CN105167759A - 一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法及其系统，所述方法包括采用手机采集人体心动物理信号；采用手机采集人体手指视频信号；对人体心跳物理信号滤波处理并提取心动变化时序信号；对人体手指视频信号处理并提取手指脉搏变化的时序信号；对两组信号的频率、波长、波幅、峰值和速度多个维度进行对比分析；计算关联变化点，通过关联变化点的时间差计算脉搏波速度。本发明的有益效果为：本发明具有成本低、测量全面准确、测量简单等优点，使用者无须专业人士既能随时随地用现有的智能手机测量等，容易及时发现心脑血管病症，及时就医，具有极大的社会价值。

Description

一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法及其系统

技术领域

本发明属于脉搏波速度测量技术，具体涉及利用一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法及其系统。

背景技术

鉴于脉搏波速度(Pulsewavevelocity)是心血管疾病罹患危险的独立预测因子，因此将降低PWV作为一个治疗目标，尤其是在治疗治疗老年高血压患者时；连续的PWV信息不仅对于治疗起到关键性作用，另外，PWV测量对于健康人群用于预防心脑血管疾病也有重要价值。传统的PWV测定方法多采用超声波传感器、压力传感器或电脉冲传感器方式，一方面硬件成本高、设备不便携带，另一方面操作复杂，一般需要在医生的协助下才能完成测量，不适合大量普及。

另外，人的脉搏博速度在不同的季节并不是恒定不变的，而且随着年龄的改变也有小幅度的变化，特别是对于心脑血管患者或者老年人，如果在短期内脉搏波速度变化较大，就代表了病情的变化情况。但是，目前世界上还没有一种方便实用的脉搏波速度测量系统，使被测量者在没有任何因测量导致的身体不适的情况下就能够准确实时的获得脉搏波速度值。

再者，脉搏波速度与人的身体心脑血管状况有非常密切的关系，在年龄和体重确定的情况下，通过脉搏波速度可以推测血压、血液粘稠度、血管弹性等人体指标。连续的PWV信息对于治疗起到关键性作用，因此，也需要有一种脉搏波测量系统，随身携带方便，够自动实时测量，并且能够将数据进行存储分析，从而可根据大数据量来客观分析人的实际心脑血管状况，进一步了解人的身体健康状况。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法，其改进之处在于：所述方法包括

采用手机采集人体心动物理信号；

采用手机采集人体手指视频信号；

对人体心跳物理信号滤波处理并提取心动变化时序信号；

对人体手指视频信号处理并提取手指脉搏变化的时序信号；

对两组信号的频率、波长、波幅、峰值和速度多个维度进行对比分析；

计算关联变化点，通过关联变化点的时间差计算脉搏波速度。

优选的，所述采用手机采集人体心动物理信号包括将手机放置在胸口位置，手机底部贴紧胸口，采用手机内置加速度传感器采集人体心动物理信号，每组信号时长2.5秒。

优选的，所述采用手机采集人体手指视频信号包括在采集心动物理信号的同时，将手覆盖在手机摄像头上，用手机摄像头采集人体手指的视频信号，实时采集，实时处理，每组信号时长2.5秒。

优选的，所述对人体心跳物理信号滤波处理并提取心动变化时序信号包括对采集到的人体心动物理信号进行滤波和去噪算法处理，提取准确的心跳变化时序信号。

优选的，所述对人体手指视频信号处理并提取手指脉搏变化的时序信号包括对人体手指视频信号处理，根据颜色变化提取手指脉搏随心跳变化所产生颜色色度变化的时序信号。

优选的，所述对两组信号的频率、波长、波幅、峰值和速度多个维度进行对比分析包括对心动变化时序信号和手指脉搏变化的时序信号的频率、波长、波幅、峰值和速度多个维度进行对比分析。

优选的，所述计算关联变化点，通过关联变化点的时间差计算脉搏波速度包括基于心动变化时序信号和手指脉搏变化的时序信号的同步采集，计算两组信号关联变化点，通过两组信号关联变化点的时间差计算脉搏波速度。

本发明基于另一目的提供的一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量系统，其改进之处在于：所述系统包括手机内置加速度传感器、心动信息采集模块、手机摄像头、视频采集模块、心动信息提取模块、光积信息提取模块、信号滤波模块、信号分析模块和脉搏波速计算模块；所述手机内置加速度传感器、心动信息采集模块、手机摄像头、视频采集模块、心动信息提取模块、光积信息提取模块、信号滤波模块和脉搏波速计算模块依次连接。

优选的，

所述手机内置加速度传感器用于采集人体心跳引起手机加速速度变化的时序信号；

所述手机摄像头用于采集人体手指视频信号；

所述视频采集模块用于按照一定的采样率和同步机制将视频信号采集并保存为固定时序视频信息；

所述心动信息提取模块用于对采集到的心动物理信号进行滤波、去噪算法处理，提取准确的心跳变化时序信号；

所述光积信息提取模块用户对视频采集模块所采集的视频信息按照色度变化生成手指脉搏随心跳变化的时序信号；

所述信号分析模块用于对心跳信号、手指脉搏信号的频率、波长、波幅、峰值和速度多个维度进行对比分析；

所述脉搏波速计算模块用于在信号的同步采集前提下，计算心动变化时序信号和手指脉搏变化的时序信号关联变化点，通过两组信号关联变化点的时间差计算脉搏波速度。

本发明的有益效果为：

本发明利用手机摄像头同步多点采集人体脉搏波信号，以实现无须其他外部传感器支持的情况下，仅通过手机测量人体不同部位脉搏波速度测量，与以往的脉搏波测量方法相比，本发明具有成本低、测量全面准确、测量简单等优点，使用者无须专业人士既能随时随地测量等，容易及时发现心脑血管病症，及时就医，具有极大的社会价值。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法流程示意图；

图2是本发明提供的一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法心动信号采集示意图(正面)；

图3是本发明提供的一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法心动信号采集示意图(侧面)；

图4是本发明提供的一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法手指视频采集示意图(手机背面)；

图5是本发明提供的一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法手指视频采集示意图(手机侧立面)；

图6是本发明提供的一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法心跳信号示意图；

图7是本发明提供的一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法脉搏信号示意图；

图8是本发明提供的一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法心跳、脉搏信号分析计算示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供了一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法及其系统。本发明仅手机内置加速度传感器、摄像头，无须额外的传感装置，可以准确采集和计算人体脉搏波速度数据，测量结果误差在20毫秒内。

本发明一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量系统，系统包括手机内置加速度传感器、心动信息采集模块、手机摄像头、视频采集模块、心动信息提取模块、光积信息提取模块、信号滤波模块、信号分析模块和脉搏波速计算模块；

其中，手机内置加速度传感器、心动信息采集模块、手机摄像头、视频采集模块、心动信息提取模块、光积信息提取模块、信号滤波模块和脉搏波速计算模块依次连接；

手机内置加速度传感器用于采集人体心跳引起手机加速速度变化的时序信号；

手机摄像头用于采集人体手指视频信号；

视频采集模块用于按照一定的采样率和同步机制将视频信号采集并保存为固定时序视频信息；

心动信息提取模块用于对采集到的心动物理信号进行滤波、去噪算法处理，提取准确的心跳变化时序信号；

光积信息提取模块用户对视频采集模块所采集的视频信息按照色度变化生成手指脉搏随心跳变化的时序信号；

信号分析模块用于对心跳信号、手指脉搏信号的频率、波长、波幅、峰值和速度多个维度进行对比分析；

脉搏波速计算模块用于在信号的同步采集前提下，计算心动变化时序信号和手指脉搏变化的时序信号关联变化点，通过两组信号关联变化点的时间差计算脉搏波速度。

本发明一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法具体流程如下：

(1)将手机放在胸口离心脏较近的位置，手机底部紧贴胸口；采用手机内置加速度传感器采集人体心动物理信号，每组信号时长2.5秒；

(2)同时，将手指放在手机后置摄像头上，用食指覆盖住摄像头和闪光灯；在采集心动物理信号的同时，将手覆盖在手机摄像头上，用手机摄像头采集人体手指的视频信号，实时采集，实时处理，每组信号时长2.5秒；

(3)手机对采集到的人体心动物理信号进行滤波和去噪等算法处理，提取准确的心跳变化时序信号；

(4)人体手指视频信号处理，根据颜色变化提取手指脉搏随心跳变化所产生颜色色度变化的时序信号；

(5)对心动变化时序信号和手指脉搏变化的时序信号的频率、波长、波幅、峰值和速度等多个维度进行对比分析；

(6)基于心动变化时序信号和手指脉搏变化的时序信号的同步采集，计算两组信号关联变化点，通过两组信号关联变化点的时间差计算脉搏波速度；共3次自动分析计算，同步显示测量结果。

实施例

1)测试者用手机打开本专利系统APP，点击开始测量；

2)APP界面显示提示信息提示操作步骤；

3)将手机放在胸口离心脏较近的位置，手机底部紧贴胸口；

4)同时、将手指放在手机后置摄像头上，用食指覆盖住摄像头和闪光灯。

5)APP界面实时显示测量者的心跳信号和脉搏信号，每隔2.5秒自动更新显示测量结果，7.5秒后测量结束，显示平均测量结果。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法，其特征在于：所述方法包括

采用手机采集人体心动物理信号；

采用手机采集人体手指视频信号；

对人体心跳物理信号滤波处理并提取心动变化时序信号；

对人体手指视频信号处理并提取手指脉搏变化的时序信号；

对两组信号的频率、波长、波幅、峰值和速度多个维度进行对比分析；

计算关联变化点，通过关联变化点的时间差计算脉搏波速度。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法，其特征在于：所述采用手机采集人体心动物理信号包括将手机放置在胸口位置，手机底部贴紧胸口，采用手机内置加速度传感器采集人体心动物理信号，每组信号时长2.5秒。

3.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法，其特征在于：所述采用手机采集人体手指视频信号包括在采集心动物理信号的同时，将手覆盖在手机摄像头上，用手机摄像头采集人体手指的视频信号，实时采集，实时处理，每组信号时长2.5秒。

4.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法，其特征在于：所述对人体心跳物理信号滤波处理并提取心动变化时序信号包括对采集到的人体心动物理信号进行滤波和去噪算法处理，提取准确的心跳变化时序信号。

5.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法，其特征在于：所述对人体手指视频信号处理并提取手指脉搏变化的时序信号包括对人体手指视频信号处理，根据颜色变化提取手指脉搏随心跳变化所产生颜色色度变化的时序信号。

6.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法，其特征在于：所述对两组信号的频率、波长、波幅、峰值和速度多个维度进行对比分析包括对心动变化时序信号和手指脉搏变化的时序信号的频率、波长、波幅、峰值和速度多个维度进行对比分析。

7.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量方法，其特征在于：所述计算关联变化点，通过关联变化点的时间差计算脉搏波速度包括基于心动变化时序信号和手指脉搏变化的时序信号的同步采集，计算两组信号关联变化点，通过两组信号关联变化点的时间差计算脉搏波速度。

8.一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量系统，其特征在于：所述系统包括手机内置加速度传感器、心动信息采集模块、手机摄像头、视频采集模块、心动信息提取模块、光积信息提取模块、信号滤波模块、信号分析模块和脉搏波速计算模块；所述手机内置加速度传感器、心动信息采集模块、手机摄像头、视频采集模块、心动信息提取模块、光积信息提取模块、信号滤波模块和脉搏波速计算模块依次连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于智能手机的人体脉搏波速度测量系统，其特征在于：

所述手机内置加速度传感器用于采集人体心跳引起手机加速速度变化的时序信号；

所述手机摄像头用于采集人体手指视频信号；

所述视频采集模块用于按照一定的采样率和同步机制将视频信号采集并保存为固定时序视频信息；

所述心动信息提取模块用于对采集到的心动物理信号进行滤波、去噪算法处理，提取准确的心跳变化时序信号；

所述光积信息提取模块用户对视频采集模块所采集的视频信息按照色度变化生成手指脉搏随心跳变化的时序信号；

所述信号分析模块用于对心跳信号、手指脉搏信号的频率、波长、波幅、峰值和速度多个维度进行对比分析；

所述脉搏波速计算模块用于在信号的同步采集前提下，计算心动变化时序信号和手指脉搏变化的时序信号关联变化点，通过两组信号关联变化点的时间差计算脉搏波速度。