一种基于多通道的睡眠体征信号采集装置及数据处理方法

专利主权项内容

1.一种基于多通道的睡眠体征信号数据处理方法，包括心率信号处理方法，所述心率信号处理方法通过以下步骤实现：1)原始数据等间隔二次采样：心率信号处理通道输出的信号存储于心率信号缓存池，为了减少尖峰，利于极值提取，对缓存池数据按等间隔进行二次采样，如式(1)，原始采样频率Fs为500Hz，采样信号数据为10秒并分为5000点，每10个点取1个点，得到新数据序列xsl，如式(2)：xsl＝xs, i＝1, 2, 3, ..., 500 (1)i10*(i-1)+1xsl＝{xsl|i＝1, 2, 3, ..., 500} (2)i其中，式(1)中xs表示原始采样信号的第一个数据，经过降采样后，新数据序列的实际采样频率为50Hz；12)去均值：根据式(3)对信号进行去均值，使心率信号数据值位于0V电压点上下两侧：xm＝{xm|i＝1, 2, 3, ..., 500} (4)i得到新数据序列xm，如式(4)，其中，式(3)中的n为序列xsl的样本个数；3)求离散数据的极大值点和极小值点：对于离散数据，极大值点即大于其前后两侧值的点，极小值点即小于前后两侧值的点，对xm序列从第一个样本点xm到最后一个样本点xm，求出所有的极大值点并形成式(5)，求出极小值点并形成式(6)，将xm序列中非极大值或非极小值的点归置为零值，最终得到极大值序列M1＝{M1|i＝2, 3, ..., 500}和极小值序列M2＝{M2|j＝2, 3, ..., 500}：1500ij其中，i, j＝2, 3, ..., 500, xm＝0, xm＝0，xm为xm序列中第一个点前的一个虚拟点，xm为xm序列中最后一个点后的一个虚拟点；050105014)筛选极值点：对M1和M2序列进一步筛选，选出在小范围内有高于相邻峰值的尖峰值，比较所有极值点及其前后的极值点，对除了绝对值最大的极值点外的所有极值点归置为零值，得到极大值序列MO1＝{MO1|i＝2, 3, ..., 500}和极小值序列MO2＝{MO2|j＝2, 3, ..., 500}：ij其中，and是指其两侧条件同时满足，x为序列M1中第x个非零极大值点的位置，其值小于非零极大值点的个数，y为序列M2中第y个非零极小值点的位置，其值小于非零极小值点的个数；ij5)选择优势序列：所述尖峰值均分布在信号0V电压点的上侧或下侧，通过分别求得极大值序列MO1、极小值序列MO2的峰值的均值的绝对值来判断心率尖峰值所在的位置：其中，MO'j为极大值或极小值序列MOj(j＝1, 2)中的非零值，m为非零值的个数，比较极大值峰值的均值的绝对值与极小值峰值的均值的绝对值/>间大小，选择绝对值较大的序列形成峰值序列M，作为后续分析数据对象；若峰值序列M中非零值个数m小于5，则丢弃序列不作处理，判定该5000点数据为无效数据，结束流程，否则进入步骤6)；6)差值序列：求取峰值序列M的差值序列diff_M，每个差值为前后峰值的间隔点数，如式(11)：diff_M＝location(M)-location(M), i＝1, 2, ..., L (11)ii+1idiff_M＝{diff_M|i＝1, 2, ..., L-1} (12)i其中，location(M)为峰值序列M中第i个峰值点在序列中的位置，L为峰值点的总个数；i7)去异常值：心率值的预设范围为30～150次/分，对于50Hz采样频率的信号，心率间隔与峰值间隔对应，其间隔点数为其中T＝60s(秒)，Fs＝50Hz，BPM为正常心率(次/分)，代入正常心率的范围值，计算得到N的范围为20～100，则差值序列diff_M根据该范围筛选差值序列，排除异常值；0stdspace当diff_M的值在20～100之间时，则表示峰值序列M的数据正常，该部分不做处理；i当diff_M的值在正常范围外时，则表示峰值序列M中第i个峰值点到第i+1个峰值点之间有一个异常值，若小于20，则删去第i个峰值点和第i+1个峰值点两者中极大值较小的数据点，若大于100，则在第i个峰值点和第i+1个峰值点之间的中点位置增加一个数据点，数据点的值为两个峰值点的均值；i重新根据步骤6)的方法计算获得新的差值序列diff_M'，并跳转至步骤8)；8)求标准差：对diff_M'求标准差σ，通过标准差值差异获得数据可信度R，diff_M'其中，n为差值序列diff_M'的样本个数，为差值序列diff_M'的样本值，当σ≤5时，可信度R置值为3，当5＜σ≤11时，可信度置值为2，当σ>11时，可信度置值为1，数据可信程度与R值呈正比，跳转至步骤9)；diff_M’diff_M’diff_M'9)差值序列diff_M'排序：进一步排除异常值，取中位数为心率间隔J，如果序列数据不足，则取最后一个值为心率间隔J，跳转至步骤10)；10)求心率值：根据式15获得心率值BPM：其中，T为60s，Fs为采样频率，为50Hz；0对5000点数据的心率值进行连续采样处理，完成后跳转至步骤1)循环。 （） （来 自 马 克 数 据 网）