JP2003084019A - Pseudo periodic signal estimating method and device - Google Patents
Pseudo periodic signal estimating method and deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、疑似周期信号推定
方法およびその装置に関し、さらに詳細には、疑似周期
信号の基本成分である周波数（基本周波数）と振幅（基
本波振幅）とを推定することを可能とした疑似周期信号
推定方法およびその装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pseudo-periodic signal estimating method and apparatus, and more particularly to estimating a frequency (fundamental frequency) and an amplitude (fundamental wave amplitude) which are fundamental components of a pseudo-periodic signal. The present invention relates to a pseudo-periodic signal estimation method and an apparatus therefor.
【０００２】ここで、疑似周期信号としては、例えば、
心拍変動（ＨＲＶ）、脈波（血圧、血流）、呼吸あるい
は音声などの生体信号が挙げられる。Here, as the pseudo periodic signal, for example,
Biological signals such as heart rate variability (HRV), pulse wave (blood pressure, blood flow), respiration or voice are mentioned.
【０００３】[0003]
【従来の技術】従来より、医療の分野においては、疑似
周期信号であるＨＲＶ、脈波（血圧、血流）、呼吸ある
いは音声などの生体信号を利用することが行われてお
り、このため疑似周期信号を推定する手法が種々提案さ
れている。2. Description of the Related Art Conventionally, in the medical field, it has been practiced to use biological signals such as HRV, pulse wave (blood pressure, blood flow), respiration or voice, which are pseudo periodic signals. Various methods for estimating a periodic signal have been proposed.
【０００４】例えば、心臓疾患などの診断においては、
心電図データから疑似周期信号であるＨＲＶを推定し、
推定したＨＲＶを利用して医療行為が行われている。For example, in the diagnosis of heart disease and the like,
HRV which is a pseudo period signal is estimated from the electrocardiogram data,
Medical treatment is performed using the estimated HRV.
【０００５】従来の心電図データから疑似周期信号であ
るＨＲＶを推定する手法として、例えば、１分間当たり
の心拍の拍動数（疑似周期信号の基本成分である周波数
（基本周波数）に相当する。）を推定するには、図１に
示すような心電図データから波形のピークＲを検出し、
ピークＲ間の時間間隔の逆数に６０を乗じたものとして
推定する手法が知られている。As a conventional method of estimating HRV which is a pseudo period signal from electrocardiogram data, for example, the number of heartbeats per minute (corresponding to a frequency (fundamental frequency) which is a basic component of the pseudo period signal). To estimate, the peak R of the waveform is detected from the electrocardiogram data as shown in FIG.
A method is known in which it is estimated as a value obtained by multiplying the reciprocal of the time interval between peaks R by 60.
【０００６】即ち、上記した手法においては、ピークＲ
の生起する時刻をｔｉ（ｉ＝０，１，・・・，ｎ）とす
ると、ＨＲＶは、ベクトル［６０／（ｔ１−ｔ０），６
０／（ｔ２−ｔ１），・・・，６０／（ｔｎ−
ｔｎ−１）］ｔとなる。That is, in the above method, the peak R
When the time of occurrence of T i (i = 0, 1, ..., N), the HRV is the vector [60 / (t 1 −t 0 ), 6
0 / (t 2 -t 1) , ···, 60 / (t n -
t n-1 )] t .
【０００７】従って、上記した従来の手法においては、
心電図データから波形のピークＲを正確に検出する必要
があるため、従来の手法を利用してＨＲＶの拍動数、即
ち、疑似周期信号の基本周波数を推定する機器を構成す
る場合には、波形のピークＲを検出するためのサンプリ
ング周波数が高くなってしまい、機器構成が複雑化する
とともにコスト高を招来するという問題点が指摘されて
いた。Therefore, in the above-mentioned conventional method,
Since it is necessary to accurately detect the peak R of the waveform from the electrocardiogram data, when a device for estimating the HRV beat rate, that is, the fundamental frequency of the pseudo-periodic signal is constructed by using the conventional method, the waveform is It has been pointed out that the sampling frequency for detecting the peak R becomes high, which complicates the device configuration and increases the cost.
【０００８】また、従来の手法においては、疑似周期信
号の基本周波数のみしか推定することができず、疑似周
期信号の基本成分である振幅（基本波振幅）を推定する
ことができないという問題点があった。In the conventional method, only the fundamental frequency of the pseudo periodic signal can be estimated, and the amplitude (fundamental wave amplitude) which is the basic component of the pseudo periodic signal cannot be estimated. there were.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、疑似周期信号における
波形のピークを検出することなく低サンプリング周波数
で作動可能な疑似周期信号推定方法およびその装置を提
供しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and its object is to detect a peak of a waveform in a pseudo periodic signal. A method and apparatus for estimating a pseudo-periodic signal which can be operated at a low sampling frequency without being provided.
【００１０】また、本発明の目的とするところは、疑似
周期信号の基本周波数のみならず、疑似周期信号の基本
波振幅を推定することができるようにした疑似周期信号
推定方法およびその装置を提供しようとするものであ
る。Another object of the present invention is to provide a pseudo-periodic signal estimating method and apparatus capable of estimating not only the fundamental frequency of the pseudo-periodic signal but also the fundamental wave amplitude of the pseudo-periodic signal. Is what you are trying to do.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１に記載の発明による疑似周期
信号推定方法は、疑似周期信号の基本周波数と基本波振
幅とを推定する疑似周期信号推定方法において、疑似周
期信号から所定の時刻のそれぞれにおいてスペクトルが
最大の周波数を検出し、上記検出した周波数を中心周波
数とするバンドパスフィルターによって上記疑似周期信
号をフィルタリングした結果に基づいて、上記疑似周期
信号の基本周波数を推定し、上記検出した周波数を中心
周波数とするバンドパスフィルターによって上記疑似周
期信号をフィルタリングした結果に基づいて、上記疑似
周期信号の基本波振幅を推定するようにしたものであ
る。In order to achieve the above object, a method of estimating a pseudo-periodic signal according to a first aspect of the present invention estimates a fundamental frequency and a fundamental-wave amplitude of the pseudo-periodic signal. In the pseudo-periodic signal estimation method, the spectrum has a maximum frequency detected at each predetermined time from the pseudo-periodic signal, and based on the result of filtering the pseudo-periodic signal with a bandpass filter having the detected frequency as a center frequency. , Estimating the fundamental frequency of the pseudo-periodic signal and estimating the fundamental wave amplitude of the pseudo-periodic signal based on the result of filtering the pseudo-periodic signal by a bandpass filter having the detected frequency as a center frequency. It was done.
【００１２】従って、本発明のうち請求項１に記載の発
明による疑似周期信号推定方法によれば、疑似周期信号
における波形のピークを検出することなしに、疑似周期
信号の基本周波数と基本波振幅とを推定することができ
る。Therefore, according to the method for estimating a pseudo periodic signal according to the first aspect of the present invention, the fundamental frequency and the fundamental wave amplitude of the pseudo periodic signal are detected without detecting the peak of the waveform in the pseudo periodic signal. And can be estimated.
【００１３】また、本発明のうち請求項２に記載の発明
による疑似周期信号推定方法は、疑似周期信号の基本周
波数と基本波振幅とを推定する疑似周期信号推定方法に
おいて、疑似周期信号から所定の時刻のそれぞれにおい
てスペクトルが最大の周波数を検出し、上記検出した周
波数を中心周波数とするバンドパスフィルターによって
上記疑似周期信号をフィルタリングした結果から、ヒル
ベルト変換を使って求めた瞬間角周波数に、定数（６０
／２π）を乗じたものを上記疑似周期信号の基本周波数
として推定し、上記検出した周波数を中心周波数とする
バンドパスフィルターによって上記疑似周期信号をフィ
ルタリングした結果をヒルベルト変換し、上記ヒルベル
ト変換した結果の絶対値を上記疑似周期信号の基本波振
幅として推定するようにしたものである。According to a second aspect of the present invention, the method of estimating a pseudo-periodic signal is a pseudo-periodic signal estimating method for estimating a fundamental frequency and a fundamental wave amplitude of a pseudo-periodic signal. The maximum frequency of the spectrum is detected at each time, and the pseudo angular signal is filtered by the bandpass filter with the detected frequency as the center frequency.Then, the instantaneous angular frequency obtained using Hilbert transform is a constant (60
/ 2π) is estimated as the fundamental frequency of the pseudo-periodic signal, the result of filtering the pseudo-periodic signal with a bandpass filter having the detected frequency as the center frequency is subjected to Hilbert transform, and the result of the Hilbert transform is performed. The absolute value of is estimated as the fundamental wave amplitude of the pseudo periodic signal.
【００１４】従って、本発明のうち請求項２に記載の発
明による疑似周期信号推定方法によれば、疑似周期信号
における波形のピークを検出することなしに、疑似周期
信号の基本周波数と基本波振幅とを推定することができ
る。Therefore, according to the method for estimating a pseudo periodic signal according to the second aspect of the present invention, the fundamental frequency and the fundamental wave amplitude of the pseudo periodic signal are detected without detecting the peak of the waveform in the pseudo periodic signal. And can be estimated.
【００１５】また、上記疑似周期信号から所定の時刻の
それぞれにおいてスペクトルが最大の周波数を検出する
際には、本発明のうち請求項３に記載の発明による疑似
周期信号推定方法のように、所定の変動範囲において検
出するようにしてもよい。Further, when the frequency having the maximum spectrum is detected from the pseudo period signal at each of predetermined times, the pseudo period signal estimating method according to the third aspect of the present invention determines the frequency. May be detected in the variation range of
【００１６】また、本発明のうち請求項４に記載の発明
による疑似周期信号推定装置は、疑似周期信号の基本周
波数と基本波振幅とを推定する疑似周期信号推定装置に
おいて、疑似周期信号から所定の時刻のそれぞれにおい
てスペクトルが最大の周波数を検出する検出手段と、上
記検出手段によって検出された周波数を中心周波数とす
るバンドパスフィルターとを有し、上記バンドパスフィ
ルターによって上記疑似周期信号をフィルタリングした
結果に基づいて上記疑似周期信号の基本周波数を推定
し、上記バンドパスフィルターによって上記疑似周期信
号をフィルタリングした結果に基づいて上記疑似周期信
号の基本波振幅を推定するようにしたものである。According to a fourth aspect of the present invention, the pseudo period signal estimating apparatus according to the present invention is a pseudo period signal estimating apparatus for estimating a fundamental frequency and a fundamental wave amplitude of a pseudo period signal. The detection means for detecting the maximum frequency of the spectrum at each of the times, and a bandpass filter having the frequency detected by the detection means as the center frequency, and the pseudo periodic signal is filtered by the bandpass filter. The fundamental frequency of the pseudo periodic signal is estimated based on the result, and the fundamental wave amplitude of the pseudo periodic signal is estimated based on the result of filtering the pseudo periodic signal by the band pass filter.
【００１７】従って、本発明のうち請求項４に記載の発
明による疑似周期信号推定装置によれば、疑似周期信号
における波形のピークを検出することなしに、疑似周期
信号の基本周波数と基本波振幅とを推定することができ
る。Therefore, according to the quasi-periodic signal estimating apparatus of the fourth aspect of the present invention, the fundamental frequency and the fundamental wave amplitude of the quasi-periodic signal can be detected without detecting the peak of the waveform in the quasi-periodic signal. And can be estimated.
【００１８】また、本発明のうち請求項５に記載の発明
による疑似周期信号推定装置は、疑似周期信号の基本周
波数と基本波振幅とを推定する疑似周期信号推定装置に
おいて、疑似周期信号から所定の時刻のそれぞれにおい
てスペクトルが最大の周波数を検出する検出手段と、前
記検出手段によって検出された周波数を中心周波数とす
るバンドパスフィルターと、前記バンドパスフィルター
によって前記疑似周期信号をフィルタリングした結果か
らヒルベルト変換を使って瞬間角周波数を求める瞬間角
周波数獲得手段と、前記瞬間角周波数獲得手段によって
求められた瞬間角周波数に定数（６０／２π）を乗じる
乗算手段とを有し、前記バンドパスフィルターによって
前記疑似周期信号をフィルタリングした結果から、前記
瞬間角周波数獲得手段によってヒルベルト変換を使って
求めた瞬間角周波数に、前記乗算手段によって定数（６
０／２π）を乗じたものを前記疑似周期信号の基本周波
数として推定する周波数推定手段と、前記バンドパスフ
ィルターによって前記疑似周期信号をフィルタリングし
た結果をヒルベルト変換し、前記ヒルベルト変換した結
果の絶対値を前記疑似周期信号の基本波振幅として推定
する振幅推定手段とを有するようにしたものである。According to a fifth aspect of the present invention, the pseudo-periodic signal estimating apparatus estimates a fundamental frequency and a fundamental wave amplitude of a pseudo-periodic signal in a pseudo-periodic signal estimating apparatus. Hilbert from the result of filtering the quasi-periodic signal by the bandpass filter having a center frequency at the frequency detected by the detecting unit, and a detecting unit detecting the maximum frequency of the spectrum at each time It has an instantaneous angular frequency acquisition means for obtaining an instantaneous angular frequency by using a transformation, and a multiplication means for multiplying the instantaneous angular frequency obtained by the instantaneous angular frequency acquisition means by a constant (60 / 2π). Obtaining the instantaneous angular frequency from the result of filtering the pseudo periodic signal The instant angular frequency obtained using the Hilbert transform by stages, the constant by the multiplier means (6
0 / 2π) as a fundamental frequency of the pseudo-periodic signal, and frequency estimation means for estimating the pseudo-periodic signal by the bandpass filter, and Hilbert transform the result of filtering the pseudo-periodic signal, and the absolute value of the result of the Hilbert transform. And an amplitude estimating means for estimating as a fundamental wave amplitude of the pseudo periodic signal.
【００１９】従って、本発明のうち請求項５に記載の発
明による疑似周期信号推定装置によれば、疑似周期信号
における波形のピークを検出することなしに、疑似周期
信号の基本周波数と基本波振幅とを推定することができ
る。Therefore, according to the quasi-periodic signal estimating apparatus of the fifth aspect of the present invention, the fundamental frequency and the fundamental wave amplitude of the quasi-periodic signal can be detected without detecting the peak of the waveform in the quasi-periodic signal. And can be estimated.
【００２０】また、上記検出手段は、本発明のうち請求
項６に記載の発明による疑似周期信号推定装置のよう
に、上記疑似周期信号から所定の時刻のそれぞれにおい
てスペクトルが最大の周波数を検出する際に、所定の変
動範囲において検出するようにしてもよい。Further, the detecting means detects the frequency having the maximum spectrum at each of predetermined times from the pseudo periodic signal, as in the pseudo periodic signal estimating apparatus according to the invention of claim 6 of the present invention. At this time, it may be detected in a predetermined variation range.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、添付の図面に基づいて、本
発明による疑似周期信号推定方法およびその装置の実施
の形態の一例を詳細に説明するものとする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An example of an embodiment of a pseudo-periodic signal estimation method and apparatus according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
【００２２】図２には、本発明による疑似周期信号推定
装置の実施の形態の一例を示すブロック構成説明図が示
されている。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the embodiment of the pseudo period signal estimating apparatus according to the present invention.
【００２３】即ち、この疑似周期信号推定装置は、全体
の動作の制御を中央処理装置（ＣＰＵ）１０を用いて行
うように構成されており、このＣＰＵ１０にはバス１２
を介して、ＣＰＵ１０が実行するプログラムなどを記憶
したリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）１４と、ＣＰＵ
１０のワーキング・エリアとしてのランダム・アクセス
・メモリ（ＲＡＭ）１６と、後述する各種の操作子など
より構成される操作子群１８と、疑似周期信号の波形と
して心電図などを表示する表示装置２０とが接続されて
いる。That is, this pseudo-periodic signal estimating apparatus is configured to control the whole operation by using the central processing unit (CPU) 10, and the CPU 10 has a bus 12
A read only memory (ROM) 14 storing a program executed by the CPU 10 via the
A random access memory (RAM) 16 as a working area of 10, an operator group 18 including various operators to be described later, and a display device 20 for displaying an electrocardiogram or the like as a waveform of a pseudo periodic signal. Are connected.
【００２４】ここで、図３にはこの疑似周期信号推定装
置の操作パネルの概略構成説明図が示されており、操作
パネルには操作子群１８を構成する各種の操作子と表示
装置２０とが設けられている。Here, FIG. 3 shows a schematic configuration explanatory view of an operation panel of the pseudo periodic signal estimating apparatus. On the operation panel, various operators forming the operator group 18 and a display device 20 are shown. Is provided.
【００２５】なお、図３においては、操作子群１８を構
成する各種の操作子としては、本発明の実施に関連する
操作子のみを図示し、本発明の実施に関連しない操作子
の図示ならびにその説明は省略する。It should be noted that, in FIG. 3, among various operators forming the operator group 18, only operators relevant to the practice of the present invention are shown, and operators not relevant to the practice of the present invention are illustrated and shown. The description is omitted.
【００２６】即ち、操作子群１８を構成する本発明の実
施に関連する操作子としては、基本周波数と基本波振幅
とを推定する対象の疑似周期信号として「心拍変動（Ｈ
ＲＶ）」、「脈波（血圧、血流）」、「呼吸」あるいは
「音声」のいずれかを選択するための疑似周期信号選択
操作子２２と、疑似周期信号の計測が「安静時」に行わ
れたか、あるいは「運動時」に行われたかを選択するモ
ード選択操作子２４と、疑似周期信号の周波数の初期値
（ｆ０）を選択するための周波数初期値選択操作子２６
とが設けられている。That is, as the manipulators constituting the manipulator group 18 relating to the implementation of the present invention, the pseudo heartbeat fluctuation (H
RV) ”,“ pulse wave (blood pressure, blood flow) ”,“ breathing ”, or“ voice ”, and the pseudo period signal selection operator 22, and the measurement of the pseudo period signal is“ at rest ”. A mode selection operator 24 for selecting whether it has been performed or "at the time of exercise", and a frequency initial value selection operator 26 for selecting an initial value (f 0 ) of the frequency of the pseudo periodic signal.
And are provided.
【００２７】ここで、疑似周期信号の計測がサンプリン
グ周波数５Ｈｚで行われた場合にはモード選択操作子２
４により「安静時」を選択し、疑似周期信号の計測がサ
ンプリング周波数２０Ｈｚで行われた場合にはモード選
択操作子２４により「運動時」を選択するものとする。If the pseudo periodic signal is measured at a sampling frequency of 5 Hz, the mode selection operator 2
4, "at rest" is selected, and when measurement of the pseudo periodic signal is performed at a sampling frequency of 20 Hz, "at exercise" is selected by the mode selection operator 24.
【００２８】以上の構成において、この疑似周期信号推
定装置の動作を図４に示すフローチャートを参照しなが
ら説明するものとする。The operation of the pseudo-periodic signal estimating device having the above-mentioned structure will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
【００２９】即ち、この疑似周期信号推定装置において
は、ＲＡＭ１６のワーキング・エリアに設けられたレジ
スタやフラグなどをクリアする初期設定が行われると
（ステップＳ４０２）、疑似周期信号選択操作子２２の
操作により選択された疑似周期信号の計測を行う（ステ
ップＳ４０４）。なお、表示装置２０には、計測した疑
似周期信号の波形が表示される。従って、計測した疑似
周期信号がＨＲＶである場合には、表示装置２０には図
１に示すような心電図が表示されることになる。That is, in this pseudo period signal estimation device, when the initial setting for clearing the registers and flags provided in the working area of the RAM 16 is performed (step S402), the operation of the pseudo period signal selection operator 22 is performed. The pseudo periodic signal selected by is measured (step S404). The display device 20 displays the waveform of the measured pseudo periodic signal. Therefore, when the measured pseudo periodic signal is HRV, the electrocardiogram as shown in FIG. 1 is displayed on the display device 20.
【００３０】ここで、疑似周期信号の計測にあたって
は、安静時においてはサンプリング周波数が５Ｈｚにお
いて疑似周期信号の計測が行われ、運動時においてはサ
ンプリング周波数が２０Ｈｚにおいて疑似周期信号の計
測が行われるようになされている。Here, in measuring the pseudo-periodic signal, the pseudo-periodic signal is measured at a sampling frequency of 5 Hz at rest and the pseudo-periodic signal is measured at a sampling frequency of 20 Hz during exercise. Has been done.
【００３１】なお、疑似周期信号の計測や、疑似周期信
号の波形の表示に関する処理については、公知の技術を
利用することができるものであるので、その詳細な説明
は省略するものとする。Since the known technique can be used for the processing relating to the measurement of the pseudo periodic signal and the display of the waveform of the pseudo periodic signal, the detailed description thereof will be omitted.
【００３２】次に、疑似周期信号の計測が安静時に行わ
れたか、即ち、サンプリング周波数が５Ｈｚで行われた
か、あるいは、疑似周期信号の計測が運動時に行われた
か、即ち、サンプリング周波数が２０Ｈｚで行われたか
を設定する（ステップＳ４０６）。Next, whether the pseudo-periodic signal is measured at rest, that is, the sampling frequency is 5 Hz, or whether the pseudo-periodic signal is measured during exercise, that is, the sampling frequency is 20 Hz. Whether it has been performed is set (step S406).
【００３３】なお、ステップＳ４０６における設定は、
この疑似周期信号推定装置のユーザーがモード選択操作
子２４を操作することにより行うものである。即ち、ユ
ーザーがモード選択操作子２４を「安静時」に設定すれ
ば、疑似周期信号の計測がサンプリング周波数５Ｈｚで
行われたとの設定がなされ、ユーザーがモード選択操作
子２４を「運動時」に設定すれば、疑似周期信号の計測
がサンプリング周波数２０Ｈｚで行われたとの設定がな
される。The setting in step S406 is as follows.
The user of this pseudo-periodic signal estimation device operates the mode selection operator 24. That is, if the user sets the mode selection operator 24 to "at rest", it is set that the pseudo periodic signal is measured at the sampling frequency of 5 Hz, and the user sets the mode selection operator 24 to "at exercise". If set, it is set that the measurement of the pseudo periodic signal is performed at the sampling frequency of 20 Hz.
【００３４】次に、疑似周期信号の周波数の初期値ｆ０
を設定する処理を行うものである（ステップＳ４０
８）。Next, the initial value f 0 of the frequency of the pseudo periodic signal
Is performed (step S40).
8).
【００３５】ここで、疑似周期信号の周波数の初期値ｆ
０を設定する処理の詳細について説明すると、例えば、
疑似周期信号の計測が運動時に行われたものである場合
にはサンプリング周波数を２で除し、さもなければその
まま、周波数が１Ｈｚ〜３Ｈｚの間で疑似周期信号のス
ペクトルグラムを計算し、最初の時刻（時刻ｔ＝ｔ０）
でのスペクトルのピークを３つ見つける。そのピーク周
波数を表示装置２０に表示し、ユーザーは周波数初期値
選択操作子２６を用いて、これら３つのピーク周波数か
らいずれかの周波数を疑似周期信号の周波数の初期値ｆ
０として選択して入力し、これにより疑似周期信号の周
波数の初期値ｆ０を設定する。Here, the initial value f of the frequency of the pseudo periodic signal
The details of the process of setting 0 will be described below.
If the measurement of the pseudo-periodic signal is performed during exercise, the sampling frequency is divided by 2, otherwise the spectrumgram of the pseudo-periodic signal is calculated between 1 Hz and 3 Hz, and the first Time (time t = t 0 )
Find three peaks in the spectrum at. The peak frequency is displayed on the display device 20, and the user uses the frequency initial value selection operator 26 to select any one of these three peak frequencies as the initial value f of the frequency of the pseudo periodic signal.
It is selected and input as 0 , whereby the initial value f 0 of the frequency of the pseudo periodic signal is set.
【００３６】次に、疑似周期信号の基本周波数を自動的
に計算するものである（ステップＳ４１０）。Next, the fundamental frequency of the pseudo periodic signal is automatically calculated (step S410).
【００３７】この疑似周期信号の基本周波数を自動的に
計算する処理おいては、まず、最初の時刻の次の時刻、
即ち、２番目の時刻（時刻ｔ＝ｔ１）において、周波数
０．５ｆ０Ｈｚ〜周波数１．５ｆ０Ｈｚの変動範囲にお
けるスペクトルが最大の周波数ｆ１を求める。そして、
このことを各時刻において繰り返して、各時刻における
スペクトルが最大の周波数を求めるものである。In the process of automatically calculating the fundamental frequency of the pseudo periodic signal, first, the time next to the first time,
That is, at the second time (time t = t 1 ), the frequency f 1 having the maximum spectrum in the variation range of the frequency 0.5f 0 Hz to the frequency 1.5f 0 Hz is obtained. And
This is repeated at each time to obtain the frequency with the maximum spectrum at each time.
【００３８】即ち、各時刻において、当該処理対象の時
刻がｉ番目の時刻（時刻ｔ＝ｔｉ）とし、ｉ番目の時刻
（時刻ｔ＝ｔｉ）の前の時刻、即ち、（ｉ−１）番目の
時刻（時刻ｔ＝ｔｉ−１）においてスペクトルが最大の
周波数として検出された周波数を周波数ｆｉ−１Ｈｚと
すると、０．５ｆｉ−１Ｈｚと１．５ｆｉ−１Ｈｚとの
範囲において、スペクトルが最大の周波数ｆｉを検出
し、当該検出した周波数ｆｉを当該処理対象の時刻たる
ｉ番目の時刻（時刻ｔ＝ｔｉ）におけるスペクトルが最
大の周波数とするものである。[0038] That is, at each time, the time to be processed is the i-th time (time t = t i), the i-th preceding time of the time (time t = t i), i.e., (i-1 If) th spectrum in the time (time t = t i-1) of the frequency f i-1 Hz the detected frequency as the maximum frequency, and 0.5f i-1 Hz and 1.5f i-1 Hz in the range, in which the spectral detects the maximum frequency f i, the frequency f i that the detected spectra in the processed time serving i-th time (time t = t i) is the maximum frequency .
【００３９】そして、上記のようにして得られた各時刻
におけるスペクトルが最大の周波数（初期値ｆ０を含
む。）を、各時刻最大周波数と称することとする。The frequency at which the spectrum obtained at each time is maximum (including the initial value f 0 ) is called the maximum frequency at each time.
【００４０】以上の処理を繰り返し行うことにより、各
時刻最大周波数の時系列（ｆ０，ｆ １，・・・，ｆｎ）
を得ることができ、この各時刻最大周波数の時系列を
「ドライバー（ｄｒｉｖｅｒ）」と称することとする。By repeating the above processing, each
Time maximum frequency time series (f0, F 1, ・ ・ ・, Fn)
And obtain the time series of the maximum frequency at each time.
It will be referred to as a “driver”.
【００４１】こうしてドライバーを得た後に、疑似周期
信号をドライバーの周波数を中心周波数とするバンドパ
スフィルターに通してフィルタリングし、当該フィルタ
リングした結果から、例えば、ヒルベルト変換を使って
求めた瞬間角周波数に、定数（６０／２π）を乗じたも
のを疑似周期信号の基本周波数として推定するものであ
る。After obtaining the driver in this way, the pseudo-periodic signal is filtered through a bandpass filter having the frequency of the driver as the center frequency, and from the filtered result, for example, the instantaneous angular frequency obtained by using the Hilbert transform is obtained. , Which is multiplied by a constant (60 / 2π), is estimated as the fundamental frequency of the pseudo periodic signal.
【００４２】次に、疑似周期信号の基本波振幅を自動的
に計算するものである（ステップＳ４１２）。Next, the fundamental wave amplitude of the pseudo periodic signal is automatically calculated (step S412).
【００４３】この疑似周期信号の基本波振幅を自動的に
計算する処理おいては、疑似周期信号をドライバーの周
波数を中心周波数とするバンドパスフィルターに通して
フィルタリングし、当該フィルタリングした結果をヒル
ベルト変換し、ヒルベルト変換した結果の絶対値を疑似
周期信号の基本波振幅として推定するものである。In the process of automatically calculating the fundamental wave amplitude of the pseudo periodic signal, the pseudo periodic signal is filtered through a bandpass filter having the driver frequency as the center frequency, and the filtered result is Hilbert transformed. However, the absolute value of the result of the Hilbert transform is estimated as the fundamental wave amplitude of the pseudo periodic signal.
【００４４】次に、上記したステップＳ４１０において
推定された基本周波数とステップＳ４１２において推定
された基本波振幅とを、表示装置１８で表示するもので
ある（ステップＳ４１４）。Next, the fundamental frequency estimated in step S410 and the fundamental wave amplitude estimated in step S412 are displayed on the display device 18 (step S414).
【００４５】従って、上記した実施の形態においては、
従来の疑似周期信号の基本周波数ならびに基本波振幅を
推定する手法とは異なり、疑似周期信号の波形のピーク
を検出することなしに、疑似周期信号の基本周波数なら
びに基本波振幅を推定することができるものである。Therefore, in the above embodiment,
Unlike the conventional method of estimating the fundamental frequency and fundamental wave amplitude of the pseudo-periodic signal, the fundamental frequency and fundamental wave amplitude of the pseudo-periodic signal can be estimated without detecting the peak of the waveform of the pseudo-periodic signal. It is a thing.
【００４６】つまり、上記した実施の形態においては、
時系列信号である疑似周期信号の各時刻最大周波数をド
ライバーとして推定し、それに基づいて基本周波数なら
びに基本波振幅を得ているものである。That is, in the above embodiment,
The maximum frequency at each time of the pseudo period signal which is a time series signal is estimated as a driver, and the fundamental frequency and the fundamental wave amplitude are obtained based on that.
【００４７】このため、従来の疑似周期信号の基本周波
数を推定する手法と比較すると、サンプリング周波数を
低くすることができ、機器構成を簡素化することができ
るようになってコストを低減させることができるように
なるものである。Therefore, as compared with the conventional method of estimating the fundamental frequency of the pseudo periodic signal, the sampling frequency can be lowered, the device configuration can be simplified, and the cost can be reduced. It will be possible.
【００４８】なお、最低サンプリング周波数に関して
は、従来の疑似周期信号の基本周波数を推定する手法に
おいて疑似周期信号としてＨＲＶを選択した場合に１２
８Ｈｚであるのに対して、この実施の形態においては５
Ｈｚで十分であり、約２０分の１にすることができる。The minimum sampling frequency is 12 when HRV is selected as the pseudo periodic signal in the conventional method of estimating the fundamental frequency of the pseudo periodic signal.
The frequency is 8 Hz, whereas in this embodiment, it is 5 Hz.
Hz is sufficient and can be reduced to about 1/20.
【００４９】また、上記した実施の形態においては、疑
似周期信号の基本周波数のみならず、疑似周期信号の基
本波振幅も推定することができる。Further, in the above-described embodiment, not only the fundamental frequency of the pseudo periodic signal but also the fundamental wave amplitude of the pseudo periodic signal can be estimated.
【００５０】[0050]
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、疑似周期信号における波形のピークを検出
することなく低サンプリング周波数で作動可能な疑似周
期信号推定方法およびその装置を提供することができる
という優れた効果を奏する。As described above, the present invention provides a method and apparatus for estimating a pseudo period signal which can be operated at a low sampling frequency without detecting the peak of the waveform in the pseudo period signal. It has an excellent effect that it can.
【００５１】また、本発明は、以上説明したように構成
されているので、疑似周期信号の基本周波数のみなら
ず、疑似周期信号の基本波振幅を推定することができる
ようにした疑似周期信号推定方法およびその装置を提供
することができるという優れた効果を奏する。Further, since the present invention is configured as described above, it is possible to estimate not only the fundamental frequency of the pseudo periodic signal but also the fundamental wave amplitude of the pseudo periodic signal. It has an excellent effect that a method and an apparatus thereof can be provided.
【図１】心電図データの一例を示す波形図である。FIG. 1 is a waveform chart showing an example of electrocardiogram data.
【図２】本発明による疑似周期信号推定装置の実施の形
態の一例を示すブロック構成説明図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of an embodiment of a pseudo periodic signal estimation device according to the present invention.
【図３】本発明による疑似周期信号推定装置の操作パネ
ルの概略構成説明図である。FIG. 3 is a schematic configuration explanatory diagram of an operation panel of the pseudo period signal estimation device according to the present invention.
【図４】本発明による疑似周期信号推定装置の動作を示
すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an operation of the pseudo periodic signal estimation device according to the present invention.
１０ 中央処理装置（ＣＰＵ） １２ バス １４ リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ） １６ ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ） １８ 操作子群 ２０ 表示装置 ２２ 疑似周期信号選択操作子 ２４ モード選択操作子 ２６ 周波数初期値選択操作子 10 Central processing unit (CPU) 12 buses 14 Read Only Memory (ROM) 16 Random access memory (RAM) 18 Operator group 20 display 22 Pseudo periodic signal selection operator 24 Mode selector 26 Frequency initial value selection operator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 昇 愛知県名古屋市守山区大字下志段味字穴ヶ 洞2271−130 サイエンスパーク研究開発 センター内 理化学研究所バイオミメティ ックコントロール研究センター内 Ｆターム(参考） 2G029 AA01 AA03 AB05 AC08 AG03 AH00 4C017 AA02 AC15 BC08 BC16 FF30 4C038 SX04 SX07 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Noboru Onishi Aichi Prefecture Moriyama-ku, Nagoya, Shimoishi Danji Amaga Do 2271-130 Science Park R & D Center RIKEN Biomimeti In the Quick Control Research Center F-term (reference) 2G029 AA01 AA03 AB05 AC08 AG03 AH00 4C017 AA02 AC15 BC08 BC16 FF30 4C038 SX04 SX07
Claims (6)
とを推定する疑似周期信号推定方法において、 疑似周期信号から所定の時刻のそれぞれにおいてスペク
トルが最大の周波数を検出し、 前記検出した周波数を中心周波数とするバンドパスフィ
ルターによって前記疑似周期信号をフィルタリングした
結果に基づいて、前記疑似周期信号の基本周波数を推定
し、 前記検出した周波数を中心周波数とするバンドパスフィ
ルターによって前記疑似周期信号をフィルタリングした
結果に基づいて、前記疑似周期信号の基本波振幅を推定
するものである疑似周期信号推定方法。1. A pseudo-periodic signal estimation method for estimating a fundamental frequency and a fundamental wave amplitude of a pseudo-periodic signal, comprising detecting a frequency having a maximum spectrum at each of predetermined times from the pseudo-periodic signal, and detecting the detected frequency. Based on the result of filtering the pseudo periodic signal by the bandpass filter having the center frequency, the fundamental frequency of the pseudoperiod signal is estimated, and the pseudoperiod signal is filtered by the bandpass filter having the detected frequency as the center frequency. A pseudo period signal estimation method for estimating the fundamental wave amplitude of the pseudo period signal based on the result.
とを推定する疑似周期信号推定方法において、 疑似周期信号から所定の時刻のそれぞれにおいてスペク
トルが最大の周波数を検出し、 前記検出した周波数を中心周波数とするバンドパスフィ
ルターによって前記疑似周期信号をフィルタリングした
結果から、ヒルベルト変換を使って求めた瞬間角周波数
に、定数（６０／２π）を乗じたものを前記疑似周期信
号の基本周波数として推定し、 前記検出した周波数を中心周波数とするバンドパスフィ
ルターによって前記疑似周期信号をフィルタリングした
結果をヒルベルト変換し、前記ヒルベルト変換した結果
の絶対値を前記疑似周期信号の基本波振幅として推定す
るものである疑似周期信号推定方法。2. A pseudo-periodic signal estimation method for estimating a fundamental frequency and a fundamental wave amplitude of a pseudo-periodic signal, wherein a frequency having a maximum spectrum is detected from the pseudo-periodic signal at each of predetermined times, and the detected frequency is From the result of filtering the quasi-periodic signal by the band pass filter having the center frequency, the instantaneous angular frequency obtained by using the Hilbert transform is multiplied by a constant (60 / 2π) to estimate the fundamental frequency of the quasi-periodic signal. The Hilbert transform the result of filtering the pseudo-periodic signal by a bandpass filter having the detected frequency as the center frequency, and the absolute value of the result of the Hilbert transform is estimated as the fundamental wave amplitude of the pseudo-periodic signal. A pseudo-periodic signal estimation method.
に記載の疑似周期信号推定方法において、 前記疑似周期信号から所定の時刻のそれぞれにおいてス
ペクトルが最大の周波数を検出する際に、所定の変動範
囲において検出するものである疑似周期信号推定方法。3. The pseudo-periodic signal estimating method according to claim 1, wherein a predetermined frequency is detected from the pseudo-periodic signal at a predetermined time at each predetermined time. Pseudo-periodic signal estimation method for detecting in the fluctuation range of.
とを推定する疑似周期信号推定装置において、 疑似周期信号から所定の時刻のそれぞれにおいてスペク
トルが最大の周波数を検出する検出手段と、 前記検出手段によって検出された周波数を中心周波数と
するバンドパスフィルターとを有し、 前記バンドパスフィルターによって前記疑似周期信号を
フィルタリングした結果に基づいて前記疑似周期信号の
基本周波数を推定し、 前記バンドパスフィルターによって前記疑似周期信号を
フィルタリングした結果に基づいて前記疑似周期信号の
基本波振幅を推定するものである疑似周期信号推定装
置。4. A pseudo-periodic signal estimating device for estimating a fundamental frequency and a fundamental wave amplitude of a pseudo-periodic signal, comprising: detecting means for detecting a frequency having a maximum spectrum from the pseudo-periodic signal at each of predetermined times; A bandpass filter having a frequency detected by means as a center frequency, and estimating a fundamental frequency of the pseudo-periodic signal based on a result of filtering the pseudo-periodic signal by the band-pass filter, the band-pass filter A pseudo-period signal estimating device for estimating the fundamental wave amplitude of the pseudo-period signal based on the result of filtering the pseudo-period signal by.
とを推定する疑似周期信号推定装置において、 疑似周期信号から所定の時刻のそれぞれにおいてスペク
トルが最大の周波数を検出する検出手段と、 前記検出手段によって検出された周波数を中心周波数と
するバンドパスフィルターと、 前記バンドパスフィルターによって前記疑似周期信号を
フィルタリングした結果からヒルベルト変換を使って瞬
間角周波数を求める瞬間角周波数獲得手段と、前記瞬間
角周波数獲得手段によって求められた瞬間角周波数に定
数（６０／２π）を乗じる乗算手段とを有し、前記バン
ドパスフィルターによって前記疑似周期信号をフィルタ
リングした結果から、前記瞬間角周波数獲得手段によっ
てヒルベルト変換を使って求めた瞬間角周波数に、前記
乗算手段によって定数（６０／２π）を乗じたものを前
記疑似周期信号の基本周波数として推定する周波数推定
手段と、 前記バンドパスフィルターによって前記疑似周期信号を
フィルタリングした結果をヒルベルト変換し、前記ヒル
ベルト変換した結果の絶対値を前記疑似周期信号の基本
波振幅として推定する振幅推定手段とを有する疑似周期
信号推定装置。5. A pseudo-periodic signal estimating device for estimating a fundamental frequency and a fundamental wave amplitude of a pseudo-periodic signal, comprising: detecting means for detecting a frequency having a maximum spectrum from the pseudo-periodic signal at each of predetermined times; A bandpass filter whose center frequency is the frequency detected by the means, an instantaneous angular frequency acquisition means for obtaining an instantaneous angular frequency using the Hilbert transform from the result of filtering the pseudo periodic signal by the bandpass filter, and the instantaneous angle Hilbert transform by the instantaneous angular frequency acquisition means based on the result of filtering the pseudo-periodic signal by the bandpass filter, and a multiplication means for multiplying the instantaneous angular frequency obtained by the frequency acquisition means by a constant (60 / 2π). To the instantaneous angular frequency obtained by using Frequency estimation means for estimating a value obtained by multiplying a constant (60 / 2π) as the fundamental frequency of the pseudo periodic signal, and a result of Hilbert transform of the result of filtering the pseudo periodic signal by the band pass filter And an amplitude estimating means for estimating the absolute value of as the fundamental wave amplitude of the pseudo periodic signal.
に記載の疑似周期信号推定装置において、 前記検出手段は、前記疑似周期信号から所定の時刻のそ
れぞれにおいてスペクトルが最大の周波数を検出する際
に、所定の変動範囲において検出するものである疑似周
期信号推定装置。6. The pseudo periodic signal estimation device according to claim 4, wherein the detection unit detects a frequency having a maximum spectrum from the pseudo periodic signal at each of predetermined times. A pseudo-periodic signal estimation device for detecting in a predetermined fluctuation range.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001276053A JP2003084019A (en) | 2001-09-12 | 2001-09-12 | Pseudo periodic signal estimating method and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001276053A JP2003084019A (en) | 2001-09-12 | 2001-09-12 | Pseudo periodic signal estimating method and device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003084019A true JP2003084019A (en) | 2003-03-19 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2001276053A Pending JP2003084019A (en) | 2001-09-12 | 2001-09-12 | Pseudo periodic signal estimating method and device |
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|---|---|
| JP (1) | JP2003084019A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2001
- 2001-09-12 JP JP2001276053A patent/JP2003084019A/en active Pending
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