CN114246579B - 心率值确定方法及装置、终端设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种心率值确定方法及装置、终端设备及存储介质,所述心率值确定方法包括:根据心冲击信号的时域信号获取所述心冲击信号对应的频域信号;基于所述频域信号,根据预设心率频段确定出所述频域信号的高倍频段信号,其中,所述高倍频段信号的频率大于所述预设心率频段的频率;根据所述高倍频段信号确定频率符合设定要求的目标频段信号的位置;根据所述目标频段信号的位置及设定阈值范围进行查找,确定所述高倍频段信号对应的至少一个一倍峰信号的频率峰值;根据所述频率峰值确定心率值。
Description
技术领域
本发明涉及体征检测技术领域,尤其是涉及一种心率值确定方法及装置、 终端设备及存储介质。
背景技术
心率是人体基本的生命特征信息,是反映人体健康状况和心理状态的重要 参数,有助于诊断个体疾病和预防生命危险。当前,心率信息提取一般采用BCG 信号(心冲击信号)进行心率检测,BCG信号是基于PVDF(压电薄膜)传感器的 信号采集系统,用于采集到心脏收缩过程中的BCG信号。BCG信号的采集过程是利用心脏的收缩会将压力传导到压电薄膜传感器上,传感器将压力信号转换 为电信号而相应得到。
相关技术中,基于心冲击图信号的心率提取通常是在信号频谱中的心跳频 段寻找最大峰值,根据最大峰值来确定心率值。
在实现本公开实施例的过程中,发现相关技术中至少存在如下问题:
由于心跳频段的频谱容易受到呼吸、体动、信号采集过程中的噪声等的干 扰,根据心跳频段的最大峰值检测心率值的方法会导致心率值的检测准确度较 低。
发明内容
为解决现有存在的技术问题,本申请提供一种检测准确度更高的心率值确 定方法及装置、终端设备及存储介质。
为达到上述目的,本申请实施例的技术方案是这样实现的:
第一方面,本申请实施例提供一种心率值确定方法,包括:根据心冲击信 号的时域信号获取所述心冲击信号对应的频域信号;基于所述频域信号,根据 预设心率频段确定出所述频域信号的高倍频段信号,其中,所述高倍频段信号 的频率大于所述预设心率频段的频率;根据所述高倍频段信号确定频率符合设 定要求的目标频段信号的位置;根据所述目标频段信号的位置及设定阈值范围进行查找,确定所述高倍频段信号对应的至少一个一倍峰信号的频率峰值;根 据所述频率峰值确定心率值。
第二方面,本申请实施例提供一种心率值确定装置,包括获取单元,用于 根据心冲击信号的时域信号获取心冲击信号对应的频域信号;高倍频段确定单 元,用于基于所述频域信号,根据预设心率频段确定出所述频域信号的高倍频 段信号,其中,所述高倍频段信号的频率大于所述预设心率频段的信号;目标 频段位置确定单元,用于根据所述高倍频段信号确定频率符合设定要求的目标频段信号的位置;峰值确定单元,用于根据所述目标频段信号的位置及设定阈 值范围进行查找,确定所述高倍频段信号对应的至少一个一倍峰信号的频率峰 值;心率值确定单元,用于根据所述频率峰值确定心率值。
第三方面,本申请实施例提供一种终端设备,包括用于存储计算机程序的 存储器及处理器,所述处理器运行所述计算机程序时,执行本申请任一实施例 所述的心率值确定方法。
第四方面,本申请实施例提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读 存储介质中存储有计算机程序代码,所述计算机程序代码由处理器加载并执行 时,执行本申请任一实施例所述的心率值确定方法。
本申请实施例提供的心率值确定方法及装置、终端设备及计算机可读存储 介质,至少包括如下优点:通过根据心冲击信号时域信号对应的频域信号确定 出预设心率频段的高倍频段信号,在高倍频段信号内根据目标频段信号的位置 和设定阈值范围进行查找,以确定高倍频段信号对应的至少一个一倍峰信号的 频率峰值,通过利用高倍频段信号确定一倍峰信号从而确定心率值,从而可以减少直接根据预设心率频段寻找最大峰的方式来确定心率时,呼吸、体动、信 号采集过程中的噪声干扰对心率所在频段影响而导致误差、错取的问题,提高 从心冲击信号提取心率的准确性。
附图说明
图1为本申请实施例中心率值确定方法的可选应用场景图;
图2为本申请实施例中心率值确定方法的流程图;
图3为本申请另一实施例中心率值确定方法的流程图;
图4为本申请又一实施例中心率值确定方法的流程图;
图5为本申请再一实施例中心率值确定方法的流程图
图6为本申请一可选的具体实施例中心率值确定方法的流程图;
图7为本申请实施例中终端设备的结构示意图;
图8为本申请实施例中心率值确定装置的模块示意图;
图9为本申请实施例中终端设备的可选硬件结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例对本发明技术方案做进一步的详细阐 述。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术 领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术 语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明的实现方式。本 文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、 “外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了 便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。在本 发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安 装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是 可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连, 可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况 理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1,为本申请实施例提供的心率值确定方法的可选应用场景,包 括终端设备10和服务器20。所述终端设备10包括但不限于手机、平板、笔记 本电脑、掌上电脑、可穿戴设备、计步器等用户常用的电子产品、以及心率检 测仪等用于医院领域的专用电子设备。服务器20可以云端服务器,包括一个或 者多个物理服务器。在一可选的实现方式中,所述终端设备10可以安装有能够实现本申请实施例提供的心率值确定方法的应用程序的客户端程序,服务器20 安装有能够实现本申请实施例提供的心率值确定方法的应用程序的服务端程序,终端设备10与服务器20通信连接,与服务器20共同交互实现心率值确定 方法。终端设备10检测到心冲击信号的时域信号,发送给服务器20,由服务 器20对心冲击信号的时域信号进行频域转换得到所述心冲击信号对应的频域 信号;服务器20基于所述频域信号,根据预设心率频段确定出所述频域信号的 高倍频段信号,其中,所述高倍频段信号的频率大于预设心率频段的频率;服务器20根据所述高倍频段信号确定频率符合设定要求的目标频段信号的位置, 根据所述目标频段信号的位置及设定阈值范围进行查找,确定所述高倍频段信 号对应的至少一个一倍峰信号的频率峰值,根据所述频率峰值确定心率值;服 务器20将心率值返回给终端设备10进行显示。其中,通过终端设备10与服务 器20共同交互完成心率确定,可以降低对终端设备10的运算要求,减少对终 端设备10的处理器资源的占用。
在另一些可选的实现方式中,心率值确定方法的可选应用场景可以仅包括 终端设备10,所述心率值确定方法可以由终端设备通过执行心率值确定方法对 应的计算机程序直接完成。终端设备10检测心冲击信号的时域信号,对心冲击 信号的时域信号进行频域转换得到心冲击信号对应的频域信号;基于所述频域 信号,根据预设心率频段确定出高倍频段信号,其中,所述高倍频段信号的频 率大于所述预设心率频段的频率;根据所述高倍频段信号确定频率符合设定要 求的目标频段信号的位置,根据所述目标频段信号的位置及设定阈值范围进行 查找,确定所述高倍频段信号对应的至少一个一倍峰信号的频率峰值,根据所述频率峰值确定心率值并显示。其中,通过终端设备10直接执行心率值确定方法,可以不依赖于终端设备处于网络环境下完成心率的确定,便于适用于各种 无网络的场景下使用。
请参阅图2,为本申请一实施例提供的心率值确定方法,包括但不限于 S101、S103、S105、S107、S109。
S101,根据心冲击信号的时域信号获取所述心冲击信号对应的频域信号。
其中,心冲击信号(BCG)信号是指利用心脏的收缩会产生压力而获得的能 够表征心率值的信号,可以通过包含PVDF(压电薄膜)传感器的信号采集系统进行采集,如,利用心脏的收缩将压力传导到压电薄膜传感器上,再由压电薄膜 传感器将压力信号转换为电信号,从而得到心冲击信号的时域信号。终端设备 根据心冲击信号的时域信号获取心冲击信号对应的频域信号可以是,终端设备 通过信号采集系统采集心冲击信号的时域信号,将所述心冲击信号的时域信号 转换成频域信号。
S103,基于所述频域信号,根据预设心率频段确定出所述频域信号的高倍 频段信号,其中,所述高倍频段信号的频率大于所述预设心率频段的频率。
其中,倍频是指输出信号频率是输入信号频率的整数倍,一倍频是指心跳 信号在心冲击信号的频域信号频谱中的心跳频段,心跳频段通常根据人们的常 规心跳频率范围进行确定,如根据人们在安静状态下的常规心跳频率范围为 60~100次/分,确定心冲击信号的频域信号中心跳频段为0.8赫兹~2赫兹。本 实施例中,预设心率频段是指心跳频段的一倍频频段。高倍频段是指信号频率 大于一倍频频段信号的频段,假设心跳频段的一倍频频段的信号频率为n,则 二倍频频段信号的频率为2n,相应地三倍频频段信号的频率为3n,四倍频频段 信号的频率为4n……。基于所述频域信号,根据预设心率频段确定出所述频域信号的高倍频段信号可以是,根据预设心率频段的频率,在所述心冲击信号的 频域信号的频谱中划分出频率大于所述预设心率频段信号的频率段。
可选的,所述S103,基于所述频域信号,根据预设心率频段确定出所述频 域信号的高倍频段信号,包括:
根据预设心率频段对所述心冲击信号的频域信号的频谱上进行划分,确定 出心率频段信号和所述心率频段信号的二倍频段信号。
信号采集系统在心冲击信号的获取过程中,心脏的收缩将压力传导到压电 薄膜传感器时,由于血管壁和分叉处的血管舒张性血波反射,心冲击信号的频 域信号的频谱中不仅心跳频段会存在一倍峰,在心跳频段频率近似二倍的位置 将存在二倍峰。一倍峰是指心跳频段信号的频率峰值,二倍峰是指二倍频段信 号中的频率峰值。
S105,根据所述高倍频段信号确定频率符合设定要求的目标频段信号的位 置。
目标频段信号的位置是指在高倍频段中用于确定目标频率所在频段的位 置,设定要求是指,通过频率符合预先设置的条件,如频率为高倍频频段信号 的频率的预定倍数。本实施例中,确定频率符合设定要求的目标频段信号的位 置,是指在心冲击信号的频域信号范围内,在高倍频段中确定出频率符合预先 设置的条件的信号的位置,作为用于确定心率值所在频段的位置。所述频率符 合设定要求可以是指频率等于心跳频段的一倍峰信号的频率峰值,或者与心跳频段的一倍峰信号的频率峰值呈指定的倍数关系。如,以高倍频段为二倍频段 为例,根据二倍频频段信号的二倍峰信号的峰值的位置,将所述二倍峰信号的 峰值的位置的1/2,确定为目标频段信号的位置。
通过目标频段信号的位置的确定,可以缩小通过高倍频段信号查找一倍峰 信号的频率峰值的范围,提升查找效率。可选的,所述目标频段信号的位置可 以是一个或者多个。
S107,根据所述目标频段信号的位置及设定阈值范围进行查找,确定所述 高倍频段信号对应的至少一个一倍峰信号的频率峰值。
设定阈值范围可以是根据实际情况设定的较小实数。其中,根据所述目标 频段信号的位置及设定阈值范围进行查找可以是,以目标频段信号的位置为中 心,分别在中心向左的设置阈值范围以及向右的设置阈值范围内进行查找。以 目标频段位置为p1/2,设定阈值范围为range为例,根据所述目标频段信号的 位置及设定阈值范围进行查找的查找范围为[p1/2-range,p1/2+range]。设定 阈值范围可以根据信号频率的指定倍数进行确定,作为一种可选的实施方式, 根据心跳频段的频率通常为0.8赫兹~2赫兹,可以设定range为3赫兹,需要 说明的是,range也可以是并不限于3赫兹的其它值。作为另一可选的实施方式,range=1/2*fs/10,其中fs是指感应器的采样频率。
高倍频段信号对应的至少一个一倍峰信号是指,根据某一个高倍频段信号 所确定的目标频段信号的位置,并根据该目标频段信号的位置及预设阈值范围 查找到的一个或者多个一倍峰信号,均与该高倍频段信号对应。
S109,根据所述频率峰值确定心率值。
通过利用高倍频段信号区域确定一倍峰信号的频率峰值,根据所述一倍峰 信号的频率峰值以确定心率值,可以利用高倍频段信号的频率段通常不会受呼吸、体动及噪声干扰的特点,以及利用高倍频段信号与心跳频段的一倍频信号 的倍数关系,更加准确地确定心率值,避免直接通过心跳频段的一倍频信号频 谱寻找最大峰来确定心率值而出现误差。
上述实施例中,通过根据心冲击信号的频域信号确定高倍频段信号,根据 高倍频段信号确定目标频段信号的位置,根据所述目标频段信号的位置和设定 阈值范围进行查找,以确定高倍频段信号对应的至少一个一倍峰信号的频率峰 值,利用高倍频段信号确定一倍峰信号从而确定心率值,从而可以减少直接在心率频段寻找最大峰的方式来确定心率值时,因呼吸、体动、信号采集过程中 的噪声干扰对心率所在频段影响而导致误差、错取的问题,提高通过心冲击信 号提取心率值的准确性。
在一些实施例中,请参阅图3,所述S105,根据所述高倍频段信号确定频 率符合设定要求的目标频段信号的位置,包括:
S1051,根据所述高倍频段信号,确定频率排序在前预设位的多个高倍峰信 号位置;
S1052,根据一倍频信号与所述高倍频段信号大于一倍频信号的倍数的比值 确定缩放系数,通过所述缩放系数对所述高倍峰信号位置进行缩放,确定目标 频段信号的位置。
预设位可以是一位或者指定数量的多位,相应的,排序在前预设位可以是 指排序第一位或者排序前多位的频率所在位置。可选的,所述根据所述高倍频 段,确定频率排序在前预设位的多个高倍峰信号位置,包括:在所述高倍频段 信号范围内进行寻峰,得到频率相对较大的几个高倍峰峰值的位置作为高倍峰 信号位置。以预设位为三个为例,在所述高倍频段信号范围内进行寻峰,根据得到的高倍峰信号的峰值大小,得到排序在前三位的高倍峰信号的峰值所在位 置(P1,P2,P3)。缩放系数根据一倍频信号与所述高倍频段信号大于一倍频 信号的倍数的比值确定,如以高倍频为二倍频为例,二倍频段信号相对于一倍频信号的倍数为2,从而相应可以得到对应缩放系数为1/2。通过根据一倍频信 号与所述高倍频段信号大于一倍频信号的倍数的比值确定缩放系数,通过所述 缩放系数对所述高倍峰信号的位置进行缩放,确定目标频段位置,可以利用高倍频段信号与一倍频信号的倍数关系,确定出包含准确的心率值的频段的大致 位置,提升心率值确定效率和准确率。
在另一些实施例中,请参阅图4,所述根据所述高倍频段信号确定频率符 合设定要求的目标频段信号的位置,包括:
S1050,根据所述高倍频段信号,确定频率大于预设值的多个高倍峰信号位 置;
S1052,根据一倍频信号与所述高倍频段信号大于一倍频信号的倍数的比值 确定缩放系数,通过所述缩放系数对所述高倍峰信号位置进行缩放,确定目标 频段信号的位置。
其中,预设值可以根据实际情况确定,如可以根据心跳频段信号的最大峰 峰值和设定的比例系数的乘积确定;或者根据心跳频段信号的多个峰值的平均 值和设定的比例系数的乘积确定。如,在高倍频段信号范围内,寻找到频率值 相对最大的十个信号,假设心跳频段信号的最大峰峰值的频率为H,设定的比例 系数为m,则预设值为H*m,将所述十个信号中频率大于H*m的三个信号的位置 确定为高倍峰信号位置;或者假设心跳频段信号的相对较大的几个大峰峰值的 频率为L,将所述十个信号中频率大于L*m的三个信号的位置确定为高倍峰信 号位置,所述设定的比例系数n的取值可以是整数或分数,如m=1.2。
可选的,所述根据所述高倍频段信号,确定频率大于预设值的多个高倍峰 信号位置,包括:在所述高倍频段信号范围内进行寻峰,得到频率大于所述预 设值的所有高倍峰信号峰值的位置作为高倍峰信号位置。需要说明的是,所述 预设值的大小可以根据得到的高倍峰位置的数量而进行适应性调整,如,在一 可选的实施例中,根据所述高倍频段信号,确定频率大于预设值的高倍峰信号位置的数量为零时,则按照预设规则减小所述预设值,并重新在所述高倍频段 信号内寻找确定频率大于所述减小后的预设值的高倍峰信号位置(P1, P2,…Pn);或,在另一可选的实施例中,根据所述高倍频段信号,确定频率 大于预设值的高倍峰位置的数量超过n个时,则按照预设规则增大所述预设值, 并重新确定频率大于所述增大后的预设值的高倍峰信号位置(P1,P2,…Pn)。
缩放系数根据一倍频信号与所述高倍频段信号大于一倍频信号的倍数的比 值确定,如以高倍频为二倍频为例,二倍频段信号大于一倍频信号的倍数为2, 从而相应可以得到对应缩放系数为1/2。通过根据一倍频信号与所述高倍频段 信号大于一倍频信号的倍数的比值确定缩放系数,通过所述缩放系数对所述高 倍峰信号位置进行缩放,确定目标频段信号的位置,可以利用高倍频段信号与 一倍频信号的倍数关系,确定出心率值最大概率所在频段的大致位置,提升心率值确定效率和准确率。
在一些实施例中,所述高倍频段为二倍频段,所述S1052,根据一倍频信 号与所述高倍频段信号大于一倍频信号的倍数的比值确定缩放系数,通过所述 缩放系数对所述高倍峰信号位置进行缩放,确定目标频段信号的位置,包括:
根据一倍频信号与所述二倍频段信号大于一倍频信号的倍数的比值确定缩 放系数为二分之一;
根据所述二倍峰信号位置的二分之一作为对应的所述二倍频段信号的一倍 峰信号的中心,并将所述二倍频段信号的一倍峰信号的中心确定为目标频段信 号的位置。
信号采集系统在心冲击信号的获取过程中,心脏的收缩将压力传导到压电 薄膜传感器时,由于血管壁和分叉处的血管舒张性血波反射,心冲击信号的频 谱中不仅心跳频段会存在一倍峰信号,在心跳频段频率近似二倍的位置将存在 二倍峰信号。本实施例中,高倍频段为二倍频段,根据一倍频信号与所述二倍 频段信号大于一倍频信号的倍数的比值确定缩放系数为1/2,根据所述二倍峰 信号位置的1/2作为对应的所述二倍频段信号的一倍峰信号的中心,并将所述二倍频段信号的一倍峰信号的中心确定为目标频段信号的位置。
以在二倍频段信号内确定得到的二倍峰信号位置为(P1,P2,…Pn)为例, 根据缩放系数1/2将二倍峰信号位置缩小一倍,相应得到的目标频段信号的位 置为(P1/2,P2/2,…Pn/2),所述目标频段信号的位置即为确定高倍频段信 号内一倍峰信号所在频段的中心。
信号采集系统在心冲击信号的获取过程中,由于血管壁和分叉处的血管舒 张性血波反射,心冲击信号的频谱中不仅心跳频段会存在一倍峰信号,在心跳 频段频率近似二倍的位置将存在二倍峰信号,通过确定心冲击信号的频域信号 中的二倍频段信号,利用二倍频段信号不会受到外部干扰,以及二倍频段信号 与一倍频段信号的倍数关系,锁定最大概率能够准确得到心率值的一倍峰所在 频段的位置,从而可以提升确定心率值的准确性,也可以提升心率值的确定效 率。
可选的,通过所述缩放系数对所述高倍峰信号位置进行缩放,确定目标频 段信号的位置之前,还可以包括对高倍频段信号进行降噪。通过降噪处理,可 以排除高倍频段信号中可能包含的明显异常信号对确定心率值的准确性的影 响。
可选的,所述确定目标频段信号的位置之后,也可以包括对目标频段信号 进行降噪。通过降噪处理,可以排除根据所述高倍频段信号得到目标频段信号 的处理过程中,由于转换错误等原因导致的明显异常信号对确定心率值的准确 性的影响。
本申请实施例中,高倍频段信号是以二倍频段信号为例,在一些可选的实 施例中,高倍频段信号也可以是指三倍频段信号、四倍频段信号等其它倍数的 高倍频段信号,通过高倍频段信号确定目标频段信号的位置的过程中,也可以 是采用逐次降频的方式。
如,高倍频段信号为三倍频段信号,所述根据所述高倍频段信号确定频率 符合设定要求的目标频段信号的位置,可以包括:
根据三倍频段信号与二倍频段信号的倍数关系、以及三倍频段信号的三倍 频信号峰值位置,确定二倍峰信号的位置;
根据二倍峰频段信号与一倍频信号的倍数关系、以及所述二倍峰信号的位 置,确定一倍频信号的位置;
根据一倍峰信号的位置,确定心率值。
在一些实施例中,所述S107,根据所述目标频段信号的位置及设定阈值范 围进行查找,确定所述高倍频段信号对应的至少一个一倍峰信号的频率峰值, 包括:
以所述目标频段信号的位置为中心,根据所述设定阈值范围进行查找,确 定所述设定阈值范围内的频率最大值作为所述高倍频段信号对应的至少一个一 倍峰信号的频率峰值。
设定阈值范围可以是根据实际情况设定的较小实数,通常,设定阈值范围 越大,则查找频段的范围更宽,在相应范围内得到一倍峰信号的频率峰值的准 确性可能更高而查找效率低;设定阈值范围越小,则查找效率更高,而在相应 范围内得到一倍峰信号的频率峰值的准确性可能有损失。本实施例中,由于目 标频段信号的位置为利用高倍频段信号与一倍频信号的倍数关系所确定的准确得心率值最大概率所在频段的大致位置,从而设置阈值范围可以较小,即提升 查找效率,也可以确保得到的能够准确反映心率值所在频段的准确性。设定阈 值范围可以根据信号频率的指定倍数进行确定,作为一种可选的实施方式,根 据心跳频段的频率通常为0.8赫兹~2赫兹,可以设定range为3赫兹,需要说 明的是,range也可以是并不限于3赫兹的其它值。作为另一可选的实施方式, range=1/2*fs/10,其中fs是指心冲击信号的采样频率。
其中,以根据某一个高倍频段信号内的频率值排序在前n位的高倍峰信号 位置,确定目标频段信号的位置为(P1/2,P2/2,…Pn/2)为例,以所述目标 频段信号的位置为中心,根据所述设定阈值范围进行查找,确定所述设定阈值 范围内的频率最大值作为所述高倍频段信号对应的至少一个一倍峰信号的频率 峰值可以是,分别以目标频段信号的位置为中心,根据所述目标频段位置及设 定阈值范围进行查找的查找范围分别为([p1/2-range,p1/2+range]、 [p2/2-range,p2/2+range…[pn/2-range,pn/2+range]]),分别确定所述查找 范围内的频率最大值作为所述某一个高倍频段信号对应的一倍峰信号的频率峰值。
可选的,所述S109,根据所述频率峰值确定心率值,包括:
S1091,根据所述频率峰值,确定频率峰值大于峰值阈值的目标峰值;
可选地,峰值阈值可以根据实际需求设定。如,可以通过将所有一倍峰信 号的频率峰值进行综合比较,筛选出频率峰值大于峰值阈值的一倍峰信号,将 筛选出的一倍峰信号的峰值作为目标峰值。作为一种可选的实施方式,所述峰 值阈值可以根据心跳频段信号内的最大峰峰值来确定,或根据心跳频段内的一 倍峰信号的频率相对较大的几个信号的频率平均值进行确定。
S1092,根据所述目标峰值所在位置与所述目标频段信号的位置的差值,确 定差值最小的目标峰值所在位置为心率所在位置,得到心率值。
可选地,计算目标峰值的所在位置与目标频段信号的位置的差值,将差值 最小的目标峰值所在的位置作为心率所在位置,得到心率值。以频率峰值大于 峰值阈值的目标峰值分别为(Pa、Pb…Pm)为例,分别计算所述目标峰值所在 位置与目标频段信号的位置(P1/2,P2/2,…Pn/2)的差值,并根据差值最小 的目标峰值所在位置确定心率所在位置,得到心率值。根据目标频段信号的位 置确定为心率所在位置,可以提升心率值确定的准确性。
在另一些可选的实施例中,请参阅图5,所述S109,根据所述频率峰值确 定心率值,包括:
S1091,根据所述频率峰值,确定频率峰值大于峰值阈值的目标峰值;
S1093,根据所述目标峰值与所述目标频段信号的频率的差值,确定差值最 小的目标峰值,根据所述差值最小的目标峰值的频率确定心率值。
峰值阈值可以根据实际需求设定。如,可以通过将所有一倍峰信号的频率 峰值进行综合比较,筛选出频率峰值大于峰值阈值的一倍峰信号,将筛选出的 一倍峰信号的峰值作为目标峰值。作为一种可选的实施方式,所述峰值阈值可 以根据心跳频段信号内的最大峰峰值来确定,或根据心跳频段内的一倍峰信号 的频率相对较大的几个信号的频率平均值进行确定。通过计算目标峰值的频率与所述目标频段信号的频率的差值,根据差值最小的目标峰值的频率确定心率 值,如此,根据目标频段信号的频率为参考值确定心率的频率,同样提升了心 率值确定准确性。
可选的,所述根据心冲击信号的时域信号获取心冲击信号对应的频域信号, 包括:
获取心冲击信号对应的时域信号;
对所述时域信号进行傅里叶变换得到所述心冲击信号的频域信号。
其中,通过对心冲击信号对应的时域信号进行傅里叶变换得到所述心冲击 信号的频域信号,在心冲击信号的频域信号的频谱内进行分析,可以实现采用 频谱图形分析来划分高倍频段和心跳频段,提高分析的准确性和便利性。
为了能够对本申请实施例提供的心率值确定方法具有更加整体的理解,请 参阅图6,以高倍频段为二倍频段为例,对心率值确定方法的一可选的具体实 施例进行说明。
S11,对心冲击时域信号进行连续傅里叶变换或者离散傅里叶级数变换,得 到心冲击信号的频域信号。
S12,在心冲击信号的频域信号对应频谱上划分出心率频段信号和其二倍频 段信号;
S13,在二倍频段信号中进行寻峰,得到较大的几个二倍峰信号的位置(P1, P2,P3,……);
S14,将得到的二倍峰信号的位置缩小一倍(P1/2,P2/2,P3/2,……), 确定一倍峰信号所在频段的中心;
S15,设定阈值范围为range,在一倍峰信号所在频段的中心以该设定阈值 范围([P1/2-range,P1/2+range]、[P2/2-range,P2/2+range、[P3/2-range, P3/2+range]…)进行查找,分别得到对应的一个或多个一倍峰信号;其中,设 定阈值范围为根据实际情况设定的一个较小的实数;其中,S13中得到的二倍 峰信号的位置可能是一个或者多个,针对每个二倍峰信号的位置经由S14和S15 得到对应的一个或者多个一倍峰信号。设定阈值范围可以根据信号频率的指定倍数进行确定,作为一种可选的实施方式,根据心跳频段的频率通常为0.8赫 兹~2赫兹,可以设定range为3赫兹,需要说明的是,range也可以是并不限于3赫兹的其它值。作为另一可选的实施方式,range=1/2*fs/10,其中fs 是指心冲击信号的采样频率。
S16,将所有得到的一倍峰信号进行综合比较,峰值大于一个阈值的一倍峰 信号中,选取其中一个与一倍峰信号的一半(P1/2)频率最近的一倍峰信号的 位置即代表心率所在位置,从而得到心率值。
上述实施例中,通过利用信号频谱中存在的心率频段的二倍峰信号来确定 心率值,由于二倍峰信号频段相对干净,没有呼吸、体动、信号采集过程中的 噪声干扰对心率频段信号的影响,从而解决以直接在心率频段寻找最大峰的方 法确定的心率值出现误差、错取等情况,提高从心冲击信号提取的心率值的精 度。
本申请另一方面提供一种终端设备,请参阅图7,为本申请实施例提供的 终端设备的一个可选的硬件结构示意图,所述终端设备包括存储器21和处理器 22,存储器21内存储有用于实现本申请任一实施例提供的心率值确定方法的计 算机程序。所述终端设备还包括通信接口23和总线24。其中,处理器21、通 信接口23和存储器21可以通过总线24完成相互间的通信。通信接口23可以 用于信息传输。
此外,上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现,并 作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
存储器作为一种计算机可读存储介质,可用于存储软件程序、计算机可执 行程序,如本公开实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储 在存储器中的程序指令/模块,从而执行功能应用以及数据处理,即实现上述方 法实施例中的一种心率值确定方法的步骤,且能达到相同的技术效果,为避免 重复,这里不再赘述。
存储器可包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系 统、至少一个功能所需的应用程序;存储数据区可存储根据终端设备的使用所 创建的数据等。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易 失性存储器。
请参阅图8,本申请实施例另一方面,还提供一种心率值确定装置,在示 例性实施例中,所述心率值确定装置的实施侧可以是终端设备。所述心率值确 定方法包括:获取单元211,根据心冲击信号的时域信号获取所述心冲击信号对应的频域信号;高倍频段确定单元212,用于基于所述频域信号,根据预设 心率频段确定出所述频域信号的高倍频段信号,其中,所述高倍频段信号的频 率大于所述预设心率频段的频率;目标频段位置确定单元213,用于根据所述 高倍频段信号确定频率符合设定要求的目标频段信号的位置;峰值确定单元 214,用于根据所述目标频段信号的位置及设定阈值范围进行查找,确定所述高 倍频段信号对应的至少一个一倍峰信号的频率峰值;心率值确定单元215,用 于根据所述频率峰值确定心率值。
所述目标频段位置确定单元213,用于根据所述高倍频段信号,确定频率 排序在前预设位的多个高倍峰信号位置;根据一倍频信号与所述高倍频段信号 大于所述一倍频信号的倍数的比值确定缩放系数,通过所述缩放系数对所述高 倍峰信号位置进行缩放,确定目标频段信号的位置。
所述目标频段位置确定单元213,用于根据所述高倍频段信号,确定频率 大于预设值的多个高倍峰信号位置;根据一倍频信号与所述高倍频段信号大于 所述一倍频信号的倍数的比值确定缩放系数,通过所述缩放系数对所述高倍峰 信号位置进行缩放,确定目标频段信号的位置。
所述目标频段位置确定单元213,用于根据一倍频信号与所述二倍频段信 号大于所述一倍频信号的倍数的比值确定缩放系数为二分之一;根据所述二倍 峰信号位置的二分之一作为对应的所述二倍频段信号的一倍峰信号的中心,并将所述二倍频段信号的所述一倍峰信号的中心确定为目标频段信号的位置。
所述峰值确定单元214,用于以所述目标频段信号的位置为中心,根据所 述设定阈值范围进行查找,确定所述设定阈值范围内的频率最大值作为所述高 倍频段信号对应的至少一个一倍峰信号的频率峰值。
所述心率值确定单元215,用于根据所述频率峰值,确定频率峰值大于峰 值阈值的目标峰值;根据所述目标峰值所在位置与所述目标频段信号的位置的 差值,确定差值最小的目标峰值所在位置为心率所在位置,得到心率值;或, 根据所述目标峰值与所述目标频段信号的频率的差值,确定差值最小的目标峰值,根据所述差值最小的目标峰值的频率确定心率值。
所述获取单元211,用于获取心冲击信号对应的时域信号;对所述时域信 号进行傅里叶变换得到所述心冲击信号的频域信号。
所述高倍频段确定单元212,根据预设心率频段对所述心冲击信号的频域 信号的频谱进行划分,确定出心率频段信号和所述心率频段信号的二倍频段信 号。
需要说明的是:上述实施例提供的心率值确定装置在根据高倍频段确定心 率值,利用高倍频的频率段无干扰,以解决根据心跳频段寻找最大值来确定心 率值出现误差、错误,从而实现更准确地确定心率值时,仅以上述各程序模块 的划分进行举例说明,在实际应用中,可以根据需要而将上述处理分配由不同 的程序模块完成,即可将装置的内部结构划分成不同的程序模块,以完成以上描述的全部或者部分处理。另外,上述实施例提供的心率值确定装置与本申请 心率值确定方法实施例属于同一构思,其具体实现过程详见方法实施例,这里 不再赘述。
请参阅图9,是本申请实施例提供的终端设备的可选硬件结构示意图。
该终端设备包括但不限于:射频单元1210、网络模块1220、音频输出单元 1230、输入单元1240、传感器1250、显示单元1260、用户输入单元1270、用 户输入单元1280、存储器1290、处理器2000、以及电源1310等部件。本领域 技术人员可以理解,图8中示出的终端设备结构并不构成对本申请实施例中终 端设备的限定,移动终端可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部 件,或者不同的部件布置。在本申请实施例中,所述终端设备包括但不限于手 机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载终端设备、可穿戴设备、心率检测仪以及计步器等。
其中,处理器2000,用于执行本申请任一实施例提供的心率确定方法,至 少包括:根据心冲击信号的时域信号获取所述心冲击信号对应的频域信号;基 于所述频域信号,根据预设心率频段确定出所述频域信号的高倍频段信号,其 中,所述高倍频段信号的频率大于所述预设心率频段的频率;根据所述高倍频段信号确定频率符合设定要求的目标频段信号的位置;根据所述目标频段信号 的位置及设定阈值范围进行查找,确定所述高倍频段信号对应的至少一个一倍 峰信号的频率峰值;根据所述频率峰值确定心率值。
通过利用心冲击信号的频域信号的高倍频段信号,通过高倍频段信号确定 一倍峰信号从而确定心率值,从而可以减少直接根据心率频段寻找最大峰的方 式来确定心率时,呼吸、体动、信号采集过程中的噪声干扰对心率所在频段影 响而导致误差、错取的问题,提高从心冲击信号提取心率的准确性。
应理解的是,本申请实施例中,射频单元1210可用于收发信息或通话过程 中,信号的接收和发送,具体的,将来自基站的下行数据接收后,给处理器2000 处理;另外,将上行的数据发送给基站。通常,射频单元1210包括但不限于天 线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器、双工器等。此外, 1210还可以通过无线通信系统与网络和其他设备通信。
终端设备通过网络模块1220为用户提供了无线的宽带互联网访问,如帮助 用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等。
音频输出单元1230可以将射频单元1210或网络模块1220接收的或者在存 储器1290中存储的音频数据转换成音频信号并且输出为声音。而且,音频输出 单元1230还可以提供与终端设备执行的特定功能相关的音频输出(例如,呼叫 信号接收声音、消息接收声音等等)。音频输出单元1230包括扬声器、蜂鸣器 以及受话器等。
输入单元1240用于接收音频或视频信号。输入单元1240可以包括图形处 理器(GraphicsProcessingUnit,GPU)1041和麦克风1242,图形处理器1241 对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置(如摄像头)获得的静态图 片或视频的图像数据进行处理。处理后的图像帧可以显示在显示单元1260上。 经图形处理器1241处理后的图像帧可以存储在存储器1290(或其它存储介质) 中或者经由射频单元1210或网络模块1220进行发送。麦克风1242可以接收声 音,并且能够将这样的声音处理为音频数据。处理后的音频数据可以在电话通 话模式的情况下转换为可经由射频单元1210发送到移动通信基站的格式输出。
终端设备还包括至少一种传感器1250,比如光传感器、运动传感器以及其 他传感器。具体地,光传感器包括环境光传感器及接近传感器,其中,环境光 传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板1261的亮度,接近传感器可在终端设备11移动到耳边时,关闭显示面板1261和/或背光。作为运动传感器的一 种,加速计传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小,静止时可检 测出重力的大小及方向,可用于识别终端设备姿态(比如横竖屏切换、相关游戏、 磁力计姿态调整)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等;传感器1250还 可以包括指纹传感器、压力传感器、虹膜传感器、分子传感器、陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等,在此不再赘述。
显示单元1260用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息。显示单元 1260可包括显示面板1261,可以采用液晶显示器(LiquidCrystalDisplay, LCD)、有机发光二极管(OrganicLight-EmiTTingDiode,OLED)等形式来配置显 示面板1261。
用户输入单元1270可用于接收输入的数字或字符信息,以及产生与终端设 备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地,用户输入单元1270 包括触控面板1271以及其他输入设备1272。触控面板1271,也称为触摸屏, 可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板1271上或在触控面板1271附近的操作)。触控面板1271 可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中,触摸检测装置检测用户的 触摸方位,并检测触摸操作带来的信号,将信号传送给触摸控制器;触摸控制 器从触摸检测装置上接收触摸信息,并将它转换成触点坐标,再送给处理器2000,接收处理器2000发来的命令并加以执行。此外,可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板1271。除了触控面板1271, 用户输入单元1270还可以包括其他输入设备1272。具体地,其他输入设备1272 可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹 球、鼠标、操作杆,在此不再赘述。
进一步的,触控面板1271可覆盖在显示面板1261上,当触控面板1271 检测到在其上或附近的触摸操作后,传送给处理器2000以确定触摸事件的类 型,随后处理器2000根据触摸事件的类型在显示面板1261上提供相应的视觉 输出。虽然在图9中,触控面板1271与显示面板1261是作为两个独立的部件 来实现终端设备的输入和输出功能,但是在某些实施例中,可以将触控面板 1271与显示面板1261集成而实现终端设备的输入和输出功能,具体此处不做 限定。
用户输入单元1280为外部装置与终端设备11连接的接口。例如,外部装 置可以包括有线或无线头戴式耳机端口、外部电源(或电池充电器)端口、有线 或无线数据端口、存储卡端口、用于连接具有识别模块的装置的端口、音频输 入/输出(I/O)端口、视频I/O端口、耳机端口等等。用户输入单元1280可以用 于接收来自外部装置的输入(例如,数据信息、电力等等)并且将接收到的输入 传输到终端设备11内的一个或多个元件或者可以用于在终端设备11和外部装 置之间传输数据。
存储器1290可用于存储软件程序以及各种数据。存储器1290可主要包括 存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能 所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等;存储数据区可存储 根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外,存储器1290 可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁 盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
处理器2000是终端设备的控制中心,利用各种接口和线路连接整个终端设 备的各个部分,通过运行或执行存储在存储器1290内的软件程序和/或模块,以及调用存储在存储器1290内的数据,执行终端设备的各种功能和处理数据, 从而对终端设备进行整体监控。处理器2000可包括一个或多个处理单元;优选 的,处理器2000可集成应用处理器和调制解调处理器,其中,应用处理器主要 处理操作系统、用户界面和应用程序等,调制解调处理器主要处理无线通信。 可以理解的是,上述调制解调处理器也可以不集成到处理器2000中。
终端设备还可以包括给各个部件供电的电源1310(比如电池),优选的,电 源1310可以通过电源管理系统与处理器2000逻辑相连,从而通过电源管理系 统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。
另外,终端设备包括一些未示出的功能模块,在此不再赘述。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存 储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述工作模式配置方法以 及开关控制方法实施例的各个过程,且能达到相同的技术效果,为避免重复, 这里不再赘述。其中,所述的计算机可读存储介质,如只读存储器 (Read-OnlyMemory,简称ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory,简称 RAM)、磁碟或者光盘等。
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 装置不仅包括那些要素,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、物品或者装置所固有的要素。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、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
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,本申请的技术方 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ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机,计算机,服务器,空调器,或者网络设 备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于 此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围之内,可轻易想 到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围 应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种心率值确定方法,其特征在于,包括:
根据心冲击信号的时域信号获取所述心冲击信号对应的频域信号;
基于所述频域信号,根据预设心率频段确定出所述频域信号的高倍频段信号,其中,所述高倍频段信号的频率大于所述预设心率频段的频率;
根据所述高倍频段信号确定频率符合设定要求的目标频段信号的位置;
根据所述目标频段信号的位置及设定阈值范围进行查找,确定所述高倍频段信号对应的至少一个一倍峰信号的频率峰值;
根据所述频率峰值,确定频率峰值大于峰值阈值的目标峰值;
根据所述目标峰值所在位置与所述目标频段信号的位置的差值,确定差值最小的目标峰值所在位置为心率所在位置,得到心率值;或,根据所述目标峰值与所述目标频段信号的频率的差值,确定差值最小的目标峰值,根据所述差值最小的目标峰值的频率确定心率值。
2.如权利要求1所述的心率值确定方法,其特征在于,所述根据所述高倍频段信号确定频率符合设定要求的目标频段信号的位置,包括:
根据所述高倍频段信号,确定频率排序在前预设位的多个高倍峰信号位置;
根据一倍频信号与所述高倍频段信号大于所述一倍频信号的倍数的比值确定缩放系数,通过所述缩放系数对所述高倍峰信号位置进行缩放,确定目标频段信号的位置。
3.如权利要求1所述的心率值确定方法,其特征在于,所述根据所述高倍频段信号确定频率符合设定要求的目标频段信号的位置,包括:
根据所述高倍频段信号,确定频率大于预设值的多个高倍峰信号位置;
根据一倍频信号与所述高倍频段信号大于所述一倍频信号的倍数的比值确定缩放系数,通过所述缩放系数对所述高倍峰信号位置进行缩放,确定目标频段信号的位置。
4.根据权利要求2所述的心率值确定方法,其特征在于,所述高倍频段为二倍频段,所述根据一倍频信号与所述高倍频段信号大于所述一倍频信号的倍数的比值确定缩放系数,通过所述缩放系数对所述高倍峰信号位置进行缩放,确定目标频段信号的位置,包括:
根据一倍频信号与所述二倍频段信号大于所述一倍频信号的倍数的比值确定缩放系数为二分之一;
根据所述二倍峰信号位置的二分之一作为对应的所述二倍频段信号的一倍峰信号的中心,并将所述二倍频段信号的所述一倍峰信号的中心确定为目标频段信号的位置。
5.根据权利要求3所述的心率值确定方法,其特征在于,所述高倍频段为二倍频段,所述根据一倍频信号与所述高倍频段信号大于所述一倍频信号的倍数的比值确定缩放系数,通过所述缩放系数对所述高倍峰信号位置进行缩放,确定目标频段信号的位置,包括:
根据一倍频信号与所述二倍频段信号大于所述一倍频信号的倍数的比值确定缩放系数为二分之一;
根据所述二倍峰信号位置的二分之一作为对应的所述二倍频段信号的一倍峰信号的中心,并将所述二倍频段信号的所述一倍峰信号的中心确定为目标频段信号的位置。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的心率值确定方法,其特征在于,所述根据所述目标频段信号的位置及设定阈值范围进行查找,确定所述高倍频段信号对应的至少一个一倍峰信号的频率峰值,包括:
以所述目标频段信号的位置为中心,根据所述设定阈值范围进行查找,确定所述设定阈值范围内的频率最大值作为所述高倍频段信号对应的至少一个一倍峰信号的频率峰值。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的心率值确定方法,其特征在于,所述根据心冲击信号的时域信号获取所述心冲击信号对应的频域信号,包括:
获取心冲击信号对应的时域信号;
对所述时域信号进行傅里叶变换得到所述心冲击信号的频域信号。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的心率值确定方法,其特征在于,所述基于所述频域信号,根据预设心率频段确定出所述频域信号的高倍频段信号,包括:
根据预设心率频段对所述心冲击信号的频域信号的频谱进行划分,确定出心率频段信号和所述心率频段信号的二倍频段信号。
9.一种心率值确定装置,其特征在于,包括:
获取单元,用于根据心冲击信号的时域信号获取心冲击信号对应的频域信号;
高倍频段确定单元,用于基于所述频域信号,根据预设心率频段确定出所述频域信号的高倍频段信号,其中,所述高倍频段信号的频率大于所述预设心率频段的信号;
目标频段位置确定单元,用于根据所述高倍频段信号确定频率符合设定要求的目标频段信号的位置;
峰值确定单元,用于根据所述目标频段信号的位置及设定阈值范围进行查找,确定所述高倍频段信号对应的至少一个一倍峰信号的频率峰值;
心率值确定单元,用于根据所述频率峰值确定心率值,所述心率值确定单元还用于:根据所述频率峰值,确定频率峰值大于峰值阈值的目标峰值;
根据所述目标峰值所在位置与所述目标频段信号的位置的差值,确定差值最小的目标峰值所在位置为心率所在位置,得到心率值;或,
根据所述目标峰值与所述目标频段信号的频率的差值,确定差值最小的目标峰值,根据所述差值最小的目标峰值的频率确定心率值。
10.一种终端设备,包括用于存储计算机程序的存储器及处理器,其特征在于,所述处理器运行所述计算机程序时,执行权利要求1至8中任一项所述的心率值确定方法。
11.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序代码,所述计算机程序代码由处理器加载并执行时,实现权利要求1至8中任一项所述的心率值确定方法。
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