CN110859625A - 计算呼吸频率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种计算呼吸频率的方法,属于信号处理技术领域。本发明为解决目前出现呼吸特征不明显的情况时,计算正确的呼吸次数难度变大的问题,本发明包括:在原始信号中搜索正确的心跳峰,并记录其坐标;根据心跳峰坐标,截取每个坐标之间的原始信号,从而获得每个心跳周期的原始信号;计算并记录每个心跳周期的原始信号的绝对平均值;搜索绝对平均值的局部峰值,并计数,得到原始信号时间内的呼吸次数;用原始信号时间内的呼吸次数除以原始信号的时长,即可获得呼吸频率。本发明通过对比多个心跳周期内的原始信号,从而减弱心跳对分析的影响,在针对心跳特征远大于呼吸特征的情况下,能够正确计算出呼吸频率。
Description
技术领域
本发明涉及信号处理技术领域,特别涉及一种计算呼吸频率的方法。
背景技术
现在常使用压电传感器形成智能床带/床垫等睡眠监护产品,来采集人体睡眠时的心率和呼吸频率。在某些情况下,采集到的信号呼吸频率的波形特征并不明显,甚至强度远远低于心跳特征。这一方面和接触部位有关,另一方面也和某些压电传感器的特性有关。
当出现这种呼吸特征不明显的情况时,计算正确的呼吸次数难度变大。特别是心跳的信号相对显著时,更会对提取呼吸波形特征造成难度。采用传统的滤波办法,很难消除心跳的影响。尤其心率作为不稳定信号,本身具备变异性,且频率一般高于呼吸频率。因此,找到一种办法消除或减弱心跳对于呼吸波形的影响,成为了快速计算呼吸频率的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种计算呼吸频率的方法,能够在针对心跳特征远大于呼吸特征的情况下,正确计算呼吸频率。
本发明解决其技术问题,采用的技术方案是:计算呼吸频率的方法,包括如下步骤:
步骤1、在原始信号中搜索正确的心跳峰,并记录其坐标;
步骤2、根据心跳峰坐标,截取每个坐标之间的原始信号,从而获得每个心跳周期的原始信号;
步骤3、计算并记录每个心跳周期的原始信号的绝对平均值;
步骤4、搜索绝对平均值的局部峰值,并计数,得到原始信号时间内的呼吸次数;
步骤5、用原始信号时间内的呼吸次数除以原始信号的时长,即可获得呼吸频率。
进一步的是,步骤1具体包括:
步骤101、截取一段原始信号S用以分析,原始信号的时长范围T取为10秒至60秒;
步骤102、搜索S中的局部最大点H,滑动搜索范围取为0.5秒至2秒。
进一步的是,步骤2具体包括:
步骤201、将H的坐标记为h,数量为N1,将相邻的两个h之间的坐标带入S中;
步骤202、获得SH=S(hn:hn-1),其中n为整数且1≤n≤N1。
进一步的是,步骤3具体包括:
步骤301、对SH进行绝对值处理,获得A=|SH|;
步骤302、计算每一个A的均值,获得B=A(n)/AL,其中AL为A(n)的长度,n为整数且1≤n≤N1。
进一步的是,步骤4具体包括:
步骤401、搜索B中的局部最大点Bmax,即得到原始信号时间内的呼吸次数,滑动搜索范围取为3个点到6个点;
步骤402、Bmax的数量为N2。
进一步的是,步骤5具体包括:
呼吸频率BR=N2/T。
本发明的有益效果是,通过上述计算呼吸频率的方法,通过对比多个心跳周期内的原始信号,从而减弱心跳对分析的影响,在针对心跳特征远大于呼吸特征的情况下,能够正确计算出呼吸频率。
附图说明
图1为本发明计算呼吸频率的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图,详细描述本发明的技术方案。
本发明所述计算呼吸频率的方法,其流程图参见图1,其中,该方法包括如下步骤:
步骤1、在原始信号中搜索正确的心跳峰,并记录其坐标。
其中,步骤1具体包括:
步骤101、截取一段原始信号S用以分析,原始信号的时长范围T可以取为10秒至60秒;
步骤102、搜索S中的局部最大点H,滑动搜索范围取可以为0.5秒至2秒。
步骤2、根据心跳峰坐标,截取每个坐标之间的原始信号,从而获得每个心跳周期的原始信号。
其中,步骤2具体包括:
步骤201、将H的坐标记为h,数量为N1,将相邻的两个h之间的坐标带入S中;
步骤202、获得SH=S(hn:hn-1),其中n为整数且1≤n≤N1。
步骤3、计算并记录每个心跳周期的原始信号的绝对平均值。
其中,步骤3具体包括:
步骤301、对SH进行绝对值处理,获得A=|SH|;
步骤302、计算每一个A的均值,获得B=A(n)/AL,其中AL为A(n)的长度,n为整数且1≤n≤N1。
步骤4、搜索绝对平均值的局部峰值,并计数,得到原始信号时间内的呼吸次数。
其中,步骤4具体包括:
步骤401、搜索B中的局部最大点Bmax,即得到原始信号时间内的呼吸次数,滑动搜索范围取可以为3个点到6个点;
步骤402、Bmax的数量为N2。
步骤5、用原始信号时间内的呼吸次数除以原始信号的时长,即可获得呼吸频率。
其中,步骤5具体包括:
呼吸频率BR=N2/T。
这样,就得出了原始信号时间内的呼吸次数N2,并利用呼吸频率BR=N2/T,算出了该信号的呼吸频率。
Claims (6)
1.计算呼吸频率的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1、在原始信号中搜索正确的心跳峰,并记录其坐标;
步骤2、根据心跳峰坐标,截取每个坐标之间的原始信号,从而获得每个心跳周期的原始信号;
步骤3、计算并记录每个心跳周期的原始信号的绝对平均值;
步骤4、搜索绝对平均值的局部峰值,并计数,得到原始信号时间内的呼吸次数;
步骤5、用原始信号时间内的呼吸次数除以原始信号的时长,即可获得呼吸频率。
2.根据权利要求1所述的计算呼吸频率的方法,其特征在于,步骤1具体包括:
步骤101、截取一段原始信号S用以分析,原始信号的时长范围T取为10秒至60秒;
步骤102、搜索S中的局部最大点H,滑动搜索范围取为0.5秒至2秒。
3.根据权利要求2所述的计算呼吸频率的方法,其特征在于,步骤2具体包括:
步骤201、将H的坐标记为h,数量为N1,将相邻的两个h之间的坐标带入S中;
步骤202、获得SH=S(hn:hn-1),其中n为整数且1≤n≤N1。
4.根据权利要求3所述的计算呼吸频率的方法,其特征在于,步骤3具体包括:
步骤301、对SH进行绝对值处理,获得A=|SH|;
步骤302、计算每一个A的均值,获得B=A(n)/AL,其中AL为A(n)的长度,n为整数且1≤n≤N1。
5.根据权利要求4所述的计算呼吸频率的方法,其特征在于,步骤4具体包括:
步骤401、搜索B中的局部最大点Bmax,即得到原始信号时间内的呼吸次数,滑动搜索范围取为3个点到6个点;
步骤402、Bmax的数量为N2。
6.根据权利要求5所述的计算呼吸频率的方法,其特征在于,步骤5具体包括:
呼吸频率BR=N2/T。
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