CN103505195A

CN103505195A - 人体脉搏测量方法、装置和移动终端

Info

Publication number: CN103505195A
Application number: CN201310393724.2A
Authority: CN
Inventors: 夏璐; 金恒庄; 刘海鹏
Original assignee: Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd
Current assignee: Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2033-09-02
Also published as: CN103505195B

Abstract

一种人体脉搏测量方法、装置和移动终端，所述人体脉搏测量方法包括：在内置有惯性器件的移动终端置于人体脉搏测量位置后，连续获取所述惯性器件的敏感轴的测量值，所述测量值对应于所述敏感轴的倾斜角；检测预设时间内所述敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数N，所述变化方向包括变大或变小；以N确定人体脉搏的频率。本发明技术方案的人体脉搏测量方法具有实现成本低、便于实现、兼容性好的优点。

Description

人体脉搏测量方法、装置和移动终端

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种人体脉搏测量方法、装置和移动终端。

背景技术

随着电子技术的发展，移动终端（例如手机）支持的功能越来越多。其中，就有很多是关于人体健康方面的应用，例如测量人体脉搏或心律。

目前，测量人体脉搏的方式主要有：

采用红外传感器来测量。其原理为：随着人体心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变，当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液回流心脏时，组织的半透明度增大。这种现象在人体组织较为轻薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。若移动终端具有红外功能，这是将手指放在红外发射接口上，就能检测到手指血液的变化情况，从而得到人体脉搏的频率。

采用低频响应的麦克来测量。其原理为：通过低频麦克感应人体脉搏跳动时引起的空气振动，得到人体脉搏的频率。但是由于人体脉搏的跳动引起的空气振动是非常微弱的，因此就要求低频麦克具有非常高的灵敏度。

采用压力计来检测。其原理与低频响应麦克的工作原理比较类似，也是通过感应人体脉搏跳动时引起的空气振动的。

由于目前市场上绝大多数的移动终端上并不安装有这些专用芯片，如果要通过移动终端实现人体脉搏测量的话，势必要在移动终端上额外安装这些专用芯片，这无疑会增加移动终端的设计成本。

相关技术可参考公开号为US20120003929的美国专利。

发明内容

本发明技术方案解决的是：现有技术中通过移动终端检测人体脉搏时实现成本高的问题。

为解决上述问题，本发明技术方案提供一种人体脉搏测量方法，包括：

在内置有惯性器件的移动终端置于人体脉搏测量位置后，连续获取所述惯性器件的敏感轴的测量值，所述测量值对应于所述敏感轴的倾斜角；

检测预设时间内所述敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数N，所述变化方向包括变大或变小；

以N确定人体脉搏的频率。

可选的，所述预设时间的取值范围为[1，10]，单位为秒。

可选的，所述以N确定人体脉搏的频率包括：

将N乘以2并除以所述预设时间的值作为人体脉搏的频率。

可选的，所述人体脉搏测量方法还包括：

对确定的人体脉搏的频率进行更新。

可选的，所述对确定的人体脉搏的频率进行更新包括：

以预定频率检测N的值，每次检测的N的值为当次检测之前的所述预设时间内所述敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数；所述预定频率基于人体脉搏的频率确定；

以当次检测的N的值所确定的人体脉搏的频率更新前一次检测的N的值所确定的人体脉搏的频率。

可选的，所述人体脉搏测量方法还包括：

以确定的人体脉搏的频率，生成人体脉搏的波形；

在所述移动终端的显示屏上显示所述人体脉搏的频率和波形中的至少一项。

可选的，所述人体脉搏测量方法还包括：

在所述检测预设时间内所述敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数N的过程中进行滤波处理，去除其中的抖动干扰信号。

可选的，所述滤波处理包括：

当所述敏感轴的倾斜角的变化方向发生改变后，以预定检测频率检测所述敏感轴的倾斜角保持所述改变后的变化方向的次数M；

当M大于门限值时，所述敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数加1。

可选的，所述门限值的取值范围为[3，5]。

可选的，所述惯性器件为陀螺仪传感器或重力加速度传感器。

可选的，所述敏感轴的方向与所述移动终端的长度方向一致或与重力方向一致。

为解决上述问题，本发明技术方案还提供一种人体脉搏测量装置，所述移动终端设有惯性器件，所述装置包括：

获取单元，用于在内置有惯性器件的移动终端置于人体脉搏测量位置后，连续获取所述惯性器件的敏感轴的测量值，所述测量值对应于所述敏感轴的倾斜角；

第一检测单元，用于检测预设时间内所述获取单元获取的敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数N，所述变化方向包括变大或变小；

确定单元，用于以N确定人体脉搏的频率。

为解决上述问题，本发明技术方案还提供一种移动终端，包括上述人体脉搏测量装置。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：

由于移动终端中的惯性器件的敏感轴的倾斜角所反映的是移动终端的姿态，因此通过连续检测惯性器件的敏感轴的倾斜角，就能知道移动终端的姿态的连续变化情况。而放置在人体脉搏测量位置的移动终端的姿态变化正是有人体脉搏跳动引起的，这样就能通过预设时间内敏感轴的倾斜角变化方向改变的次数计算出人体脉搏跳动的频率。而且，目前绝大多数移动终端为了方便用户使用，都有类似重力感应的功能，也就是说移动终端中都安装有惯性器件，这样移动终端无需安装测量人体脉搏专用的芯片就能对人体脉搏进行测量，实现成本低，且便于操作。

通过对移动终端测量得到的人体脉搏频率进行实时更新，能够保证确定的人体脉搏频率的具有更高的可靠性和准确性。

通过在检测所述敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数的过程中，还通过滤波处理，有效的去处了抖动干扰对测量结果造成的影响，进一步保证了测量结果的准确性。

在确定人体脉搏频率的同时，还能相应的确定出人体脉搏跳动的波形，并将得到的频率和波形显示在移动终端的显示屏上，使用户能够方便的查看到检测结果。

附图说明

图1是本发明实施例一的人体脉搏测量方法的流程示意图；

图2是人体脉搏测量位置的示意图；

图3是移动终端放置在人体脉搏测量位置的示意图；

图4是本发明实施例一的移动终端测量人体脉搏的示意图；

图5是本发明实施例一的移动终端的平面与水平面的夹角示意图；

图6是本发明实施例一的移动终端在图4所示的位置0时惯性器件的各敏感轴的示意图；

图7是本发明实施例一的移动终端在图4所示的位置1时惯性器件的各敏感轴的示意图；

图8是本发明实施例二的人体脉搏测量方法的流程示意图；

图9是本发明实施例二的人体脉搏测量装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

实施例一

如图1所示，为本发明实施例一的人体脉搏测量方法的流程示意图，包括：

步骤S100：在内置有惯性器件的移动终端置于人体脉搏测量位置后，连续获取所述惯性器件的敏感轴的测量值，所述测量值对应于所述敏感轴的倾斜角。其中，人体脉搏测量位置就是能感知的人体脉搏跳动最强烈的位置，如图2所示，在人体手腕部位通过触摸即能找到人体脉搏跳动最强烈的位置A点。图3为将移动终端（如手机）放置在人体脉搏测量位置的示意图。可以理解的，使图3所示的移动终端的中心位置B点与图2所示的人体脉搏测量位置A点相重合，移动终端感应人体脉搏跳动的效果最好。

步骤S101：检测预设时间内所述敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数N。所述变化方向包括变大或变小。

如图4所示，可以看出，当移动终端放置到人体脉搏测量位置（A点）后，移动终端就会处于位置0，即移动终端的平面与水平面相平行的位置。当人体脉搏跳动时，就会使移动终端的姿态发生相应的变化，即沿虚线箭头所示的方向上下摆动，其中位置1、位置2可以理解为移动终端上下摆动时达到的极限位置（两个虚线框所示的位置）。在摆动过程中，移动终端的平面与水平面之间会形成如图5所示的夹角α，可以理解的，随着移动终端的上下摆动，α的值也会随着发生变化，而且通过α值的变化，能够反映出移动终端摆动的情况。具体的，当移动终端摆动到位置1时，α就等于α1（移动终端在位置1时其平面与水平面形成的夹角），然后移动终端开始向位置2摆动，这时α就会逐渐变小，直到移动终端的平面平行于水平面时，α的值等于0；随着移动终端继续向位置2摆动，α的值继续变小（到水平面以下，α变为负值），并在位置2时α的值等于-α1（移动终端在位置2时其平面与水平面形成的夹角），然后移动终端又开始从位置2向位置1摆动，α的值又从-α1开始逐渐变大到0、继续再变大到α1，以此往复。当然移动终端每次摆动幅度可能都不一样，即两个极限位置所对应的α值的绝对值并不相等，且每次摆动对应的极限位置的α值也不相同，因此本实施例中的α1通指移动终端任意一次摆动的两个极限位置所对应的α角度。从上面的分析就可以得出，α值的变化的规律与移动终端由于人体脉搏跳动引起的摆动规律的关系为：移动终端来回摆动1次（从位置1开始摆动到位置2，再摆动回位置1），α的值变化方向改变的次数为2次。需要说明的是，虽然移动终端每次摆动的幅度可能不同，但是α的值变化方向改变的次数并不受影响。而且可以理解的，当移动终端被放置在测量位置后，人体脉搏跳动一次移动终端就会相应的来回摆动一次，也就是说，人体脉搏跳动次数与α的值变化方向改变的次数之间的关系为：脉搏跳动一次，α的值变化方向改变2次。

那么如何得到α的值变化方向改变的次数，就是实现上述计算的关键。众所周知，目前的绝大多数移动终端，为了便于用户使用，都具有姿态感应功能，例如用户可以通过改变移动终端的方向调整图片或者文件为横向或者纵向显示。这些功能的实现，都依赖于移动终端之中安装的惯性器件，例如陀螺仪传感器或者重力加速度传感器。本实施例中以重力加速度传感器为例进行说明。如图6所示，为三轴重力加速度传感器的三个敏感轴对应的坐标轴，其中z轴垂直于地平面，x轴和y轴相互垂直且构成的平面与z轴垂直，x轴和y轴构成的平面就是移动终端的平面。由于重力的方向是不变的，始终垂直地平面，因此通过各敏感轴的加速度值再结合重力加速度值就能得到各敏感轴的倾斜角。例如，若测得x轴的加速度的值为A_x，结合重力加速度值g_n，那么x轴的倾斜角β（x轴与重力轴之间的夹角）就等于arccos（A_x/g_n）。图7为移动终端在图4所示的位置1时惯性器件的敏感轴的示意图，结合图3至图5，当移动终端在位置1时，重力加速度传感器的三个敏感轴分别为x1、y1和z1，可以看出这时x1与x之间的夹角就是移动终端的平面与水平面之间的夹角α1。根据前面的分析，可以根据移动终端在位置1时x轴的加速度值计算到β的值，从图中可以看出α1与β之间的关系为：α1=90-β。类似的，可以得到移动终端在任意位置时其平面与水平面之间的夹角α与在该位置时惯性器件的倾斜角的和都是90度。也就是说，移动终端的平面与水平面之间的夹角和移动终端中的惯性器件的敏感轴的倾斜角之间有一一对应的关系，它们的变化方向也是相互对应的：当惯性器件的敏感轴的倾斜角变大时，移动终端的平面与水平面之间的夹角变小；当惯性器件的敏感轴的倾斜角变小时，移动终端的平面与水平面之间的夹角变大。

需要说明的是，在其他实施中，也可以通过惯性器件的其他敏感轴来确定移动终端的平面与水平面之间的夹角，仍参考图7，可以看出，基于z轴的加速度值确定的z轴的倾斜角就是移动终端的平面与水平面之间的夹角。在具体实施时，可以根据移动终端放置的情况来选择使用哪个敏感轴。例如，如移动终端如图3放置时，可以选择的敏感轴为x轴和z轴，即与移动终端的长度方向一致或与重力方向一致的敏感轴。

基于上述分析可知，人体脉搏跳动次数与惯性器件的敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数之间的关系为：脉搏跳动一次，惯性器件的敏感轴的倾斜角的变化方向改变2次。若能得到一段预设时间内惯性器件的敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数N，就能得到人体脉搏跳动的频率。

步骤S101之后执行步骤S102：以N确定人体脉搏的频率。基于上述分析，通过在预设时间内检测到的N的值就能确定人体脉搏跳动的频率，具体的计算为：将N乘以2并除以所述预设时间的值作为人体脉搏的频率，其中，预设时间的取值范围一般可设置为1秒～10秒。

步骤S103：检测预设时间内所述敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数N的过程中进行滤波处理，去除其中的抖动干扰信号。可以理解的，人体脉搏引起的移动终端的摆动幅度是比较微小的，因此检测环境中的抖动干扰信号很容易影响测量结果的精度。例如，结合图4，本来移动终端处于从位置1向位置2的变化过程，但这时用户的手腕不小心抖动了一下，那么移动终端很可能会在沿位置2向位置1的方向轻微抖动一下，然后再回到位置1向位置2的方向上随脉搏的跳动而摆动。如果不进行滤波处理，就很可能将这次抖动引起的敏感轴的倾斜角的变化也检测进去，从而影响测量结果的准确性。这时可以通过滤波处理，来解决抖动干扰的问题。具体的，在敏感轴的倾斜角的变化方向发生改变后，以预定检测频率检测敏感轴的倾斜角保持改变后的变化方向的次数M，当M大于门限值时，才使敏感轴的倾斜角的变化方向的次数加1。这样就去除了抖动干扰带来的影响，保证了测量结果的准确性。

至此，通过移动终端中惯性器件的敏感轴的倾斜角在预设时间内变化方向改变的次数N，就能得到人体脉搏跳动的频率。相对于现有技术中需要通过低频响应麦克、压力感应器等专用设备来进行人体脉搏检测的方法相比，本实施例中的人体脉搏的检测方法能通过移动终端上的基本配置—惯性器件来实现，具有成本低，兼容性和适用性好的优点。

本实施例中的人体脉搏测量方法，还能在检测N的过程中进行滤波处理，消除抖动干扰对测量结果的影响，进一步保证了测量结果的精确性。

实施例二

如图8所示，为本实施例的人体脉搏测量方法的流程示意图，包括：

步骤S200：在内置有惯性器件的移动终端置于人体脉搏测量位置后，连续获取所述惯性器件的敏感轴的测量值，所述测量值对应于所述敏感轴的倾斜角。

步骤S201：检测预设时间内所述敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数N，所述变化方向包括变大或变小。

步骤S202：以N确定人体脉搏的频率。

步骤S203：检测预设时间内所述敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数N的过程中进行滤波处理，去除其中的抖动干扰信号。

步骤S200至步骤S203的执行可参考实施例一中的步骤S100至步骤S103。

步骤S204：对确定的人体脉搏的频率进行更新。在测量过程中，用户的手腕难免会发生一些抖动，这时移动终端的摆动情况就会随之发生变化，例如，摆动的幅度变大了、而摆动的频率变低了。此时，测量得到的人体脉搏的频率也会随之变低。而且这样的干扰无法通过步骤S203所描述的方式进行消除。针对这个问题，在本实施例中，通过对确定的人体脉搏的频率进行更新的方法来消除这些干扰。具体的，以预定频率检测N的值，并使每次检测的N的值为当次检测之前的预设时间内敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数；然后用当次检测的N的值所确定的人体脉搏的频率更新前一次检测的N的值所确定的人体脉搏的频率。其中，预定频率基于人体脉搏的频率确定，一般至少要大于正常情况下人体脉搏频率最高值的两倍。例如，若取人体脉搏频率最高为150次/分钟，那么预定频率至少应为5Hz。

步骤S205：以确定的人体脉搏的频率，生成人体脉搏的波形，并显示在移动终端的显示屏上。为了便于用户查看检测结果，可以将确定的人体脉搏的频率显示在移动终端的显示屏上。另外，基于确定的人体脉搏的频率还可以生成相应的人体脉搏的波形，也可以一并在移动终端的显示屏上进行显示。在确定人体脉搏的波形时，可以直接按照确定的人体脉搏的频率生成固定振幅的波形图，也可以基于各时刻移动终端的惯性器件的倾斜角的值及其变化速度，确定各时刻波形的斜率，得到更加精确的人体脉搏的波形。在其他实施例中，可以根据用户的需求选择频率或者波形中的任意一项进行显示。

至此，移动终端就完成人体脉搏的测量。相对于现有技术中需要通过低频响应麦克、压力感应器等专用设备来进行人体脉搏检测的方法相比，本实施例中的人体脉搏的检测方法能通过移动终端上的基本配置—惯性器件来实现，具有成本低，兼容性和适用性好的优点。

而且，还将能在检测过程中进行滤波处理，消除抖动干扰对测量结果的影响，进一步保证了测量结果的精确性。

另外，本实施例还提供了对确定的人体脉搏的频率进行实时更新的方法，能够使测量结果随着测量时间的增加，逐步消除一些低频信号对测量结果的干扰，以保证测量结果的准确性。

对应的，本实施例还提供一种人体脉搏测量装置，如图9所示，包括：获取单元10、第一检测单元20、确定单元30、更新控制单元40、波形生成单元50、显示单元60和滤波单元70。其中，获取单元10，用于在内置有惯性器件的移动终端置于人体脉搏测量位置后，连续获取所述惯性器件的敏感轴的测量值，所述测量值对应于所述敏感轴的倾斜角；第一检测单元20，用于检测预设时间内所述获取单元10获取的敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数N，所述变化方向包括变大或变小；确定单元30，用于当所述第一检测单元20得到的N大于检测门限值时，以N确定人体脉搏的频率；更新控制单元40，用于对确定的人体脉搏的频率进行更新控制；波形生成单元50，用于以确定的人体脉搏的频率，生成人体脉搏的波形；显示单元60，用于在所述移动终端的显示屏上显示所述人体脉搏的频率和波形中的至少一项；滤波单元70，用于在所述第一检测单元20检测预设时间内所述敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数N的过程中进行滤波处理，去除其中的抖动干扰信号。

在本实施例中，滤波单元70包括：第二检测单元，用于当所述敏感轴的倾斜角的变化方向发生改变后，以预定检测频率检测所述敏感轴的倾斜角保持所述改变后的变化方向的次数M；累加单元，用于当所述第二检测单元检测到的M大于门限值时，所述敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数加1。

需要说明的是，所述获取单元10、第一检测单元20和确定单元30构成一个对人体脉搏进行测量的整体（如图9中虚线框所示），更新控制单元40控制该整体进行实时测量，不断输出确定的人体脉搏的频率。

所述人体脉搏测量装置的具体实施可参考本实施例中关于人体脉搏测量方法的描述。

对应的，本实施例还提供一种移动终端，包括上述人体脉搏测量装置。该移动终端对人体脉搏进行测量的具体实施可参考本实施例中关于人体脉搏测量方法的描述。

本领域技术人员可以理解，实现上述人体脉搏测量装置的全部或部分是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于可读存储介质中，所述存储介质可以是ROM、RAM、磁碟、光盘等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种人体脉搏测量方法，其特征在于，包括：

以N确定人体脉搏的频率。

2.如权利要求1所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，所述预设时间的取值范围为[1，10]，单位为秒。

3.如权利要求1所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，所述以N确定人体脉搏的频率包括：

将N乘以2并除以所述预设时间的值作为人体脉搏的频率。

4.如权利要求1所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，还包括：对确定的人体脉搏的频率进行更新。

5.如权利要求4所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，所述对确定的人体脉搏的频率进行更新包括：

6.如权利要求1所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，还包括：

以确定的人体脉搏的频率，生成人体脉搏的波形；

7.如权利要求1所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，还包括：

8.如权利要求7所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，所述滤波处理包括：

9.如权利要求8所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，所述门限值的取值范围为[3，5]。

10.如权利要求1所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，所述惯性器件为陀螺仪传感器或重力加速度传感器。

11.如权利要求1所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，所述敏感轴的方向与所述移动终端的长度方向一致或与重力方向一致。

12.一种人体脉搏测量装置，其特征在于，包括：

确定单元，用于以N确定人体脉搏的频率。

13.如权利要求12所述的人体脉搏测量装置，其特征在于，还包括：

更新控制单元，用于对确定的人体脉搏的频率进行更新控制。

14.如权利要求12所述的人体脉搏测量装置，其特征在于，还包括波形生成单元，用于以确定的人体脉搏的频率，生成人体脉搏的波形。

15.如权利要求14所述的人体脉搏测量装置，其特征在于，还包括显示单元，用于显示所述人体脉搏的频率和波形中的至少一项。

16.如权利要求12所述的人体脉搏测量装置，其特征在于，还包括滤波单元，用于在所述第一检测单元检测预设时间内所述敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数N的过程中进行滤波处理，去除其中的抖动干扰信号。

17.如权利要求16所述的人体脉搏测量装置，其特征在于，所述滤波单元包括：

第二检测单元，用于当所述敏感轴的倾斜角的变化方向发生改变后，以预定检测频率检测所述敏感轴的倾斜角保持所述改变后的变化方向的次数M；

累加单元，用于当所述第二检测单元检测到的M大于门限值时，所述敏感轴的倾斜角的变化方向改变的次数加1。

18.如权利要求12所述的人体脉搏测量装置，其特征在于，所述惯性器件为陀螺仪传感器或重力加速度传感器。

19.一种移动终端，包括惯性器件，其特征在于，还包括权利要求12至18任一项所述的人体脉搏测量装置。