CN109998546A - 一种人体阻抗信号质量的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人体阻抗信号质量的评价方法，该方法首先通过信号预处理单元获取稳定的、可以用来客观评价的原始信号；其次通过获取有效信号单元处理得到有效信号；然后通过获取噪声信号单元得到纯噪声信号；最后通过计算信噪比的单元计算有效信号与噪声信号之间的信噪比，并将该信噪比作为评价信号质量的指标。利用本发明提供的方法，依靠提取原始信号中的有效信号和噪声信号，计算其信噪比，提供了一种能够客观评价阻抗信号质量的方法，提高人体阻抗信号测量的可靠性，为人体健康分析可靠的数据支持。
Description
技术领域
本发明属于信号测量与处理技术领域，特别涉及一种对测试人体阻抗信号进行信号质量评价的评价方法。
背景技术
生物电阻抗技术(Bioelectric Impedance Measuring Technology)是利用生物组织与器官的电特性(阻抗，导纳，介电常数等)及其变化，提取与人体生理，病理状况相关的生物医学信息的一种无损伤的检测技术。它通常是借住置于体表的激励电极向被测对向施加微小的交变电流(或电压)信号，同时通过测量电极检测组织表面的电压信号，由所测信号计算出相应的电阻抗及其变化，然后根据不同的应用目的，获取相关的生理和病理信息。这种技术或方法具有无创、廉价、安全、无毒、操作简便和信息丰富等特点。随着人们生活水平的提高，健康问题越来越受到重视，而人体成分分析作为一种有效的监控和预防疾病的方式，促进了人体成分测量技术的发展，生物电阻抗技术的应用也越来越广泛。
利用生物电阻抗技术来分析人体健康问题时，原始信号的获得至关重要，现有技术中，人体阻抗信号的原始信号的采集过程中，由于存在芯片设计原理问题、电路设计问题、测量仪器的结构问题以及测试个体存在较大差异等问题，原始信号受干扰较大，测量人员很难得知原始信号中有效信号的成分比例，由此进一步导致测量人员无法从原始信号中剥离处有效信号并利用该有效信号对人体健康状况进行分析。
在专利申请号为“201610256948.2”的专利申请文件中公开了一种人体阻抗测量的片上校准电路及校准方法，该校准电路包括：人体阻抗测量电路，集成在芯片上；至少两个校准电阻，其通过多路选择开关连接至人体阻抗测量电路，以进行阻抗测量；非易失性存储器，用于存放校准参数。本发明通过校准电阻与多路选择开关结合连接至人体阻抗测量电路，简化了芯片引脚个数和系统电路板，降低整个人体阻抗测量系统的BOM成本和测试成本，并且不会影响到校准精度。在该申请提供的信号校准方法中，首先测量校准电阻的阻值，而后启动校准电路，测量校准电阻上的电压值，利用电压值与电阻值计算增益银子与失调因子后对信号进行校准，该发明提供的信号校准方法对人体阻抗信号的校准准确度不高、无法准确辨认混入测量信号中的噪声。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种准确、客观的阻抗测量信号质量的评价方法，该评价方法为阻抗信号质量提供一种评价标准，提高人体阻抗信号测量的可靠性，为人体健康分析可靠的数据支持。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种人体阻抗信号质量的评价方法，其特征在于，该方法首先通过信号预处理单元获取稳定的、可以用来客观评价的原始信号；其次通过获取有效信号单元处理得到有效信号；然后通过获取噪声信号单元得到纯噪声信号；最后通过计算信噪比的单元计算有效信号与噪声信号之间的信噪比，并将该信噪比作为评价信号质量的指标。
该方法具体包含以下步骤：
S1:AD采样后，信号预处理单元获得原始观测信号，待原始观测信号稳定后，截取其中一段作为原始信号；
S2:利用三阶butter滤波器进行高通滤波，设置截止频率0.4Hz，对原始信号进行双边滤波，去除原始信号中的直流分量以及基线漂移得到中间信号；
S3:利用三阶butter滤波器进行低通滤波，设置截止频率5Hz，对中间信号进行双边滤波，去除中间信号中的高频噪声信号，去掉信号头端长度为L1和信号尾端长度为L2的因滤波导致的不稳定部分，得到可评价的有效信号S
S4:中间信号逐点减去有效信号后，去掉信号头端长度为L1和信号尾端长度为L2的部分，得到可评价的噪声信号N。
S6:分别计算有效信号的S的平均能量SE和噪声信号N的平均能量NE并计算得到信噪比SNR。
有效信号S的平均能量SE的计算公式具体为：
噪声信号N的平均能量NE的计算公式具体为：
信噪比SNR的具体计算公式为：
本发明设计了一种只需一路测量信号的信号质量评价标准，利用本发明提供的方法，依靠提取原始信号中的有效信号和噪声信号，计算其信噪比，提供了一种能够客观评价阻抗信号质量的方法，提高人体阻抗信号测量的可靠性，为人体健康分析可靠的数据支持。
附图说明
图1是本发明所具体实现的评价方法的流程图。
图2是本发明具体实施时原始信号的波形图。
图3是本发明具体实施时得到有效信号与噪声信号的波形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1-3所示，本发明所实现的人体阻抗信号质量的评价方法，其特征在于，该方法首先通过信号预处理单元获取稳定的、可以用来客观评价的原始信号；其次通过获取有效信号单元处理得到有效信号；然后通过获取噪声信号单元得到纯噪声信号；最后通过计算信噪比的单元计算有效信号与噪声信号之间的信噪比，并将该信噪比作为评价信号质量的指标。
该方法具体包含以下步骤：
S1:AD采样后，信号预处理单元获得原始观测信号，待原始观测信号稳定后，截取其中一段作为原始信号；
S2:利用三阶butter滤波器进行高通滤波，设置截止频率0.4Hz，对原始信号进行双边滤波，去除原始信号中的直流分量以及基线漂移得到中间信号；
S3:利用三阶butter滤波器进行低通滤波，设置截止频率5Hz，对中间信号进行双边滤波，去除中间信号中的高频噪声信号，去掉信号头端长度为L1和信号尾端长度为L2的因滤波导致的不稳定部分，得到可评价的有效信号S
S4:中间信号逐点减去有效信号后，去掉信号头端长度为L1和信号尾端长度为L2的部分，得到可评价的噪声信号N。
S6:分别计算有效信号的S的平均能量SE和噪声信号N的平均能量NE并计算得到信噪比SNR。
有效信号S的平均能量SE的计算公式具体为：
噪声信号N的平均能量NE的计算公式具体为：
信噪比SNR的具体计算公式为：
本发明设计了一种只需一路测量信号的信号质量评价标准，利用本发明提供的方法，依靠提取原始信号中的有效信号和噪声信号，计算其信噪比，提供了一种能够客观评价阻抗信号质量的方法，提高人体阻抗信号测量的可靠性，为人体健康分析可靠的数据支持。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种人体阻抗信号质量的评价方法，其特征在于，该方法首先通过信号预处理单元获取稳定的、可以用来客观评价的原始信号；其次通过获取有效信号单元处理得到有效信号；然后通过获取噪声信号单元得到纯噪声信号；最后通过计算信噪比的单元计算有效信号与噪声信号之间的信噪比，并将该信噪比作为评价信号质量的指标。
2.如权利要求1所述的人体阻抗信号质量的评价方法，其特征在于，该方法具体包含以下步骤：
S1:AD采样后，信号预处理单元获得原始观测信号，待原始观测信号稳定后，截取其中一段作为原始信号；
S2:利用三阶butter滤波器进行高通滤波，设置截止频率0.4Hz，对原始信号进行双边滤波，去除原始信号中的直流分量以及基线漂移得到中间信号；
S3:利用三阶butter滤波器进行低通滤波，设置截止频率5Hz，对中间信号进行双边滤波，去除中间信号中的高频噪声信号，去掉信号头端长度为L1和信号尾端长度为L2的因滤波导致的不稳定部分，得到可评价的有效信号S
S4:中间信号逐点减去有效信号后，去掉信号头端长度为L1和信号尾端长度为L2的部分，得到可评价的噪声信号N。
S6:分别计算有效信号的S的平均能量SE和噪声信号N的平均能量NE并计算得到信噪比SNR。
3.如权利要求2所述的人体阻抗信号质量的评价方法，其特征在于，所述有效信号S的平均能量SE的计算公式具体为：
4.如权利要求3所述的人体阻抗信号质量的评价方法，其特征在于，所述噪声信号N的平均能量NE的计算公式具体为：
5.如权利要求4所述的人体阻抗信号质量的评价方法，其特征在于，其特征在于，所述信噪比SNR的具体计算公式为：
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