CN105105728B - 脉搏波测定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脉搏波测定方法及装置，解决了现有技术中脉搏波测定不够精确的问题。所述脉搏波测定方法包括：采集被测者的脉搏波信号波形；对所采集到的被测者的脉搏波信号波形进行分段处理，得到多个分段波形；对所述多个分段波形分别进行傅里叶变换，得到多个分段频域数据；对所述多个分段频域数据进行平均化处理，得到平均化后的一段脉搏波频域数据；对所述平均化后的一段脉搏波频域数据进行滤波处理；对滤波处理后的脉搏波频域数据进行傅里叶逆变换，得到一段脉搏波时域数据；对所述脉搏波时域数据进行周期扩展，形成脉搏波时域波形序列。本发明提供的脉搏波测定方法及装置适用于对人体进行脉搏波测定。
Description
技术领域
本发明涉及生物医学工程技术领域，尤其涉及一种脉搏波测定方法及装置。
背景技术
脉诊属于中医的四诊之一，在中国医学发展中占有极为重要的地位，也是目前中医临床医学中不可缺少的诊断手段。中医医生能够通过脉象来获取人体各个部分的生理信息，从而推断人体内部的功能变化，从而为诊断病症提供重要的依据。
传统的中医诊脉完全依赖医生个人的经验和知识，医生通过自己的感官去感知脉搏波动，再根据自己的行医经验来进行疾病诊断。这就造成了病人的脉象数据中存在极大的模糊性，医生的脉诊过程中存在较强的主观性。这些不确定因素严重阻碍了中医的科学化发展，也给中医的推广造成了极大的阻力。
近年来，脉诊技术的客观化和规范化已经成为中医研究的热点。国内外的主要研究机构也都推出了一些中医脉诊仪器设备，主要是利用信号采集设备从病人身体上采集脉搏波信号，并利用信号处理技术对脉搏波进行量化分析处理，再利用图像处理技术为脉象判断提供客观化的信息。但是在实际脉搏波采集过程中，由于脉搏波传感器本身有一些不足，又或者由于采集部位不能十分精确，从而导致仪器采集到的脉搏波波形往往存在一些较大的干扰，这就导致无法进行后续的脉搏波分析，从而严重影响脉诊的诊断效果。
因此，如何有效的消除脉搏波波形中存在的信号干扰并恢复出较为理想的人体脉搏波波形，对于后续的脉搏波分析以及身体状况的判别具有重要的意义，也是当前脉搏波研究领域中最为紧迫的问题之一。
发明内容
本发明提供一种脉搏波测定方法及装置，能够准确再现被测者的脉搏波波形。
为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种脉搏波测定方法，包括：
采集被测者的脉搏波信号波形；
对所采集到的被测者的脉搏波信号波形进行分段处理，得到多个分段波形；
对所述多个分段波形分别进行傅里叶变换，得到多个分段频域数据；
对所述多个分段频域数据进行平均化处理，得到平均化后的一段脉搏波频域数据；
对所述平均化后的一段脉搏波频域数据进行滤波处理；
对滤波处理后的脉搏波频域数据进行傅里叶逆变换，得到一段脉搏波时域数据；
对所述脉搏波时域数据进行周期扩展，形成脉搏波时域波形序列。
一种脉搏波测定装置，包括：
采集单元，用于采集被测者的脉搏波信号波形；
分段单元，用于对所采集到的被测者的脉搏波信号波形进行分段处理，得到多个分段波形；
频域变换单元，用于对所述多个分段波形分别进行傅里叶变换，得到多个分段频域数据；
平均化单元，用于对所述多个分段频域数据进行平均化处理，得到平均化后的一段脉搏波频域数据；
滤波单元，用于对所述平均化后的一段脉搏波频域数据进行滤波处理；
时域变换单元，用于对滤波处理后的脉搏波频域数据进行傅里叶逆变换，得到一段脉搏波时域数据；
周期扩展单元，用于对所述脉搏波时域数据进行周期扩展，形成脉搏波时域波形序列。
本发明提供的脉搏波测定方法及装置，对所采集到的被测者的脉搏波信号波形进行分段处理，得到多个分段波形，对该多个分段波形分别进行傅里叶变换，得到多个分段频域数据，然后进行平均化处理，得到平均化后的一段脉搏波频域数据，经过滤波处理后进行傅里叶逆变换，得到一段脉搏波时域数据，对其进行周期扩展，形成脉搏波时域波形序列。与现有技术相比，本发明可以极大地消除所采集到的信号波形中可能存在的干扰信号，从而有效保留脉搏波中有用的信息以及应有的波形特征，进而能显著地提高后续针对脉搏波分析的准确性以及通过脉搏波分析得出被测者身体状况的有效性。
附图说明
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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的脉搏波测定方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的所获取的脉搏波信号的波形图；
图3为脉搏波信号进行频域变换后的示意图；
图4为脉搏波频域信号经过滤波和平均化后的示意图；
图5为对脉搏波频域信号进行时域变换后的脉搏波波形图；
图6为本发明实施例提供的脉搏波测定装置的结构示意图。
具体实施方式
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种脉搏波测定方法，如图1所示，所述脉搏波测定方法包括：
S11、采集被测者的脉搏波信号波形。
具体地，可以通过脉搏波采集模块采集脉搏传感器的脉搏波数据，并发送到计算机中。
图2所示为采集到的脉搏波信号波形图。如图2所示，获取的脉搏波信号包括多个脉搏波信号周期，其周期的数量范围为1000个。具体的，图2所示的脉搏波信号可以通过脉搏波采集模块由脉搏传感器实时采集，并被传输到执行图1所示测试方法的计算机中。脉搏传感器可以采用压力传感器、压电传感器或者光电传感器，但不仅限于此。脉搏波采集模块用于从被测者的躯体部位(例如“寸”、“关”，“尺”等部位)采集脉搏波信号。脉搏波信号可以通过COM接口、USB接口、网络接口或者无线传输模块从脉搏波采集模块传输到计算装置中，但不仅限于此。所述脉搏波采集模块的采集频率可以根据实际需要进行设定，例如采集频率设定为500Hz等。
如图2所示，其中横坐标代表脉搏波信号的时间，纵坐标代表脉搏波信号的幅度。一般的，脉搏波采集模块采集到的脉搏波信号存在不同程度的噪音、干扰和漂移等非理想因素，其与脉搏波采集模块的具体设置、被测点的具体位置以及被测者的个体特征等情况有关。这些非理性因素导致脉搏波采集模块采集到的信号波形不能准确反映被测者的生理特征，进而无法用于人体生理参数的测量。
S12、对所采集到的被测者的脉搏波信号波形进行分段处理，得到多个分段波形。
进一步地，可以对采集到的脉搏波信号波形存储到固定区域，以及将得到的多个分段波形进行分段存储。
其中，所述多个分段波形的存储长度与傅里叶变换的长度相对应。例如，傅里叶变换的长度为1024时，存储长度就为1024个采样点。
S13、对所述多个分段波形分别进行傅里叶变换，得到多个分段频域数据。
具体地，傅里叶变换的执行长度由脉搏波信号周期长度来决定。优选地，选择为10个信号周期。例如，脉搏波信号周期长度为410个采样点，傅里叶变换长度则为4096。
图3为傅里叶变换后的脉搏波频谱图，由于是分段进行傅里叶变换，该频谱图将分别对应着每段的脉搏波信号波形。优选地，分段段数为10个至20个，则对应的频谱图也有10个至20个。
S14、对所述多个分段频域数据进行平均化处理，得到平均化后的一段脉搏波频域数据。
S15、对所述平均化后的一段脉搏波频域数据进行滤波处理。
在该步骤中，为了降低系统实现的复杂度，选用截止频率为20Hz的低通滤波器来实现降噪处理。特别的，由于该处理是在频域针对频谱信号进行处理，程序的实现方式体现在使用窗函数来达到低通滤波的效果，极大地提高了处理效率和处理效果。
图4为经过平均化和滤波后的脉搏波频谱图，可以看出，相比图3，滤波后的频谱图中噪声的影响已经大大的降低了。
S16、对滤波处理后的脉搏波频域数据进行傅里叶逆变换，得到一段脉搏波时域数据。
S17、对所述脉搏波时域数据进行周期扩展，形成脉搏波时域波形序列。
图5是经过傅里叶逆变换获得的脉搏波波形序列，可以看出，经过处理后的脉搏波波形(恢复信号)不仅能够充分反映了脉搏波的主要特征，其他非理想因素都得到了有效的抑制。
采用本实施例所述的脉搏波测定方法，避免了传统方法中在时域抽取特征值处理的方法，而是在频域利用滤波和平均化得方法来消除脉搏波波形中可能存在的非理想因素。因此，该方法可以有效地提高脉搏波测试精度，进而提高中医脉诊的诊断依据。
本发明实施例提供的脉搏波测定方法，对所采集到的被测者的脉搏波信号波形进行分段处理，得到多个分段波形，对该多个分段波形分别进行傅里叶变换，得到多个分段频域数据，然后进行平均化处理，得到平均化后的一段脉搏波频域数据，经过滤波处理后进行傅里叶逆变换，得到一段脉搏波时域数据，对其进行周期扩展，形成脉搏波时域波形序列。与现有技术相比，本发明可以极大地消除所采集到的信号波形中可能存在的干扰信号，从而有效保留脉搏波中有用的信息以及应有的波形特征，进而能显著地提高后续针对脉搏波分析的准确性以及通过脉搏波分析得出被测者身体状况的有效性。
本发明实施例还提供一种脉搏波测定装置，如图6所示，所述脉搏波测定装置包括：
采集单元11，用于采集被测者的脉搏波信号波形；
分段单元12，用于对所采集到的被测者的脉搏波信号波形进行分段处理，得到多个分段波形；
频域变换单元13，用于对所述多个分段波形分别进行傅里叶变换，得到多个分段频域数据；
平均化单元14，用于对所述多个分段频域数据进行平均化处理，得到平均化后的一段脉搏波频域数据；
具体地，对所述多个分段频域数据求平均，得到平均化后的一段脉搏波频域数据；
滤波单元15，用于对所述平均化后的一段脉搏波频域数据进行滤波处理；
时域变换单元16，用于对滤波处理后的脉搏波频域数据进行傅里叶逆变换，得到一段脉搏波时域数据；
周期扩展单元17，用于对所述脉搏波时域数据进行周期扩展，形成脉搏波时域波形序列。
具体地，所述周期扩展单元17将所得到的脉搏波时域数据进行复制，形成脉搏波时域波形序列。
进一步地，所述脉搏波测定装置还可包括：
存储单元，用于对所述采集单元11采集到的脉搏波信号波形存储到固定区域，以及将所述分段单元12得到的多个分段波形进行分段存储。
其中，所述多个分段波形的存储长度与傅里叶变换的长度相对应。
本发明实施例提供的脉搏波测定装置，对所采集到的被测者的脉搏波信号波形进行分段处理，得到多个分段波形，对该多个分段波形分别进行傅里叶变换，得到多个分段频域数据，然后进行平均化处理，得到平均化后的一段脉搏波频域数据，经过滤波处理后进行傅里叶逆变换，得到一段脉搏波时域数据，对其进行周期扩展，形成脉搏波时域波形序列。与现有技术相比，本发明可以极大地消除所采集到的信号波形中可能存在的干扰信号，从而有效保留脉搏波中有用的信息以及应有的波形特征，进而能显著地提高后续针对脉搏波分析的准确性以及通过脉搏波分析得出被测者身体状况的有效性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种脉搏波测定方法，其特征在于，包括：
采集被测者的脉搏波信号波形；
对所采集到的被测者的脉搏波信号波形进行分段处理，得到多个分段波形；
对采集到的脉搏波信号波形存储到固定区域，以及将得到的多个分段波形进行分段存储；其中，所述多个分段波形的存储长度与傅里叶变换的长度相对应；
对所述多个分段波形分别进行傅里叶变换，得到多个分段频域数据；
对所述多个分段频域数据进行平均化处理，得到平均化后的一段脉搏波频域数据；
对所述平均化后的一段脉搏波频域数据进行滤波处理；
对滤波处理后的脉搏波频域数据进行傅里叶逆变换，得到一段脉搏波时域数据；
对所述脉搏波时域数据进行周期扩展，形成脉搏波时域波形序列。
2.一种脉搏波测定装置，其特征在于，包括：
采集单元，用于采集被测者的脉搏波信号波形；
分段单元，用于对所采集到的被测者的脉搏波信号波形进行分段处理，得到多个分段波形；
存储单元，用于对所述采集单元采集到的脉搏波信号波形存储到固定区域，以及将所述分段单元得到的多个分段波形进行分段存储；其中，所述多个分段波形的存储长度与傅里叶变换的长度相对应；
频域变换单元，用于对所述多个分段波形分别进行傅里叶变换，得到多个分段频域数据；
平均化单元，用于对所述多个分段频域数据进行平均化处理，得到平均化后的一段脉搏波频域数据；
滤波单元，用于对所述平均化后的一段脉搏波频域数据进行滤波处理；
时域变换单元，用于对滤波处理后的脉搏波频域数据进行傅里叶逆变换，得到一段脉搏波时域数据；
周期扩展单元，用于对所述脉搏波时域数据进行周期扩展，形成脉搏波时域波形序列。
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