心跳频率提取方法、检测设备及存储介质与流程

1.本发明涉及健康监测技术领域，尤其涉及一种心跳频率提取方法、检测设备及存储介质。


背景技术：

2.随着社会对养老产业关注的不断提升，智能养老产品的需求也在不断增加。一种典型需求就是非接触式生命体征监测设备。这种设备通过非接触的方式，对老人在床时的体征进行监测，实时输出老人的呼吸、心跳频率。
3.一种非接触式生命体征监测设备是毫米波雷达。它通过发射、接收毫米波信号，并对其进行处理，得到人体的呼吸、心跳频率。对于雷达来说，由于人体呼吸时导致的胸腔起伏幅度较大，因而呼吸频率相对容易提取。而心跳由于幅度太小，容易受到更大幅度运动的干扰，导致心跳频率的提取精度较低。
4.如何实现心跳频率的精准提取，是现有技术急需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种心跳频率提取方法、检测设备及存储介质，能够解决心跳频率提取精度低的问题。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种心跳频率提取方法，包括：
7.对雷达发射探测信号后接收到的回波信号进行预处理，得到数字回波信号；
8.对每帧数字回波信号进行快速傅里叶变换，得到每帧数字回波信号对应的一维距离像；
9.获取连续的预设帧数的一维距离像中每帧一维距离像在目标距离点的值，得到一维数组，所述目标距离点用于表示目标检测体所对应的距离点；
10.根据所述一维数组，判断所述目标检测体是否存在身体运动；
11.若所述目标检测体不存在身体运动，则根据所述一维数组确定所述目标检测体的心跳频率。
12.在一种可能的实现方式中，所述根据所述一维数组，判断所述目标检测体是否存在身体运动包括：
13.根据所述一维数组，获取所述目标检测体的体动能量值；
14.根据所述目标检测体的体动能量值，判断所述目标检测体是否存在身体运动。
15.在一种可能的实现方式中，所述根据所述一维数组，获取所述目标检测体的体动能量值包括：
16.通过第一带通滤波器对所述一维数组进行带通滤波，得到第一滤波结果，其中，所述第一带通滤波器的通带为第一频率至第二频率，所述第一频率为所述目标检测体进行身体运动时运动频率的最小值，所述第二频率为所述目标检测体进行身体运动时运动频率的最大值；
17.对所述第一滤波结果中的每个数据进行求模运算，并将每个数据的模求和，得到所述目标检测体的体动能量值。
18.在一种可能的实现方式中，所述若所述目标检测体不存在身体运动，则根据所述一维数组确定所述目标检测体的心跳频率包括：
19.对所述一维数组进行滤波，并对滤波结果进行快速傅里叶变换，得到所述目标检测体心跳频率的谐波频谱，所述谐波频谱包括所述目标检测体的一次谐波频谱和多次谐波频谱；
20.根据所述目标检测体心跳频率的谐波频谱，得到目标频谱；
21.根据所述目标频谱，确定所述目标检测体的心跳频率。
22.在一种可能的实现方式中，所述根据所述目标检测体心跳频率的谐波频谱，得到目标频谱包括：
23.计算所述多次谐波频谱幅度最大值的置信度；
24.若所述多次谐波频谱幅度最大值的置信度大于等于预设置信度，则根据所述一次谐波频谱和所述多次谐波频谱，确定目标频谱；
25.若所述多次谐波频谱幅度最大值的置信度小于预设置信度，根据所述一次谐波频谱确定所述目标频谱。
26.在一种可能的实现方式中，所述一次谐波频谱的获取过程包括：
27.通过第二带通滤波器对所述一维数组进行带通滤波，得到第二滤波结果，其中，所述第二带通滤波器的通带为第三频率至第四频率，所述第三频率为所述目标检测体心跳频率的预设最小值，所述第四频率为所述目标检测体心跳频率的预设最大值；
28.对所述第二滤波结果进行快速傅里叶变换，得到所述目标检测体心跳频率的一次谐波频谱；
29.所述多次谐波频谱为p次谐波频谱，所述多次谐波频谱的获取过程包括：
30.通过第三带通滤波器对所述一维数组进行带通滤波，得到第三滤波结果，其中，所述第三带通滤波器的通带为第五频率至第六频率，所述第五频率为所述第三频率的p倍，所述第六频率为所述第四频率的p倍，p为大于等于2的正整数；
31.对所述第三滤波结果进行快速傅里叶变换，得到所述目标检测体心跳频率的p次谐波频谱。
32.在一种可能的实现方式中，所述计算所述多次谐波频谱幅度最大值的置信度包括：
33.根据所述第五频率确定所述p次谐波频谱的起始索引号，根据所述第六频率确定所述p次谐波频谱的终止索引号；
34.根据所述p次谐波频谱的起始索引号和终止索引号，确定所述p次谐波频谱的有效频率范围；
35.将所述p次谐波频谱的有效频率范围中幅度最大值位置所对应的索引号作为中心索引号；
36.将以所述中心索引号为中心的连续多个索引号作为目标索引号，所述目标索引号的数量小于所述p次谐波频谱的有效频率范围中索引号的数量；
37.对所述目标索引号所对应的数据进行求模运算，并对得到的模求和，得到第一值；
38.对所述p次谐波频谱的有效频率范围中所有索引号所对应的数据进行求模运算，并对得到的模求和，得到第二值；
39.将所述第一值除以所述第二值，得到所述p次谐波频谱幅度最大值的置信度。
40.在一种可能的实现方式中，所述根据所述一次谐波频谱确定所述目标频谱包括：
41.根据所述第三频率确定所述一次谐波频谱的起始索引号，根据所述第四频率确定所述一次谐波频谱的终止索引号；
42.根据所述一次谐波频谱的起始索引号和终止索引号，确定所述一次谐波频谱的有效频率范围；
43.将所述一次谐波频谱的有效频率范围作为所述目标频谱。
44.在一种可能的实现方式中，所述若所述多次谐波频谱幅度最大值的置信度大于等于预设置信度，则根据所述一次谐波频谱和所述多次谐波频谱，确定目标频谱包括：
45.将所述一次谐波频谱的有效频率范围内的每个索引号所对应的值与该索引号在所述多次谐波频谱中对应位置的值进行叠加，得到所述目标频谱。
46.在一种可能的实现方式中，所述多次谐波为p次谐波，p为大于等于2的正整数，所述将所述一次谐波频谱的有效频率范围内的每个索引号所对应的值与该索引号在所述多次谐波频谱中对应位置的值进行叠加，得到所述目标频谱包括：
47.根据第一公式计算所述目标频谱中每个索引号对应的值，所述第一公式为
[0048][0049]
其中，spectrum
′
(i)为所述目标频谱，spectrum(i)为所述一次谐波频谱的有效频率范围，weight(p)为所述多次谐波频谱对应的预设系数，datafftp()为所述多次谐波频谱，i的取值范围为所述一次谐波频谱的起始索引号至终止索引号。
[0050]
在一种可能的实现方式中，所述对雷达发射探测信号后接收到的回波信号进行预处理的过程包括采样处理，采样率为fs，所述根据所述目标频谱，确定所述目标检测体的心跳频率包括：
[0051]
获取所述目标频谱中幅度最大值所对应的心跳最大索引号；
[0052]
根据所述目标频谱中所述心跳最大索引号对应的值、所述采样率和所述预设帧数，确定所述目标检测体的心跳频率。
[0053]
在一种可能的实现方式中，所述根据所述目标频谱中所述心跳最大索引号对应的值、所述采样率和所述预设帧数，确定所述目标检测体的心跳频率包括：
[0054]
根据第二公式计算所述目标检测体的心跳频率，所述第二公式为
[0055][0056]
其中，heartfreq为所述目标检测体的心跳频率，maxindheart为所述目标频谱中所述心跳最大索引号对应的值，fs为所述采样率，n为所述预设帧数，且n等于2的正整数次方。
[0057]
在一种可能的实现方式中，所述探测信号为调频连续波信号，所述调频连续波信
号的调频时宽为t，所述对雷达发射探测信号后接收到的回波信号进行预处理的过程包括采样处理，采样频率为fs，则一帧回波信号内的采样点数为ns＝fs*t，所述对每帧数字回波信号进行快速傅里叶变换包括：
[0058]
对每帧数字回波信号进行ns点的快速傅里叶变换；
[0059]
所述目标距离点所对应的索引号的确定过程包括：
[0060]
根据第三公式确定所述目标距离点所对应的索引号，所述第三公式为
[0061][0062]
其中，peopleindex用于表示所述目标距离点，b用于表示所述调频连续波信号的调频带宽，r用于表示所述预设距离值，c用于表示光速。
[0063]
第二方面，本发明实施例提供了一种检测设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
[0064]
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
[0065]
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
[0066]
在本发明实施例中，通过对雷达发射探测信号后接收到的回波信号进行预处理，得到数字回波信号；对每帧数字回波信号进行快速傅里叶变换，得到每帧数字回波信号对应的一维距离像；获取连续的预设帧数的一维距离像中每帧一维距离像在目标距离点的值，得到一维数组，目标距离点用于表示目标检测体所对应的距离点；根据一维数组，判断目标检测体是否存在身体运动，若目标检测体不存在身体运动，则根据一维数组确定目标检测体的心跳频率。本发明所提供的方法，在对目标检测体的心跳频率进行提取之前排除了目标检测体身体运动对提取精度的影响，进而提高了心跳频率提取的精度。
附图说明
[0067]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0068]
图1是本发明实施例提供的一种心跳频率提取方法的实现流程图；
[0069]
图2是本发明实施例提供的一种调频连续波信号形式示意图；
[0070]
图3是本发明实施例提供的另一种心跳频率提取方法的实现流程图；
[0071]
图4是本发明实施例提供的心跳频率提取装置的结构示意图；
[0072]
图5是本发明实施例提供的检测设备的示意图。
具体实施方式
[0073]
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体
细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
[0074]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
[0075]
参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种心跳频率提取方法的实现流程图，详述如下：
[0076]
在步骤101中、对雷达发射探测信号后接收到的回波信号进行预处理，得到数字回波信号。
[0077]
在本发明实施例中，通过雷达进行信号的收发，包括一个发射天线和一个接收天线，发射天线按帧发射探测信号。
[0078]
在一些实施例中，雷达发射的探测信号为调频连续波信号，信号形式为fmcw(frequency modulated continuous wave，调频连续波)，信号形式如图2所示。
[0079]
结合图2，f0为雷达信号载频频率，是信号的起始频率，b为调频带宽，t为调频时宽，tframe为发射两帧信号之间的时间间隔。
[0080]
其中，各参数的典型值为f0＝60ghz，b＝2ghz，t＝100us，tframe＝50ms。
[0081]
fmcw技术是一种在高精度雷达测距中使用的技术，其基本原理为发射波为高频连续波，其频率随时间按照三角波规律变化。fmcw接收的回波频率与发射的频率变化规律相同，都是三角波规律，只是有一个时间差，利用这个微小的时间差可计算出目标距离。
[0082]
发射天线发射一帧fmcw信号，接收天线接收到一帧对应的雷达回波信号，对接收到的雷达回波信号进行预处理，得到数字回波信号。
[0083]
在一种可能的实现方式中，预处理过程包括下变频、滤波、采样等处理过程。其中，采样率为fs，则一帧回波信号内的采样点数ns＝fs*t。fs的典型值为640khz，t为调频时宽，由于t的典型值为100us，则ns的典型值为64。将一帧内的数字回波信号记为sr(i)，其中i＝1，2
…
ns。
[0084]
在步骤102中、对每帧数字回波信号进行快速傅里叶变换，得到每帧数字回波信号对应的一维距离像。
[0085]
在本发明实施例中，对每帧数字回波信号进行nfft点的快速傅里叶变换，得到每帧数字回波信号对应的一维距离像，其中，数字回波信号由ns个采样点构成，2
x-1
＜ns＜＝nfft＝2
x
，x为正整数。
[0086]
即，nfft为大于等于ns的最小的2的整数次方，得到的快速傅里叶变换(fast fourier transform，fft)结果记为sr_fft，是一个nfft点的复数数组。
[0087]
举例来说，结合步骤101中的实例，ns的典型值为64，则此时nfft等于64。在一些实施例中，ns不是2的正整数次方，如ns＝60，此时nfft等于64，或者如ns＝120，则此时nfft等于128，即nfft为大于ns、且与ns的差值最小的2的整数次方。
[0088]
每帧数字回波信号对应的一维距离像是nfft点的复数数组。如为64点的复数数组。其中，以一维距离像为64点的复数数组为例，按照顺序每个复数对应一个索引号index，依次为0-63，即fft后得到的一维距离像中第一个复数的索引号为0，第二个复数的索引号为1
……
第64个复数的索引号为63。
[0089]
在步骤103中、获取连续的预设帧数的一维距离像中每帧一维距离像在目标距离
点的值，得到一维数组，目标距离点用于表示目标检测体所对应的距离点。
[0090]
在本发明实施例中，根据应用场景不同，目标检测体可以是人体，也可以是其他生命体，如动物，本发明实施例对此不作限定。
[0091]
在本发明实施例中，目标距离点指的是目标检测体对应的距离点。例如目标检测体为人，则目标距离点所对应的索引号可以用peopleindex表示，目标距离点所对应的值即为一维距离像中peopleindex所对应的复数值。
[0092]
雷达在探测物体时，发送探测信号，探测信号用于探测一定范围内的物体，在本发明实施例中，一定范围内的物体包括目标检测体，雷达接收回波信号，对回波信号进行预处理后，得到数字回波信号，对数字回波信号进行fft，如进行64点的fft，则得到64个复数，每个复数用于表示一个距离点对应的频域数据。这64个复数包括目标检测体所对应的距离点的数据，也包括其他距离点的数据，在本发明实施例中，目标距离点指的是目标检测体所对应的距离点。
[0093]
在一种可能的实现方式中，当雷达发射的探测信号为调频连续波信号，所述调频连续波信号的调频时宽为t，所述对雷达发射探测信号后接收到的回波信号进行预处理的过程包括采样处理，采样频率为fs，则一帧回波信号内的采样点数为ns＝fs*t，所述对每帧数字回波信号进行快速傅里叶变换包括：
[0094]
对每帧数字回波信号进行ns点的快速傅里叶变换；
[0095]
目标距离点所对应的索引号peopleindex的确定过程包括：
[0096]
根据第三公式确定目标距离点所对应的索引号，第三公式为
[0097][0098]
其中，peopleindex用于表示目标距离点，b用于表示调频连续波信号的调频带宽，r用于表示预设距离值，c用于表示光速。
[0099]
也就是说，当采样点数与对每帧数字回波信号进行fft的点数相同时，可以通过上述第三公式计算目标距离点所对应的索引号peopleindex。当peopleindex为小数时，则就近取正整数，例如，计算得到的peopleindex＝36.7，则取peopleindex＝37，例如，计算得到的peopleindex＝36.1，则取peopleindex＝36。
[0100]
在本发明实施例中，r用于表示雷达与目标检测体的距离，在一种可能的实现方式中，目标检测体为人体，人体位于床上，雷达可以正对人体架设，典型架设位置是床体上方的天花板处，测量雷达和床的距离，记为r，r的大小即为上述第三公式的预设距离值。
[0101]
在一种可能的实现方式中，预先设置帧计数器，帧计数器上电时初始值为0，每接收到一帧数组回波信号对应的一维距离像后，帧计数器加1，判断帧计数器的计数值是否到达预设帧计数门限值n，n的典型值为128，n也可以根据实际应用取其他值，本发明实施例对此不作限定。
[0102]
在本发明实施例中，连续的预设帧数即为上述连续的n帧。
[0103]
当帧计数器的值到达n时，获取n帧一维距离像中每一帧一维距离像在目标距离点的值，得到一维数组。
[0104]
在一种可能的实现方式中，将每一帧一维距离像在目标距离点的值sr_fft(peopleindex)记录在databuffer(n)中。databuffer(n)是一个长度为n的一维数组，初始
值为n个0。当帧计数器到达n时，一维数组中包括n个peopleindex数据。
[0105]
在步骤104中，根据一维数组，判断所述目标检测体是否存在身体运动。
[0106]
在一种可能的实现方式中，根据一维数组，获取目标检测体的体动能量值；根据目标检测体的体动能量值，判断目标检测体是否存在身体运动。
[0107]
在一种可能的实现方式中，获取目标检测体的体动能量值的过程包括：通过第一带通滤波器对一维数组进行带通滤波，得到第一滤波结果，其中，第一带通滤波器的通带为第一频率至第二频率，第一频率为目标检测体进行身体运动时运动频率的最小值，第二频率为目标检测体进行身体运动时运动频率的最大值；对第一滤波结果中的每个数据进行求模运算，并将每个数据的模求和，得到目标检测体的体动能量值。
[0108]
对databuffer中的n个数据进行fir(finite impulse response，有限长单位冲激响应)带通滤波，带通滤波的通带为第一频率f1至第二频率f2，其中，第一频率f1为目标检测体进行身体运动时运动频率的最小值，即下限值，第二频率f2为目标检测体进行身体运动时运动频率的最大值，即上限值。当目标检测体为人体时，f1的典型值为0.5hz，f2的典型值为4hz。
[0109]
在一种可能的实现方式中，通过第一带通滤波器对一维数组进行带通滤波的第一滤波结果可记为datafiltermove，datafiltermove为n点的数组。
[0110]
在一种可能的实现方式中，目标检测体的体动能量值记为movepower，通过如下公式计算movepower：
[0111][0112]
式中，abs为复数求模操作，datafiltermove(i)为滤波结果datafiltermove中的第i个数据。
[0113]
在一种可能的实现方式中，将目标检测体的体动能量值与预设置的体动能量阈值进行比较，若目标检测体的体动能量值小于等于体动能量阈值，则目标检测体不存在身体运动，若目标检测体的体动能量值大于体动能量阈值，则目标检测体存在身体运动。
[0114]
在本发明实施例中，体动能量阈值可以用movethre表示。
[0115]
在步骤105中、若目标检测体不存在身体运动，则根据一维数组确定目标检测体的心跳频率。
[0116]
在确定目标检测体不存在身体运动的基础上，通过连续的预设帧数的一维距离像中每帧一维距离像在目标距离点的值，得到目标检测体的心跳频率，提高了心跳频率的提取精度。
[0117]
在本发明实施例中，通过对雷达发射探测信号后接收到的回波信号进行预处理，得到数字回波信号；对每帧数字回波信号进行快速傅里叶变换，得到每帧数字回波信号对应的一维距离像；获取连续的预设帧数的一维距离像中每帧一维距离像在目标距离点的值，得到一维数组，目标距离点用于表示目标检测体所对应的索引号；根据一维数组，判断目标检测体是否存在身体运动，若目标检测体不存在身体运动，则根据一维数组确定目标检测体的心跳频率。本发明所提供的方法，在对目标检测体的心跳频率进行提取之前排除了目标检测体身体运动对提取精度的影响，进而提高了心跳频率提取的精度。
[0118]
图3示出了本发明实施例提供的另一种心跳频率提取方法的实现流程图，详述如下：
[0119]
在步骤301中、对雷达发射探测信号后接收到的回波信号进行预处理，得到数字回波信号。
[0120]
本步骤的具体实现方式可参见图1所对应实施例的步骤101，本发明实施例对此不再赘述。
[0121]
在步骤302中、对每帧数字回波信号进行快速傅里叶变换，得到每帧数字回波信号对应的一维距离像。
[0122]
本步骤的具体实现方式可参见图1所对应实施例的步骤102，本发明实施例对此不再赘述。
[0123]
在步骤303中、获取连续的预设帧数的一维距离像中每帧一维距离像在目标距离点的值，得到一维数组，目标距离点用于表示目标检测体所对应的索引号。
[0124]
本步骤的具体实现方式可参见图1所对应实施例的步骤103，本发明实施例对此不再赘述。
[0125]
在步骤304中、根据一维数组，判断目标检测体是否存在身体运动。
[0126]
本步骤的具体实现方式可参见图1所对应实施例的步骤104，本发明实施例对此不再赘述。
[0127]
在步骤305中、若目标检测体不存在身体运动，对一维数组进行滤波，并对滤波结果进行快速傅里叶变换，得到目标检测体心跳频率的谐波频谱，谐波频谱包括目标检测体的一次谐波频谱和多次谐波频谱。
[0128]
在一种可能的实现方式中，目标检测体心跳频率的谐波频谱可以包括一次谐波频谱，还可以包括一次谐波频谱和多次谐波频谱。示例性的，多次谐波频谱可以包含二次谐波频谱；或者，多次谐波频谱可以包括二次谐波频谱和三次谐波频谱；或者，多次谐波频谱可以包括二次及二次以上的各次谐波频谱。
[0129]
在不同的应用场景下，需要监测目标检测体的心跳频率区间不同，当多次谐波频谱包括二次谐波频谱和三次谐波频谱时，例如，目标检测体为老人，监测场景为对老人进行夜间监测，其心跳频率在50hz至100hz之间，以该频率区间进行带通滤波，之后对滤波结果进行快速傅里叶变换，得到目标检测体的心跳频率的一次谐波频谱。以该频率区间的二倍进行带通滤波，然后对滤波结果进行快速傅里叶变换，得到目标检测体的二次谐波频谱；以该频率区间的三倍进行带通滤波，然后对滤波结果进行快速傅里叶变换，得到目标检测体的三次谐波频谱。
[0130]
在其他应用场景下，例如对于病人进行监测，其心跳频率可以在50hz至140hz之间，或者，对动物进行监测，其心跳频率区间可以根据实际情况进行设置，本发明实施例对此不作限定。
[0131]
在步骤306中、根据目标检测体心跳频率的谐波频谱，得到目标频谱。
[0132]
计算多次谐波频谱幅度最大值的置信度，若多次谐波频谱幅度最大值的置信度大于等于预设置信度，则根据一次谐波频谱和多次谐波频谱，确定目标频谱，若多次谐波频谱幅度最大值的置信度小于预设置信度，根据一次谐波频谱确定目标频谱。
[0133]
在一种可能的实现方式中，一次谐波频谱的获取过程包括：通过第二带通滤波器
对一维数组进行带通滤波，得到第二滤波结果，其中，第二带通滤波器的通带为第三频率至第四频率，第三频率为目标检测体心跳频率的预设最小值，第四频率为目标检测体心跳频率的预设最大值；对第二滤波结果进行快速傅里叶变换，得到目标检测体心跳频率的一次谐波频谱。
[0134]
在一种可能的实现方式中，多次谐波频谱为p次谐波频谱，多次谐波频谱的获取过程包括：通过第三带通滤波器对一维数组进行带通滤波，得到第三滤波结果，其中，第三带通滤波器的通带为第五频率至第六频率，第五频率为第三频率的p倍，第六频率为第四频率的p倍，p为大于等于2的正整数；对第三滤波结果进行快速傅里叶变换，得到目标检测体心跳频率的p次谐波频谱。
[0135]
下面结合一个具体的实例进行说明，目标检测体为老人，应用场景为对老人夜间睡眠时的心跳频率进行监测，老人的心跳频率在50hz至100hz，多次谐波频谱包括二次谐波频谱和三次谐波频谱，则第二带通滤波器的通带为50hz至100hz，即第三频率为50hz，第四频率为100hz，第三带通滤波器用于获取目标检测体的二次谐波频谱和三次谐波频谱时，第三带通滤波器可以包括两个子滤波模块，第一子滤波模块的通带为50hz至100hz的二倍，即100hz至200hz，第二子滤波模块的通带为50hz至100hz的三倍，即150hz至300hz，为便于理解，可以将第二带通滤波器记为fir1，第一子滤波模块记为fir2，第二子滤波模块记为fir3，其中fir1的通带为50hz—100hz、fir2的通带为100hz—200hz、fir3的通带为150hz—300hz。
[0136]
通过fir1、fir2和fir3滤波后得到的滤波结果分别记为datafilter1、datafilter2、datafilter3，分别对三个滤波结果进行快速傅里叶变换后，得到三个fft结果，分别记为datafft1、datafft2、datafft3，datafft1为一次谐波频谱、datafft2为二次谐波频谱、datafft3为三次谐波频谱。
[0137]
在一种可能的实现方式中，计算多次谐波频谱幅度最大值的置信度包括：根据第五频率确定p次谐波频谱的起始索引号，根据第六频率确定p次谐波频谱的终止索引号；根据p次谐波频谱的起始索引号和终止索引号，确定p次谐波频谱的有效频率范围；将p次谐波频谱的有效频率范围中幅度最大值位置所对应的索引号作为中心索引号；将以中心索引号为中心的连续多个索引号作为目标索引号，目标索引号的数量小于p次谐波频谱的有效频率范围中索引号的数量；对目标索引号所对应的数据进行求模运算，并对得到的模求和，得到第一值；对p次谐波频谱的有效频率范围中所有索引号所对应的数据进行求模运算，并对得到的模求和，得到第二值；将第一值除以第二值，得到p次谐波频谱幅度最大值的置信度。
[0138]
以多次谐波频谱为二次谐波频谱和三次谐波频谱为例进行说明。
[0139]
在本发明实施例中，将一次谐波频谱的起始索引号记为ind1，将一次谐波频谱的终止索引号记为ind2，将二次谐波频谱的起始索引号记为ind3，将二次谐波频谱的终止索引号记为ind4，将三次谐波频谱的起始索引号记为ind5，将三次谐波频谱的终止索引号记为ind6。以fir1的通带为50hz—100hz、fir2的通带为100hz—200hz、fir3的通带为150hz—300hz为例进行说明。
[0140]
首先，分别计算ind3、ind4、ind5和ind6的值，ind3为datafft2中100hz对应的索引号，ind4为datafft2中200hz对应的索引号，ind5为datafft3中150hz对应的索引号，ind6为datafft3中300hz对应的索引号。
[0141]
在一种可能的实现方式中，通过如下公式分别计算ind3、ind4、ind5和ind6的值：
[0142][0143][0144][0145][0146]
其中，floor()用于表示向下取整操作，用于取小于计算值且与计算值最接近的正整数，如计算的值为5.6，则取5。所述对雷达发射探测信号后接收到的回波信号进行预处理的过程包括采样处理，采样率为fs，即上式中fs为采样率；n为预设帧数，典型值为256。
[0147]
则二次谐波频谱的有效频率范围为ind3至ind4，三次谐波频谱的有效频率范围为ind5至ind6。
[0148]
对于任一谐波频谱，该谐波频谱由多个复数构成，每个复数既包含幅度信息，又包含相位信息。分别找到二次谐波频谱datafft2的有效频率范围内幅度最大值位置所对应的索引号，记为maxind2，以及三次谐波频谱datafft3的有效频率范围内幅度最大值对应的索引号，记为maxind3。
[0149]
例如，以maxind2为中心的连续三个索引号确定为目标索引号，分别为maxind2-1，maxind2和maxind2+1；以maxind3为中心的连续三个索引号确定为目标索引号，分别为maxind3-1，maxind3和maxind3+1。
[0150]
在计算二次谐波频谱幅度最大值的置信度时，通过下列公式计算：
[0151][0152]
在计算三次谐波频谱幅度最大值的置信度时，通过下列公式计算：
[0153][0154]
其中，confidence2为二次谐波频谱幅度最大值的置信度，abs()为求模操作，confidence3为三次谐波频谱幅度最大值的置信度。
[0155]
上述取以中心索引号为中心的连续3个索引号作为目标索引号仅为一种示例，根据实际需要，还可以取以中心索引号为中心的连续5个索引号、7个索引号等作为目标索引号，本发明实施例对此不作限定。
[0156]
预设置信度可记为confidencethre，以多次谐波频谱包括二次谐波频谱和三次谐波频谱为例，分情况进行讨论：
[0157]
第一种情况，confidence2＜confidencethre，confidence3＜confidencethre，则仅根据一次谐波频谱确定目标频谱；
[0158]
第二种情况，confidence2≥confidencethre，confidence3＜confidencethre，则根据一次谐波频谱和二次谐波频谱确定目标频谱；
[0159]
第三种情况，confidence2＜confidencethre，confidence3≥confidencethre；则根据一次谐波频谱和三次谐波频谱确定目标频谱；
[0160]
第四种情况，confidence2≥confidencethre，confidence3≥confidencethre，则根据一次谐波频谱、二次谐波频谱和三次谐波频谱共同确定目标频谱。
[0161]
需要说明的是，在另一种可能的实际情况中，confidence2和confidence3对应的预设置信度confidencethre，即置信度门限值，可以相同也可以不同，本发明实施例对此不作限定。
[0162]
当符合上述第一种情况时，仅根据一次谐波频谱确定目标频谱，包括：
[0163]
根据第三频率确定一次谐波频谱的起始索引号，根据第四频率确定一次谐波频谱的终止索引号；根据一次谐波频谱的起始索引号和终止索引号，确定一次谐波频谱的有效频率范围；将一次谐波频谱的有效频率范围作为目标频谱。
[0164]
以fir1的通带为50hz—100hz、将一次谐波频谱的起始索引号记为ind1，将一次谐波频谱的终止索引号记为ind2，则：
[0165][0166][0167]
则datafft1中ind1至ind2对应的有效频率范围即为目标频谱。
[0168]
当符合上述第二种情况至第四种情况时，则将一次谐波频谱的有效频率范围内的每个索引号所对应的值与该索引号在多次谐波频谱中对应位置的值进行叠加，得到目标频谱。
[0169]
在一种可能的实现方式中，根据第一公式计算目标频谱中每个索引号对应的值，第一公式为
[0170][0171]
其中，spectrum
′
(i)为目标频谱，spectrum(i)为一次谐波频谱的有效频率范围，weight(p)为多次谐波频谱对应的预设系数，datafftp()为多次谐波频谱，i的取值范围为一次谐波频谱的起始索引号至终止索引号。
[0172]
当符合上述第二种情况时，在上述公式中，p＝2，weight(p)为二次谐波频谱对应的预设系数，例如，weight(2)＝0.5；
[0173]
当符合上述第三种情况时在上述公式中，p＝3，weight(p)为三次谐波频谱对应的预设系数，例如，weight(3)＝0.5。
[0174]
上述第一公式中i的取值范围为ind1至in2。
[0175]
当符合上述第四种情况时，则：
[0176][0177]
i的取值范围为ind1至in2。
[0178]
在另一种可能的实现方式中，当符合上述第二种情况和第三种情况时，也可以通过下式计算目标频谱中每个索引号对应的值：
[0179]
spectrum
′
(i)＝spectrum(i)+weight(p)dataffp(pi)
[0180]
在步骤307中、根据目标频谱，确定目标检测体的心跳频率。
[0181]
在本发明实施例中，获取目标频谱中幅度最大值所对应的心跳最大索引号；根据目标频谱中心跳最大索引号对应的值、采样率和预设帧数，确定目标检测体的心跳频率。
[0182]
在一种可能的实现方式中，根据第二公式计算目标检测体的心跳频率，第二公式为
[0183][0184]
其中，heartfreq为目标检测体的心跳频率，maxindheart为目标频谱中心跳最大索引号对应的值，fs为采样率，n为预设帧数，且n等于2的正整数次方。
[0185]
本发明通过目标检测体心跳频谱的一次谐波频谱和多次谐波频谱确定目标频谱，当心跳频率的一次谐波频谱幅度不高，但二次、三次谐波等多次谐波频谱的幅度较高时，综合一次谐波频谱和多次谐波频谱综合提取目标检测体的心跳频率，提高了心跳频率的提取精度。
[0186]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
[0187]
以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
[0188]
图4示出了本发明实施例提供的心跳频率提取装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
[0189]
如图4所示，心跳频率提取装置4包括：预处理模块41、一维距离像获取模块42、一维数组获取模块43、身体运动判断模块44和心跳频率检测模块45；
[0190]
预处理模块41，用于对雷达发射探测信号后接收到的回波信号进行预处理，得到数字回波信号；
[0191]
一维距离像获取模块42，用于对每帧数字回波信号进行快速傅里叶变换，得到每帧数字回波信号对应的一维距离像；
[0192]
一维数组获取模块43，用于获取连续的预设帧数的一维距离像中每帧一维距离像在目标距离点的值，得到一维数组，目标距离点用于表示目标检测体所对应的距离点；
[0193]
身体运动判断模块44，用于根据一维数组，判断目标检测体是否存在身体运动；
[0194]
心跳频率检测模块45，用于若目标检测体不存在身体运动，则根据一维数组确定目标检测体的心跳频率。
[0195]
在本发明实施例中，通过对雷达发射探测信号后接收到的回波信号进行预处理，得到数字回波信号；对每帧数字回波信号进行快速傅里叶变换，得到每帧数字回波信号对应的一维距离像；获取连续的预设帧数的一维距离像中每帧一维距离像在目标距离点的值，得到一维数组，目标距离点用于表示目标检测体所对应的索引号；根据一维数组，判断目标检测体是否存在身体运动，若目标检测体不存在身体运动，则根据一维数组确定目标检测体的心跳频率。本发明所提供的方法，在对目标检测体的心跳频率进行提取之前排除了目标检测体身体运动对提取精度的影响，进而提高了心跳频率提取的精度。
[0196]
在一种可能的实现方式中，身体运动判断模块44用于：
[0197]
根据一维数组，获取目标检测体的体动能量值；
[0198]
根据目标检测体的体动能量值，判断目标检测体是否存在身体运动。
[0199]
在一种可能的实现方式中，身体运动判断模块44用于：
[0200]
通过第一带通滤波器对一维数组进行带通滤波，得到第一滤波结果，其中，第一带通滤波器的通带为第一频率至第二频率，第一频率为目标检测体进行身体运动时频率的最小值，第二频率为目标检测体进行身体运动时频率的最大值；
[0201]
对第一滤波结果中的每个数据进行求模运算，并将每个数据的模求和，得到目标检测体的体动能量值。
[0202]
在一种可能的实现方式中，身体运动判断模块44用于：
[0203]
将目标检测体的体动能量值与预设置的体动能量阈值进行比较，若目标检测体的体动能量值小于等于体动能量阈值，则目标检测体不存在身体运动，若目标检测体的体动能量值大于体动能量阈值，则目标检测体存在身体运动。
[0204]
在一种可能的实现方式中，心跳频率检测模块45用于：
[0205]
对一维数组进行滤波，并对滤波结果进行快速傅里叶变换，得到目标检测体心跳频率的谐波频谱，谐波频谱包括目标检测体的一次谐波频谱和多次谐波频谱；
[0206]
根据目标检测体心跳频率的谐波频谱，得到目标频谱；
[0207]
根据目标频谱，确定目标检测体的心跳频率。
[0208]
在一种可能的实现方式中，心跳频率检测模块45用于：
[0209]
计算多次谐波频谱幅度最大值的置信度；
[0210]
若多次谐波频谱幅度最大值的置信度大于等于预设置信度，则根据一次谐波频谱和多次谐波频谱，确定目标频谱；
[0211]
若多次谐波频谱幅度最大值的置信度小于预设置信度，根据一次谐波频谱确定目标频谱。
[0212]
在一种可能的实现方式中，心跳频率检测模块45用于：
[0213]
通过第二带通滤波器对一维数组进行带通滤波，得到第二滤波结果，其中，第二带通滤波器的通带为第三频率至第四频率，第三频率为目标检测体心跳频率的预设最小值，第四频率为目标检测体心跳频率的预设最大值；
[0214]
对第二滤波结果进行快速傅里叶变换，得到目标检测体心跳频率的一次谐波频谱。
[0215]
在一种可能的实现方式中，心跳频率检测模块45用于：
[0216]
通过第三带通滤波器对一维数组进行带通滤波，得到第三滤波结果，其中，第三带通滤波器的通带为第五频率至第六频率，第五频率为第三频率的p倍，第六频率为第四频率的p倍，p为大于等于2的正整数；
[0217]
对第三滤波结果进行快速傅里叶变换，得到目标检测体心跳频率的p次谐波频谱。
[0218]
在一种可能的实现方式中，心跳频率检测模块45用于：
[0219]
根据第五频率确定p次谐波频谱的起始索引号，根据第六频率确定p次谐波频谱的终止索引号；
[0220]
根据p次谐波频谱的起始索引号和终止索引号，确定p次谐波频谱的有效频率范围；
[0221]
将p次谐波频谱的有效频率范围中幅度最大值位置所对应的索引号作为中心索引号；
[0222]
将以中心索引号为中心的连续多个索引号作为目标索引号，目标索引号的数量小于p次谐波频谱的有效频率范围中索引号的数量；
[0223]
对目标索引号所对应的数据进行求模运算，并对得到的模求和，得到第一值；
[0224]
对p次谐波频谱的有效频率范围中所有索引号所对应的数据进行求模运算，并对得到的模求和，得到第二值；
[0225]
将第一值除以第二值，得到p次谐波频谱幅度最大值的置信度。
[0226]
在一种可能的实现方式中，心跳频率检测模块45用于：
[0227]
根据第三频率确定一次谐波频谱的起始索引号，根据第四频率确定一次谐波频谱的终止索引号；
[0228]
根据一次谐波频谱的起始索引号和终止索引号，确定一次谐波频谱的有效频率范围；
[0229]
将一次谐波频谱的有效频率范围作为目标频谱。
[0230]
在一种可能的实现方式中，心跳频率检测模块45用于：
[0231]
将一次谐波频谱的有效频率范围内的每个索引号所对应的值与该索引号在多次谐波频谱中对应位置的值进行叠加，得到目标频谱。
[0232]
在一种可能的实现方式中，心跳频率检测模块45用于：
[0233]
根据第一公式计算目标频谱中每个索引号对应的值，第一公式为
[0234][0235]
其中，spectrum
′
(i)为目标频谱，spectrum(i)为一次谐波频谱的有效频率范围，weight(p)为多次谐波频谱对应的预设系数，datafftp()为多次谐波频谱，i的取值范围为一次谐波频谱的起始索引号至终止索引号。
[0236]
在一种可能的实现方式中，心跳频率检测模块45用于：
[0237]
获取目标频谱中幅度最大值所对应的心跳最大索引号；
[0238]
根据目标频谱中心跳最大索引号对应的值、采样率和预设帧数，确定目标检测体
的心跳频率。
[0239]
在一种可能的实现方式中，心跳频率检测模块45用于：
[0240]
根据第二公式计算目标检测体的心跳频率，第二公式为
[0241][0242]
其中，heartfreq为目标检测体的心跳频率，maxindheart为目标频谱中心跳最大索引号对应的值，fs为采样率，n为预设帧数，且n等于2的正整数次方。
[0243]
在一种可能的实现方式中，所述探测信号为调频连续波信号，所述调频连续波信号的调频时宽为t，所述对雷达发射探测信号后接收到的回波信号进行预处理的过程包括采样处理，采样频率为fs，则一帧回波信号内的采样点数为ns＝fs*t，一维距离像获取模块42用于：对每帧数字回波信号进行ns点的快速傅里叶变换；
[0244]
一维数组获取模块43用于：根据第三公式确定目标距离点所对应的索引号，第三公式为
[0245][0246]
其中，peopleindex用于表示目标距离点所对应的索引号，b用于表示调频连续波信号的调频带宽，r用于表示预设距离值，c用于表示光速。
[0247]
本实施例提供的心跳频率提取装置，可用于执行上述心跳频率提取方法实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
[0248]
图5是本发明一实施例提供的检测设备的示意图。如图5所示，该实施例的检测设备5包括：处理器50、存储器51以及存储在所述存储器51中并可在所述处理器50上运行的计算机程序52。所述处理器50执行所述计算机程序52时实现上述各个心跳频率提取方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤105。或者，所述处理器50执行所述计算机程序52时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示模块41至45的功能。
[0249]
示例性的，所述计算机程序52可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器51中，并由所述处理器50执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序52在所述检测设备5中的执行过程。
[0250]
所述检测设备5可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述检测设备5可包括，但不仅限于，处理器50、存储器51。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是检测设备5的示例，并不构成对检测设备5的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述检测设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0251]
所述处理器50可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0252]
所述存储器51可以是所述检测设备5的内部存储单元，例如检测设备5的硬盘或内存。所述存储器51也可以是所述检测设备5的外部存储设备，例如所述检测设备5上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，所述存储器51还可以既包括所述检测设备5的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器51用于存储所述计算机程序以及所述检测设备所需的其他程序和数据。所述存储器51还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0253]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0254]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0255]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0256]
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/检测设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/检测设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0257]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0258]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0259]
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个心跳频率提取方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述
计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
[0260]
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。