CN108652611B - 一种心率的计算方法、装置、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种心率的计算方法，包括获取心电信号并根据预设的采样频率对心电信号进行采样，得出采样序列；然后根据采样频率和上一轮的心率计算本轮的自适应时间；根据本轮的自适应时间获取预设波形的波形计数和波形计数对应的采样个数；再利用波形计数和采样个数计算本轮的心率。可见，根据采样频率和上一轮的心率获取波形计数与采样个数，根据心率的变化调整自适应时间，避免了现有技术中利用固定窗口时间造成的计算误差以及时间窗口较大时计算时间过长的情况，从而提高了计算心率的准确度和速度。本申请还公开了一种心率的计算装置、设备及计算机可读存储介质，均具有上述有益效果。

Description

一种心率的计算方法、装置、设备及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及电子信息领域，特别涉及一种心率的计算方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

随着人们的健康意识逐渐提高，对身体的各项机能的认识程度也越来越高，心率作为人体生理信息的重要参数之一，人们对心率的准确度要求也越来越高。

目前，测量心率的最佳方法是使用心电图(ECG)进行测量，通过检测心电图中的R波位置，再通过获取固定的时间窗口内R波数量，并利用R波的数量除以窗口时间，从而得到心率。但是由于心率的变化范围较大，若选取的时间窗口过小，将导致计算出的心率的误差较大；若选取的时间窗过大，将导致计算心率时响应速度慢，不能及时地计算出心率。

因此，如何提高计算心率的效率是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种心率的计算方法，能够提高计算心率的效率；本发明的另一目的是提供一种心率的计算装置、设备及计算机可读存储介质，均具有上述有益效果。

为解决上述技术问题，本发明提供一种心率的计算方法，包括：

获取心电信号并根据预设的采样频率对所述心电信号进行采样，得出采样序列；

根据所述采样频率和上一轮的心率计算本轮的自适应时间；

根据本轮的自适应时间获取预设波形的波形计数和所述波形计数对应的采样个数；

利用所述波形计数和所述采样个数计算本轮的心率。

优选地，所述根据所述采样频率和上一轮的心率计算本轮的自适应时间具体为：

根据

计算出上一轮的自适应时间；

利用

计算出本轮的自适应时间

其中，m为满足不等式

的最小正整数；y_n表示本轮的心率；y_n-1表示上一轮的心率；常数c为相邻的所述预设波形的测量间隔值与理想间隔值的差的最大值；f为所述采样频率；常数ε为计算本轮的心率的允许误差。

优选地，所述根据本轮的自适应时间获取所述预设波形的波形计数和所述波形计数对应的采样个数具体为：

判断所述采样序列中的采样点是否为所述预设波形，并将所述采样个数增加1；

若是，则进一步将所述波形计数增加1；

当所述采样点对应的采样时间大于本轮的自适应时间且再次判断出所述采样点为所述预设波形后停止计数，得出所述采样个数和所述波形计数。

优选地，在所述获取心电信号并根据预设的采样频率对所述心电信号进行采样，得出采样序列之后，进一步包括：

对所述采样序列中的所述预设波形进行标记。

优选地，进一步包括：

计算出多个心率组合成心率序列；

对所述心率序列进行滤波处理。

优选地，所述预设波形具体为R波。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种心率的计算装置，包括：

采样模块，用于获取心电信号并根据预设的采样频率对所述心电信号进行采样，得出采样序列；

第一计算模块，用于根据所述采样频率和上一轮的心率计算本轮的自适应时间；

获取模块，用于根据本轮的自适应时间获取预设波形的波形计数和所述波形计数对应的采样个数；

第二计算模块，用于利用所述波形计数和所述采样个数计算本轮的心率。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种心率的计算设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述任一种心率的计算方法的步骤。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种心率的计算方法的步骤。

本发明提供的心率的计算方法，包括：获取心电信号并根据预设的采样频率对心电信号进行采样，得出采样序列；然后根据采样频率和上一轮的心率计算本轮的自适应时间；再根据本轮的自适应时间获取预设波形的波形计数和波形计数对应的采样个数；利用波形计数和采样个数计算本轮的心率。

可见，本方法是通过根据采样频率和上一轮的心率计算本轮的自适应时间，并根据自适应时间获取预设波形的波形计数和波形计数对应的采样个数，也就是说，根据采样频率和上一轮的心率获取波形计数与采样个数，根据心率的变化调整自适应时间，避免了现有技术中利用固定窗口时间造成的计算误差以及时间窗口较大时计算时间过长的情况，从而提高了计算心率的准确度和速度。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种心率的计算装置、设备及计算机可读存储介质，均具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种心率的计算方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种心率的计算方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种心率的计算装置的结构图；

图4为本发明实施例提供的一种心率的计算设备的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的核心是提供一种心率的计算方法，能够提高计算心率的效率；本发明的另一核心是提供一种心率的计算装置、设备及计算机可读存储介质，均具有上述有益效果。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明实施例提供的一种心率的计算方法的流程图，如图1所示，一种心率的计算方法包括：

S10：获取心电信号并根据预设的采样频率对心电信号进行采样，得出采样序列。

在具体实施中，一般通过心电图机获取心电信号，心电图机是一种能够将心脏活动时心肌激动产生的生物电信号即心电信号自动记录下来的装置。具体的，根据实际需求设置采样频率，在获取到心电信号之后，根据预设的采样频率对心电信号进行采样，并得出采样序列，也即，将时间域的连续的心电信号转化成离散量，得出采样序列。

需要说明的是，获取到的心电信号可能由于生物体内的肌电干扰、呼吸干扰等，以及生物体外的工频干扰等带来的串扰等对心电信号造成干扰，因此作为优选的实施方式，在获取心电信号之后，还可以进一步对获取到的心电信号进行滤波处理，然后再根据预设的采样频率对心电信号进行采样，得出采样序列，这样可以剔除干扰波对心电信号的影响，从而提高后续的计算过程的准确度。

S20：根据采样频率和上一轮的心率计算本轮的自适应时间。

具体的，获取上一轮计算出的心率，并利用采样频率和上一轮的心率计算本轮的自适应时间。需要说明的是，自适应时间也就是用于获取预设波形的波形计数和对应的采样个数的窗口时间。由于利用了上一轮的心率这个不定值，因此计算出的窗口时间将根据上一轮的心率进行自适应的改变。

需要说明的是，在计算本轮的自适应时间时，当本轮为第一次计算心率，也即当前计算自适应时间时没有上一轮的心率，因此可以根据实际经验或操作需求设置初始心率作为上一轮的心率，以便计算本轮的自适应时间。

S30：根据本轮的自适应时间获取预设波形的波形计数和波形计数对应的采样个数。

具体的，利用计算出的本轮的自适应时间，获取预设波形的波形计数，以及获取波形计数对应的采样个数。更具体的，预先设置起始时间，起始时间可以是直接预设的时间点，也可以是利用预设的时间点经过多次计算自适应时间后得到的结束时间作为起始时间，利用起始时间和本轮的自适应时间获取本轮的波形计数和采样个数。

S40：利用波形计数和采样个数计算本轮的心率。

具体的，在获取到波形计数和采样个数后，利用获取到的波形计数和采样个数计算本轮的心率。更具体的，本轮的心率计算公式为：

即

其中，y_n表示本轮的心率，m₁为利用本轮的自适应时间获取的预设波形的波形计数，m₂为利用本轮的自适应时间和波形计数获取的采样个数，f为预设的采样频率。需要说明的是，由于在计算过程中，m₁、m₂和f是以秒级进行计算的，但是通常的，y_n的单位一般为bpm，即心跳次数/分钟，因此需要对本轮的心率计算公式进行调整，即：

本发明实施例提供的心率的计算方法，通过根据采样频率和上一轮的心率计算本轮的自适应时间，并根据自适应时间获取预设波形的波形计数和波形计数对应的采样个数，也就是说，根据采样频率和上一轮的心率获取波形计数与采样个数，根据心率的变化调整自适应时间，避免了现有技术中固定窗口时间造成的计算误差以及时间窗口较大时计算时间过长的情况，从而提高了计算心率的准确度和速度。

在上述实施例的基础上，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化，具体的，根据采样频率和上一轮的心率计算本轮的自适应时间具体为：

根据

计算出上一轮的自适应时间；

利用

计算出本轮的自适应时间

其中，m为满足不等式

的最小正整数；y_n表示本轮的心率；y_n-1表示上一轮的心率；常数c为相邻的预设波形的测量间隔值与理想间隔值的差的最大值；常数ε为计算本轮的心率的允许误差。

需要说明的是，y_n为本轮的心率，是一个待计算的值，通过计算出本轮的自适应时间，再通过本轮的自适应时间获取对应的波形计数和采样个数，从而计算出本轮的心率y_n的具体值。常数c为相邻的预设波形的测量间隔值与理想间隔值的差的最大值。具体的，理想间隔值指的是由心电模拟器产生的符合标准的理想心电信号，根据理想心电信号对应的预设波形计算出预设波形的理想间隔值。根据本实施例采集到的心电信号，计算出的实际相邻的预设波形之间的测量间隔值，分别计算理想间隔值和测量间隔值的差值，找出差值中的最大值，然后将这个最大值设置为常数c。常数ε为计算本轮的心率的允许误差，具体的，由于对计算出的心率有不同的使用目的，因此要求计算出的心率的准确度也不一样，也即对计算心率的允许误差也会不同。

需要说明的是，由于采样频率是预设的定值，因此利用上一轮的心率和采样频率计算出上一轮的自适应时间，先计算出满足不等式

的最小正整数m，再利用最小正整数m、采样频率f、常数c和常数ε计算出本轮的自适应时间，计算过程具体为：

作为优选的实施方式，本实施例进一步包括：

计算出多个心率组合成心率序列；

对心率序列进行滤波处理。

需要说明的是，在需要进行下一轮的计算时，将计算出的本轮的心率设置为上一轮的心率，从而利用上一轮的心率和采样频率计算下一轮的自适应时间，从而能够进行下一轮的计算，也即将计算出的y_n设置为y_n-1；然后将计算出的多个心率组合成心率序列，并利用预先设置的滤波方法对心率序列进行滤波处理。

作为优选实施方式，在计算出多个心率，并将多个心率组合成心率序列之后，将心率序列进行中值滤波处理，使得计算出的心率值更加稳定、准确。

图2为本发明实施例提供的另一种心率的计算方法的流程图。如图2所示，根据本轮的自适应时间获取预设波形的波形计数和波形计数对应的采样个数具体为：

S31：判断采样序列中的采样点是否为预设波形，并将采样个数增加1；

S32：若是，则进一步将波形计数增加1；

S33：当采样点对应的采样时间大于本轮的自适应时间且再次判断出采样点为预设波形后停止计数，得出采样个数和波形计数。

一般的，依次判断采样序列中的采样点对应的波形是否为预设波形，在每次判断之后将采样个数的计数值增加1；若判断出采样序列中的采样点对应的波形为预设波形，则将波形计数增加1。可以理解的是，当判断采样序列中的采样点不是预设波形时，将采样个数增加1，但是不需要执行S32，也即不需要将波形计数增加1，然后继续判断下一采样点是否为预设波形。当采样点对应的采样时间大于本轮的自适应时间，并且当前的采样点对应的波形为预设波形，则停止计数，从而得出采样个数和波形计数。另外需要说明的是，在进行下一轮的计算时，预设波形的波形计数和采样个数需要重新开始计数；若为累计计数，则在计算下一轮的心率时，需要将累计计数减去本轮的计数，也即得到下一轮的计数。

作为优选的实施方式，在获取心电信号并根据预设的采样频率对心电信号进行采样，得出采样序列之后，进一步包括：

对采样序列中的预设波形进行标记。

具体的，在获取心电信号并根据预设的采样频率对心电信号进行采样，得出采样序列之后，可以对采样序列中的预设波形进行标记，具体的，可以通特定标识符号对预设波形进行标记，也可以对预设波形对应的采样序列中的采样点进行标记，本实施例对此不做限定。可以理解的是，通过对采样序列中的预设波形进行标记，能够更便捷地判断采样点对应的波形是否为预设波形。

作为优选的实施方式，预设波形具体为R波。可以理解的是，典型的心电信号的一个波组包括P波、QRS波群、T波及U波。其中，QRS波群包括三个紧密相连的波：第一个向下的波称为Q波，继Q波后的一个高尖的直立波称为R波，R波后向下的波称为S波，也就是说，R波的波形具有显著的区别于其他波形的特点，不容易被干扰，且在进行滤波时相对于其他波而言不容易被滤掉。也就是说，使用R波作为预设波形进行计算，更加便捷准确。

上文对于本发明提供的一种心率的计算方法的实施例进行了详细的描述，本发明还提供了一种与该方法对应的心率的计算装置、设备及计算机可读存储介质，由于装置、设备及计算机可读存储介质部分的实施例与方法部分的实施例相互照应，因此装置、设备及计算机可读存储介质部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

图3为本发明实施例提供的一种心率的计算装置的结构图，如图3所示，包括：

采样模块31，用于获取心电信号并根据预设的采样频率对心电信号进行采样，得出采样序列；

第一计算模块32，用于根据采样频率和上一轮的心率计算本轮的自适应时间；

获取模块33，用于根据本轮的自适应时间获取预设波形的波形计数和波形计数对应的采样个数；

第二计算模块34，用于利用波形计数和采样个数计算本轮的心率。

作为优选的实施方式，第一计算模块32具体包括：

第一计算子模块，用于根据

计算出上一轮的自适应时间；

第二计算子模块，用于利用

计算出本轮的自适应时间

其中，m为满足不等式

的最小正整数；y_n表示本轮的心率；y_n-1表示上一轮的心率；常数c为相邻的预设波形的测量间隔值与理想间隔值的差的最大值；常数ε为计算本轮的心率的允许误差。

作为优选的实施方式，获取模块33具体包括：

判断子模块，用于判断采样序列中的采样点是否为预设波形，并将采样个数增加1；

第一计数子模块，用于在判断出采样序列中的采样点为预设波形时，将波形计数增加1；

第二计数子模块，用于当采样点对应的采样时间大于本轮的自适应时间且再次判断出采样点为预设波形后停止计数，得出采样个数和波形计数。

本发明提供的心率的计算装置，具有上述心率的计算方法的有益效果。

图4为本发明实施例提供的一种心率的计算设备的结构图，如图4所示，包括：

存储器41，用于存储计算机程序；

处理器42，用于执行计算机程序时实现上述心率的计算方法的步骤。

本发明提供的心率的计算设备，具有上述心率的计算方法的有益效果。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述心率的计算方法的步骤。

本实施例提供的计算机可读存储介质，具有上述心率的计算方法的有益效果。

以上对本发明所提供的一种心率的计算方法、装置、设备及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

Claims (8)

1.一种心率的计算方法，其特征在于，包括：

获取心电信号并根据预设的采样频率对所述心电信号进行采样，得出采样序列；

根据所述采样频率和上一轮的心率计算本轮的自适应时间；

根据本轮的自适应时间获取预设波形的波形计数和所述波形计数对应的采样个数；

利用所述波形计数和所述采样个数计算本轮的心率；

其中，所述根据所述采样频率和上一轮的心率计算本轮的自适应时间具体为：

根据

计算出上一轮的自适应时间；

利用

计算出本轮的自适应时间

其中，m为满足不等式

的最小正整数；y_n表示本轮的心率；y_n-1表示上一轮的心率；常数c为相邻的所述预设波形的测量间隔值与理想间隔值的差的最大值；f为所述采样频率；常数ε为计算本轮的心率的允许误差；

其中，所述利用所述波形计数和所述采样个数计算所述本轮的心率包括：

利用

计算所述本轮的心率；

其中，y_n表示所述本轮的心率，m₁为利用所述本轮的自适应时间获取的所述预设波形的所述波形计数，m₂为利用所述本轮的自适应时间和所述波形计数获取的所述采样个数，f为预设的所述采样频率。

2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述根据本轮的自适应时间获取所述预设波形的波形计数和所述波形计数对应的采样个数具体为：

判断所述采样序列中的采样点是否为所述预设波形，并将所述采样个数增加1；

若是，则进一步将所述波形计数增加1；

当所述采样点对应的采样时间大于本轮的自适应时间且再次判断出所述采样点为所述预设波形后停止计数，得出所述采样个数和所述波形计数。

3.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，在所述获取心电信号并根据预设的采样频率对所述心电信号进行采样，得出采样序列之后，进一步包括：

对所述采样序列中的所述预设波形进行标记。

4.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，进一步包括：

计算出多个心率组合成心率序列；

对所述心率序列进行滤波处理。

5.根据权利要求1至4任一项所述的计算方法，其特征在于，所述预设波形具体为R波。

6.一种心率的计算装置，其特征在于，包括：

采样模块，用于获取心电信号并根据预设的采样频率对所述心电信号进行采样，得出采样序列；

第一计算模块，用于根据所述采样频率和上一轮的心率计算本轮的自适应时间；

获取模块，用于根据本轮的自适应时间获取预设波形的波形计数和所述波形计数对应的采样个数；

第二计算模块，用于利用所述波形计数和所述采样个数计算本轮的心率；

其中，所述第一计算模块具体包括：

第一计算子模块，用于根据

计算出上一轮的自适应时间；

第二计算子模块，用于利用

计算出本轮的自适应时间

其中，m为满足不等式

的最小正整数；y_n表示本轮的心率；y_n-1表示上一轮的心率；常数c为相邻的预设波形的测量间隔值与理想间隔值的差的最大值；常数ε为计算本轮的心率的允许误差

其中，所述利用所述波形计数和所述采样个数计算所述本轮的心率包括：

利用

计算所述本轮的心率；

其中，y_n表示所述本轮的心率，m₁为利用所述本轮的自适应时间获取的所述预设波形的所述波形计数，m₂为利用所述本轮的自适应时间和所述波形计数获取的所述采样个数，f为预设的所述采样频率。

7.一种心率的计算设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的心率的计算方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的心率的计算方法的步骤。

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