CN113057613B - 心率监测电路、方法及可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能穿戴技术领域，公开了一种心率监测电路、方法及可穿戴设备，心率监测电路包括依次连接的采集模块、控制模块、补偿模块及传输模块；采集模块采集心率信号并发送至控制模块；控制模块对心率信号进行校正，获得校正心率信号并发送至补偿模块；补偿模块将校正心率信号转换为音频信号，对音频信号进行音频补偿处理，获得目标音频信号并发送至传输模块；传输模块将目标音频信号发送给预设播放装置进行播放。本发明中，将采集到的心率信号经过处理后转换为目标音频信号，将目标音频信号发送给预设播放装置进行播放，从而让用户可以实时监听到自己的心跳状况，对自己的心跳状况有一个更直观的了解。

Description

心率监测电路、方法及可穿戴设备

技术领域

本发明涉及智能穿戴技术领域，尤其涉及一种心率监测电路、方法及可穿戴设备。

背景技术

目前，智能手表的一些健康监测功能备受人们青睐，如睡眠监测、运动检测、心率监测等功能；对于手表的心率监测功能，手表在采集到心率信号以后，通常会以数字或者心率波形的形式，对用户予以显示，虽然数字或者心率波形方法能够让用户获知自己的心率状况，但不能让用户对自己的心跳有一个比较直观的感受，例如，用户在跑步过程中，随着跑动速度的大小变化，心率也是实时变化，缺乏直观展示。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种心率监测电路、方法及可穿戴设备，旨在解决现有心率监测方式在进行心率监测时缺乏心率变化的直观展示的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种心率监测电路，所述心率监测电路包括依次连接的采集模块、控制模块、补偿模块以及传输模块；其中，

所述采集模块，用于采集心率信号，并将所述心率信号发送至所述控制模块；

所述控制模块，用于对所述心率信号进行校正，以获得校正心率信号，并将所述校正心率信号发送至所述补偿模块；

所述补偿模块，用于将所述校正心率信号转换为音频信号，对所述音频信号进行音频补偿处理，以获得目标音频信号，并将所述目标音频信号发送至所述传输模块；

所述传输模块，用于将所述目标音频信号发送给预设播放装置进行播放。

可选地，所述补偿模块包括依次连接的转换单元、滤波处理单元、相位定位单元以及模数转换单元；其中，

所述转换单元，用于将所述校正心率信号转换为若干分段频域信号，对所述分段频域信号进行重采样处理，以获得重采样频率信号，并将所述重采样频率信号发送至所述滤波处理单元；

所述滤波处理单元，用于对所述重采样频率信号进行分段滤波，以获得滤波频率信号，并将所述滤波频率信号发送至所述相位定位单元；

所述相位定位单元，用于获取所述滤波频率信号的相位信息，根据所述相位信息对所述滤波频率信号进行处理，以获得相位音频信号，并将所述相位音频信号发送至所述模数转换单元；

所述模数转换单元，用于对所述相位音频信号进行模数转换，以获得目标音频信号，并将所述目标音频信号发送至所述传输模块。

可选地，所述转换单元包括依次连接的傅里叶转换单元、频率处理单元以及重采样单元；其中，

所述傅里叶转换单元，用于将所述校正心率信号转换为若干分段频域信号，并将所述分段频域信号发送至所述频率处理单元；

所述频率处理单元，用于将所述分段频域信号的频率与预设频率阈值进行比较，以获得频率小于所述预设频率阈值的频域信号，将频率小于所述预设频率阈值的频域信号作为目标频域信号，并将所述目标频域信号发送至所述重采样单元；

所述重采样单元，用于对所述目标频域信号进行重采样处理，以获得重采样频率信号，并将所述重采样频率信号发送至所述滤波处理单元。

可选地，所述补偿模块还包括：存储单元；其中，

所述存储单元，用于在接收到音频存储指令时，根据所述音频存储指令将所述目标音频信号存储至所述存储单元。

可选地，所述心率监测电路还包括：放大模块，所述放大模块分别与所述采集模块和所述控制模块连接；其中，

所述放大模块，用于接收所述采集模块发送的心率信号，对所述心率信号进行放大，以获得放大心率信号，并将所述放大心率信号发送至所述控制模块；

所述控制模块，用于对所述放大心率信号进行校正，以获得校正心率信号，并将所述校正心率信号发送至所述补偿模块。

可选地，所述心率监测电路还包括：滤波模块，所述滤波模块分别与所述放大模块和所述控制模块连接；其中，

所述滤波模块，用于接收所述放大模块发送的放大心率信号，对所述放大心率信号进行滤波，以获得滤波心率信号，并将所述滤波心率信号发送至所述控制模块；

所述控制模块，还用于对所述滤波心率信号进行校正，以获得校正心率信号，并将所述校正心率信号发送至所述补偿模块。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种心率监测方法，所述心率监测方法包括：

采集心率信号；

对所述心率信号进行校正，以获得校正心率信号；

将所述校正心率信号转换为音频信号，对所述音频信号进行音频补偿处理，以获得目标音频信号；

将所述目标音频信号发送给预设播放装置进行播放。

可选地，所述将所述校正心率信号转换为音频信号，对所述音频信号进行音频补偿处理，以获得目标音频信号的步骤，包括：

将所述校正心率信号转换为若干分段频域信号，对所述分段频域信号进行重采样处理，以获得重采样频率信号；

对所述重采样频率信号进行分段滤波，以获得滤波频率信号；

获取所述滤波频率信号的相位信息，根据所述相位信息对所述滤波频率信号进行处理，以获得相位音频信号；

对所述相位音频信号进行模数转换，以获得目标音频信号。

可选地，所述将所述校正心率信号转换为若干分段频域信号，对所述分段频域信号进行重采样处理，以获得重采样频率信号的步骤，包括：

将所述校正心率信号转换为若干分段频域信号；

将所述分段频域信号的频率与预设频率阈值进行比较，以获得频率小于所述预设频率阈值的频域信号，将频率小于所述预设频率阈值的频域信号作为目标频域信号；

对所述目标频域信号进行重采样处理，以获得重采样频率信号。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种可穿戴设备，所述可穿戴设备包括如上文所述的心率监测电路。

本发明通过心率监测电路，心率监测电路包括依次连接的采集模块、控制模块、补偿模块及传输模块；采集模块，用于采集心率信号，并将心率信号发送至控制模块；控制模块，用于对心率信号进行校正，以获得校正心率信号，并将校正心率信号发送至补偿模块；补偿模块，用于将校正心率信号转换为音频信号，对音频信号进行音频补偿处理，以获得目标音频信号，并将目标音频信号发送至传输模块；传输模块，用于将目标音频信号发送给预设播放装置进行播放。本发明中，将采集到的心率信号经过处理后转换为目标音频信号，将目标音频信号发送给预设播放装置进行播放，从而让用户实时监听到自己的心跳状况，对心跳状况有一个更直观的了解，解决了现有心率监测方式在进行心率监测时缺乏心率变化的直观展示的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明心率监测电路一实施例的功能模块图；

图2为本发明心率监测电路一实施例的补偿模块电路结构示意图；

图3a为本发明实施例中相位定位单元的频率计算示意图；

图3b为本发明实施例中相位定位单元的相位定位示意图；

图4为本发明实施例中频率处理单元的频率剔除及频率添加示意图；

图5a～5c为本发明实施例中重采样单元的重采样处理示意图；

图6为本发明心率监测电路一实施例的电路结构示意图；

图7为本发明心率监测方法第一实施例的流程示意图；

图8为本发明心率监测方法第二实施例的流程示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	采集模块	304	模数转换单元
200	控制模块	3011	傅里叶转换单元
				300	补偿模块	3012	频率处理单元
400	传输模块	3013	重采样单元
				301	转换单元	500	放大模块
302	滤波处理单元	600	滤波模块
				303	相位定位单元

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种心率监测电路。

参照图1，在本发明实施例中，所述心率监测电路包括依次连接的采集模块100、控制模块200、补偿模块300以及传输模块400；其中，

所述采集模块100，用于采集心率信号，并将所述心率信号发送至所述控制模块200。本实施例中，所述采集模块100可以包括发射模块以及接收模块；其中，发射模块发射预设波长的光至待测血液；接收模块接收所述待测血液装置反射的光信号，将所述光信号转换为心率信号，并将所述心率信号发送至所述控制模块200。

具体地，本实施例中可以采用光电测量法进行心率监测，本实施例中还可以采用其他类型测量法进行心率监测，本实施例对此并不加以限制。光电测量法的基本原理是，血液会吸收特定波长的光，在血液流经血管时，由于心脏的舒张，会导致血管中的血液量不同，因此对特定波长的光的吸收及反射量会有差异，本实施例中，采集模块100可以通过检测血液在两次心跳时在特征点处对光的反射量并换算成心率，即采集模块100采集心率信号。其中，所述采集模块100中的发射模块可以发射特定波长的光，例如，采用绿光光电测量法，发射波长为500nm～560nm的绿光至用户的待测血液，接收模块接收到待测血液反射的光之后，将待测血液反射的光信号转换为电压信号，该电压信号为心率信号，并将所述心率信号发送至所述控制模块200。

所述控制模块200，用于对所述心率信号进行校正，以获得校正心率信号，并将所述校正心率信号发送至所述补偿模块300。本实施例中，控制模块200可以根据控制模块200的心率算法对采集到的心率信号进行校正，得到符合实际心率的电压信号，将符合实际心率的电压信号作为校正心率信号。

所述补偿模块300，用于将所述校正心率信号转换为音频信号，对所述音频信号进行音频补偿处理，以获得目标音频信号，并将所述目标音频信号发送至所述传输模块400。本实施例中，人耳可识别的声音范围一般是20Hz～20KHz，一般来说，人体的静态心率在每分钟75次左右，即心跳的频率为1.3Hz，该频率属于次声波，因此，理论上来讲，心脏跳动的声音人耳是无法识别的，人耳之所以能听见自己的心跳声，是因为心脏在跳动时心脏内部组织以及胸腔产生共鸣，产生了在人耳可识别频率范围内的声音。补偿模块300将控制模块200输出的校正心率信号转换为人耳可识别的音频信号，并对转换完成的音频信号进行音频补偿处理，使得声音可以变成类似于胸腔听诊器听到的心跳声。

具体地，补偿模块300将所述校正心率信号转换为若干分段频域信号，将所述分段频域信号的频率与预设频率阈值进行比较，以获得频率小于所述预设频率阈值的频域信号，将频率小于所述预设频率阈值的频域信号作为目标频域信号，对所述目标频域信号进行重采样处理，以获得重采样频率信号，对所述重采样频率信号进行分段滤波，以获得滤波频率信号，获取所述滤波频率信号的相位信息，根据所述相位信息对所述滤波频率信号进行处理，以获得相位音频信号，对所述相位音频信号进行模数转换，以获得目标音频信号，并将所述目标音频信号发送至所述传输模块400。

所述传输模块400，用于将所述目标音频信号发送给预设播放装置进行播放。本实施例中，该传输模块400可以采用无线传输方式、有线传输方式或者其他传输方式，本实施例以传输模块400采用无线传输方式为例进行说明，采用无线传输方式的传输模块400可以为蓝牙模块，预设播放装置可以为智能耳机、移动终端如手机以及智能音箱等，例如可以利用手机的便携性以及可进行数据处理、储存和显示的特点，将目标音频信号的心率状况实时以及直观显示在手机上，本实施例对预设播放装置的具体类型并不加以限制。本实施例以预设播放装置为真正无线立体声(True Wireless Stereo，TWS)耳机进行说明，通过蓝牙模块可以将目标音频信号发送给TWS耳机，用户佩戴TWS耳机即可听到心跳声。例如，用户佩戴有智能手表，该智能手表包括本实施例所述心率监测电路，在跑步过程中，随着用户跑动速度的大小变化，心率也是实时变化，通过TWS耳机此时用户可以直接监听自己的心跳声，便于调整自己的跑动速度，对自己的运动状况有一个更直观的了解。

本实施例提出一种心率监测电路，所述心率监测电路包括依次连接的采集模块100、控制模块200、补偿模块300以及传输模块400；其中，所述采集模块100，用于采集心率信号，并将所述心率信号发送至所述控制模块200；所述控制模块200，用于对所述心率信号进行校正，以获得校正心率信号，并将所述校正心率信号发送至所述补偿模块300；所述补偿模块300，用于将所述校正心率信号转换为音频信号，对所述音频信号进行音频补偿处理，以获得目标音频信号，并将所述目标音频信号发送至所述传输模块400；所述传输模块400，用于将所述目标音频信号发送给预设播放装置进行播放。本实施例中，将采集到的心率信号经过处理后转换为目标音频信号，将目标音频信号发送给预设播放装置进行播放，从而让用户可以实时监听到自己的心跳状况，对自己的心跳状况有一个更直观的了解，解决了现有心率监测方式在进行心率监测时缺乏心率变化的直观展示的技术问题。

进一步地，参照图2，所述补偿模块300包括依次连接的转换单元301、滤波处理单元302、相位定位单元303以及模数转换单元304；其中，

所述转换单元301，用于将所述校正心率信号转换为若干分段频域信号，对所述分段频域信号进行重采样处理，以获得重采样频率信号，并将所述重采样频率信号发送至所述滤波处理单元302；

所述滤波处理单元302，用于对所述重采样频率信号进行分段滤波，以获得滤波频率信号，并将所述滤波频率信号发送至所述相位定位单元303；

所述相位定位单元303，用于获取所述滤波频率信号的相位信息，根据所述相位信息对所述滤波频率信号进行处理，以获得相位音频信号，并将所述相位音频信号发送至所述模数转换单元304；

所述模数转换单元304，用于对所述相位音频信号进行模数转换，以获得目标音频信号，并将所述目标音频信号发送至所述传输模块400。

需要说明的是，补偿模块300将控制模块200输出的校正心率信号转换为人耳可识别的音频信号，并对转换完成的音频信号进行音频补偿处理，使得声音可以变成类似于胸腔听诊器听到的心跳声。补偿模块300可以通过依次连接的转换单元301、滤波处理单元302、相位定位单元303以及模数转换单元304来进行音频补偿处理。一般地，人体心跳的声音频率为1～800Hz，而控制模块200发送给补偿模块300的校正心率信号中，往往含有超出人耳听力范围的音频信号，如0～20KHz和大于20KHz的信号。补偿模块300首先需要通过转换单元301将校正心率信号完成从时域到频域的转换，并将频域中超出人耳听力范围的信号进行滤除，得到满足人耳听力范围的音频信号；转换单元301对满足人耳听力范围的音频信号进行重采样处理，获得重采样频率信号，经过后续滤波处理单元302、相位定位单元303以及模数转换单元304对重采样频率信号的加工处理操作，得到目标音频信号，该目标音频信号为心跳音频信号，即得到人们熟知的心跳声音。

易于理解的是，滤波处理单元302用于进行分段滤波，由于对信号进行重采样处理的过程中包括进行插值采样，插值采样后的频率信号，可能会引入一些不必要的频率信息，因此通过滤波处理单元302对重采样频率信号进行分段滤波，将不需要的频率滤除，获得滤波频率信号。

应当理解的是，相位定位单元303用于进行频率计算及相位定位识别，经过转换单元301分段傅里叶变换后的音频信号被分成多段，而多段声音直接播放会造成声音的不连续性，甚至根本无法播放，因此需要相位定位单元303获取所述滤波频率信号的相位信息，根据所述相位信息对所述滤波频率信号进行处理，获得相位音频信号，即将多段信号拼接到一起形成连续的相位音频信号，且相位音频信号的拼接点不能出现频率信号的相位偏差。参照图3a，图3a为本发明实施例中相位定位单元的频率计算示意图；以A频域信号和B频域信号为例进行说明，参照图3a，计算两个不同频域信号即A频域信号和B频域信号的拼接处的瞬时频率；参照图3b，图3b为本发明实施例中相位定位单元的相位定位示意图，通过A频域信号和B频域信号的相位信息，对A频域信号和B频域信号的频率进行修正，完成对频域信号的拼接。

易于理解的是，模数转换单元304用于进行ADC采样，模数转换单元304对所述相位音频信号进行模数转换，以获得目标音频信号，并将所述目标音频信号发送至所述传输模块400。具体地，模数转换单元304将处理完成的相位音频信号转换成可以通过传输模块400例如蓝牙模块发送的数字信号即目标音频信号。

进一步地，继续参照图2，所述转换单元301包括依次连接的傅里叶转换单元3011、频率处理单元3012以及重采样单元3013；其中，

所述傅里叶转换单元3011，用于将所述校正心率信号转换为若干分段频域信号，并将所述分段频域信号发送至所述频率处理单元3012；

所述频率处理单元3012，用于将所述分段频域信号的频率与预设频率阈值进行比较，以获得频率小于所述预设频率阈值的频域信号，将频率小于所述预设频率阈值的频域信号作为目标频域信号，并将所述目标频域信号发送至所述重采样单元3013；

所述重采样单元3013，用于对所述目标频域信号进行重采样处理，以获得重采样频率信号，并将所述重采样频率信号发送至所述滤波处理单元302。

需要说明的是，傅里叶转换单元3011用于进行分段FFT变换即分段傅里叶变换，控制模块200传输到补偿模块300的信号为时域信号，需要转换成频域信号，才能完成对信号的频率成分分析，通过傅里叶转换单元3011将控制模块200传输的校正心率信号(时域信号)转换为若干分段频域信号，对若干分段频域信号进行后续处理。

易于理解的是，频率处理单元3012可实现两个功能，用于频率剔除及频率添加，频率剔除的过程可以为：将经过傅里叶转换单元3011变换完成的若干分段频域信号与预设频率阈值进行比较，该预设频率阈值可以根据人耳听力范围频率进行设置，获得频率小于预设频率阈值的频域信号，将频率小于预设频率阈值的频域信号作为目标频域信号，即需要将超出人耳听力范围的频率信息进行剔除，以减小分段频域信号构成的音频文件的大小。频率添加的过程可以为：需要添加模拟心跳声音的频率信息至频率剔除后的目标频域信号，更新目标频域信号，使得处理后的目标频域信号的声音更加饱满。具体地，参照图4，图4为本发明实施例中频率处理单元的频率剔除及频率添加示意图；参照图4，现有若干分段频域信号即频段A、频段B、频段C和频段D等，处理后的目标频域信号包括频段A、频段C、频段C1和频段D等，其中，频段B的频率大于预设频率阈值的频域信号，则超出人耳听力范围的频段B会被剔除，在整个频段的不同位置，适当插入模拟心跳声音的频率信息即插入频段C1，则频率处理单元3012进行频率剔除及频率添加后获得目标频域信号：频段A、频段C、频段C1和频段D等。

应当理解的是，即使能够播放声音，也不能完全模拟人体的心跳声，仅是简单的振动声音，因此需要对信号进行重采样处理，以达到模拟心跳的音色、音调等信息的目的。本实施例中，重采样单元3013进行多段重采样以实现对心跳信号的模拟，经过频率处理单元3012获得的目标频域信号为多段频域信号，重采样单元3013对多段频域信号进行重采样处理，获得重采样频率信号，并将所述重采样频率信号发送至所述滤波处理单元302。参照图5a～5c，图5a～5c为本发明实施例中重采样单元的重采样处理示意图，其中，多段重采样可以包含对信号的插值以及信号重建两部分。信号的插值可以改变信号的音调，插值的数量与原先频率信号的采样点比较，可以获得相应的音调改变倍率。参照图5a，原信号的采样数量为7，经过插值重采样后，参照图5b，该频率信号的采样点变为5个，则相应的音调也会提高；相应地，如果重采样点大于7，则音调降低；经过插值处理可以达到模拟心跳音调的目的，参照图5c，以插值后获得的频率信号采样点进行重建频率信号，获得重采样频率信号。

进一步地，所述补偿模块300还包括：存储单元；其中，

所述存储单元，用于在接收到音频存储指令时，根据所述音频存储指令将所述目标音频信号存储至所述存储单元。

需要说明的是，该补偿模块300还可以包括对处理完成的音频信号进行存储的存储单元。例如，用户佩戴有智能手表，该智能手表包括本实施例所述心率监测电路，用户可以通过智能手表的面板，选择是否需要对转换完成的目标音频信号进行存储，该目标音频信号为心跳音频信号，在用户不方便佩戴TWS耳机监听自己心跳的情况下，如用户正在进行游泳等，可以将目标音频信号进行暂存，之后选择将目标音频信号导出到移动终端如手机或者直接连接TWS耳机进行播放，为用户提供便利。

进一步地，参照图6，所述心率监测电路还包括：放大模块500，所述放大模块500分别与所述采集模块100和所述控制模块200连接；其中，

所述放大模块500，用于接收所述采集模块100发送的心率信号，对所述心率信号进行放大，以获得放大心率信号，并将所述放大心率信号发送至所述控制模块200；

所述控制模块200，用于对所述放大心率信号进行校正，以获得校正心率信号，并将所述校正心率信号发送至所述补偿模块300。

需要说明的是，所述采集模块100可以包括发射模块以及接收模块；其中，发射模块发射预设波长的光至待测血液；接收模块接收所述待测血液装置反射的光信号，将所述光信号转换为心率信号，并将所述心率信号发送至所述控制模块200。由于采集模块100中接收模块产生的心率信号相对较微弱，因此，需要经过放大模块500进行放大后得到放大心率信号，放大心率信号为控制模块200中处理器可以识别的电压信号。

进一步地，继续参照图6，所述心率监测电路还包括：滤波模块600，所述滤波模块600分别与所述放大模块500和所述控制模块200连接；其中，

所述滤波模块600，用于接收所述放大模块500发送的放大心率信号，对所述放大心率信号进行滤波，以获得滤波心率信号，并将所述滤波心率信号发送至所述控制模块200；

所述控制模块200，还用于对所述滤波心率信号进行校正，以获得校正心率信号，并将所述校正心率信号发送至所述补偿模块300。

需要说明的是，心率监测电路还可以包括：滤波模块600，采集模块100中接收模块产生的心率信号中含有一些需要剔除的尖峰信号以及毛刺信号，该滤波模块600用于对放大模块500发送的放大心率信号进行滤波，滤波模块600可以将尖峰信号以及毛刺信号滤除，得到比较完好的心率电压信号，该比较完好的心率电压信号作为滤波心率信号，再进行后续处理。

为实现上述目的，本发明还提出一种可穿戴设备，所述可穿戴设备包括如上所述的心率监测电路。该心率监测电路的具体结构参照上述实施例，由于本可穿戴设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

具体地，该可穿戴设备可以为智能手表、智能手环、智能耳机或心率胸带等，本实施例对可穿戴设备的具体类型并不加以限制。

此外，为实现上述目的，本发明实施例提供了一种心率监测方法，参照图7，图7为本发明一种心率监测方法第一实施例的流程示意图。

本实施例中，所述心率监测方法包括以下步骤：

步骤S10：采集心率信号。

需要说明的是，本实施例的执行主体是心率监测设备，其中，所述心率监测设备可以包括采集模块、控制模块、补偿模块以及传输模块。所述采集模块可以包括发射模块以及接收模块；其中，发射模块发射预设波长的光至待测血液；接收模块接收所述待测血液装置反射的光信号，将所述光信号转换为心率信号，并将所述心率信号发送至所述控制模块。

具体地，本实施例中可以采用光电测量法进行心率监测，本实施例中还可以采用其他类型测量法进行心率监测，本实施例对此并不加以限制。光电测量法的基本原理是，血液会吸收特定波长的光，在血液流经血管时，由于心脏的舒张，会导致血管中的血液量不同，因此对特定波长的光的吸收及反射量会有差异，本实施例中，采集模块可以通过检测血液在两次心跳时在特征点处对光的反射量并换算成心率，即采集模块采集心率信号。其中，所述采集模块中的发射模块可以发射特定波长的光，例如，采用绿光光电测量法，发射波长为500nm～560nm的绿光至用户的待测血液，接收模块接收到待测血液反射的光之后，将待测血液反射的光信号转换为电压信号，该电压信号为心率信号，并将所述心率信号发送至所述控制模块。

步骤S20：对所述心率信号进行校正，以获得校正心率信号。

易于理解的是，控制模块可以根据控制模块的心率算法对采集到的心率信号进行校正，得到符合实际心率的电压信号，将符合实际心率的电压信号作为校正心率信号。

步骤S30：将所述校正心率信号转换为音频信号，对所述音频信号进行音频补偿处理，以获得目标音频信号。

需要说明的是，人耳可识别的声音范围一般是20Hz～20KHz，一般来说，人体的静态心率在每分钟75次左右，即心跳的频率为1.3Hz，该频率属于次声波，因此，理论上来讲，心脏跳动的声音人耳是无法识别的，人耳之所以能听见自己的心跳声，是因为心脏在跳动时心脏内部组织以及胸腔产生共鸣，产生了在人耳可识别频率范围内的声音。补偿模块将控制模块输出的校正心率信号转换为人耳可识别的音频信号，并对转换完成的音频信号进行音频补偿处理，使得声音可以变成类似于胸腔听诊器听到的心跳声。

具体地，补偿模块将所述校正心率信号转换为若干分段频域信号，将所述分段频域信号的频率与预设频率阈值进行比较，以获得频率小于所述预设频率阈值的频域信号，将频率小于所述预设频率阈值的频域信号作为目标频域信号，对所述目标频域信号进行重采样处理，以获得重采样频率信号，对所述重采样频率信号进行分段滤波，以获得滤波频率信号，获取所述滤波频率信号的相位信息，根据所述相位信息对所述滤波频率信号进行处理，以获得相位音频信号，对所述相位音频信号进行模数转换，以获得目标音频信号，并将所述目标音频信号发送至所述传输模块。

步骤S40：将所述目标音频信号发送给预设播放装置进行播放。

应当理解的是，该传输模块可以采用无线传输方式、有线传输方式或者其他传输方式，本实施例以传输模块采用无线传输方式为例进行说明，采用无线传输方式的传输模块可以为蓝牙模块，预设播放装置可以为智能耳机、移动终端如手机以及智能音箱等，例如可以利用手机的便携性以及可进行数据处理、储存和显示的特点，将目标音频信号的心率状况实时以及直观显示在手机上，本实施例对预设播放装置的具体类型并不加以限制。本实施例以预设播放装置为真正无线立体声(True Wireless Stereo，TWS)耳机进行说明，通过蓝牙模块可以将目标音频信号发送给TWS耳机，用户佩戴TWS耳机即可听到心跳声。例如，用户佩戴有智能手表，该智能手表包括本实施例所述心率监测电路，在跑步过程中，随着用户跑动速度的大小变化，心率也是实时变化，通过TWS耳机此时用户可以直接监听自己的心跳声，便于调整自己的跑动速度，对自己的运动状况有一个更直观的了解。

本实施例通过采集心率信号；对所述心率信号进行校正，以获得校正心率信号；将所述校正心率信号转换为音频信号，对所述音频信号进行音频补偿处理，以获得目标音频信号；将所述目标音频信号发送给预设播放装置进行播放。本实施例中，将采集到的心率信号经过处理后转换为目标音频信号，将目标音频信号发送给预设播放装置进行播放，从而让用户可以实时监听到自己的心跳状况，对自己的心跳状况有一个更直观的了解，解决了现有心率监测方式在进行心率监测时缺乏心率变化的直观展示的技术问题。

参考图8，图8为本发明一种心率监测方法第二实施例的流程示意图。基于上述第一实施例，本实施例心率监测方法在所述步骤S30，包括：

步骤S301：将所述校正心率信号转换为若干分段频域信号，对所述分段频域信号进行重采样处理，以获得重采样频率信号。

需要说明的是，补偿模块将控制模块输出的校正心率信号转换为人耳可识别的音频信号，并对转换完成的音频信号进行音频补偿处理，使得声音可以变成类似于胸腔听诊器听到的心跳声。补偿模块可以通过转换单元、滤波处理单元、相位定位单元以及模数转换单元来进行音频补偿处理。一般地，人体心跳的声音频率为1～800Hz，而控制模块发送给补偿模块的校正心率信号中，往往含有超出人耳听力范围的音频信号，如0～20KHz和大于20KHz的信号。补偿模块首先需要通过转换单元将校正心率信号完成从时域到频域的转换，并将频域中超出人耳听力范围的信号进行滤除，得到满足人耳听力范围的音频信号；转换单元对满足人耳听力范围的音频信号进行重采样处理，获得重采样频率信号，经过后续滤波处理单元、相位定位单元以及模数转换单元对重采样频率信号的加工处理操作，得到目标音频信号，该目标音频信号为心跳音频信号，即得到人们熟知的心跳声音。

具体地，所述转换单元可以包括傅里叶转换单元、频率处理单元以及重采样单元；其中，所述傅里叶转换单元将所述校正心率信号转换为若干分段频域信号，并将所述分段频域信号发送至所述频率处理单元；所述频率处理单元将所述分段频域信号的频率与预设频率阈值进行比较，以获得频率小于所述预设频率阈值的频域信号，将频率小于所述预设频率阈值的频域信号作为目标频域信号，并将所述目标频域信号发送至所述重采样单元；所述重采样单元对所述目标频域信号进行重采样处理，以获得重采样频率信号，并将所述重采样频率信号发送至所述滤波处理单元。

步骤S302：对所述重采样频率信号进行分段滤波，以获得滤波频率信号，。

应当理解的是，滤波处理单元用于进行分段滤波，由于对信号进行重采样处理的过程中包括进行插值采样，插值采样后的频率信号，可能会引入一些不必要的频率信息，因此通过滤波处理单元对重采样频率信号进行分段滤波，将不需要的频率滤除，获得滤波频率信号。

步骤S303：获取所述滤波频率信号的相位信息，根据所述相位信息对所述滤波频率信号进行处理，以获得相位音频信号。

需要说明的是，相位定位单元用于进行频率计算及相位定位识别，经过转换单元分段傅里叶变换后的音频信号被分成多段，而多段声音直接播放会造成声音的不连续性，甚至根本无法播放，因此需要相位定位单元获取所述滤波频率信号的相位信息，根据所述相位信息对所述滤波频率信号进行处理，获得相位音频信号，即将多段信号拼接到一起形成连续的相位音频信号，且相位音频信号的拼接点不能出现频率信号的相位偏差。参照图3a，图3a为本发明实施例中相位定位单元的频率计算示意图；以A频域信号和B频域信号为例进行说明，参照图3a，计算两个不同频域信号即A频域信号和B频域信号的拼接处的瞬时频率；参照图3b，图3b为本发明实施例中相位定位单元的相位定位示意图，通过A频域信号和B频域信号的相位信息，对A频域信号和B频域信号的频率进行修正，完成对频域信号的拼接。

步骤S304：对所述相位音频信号进行模数转换，以获得目标音频信号。

易于理解的是，模数转换单元用于进行ADC采样，模数转换单元对所述相位音频信号进行模数转换，以获得目标音频信号，并将所述目标音频信号发送至所述传输模块。具体地，模数转换单元将处理完成的相位音频信号转换成可以通过传输模块例如蓝牙模块发送的数字信号即目标音频信号。

本实施例中，通过将所述校正心率信号转换为若干分段频域信号，对所述分段频域信号进行重采样处理，以获得重采样频率信号；对所述重采样频率信号进行分段滤波，以获得滤波频率信号；获取所述滤波频率信号的相位信息，根据所述相位信息对所述滤波频率信号进行处理，以获得相位音频信号；对所述相位音频信号进行模数转换，以获得目标音频信号。本实施例中，将采集到的心率信号经过处理后转换为目标音频信号，将目标音频信号发送给预设播放装置进行播放，从而让用户可以实时监听到自己的心跳状况，对自己的心跳状况有一个更直观的了解，解决了现有心率监测方式在进行心率监测时缺乏心率变化的直观展示的技术问题。

应当理解的是，以上仅为举例说明，对本发明的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不做限制。

需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。

另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的心率监测方法，此处不再赘述。

此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器(Read Only Memory，ROM)/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种心率监测电路，其特征在于，所述心率监测电路包括依次连接的采集模块、控制模块、补偿模块以及传输模块；其中，

所述采集模块，用于采集心率信号，并将所述心率信号发送至所述控制模块；

所述控制模块，用于对所述心率信号进行校正，以获得校正心率信号，并将所述校正心率信号发送至所述补偿模块；

所述补偿模块，用于将所述校正心率信号转换为音频信号，对所述音频信号进行音频补偿处理，以获得目标音频信号，并将所述目标音频信号发送至所述传输模块；

所述传输模块，用于将所述目标音频信号发送给预设播放装置进行播放；

其中，所述补偿模块包括依次连接的转换单元、滤波处理单元、相位定位单元以及模数转换单元；其中，

所述转换单元，用于将所述校正心率信号转换为若干分段频域信号，对所述分段频域信号进行重采样处理，以获得重采样频率信号，并将所述重采样频率信号发送至所述滤波处理单元；

所述滤波处理单元，用于对所述重采样频率信号进行分段滤波，以获得滤波频率信号，并将所述滤波频率信号发送至所述相位定位单元；

所述相位定位单元，用于获取所述滤波频率信号的相位信息，根据所述相位信息对所述滤波频率信号进行处理，以获得相位音频信号，并将所述相位音频信号发送至所述模数转换单元；

所述模数转换单元，用于对所述相位音频信号进行模数转换，以获得目标音频信号，并将所述目标音频信号发送至所述传输模块。

2.如权利要求1所述的心率监测电路，其特征在于，所述转换单元包括依次连接的傅里叶转换单元、频率处理单元以及重采样单元；其中，

所述傅里叶转换单元，用于将所述校正心率信号转换为若干分段频域信号，并将所述分段频域信号发送至所述频率处理单元；

所述频率处理单元，用于将所述分段频域信号的频率与预设频率阈值进行比较，以获得频率小于所述预设频率阈值的频域信号，将频率小于所述预设频率阈值的频域信号作为目标频域信号，并将所述目标频域信号发送至所述重采样单元；

所述重采样单元，用于对所述目标频域信号进行重采样处理，以获得重采样频率信号，并将所述重采样频率信号发送至所述滤波处理单元。

3.如权利要求1所述的心率监测电路，其特征在于，所述补偿模块还包括：存储单元；其中，

所述存储单元，用于在接收到音频存储指令时，根据所述音频存储指令将所述目标音频信号存储至所述存储单元。

4.如权利要求1~3中任一项所述的心率监测电路，其特征在于，所述心率监测电路还包括：放大模块，所述放大模块分别与所述采集模块和所述控制模块连接；其中，

所述放大模块，用于接收所述采集模块发送的心率信号，对所述心率信号进行放大，以获得放大心率信号，并将所述放大心率信号发送至所述控制模块；

所述控制模块，用于对所述放大心率信号进行校正，以获得校正心率信号，并将所述校正心率信号发送至所述补偿模块。

5.如权利要求4所述的心率监测电路，其特征在于，所述心率监测电路还包括：滤波模块，所述滤波模块分别与所述放大模块和所述控制模块连接；其中，

所述滤波模块，用于接收所述放大模块发送的放大心率信号，对所述放大心率信号进行滤波，以获得滤波心率信号，并将所述滤波心率信号发送至所述控制模块；

所述控制模块，还用于对所述滤波心率信号进行校正，以获得校正心率信号，并将所述校正心率信号发送至所述补偿模块。

6.一种心率监测方法，其特征在于，所述心率监测方法包括：

采集心率信号；

对所述心率信号进行校正，以获得校正心率信号；

将所述校正心率信号转换为音频信号，对所述音频信号进行音频补偿处理，以获得目标音频信号；

将所述目标音频信号发送给预设播放装置进行播放；

其中，所述将所述校正心率信号转换为音频信号，对所述音频信号进行音频补偿处理，以获得目标音频信号的步骤，包括：

将所述校正心率信号转换为若干分段频域信号，对所述分段频域信号进行重采样处理，以获得重采样频率信号；

对所述重采样频率信号进行分段滤波，以获得滤波频率信号；

获取所述滤波频率信号的相位信息，根据所述相位信息对所述滤波频率信号进行处理，以获得相位音频信号；

对所述相位音频信号进行模数转换，以获得目标音频信号。

7.如权利要求6所述的心率监测方法，其特征在于，所述将所述校正心率信号转换为若干分段频域信号，对所述分段频域信号进行重采样处理，以获得重采样频率信号的步骤，包括：

将所述校正心率信号转换为若干分段频域信号；

将所述分段频域信号的频率与预设频率阈值进行比较，以获得频率小于所述预设频率阈值的频域信号，将频率小于所述预设频率阈值的频域信号作为目标频域信号；

对所述目标频域信号进行重采样处理，以获得重采样频率信号。

8.一种可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备包括如权利要求1~5中任一项所述的心率监测电路。

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