[发明专利]一种基于心音信号自相关分析的心率计算方法

摘要

本发明公开了一种基于心音信号自相关分析的心率计算方法，所述方法包括以下步骤：首先利用录音设备获取心音信号；然后对心音信号进行抽取及死区非线性处理，得到待分析处理的信号；之后对抽取得到的信号进行自相关运算获取自相关序列；接着对自相关序列再次进行死区非线性处理，从处理后得到的序列中提取出第二个周期的位置，根据第二个周期的峰值，计算出心音信号的周期，获得心率。本发明通过自相关处理以及死区非线性处理得到自相关序列，从自相关序列中计算出心率，只利用心音信号即可准确实现心率的计算，计算方法简单，结果精准，对硬件实现的要求低，非常便于在可穿戴设备中实现。

主权项

1.一种基于心音信号自相关分析的心率计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第一步、取长度为N点、采样频率为f_s的心音信号x(k)，其中k∈{0,...,N‑1}，N为正整数，且N/f_s不小于3s，以保证所采集的心音信号x(k)至少包含三个完整的心跳周期；第二步、确定第一步所得的心音信号x(k)的最大值x_max，以及对心音信号x(k)进行死区非线性变换的阈值C_l；第三步、对第一步所得的心音信号x(k)作死区非线性变换，即将心音信号x(k)中小于阈值C_l的部分置为0，得心音信号第四步、对第三步所得的心音信号x(k)进行自相关计算，得到自相关序列其中m∈{‑N+1,...,0,...,N‑1}；第五步、确定对第四步得到的自相关序列作死区非线性变换的阈值C₂；第六步、对第四步所得的自相关序列作死区非线性变换，即将自相关序列小于阈值C₂的部分置为0，得序列其中，为所得序列的一个峰值；第七步、取第六步所得序列的一子序列将该子序列I按帧长L_w划分，并计算各帧绝对值均值，其中第i帧的绝对值均值为：根据自相关函数的特性知：取峰值阈值C_p＝r_pEA(0)，其中，峰值阈值系数r_p∈[0.2,0.4]，自i＝1至各帧依次寻找高于峰值阈值C_p的峰值点，即满足条件：EA(i‑1)<EA(i)、EA(i)>EA(i+1)且C_p<EA(i)，记与峰值点(0,EA(0))相邻的、满足上述条件的峰值点为(i_p,EA(i_p))，则对应于序列中的峰值点为其中N_T＝L_w×i_p；第八步、求出心率为：每分钟60f_s/N_T次。