基于PPG的腕上穿戴设备佩戴检测方法与流程

本发明涉及智能穿戴，尤其涉及一种基于ppg的腕上穿戴设备佩戴检测方法、装置及腕上穿戴设备。

背景技术：

1、智能腕上穿戴设备如智能手表、手环等，可以跟踪用户的日常活动、睡眠情况帮助用户进行健康监测、身体管理或分享运动心得等，正掀起一场腕上智能革命。目前，智能腕上穿戴设备一般搭载有多种传感器，如ppg和g-sensor等，尤其对于ppg，灯光的开启与否及其采样率的高低均对设备功耗有较大影响。如某品牌智能手环进入某运动模式，此时ppg的绿光灯及红外灯将持续开启，此场景下该智能手环的续航时长不超过3个小时，但当连续心率检测模式关闭后，该智能手环的续航时长能延长至一周之久。可见，智能腕上穿戴设备的ppg灯光开启时长对功耗大小极其续航时长影响之大，而佩戴检测算法用于检测设备佩戴情况，当检测到设备处于未佩戴状态时，禁用ppg灯光的开启，将能够大大降低设备的无效功耗而大幅提升设备续航能力。

2、但是，现有的佩戴检测算法主要是根据加速度计所统计的活动量来判断设备是否处于未佩戴状态。显然，该类算法将很容易出现关于佩戴状态的未佩戴误检或漏检，如用户已佩戴设备但处于深度睡眠状态时，将出现未佩戴误检，导致设备禁用ppg灯光开启而无法连续检测用户夜间深度睡眠状态下的如心率和hrv等生理信息；而将设备摘下后放进背包中并携带该背包进行正常行走或其他运动时，将出现未佩戴漏检，此时设备未禁用ppg灯光开启，由此致使佩戴检测算法的失效而未能实现设备在未佩戴状态下降低无效能耗的效果。此外，或是通过对ppg红外信号及其简单时域特征进行阈值判断来实现设备未佩戴状态检测，然而，关于佩戴状态的未佩戴误检或漏检问题在如户外强光佩戴运动或室内设备未佩戴侧放等场景下均未有较大的改善。

3、综上所述，现有智能腕上穿戴设备的佩戴检测算法存在可靠性低的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供如下方案。

2、一方面，本发明提供一种基于ppg的腕上穿戴设备佩戴检测方法，包括下述步骤：

3、s100、激活佩戴检测模块，对佩戴状态sw初始化，对上一轮佩戴检测标志位sigw初始化；

4、s101、计算三轴加速度信号ax、ay和az的均方差sax、say和saz，以与三轴静息均方差阈值thsax、thsay和thsaz进行比较；

5、s102、在sax＜thsax且say＜thsay且saz＜thsaz不成立时，计算ppg模块的红外光信号pira的均值mira、均方差sira及最小值minira以与红外光上阈值thira，红外光下阈值third，红外光过低阈值thirl，红外光稳定均方差阈值thirs进行比较；

6、s103，在mira＞thiru或miira＜third或minira＜thirl或sira＞thirs均不成立，且在上一轮佩戴检测标志位sisw为1且sira＜thirs不成立时，获取ppg模块的红外光信号pirb进行均值滤波处理获得信号p′irb，根据信号p′irb进行分帧及加窗处理，计算分帧及加窗处理后所得到信号的均方差和傅立叶幅度，根据计算得到的均方差和傅立叶幅度对佩戴状态sw和上一轮佩戴检测标志位sigw进行设置。

7、一方面，本发明提供一种基于ppg的腕上穿戴设备佩戴检测装置，包括：

8、佩戴检测激活模块，用于激活佩戴检测模块，对佩戴状态sw初始化，对上一轮佩戴检测标志位sigw初始化；

9、三轴加速度信号比较模块，用于计算三轴加速度信号ax、ay和az的均方差sax、say和saz，以与三轴静息均方差阈值thsax、yhsay和thsaz进行比较；

10、红外光信号比较模块，用于在sax＜thsax且say＜thsay且saz＜thsaz不成立时，计算ppg模块的红外光信号pira的均值mira、均方差sira及最小值minira以与红外光上阈值thiru，红外光下阈值third，红外光过低阈值thirl，红外光稳定均方差阈值thirs进行比较；

11、佩戴设置模块，用于在mira＞thiru或mira＜third或minira＜thirl或sira＞thirs均不成立，且在上一轮佩戴检测标志位sigw为1且sira＜thirs不成立时，获取ppg模块的红外光信号pirb进行均值滤波处理获得信号p′irb，根据信号p′irb进行分帧及加窗处理，计算分帧及加窗处理后所得到信号的均方差和傅立叶幅度，根据计算得到的均方差和傅立叶幅度对佩戴状态sw和上一轮佩戴检测标志位sigw进行设置。

12、一方面，本发明提供一种腕上穿戴设备，包括：储存计算机程序的存储器、处理器、与处理器通信的ppg模块、三轴加速度计模块以及佩戴检测模块，处理器运行所述计算机程序，以实现上述任一项所述的方法。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

14、本发明提供的基于ppg的腕上穿戴设备佩戴检测方法，通过激活佩戴检测模块，对佩戴状态sw初始化，对上一轮佩戴检测标志位sigw初始化，计算三轴加速度信号ax、ay和az的均方差sax、say和saz，以与三轴静息均方差阈值thsax、thsay和thsaz进行比较，在sax＜thsax且say＜thsay且saz＜thsaz不成立时，计算ppg模块的红外光信号pira的均值mira、均方差sira及最小值minira以与红外光上阈值thiru，红外光下阈值third，红外光过低阈值thirl，红外光稳定均方差阈值thirs进行比较，在mira＞thiru或mira＜third或minira＜thirl或sira＞thirs均不成立，且在上一轮佩戴检测标志位slgw为1且sira＜thirs不成立时，获取ppg模块的红外光信号pirb进行均值滤波处理获得信号p′irb，根据信号p′irb进行分帧及加窗处理，计算分帧及加窗处理后所得到信号的均方差和傅立叶幅度，根据计算得到的均方差和傅立叶幅度对佩戴状态sw和上一轮佩戴检测标志位slgw进行设置，从而有效避免佩戴状态的未佩戴误检或漏检，提升腕上穿戴设备的佩戴检测算法的可靠性。

技术特征：

1.一种基于ppg的腕上穿戴设备佩戴检测方法，其特征在于，包括下述步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s100包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤一包括以下步骤：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s101包括：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤二包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤s102包括下述步骤：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤五包括下述步骤：

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤s103包括下述步骤：

9.一种基于ppg的腕上穿戴设备佩戴检测装置，其特征在于，包括：

10.一种腕上穿戴设备，其特征在于，包括：储存计算机程序的存储器、处理器、与处理器通信的ppg模块、三轴加速度计模块以及佩戴检测模块，处理器运行所述计算机程序，以实现如权利要求1-8任一项所述的方法。

技术总结
本发明属于智能穿戴技术领域，提供的基于PPG的腕上穿戴设备佩戴检测方法，通过激活佩戴检测模块，将三轴加速度信号A<subgt;X</subgt;、A<subgt;Y</subgt;和A<subgt;Z</subgt;的均方差s<subgt;AX</subgt;、s<subgt;AY</subgt;和s<subgt;AZ</subgt;与三轴静息均方差阈值Th<subgt;sAX</subgt;、Th<subgt;sAY</subgt;和Th<subgt;sAZ</subgt;进行比较，将PPG模块的红外光信号P<subgt;IRa</subgt;的均值m<subgt;IRa</subgt;、均方差s<subgt;IRa</subgt;及最小值Min<subgt;IRa</subgt;与红外光上阈值Th<subgt;IRu</subgt;，红外光下阈值Th<subgt;IRd</subgt;，红外光过低阈值Th<subgt;IRd</subgt;，红外光稳定均方差阈值Th<subgt;IRs</subgt;比较，获取PPG模块的红外光信号P<subgt;IRb</subgt;进行均值滤波处理获得信号P′<subgt;IRb</subgt;，根据信号P′<subgt;IRb</subgt;进行分帧及加窗处理，计算分帧及加窗处理后所得到信号的均方差和傅立叶幅度，根据计算得到的均方差和傅立叶幅度对佩戴状态S<subgt;w</subgt;和上一轮佩戴检测标志位S<subgt;igw</subgt;进行设置，从而有效避免佩戴状态的未佩戴误检或漏检，提升腕上穿戴设备的佩戴检测算法的可靠性。

技术研发人员：陈达权,肖晓,付洪兵,吴应平
受保护的技术使用者：深圳市奋达智能技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14