一种感知脉象采集系统及方法

本发明涉及脉象检测领域，具体而言，涉及一种感知脉象采集系统及方法。

背景技术：

1、常见的脉象检测系统主要利用机械臂等模拟人工按压，检测方式分为两种：一种是采用压力传感器来测量脉搏信号，其中压力传感器包括压电式、压阻式、电容式和压磁式压力传感器等，但是，一般还需要设置前端信号放大器，不过前端信号放大器存在温度影响较大、后端电路过于复杂和噪声干扰严重等缺陷，对采集准确度有所影响。另一种是利用光纤传感技术实现脉搏信号的检测和分析，一般采用基于弯曲光纤、特种光纤等制作的光纤式传感器，虽然此类传感器的传感灵敏度较高，但常用的光纤解调方法在脉搏探测应用的可探测范围较小，无法适应多种人群脉诊浮、中、沉三种深度的脉象辨识需求。

技术实现思路

1、本发明解决的问题是如何在一定程度上简化脉搏信号的采集与分析困难。

2、为解决上述问题，本发明提供一种感知脉象采集系统及方法。

3、第一方面，本发明提供一种感知脉象采集系统，包括：可调谐激光模块、第一光信号采集模块、第二光信号采集模块、处理模块和fbg传感模块，所述可调谐激光模块分别与所述第一光信号采集模块、所述fbg传感模块相连，所述fbg传感模块与第二光信号采集模块相连，所述第一光信号采集模块和所述第二光信号采集模块均与所述处理模块相连，所述处理模块与所述可调谐激光模块相连，所述fbg传感模块用于安装于施力装置上，所述施力装置用于对用户标定部位施力；

4、所述可调谐激光模块用于发射检测激光至所述第一光信号采集模块和所述fbg传感模块；

5、所述第一光信号采集模块用于根据所述检测激光得到参考光信号并发送至所述处理模块；

6、当所述施力装置对用户标定部位施力时，所述fbg传感模块用于基于所述检测激光生成与用户脉搏信号相对应的反射光信号；

7、所述第二光信号采集模块用于获取所述反射光信号并发送至所述处理模块；

8、所述处理模块用于根据所述反射光信号和所述参考光信号得到反射光中心波长的变化值，根据所述反射光中心波长的变化值得到对应的脉搏信号。反射光中心波长反射光中心波长

9、本发明所述的脉象感知系统，可采用例如恒力机械杆等施力装置对用户手腕施力，其施力头上可安装fbg传感模块，由于可调谐激光模块发射的检测激光会传输至fbg传感模块，当fbg传感模块受外力作用而贴合于用户手腕时，其可检测用户的脉象，由于此时其光栅长度会发生变化，因此会在检测激光的基础上生成反射光信号，且反射光的中心波长会随着脉象变化而发生变化，该反射光信号可由第二光信号采集模块采集并传输至处理模块。另外，可调谐激光模块发射的检测激光到第一光信号采集模块，从而得到参考光信号。通过处理模块分析反射光信号和参考光信号，从而得到反射光中心波长的变化，可快速准确地获取脉搏信号。另外，通过可调谐激光模块对检测激光的调节，系统可以对检测光的波长进行灵敏调整，从而能够提高对脉搏信号的检测灵敏度。本发明的脉象感知系统具备快速响应能力，在一定程度上简化了脉象采集的困难。

10、可选地，所述感知脉象采集系统还包括一分二分束器和环形器，所述一分二分束器的输入端口与所述可调谐激光模块相连，所述一分二分束器的输出端口分别与所述环形器的第一端口和所述第一光信号采集模块相连；

11、所述一分二分束器用于将所述可调谐激光模块的所述检测激光分别发送至所述第一光信号采集模块和所述环形器中；

12、所述环形器的第二端口与所述fbg传感模块相连，所述环形器的第三端口与所述第二光信号采集模块相连，所述环形器的第二端口用于当所述fbg传感模块生成所述反射光信号时，将所述反射光信号由所述环形器的第二端口通过所述环形器的第三端口传输至所述第二光信号采集模块中。

13、第二方面，本发明提供一种感知脉象采集方法，应用于上述所述的感知脉象采集系统，所述感知脉象采集方法包括：

14、通过可调谐激光模块发射检测激光至第一光信号采集模块和fbg传感模块；

15、通过第一光信号采集模块获得根据所述检测激光得到的参考光信号；

16、当施力装置对用户标定部位施力时，通过所述fbg传感模块基于所述检测激光生成与用户脉象相对应的反射光信号；

17、通过第二光信号采集模块获得所述反射光信号；

18、根据所述反射光信号和所述参考光信号得到反射光中心波长的变化值，根据所述反射光中心波长的变化值得到对应的脉搏信号。

19、本发明所述的脉象感知方法，可采用例如恒力机械杆等施力装置对用户手腕施力，其施力头上可安装fbg传感模块，由于可调谐激光模块发射的检测激光会传输至fbg传感模块，当fbg传感模块受外力作用而贴合于用户手腕时，其可检测用户的脉象，由于此时其光栅长度会发生变化，因此会在检测激光的基础上生成反射光信号，且反射光的中心波长会随着脉搏信号变化而发生变化，该反射光信号可由第二光信号采集模块采集并传输至处理模块。另外，可调谐激光模块发射的检测激光到第一光信号采集模块，从而得到参考光信号。通过处理模块采集和分析反射光信号和参考光信号，从而得到反射光中心波长的变化值；从而快速准确地获取脉搏信号。该方法借助了可调谐激光模块、光电探测模块(第一光信号采集模块和第二光信号采集模块)、fbg传感模块和处理模块的协同工作，能够提供全面的脉象信息，并具有高精确度和稳定性，进而实现了对脉搏信号的准确获取和解析。

20、可选地，所述根据所述反射光信号和所述参考光信号得到反射光中心波长的变化值，根据所述反射光中心波长的变化值得到对应的脉搏信号，包括：

21、对所述参考光信号和所述反射光信号进行解调操作；

22、所述解调操作包括计算反射光信号和参考光信号的比值，将所述比值作为解调信号，所述解调信号用于反应所述反射光中心波长的振动；

23、根据所述反射光中心波长的振动得到所述反射光中心波长的变化值；

24、根据所述反射光中心波长的变化值得到对应的所述脉搏信号。

25、可选地，所述感知脉象采集方法还包括：

26、根据所述检测激光的波长变化，通过递归最小二乘法，得到所述fbg传感模块在当前所述可调谐激光模块的出光波长的反射谱斜率，通过mbpo算法预测所述fbg传感模块在当前所述可调谐激光模块的出光波长的反射谱斜率的最大值；

27、通过所述可调谐激光模块，根据mbpo算法，调整所述检测激光的出光波长至所述反射谱斜率的最大值的波长位置。

28、可选地，所述通过所述可调谐激光模块，根据mbpo算法，调整所述检测激光的出光波长至所述反射谱斜率的最大值的波长位置，包括：

29、s1：在当前预设时刻，将所述出光波长与解调信号通过递归最小二乘法计算出当前所述可调谐激光模块的出光波长下的反射谱斜率作为所述mbpo算法的状态，输入actor网络；

30、s2：根据所述actor网络的输出，得到所述检测激光的所述出光波长，并将所述检测激光的所述出光波长作为所述mbpo算法的动作；

31、s3：根据所述检测激光的所述出光波长，得到下一个预设时刻时所述mbpo算法的所述状态和即时奖励；

32、s4：根据所述mbpo算法的所述动作和所述即时奖励，通过critic网络，得到所述当前预设时刻的状态的价值函数；

33、s5：根据所述价值函数，更新所述检测激光的所述出光波长和更新所述actor网络的参数；

34、s6：重复s1至s5，根据更新完成的所述检测激光的所述出光波长，最终得到所述反射谱斜率的所述最大值的所述波长位置。

35、可选地，所述根据mbpo算法，调整所述检测激光的出光波长至所述反射谱斜率的最大值的所述波长位置之前，所述感知脉象采集方法还包括：

36、初始化所述actor网络的参数和所述critic网络的参数；

37、所述根据所述价值函数，更新所述检测激光的所述出光波长和更新所述actor网络的参数，包括：

38、根据所述价值函数，得到所述mbpo算法的优化函数；

39、根据所述优化函数，更新所述actor网络的参数和所述critic网络的参数；

40、根据更新后的所述actor网络的参数和所述critic网络的参数，得到更新后的所述检测激光的所述出光波长。

41、可选地，所述根据所述检测激光的波长变化，通过递归最小二乘法，得到所述fbg传感模块在当前所述可调谐激光模块的出光波长的反射谱斜率，通过mbpo算法预测所述fbg传感模块在当前所述可调谐激光模块的出光波长的反射谱斜率的最大值，包括：

42、t1：通过所述递归最小二乘法根据所述检测激光的所述波长变化和处理模块采集到的信号变化，得到所述出光波长对应的所述fbg传感模块的所述反射谱斜率；

43、t2：根据所述反射谱斜率的数据序列输入所述mbpo算法中的所述actor网络，得到下一时刻所述可调谐激光模块的输出波长值；

44、t3：重复t1-t2，根据所述输出波长值和解调信号，对所述可调谐激光模块的出光波长对应的反射谱斜率进行计算，将可调谐激光模块的出光波长调节至所述出光波长，最终使所述出光波长达到反射谱斜率极大值点。

45、可选地，所述根据所述输出波长值和解调信号，对所述可调谐激光模块的出光波长对应的反射谱斜率进行计算，包括：

46、根据线性模型，得到每个预设时刻时的所述反射谱斜率的预测值以及残差；

47、根据卡尔曼增益，对所述预测值和所述反射谱斜率的观测值进行加权平均处理，得到所述反射谱斜率的出光波长估计值；

48、根据所述出光波长估计值，更新所述线性模型的参数向量和协方差矩阵；

49、当所述参数向量和所述协方差矩阵达到预设要求后，将所述参数向量和所述协方差矩阵对应的所述反射谱斜率的所述出光波长估计值作为筛选后的所述反射谱斜率。

50、可选地，所述感知脉象采集方法还包括：

51、当所述下一个预设时刻时的所述出光波长与所述fbg传感模块的反射谱斜率最大值的位置小于预设误差时，完成更新所述mbpo算法的所述动作；

52、将当前所述mbpo算法的所述动作作为所述调整后的所述出光波长。