技术摘要：
本发明涉及智能穿戴技术领域，具体涉及一种基于PPG波形的实时心率计算方法，通过小波变换滤除PPG信号中的运动干扰成分和自身的DC成分，对PPG‑SigFiltered信号进行导数变换，再通过RR间期转换为心率，然后利用PPG心率信号成分主频部分相对稳定的特性，通过对一定时长的  全部
背景技术：
PPG是利用光电容积描记(PPG)技术进行人体运动心率的检测，是红外无损检测技 术，在生物医学中应用，利用光电容积描记(PPG)技术进行人体运动心率的检测是红外无损 检测技术在生物医学中的一个应用，它利用光电传感器,检测经过人体血液和组织吸收后 的反射光强度的不同，描记出血管容积在心动周期内的变化，从得到的脉搏波形中计算出 心率。 现有的利用P P G计算人体运动心率的计算方法中 ，如中国专利公开号 CN110384492A公开的，一种提升PPG心率测量精度的控制方法，包括：采集当前环境温度与 当前皮肤温度，确定与当前环境温度在所述皮肤温度与环境温度关系曲线中对应的参考皮 肤温度，若当前皮肤温度大于等于所述参考皮肤温度，则启动心率监测单元；若当前皮肤温 度小于所述参考皮肤温度，则根据PWM占空比与环境温度关系曲线确定在当前环境温度下 的参考PWM占空比，启动加热单元对与所述周边皮肤进行加热，直至所述温度采集单元采集 的所述周边皮肤的温度达到所述参考皮肤温度，关闭PWM信号和加热单元，并且启动心率监 测单元；该方法在计算心率时，采用LED光源和探测器为基础,测量经过人体血管和组织反 射，吸收后的衰减光，描记出血管的搏动状态并测量脉搏波，由于运动中的PPG脉搏波信号 由于受到运动伪差(motion  artifact,MA) 以及血管形变的干扰，从中计算得到的心率存 在准确率差的问题产生。 为此，本发明提供一种方法简单，使用便捷，心率计算准确率高的一种基于PPG波 形的实时心率计算方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于PPG波形的实时心率计算 方法，通过小波变换滤除PPG信号中的运动干扰成分和自身的DC成分，对PPG-SigFiltered信号 进行导数变换，再通过RR间期转换为心率，然后利用PPG心率信号成分主频部分相对稳定， 通过对一定时长的PPG信号做功率谱估计，利用主频信息可以计算出该时间段心率的平均 值，利用得到心率平均值去校验得到的实时心率的准确性，从而有效避免因时域检测心率 出现多检或漏检导致心率计算误差的问题产生，提高心率检测的准确率。 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： 一种基于PPG波形的实时心率计算方法，包括以下步骤： S1.获取人体PPG信号数据； S2.通过小波变换滤除PPG信号中的运动干扰成分和自身的DC成分，得到小波变换 后的信号PPG-SigFiltered， PPG-SigFiltered＝wavelet(PPG-Sig) 3 CN 111714110 A 说　明　书 2/5 页 S3.对PPG-SigFiltered信号进行导数变换，得到PPG-Sig′Filtered信号数据， PPG-Sig′Filtered＝diff(PPG-SigFiltered) S4.通过时域方式检测PPG-Sig′Filtered信号数据中的RR间期，再将RR间期转换为心 率HR， 得到实时心率HR。 式中：PPG为光电容积描记(即采用光电容积描记来检测人体运动心率) PPG-Sig为PPG的原始信号 PPG-SigFiltered表示小波变换后的信号 PPG-Sig′Filtered表示导数变换后的信号 Diff为导数变换 HR为心率(单位为次数/分钟，即bpm) RR为心动周期采样点数 FS为信号采样率。 进一步地，所述PPG信号数据包括AC成分、DC成分和运动干扰成分。由于PPG信号是 由光线投射或反射方式经过人体组织后产生，所有就会反映经过人体组织的生理信号的体 征，其组成主要分为交流成分(AC)和直流成分(DC)，其中，DC部分主要反映动脉(Arterial  Pulsation)  生理特征；AC部分包含的信息比较复杂，包括非博动脉(Nonpulsed  Arterial  Blood  Volume)、静脉或脱氧血(Deoxygenate  Blood)以及皮肤(Skin)、骨骼(Bone)和肌肉 (Muscle)等生理特征；同时在信号采集过程中还混入了呼吸运动等干扰信号，因而获得的 PPG信号数据中包括AC 成分、DC成分和运动干扰成分。 其中：AC代表交流，AC成分为交流成分 DC代表直流，DC成分为直流成分 进一步地，在步骤S2中，通过一维小波变换滤除PPG信号中的运动干扰成分和自身 的DC 成分。 进一步地，在步骤S4中，得到实时心率HR的同时，对PPG信号进行Z变换，将时域信 号转为频域信号，然后再从频域信号中查找主频点的位置，计算主频时间段的平均心率 利用 校验实时心率是否准确。 进一步地，利用平均心率 和实时心率HR的差值的绝对值，在该绝对值不大于 15％时，则判定该实时心率HR为准确的心率值。 进一步地，利用平均心率 和实时心率HR的差值的绝对值，在该绝对值大于15％ 时，则判定该实时心率HR为不准确的心率值。 进一步地，所述PPG信号数据通过采用波长为660nm±20nm的红光和波长910nm± 10nm 的红外光照射得到的PPG信息。 本发明的有益效果是：本发明基于PPG波形的实时心率计算方法，通过小波变换滤 除PPG  信号中的运动干扰成分和自身的DC成分，对PPG-SigFiltered信号进行导数变换，再通 过RR间期转换为心率，然后利用PPG心率信号成分主频部分相对稳定，通过对一定时长的 4 CN 111714110 A 说　明　书 3/5 页 PPG信号做功率谱估计，利用主频信息可以计算出该时间段心率的平均值，利用得到心率平 均值去校验得到的实时心率的准确性，从而有效避免因时域检测心率出现多检或漏检导致 心率计算误差的问题产生，提高心率检测的准确率。 附图说明 图1为本发明实施例1中获得的PPG信号数据图； 图2为本发明实施例1中PPG信号通过小波变换滤除处理后的对比图； 图3为本发明实施例1中对PPG-SigFiltered进行导数变换的信号数据图； 图4为本发明实施例1中通过时域方式检测RR间期的信号数据图； 图5为本发明实施例1中PPG功率频谱图； 图6为本发明试验例中本发明方法检测得到的心率曲线图； 图7为本发明试验例中普通PPG心率检测方法检测得到的心率曲线图。