[发明专利]一种基于皮尔逊相关系数动态心率和血氧测量方法

摘要

本发明涉及血氧测量技术领域，具体涉及一种基于皮尔逊相关系数动态心率和血氧测量方法，通过采集信号数据，对PPG数据和三轴加速度数据预处理，计算pearson系数随rx的变化曲线，计算曲线的最大波峰和最小波谷，然后根据最大波峰对应的ra和最小波谷对应的rv，再根据ra计算血氧饱和度，根据rv计算心率。本发明的基于皮尔逊相关系数动态心率和血氧测量方法，能够测量在运动状态下的血氧饱和度，克服现有算法中运动状态下血氧饱和度测量偏高或不准确的缺陷，能够准确测量运动状态下测量动态心率和血氧饱和度，对促进人体血氧健康研究和应用发展具有重要意义。

主权项

一种基于皮尔逊相关系数动态心率和血氧测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.采用具有测量人体血氧饱和度功能的设备测取PPG信号数据和三轴重力加速度信号数据，分别对PPG信号数据和三轴重力加速度信号数据进行信号片段的选取，所述信号片段的选取以当前时间为中心，选取一定时间段的信号片段；S2.对PPG信号数据信号片段进行滤波预处理，得到PPG红外光信号IR(t)和PPG红光信号Red(t)，其中红外光信号中包含脉搏信号成分、运动干扰信号成分和其他噪声，红光信号中包含脉搏信号成分、运动干扰信号成分和其他噪声，IR(t)＝Sir(t)+Mir(t)+Nir(t)Red(t)＝Sred(t)+Mred(t)+Nred(t)式中，Sir(t)为红外光信号中脉搏信号成分；Mir(t)为红外光信号中运动干扰信号成分；Nir(t)为红外光信号中其他噪声；Sred(t)为红光信号中脉搏信号成分；Mred(t)为红光信号中运动干扰信号成分；Nred(t)为红外信号中其他噪声；S3.对三轴重力加速度信号数据信号片段进行降维处理，采用主成分分析方法对三轴信号处理，并取其中第一主成分，得到加速度信号Acc(t)，加速度信号中包含运动加速度信号和其他噪声，Acc(t)＝G(t)+Ng(t)式中，G(t)为加速度信号中的运动加速度信号成分；Ng(t)为加速度信号中的其他噪声；S4.计算红光和红外光的差通道信号Diff(t)，Diff(t)＝Red(t)‑rx·IR(t)；式中，rx为计算系数；S5.在[0 2]范围内遍历rx，计算差通道信号Diff(t)与加速度信号的Acc(t)的皮尔逊相关系数corr_pearson，并存储，得到皮尔逊相关系数corr_pearson随rx的变化曲线；S6.分别根据曲线的最大峰值确定ra，和最小波谷值确定rv；S7.当rx＝ra时，Sred(t)＝ra.Sir(t)求出血氧饱和度系数R值，R=Sred(t)DCred/Sir(t)DCir=Sred(t)Sir(t)·DCirDCred=ra·DCirDCred]]>式中，DCir为红外光信号中直流成分，DCred为红光信号中的滞留成分；根据R值计算血氧饱和度；当rx＝rv时，Diff(t)＝(ra‑rx)·Sir+N(t)差通道信号中只包含脉搏信号成分和其他噪声，不包含运动干扰成分，用Diff(t)信号采用时域算法或频率算法计算心率。