運(yùn)動(dòng)中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心率能夠幫助人們及時(shí)了解身體狀況降低運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。光電容積脈搏波描記法(PhotoPlethysmoGraphy,PPG)具有便于佩戴、功耗低的特點(diǎn),是可穿戴智能手環(huán)實(shí)時(shí)心率估計(jì)的首選方法。智能手環(huán)上的PPG信號(hào)采集需要一個(gè)光源和光接收裝置,通過照射人體動(dòng)脈,接收到光強(qiáng)隨著脈搏變化的反射光,從而采集到脈搏波信號(hào)并計(jì)算心率。由此看來,面向智能手環(huán)基于PPG信號(hào)的運(yùn)動(dòng)中的心率實(shí)時(shí)估計(jì)成為目前研究的熱點(diǎn)。然而由于手環(huán)非接觸的佩戴特點(diǎn),運(yùn)動(dòng)中PPG傳感器照射皮膚的光路會(huì)發(fā)生不規(guī)律變化導(dǎo)致漏光現(xiàn)象,反射光強(qiáng)中包含了隨機(jī)干擾,使得采集到的PPG信號(hào)中包含了運(yùn)動(dòng)偽影(Motion Artifact,MA),特別是在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),運(yùn)動(dòng)偽影會(huì)更強(qiáng)。因此,如何從受強(qiáng)運(yùn)動(dòng)偽影干擾的PPG信號(hào)中準(zhǔn)確地估計(jì)出運(yùn)動(dòng)中的實(shí)時(shí)心率值是一個(gè)有待解決的現(xiàn)實(shí)問題。為了解決上述問題,本文提出了一種抗運(yùn)動(dòng)偽影的PPG信號(hào)心率估計(jì)算法(簡(jiǎn)記為VMFT)。該算法主要包含三個(gè)部分:信號(hào)去噪、時(shí)頻轉(zhuǎn)換和譜峰追蹤。(1)信號(hào)去噪階段是從運(yùn)動(dòng)PPG信號(hào)中去除大部分的運(yùn)動(dòng)偽影。針對(duì)運(yùn)動(dòng)PPG信號(hào)非平穩(wěn)的特點(diǎn),本文使用變分模態(tài)分解(Va...

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究?jī)?nèi)容
    1.4 論文章節(jié)安排
第二章 運(yùn)動(dòng)心率估計(jì)算法基礎(chǔ)
    2.1 PPG信號(hào)
    2.2 PPG信號(hào)分解方法
        2.2.1 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解
        2.2.2 變分模態(tài)分解
    2.3 譜估計(jì)方法
        2.3.1 希爾伯特變換
        2.3.2 傅立葉變換
第三章 基于VMD的運(yùn)動(dòng)PPG信號(hào)心率估計(jì)算法設(shè)計(jì)
    3.1 問題的提出
    3.2 基于VMD的運(yùn)動(dòng)PPG信號(hào)心率估計(jì)
        3.2.1 預(yù)處理:基于HHT的心率初始值優(yōu)化
        3.2.2 信號(hào)去噪:基于VMD的運(yùn)動(dòng)偽影去除
        3.2.3 時(shí)頻轉(zhuǎn)換與譜峰追蹤
    3.3 本章小結(jié)
第四章 心率估計(jì)算法仿真對(duì)比
    4.1 信號(hào)去噪算法的選取
    4.2 心率估計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)
    4.3 本文提出的基于VMD的心率估計(jì)算法仿真實(shí)驗(yàn)
        4.3.1 公開數(shù)據(jù)集12組數(shù)據(jù)上算法仿真對(duì)比
        4.3.2 公開數(shù)據(jù)集10組數(shù)據(jù)上算法仿真對(duì)比
        4.3.3 優(yōu)化初始心率前后效果對(duì)比
        4.3.4 算法仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論
    4.4 本章小結(jié)
第五章 多種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的PPG信號(hào)采集與實(shí)驗(yàn)
    5.1 運(yùn)動(dòng)PPG信號(hào)采集平臺(tái)搭建
        5.1.1 硬件系統(tǒng)
        5.1.2 模塊控制程序
    5.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)采集
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.2.2 測(cè)試數(shù)據(jù)
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        5.3.1 在搭建的采集平臺(tái)上采集到的數(shù)據(jù)算法仿真對(duì)比
        5.3.2 采集數(shù)據(jù)集算法心率估計(jì)結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果



本文編號(hào)：4045077