脉搏波(脉象)特征提取,分类 方法

脉搏波(脉象)特征提取,分类 方法,第1张

通过双目视觉原理构成脉搏图像传感器采集脉搏薄膜图像。对系统摄像机采用张正友标定方法,得出系统结构参数建立的物空间坐标到像平面坐标对应矩阵。再基于SIFT特征算子进行左右2幅图像匹配,得出2幅图像一一对应的特征点。最后根据双目视觉原理得到特征点的三维信息。

特征提取的算法多数是作用于样本的预处理。比如采集到10维的500个样本,但是研究分类器特性发现该分类器处理6维的500个样本的时候平均错误率最小,或者各类检测率最大,或者ROC曲线最好等等,这时候采用一些数据挖掘的方法把特征空间变为6维重新生成样本进行分类,这种算法往往会根据类间离散度,协方差矩阵等参数进行运算。

你做的这个应该是属于特征生成的范畴。我对于医学不是那么的了解,但是我建议你可以引用一些脉象的中西医特征加入一些传感器进行特征生成。比如沉脉对应的血压很低,数脉对应脉搏速率加快,在患者手腕加入一个血压计和一个脉搏的计数传感器,从现有的一些西医设备当中寻求特征生成的方法,当然也可以采取语音识别的一些方法来做,语音的一些滤波预处理,数域变换的方法应该也是有效的。

不过我极不推荐你做脉象的机器识别,原因很简单,本来中医理论就不是那么依赖于数据分析,特别是这个脉象,往往需要进行综合的主观判断,您要强制性的使用计算机识别技术本身就有违它的客观事实。

Arduino-1.8.5-windows.exe、HXDZ-30102-ACC

集成了LIS2DH12(ST的三轴加速传感器,用于记录运动数据)和MAX30102(血氧和心率检测记录)。

电路板尺寸:38*16mm

电路板厚度:2.5mm

LED峰值波长:660nm/880nm

LED供电电压:3.3v~5v

检测信号类型:光反射信号(PPG)

输出信号接口:I 2 C接口(数字接口)

通信接口电压:3~5v

工作电路:1.5mA(3.3v 输入)

心率精确度:+/- 5bpm,+/- 10bpm(动态)

分辨率: 1bpm

采样率:100Hz(STM32程序)/ 25Hz(arduino程序)

VCC:LED电源输入端,也是I 2 C总线上拉电平,可以接3.3v或者5v

GND:地线

SCL:I 2 C总线的时钟引脚

SDA:I 2 C总线的数据引脚

I_L:LIS2DH12芯片的中断引脚

I_M:MAX30102芯片的中断引脚

传统的脉搏测量方法主要有三种:

1、从心电信号中提取

2、从测量血压时压力传感器测到的波动来计算脉率

3、光电容积法

前两种会限制病人的活动,长时间使用会加重病患的心理和生理负担,而光电容积法在实际中时普遍使用的一种有效方法,其特点:方法简单、佩戴方便、可靠性高。

光电容积法基本原理:

利用人体组织在血管搏动时造成透光率不同来进行脉搏和血氧饱和度测量的。其使用的传感器由光源和光电变换器两部分组成,通过绑带或夹子固定在病患的手指、手腕或耳垂上。光源一般采用对动脉血中氧合血红蛋白(Hb0 2 )和血红蛋白(Hb)有选择性的特定波长的发光二极管(一般使用660nm附近的红光和900nm附近的红外光)。当光束透过人体外周血管,由于动脉搏动充血容积变化导致这束光的透光率发生改变,此时由光电变换器接收经人体组织反射的光线,转变为电信号并将其放大和输出。

由于脉搏是随心脏的搏动而周期性变化的信号,动脉血管容积也周期性变化,因此光电变换器的电信号变化周期就是脉搏率。同时根据血氧饱和度的定义,其表示为:

注意:

1、SaO 2 :广义上的氧饱和度,常指血液样品中的氧含量对该样品血液最大氧含量的百分比(SpO2是经皮血氧饱和度, 而SaO2是动脉血氧饱和度,二者不同,但是相关性好,绝对值十分接近)。

2、HbO 2 :氧合血红蛋白

3、Hb:还原血红蛋白

MAX30102本身集成了完整的发光LED及其驱动部分,光感应和AD转换部分,环境光干扰消除及数字滤波部分,只将数字接口留给用户,极大地减轻了用户的设计负担。用户只需要使用单片机通过硬件I 2 C或者模拟I 2 C接口来读取MAX30102本身的FIFO,就可以得到转换后的光强度数值,通过编写相应的算法就可以得到心率值和血氧饱和度。

心率和血氧饱和度算法流程图:

首先连接开发板串口,波特率需要进行必要设置,奇偶校验位无,上电后,复位MAX30102,并开始对MAX30102进行功能初始化,此时Red LED和 IR LED交替点亮来检测人体皮肤下血液的搏动和血氧含量(此时可以看到MAX30102有红光亮起,说明初始化成功)。开发板将一段时间内MAX30102采集的LED反射数据存储在内部RAM中,然后分别计算Red LED和 IR LED的直流成分(DC)和交流成分(AC),最后算出数值R并通过预先存储在两波峰之间的时间差T来确定,每分钟心跳数BPM=60/T。(具体算法原理可以参考AN6409芯片手册中29~31页说明)

red和ir是红色LED,红外LED的原始数据,HR表示心率值,HRvalid是心率是否有效标识,SPO2是血氧数值,SPO2valid是血氧首付有效标识

血氧模块与Arduino连接说明:

接口连接说明:

实际连接图:

原理图管脚说明:

初始化:

无采集状态:

数据采集状态:

ps:这里由于整体软件和硬件的标准没有像医疗设备的标准一样,所以只是验证性测试。


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原文地址: http://outofmemory.cn/yw/11593751.html

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