。对于PPG间期测量误差问题，采用模糊算法和调阈值的方法，减小生理因素和外界干扰对PPG间期测量产生的影响，提高PPG间期检测的准确性，进而提高呼吸率测量的准确性和稳定性。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提出一种基于PPG信号的呼吸率测量方法及装置。

为实现以上目的，本发明所采用的技术方案包括：

一种基于PPG信号的呼吸率测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集PPG数据；

对PPG数据进行信号处理；

提取PPG数据特征点，计算得到原始的PPG间期曲线及PPG间期变化，PPG间期变化为PPG间期曲线中相邻两个PPG间期之间，后一个PPG间期与前一个PPG间期的差值；

根据原始的PPG间期曲线计算呼吸率。

进一步地，采用模糊算法处理原始的PPG间期曲线中异常的PPG间期变化，得到矫正后的PPG间期曲线，并根据校正后的PPG间期曲线计算呼吸率。

进一步地，所述采用模糊算法处理原始的PPG间期曲线中异常的PPG间期变化包括以下子步骤：

选择异常的PPG间期变化及与异常的PPG间期变化前后相邻的PPG间期变化作为输入量，矫正后的异常的PPG间期变化作为输出量；

将输入量和输出量分别进行模糊化处理；

制定输入量和输出量之间的模糊规则；

根据模糊规则进行相应的模糊集合运算，得到模糊关系集合R；

根据模糊关系集合R计算得到输出量的模糊值；