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论文研究-一种抗运动干扰的实时心率提取方法.pdf
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针对基于容积脉搏波(PPG)提取运动心率时,传统心率提取算法由于运动噪声干扰使测量结果误差大、实时性不好的问题,提出一种抗运动干扰的实时心率提取方法。该方法通过实时小波去噪,同时结合三轴加速度信号(ACC)对运动进行分类训练,计算各运动状态心率增益,对实时心率值进行补偿。实验结果表明,通过与同时采集的ECG信号计算出的实时心率进行对比,绝对误差率仅为1.2%左右。相比传统心率提取算法,该算法具有抗干扰性强,实时准确的特点。
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计算机工程与应用
www.ceaj.org
Computer Engineering a nd Applications计算机工程与应用
2019,55(5)
1 引言
随着生活质量的提高,人们对健康的关注日益提
高,实时监测人体生理参数的需求愈来愈强烈,在这种
背景下,各种智能穿戴式设备应运而生。这些智能可穿
戴式设备具有便携、低功耗及实时无创测量人体生理参
数的特点。在人体各项生理参数监测当中,心率是一个
十分重要的指标。心率作为人体生理的重要参数之一,
对其实时监测有助于人们随时了解自己的身体状况,而
且在一定程度上能够避免由于心血管疾病等原因所导
致的意外事件发生
[1]
;同时心率作为人体运动生理负荷
的客观评定指标,对其实时监测在健身运动、竞技体育
训练等各个方面运动量的控制,防止过高的运动强度导
致免疫系统承受太大的压力,都具有重要意义
[2]
。目前
测量心率的方式主要包括四种:
一种抗运动干扰的实时心率提取方法
杨 刚,薛 挺,高 伟
西安邮电大学 通信与信息工程学院,西安 710121
摘 要:针对基于容积脉搏波(PPG)提取运动心率时,传统心率提取算法由于运动噪声干扰使测量结果误差大、实
时性不好的问题,提出一种抗运动干扰的实时心率提取方法。该方法通过实时小波去噪,同时结合三轴加速度信号
(ACC)对运动进行分类训练,计算各运动状态心率增益,对实时心率值进行补偿。实验结果表明,通过与同时采集
的 EC G 信号计算出的实时心率进行对比,绝对误差率仅为 1.2%左右。相比传统心率提取算法,该算法具有抗干扰
性强,实时准确的特点。
关键词:三轴 ACC;容积脉搏波(PPG);实时小波;智能穿戴;运动干扰
文献标志码:A 中图分类号:TP 391.9 doi:10.3778/j.issn.1002-8331.1711-0166
杨刚,薛挺,高伟 .一种抗运动干扰的实时心率提取方法 .计算机工程与应用,2019,55(5):244-250.
YANG Gang, XUE Ting, GAO Wei. Rea l-time heart rate extraction method o f anti-motion interference. Co mputer Engi-
neering and Applications, 201 9, 55(5):244-250.
Real-Time Heart Rate Extraction Method of Anti-Mot ion Interference
YANG Gang, XUE Ting, G AO Wei
School of Communication and Information E ngineerin g, Xi’an University of Posts and Telecommunications, Xi’an
710121, China
Ab stract:When extracting motion heart rate on the base of PPG, measurement result of conventional heart-rate extraction
algorithm faces large error and ba d real-time performance problems due to motion noise interferenc e, a real -time heart rate
extraction metho d of anti-motion interference is then presented . By using real-time wavelet de-noising, clas sifying and
then training motion by combining AC C, heart rate gain of each mo tion status is calculated and real-time heart rate is
compensated in the method. It is indicated by experimental result that, when compared with real-time heart rate calcul ated
by using EGG signals collected at the same time, the absolute error rate is just around 1.2%. When compa red with conven-
tional heart rate extraction algorithm, the method is characterized with strong an ti-interference and accurate real-time
per formance.
Key words:triaxial-acc; Photoplethysmography(PPG); real-time wavelet; smart wear; motion interferene
基金项目:陕西省社会发展科技攻关项目(No.2016SF-410)。
作者简介:杨刚(1972—),男,博士,副教授,主研领域为无线定位、物联网中的位置信息服务;薛挺(1992—),男,硕士研究生,
主研领域为远程健康监护及嵌入式系统应用;高伟(1991—),男,硕士研究生,主研领域为物联网云平台及数据库开
发应用。
收稿日期:2017-11-13 修回日期:2018-01-08 文章编号:1002-8331(2019)05-0244-07
CN KI网络出版:20 18-05-16, htt p://kns.cnki.net/kcms/deta il/11.2127.TP.20180511.1717.012 .html
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