脉搏波（脉象）特征提取，分类 方法

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。

PPG(photoplethysmographic,光电容积脉搏波描记法) 以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,记录血管的搏动状态并测量脉搏波。

原理简述： 当LED光射向皮肤，透过皮肤组织反射回的光被光敏传感器接受并转换成电信号再经过AD转换成数字信号。像肌肉、骨骼、静脉等等对光的吸收是基本不变的（前提是测量部位没有大幅度的运动），但是血液不同，由于动脉里有血液的流动，那么对光的吸收自然也有所变化。我们把光转换成电信号时，正是由于动脉对光的吸收有变化，其他组织对光的吸收基本不变，得到的信号就可以分为直流交流AC信号和DC信号。提取其中的AC信号，就能反应出血液流动的特点。

部分手表传感器绿光闪烁原因： 省电

传感器选择绿光原因

对原始PPG信号进行滤波，得到一定时间内的波峰个数

假设连续采样5秒的时间，在5s内的波峰个数为N，那么心率就是N*12

如果对PPG信号进行FFT变换，那么就能看到频域的特点。

上面变换后的频域图中，0Hz的信号很强，这部分是骨骼、肌肉等组织的DC信号，在1Hz附近有个相对比较突出的信号就是血液流动转变的AC信号。

设测得到的频率f = 1.2Hz

那么心率HeartRate = f x60 = 1.2 x 60 = 72

含氧量≈血液中 HbO2（氧合血红蛋白）和 Hb（血红蛋白）的比例

上图表示了氧合血红蛋白HbO2和血红蛋白Hb对波长600 ~ 1000nm的光吸收特性。

从图中可以看出 600 ~ 800nm间Hb的吸收系数更高，800~1000之间HbO2的吸收系数更高。

所以可以利用红光（600 ~ 800nm）和接近IR（800 ~ 1000nm）的光分别检测HbO2和Hb的PPG信号，再通过程序处理算出相应的比值，这样就得到了血氧值。（同时检测也可以）

TIPS:由于光源不同，直接利用红光和接近IR的光进行信号对比是不可靠的

要对数据进行缩放后再比较。

下面对每个波形点作详细的介绍:

(1)P波:最初产生的偏离的波被命名为P波，它反映心房除极过程的电位变化，代表了两个心房的去极。

(2) QRS波群:心室的激活产生的最大的波，它反映心室肌除极过程的电位变化。正常间隔0.08-0.12秒。典型的QRS波群是指三个紧密相连的波

(3) P R间期:从P波开始到QRS复合波开始，它

代表心房肌开始除极到心室肌开始除极的时限。正常间期是0.12-2.0秒

(4)S T段:是在QRS波群以后，T波以前的一段平线。代表左、右心室全部除极完毕到复极开始以前的

一段时间。

(5) T波:代表心室肌复极过程引起的电位变化。

(6) QT间期:代表整个心室肌自开始除极至复极完毕的总时间。

脉搏波可看成主要是由心脏的收缩与舒张以及血液在沿血管的流动过程中所遇到的各种阻力相互作用而形成。我国传统医学的中医脉象和脉搏波的波形形

态也有着密切的关系

因而脉搏信号地准确采集与合理分析对于疾病的预防、健康监测以及对疾病诊治过程给予科学合理的指导均具有非常重要的意义。本文总结目前脉搏波信号分析的多种方法,实现对脉搏波信号的全面细致分析。通过对脉搏波信号采集,提取相关的特征参数并进行分析,克服传统中医脉诊主观因素的影响,为脉搏信息的定量分析、综合诊断提供依据,以推动医学仪器和医疗诊断的不断发展。

1脉搏波信号采集

脉搏波信号的测量方法有很多,传统的中医脉诊

使用的是手指触诊[2-3]。但是触诊切脉技巧复杂,难以掌握以及运用,且不便于客观记录和临床分析。现今常用

的方法,是利用电极或传感器接触人体的探测部位,再

经过模拟信号放大、滤波、信号处理得出人体的生理信

号[4]。按照信号采集的原理划分,有压力脉搏波传感器和光电容积脉搏波传感器两种常见传感器。压力脉搏波传感器是将桡动脉搏动压力转换成便于测量的电量。压力脉搏波反映的是血管内血流压力随时间的变化,波形的形态、幅值、频率包含有心血管系统极为丰富的生理病理信息。但是,压力脉搏波传感器对于测试环境、传感器灵敏度要求较高,致使压力脉搏波传感器使用受限。光电容积脉搏波传感器的原理是,透过组织的光线随着血管内血流的变化而变化,通过将接收到的光信号转换成电信号来反映脉搏波的信息,这种传感器套在指端就能测量出动脉脉搏信息,使用方便且性能稳定,所以应用较为广泛。而与压力脉搏波相比,容积脉搏波可能会丢失心血管某些信息,且目前对容积脉搏波所包含的生理信息和波形特征等机理的研究较少[5]。因而,对于获取准确而全面的脉搏波信息,还需进行更为深入的研究。

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