心跳信号处理方法、装置和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种心跳信号处理方法、装置和系统。
【背景技术】
[0002]当前，睡眠监控主要是通过雷达红外、超声波检测、压电传感器，获取人们的心跳信号、呼吸信号等，进行处理得到人们睡眠时的心率值等各项睡眠参数。其中，雷达红外和超声检测手段成本较高，并且会产生红外或者超声辐射，检测效果也不理想。
[0003]通过压电传感器监测睡眠参数的原理是，通过灵敏度较高的压电薄膜传感器监测受测者由呼吸引起的胸腔收扩运动和心跳震颤引起的机械信号，进而分析信号得到呼吸、心跳等参数。
[0004]因而，使用压电传感器监测心率时，容易受到各种信号干扰，例如:较强烈的呼吸干扰、人体生理信号(包括体动等)干扰、外界环境干扰等。其中，呼吸干扰影响最大，因为呼吸信号较为强烈，基本淹没了心跳信号。另一方面，加上体动和外界环境干扰，以及同心率频率段的信号干扰，使得原本就微弱的心跳信号更加弱小，加大处理难度。如何在干扰下进行心跳信号处理，得到有效的心跳信号，成为当前心率监测的重要研究课题。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于提供一种心跳信号处理方法、装置和系统，旨在解决心跳信号处理准确性差、误差大的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本发明提供一种心跳信号处理方法，所述心跳信号处理方法包括以下步骤:
[0007]获取心跳信号原始波形，得到所述原始波形的波峰和波谷位置信息；
[0008]根据所述原始波形的波峰和波谷位置信息拟合得到呼吸曲线，并去除所述呼吸曲线对所述原始波形的干扰，得到心跳波形；
[0009]根据所述心跳波形，计算得到心率值。
[0010]优选的，所述根据所述原始波形的波峰和波谷位置信息拟合得到呼吸曲线，并去除所述呼吸曲线对所述原始波形的干扰，得到心跳波形的步骤包括:
[0011 ]根据所述原始波形的波峰和波谷位置信息，得到波形趋势；
[0012]根据所述原始波形的波峰和波谷位置信息、所述波形趋势，拟合呼吸波形得到呼吸曲线；
[0013]根据所述呼吸曲线，去除所述呼吸曲线对所述原始波形的干扰，并进行滤波，得到心跳波形。
[0014]优选的，所述呼吸曲线包括上升沿呼吸曲线和下降沿呼吸曲线，所述心跳波形包括上升沿心跳曲线和下降沿心跳曲线，所述根据所述呼吸曲线，去除所述呼吸曲线对所述原始波形的干扰，并进行滤波，得到心跳波形的步骤包括:
[0015]根据所述原始波形的波峰和波谷位置信息、所述波形趋势，得到原始波形的上升沿波形曲线和下降沿波形曲线；
[0016]在所述上升沿波形曲线上去除所述上升沿呼吸曲线，并进行滤波，得到上升沿心跳曲线；
[0017]在所述下降沿波形曲线上去除所述下降沿呼吸曲线，并进行滤波，得到下降沿心跳曲线。
[0018]优选的，所述根据所述心跳波形，计算得到心率值的步骤包括:
[0019]分别根据所述上升沿心跳曲线和所述下降沿心跳曲线，计算得到对应的上升沿心率和下降沿心率；
[0020]根据预设的处理规则，去除所述上升沿心率和下降沿心率中的异常数据；
[0021]根据所述处理后的上升沿心率和下降沿心率，得到心率值。
[0022]此外，为实现上述目的，本发明还提供一种心跳信号处理装置，所述心跳信号处理装置包括:
[0023]获取模块，用于获取心跳信号原始波形，得到所述原始波形的波峰和波谷位置信息;
[0024]波形处理模块，用于根据所述原始波形的波峰和波谷位置信息拟合得到呼吸曲线，并去除所述呼吸曲线对所述原始波形的干扰，得到心跳波形；
[0025]计算模块，用于根据所述心跳波形，计算得到心率值。
[0026]优选的，所述波形处理模块包括:
[0027]波形趋势单元，用于根据所述原始波形的波峰和波谷位置信息，得到波形趋势；
[0028]拟合单元，用于根据所述原始波形的波峰和波谷位置信息、所述波形趋势，拟合呼吸波形得到呼吸曲线；
[0029]去干扰单元，用于根据所述呼吸曲线，去除所述呼吸曲线对所述原始波形的干扰，并进行滤波，得到心跳波形。
[0030]优选的，所述呼吸曲线包括上升沿呼吸曲线和下降沿呼吸曲线，所述心跳波形包括上升沿心跳曲线和下降沿心跳曲线，所述去干扰单元包括:
[0031 ]波形定位子单元，用于根据所述原始波形的波峰和波谷位置信息、所述波形趋势，得到原始波形的上升沿波形曲线和下降沿波形曲线；
[0032]去除子单元，用于在所述上升沿波形曲线上去除所述上升沿呼吸曲线，并进行滤波，得到上升沿心跳曲线；在所述下降沿波形曲线上去除所述下降沿呼吸曲线，并进行滤波，得到下降沿心跳曲线。
[0033]优选的，所述计算模块包括:
[0034]计算单元，用于分别根据所述上升沿心跳曲线和所述下降沿心跳曲线，计算得到对应的上升沿心率和下降沿心率；
[0035]异常处理单元，用于根据预设的处理规则，去除所述上升沿心率和下降沿心率中的异常数据；
[0036]综合处理单元，用于根据所述处理后的上升沿心率和下降沿心率，得到心率值。
[0037]此外，为实现上述目的，本发明还提供一种心跳信号处理系统，其特征在于，所述心跳信号处理系统包括压电传感器、模数转换器和心率监测CPU，其中:
[0038]所述压电传感器用于，采集压电模拟信号；
[0039]所述模数转换器用于，将所述压电模拟信号转换为数字信号，得到心跳信号原始波形；
[0040]所述心率监测CPU，包括获取模块、波形处理模块和计算模块。
[0041]本发明实施例提出的一种心跳信号处理方法、装置和系统，通过获取心跳信号原始波形，得到原始波形的波峰和波谷位置信息;然后，根据原始波形的波峰和波谷位置信息拟合得到呼吸曲线，并根据呼吸曲线对原始波形去除干扰，得到心跳波形;然后，根据得到的心跳波形，计算得到心率值。本发明实施例通过拟合呼吸曲线，实现了去除原始波形上呼吸引起的干扰，解决了心跳信号受呼吸信号影响而导致误差大的问题，根据心跳信号计算得到的了精准心率值。
【附图说明】
[0042]图1为本发明心跳信号处理方法第一实施例的流程示意图；
[0043]图2为本发明心跳信号处理方法第二实施例的流程示意图；
[0044]图3为本发明心跳信号处理方法第三实施例的流程示意图；
[0045]图4为本发明实施例的一种心跳信号原始波形处理流程示意图；
[0046]图5为本发明心跳信号处理方法第四实施例的流程示意图；
[0047]图6为本发明实施例中的一种心跳波形示意图；
[0048]图7为本发明心跳信号处理装置第一实施例的功能模块示意图；
[0049]图8为本发明心跳信号处理装置第二实施例的功能模块示意图；
[0050]图9为本发明心跳信号处理装置第三实施例的功能模块示意图；
[0051]图10为本发明心跳信号处理装置第四实施例的功能模块示意图；
[0052]图11为本发明心跳信号处理系统第一实施例的模块示意图。
[0053]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】
[0054]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0055]本发明实施例的主要解决方案是:获取心跳信号原始波形，得到原始波形的波峰和波谷位置信息;然后，根据原始波形的波峰和波谷位置信息拟合得到呼吸曲线，并根据呼吸曲线对原始波形去除干扰，得到心跳波形;然后，根据得到的心跳波形，计算得到心率值。
[0056]由于现有技术不能有效的去除呼吸信号的干扰，根据心跳信号得到的心率值误差大。
[0057]本发明提供一种解决方案，通过拟合呼吸曲线，实现了去除原始波形上呼吸引起的干扰，解决了心跳信号受呼吸信号影响而导致误差大的问题，根据心跳信号计算得到的了精准心率值。
[0058]参照图1，本发明心跳信号处理方法第一实施例提供一种心跳信号处理方法，所述心跳信号处理方法包括:
[0059]步骤S10、获取心跳信号原始波形，得到所述原始波形的波峰和波谷位置信息。
[0060]本实施例主要用于心跳信号的处理，得到心率。
[0061]具体的，作为一种实施方式，本实施例通过压电传感器获取用户呼吸和心跳的身体振动信号，例如，将压电传感器置于床垫中或床单下，获取人体睡觉时，呼吸引起的胸腔收括振动信号和心跳引起的有规律的身体震动信号。
[0062]然后，压电传感器将得到的模拟信号发送给A/D转换器(Analog to DigitalConverter，模数转换器)。
[0063]A/D转换器收到模拟信号后，将模拟线号转换为数字信号，得到心跳信号原始波形，并将得到的心跳信号原始波形发送给心率监测CPU，由心率监测CPU进行心跳信号的处理。
[0064]心率监测CPU接收A/D转换器发送的采样波(A/DSample)，得到心跳信号的原始波形后，首先获取原始波形的波峰和波谷位置信息。
[0065]作为一种实施方式，心率监测CPU可直接进行差分阈值，得到原始波形的波峰(Samp I e-Peak)和波谷(Samp I e-Trough)位置信息并存储。
[0066]原始波形的波峰位置信息包括原始波形中各波峰的位置和振幅，原始波形的波谷位置信息包括原始波形中各波谷的位置和振幅。
[0067]作为一种实施方式，首先，心率监测CPU通过高低通滤波，得到呼吸波形。
[0068]需要说明的是，由于人体正常的呼吸周期约为1.5秒到5s—次，因此，可根据呼吸周期灵活设置高低通滤波的频率截止范围。例如，本实施例设置呼吸波形的频率范围为
0.1—0.5Hz，则通过高低通滤波得到的波形即为0.1—0.5Hz范围内的波形。
[0069]在得到呼吸波形后，心率监测CHJ进行差分阈值，得到呼吸波形的波峰(Breath-Peak)和波谷(Breath-Trough)位置信息。
[0070]然后，分别根据呼吸波形的波峰和波谷