CN102068244A - 智能手机心音看诊器中心音的存储处理显示方法 - Google Patents

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CN102068244A CN 201110006997 CN201110006997A CN102068244A CN 102068244 A CN102068244 A CN 102068244A CN 201110006997 CN201110006997 CN 201110006997 CN 201110006997 A CN201110006997 A CN 201110006997A CN 102068244 A CN102068244 A CN 102068244A
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成谢锋
严仍义
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Nanjing Post and Telecommunication University
Nanjing University of Posts and Telecommunications
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Nanjing Post and Telecommunication University
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Abstract

本发明公开了一种基于Symbian平台的智能手机心音看诊器中心音的存储显示处理方法。这是一种利用电子听诊器来采集人体心音信号，然后利用手机对采集的心音信号进行数据存储、心率检测和动态显示的新型可视化信息处理平台。该系统由电子听诊器、手机终端、软件组成。电子听诊器用来采集人体心音信号；手机终端通过其USB接口接收模拟心音信号并利用内置的A/D转换设备将接收到的模拟心音信号转换为数字心音信号，最后利用手机录音设备将心音以WAV格式音频文件的形式录下来存储到手机中；软件是整个系统的核心，用来实现心音的存储、播放、心率检测以及动态显示。存储的WAV格式心音音频文件可以进行两路处理：实现了任何人，任何时间，任何地点都能实时监测心音的功能。

Description

智能手机心音看诊器中心音的存储处理显示方法
技术领域
本发明涉及一种利用智能手机实现心率检测及心音动态显示的方法，属于心电信号的处理和传输的技术领域。
背景技术
心音信号是人体中一种重要的生理信号。电子听诊器通过心音传感器来采集心音，然后利用放大电路将采集到的微弱的心音信号放大十几倍，同时可以连接到个人计算机(PC)上利用信号处理软件显示心音信号波形并进行分析处理。
目前，利用电子听诊器检测心音的普遍方法是用心音传感器采集心音信号，并经过电路放大处理后在液晶显示器上显示出波形，或者将心音信号通过声卡存储到计算机中，利用计算机中的音频播放软件播放心音并实时显示心音的包络波形。
这类方法，相对而言需要的器件多，成本高，携带不方便，不利于随时随地检测心音，而且用电子听诊器检测的心音实时显示在屏幕上时，其波形或包络波形图比较复杂。随着人们生活水平的提高和科学技术的发展，人们需要随时随地了解自己的心脏跳动情况，对自己的生理情况有所把握。所以，在相当普及便携的智能手机平台上开发一种用于对人体心音信号进行可视监测的系统，就能解决上述问题。随着移动互联网技术的发展，手机已经从单一的通话工具发展到集语音、数据、网络、多媒体处理功能于一体的智能终端。但利用手机作为心音监测的工具还是没有产品的，所以开发基于Symbian平台的智能手机心音看诊器，对开拓手机在人们日常生活中的应用，推动新一代智能手机的发展都具有积极的现实意义。本发明主要涉及一种利用智能手机实现心率检测及心音动态显示的技术。
发明内容
技术问题：本发明基于电子科学技术和Symbian平台编程的相关技术，提出了一种附加在诺基亚Symbian平台智能手机上用于对人体心音信号进行心率检测和动态显示的技术。
由于手机是人们随身携带的通讯设备，利用手机作为平台开发心音看诊器，关键的问题是如何利用智能手机软件平台实现心音信号的相关处理和动态显示，使心音图像按心率的节拍动态显示在手机屏幕上，从而拓宽手机的应用范围。
技术方案：本发明基于Symbian(一种诺基亚手机软件开发平台)平台开发的智能手机心音看诊器中心音的存储显示处理系统主要包括电子听诊器，手机终端和软件。对电子听诊器所采集的人体心音信号，首先通过手机USB接口接收并利用手机的A/D转换设备将模拟心音信号转换为离散数字心音信号，然后利用内置录音设备将数字心音以WAV格式音频文件的形式录下来存储到手机中，存储的WAV格式心音音频文件一路经手机中的播放模块播放出来，另一路在播放心音的同时，将音频文件转换化为TXT格式的心音图数据文件，根据心音图数据利用心率检测程序将心率计算出来，并且通过手机的图形图像处理功能，以一种动态图——“跳动的心脏”的形式将心脏的运动情况模拟显示在手机屏幕上，计算的心率为多少次，这个“跳动的心脏”就跳动多少次。
所述动态图在播放WAV格式心音音频文件时，利用Symbian平台中提供的文件输出流工具类RFileWriteStream(开发平台中的一组软件命令)将WAV格式心音音频文件中的量化的心音数据提取出来得到心音图数据，将得到的心音图数据保存在TXT格式的心音图数据文件Heart.txt中，文件中每行一个整数，直接对应模拟声波被量化的数字量，本系统数据采样频率为1000Hz，1Byte取值范围为-128-127。
所述动态图，对一段TXT格式的心音信号先进行二次采样，每间隔3点取一个数据，以降低数据的计算量，然后计算该信号的能量谱，对获取的心音能量谱用经验模式分层方法提取其包络，以包络线均值为阈值，对大于阈值的信号点分别视为第一心音、第二心音的起点和终点，将上述信息反馈到原始心音信号中，可准确分割出一个周期的心音信号，最后通过取3个周期的心音信号和采样频率求平均心跳周期，可计算出心率。
所述动态图通过引擎类CGifHeartAnimationEngine(开发平台中的一组软件命令)编程实现，通过在该引擎类中编写函数StartL()来控制“跳动的心脏”的跳动：计算的心率是多少，StartL()就会启动一个定时器来控制心脏跳动的次数和每次跳动的时间，从而可以更直观的表征心脏的运动情况，这与传统播放心音音频文件时所显示信号的包络波形是截然不同的。
有益效果：利用智能手机实现心音的采集、存储、心率检测和动态显示，使用者可以随时随地检测自己的心音，从而有利于使用者随时随地的对自己的心脏状况进行监测，同时还可以记录个人的心脏生理信息。特别是在广泛使用的智能手机平台上开发这种心音监测系统，能开拓智能手机的新功能，推动新一代智能手机的发展。
附图说明
图1本发明的原理示意图；
图2智能心音看诊流程图；
图3第一心音、第二心音的起点和终点的确定。
具体实施方式
参阅附图1，本发明的手机心音看诊器中心音的存储处理显示系统包括1、电子听诊器；2、手机平台；3、心率检测软件；4、心音动态显示软件。对电子听诊器1所采集的人体心音信号，首先通过手机2的USB接口接收并利用手机2的A/D转换设备将模拟心音信号转换为离散数字心音信号，然后利用手机2的内置录音设备将数字心音以WAV格式音频文件的形式录下来存储到手机2中；存储的WAV格式心音音频文件一路经手机2中的播放模块播放出来，另一路在播放心音的同时，将音频文件转换化为TXT格式的心音图数据文件，根据心音图数据利用心率检测软件3将心率计算出来，并且通过手机2的图形图像处理功能，利用动态显示软件4以一种动态图——“跳动的心脏”的形式将心脏的运动情况模拟显示在手机2的屏幕上，计算的心率为多少次，这个“跳动的心脏”就跳动多少次。
心率检测软件3的实现的具体方法是，在播放WAV格式心音音频文件时，利用Symbian平台中提供的文件输出流工具类RFileWriteStream将WAV格式心音音频文件中的量化的心音数据提取出来得到心音图数据，将得到的心音图数据保存在TXT格式的心音图数据文件Heart.txt中，文件中每行一个整数，直接对应模拟声波被量化的数字量。数据采样频率为1000Hz，1Byte取值范围为-128-127。其部分代码如下：
RFileWriteStream OutStream；
_LIT(aFileName，″c:\\system\\apps\\Heart_Signal\\Heart.txt″)；
OutStream.Replace(aFs，aFileName，EFileWrite|EFileRead)；
然后按下面的步骤计算心率。(1)、在保证不混叠的情况下，对一段TXT格式的心音信号进行二次采样，每隔3点取一个数据，以降低计算的数据量，有利于后续的快速处理。如附图3中a是原心音信号sx，附图3中b是二次采样后的心音信号sy，可见其数据量明显减少。(2)、计算二次采样后信号的能量谱，如附图3中c所示。(3)、对获取的心音能量谱用经验模式分层方法提取其包络。这种包络线某些尖峰处存在短时变小的情况，为了确定第一心音s1、第二心音s2的起点和终点，根据s1、s2的特点，以包络线均值为阈值，对连续时间间隔小于20ms的变化不予考虑，可获得归一化的能量包络线，如附图3中d所示。(4)、将上述信息反馈到原始心音信号中，可准确获得第一心音、第二心音的起点和终点，如附图3中e所示，因此可准确分割出一个周期的心音信号。通过取3个周期的心音信号求平均心跳周期，然后计算出心率。
心音动态显示软件4的实现的具体方法是，编程实现“跳动的心脏”的引擎类是CGifHeartAnimationEngine，在该引擎类中通过编写函数StartL()来控制“跳动的心脏”的跳动：计算的心率是多少，StartL()就会启动一个定时器来控制心脏跳动的次数和每次跳动的时间。CGifHeartAnimationEngine::StartL()的实现如下：
Figure BSA00000417705100041
其中，iInterval就是计算的心率次数，iDelay为一次心动周期的时间。根据“跳动的心脏”的跳动就能更加直观的表征心脏的运动状况。
上述功能是在诺基亚Symbian平台智能手机上开发的。

Claims (4)

1.一种智能手机心音看诊器中心音的存储显示处理方法，其特征是该处理方法基于Symbian平台，对电子听诊器所采集的人体心音信号，首先通过手机USB接口接收并利用手机的A/D转换设备将模拟心音信号转换为离散数字心音信号，然后利用内置录音设备将数字心音以WAV格式音频文件的形式录下来存储到手机中，存储的WAV格式心音音频文件一路经手机中的播放模块播放出来，另一路在播放心音的同时，将音频文件转换化为TXT格式的心音图数据文件，根据心音图数据利用心率检测程序将心率计算出来，并且通过手机的图形图像处理功能，以一种动态图——“跳动的心脏”的形式将心脏的运动情况模拟显示在手机屏幕上，计算的心率为多少次，这个“跳动的心脏”就跳动多少次。
2.根据权利要求1所述的智能手机心音看诊器中心音的存储显示处理方法，其特征是所述动态图在播放WAV格式心音音频文件时，利用Symbian平台中提供的文件输出流工具类RFileWriteStream将WAV格式心音音频文件中的量化的心音数据提取出来得到心音图数据，将得到的心音图数据保存在TXT格式的心音图数据文件Heart.txt中，文件中每行一个整数，直接对应模拟声波被量化的数字量，本系统数据采样频率为1000Hz，1Byte取值范围为-128-127。
3.根据权利要求1所述的智能手机心音看诊器中心音的存储显示处理方法，其特征是所述动态图，对一段TXT格式的心音信号先进行二次采样，每间隔3点取一个数据，以降低数据的计算量，然后计算该信号的能量谱，对获取的心音能量谱用经验模式分层方法提取其包络，以包络线均值为阈值，对大于阈值的信号点分别视为第一心音、第二心音的起点和终点，将上述信息反馈到原始心音信号中，可准确分割出一个周期的心音信号，最后通过取3个周期的心音信号和采样频率求平均心跳周期，可计算出心率。
4.根据权利要求1所述的智能手机心音看诊器中心音的存储显示处理方法，其特征是所述动态图通过引擎类CGifHeartAnimationEngine编程实现，通过在该引擎类中编写函数StartL()来控制“跳动的心脏”的跳动：计算的心率是多少，StartL()就会启动一个定时器来控制心脏跳动的次数和每次跳动的时间，从而可以更直观的表征心脏的运动情况，这与传统播放心音音频文件时所显示信号的包络波形是截然不同的。
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