一種光學(xué)心率測量設(shè)備的數(shù)據(jù)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光學(xué)心率測量設(shè)備的數(shù)據(jù)處理方法，該方法包括:A、將光學(xué)測量設(shè)備的心率測量范圍劃分為多個(gè)心率區(qū)間；B、設(shè)置各區(qū)間的采樣時(shí)間與采樣率；C、對(duì)第n區(qū)間進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，如果根據(jù)能識(shí)別出心率，則輸出心率結(jié)果并結(jié)束，否則，進(jìn)行下一步；D、將第n-1區(qū)間設(shè)置的采樣時(shí)間減去第n區(qū)間設(shè)置的采樣時(shí)間，獲得第n-l區(qū)間的實(shí)際采樣時(shí)間；E、對(duì)第n-l區(qū)間進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，組合第n和第n-l采樣數(shù)據(jù)，更新獲得總采樣數(shù)據(jù)；F、如果根據(jù)總采樣數(shù)據(jù)能識(shí)別出心率，則輸出心率結(jié)果并結(jié)束，否則將n減去1后重復(fù)步驟D到F，直至n等于1。采用本發(fā)明實(shí)施例能在同樣的心率測量范圍下，降低心率測量的總能耗和內(nèi)存占用，縮短測量時(shí)間。
【專利說明】一種光學(xué)心率測量設(shè)備的數(shù)據(jù)處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生理信號(hào)檢測與處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種光學(xué)心率測量設(shè)備的數(shù) 據(jù)處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 光學(xué)心率測量設(shè)備由至少一個(gè)光學(xué)發(fā)射器和光學(xué)接收器組成。其原理是基于血管 中的血液在脈動(dòng)的時(shí)候會(huì)發(fā)生密度改變而引起透光率的變化。光學(xué)發(fā)射器向人體發(fā)出已知 波長的光線，光學(xué)接收器接收人體反射光線或接收通過人體的透射光線。光學(xué)心率測量設(shè) 備通過該光強(qiáng)的變化換算獲得心率。
[0003] 基于"香農(nóng)采樣定理"，光學(xué)接收器件的采樣率必需大于被測心率的兩倍。為了使 測量結(jié)果可靠，實(shí)際中會(huì)對(duì)光學(xué)接收器件的采樣有如下兩個(gè)參數(shù)：采樣率參數(shù)A和采樣時(shí) 間參數(shù)B，并要求光學(xué)接收器件采樣率D > A*C ;光學(xué)接收器件總采樣時(shí)間E > B/C ;C為被 測心率。
[0004] 因此，現(xiàn)有技術(shù)中，光學(xué)心率測量設(shè)備會(huì)把光學(xué)接收器件采樣率及總采樣時(shí)間設(shè) 計(jì)為：D = A*Cmax ;E = B/Cmin。其中，Cmax為設(shè)備心率測量范圍上限，Cmin為設(shè)備心率測 量范圍下限。即每次心率測量，光學(xué)接收器件的采樣次數(shù)F = D*E = B*A*Cmax/Cmin。
[0005] 已知每次采樣能耗為N，每個(gè)采樣數(shù)據(jù)的內(nèi)存占用為M，則設(shè)備總能耗G = F*N = N*B*A*Cmax/Cmin ;總內(nèi)存占用為Η = F*M = M*B*A*Cmax/Cmin。可見，G、Η將與設(shè)備的心 率測量范圍大小，即Cmax/Cmin，成正比。若要求Cmax/Cmin較大，可能超出設(shè)備內(nèi)存和能耗 的可行范圍；反之，若在設(shè)備可行范圍內(nèi)，則Cmax/Cmin較小，測量范圍不能滿足使用要求。
[0006] 故根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)，光學(xué)心率測量設(shè)備的心率測量需耗費(fèi)較多的能耗與占用 較大的內(nèi)存，而且測量時(shí)間較長。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明實(shí)施例提出一種光學(xué)心率測量設(shè)備的數(shù)據(jù)處理方法，采用本技術(shù)方案能降 低心率測量的總能耗和內(nèi)存占用，縮短測量時(shí)間。
[0008] 本發(fā)明提供了一種光學(xué)心率測量設(shè)備的數(shù)據(jù)處理方法，包括：
[0009] A、根據(jù)光學(xué)測量設(shè)備的心率測量范圍，將所述心率測量范圍劃分為多個(gè)心率區(qū) 間，分別記錄為第一區(qū)間至第η區(qū)間，η為正整數(shù)；
[0010] Β、根據(jù)各區(qū)間的心率測量范圍，設(shè)置各區(qū)間的采樣時(shí)間與采樣率；
[0011] C、開始采樣，根據(jù)第η區(qū)間的采樣時(shí)間與采樣率進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，獲得第η采樣數(shù) 據(jù)，如果根據(jù)所述第η采樣數(shù)據(jù)能識(shí)別出心率，則輸出心率結(jié)果并結(jié)束，否則，進(jìn)行下一步；
[0012] D、將第η-1區(qū)間設(shè)置的采樣時(shí)間減去第η區(qū)間設(shè)置的采樣時(shí)間，獲得第η-1區(qū)間 的實(shí)際采樣時(shí)間；
[0013] Ε、根據(jù)第η-1區(qū)間的實(shí)際采樣時(shí)間和第η-1區(qū)間設(shè)置的采樣率進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，獲 得第η-1采樣數(shù)據(jù)，組合第η采樣數(shù)據(jù)和第η-1采樣數(shù)據(jù)，更新獲得總采樣數(shù)據(jù)；
[0014] F、如果根據(jù)總采樣數(shù)據(jù)能識(shí)別出心率，則輸出心率結(jié)果并結(jié)束，否則將正整數(shù)η 減去1后重復(fù)步驟D到F，直至η等于1。
[0015] 進(jìn)一步的，所述步驟Α具體為：
[0016] 所述光學(xué)測量設(shè)備的心率測量范圍為Cmin至Cmax ;將所述心率測量范圍劃分為： 第i區(qū)間的心率測量范圍為：2~ (i-l)*Cmin至2~i*Cmin，其中，i為小于η的正整數(shù)；
[0017] 而當(dāng)i = η時(shí)，第i區(qū)間的心率測量范圍為2~i*Cmin至Cmax ;
[0018] 其中，2~ (i+1) *Cmin > Cmax，且 2~i*Cmin < Cmax。
[0019] 進(jìn)一步的，所述步驟B具體為：
[0020] 第i區(qū)間的采樣率為D(i)，采樣時(shí)間為E(i)，該區(qū)間的采樣率與采樣時(shí)間按照以 下計(jì)算公式進(jìn)行設(shè)置：
[0021] D⑴=A*(2~i*Cmin)，E(i) = B/[2~ (i-l)*Cmin] ;i 為小于 η 的正整數(shù)；
[0022] 而當(dāng) i=n 時(shí)，D(n) = A*Cmax ;E (n) = B/ (2~n*Cmin);
[0023] 其中，所述公式中的Α為光學(xué)測量設(shè)備的采樣率參數(shù)，Β為光學(xué)測量設(shè)備的采樣時(shí) 間參數(shù)。
[0024] 由上可見，實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果：
[0025] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光學(xué)心率測量設(shè)備的數(shù)據(jù)處理方法，根據(jù)設(shè)備的心率測 量范圍，將該范圍劃分為多個(gè)心率區(qū)間，記錄為第一區(qū)間至第η區(qū)間，并針對(duì)各個(gè)區(qū)間的范 圍設(shè)置相應(yīng)的采樣時(shí)間與采樣率。采樣時(shí)，先從高心率的第η區(qū)間進(jìn)行采樣，獲得第η區(qū)間 的采樣數(shù)據(jù)，如果根據(jù)第η采樣數(shù)據(jù)能識(shí)別出心率，則輸出心率結(jié)果并結(jié)束測量，否則對(duì)第 η-I區(qū)間進(jìn)行采樣。由于第η區(qū)間的采樣數(shù)據(jù)包含第η-I區(qū)間的一部分采樣數(shù)據(jù)，故在第 η-I區(qū)間進(jìn)行采樣時(shí)，其實(shí)際采樣時(shí)間為設(shè)置的采樣時(shí)間減去第η區(qū)間設(shè)置的采樣時(shí)間（即 已采樣時(shí)間）。對(duì)第η-I區(qū)間進(jìn)行采樣后獲得第η-I采樣數(shù)據(jù)，結(jié)合第η采樣數(shù)據(jù)更新獲得 總采樣數(shù)據(jù)，再判斷是否識(shí)別出心率，如果有則輸出結(jié)果并退出，否則繼續(xù)對(duì)下一個(gè)區(qū)間進(jìn) 行測量，直到獲得心率測量結(jié)果。
[0026] 可見，相比于現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，本發(fā)明通過劃分識(shí)別區(qū)間，當(dāng)前被測心率所在 的區(qū)間采樣完成后，如果能識(shí)別出心率則輸出結(jié)果，減少采樣次數(shù)與采樣時(shí)間。如果不能識(shí) 另IJ，該區(qū)間的采樣數(shù)據(jù)作為下一區(qū)間的部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)一步減少采樣時(shí)間和采樣次 數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)在同樣的心率測量范圍下，減小能耗與內(nèi)存，并且降低總測量時(shí)間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1是本發(fā)明提供的一種光學(xué)心率測量設(shè)備的數(shù)據(jù)處理方法的流程示意圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明提供的光學(xué)接收器的采樣時(shí)間點(diǎn)序列示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0030] 參見圖1，是本發(fā)明提供的一種光學(xué)心率測量設(shè)備的數(shù)據(jù)處理方法的流程示意圖， 該方法包括以下步驟：
[0031] 步驟A :根據(jù)光學(xué)測量設(shè)備的心率測量范圍，將所述心率測量范圍劃分為多個(gè)心 率區(qū)間，分別記錄為第一區(qū)間至第η區(qū)間，η為正整數(shù)。
[0032] 在本實(shí)施例中，對(duì)心率測量范圍進(jìn)行區(qū)間劃分，將該范圍劃分為多個(gè)心率區(qū)間。 由于光學(xué)測量設(shè)備的心率測量范圍在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)已固定設(shè)置，其范圍為Cmin至Cmax。 在劃分區(qū)間時(shí)，第i區(qū)間的心率測量范圍為：2~(i-l)*Cmin至2~i*Cmin，其中，i為小 于η的正整數(shù)；而當(dāng)i = η時(shí)，第i區(qū)間的心率測量范圍為2~i*Cmin至Cmax。其中， (i+Ι)氺Gmin > Gmax，且 2~i^Gmin < Gmax〇
[0033] 本實(shí)施例中，各區(qū)間范圍的端點(diǎn)為2的指數(shù)倍，其目的在于使各區(qū)間的采樣數(shù)據(jù) 重疊，使得在心率識(shí)別時(shí)能使用上一區(qū)間的采樣數(shù)據(jù)。本發(fā)明可以但不限于采用其他數(shù)字 的指數(shù)倍對(duì)區(qū)間進(jìn)行劃分，從而使各區(qū)間的采樣數(shù)據(jù)重合。
[0034] 步驟B:根據(jù)各區(qū)間的心率測量范圍，設(shè)置各區(qū)間的采樣時(shí)間與采樣率。
[0035] 在本實(shí)施例中，在劃分各區(qū)間范圍后，需設(shè)置各區(qū)間的采樣時(shí)間以及相應(yīng)的采樣 率。已知第i區(qū)間的采樣率為D(i)，采樣時(shí)間為E(i)，該區(qū)間的采樣率與采樣時(shí)間可以但 不限于按照以下計(jì)算公式進(jìn)行設(shè)置：
[0036] D⑴=A*(2~i*Cmin)，E(i) = B/[2~ (i-l)*Cmin] ;i 為小于 η 的正整數(shù)；
[0037] 而當(dāng) i=n 時(shí)，D(n) = A*Cmax ;E (n) = B/ (2~n*Cmin);
[0038] 其中，所述公式中的Α為光學(xué)測量設(shè)備的采樣率參數(shù)，Β為光學(xué)測量設(shè)備的采樣時(shí) 間參數(shù)。參數(shù)Α與Β為光學(xué)測量設(shè)備預(yù)設(shè)的值。
[0039] 步驟C :開始采樣，根據(jù)第η區(qū)間的采樣時(shí)間與采樣率進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，獲得第η采 樣數(shù)據(jù)，根據(jù)第η采樣數(shù)據(jù)判斷是否識(shí)別出心率，如果是，則輸出心率結(jié)果并結(jié)束，否則，進(jìn) 行下一步。
[0040] 在本實(shí)施例中，從第η區(qū)間開始采樣，根據(jù)區(qū)間劃分可知，第η區(qū)間的測量范圍為 最高頻心率測量范圍，其采樣率最高但采樣時(shí)間最短。如果根據(jù)第η采樣數(shù)據(jù)能識(shí)別心率， 則直接輸出結(jié)果結(jié)束測量，否則進(jìn)入步驟D。
[0041] 在本實(shí)施例中，采樣數(shù)據(jù)為光學(xué)接收器接收的光強(qiáng)信號(hào)，而根據(jù)光強(qiáng)信號(hào)識(shí)別是 否存在心率為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
[0042] 步驟D :將第η-I區(qū)間設(shè)置的采樣時(shí)間減去第η區(qū)間設(shè)置的采樣時(shí)間，獲得第η-1 區(qū)間的實(shí)際采樣時(shí)間。
[0043] 步驟Ε :根據(jù)第η-I區(qū)間的實(shí)際采樣時(shí)間和第η-I區(qū)間設(shè)置的采樣率進(jìn)行數(shù)據(jù)采 樣，獲得第η-I采樣數(shù)據(jù)，組合第η采樣數(shù)據(jù)和第η-I采樣數(shù)據(jù)，更新獲得總采樣數(shù)據(jù)。
[0044] 在本實(shí)施例中，由于各區(qū)間的范圍端點(diǎn)為2的指數(shù)倍，故各區(qū)間為連續(xù)的測量區(qū) 間。為了更好說明各區(qū)間的采樣數(shù)據(jù)的重合，參見圖2,圖2為光學(xué)接收器的采樣時(shí)間點(diǎn)序 列示意圖。如圖2所示，第η區(qū)間的采樣時(shí)間點(diǎn)：
[0045] Τ (η) = 0, 1/D (n), 2/D (η),......, Ε (η)；
[0046] 而第η-1區(qū)間的采樣時(shí)間點(diǎn)：
[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] 如圖2中的各圈所示，其圈內(nèi)為各區(qū)間相同的采樣點(diǎn)。故一個(gè)區(qū)間數(shù)據(jù)采樣后，能 直接使用上一區(qū)間的采樣數(shù)據(jù)，即將高心率區(qū)的采樣數(shù)據(jù)重用于低心率區(qū)，更新獲得總采 樣數(shù)據(jù)。
[0050] 在本實(shí)施例中，由于采樣數(shù)據(jù)重合，故對(duì)下一個(gè)區(qū)間進(jìn)行采樣時(shí)無需重復(fù)采樣之 前已采樣的采樣點(diǎn)，減小采樣時(shí)間。因此，第n-1區(qū)間的實(shí)際采樣時(shí)間為第n-1區(qū)間設(shè)置的 采樣時(shí)間減去第η區(qū)間設(shè)置的采樣時(shí)間（實(shí)際已采樣時(shí)間）。
[0051] 步驟F:根據(jù)總采樣數(shù)據(jù)判斷是否識(shí)別出心率，如果是，則輸出心率結(jié)果并結(jié)束， 否則將正整數(shù)η減去1后重復(fù)步驟D到F，直至η等于1。
[0052] 在本實(shí)施例中，由于本發(fā)明的心率測量步驟中，為分區(qū)間識(shí)別，因此當(dāng)被測心率所 在的區(qū)間的采樣完成后，本專利即可輸出結(jié)果結(jié)束采樣，因而進(jìn)一步減少采樣次數(shù)，從而減 小能耗及內(nèi)存，并且降低總測量時(shí)間。
[0053] 在本實(shí)施例中，如果η = 1后仍無法識(shí)別出心率，則說明被測量者的心率超出本測 量設(shè)備的測量范圍。
[0054] 由上可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光學(xué)心率測量設(shè)備的數(shù)據(jù)處理方法，根據(jù)設(shè) 備的心率測量范圍，將該范圍劃分為多個(gè)心率區(qū)間，記錄為第一區(qū)間至第η區(qū)間，并針對(duì)各 個(gè)區(qū)間的范圍設(shè)置相應(yīng)的采樣時(shí)間與采樣率。采樣時(shí)，先從高心率的第η區(qū)間進(jìn)行采樣，獲 得第η區(qū)間的采樣數(shù)據(jù)，如果根據(jù)第η采樣數(shù)據(jù)能識(shí)別出心率，則輸出心率結(jié)果并結(jié)束測 量，否則對(duì)第n-1區(qū)間進(jìn)行采樣。由于第η區(qū)間的采樣數(shù)據(jù)包含第n-1區(qū)間的一部分?jǐn)?shù)據(jù)， 故在第n-1區(qū)間進(jìn)行采樣時(shí)，其實(shí)際采樣時(shí)間為設(shè)置的采樣時(shí)間減去第η區(qū)間設(shè)置的采樣 時(shí)間（即已采樣時(shí)間）。對(duì)第n-1區(qū)間進(jìn)行采樣后獲得第n-1采樣數(shù)據(jù)，結(jié)合第η采樣數(shù)據(jù) 更新獲得總采樣數(shù)據(jù)，再判斷是否識(shí)別出心率，如果有則輸出結(jié)果并退出，否則繼續(xù)對(duì)下一 個(gè)區(qū)間進(jìn)行測量，直到獲得心率測量結(jié)果。
[0055] 可見，相比于現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，本發(fā)明通過劃分識(shí)別區(qū)間，當(dāng)前被測心率所在 的區(qū)間采樣完成后，如果能識(shí)別出心率則輸出結(jié)果，減少采樣次數(shù)與采樣時(shí)間。如果不能識(shí) 另IJ，該區(qū)間的采樣數(shù)據(jù)作為下一區(qū)間的部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)一步減少采樣時(shí)間和采樣次 數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)在同樣的心率測量范圍下，減小能耗與內(nèi)存，并且降低總測量時(shí)間。
[0056] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分流程，是可以 通過計(jì)算機(jī)程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì) 中，該程序在執(zhí)行時(shí)，可包括如上述各方法的實(shí)施例的流程。其中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)可為磁 碟、光盤、只讀存儲(chǔ)記憶體（Read-Only Memory, ROM)或隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體（Random Access Memory，RAM)等。
[0057] 以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種光學(xué)心率測量設(shè)備的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，包括： A、根據(jù)光學(xué)測量設(shè)備的心率測量范圍，將所述心率測量范圍劃分為多個(gè)心率區(qū)間，分 別記錄為第一區(qū)間至第η區(qū)間，η為正整數(shù)； Β、根據(jù)各區(qū)間的心率測量范圍，設(shè)置各區(qū)間的采樣時(shí)間與采樣率； C、 開始采樣，根據(jù)第η區(qū)間的采樣時(shí)間與采樣率進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，獲得第η采樣數(shù)據(jù)，如 果根據(jù)所述第η采樣數(shù)據(jù)能識(shí)別出心率，則輸出心率結(jié)果并結(jié)束，否則，進(jìn)行下一步； D、 將第η-1區(qū)間設(shè)置的采樣時(shí)間減去第η區(qū)間設(shè)置的采樣時(shí)間，獲得第η-1區(qū)間的實(shí) 際采樣時(shí)間； Ε、根據(jù)第η-1區(qū)間的實(shí)際采樣時(shí)間和第η-1區(qū)間設(shè)置的采樣率進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，獲得第 η-1采樣數(shù)據(jù)，組合第η采樣數(shù)據(jù)和第η-1采樣數(shù)據(jù)，更新獲得總采樣數(shù)據(jù)； F、如果根據(jù)總采樣數(shù)據(jù)能識(shí)別出心率，則輸出心率結(jié)果并結(jié)束，否則將正整數(shù)η減去1 后重復(fù)步驟D到F，直至η等于1。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述步驟Α具體為： 所述光學(xué)測量設(shè)備的心率測量范圍為Cmin至Cmax ;將所述心率測量范圍劃分為：第i 區(qū)間的心率測量范圍為：2~ (i-l)*Cmin至2~i*Cmin，其中，i為小于η的正整數(shù)； 而當(dāng)i = η時(shí)，第i區(qū)間的心率測量范圍為2~i*Cmin至Cmax ; 其中，2~ (i+1) *Cmin > Cmax，且 2~i*Cmin < Cmax。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述步驟B具體為： 第i區(qū)間的采樣率為D(i)，采樣時(shí)間為E(i)，該區(qū)間的采樣率與采樣時(shí)間按照以下計(jì) 算公式進(jìn)行設(shè)置： D(i) =A*(2~i*Cmin)，E(i) =B/[2~(i-l)*Cmin] ;i 為小于 η 的正整數(shù)； 而當(dāng) i = n 時(shí)，D(n) = A*Cmax ;Ε(η) = B/(2~n*Cmin); 其中，所述公式中的Α為光學(xué)測量設(shè)備的采樣率參數(shù)，Β為光學(xué)測量設(shè)備的采樣時(shí)間參 數(shù)。
【文檔編號(hào)】A61B5/0245GK104207766SQ201410510223
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】黃安麒 申請(qǐng)人:廣州視源電子科技股份有限公司