一种光学心率测量设备的数据处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种光学心率测量设备的数据处理方法，该方法包括:A、将光学测量设备的心率测量范围划分为多个心率区间；B、设置各区间的采样时间与采样率；C、对第n区间进行数据采样，如果根据能识别出心率，则输出心率结果并结束，否则，进行下一步；D、将第n-1区间设置的采样时间减去第n区间设置的采样时间，获得第n-l区间的实际采样时间；E、对第n-l区间进行数据采样，组合第n和第n-l采样数据，更新获得总采样数据；F、如果根据总采样数据能识别出心率，则输出心率结果并结束，否则将n减去1后重复步骤D到F，直至n等于1。采用本发明实施例能在同样的心率测量范围下，降低心率测量的总能耗和内存占用，缩短测量时间。
【专利说明】一种光学心率测量设备的数据处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生理信号检测与处理【技术领域】，尤其涉及一种光学心率测量设备的数 据处理方法。
【背景技术】
[0002] 光学心率测量设备由至少一个光学发射器和光学接收器组成。其原理是基于血管 中的血液在脉动的时候会发生密度改变而引起透光率的变化。光学发射器向人体发出已知 波长的光线，光学接收器接收人体反射光线或接收通过人体的透射光线。光学心率测量设 备通过该光强的变化换算获得心率。
[0003] 基于"香农采样定理"，光学接收器件的采样率必需大于被测心率的两倍。为了使 测量结果可靠，实际中会对光学接收器件的采样有如下两个参数：采样率参数A和采样时 间参数B，并要求光学接收器件采样率D > A*C ;光学接收器件总采样时间E > B/C ;C为被 测心率。
[0004] 因此，现有技术中，光学心率测量设备会把光学接收器件采样率及总采样时间设 计为：D = A*Cmax ;E = B/Cmin。其中，Cmax为设备心率测量范围上限，Cmin为设备心率测 量范围下限。即每次心率测量，光学接收器件的采样次数F = D*E = B*A*Cmax/Cmin。
[0005] 已知每次采样能耗为N，每个采样数据的内存占用为M，则设备总能耗G = F*N = N*B*A*Cmax/Cmin ;总内存占用为Η = F*M = M*B*A*Cmax/Cmin。可见，G、Η将与设备的心 率测量范围大小，即Cmax/Cmin，成正比。若要求Cmax/Cmin较大，可能超出设备内存和能耗 的可行范围；反之，若在设备可行范围内，则Cmax/Cmin较小，测量范围不能满足使用要求。
[0006] 故根据现有技术的设计，光学心率测量设备的心率测量需耗费较多的能耗与占用 较大的内存，而且测量时间较长。
【发明内容】
[0007] 本发明实施例提出一种光学心率测量设备的数据处理方法，采用本技术方案能降 低心率测量的总能耗和内存占用，缩短测量时间。
[0008] 本发明提供了一种光学心率测量设备的数据处理方法，包括：
[0009] A、根据光学测量设备的心率测量范围，将所述心率测量范围划分为多个心率区 间，分别记录为第一区间至第η区间，η为正整数；
[0010] Β、根据各区间的心率测量范围，设置各区间的采样时间与采样率；
[0011] C、开始采样，根据第η区间的采样时间与采样率进行数据采样，获得第η采样数 据，如果根据所述第η采样数据能识别出心率，则输出心率结果并结束，否则，进行下一步；
[0012] D、将第η-1区间设置的采样时间减去第η区间设置的采样时间，获得第η-1区间 的实际采样时间；
[0013] Ε、根据第η-1区间的实际采样时间和第η-1区间设置的采样率进行数据采样，获 得第η-1采样数据，组合第η采样数据和第η-1采样数据，更新获得总采样数据；
[0014] F、如果根据总采样数据能识别出心率，则输出心率结果并结束，否则将正整数η 减去1后重复步骤D到F，直至η等于1。
[0015] 进一步的，所述步骤Α具体为：
[0016] 所述光学测量设备的心率测量范围为Cmin至Cmax ;将所述心率测量范围划分为： 第i区间的心率测量范围为：2~ (i-l)*Cmin至2~i*Cmin，其中，i为小于η的正整数；
[0017] 而当i = η时，第i区间的心率测量范围为2~i*Cmin至Cmax ;
[0018] 其中，2~ (i+1) *Cmin > Cmax，且 2~i*Cmin < Cmax。
[0019] 进一步的，所述步骤B具体为：
[0020] 第i区间的采样率为D(i)，采样时间为E(i)，该区间的采样率与采样时间按照以 下计算公式进行设置：
[0021] D⑴=A*(2~i*Cmin)，E(i) = B/[2~ (i-l)*Cmin] ;i 为小于 η 的正整数；
[0022] 而当 i=n 时，D(n) = A*Cmax ;E (n) = B/ (2~n*Cmin);
[0023] 其中，所述公式中的Α为光学测量设备的采样率参数，Β为光学测量设备的采样时 间参数。
[0024] 由上可见，实施本发明实施例，具有如下有益效果：
[0025] 本发明实施例提供的一种光学心率测量设备的数据处理方法，根据设备的心率测 量范围，将该范围划分为多个心率区间，记录为第一区间至第η区间，并针对各个区间的范 围设置相应的采样时间与采样率。采样时，先从高心率的第η区间进行采样，获得第η区间 的采样数据，如果根据第η采样数据能识别出心率，则输出心率结果并结束测量，否则对第 η-I区间进行采样。由于第η区间的采样数据包含第η-I区间的一部分采样数据，故在第 η-I区间进行采样时，其实际采样时间为设置的采样时间减去第η区间设置的采样时间（即 已采样时间）。对第η-I区间进行采样后获得第η-I采样数据，结合第η采样数据更新获得 总采样数据，再判断是否识别出心率，如果有则输出结果并退出，否则继续对下一个区间进 行测量，直到获得心率测量结果。
[0026] 可见，相比于现有技术的技术方案，本发明通过划分识别区间，当前被测心率所在 的区间采样完成后，如果能识别出心率则输出结果，减少采样次数与采样时间。如果不能识 另IJ，该区间的采样数据作为下一区间的部分数据进行识别，进一步减少采样时间和采样次 数，从而实现在同样的心率测量范围下，减小能耗与内存，并且降低总测量时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1是本发明提供的一种光学心率测量设备的数据处理方法的流程示意图；
[0028] 图2为本发明提供的光学接收器的采样时间点序列示意图。
【具体实施方式】
[0029] 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。
[0030] 参见图1，是本发明提供的一种光学心率测量设备的数据处理方法的流程示意图， 该方法包括以下步骤：
[0031] 步骤A :根据光学测量设备的心率测量范围，将所述心率测量范围划分为多个心 率区间，分别记录为第一区间至第η区间，η为正整数。
[0032] 在本实施例中，对心率测量范围进行区间划分，将该范围划分为多个心率区间。 由于光学测量设备的心率测量范围在产品设计时已固定设置，其范围为Cmin至Cmax。 在划分区间时，第i区间的心率测量范围为：2~(i-l)*Cmin至2~i*Cmin，其中，i为小 于η的正整数；而当i = η时，第i区间的心率测量范围为2~i*Cmin至Cmax。其中， (i+Ι)氺Gmin > Gmax，且 2~i^Gmin < Gmax〇
[0033] 本实施例中，各区间范围的端点为2的指数倍，其目的在于使各区间的采样数据 重叠，使得在心率识别时能使用上一区间的采样数据。本发明可以但不限于采用其他数字 的指数倍对区间进行划分，从而使各区间的采样数据重合。
[0034] 步骤B:根据各区间的心率测量范围，设置各区间的采样时间与采样率。
[0035] 在本实施例中，在划分各区间范围后，需设置各区间的采样时间以及相应的采样 率。已知第i区间的采样率为D(i)，采样时间为E(i)，该区间的采样率与采样时间可以但 不限于按照以下计算公式进行设置：
[0036] D⑴=A*(2~i*Cmin)，E(i) = B/[2~ (i-l)*Cmin] ;i 为小于 η 的正整数；
[0037] 而当 i=n 时，D(n) = A*Cmax ;E (n) = B/ (2~n*Cmin);
[0038] 其中，所述公式中的Α为光学测量设备的采样率参数，Β为光学测量设备的采样时 间参数。参数Α与Β为光学测量设备预设的值。
[0039] 步骤C :开始采样，根据第η区间的采样时间与采样率进行数据采样，获得第η采 样数据，根据第η采样数据判断是否识别出心率，如果是，则输出心率结果并结束，否则，进 行下一步。
[0040] 在本实施例中，从第η区间开始采样，根据区间划分可知，第η区间的测量范围为 最高频心率测量范围，其采样率最高但采样时间最短。如果根据第η采样数据能识别心率， 则直接输出结果结束测量，否则进入步骤D。
[0041] 在本实施例中，采样数据为光学接收器接收的光强信号，而根据光强信号识别是 否存在心率为现有技术，在此不再赘述。
[0042] 步骤D :将第η-I区间设置的采样时间减去第η区间设置的采样时间，获得第η-1 区间的实际采样时间。
[0043] 步骤Ε :根据第η-I区间的实际采样时间和第η-I区间设置的采样率进行数据采 样，获得第η-I采样数据，组合第η采样数据和第η-I采样数据，更新获得总采样数据。
[0044] 在本实施例中，由于各区间的范围端点为2的指数倍，故各区间为连续的测量区 间。为了更好说明各区间的采样数据的重合，参见图2,图2为光学接收器的采样时间点序 列示意图。如图2所示，第η区间的采样时间点：
[0045] Τ (η) = 0, 1/D (n), 2/D (η),......, Ε (η)；
[0046] 而第η-1区间的采样时间点：
[0047] Τ (η-1) = 0, 1/D (η-1)，2/D (η-1)，......，Ε (η_1)
[0048] = 0, 2/D (η)，4/D (η)，......，2*Ε (η)
[0049] 如图2中的各圈所示，其圈内为各区间相同的采样点。故一个区间数据采样后，能 直接使用上一区间的采样数据，即将高心率区的采样数据重用于低心率区，更新获得总采 样数据。
[0050] 在本实施例中，由于采样数据重合，故对下一个区间进行采样时无需重复采样之 前已采样的采样点，减小采样时间。因此，第n-1区间的实际采样时间为第n-1区间设置的 采样时间减去第η区间设置的采样时间（实际已采样时间）。
[0051] 步骤F:根据总采样数据判断是否识别出心率，如果是，则输出心率结果并结束， 否则将正整数η减去1后重复步骤D到F，直至η等于1。
[0052] 在本实施例中，由于本发明的心率测量步骤中，为分区间识别，因此当被测心率所 在的区间的采样完成后，本专利即可输出结果结束采样，因而进一步减少采样次数，从而减 小能耗及内存，并且降低总测量时间。
[0053] 在本实施例中，如果η = 1后仍无法识别出心率，则说明被测量者的心率超出本测 量设备的测量范围。
[0054] 由上可见，本发明实施例提供的一种光学心率测量设备的数据处理方法，根据设 备的心率测量范围，将该范围划分为多个心率区间，记录为第一区间至第η区间，并针对各 个区间的范围设置相应的采样时间与采样率。采样时，先从高心率的第η区间进行采样，获 得第η区间的采样数据，如果根据第η采样数据能识别出心率，则输出心率结果并结束测 量，否则对第n-1区间进行采样。由于第η区间的采样数据包含第n-1区间的一部分数据， 故在第n-1区间进行采样时，其实际采样时间为设置的采样时间减去第η区间设置的采样 时间（即已采样时间）。对第n-1区间进行采样后获得第n-1采样数据，结合第η采样数据 更新获得总采样数据，再判断是否识别出心率，如果有则输出结果并退出，否则继续对下一 个区间进行测量，直到获得心率测量结果。
[0055] 可见，相比于现有技术的技术方案，本发明通过划分识别区间，当前被测心率所在 的区间采样完成后，如果能识别出心率则输出结果，减少采样次数与采样时间。如果不能识 另IJ，该区间的采样数据作为下一区间的部分数据进行识别，进一步减少采样时间和采样次 数，从而实现在同样的心率测量范围下，减小能耗与内存，并且降低总测量时间。
[0056] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以 通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质 中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁 碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory, ROM)或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM)等。
[0057] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为 本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种光学心率测量设备的数据处理方法，其特征在于，包括： A、根据光学测量设备的心率测量范围，将所述心率测量范围划分为多个心率区间，分 别记录为第一区间至第η区间，η为正整数； Β、根据各区间的心率测量范围，设置各区间的采样时间与采样率； C、 开始采样，根据第η区间的采样时间与采样率进行数据采样，获得第η采样数据，如 果根据所述第η采样数据能识别出心率，则输出心率结果并结束，否则，进行下一步； D、 将第η-1区间设置的采样时间减去第η区间设置的采样时间，获得第η-1区间的实 际采样时间； Ε、根据第η-1区间的实际采样时间和第η-1区间设置的采样率进行数据采样，获得第 η-1采样数据，组合第η采样数据和第η-1采样数据，更新获得总采样数据； F、如果根据总采样数据能识别出心率，则输出心率结果并结束，否则将正整数η减去1 后重复步骤D到F，直至η等于1。
2. 根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤Α具体为： 所述光学测量设备的心率测量范围为Cmin至Cmax ;将所述心率测量范围划分为：第i 区间的心率测量范围为：2~ (i-l)*Cmin至2~i*Cmin，其中，i为小于η的正整数； 而当i = η时，第i区间的心率测量范围为2~i*Cmin至Cmax ; 其中，2~ (i+1) *Cmin > Cmax，且 2~i*Cmin < Cmax。
3. 根据权利要求2所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤B具体为： 第i区间的采样率为D(i)，采样时间为E(i)，该区间的采样率与采样时间按照以下计 算公式进行设置： D(i) =A*(2~i*Cmin)，E(i) =B/[2~(i-l)*Cmin] ;i 为小于 η 的正整数； 而当 i = n 时，D(n) = A*Cmax ;Ε(η) = B/(2~n*Cmin); 其中，所述公式中的Α为光学测量设备的采样率参数，Β为光学测量设备的采样时间参 数。
【文档编号】A61B5/0245GK104207766SQ201410510223
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】黄安麒 申请人:广州视源电子科技股份有限公司