KR20140147545A - Device for processing bio-signal - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 생체 신호 처리 장치에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 피검 대상으로부터 획득된 생체 신호에 포함된 노이즈를 제거하여 원하는 생체 신호만을 선별하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 처리 장치에 대한 것이다. The present invention relates to a bio-signal processing apparatus. More particularly, the present invention relates to a bio-signal processing apparatus characterized by removing only a noise signal included in a bio-signal obtained from an object to be examined, thereby selecting only a desired bio-signal.
심장과 주요 동맥에 발생하는 심혈관계 질환은 국내 주요 사망원인 중에 하나이다. 이러한 심혈관계 질환에 대한 중요한 단서를 제공하는 것 중의 하나가 광혈류량 신호(Photoplethysmography (PPG) signal)이다. Cardiovascular disease in the heart and major arteries is one of the major causes of death in Korea. One of the important clues to this cardiovascular disease is the photoplethysmography (PPG) signal.
일례로서, 대한민국 공개특허 제10-2009-0079006호는 PPG 신호를 비롯한 생체 신호를 측정하는 장치 및 방법에 대하여 개시한다. As an example, Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0079006 discloses an apparatus and a method for measuring a biological signal including a PPG signal.
PPG 신호는 간단한 방법으로 측정이 가능하며, 일상 생활에서의 건강 상태를 모니터링하는데 유용하다. 그러나 PPG 신호는 동작 잡음(motion artifact)에 매우 민감하다. 동작 잡음이 포함된 PPG 신호는 정확한 진단 정보를 제공할 수 없다는 문제점을 갖는다. The PPG signal can be measured in a simple way and is useful for monitoring health conditions in daily life. However, PPG signals are very sensitive to motion artifacts. The PPG signal including the operation noise has a problem that accurate diagnostic information can not be provided.
또한, 심장 상태를 판단하기 위한 심전도(Electrocardiogram : ECG) 센서의 경우에도 동작 잡음이 포함된다면 정확한 검사 결과를 얻을 수 없게 된다. Also, even in the case of an electrocardiogram (ECG) sensor for determining a heart condition, accurate test results can not be obtained if operation noise is included.
PPG 신호와 같은 생체 신호에 포함된 동작 잡음을 제거하기 위한 방법으로서 적응 잡음 제거기(Adaptive Noise Canceler)는 동작 잡음을 제거하기 위하여 동작에 해당하는 가속도 센서값을 레퍼런스(reference) 신호로 이용한다. 그러나 적응 잡음 제거기는 레퍼런스 신호를 추가로 요구할 뿐만 아니라 노이즈 제거에 이론적 한계가 존재한다는 단점이 있다. As a method for eliminating operation noise included in a bio-signal such as a PPG signal, an adaptive noise canceler uses an acceleration sensor value corresponding to an operation as a reference signal to remove operation noise. However, the adaptive noise eliminator not only requires an additional reference signal but also has a theoretical limitation in noise removal.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, PPG 신호나 ECG 신호와 같은 생체 신호에 포함된 동작 잡음을 효과적으로 제거하는 것이 가능한 생체 신호 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a biological signal processing apparatus capable of effectively removing operation noise included in a biological signal such as a PPG signal or an ECG signal.
본 발명은, 센서부로부터 입력된 생체 신호를 처리하는 장치에 있어서, 상기 센서부로부터 상기 생체 신호를 입력받는 생체 신호 입력부; 상기 생체 신호 입력부로부터 전달된 상기 생체 신호의 기본 주파수를 추정하는 주파수 추정부; 상기 생체 신호 입력부로부터 입력된 상기 생체 신호와 상기 주파수 추정부에서 추정된 상기 기본 주파수를 입력받아 상기 생체 신호에 포함된 잡음을 추출하는 잡음 추출부; 및 상기 생체 신호 입력부로부터 전달받은 생체 신호에서 상기 잡음 추출부에서 추출된 잡음을 제거하는 잡음 제거부를 포함하는 생체 신호 처리 장치를 제공한다. The present invention provides an apparatus for processing a living body signal input from a sensor unit, the living body signal input unit receiving the living body signal from the sensor unit; A frequency estimator for estimating a fundamental frequency of the bio-signal transmitted from the bio-signal input unit; A noise extraction unit for receiving the bio-signal input from the bio-signal input unit and the fundamental frequency estimated by the frequency estimation unit and extracting noise included in the bio-signal; And a noise removing unit for removing the noise extracted by the noise extracting unit from the bio-signal received from the bio-signal input unit.
일 실시예에 있어서, 상기 잡음 추출부는, 일련의 적응적 IIR 노치 필터로 구성될 수 있다. In one embodiment, the noise extractor may comprise a series of adaptive IIR notch filters.
또한, 상기 적응적 IIR 노치 필터는, 상기 생체 신호 입력부로부터 전달된 상기 생체 신호로부터 상기 기본 주파수와 상기 기본 주파수의 하모닉 성분을 순차적으로 제거하도록 복수가 구비될 수 있다. The adaptive IIR notch filter may be provided with a plurality of harmonic components to sequentially remove the fundamental frequency and the harmonic component of the fundamental frequency from the bio-signal transmitted from the bio-signal input unit.
더불어, 상기 적응적 IIR 노치 필터는, IIR 노치 필터의 주파수 전달함수에 대한 z-도메인 상의 제로와 폴의 위치가 산출되어 적용될 수 있다. In addition, the adaptive IIR notch filter can be calculated and applied to the zeros and pole positions on the z-domain for the frequency transfer function of the IIR notch filter.
또한, 상기 센서부는 PPG 센서일 수 있다. Also, the sensor unit may be a PPG sensor.
한편, 상기 생체 신호 입력부로 입력되는 생체 신호는, 상기 센서부와 함께 구비된 가속도 센서로부터 입력된 가속도 센서를 이용하여 1차 잡음 제거되도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the bio-signal input to the bio-signal input unit may be configured to remove the first-order noise using an acceleration sensor input from the acceleration sensor provided with the sensor unit.
본 발명에 따르면, 간단한 방법으로 측정된 생체 신호에 포함된 동작 잡음을 효과적으로 제거할 수 있다. 더불어, 본 발명에 따른 생체 신호 처리 장치 및 방법은 기존의 적응 잡음 제거기와는 달리 레퍼런스 신호를 필요로 하지 않는다는 장점이 있다. According to the present invention, it is possible to effectively remove the operation noise included in the bio-signal measured by the simple method. In addition, the apparatus and method for processing bio-signals according to the present invention have an advantage that a reference signal is not required unlike the conventional adaptive noise eliminator.
한편, 본 발명에 따른 생체 신호 장치를 기존의 ANC 기술과 병합하는 경우 생체 신호에 포함된 잡음을 보다 정밀하게 제거하는 것이 가능하다. Meanwhile, when the bio-signal device according to the present invention is combined with the existing ANC technology, it is possible to remove noise included in the bio-signal more precisely.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생체 신호 처리 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 일반적인 IIR 노치 필터의 폴-제로를 표시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생체 신호 처리 장치의 적응적 IIR 노치 필터를 구성하기 위한 최적 IIR 노치 필터에서 제로와 최적 폴의 위치를 도시한 도면이다.
도 4는 일반적인 IIR 노치 필터의 주파수 응답(a)과, 최적 IIR 노치 필터의 주파수 응답(b)을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생체 신호 처리 장치의 적용 결과를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 생체 신호 처리 장치의 블록도이다. 1 is a block diagram showing the configuration of a bio-signal processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a pole-zero of a general IIR notch filter.
3 is a diagram showing positions of zero and optimal poles in an optimal IIR notch filter for constructing an adaptive IIR notch filter of a bio-signal processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 4 shows the frequency response (a) of a typical IIR notch filter and the frequency response (b) of an optimal IIR notch filter.
FIG. 5 is a diagram illustrating application results of a bio-signal processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of a bio-signal processing apparatus according to another preferred embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the preferred embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited thereto and can be variously modified by those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생체 신호 처리 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram showing the configuration of a bio-signal processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생체 신호 처리 장치(10)는 센서부(1)로부터 생체 신호를 입력받는 생체 신호 입력부(12), 생체 신호의 기본 주파수를 추정하는 주파수 추정부(14), 잡음 추출부(16), 및 생체 신호 입력부(12)에 입력된 생체 신호에서 잡음을 제거하는 잡음 제거부(18), 및 생체 신호 출력부(20)를 포함한다. A
센서부(1)는 PPG(광혈류량) 신호, ECG(심전도) 신호나, PCG(Phonocardiogram : 심음도) 신호와 같은 생체 신호를 센싱하는 기능을 수행한다. 도 1에서는 센서부(1)의 일례로서 PPG 센서를 도시하였다. The
생체 신호 입력부(12)는 센서부(1)로부터 잡음이 포함된 생체 신호를 입력받는다. 생체 신호 입력부(12)로 입력되는 신호에는 실제 생체 신호에 동작 잡음이 포함된 상태이다. The living body
생체 신호 입력부(12)에 입력된 생체신호는 잡음 제거부(18), 주파수 추정부(14), 및 잡음 추출부(16)로 전달된다.
The bio-signal input to the
심혈관과 관련된 생체 신호는 심장 박동에 따른 준주기적(quasi-periodic) 특성을 갖는다. "준주기적"이라 함은 불규칙적인 주기성을 나타내는 것을 의미한다. 준주기적 신호(quasi-periodic signal)은 수학식 1과 같이 통상적으로 표현될 수 있다. Vital signals related to cardiovascular have quasi-periodic characteristics according to heartbeat. "Quasi-periodic" means indicating an irregular periodicity. A quasi-periodic signal can be expressed normally as in Equation (1).
수학식 1에서, x(n)은 준주기적 신호이고, Am은 진폭, f0는 기본 주파수, φm은 위상, v(n)은 부가적인 백색 가우스 잡음이다. In Equation (1), x (n) is a quasi-periodic signal, A m is amplitude, f 0 is fundamental frequency,? M is phase, and v (n) is additional white Gaussian noise.
수학식 1을 참조하면, 입력된 신호(본 발명의 경우, 동작 잡음이 포함된 신호)에서 기본 주파수 성분(f0)과 하모닉 주파수 성분(mf0)을 추출하면, 실제 준주기적 신호를 획득할 수 있다.
Referring to Equation (1), if a fundamental frequency component (f 0 ) and a harmonic frequency component (mf 0 ) are extracted from an input signal (a signal including operation noise in the present invention), an actual quasi-periodic signal is obtained .
주파수 추정부(14)는 생체 신호의 기본 주파수를 추정한다. The
생체 신호의 기본 주파수를 예측하는 방법으로는, 재귀적인(recursive) 형태의 알고리즘으로, 직접 주파수 추정(direct frequency estimator), 적응 격자 노치 필터(adaptive lattice notch filter), 및 개량 피사렌코 하모닉 디콤포지션(Reformed Pisarenko harmonic decomposition)과 같은 방법을 사용할 수 있다. 이들 중에서, 적응 격자 노치 필터는 격자 IIR 노치 필터(lattice IIR notch filter)와 최소자승법(least square)을 결합한 구조이다. As a method for predicting the fundamental frequency of a bio-signal, there is a recursive type algorithm, which includes a direct frequency estimator, an adaptive lattice notch filter, and an improved Pisarenko harmonic di-composition Reformed Pisarenko harmonic decomposition. Among them, the adaptive lattice notch filter is a structure combining a lattice IIR notch filter with a least square method.
도 1에서, 주파수 추정부(14)에서 추정된 기본 주파수(ω0)는 잡음 추출부(16)로 전달된다. 1, the fundamental frequency? 0 estimated by the
잡음 추출부(16)는 일련의 적응적 IIR 노치 필터(16-1, 16-2, …, 16-n)로 구성될 수 있다. 주파수 추정부(14)에서 추정된 기본 주파수(ω0)는 일련의 적응적 IIR 노치 필터(16-1, 16-2, …, 16-n)로 입력된다. The
제 1 적응적 IIR 노치 필터(16-1)에는 생체 신호 입력부(12)로부터 전달된 생체 신호가 입력되고 주파수 ω0 의 신호가 제거된다. In the first adaptive IIR notch filter 16-1, the biological signal transmitted from the biological
제 2 적응적 IIR 노치 필터(16-2)에는 제 1 적응적 IIR 노치 필터(16-2)를 통과한 생체 신호가 입력되고 주파수 2ω0 의 신호가 제거된다. The second adaptive IIR notch filter 16-2 receives the biometric signal having passed through the first adaptive IIR notch filter 16-2 and removes the signal of the frequency 2? 0 .
제 n 적응적 IIR 노치 필터(16-n)에서는 주파수 nω0 의 신호가 제거된다. In the n-th adaptive IIR notch filter 16-n, the signal of the frequency nω 0 is removed.
일련의 적응적 IIR 노치 필터(16-1, 16-2, …, 16-n)를 통과한 신호는, 이상적인 경우, 생체 신호 입력부(12)로부터 생체 신호에 포함된 순수한 잡음에 해당한다. The signal that has passed through the series of adaptive IIR notch filters 16-1, 16-2, ..., 16-n corresponds to the pure noise included in the biological signal from the biological
잡음 제거부(18)는 생체 신호 입력부(12)로부터 전달된 생체 신호에서, 잡음 추출부(16)에서 추출된 잡음을 제거한다. The
잡음 제거부(18)에서 잡음이 제거된 생체 신호는 생체 신호 출력부(20)를 통해 출력된다. The noise signal removed from the
위에서 언급된 적응적 IIR 노치 필터(16-1, 16-2, …, 16-n)에 대해 보다 상세히 설명한다.
The above-mentioned adaptive IIR notch filters 16-1, 16-2, ..., 16-n will be described in more detail.
<일반적 IIR 노치 필터 구조의 가변 빗살 필터><Variable comb filter of general IIR notch filter structure>
일반적인 2차 IIR 노치 필터(2nd order IIR notch filter)의 조합으로 구성된 가변 빗살 필터(tunable comb filter)는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. A tunable comb filter composed of a combination of a general second order IIR notch filter can be expressed by Equation (2).
이 구조에서, 각각의 IIR 노치 필터의 폴-제로 쌍(pole-zero pair)은 z-도메인에서 ±mθ와 각을 갖는다. '제로'는 단위 원(unit circle) 상에 위치하고, '폴'은 단위 원의 내부에 위치한다. In this structure, the pole-zero pair of each IIR notch filter has an angle of +/- m [theta] in the z-domain. 'Zero' is located on the unit circle, and 'pole' is located inside the unit circle.
도 2는 일반적인 IIR 노치 필터의 폴-제로를 표시한 것으로서, ○으로 표시된 것이 제로이고, ×로 표시된 것이 폴이다. 대역폭(bandwidth)은 폴과 제로 간의 거리에 의해 조정될 수 있으므로, z-도메인의 중심으로부터 폴까지의 거리(r)는 대역폭에 따라 선택된다.Fig. 2 shows the pole-zero of a general IIR notch filter. In Fig. 2, zero is indicated by o and pole is denoted by x. Since the bandwidth can be adjusted by the distance between the poles and the zero, the distance r from the center of the z-domain to the pole is selected according to the bandwidth.
<최적 IIR 노치 필터 구조><Optimal IIR notch filter structure>
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생체 신호 처리 장치의 적응적 IIR 노치 필터를 구성하기 위한 최적 IIR 노치 필터에서 제로와 최적 폴의 위치를 도시한 도면이다. 도 3에서 (a)는 제로의 위치, (b)는 폴의 위치, (c)는 최종 위치를 나타낸다.3 is a diagram showing positions of zero and optimal poles in an optimal IIR notch filter for constructing an adaptive IIR notch filter of a bio-signal processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. In Fig. 3, (a) shows the position of zero, (b) shows the position of the pole, and (c) shows the final position.
2차 IIR 노치 필터의 주파수 전달 함수는 수학식 3과 같다. The frequency transfer function of the second order IIR notch filter is given by Equation (3).
수학식 3에서, 
먼저, '제로'는 z-도메인의 단위 원 위에 할당되어야 하므로, 수학식 4와 같이 할당한다.First, 'zero' should be allocated on the unit circle of the z-domain, so that it is allocated as shown in Equation (4).
둘째, '폴'은 '제로'로부터 일정 거리(d)만큼 떨어져서 위치한다. IIR 노치 필터의 주파수 응답의 모양은 폴-제로 거리(d)에 의해 결정될 수 있다. Second, 'Paul' is located a distance (d) away from 'zero'. The shape of the frequency response of the IIR notch filter can be determined by the pole-to-zero distance d.
셋째, "f1 = f0 × n", "f2 = f0 ÷ n" 이라 하면, 도 3의 (b)와 같은 폴의 위치를 결정하기 위한 최적 파라미터 θ는 수학식 5의 해로부터 얻을 수 있다. Third, "f 1 = f 0 × n", "f 2 = f 0 ÷ n" when referred to, optimal parameter θ for determining the position of the pole, such as Figure 3 (b) is obtained from the solutions of equation (5) .
최종적으로, 폴의 위치는 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다. Finally, the position of the pole can be expressed as shown in Equation (6).
도 4는 일반적인 IIR 노치 필터의 주파수 응답(a)과, 최적 IIR 노치 필터의 주파수 응답(b)을 나타낸 것이다. 도 5에서, 각각의 경우 샘플링 주파수는 128 Hz이고, 컷오프 주파수는 1.5이며, d=0.1이다. Figure 4 shows the frequency response (a) of a typical IIR notch filter and the frequency response (b) of an optimal IIR notch filter. In Figure 5, the sampling frequency in each case is 128 Hz, the cutoff frequency is 1.5, and d = 0.1.
도 4를 참조하면, (b)의 경우 (a)에 비해 더욱 정확한 주파수 응답이 가능함을 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 4, it can be seen that a more accurate frequency response is possible than (a) in case (b).
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생체 신호 처리 장치의 적용 결과를 도시한 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating application results of a bio-signal processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 적용 결과를 확인하기 위하여, PPG 센서를 왼쪽 손가락과 오른쪽 손가락 각각에 착용시키고, 어느 하나의 PPG 센서는 손가락을 고정한 상태에서 참조 신호를 취득하고, 다른 하나의 PPG 센서는 손가락을 흔들어 동작 잡음을 포함시킨 상태에서 신호를 취득하였다.In order to confirm the application result of the present invention, the PPG sensor is worn on each of the left and right fingers, one of the PPG sensors acquires the reference signal while the finger is fixed, and the other PPG sensor shakes the finger The signal was acquired with noise included.
도 5의 (a)는 동작 잡음을 배제시킨 참조 PPG 신호이고, (b)는 동작 잡음이 포함된 PPG 신호이며, (c)는 일반적인 IIR 노치 필터를 적용하여 처리한 PPG 신호이고, (d)는 최적 IIR 노치 필터를 적용하여 처리한 PPG 신호이다. 도 6에서 시작 시간은 50s이고 종료 시간은 60s로 표시되었다. FIG. 5A is a PPG signal excluding operation noise, FIG. 5B is a PPG signal including operation noise, FIG. 5C is a PPG signal processed by applying a general IIR notch filter, Is the PPG signal processed by applying the optimal IIR notch filter. In Fig. 6, the start time is 50s and the end time is 60s.
전체 시간에서의 (c)의 PPG 신호와 (a)의 PPG 신호의 상호 상관(cross-correlations)은 0.4088임에 대하여, (d)의 PPG 신호와 (a)의 PPG 신호의 상호 상관(cross-correlations)은 0.8373으로 나타났다. 다만, 4초 이후부터 종료시까지의 (c)의 PPG 신호와 (a)의 PPG 신호의 상호 상관(cross-correlations)은 0.8227임에 대하여, (d)의 PPG 신호와 (a)의 PPG 신호의 상호 상관(cross-correlations)은 0.8618로 나타났다The cross-correlation between the PPG signal of (c) and the PPG signal of (a) in the whole time is 0.4088, and the cross-correlation between the PPG signal of (d) and the PPG signal of (a) correlations) was 0.8373. However, the cross-correlation between the PPG signal of (c) and the PPG signal of (a) from 4 seconds to the end is 0.8227, and the PPG signal of (d) and the PPG signal of Cross-correlations were found to be 0.8618
결과적으로, 본 발명에 따른 적응적 IIR 노치 필터를 적용한 결과는 실제 PPG 신호와 더욱 근접하여 보다 정확한 생체 신호의 잡음 제거 결과를 제시함을 알 수 있다.
As a result, it can be seen that the result of applying the adaptive IIR notch filter according to the present invention is closer to the actual PPG signal, thereby providing a more accurate noise removal result of the bio-signal.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 생체 신호 처리 장치의 블록도이다. 6 is a block diagram of a bio-signal processing apparatus according to another preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 생체 신호 처리 장치(100)는, 도 1에 도시된 생체 신호 처리 장치(10)의 구성에 센서부(1)와 함께 구비된 가속도 센서(102)와 적응적 필터(104) 및 1차 잡음 제거부(106)를 추가로 포함한다.The
가속도 센서(102)는 센서부(1)와 일체로 구비되거나, 센서부(1)의 근접 위치에 구비될 수 있다. The
적응적 필터(104)와 1차 잡음 제거부(106)는 소위 "Adaptive Noise Canceler(ANC)"라고 불리우며, H. Simon의 "Adaptive filter theory"(Prentice Hall, 2003), B. Widrow emddml "Adaptive noise cancelling : principles and applications,"(Proc. IEEE, vol. 63, no. 12, pp.1692-1716, 1975) 등을 통해 공지된 구성으로서 추가적인 설명은 생략한다. The
센서부(1)에 의해 센싱된 생체 신호는 1차적으로 적응적 필터(104)에서 추출된 잡음 신호가 1차 잡음 제거부(106)를 통해 제거된 후, 생체 신호 입력부(12)로 전달된다. 이후의 처리 절차는 도 1을 참고하여 설명한 과정과 동일하다.The biological signal sensed by the
도 6의 경우 1차적으로 가속도 센서(102)에서 센싱된 가속도를 이용하여 생체 신호에 포함된 잡음을 제거한 후, 잡음 제거부(18)를 통해 2차적으로 잡음을 제거하게 되는바, 생체 신호에 포함된 잡음 제거 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
In the case of FIG. 6, the noise included in the biological signal is first removed using the acceleration sensed by the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
10, 100 : 생체 신호 처리 장치
12 : 생체 신호 입력부
14 : 주파수 추정부
16 : 잡음 추출부
18 : 잡음 제거부
20 : 생체 신호 출력부
102 : 가속도 센서
104 : 적응적 필터
106 : 1차 잡음 제거부10, 100: biological signal processing device
12:
14:
16: Noise extraction unit
18: Noise canceling
20: biological signal output section
102: Acceleration sensor
104: Adaptive filter
106: First order noise rejection
Claims (6)
상기 센서부로부터 상기 생체 신호를 입력받는 생체 신호 입력부;
상기 생체 신호 입력부로부터 전달된 상기 생체 신호의 기본 주파수를 추정하는 주파수 추정부;
상기 생체 신호 입력부로부터 입력된 상기 생체 신호와 상기 주파수 추정부에서 추정된 상기 기본 주파수를 입력받아 상기 생체 신호에 포함된 잡음을 추출하는 잡음 추출부; 및
상기 생체 신호 입력부로부터 전달받은 생체 신호에서 상기 잡음 추출부에서 추출된 잡음을 제거하는 잡음 제거부
를 포함하는 생체 신호 처리 장치.An apparatus for processing a biological signal input from a sensor unit,
A living body signal input unit for receiving the living body signal from the sensor unit;
A frequency estimator for estimating a fundamental frequency of the bio-signal transmitted from the bio-signal input unit;
A noise extraction unit for receiving the bio-signal input from the bio-signal input unit and the fundamental frequency estimated by the frequency estimation unit and extracting noise included in the bio-signal; And
A noise removing unit for removing noise extracted from the bio-signal transmitted from the bio-
And the biometric signal processing device.
상기 잡음 추출부는, 일련의 적응적 IIR 노치 필터로 구성된 것을 특징으로 하는 생체 신호 처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the noise extracting section is constituted by a series of adaptive IIR notch filters.
상기 적응적 IIR 노치 필터는, 상기 생체 신호 입력부로부터 전달된 상기 생체 신호로부터 상기 기본 주파수와 상기 기본 주파수의 하모닉 성분을 순차적으로 제거하도록 복수가 구비되는 것을 특징으로 하는 생체 신호 처리 장치. 3. The method of claim 2,
Wherein the adaptive IIR notch filter includes a plurality of adaptive IIR notch filters for sequentially removing harmonic components of the fundamental frequency and the fundamental frequency from the bio-signal transmitted from the bio-signal input unit.
상기 적응적 IIR 노치 필터는, IIR 노치 필터의 주파수 전달함수에 대한 z-도메인 상의 제로와 폴의 위치가 산출되어 적용되는 것을 특징으로 하는 생체 신호 처리 장치. The method of claim 3,
Wherein the adaptive IIR notch filter calculates and applies the zero and pole positions on the z-domain to the frequency transfer function of the IIR notch filter.
상기 센서부는 PPG 센서인 것을 특징으로 하는 생체 신호 처리 장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the sensor unit is a PPG sensor.
상기 생체 신호 입력부로 입력되는 생체 신호는, 상기 센서부와 함께 구비된 가속도 센서로부터 입력된 가속도 센서를 이용하여 1차 잡음 제거된 것임을 특징으로 하는 생체 신호 처리 장치.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the bio-signal input to the bio-signal input unit is one in which first-order noise is removed using an acceleration sensor input from an acceleration sensor provided together with the sensor unit.
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