分滤波器的输 出，获取新的信号幅值变化信息序列；
[0057] 对所述新的信号幅值变化信息序列通过整系数低通滤波器滤波后，得到一个自动 更新的阔值序列；
[0化引用一个窗宽为450的移动窗口对所述自动更新的阔值序列进行积分；
[0化9] 用所述整系数低通滤波器处理积分后得到的序列，得到一个动态基础阔值，两倍 的所述动态基础阔值为动态决策阔值；
[0060] 当所述脉搏波信号的信号幅值变化信息序列中的采样值大于所述动态决策阔值 时，将所述采样值保存到缓冲数组，当所述缓冲数组中大于所述动态决策阔值的采样值总 个数超过200个，则表示检测到一个脉搏波。
[0061] 具体的，在确定每个波形的时标点前，需要检测出每一个脉搏跳动。对于采样率为 5000化的脉搏波信号（下同），脉搏跳动的检测包含5个步骤：
[0062] 第一步骤；提取变化信息
[0063] 原始数字信号通过一个差分滤波器1 i zi ns处理，增强QRS复波的峰-峰值，得到 信号幅值变化信息序列。
[0064] 第二步骤：平方运算
[00化]随后，对第一步骤得到的序列进行逐点平方的非线性变换，放大差分滤波器的输 出，增大信号中由QRS复波引起的高频信息。
[0066] 第=步骤；动态阔值计算
[0067] 第二步骤得到的序列通过一个简单整系数低通滤波器(1! zi i6384)=(li zi 1)滤波 后，得到一个自动更新的阔值序列。滤波器增益为16384.第二步骤中序列的每个值实时地 同时除W对应于该值的阔值，得到一个新的序列。因此，第=步骤类似归一化的过程。
[0068] 第四步骤；移动窗口积分
[0069] 用一个窗宽为450的移动窗口对第S步骤得到的序列积分。该可W用增益为450 的整数数字滤波器(li zi4'w)=(li zii)来实现，该个滤波器可W减弱第一步骤中因差分运 算带来的高频噪声。
[0070] 第五步骤巧重动态口限阔值检测脉搏波
[007U 类似第S步骤，用上述的滤波器(li zi i6384)=(li zi 1)(增益为16384)处理第四 步骤得到的序列，得到一个动态基础阔值，两倍的基础阔值定义为动态决策阔值。当序列中 的采样值大于决策阔值时，采样值保存到缓冲数组。因此，当缓冲数组中大于决策阔值的采 样值总个数超过200个，表示检测到一个脉搏波。
[0072] 步骤102,滤除所述脉搏波信号的高频噪声、低频噪声，并对滤除后的脉搏波信号 进行平滑滤波；
[0073] 优选地，所述滤除所述脉搏波信号的高频噪声、低频噪声，并对滤除后的脉搏波信 号进行平滑滤波，包括：
[0074] 通过线性相位低通滤波器滤除所述脉搏波信号的高频噪声，获取第一脉搏波信 号；
[0075] 通过差分滤波器滤除所述第一脉搏波信号的低频信号；
[0076] 通过低通滤波器对滤除所述第一脉搏波信号的低频信号后的信号进行平滑滤波， 获取第二脉搏波信号。
[0077] 具体的，一个二阶线性低通滤波器用来滤除包含于脉搏波信号的高频噪声。滤波 器的传递函数为：
[007引
【主权项】
1. 一种提取脉搏波时标点的方法，其特征在于，所述方法包括： 检测每一个脉搏波信号； 滤除所述脉搏波信号的高频噪声、低频噪声，并对滤除后的脉搏波信号进行平滑滤 波； 根据图心公式和平滑滤波后的脉搏波信号获取所述脉搏波的最优时标点。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测每一个脉搏波信号，包括： 将所述脉搏波信号的原始数字信号通过一个差分滤波器处理，获取信号幅值变化信息 序列； 对所述信号幅值变化信息序列进行逐点平方的非线性变换、放大差分滤波器的输出， 获取新的信号幅值变化信息序列； 对所述新的信号幅值变化信息序列通过整系数低通滤波器滤波后，得到一个自动更新 的阈值序列； 用一个窗宽为450的移动窗口对所述自动更新的阈值序列进行积分； 用所述整系数低通滤波器处理积分后得到的序列，得到一个动态基础阈值，两倍的所 述动态基础阈值为动态决策阈值； 当所述脉搏波信号的信号幅值变化信息序列中的采样值大于所述动态决策阈值时，将 所述采样值保存到缓冲数组，当所述缓冲数组中大于所述动态决策阈值的采样值总个数超 过200个，则表示检测到一个脉搏波。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滤除所述脉搏波信号的高频噪声、低 频噪声，并对滤除后的脉搏波信号进行平滑滤波，包括： 通过线性相位低通滤波器滤除所述脉搏波信号的高频噪声，获取第一脉搏波信号； 通过差分滤波器滤除所述第一脉搏波信号的低频信号； 通过低通滤波器对滤除所述第一脉搏波信号的低频信号后的信号进行平滑滤波，获取 第二脉搏波信号。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述线性相位低通滤波器为二阶线低通 滤波器，所述差分滤波器为一阶中心差分滤波器。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据图心公式和平滑滤波后的脉搏 波信号获取所述脉搏波的最优时标点，包括： 对平滑滤波后的脉搏波信号求一阶导数，获取求导后的最大值位置、第一个参考位、第 二个参考位，所述第一参考位为所述最大值位置向左搜索得到的最大值1/4的位置点，所 述第二参考位为所述最大值位置向右搜索得到最大值1/16的位置点； 获取位于所述第一个参考位和第二个参考位之间的采样值，根据图心公式和所述采样 值获取所述脉搏波信号的最优时标点。
6. -种提取脉搏波时标点的装置，其特征在于，所述装置包括： 检测单元，用于检测每一个脉搏波信号； 滤波单元，用于滤除所述脉搏波信号的高频噪声、低频噪声，并对滤除后的脉搏波信号 进行平滑滤波； 获取单元，用于根据图心公式和平滑滤波后的脉搏波信号获取所述脉搏波的最优时标 点。
7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述检测单元，用于： 将所述脉搏波信号的原始数字信号通过一个差分滤波器处理，获取信号幅值变化信息 序列； 对所述信号幅值变化信息序列进行逐点平方的非线性变换、放大差分滤波器的输出， 获取新的信号幅值变化信息序列； 对所述新的信号幅值变化信息序列通过整系数低通滤波器滤波后，得到一个自动更新 的阈值序列； 用一个窗宽为450的移动窗口对所述自动更新的阈值序列进行积分； 用所述整系数低通滤波器处理积分后得到的序列，得到一个动态基础阈值，两倍的所 述动态基础阈值为动态决策阈值； 当所述脉搏波信号的信号幅值变化信息序列中的采样值大于所述动态决策阈值时，将 所述采样值保存到缓冲数组，当所述缓冲数组中大于所述动态决策阈值的采样值总个数超 过200个，则表示检测到一个脉搏波。
8. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述滤波单元，用于： 通过线性相位低通滤波器滤除所述脉搏波信号的高频噪声，获取第一脉搏波信号； 通过差分滤波器滤除所述第一脉搏波信号的低频信号； 通过低通滤波器对滤除所述第一脉搏波信号的低频信号后的信号进行平滑滤波，获取 第二脉搏波信号。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述线性相位低通滤波器为二阶线低通 滤波器，所述差分滤波器为一阶中心差分滤波器。
10. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取单元，用于： 对平滑滤波后的脉搏波信号求一阶导数，获取求导后的最大值位置、第一个参考位、第 二个参考位，所述第一参考位为所述最大值位置向左搜索得到的最大值1/4的位置点，所 述第二参考位为所述最大值位置向右搜索得到最大值1/16的位置点； 获取位于所述第一个参考位和第二个参考位之间的采样值，根据图心公式和所述采样 值获取所述脉搏波信号的最优时标点。
【专利摘要】本发明实施例公开一种提取脉搏波时标点的方法及装置，通过检测每一个脉搏波信号；滤除所述脉搏波信号的高频噪声、低频噪声，并对滤除后的脉搏波信号进行平滑滤波；根据图心公式和平滑滤波后的脉搏波信号获取所述脉搏波的最优时标点，从而实现减少基线漂移和呼吸起伏等低频干扰以及高频噪声造成的干扰，计算得到更准确的脉搏波传输时间。
【IPC分类】G06F19-00, A61B5-02, A61B5-024
【公开号】CN104622440
【申请号】CN201510066943
【发明人】周小林, 丁红霞, 董子刚
【申请人】中国科学院深圳先进技术研究院
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月9日