[发明专利]基于压电传感器的心率数据点提取算法

摘要

本发明公开了一种基于压电传感器的心率数据点提取算法，首先对原始数据S进行数据预处理，处理后得到新的优化数据数列A，然后在新数列中提取出局部极值点数列B；通过局部极值点数列B，估算本次采集数据中，相邻心率数据点之间的平均时间间隔I。然后算法可以根据上述估计的平均间隔I，在局部极值点数列B中进行心率数据点数列C的提取；最后，算法根据人体心率特点及原始数据特点进行心率数据缺失的判定，如果存在缺失，则从数列A中选取数据对数列C进行补全，得到最终的心率数据点数列D；该算法对于具有多信号融合、信号扰动大等特点的压电传感器采集心率信号具有良好的提取效果。

主权项

1.基于压电传感器的心率数据点提取算法，其特征在于：包括下列步骤：(1)采集原始数据S，通过对滤波进行二次微分进行预处理，得到优化数列A；(2)在优化数列A中提取出局部极值点数列B，提取方法为：通过滑动时间窗口，选取出局部极值点，保存局部极值点对应的采集时间、数值、索引关系，构成局部极值点数列B；所述局部极值点的判断步骤如下：(2.1)通过设定时间窗口，选取时间窗口内的极值a；(2.2)然后向后滑动窗口，直至窗口起始位置位于极值a处；(2.3)再次选取新时间窗口内的极值点b；(2.4)判断极值b是否与极值a是同一点；(2.5)如果是，则保存a的位置及数值信息，进行下一个极值点的提取；(2.6)如果不是，更新a点至b点，重复2.2-2.4步，直至找到局部极值点；(3)根据数列B中的数据采集时间，进行本次采样平均心率间隔I的估算，其步骤如下：a、求取各相邻局部极值点的时间间隔数列T；b、在T中求取项ti与其它各项的加权距离di，计算公式如下： d i = α * { Σ j = 0 n f a b s ( t i - t j ) } + β * { n - f c o u n t ( t i ) } + γ * 1 b i + b i + 1 ]]>式中：n为数列T的项数；α为ti与数列T中各项差值的绝对值之和的比例系数；fabs为求绝对值函数；β为ti在数列T中的重复次数对加权距离的影响系数；fcount为求ti在数列T中的重复次数的函数；γ为ti对应的心率信号影响因子；bi和bi+1为数列B中ti对应的两个局部极值的数值，即信号值；c、选取距离最小的项ti作为平均心率间隔的估算值I，记录估算值I对应的局部数据点索引及信号值信息，用于后续计算；依据平均心率间隔的估算值I，在数列B中提取有效心率数据点，具体实现方法如下：a、在数列B中选取估算值I对应的左边界值bi及右边界值bi+1记录，作为心率数据点数列C的两个初始项；b、在数列B中从bi向左查找时间间隔I的项；c、如果存在，将此项加入数列C，然后以此项为起始点，重复b-f步骤；d、如果不存在间隔I的项，判断是否存在间隔时间为I的整数倍的项；e、如果存在间隔时间为I的整数倍的项，将此项加入数列C，并记录倍数；然后以此项为起始点，重复b-f步骤；f、如果不存在间隔时间为I的整数倍的项，则数列B向左查找心率点结束；g、数列B中bi左侧数据遍历完成后，按照同样的方法，以bi+1为起始点，在数列B向右遍历右侧心率点，最终提取出数列C；(4)对数列C进行数据缺失判断及补全，具体步骤如下：a、遍历数列C中相邻两个数据ci、ci+1的采集间隔，如果间隔为估计间隔I的整数倍m且m大于1，则判定ci、ci+1之间存在数据缺失，缺失个数为m-1；b、根据ci、ci+1的采集时间及估计间隔I，估算缺失数据的采集时间tg,计算公式为：c、在数列A中，查找采集时间tg附近是否有极值点；如果有，则保存极值点作为补全数据；如果没有，则放弃数列C中距离缺失点较近的数据；d、重复a～c，直至补全所有缺失数据点，得到补全数据后的数列D。