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CN108451532B - 呼吸信息的获取方法及系统 - Google Patents

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CN108451532B
CN108451532B CN201810399008.8A CN201810399008A CN108451532B CN 108451532 B CN108451532 B CN 108451532B CN 201810399008 A CN201810399008 A CN 201810399008A CN 108451532 B CN108451532 B CN 108451532B
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Abstract

本发明公开了一种呼吸信息的获取方法及系统,通过按照预设压力采集方式,采集目标人体多个不同身体部位所分别对应的压力信号;对采集的所述压力信号进行信号处理,分析得到所述目标人体对应的呼吸信号;根据得到的所述呼吸信号,获取所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率;具有通过采集人体多处体表压力信号来获取更为准确的呼吸信息的有益效果,提高了呼吸信息获取的准确性和可靠性,也进一步使得呼吸信息的获取具备可重复性;另外,本申请采用了多点同时采集目标人体呼吸时体表表面压力信息,配合人体解剖做相关性分析的技术方案,可进一步得到目标人体的呼吸模式、器官肌肉参与度等个体化呼吸信息。

Description

呼吸信息的获取方法及系统
技术领域
本发明涉及生物医学技术领域,特别涉及一种呼吸信息的获取方法及系统。
背景技术
呼吸是人体重要的生理过程,呼吸参数是临床监护的一个重要生理参数;比如,当患者出现呼吸窒息甚至死亡时,通过监护设备的呼吸窒息报警可以及时提醒医务人员注意患者病情,避免延误患者的最佳治疗时间;另外,医学影像与放疗的精确实施,往往也需要利用患者呼吸信息,如与呼吸时相对应的四维CT成像技术(4D-CT)、呼吸门控放疗技术(Respiratory-Gated Radiotherapy)等,而患者呼吸信息(如呼吸时相、呼吸周期等)的准确获取,是决定成像或治疗效果的重要因素。
目前医学影像与放疗临床中,获取患者呼吸信息应用最广泛的方法是:采用光学追踪的方式,通过直接或间接(通过放置标记物)观察腹部(或腹部上标记物)的起伏变化,来获取呼吸信息。采用这种方法获取患者呼吸信息的主要缺点在于:仰卧位时人体腹部肌肉与脂肪在呼吸时发生运动,腹部表面并不平整,基于腹部表面的信号采集方式并不稳定,同时,个人差异以及测量位置依赖性问题,严重干扰了呼吸信息采集的准确性、可靠性与可重复性。
发明内容
本发明提供一种呼吸信息的获取方法及系统,用以通过采集人体呼吸时多个部位肌肉运动引起体表压力变化的方式,来获取呼吸信息,提高呼吸信息采集的准确性和可靠性。
本发明提供了一种呼吸信息的获取方法,所述呼吸信息的获取方法包括:
按照预设压力采集方式,采集目标人体多个不同身体部位所分别对应的压力信号;
对采集的所述压力信号进行信号处理,分析得到所述目标人体对应的呼吸信号;
根据得到的所述呼吸信号,获取所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率。
进一步地,所述多个不同身体部位包括:
目标人体的背部、腰部与胸部。
进一步地,所述预设压力采集方式包括:
针对背部与腰部的压力信号采集,可以采用如下采集方式:在目标人体的背部设置压力传感器,或者将可穿戴式压力传感设备配置在目标人体身上,或者使目标人体躺在设置有压力传感器的可躺卧体板设备上;
针对胸部的压力信号采集,可以采用如下采集方式:在目标人体的胸部设置压力传感器,或者将可穿戴式压力传感设备配置在目标人体身上。
进一步地,所述对采集的所述压力信号进行信号处理,分析得到所述目标人体对应的呼吸信号,包括:
对采集的所述压力信号进行模数转换,将采集的动态的压力信号转换为对应的数字信号;
利用带通滤波器对转换后的数字信号进行滤波处理,消除低频和高频的噪声干扰,得到所述目标人体对应的呼吸信号。
进一步地,所述根据得到的所述呼吸信号,获取所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率,包括:
根据得到的呼吸信号得到的所述呼吸信号的瞬时幅值,对所述呼吸信号进行频谱分析,得到所述呼吸信号的瞬时频率;
对所述瞬时幅值和瞬时频率分别进行滤波处理,得到所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率。
对应于上述实施例所提供的一种呼吸信息的获取方法,本发明实施例还提供了一种呼吸信息的获取系统,所述呼吸信息的获取系统包括:
信号采集模块,用于按照预设压力采集方式,采集目标人体多个不同身体部位所分别对应的压力信号;
信号处理模块,用于对采集的所述压力信号进行信号处理,分析得到所述目标人体对应的呼吸信号;
信息获取模块,用于根据得到的所述呼吸信号,获取所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率。
进一步地,所述多个不同身体部位包括:
目标人体的背部、腰部与胸部。
进一步地,所述预设压力采集方式包括:
针对背部与腰部的压力信号采集,可以采用如下采集方式:在目标人体的背部设置压力传感器,或者将可穿戴式压力传感设备配置在目标人体身上,或者使目标人体躺在设置有压力传感器的可躺卧体板设备上;
针对胸部的压力信号采集,可以采用如下采集方式:在目标人体的胸部设置压力传感器,或者将可穿戴式压力传感设备配置在目标人体身上。
进一步地,所述信号处理模块用于:
对采集的所述压力信号进行模数转换,将采集的动态的压力信号转换为对应的数字信号;
利用带通滤波器对转换后的数字信号进行滤波处理,消除低频和高频的噪声干扰,得到所述目标人体对应的呼吸信号。
进一步地,所述信息获取模块用于:
根据得到的呼吸信号得到的所述呼吸信号的瞬时幅值,对所述呼吸信号进行频谱分析,得到所述呼吸信号的瞬时频率;
对所述瞬时幅值和瞬时频率分别进行滤波处理,得到所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率。
在本发明的一个实施例中,获取所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率,还可以实施为:
按照预设压力采集方式,采集目标人体多个不同身体部位所分别对应的压力信号;
对采集的所述压力信号进行信号处理,分析得到所述目标人体对应的呼吸信号;
根据得到的所述呼吸信号,获取所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率。本发明一种呼吸信息的获取方法及系统可以达到如下有益效果:
通过按照预设压力采集方式,采集目标人体多个不同身体部位所分别对应的压力信号;对采集的所述压力信号进行信号处理,分析得到所述目标人体对应的呼吸信号;根据得到的所述呼吸信号,获取所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率;具有通过采集人体多处体表压力信号来获取更为准确的呼吸信息的有益效果,提高了呼吸信息获取的准确性和可靠性,也进一步使得呼吸信息的获取具备可重复性;另外,本申请采用了多点同时采集目标人体呼吸时体表表面压力信息,配合人体解剖做相关性分析的技术方案,可进一步得到目标人体的呼吸模式、器官肌肉参与度等个体化呼吸信息。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所指出的内容来实现和获得。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明一种呼吸信息的获取方法的一种实施方式的流程示意图;
图2是本发明一种呼吸信息的获取方法中图1所述实施例中步骤S20的一种实施方式的流程示意图;
图3是本发明一种呼吸信息的获取方法中图1所述实施例中步骤S30的一种实施方式的流程示意图;
图4是本发明一种呼吸信息的获取系统的一种实施方式的功能模块示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供一种呼吸信息的获取方法及系统,由于人体呼吸时,肺部的收缩与舒张主要是依靠肺部周围多个肌肉协同运动来实现,特别是脊柱两侧的肌肉群(比如肋间肌、上后锯肌、下后锯肌)、背部肌肉群、腹部肌肉群与胸部肌肉群等,而肌肉的运动会引起体表压力的变化,这种压力变化经处理、分析后即可与人体的呼吸信息相关。基于上述思想,本发明呼吸信息的获取方法及系统,通过采集人体呼吸时多个部位(如背部、胸部和腰部)的肌肉运动所引起体表压力的变化信息,来获取人体对应的呼吸信息,从而提高呼吸信息采集的准确性和可靠性;另外,本申请采用了多点同时采集目标人体呼吸时体表表面压力信息,配合人体解剖做相关性分析的技术方案,可进一步得到目标人体的呼吸模式、器官肌肉参与度等个体化呼吸信息。
如图1所示,图1是本发明一种呼吸信息的获取方法的一种实施方式的流程示意图;本发明一种呼吸信息的获取方法可以实施为如下描述的步骤S10-S30:
步骤S10、按照预设压力采集方式,采集目标人体多个不同身体部位所分别对应的压力信号;
本发明实施例中,呼吸信息的获取系统(以下简称“系统”)根据所采取的压力传感器的类型,按照预先设定的压力采集方式,对目标人体的多个不同身体部位进行压力信号的采集。例如,对目标人体的背部、腰部与胸部的压力信号进行采集。本发明实施例中,针对目标人体所设置的压力传感器包括但不限于:贴片式压力传感器,即:可以贴在目标人体身体的相应部位,同时配合使用固定器材将上述贴片式压力传感器进行固定,例如可以使用网体、束带等固定器材;或者,可穿戴式压力传感设备;或者,带有压力传感器的可躺卧板体设备(比如板体或者床等)。
在本发明一优选的实施例中,系统可以采用如下压力采集方式对目标人体不同身体部位的压力信号进行采集:
针对背部与腰部的压力信号采集,可以采用如下采集方式:在目标人体的背部设置压力传感器,或者将可穿戴式压力传感设备配置在目标人体身上,或者使目标人体躺在设置有压力传感器的可躺卧体板设备(比如,板体、床等)上;
针对胸部的压力信号采集,可以采用如下采集方式:在目标人体的胸部设置压力传感器,比如,在目标人体的胸部贴上压力传感器并配合网体、束带等固定器材将上述贴片式压力传感器固定在人体的相应位置处;或者,将可穿戴式压力传感设备配置在目标人体身上;比如,设置有压力传感器的背心等。
步骤S20、对采集的所述压力信号进行信号处理,分析得到所述目标人体对应的呼吸信号;
根据采集得到的压力信号,系统对上述压力信号进行模数转换,比如,采用至少16位的多位模数转换器进行模拟数字信号的转换,即将采集到的上述模拟压力信号转换为数字信号,并针对转换后的数字信号进行信号处理,例如,对上述数字信号进行平滑滤波处理,消除噪声影响,从而分析得到该目标人体对应的呼吸信号。
步骤S30、根据得到的所述呼吸信号,获取所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率。
针对得到的呼吸信号,系统对其进行信号处理,得到呼吸信号对应的波形数据,并根据呼吸信号的波形数据,得到目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率。例如,根据呼吸信号的波形数据,获取该呼吸信号波形的波峰值和波谷值,进而根据上述波峰值和波谷值计算得到对应的呼吸频率。
在本发明一优选的实施例中,如图2所示,图2是本发明一种呼吸信息的获取方法中图1所述实施例中步骤S20的一种实施方式的流程示意图;图1所述实施例中的“步骤S20、对采集的所述压力信号进行信号处理,分析得到所述目标人体对应的呼吸信号”,可以进一步实施为图2所描述的步骤S21-S22:
步骤S21、对采集的所述压力信号进行模数转换,将采集的动态的压力信号转换为对应的数字信号;
步骤S22、利用带通滤波器对转换后的数字信号进行滤波处理,消除低频和高频的噪声干扰,得到所述目标人体对应的呼吸信号。
本发明实施例中,将采集的压力信号转换得到的数字信号,经由一个带通滤波器进行滤波处理,将低频和高频的噪声干扰进行消除,从而得到处理后的呼吸信号。该带通滤波器的通带范围可以根据临床或者具体的应用场景进行配置,本发明实施例对其不进行具体的限定。进一步地,本发明实施例中所采用的带通滤波器为数字带通滤波器。
在本发明一优选的实施例中,如图3所示,图3是本发明一种呼吸信息的获取方法中图1所述实施例中步骤S30的一种实施方式的流程示意图;图1所述实施例中的“步骤S30、根据得到的所述呼吸信号,获取所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率”,还可以进一步实施为图3所描述的步骤S31-S32:
步骤S31、根据得到的呼吸信号得到的所述呼吸信号的瞬时幅值,对所述呼吸信号进行频谱分析,得到所述呼吸信号的瞬时频率;
步骤S32、对所述瞬时幅值和瞬时频率分别进行滤波处理,得到所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率。本发明实施例中,针对降噪处理后得到的呼吸信号,系统获取其时域信号并对时域信号进行频谱分析,得到该呼吸信号对应的瞬时幅值和瞬时频率;作为对应的瞬时呼吸强度和瞬时呼吸频率;对得到的上述瞬时呼吸强度和瞬时呼吸频率分别进行数字低通滤波处理,得到平均呼吸强度和平均呼吸频率,将得到的平均呼吸强度和平均呼吸频率作为所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率。
本发明实施例中,对得到的上述瞬时呼吸强度和瞬时呼吸频率进行数字低通滤波时,采用信号平均滤波技术或者等效的无限冲激响应低通滤波器;本领域的技术人员可以理解,上述滤波处理也可以采用中值均滤波技术或者加权中值滤波技术,或者一般低通滤波技术。
由于人说话时会影响呼吸,所以需要去除这部分信号使得对呼吸信号的检测更为准确,在本发明的一个实施例中,还通过如下方式对所述压力信号进行信号处理,得到所述目标人体对应的呼吸信号:
识别压力信号中包含的目标人体说话的压力信号时段;
从压力信号中去除目标人体说话的压力信号时段的信号,得到目标人体安静时的压力信号;
对所述目标人体安静时的压力信号进行处理,得到目标人体对应的呼吸信号;
其中,识别压力信号中包含的目标人体说话的压力信号时段,具体为:
选取多个个体的安静时的压力信号和说话时的压力信号进行频谱分析,并将安静时的压力信号的频谱和说话时的压力信号的频谱作为训练集训练支持向量机;
将目标人体的压力信号进行时频分析,得到频率随时间的变化关系,将压力信号进行时频分析的结果通过支持向量机进行识别,当识别出某一时间段的压力信号为说话时的压力信号时,将该时间段作为目标人体说话的压力信号时段。
由于不同的个人,尤其是个人体型对通过压力数据获取呼吸数据有影响,为了减少这种影响,提高所获取的呼吸数据的准确性,在本发明的一个实施例中,所述对所述目标人体安静时的压力信号进行处理,得到目标人体对应的呼吸信号,具体为:
选取多个个体的安静时的压力信号和对所述多个个体进行测量得到的对应的呼吸信号;
对每个个体的安静时的压力信号进行频谱分析,得到每个个体的安静时的压力信号的频谱数据;
对每个个体的安静时的压力信号的频谱数据与对应的呼吸信号的关系(如压力与呼吸强度之比)进行聚类分析,得到安静时的压力信号的频谱数据与对应的呼吸信号的关系的聚类结果;
对聚类结果的每个分类,获取分类中每个个体的体型(身高、腰围、脂肪率等),并取体型数据的平均值作为对应分类的体型代表值;
根据目标人体的体型与每个分类的体型代表值的相似度大小(比如身高差值、腰围差值和脂肪率差值的加权平均值最小),确定目标人体所属的分类;
对目标人体的安静时的压力信号进行频谱分析,得到目标人体的压力信号的频谱数据,再根据目标人体所属分类的安静时的压力信号的频谱数据与对应的呼吸信号的关系,得到目标人体的呼吸强度;
将目标人体的压力信号的频谱数据中幅值峰值所对应的频率作为目标人体的呼吸频率。
本发明呼吸信息的获取方法通过按照预设压力采
集方式,采集目标人体多个不同身体部位所分别对应的压力信号;对采集的所述压力信号进行信号处理,分析得到所述目标人体对应的呼吸信号;根据得到的所述呼吸信号,获取所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率;具有通过采集人体多处体表压力信号来获取更为准确的呼吸信息的有益效果,提高了呼吸信息获取的准确性和可靠性,也进一步使得呼吸信息的获取具备可重复性;另外,本申请采用了多点同时采集目标人体呼吸时体表表面压力信息,配合人体解剖做相关性分析的技术方案,可进一步得到目标人体的呼吸模式、器官肌肉参与度等个体化呼吸信息。
基于图1、图2和图3所描述的一种呼吸信息的获取方法,本发明还提供了一种呼吸信息的获取系统;该呼吸信息的获取系统可以实施图1、图2和图3所描述的一种呼吸信息的获取方法,从而达到通过采集人体呼吸时多个部位肌肉运动引起体表压力变化的方式,来获取呼吸信息的目的;如图4所示,本发明一种呼吸信息的获取系统包括:
信号采集模块100,用于按照预设压力采集方式,采集目标人体多个不同身体部位所分别对应的压力信号;
信号处理模块200,用于对采集的所述压力信号进行信号处理,分析得到所述目标人体对应的呼吸信号;
信息获取模块300,用于根据得到的所述呼吸信号,获取所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率。
在本发明一优选的实施例中,所述多个不同身体部位包括:
目标人体的背部、腰部与胸部。
在本发明一优选的实施例中,所述预设压力采集方式包括:
针对背部与腰部的压力信号采集,可以采用如下采集方式:在目标人体的背部设置压力传感器,或者将可穿戴式压力传感设备配置在目标人体身上,或者使目标人体躺在设置有压力传感器的可躺卧体板设备上;
针对胸部的压力信号采集,可以采用如下采集方式:在目标人体的胸部设置压力传感器,或者将可穿戴式压力传感设备配置在目标人体身上。
在本发明一优选的实施例中,所述信号处理模块200用于:
对采集的所述压力信号进行模数转换,将采集的动态的压力信号转换为对应的数字信号;
利用带通滤波器对转换后的数字信号进行滤波处理,消除低频和高频的噪声干扰,得到所述目标人体对应的呼吸信号。
在本发明一优选的实施例中,所述信息获取模块300用于:
根据得到的呼吸信号得到的所述呼吸信号的瞬时幅值,对所述呼吸信号进行频谱分析,得到所述呼吸信号的瞬时频率;
对所述瞬时幅值和瞬时频率分别进行滤波处理,得到所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率。
本发明呼吸信息的获取系统通过按照预设压力采集方式,采集目标人体多个不同身体部位所分别对应的压力信号;对采集的所述压力信号进行信号处理,分析得到所述目标人体对应的呼吸信号;根据得到的所述呼吸信号,获取所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率;具有通过采集人体多处体表压力信号来获取更为准确的呼吸信息的有益效果,提高了呼吸信息获取的准确性和可靠性,也进一步使得呼吸信息的获取具备可重复性;另外,本申请采用了多点同时采集目标人体呼吸时体表表面压力信息,配合人体解剖做相关性分析的技术方案,可进一步得到目标人体的呼吸模式、器官肌肉参与度等个体化呼吸信息。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种呼吸信息的获取方法,其特征在于,所述呼吸信息的获取方法包括:
按照预设压力采集方式,采集目标人体多个不同身体部位所分别对应的压力信号;
对采集的所述压力信号进行信号处理,分析得到所述目标人体对应的呼吸信号;
根据得到的所述呼吸信号,获取所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率;
所述根据得到的所述呼吸信号,获取所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率,包括:
根据得到的呼吸信号得到的所述呼吸信号的瞬时幅值,对所述呼吸信号进行频谱分析,得到所述呼吸信号的瞬时频率;
对所述瞬时幅值和瞬时频率分别进行滤波处理,得到所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率;
其中,对采集的所述压力信号进行信号处理,得到所述目标人体对应的呼吸信号,具体为:
识别压力信号中包含的目标人体说话的压力信号时段;
从压力信号中去除目标人体说话的压力信号时段的信号,得到目标人体安静时的压力信号;
对所述目标人体安静时的压力信号进行处理,得到目标人体对应的呼吸信号;
其中,识别压力信号中包含的目标人体说话的压力信号时段,具体为:
选取多个个体的安静时的压力信号和说话时的压力信号进行频谱分析,并将安静时的压力信号的频谱和说话时的压力信号的频谱作为训练集训练支持向量机;
将目标人体的压力信号进行时频分析,得到频率随时间的变化关系,将压力信号进行时频分析的结果通过支持向量机进行识别,当识别出某一时间段的压力信号为说话时的压力信号时,将该时间段作为目标人体说话的压力信号时段;
其中,对所述目标人体安静时的压力信号进行处理,得到目标人体对应的呼吸信号,具体为:
选取多个个体的安静时的压力信号和对所述多个个体进行测量得到的对应的呼吸信号;
对每个个体的安静时的压力信号进行频谱分析,得到每个个体的安静时的压力信号的频谱数据;
对每个个体的安静时的压力信号的频谱数据与对应的呼吸信号的关系进行聚类分析,得到安静时的压力信号的频谱数据与对应的呼吸信号的关系的聚类结果;
对聚类结果的每个分类,获取分类中每个个体的体型,并取体型数据的平均值作为对应分类的体型代表值;
根据目标人体的体型与每个分类的体型代表值的相似度大小,确定目标人体所属的分类;
对目标人体的安静时的压力信号进行频谱分析,得到目标人体的压力信号的频谱数据,再根据目标人体所属分类的安静时的压力信号的频谱数据与对应的呼吸信号的关系,得到目标人体的呼吸强度;
将目标人体的压力信号的频谱数据中幅值峰值所对应的频率作为目标人体的呼吸频率。
2.如权利要求1所述的呼吸信息的获取方法,其特征在于,所述多个不同身体部位包括:
目标人体的背部、腰部与胸部。
3.如权利要求1或2所述的呼吸信息的获取方法,其特征在于,所述预设压力采集方式包括:
针对背部与腰部的压力信号采集,可以采用如下采集方式:在目标人体的背部设置压力传感器,或者将可穿戴式压力传感设备配置在目标人体身上,或者使目标人体躺在设置有压力传感器的可躺卧体板设备上;
针对胸部的压力信号采集,可以采用如下采集方式:在目标人体的胸部设置压力传感器,或者将可穿戴式压力传感设备配置在目标人体身上。
4.如权利要求1或2所述的呼吸信息的获取方法,其特征在于,所述对采集的所述压力信号进行信号处理,分析得到所述目标人体对应的呼吸信号,包括:
对采集的所述压力信号进行模数转换,将采集的动态的压力信号转换为对应的数字信号;
利用带通滤波器对转换后的数字信号进行滤波处理,消除低频和高频的噪声干扰,得到所述目标人体对应的呼吸信号。
5.一种呼吸信息的获取系统,其特征在于,所述呼吸信息的获取系统包括:
信号采集模块,用于按照预设压力采集方式,采集目标人体多个不同身体部位所分别对应的压力信号;
信号处理模块,用于对采集的所述压力信号进行信号处理,分析得到所述目标人体对应的呼吸信号;
信息获取模块,用于根据得到的所述呼吸信号,获取所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率;
所述信息获取模块用于:
根据得到的呼吸信号得到的所述呼吸信号的瞬时幅值,对所述呼吸信号进行频谱分析,得到所述呼吸信号的瞬时频率;
对所述瞬时幅值和瞬时频率分别进行滤波处理,得到所述目标人体对应的呼吸强度和呼吸频率;
其中,对采集的所述压力信号进行信号处理,得到所述目标人体对应的呼吸信号,具体为:
识别压力信号中包含的目标人体说话的压力信号时段;
从压力信号中去除目标人体说话的压力信号时段的信号,得到目标人体安静时的压力信号;
对所述目标人体安静时的压力信号进行处理,得到目标人体对应的呼吸信号;
其中,识别压力信号中包含的目标人体说话的压力信号时段,具体为:
选取多个个体的安静时的压力信号和说话时的压力信号进行频谱分析,并将安静时的压力信号的频谱和说话时的压力信号的频谱作为训练集训练支持向量机;
将目标人体的压力信号进行时频分析,得到频率随时间的变化关系,将压力信号进行时频分析的结果通过支持向量机进行识别,当识别出某一时间段的压力信号为说话时的压力信号时,将该时间段作为目标人体说话的压力信号时段;
其中,对所述目标人体安静时的压力信号进行处理,得到目标人体对应的呼吸信号,具体为:
选取多个个体的安静时的压力信号和对所述多个个体进行测量得到的对应的呼吸信号;
对每个个体的安静时的压力信号进行频谱分析,得到每个个体的安静时的压力信号的频谱数据;
对每个个体的安静时的压力信号的频谱数据与对应的呼吸信号的关系进行聚类分析,得到安静时的压力信号的频谱数据与对应的呼吸信号的关系的聚类结果;
对聚类结果的每个分类,获取分类中每个个体的体型,并取体型数据的平均值作为对应分类的体型代表值;
根据目标人体的体型与每个分类的体型代表值的相似度大小,确定目标人体所属的分类;
对目标人体的安静时的压力信号进行频谱分析,得到目标人体的压力信号的频谱数据,再根据目标人体所属分类的安静时的压力信号的频谱数据与对应的呼吸信号的关系,得到目标人体的呼吸强度;
将目标人体的压力信号的频谱数据中幅值峰值所对应的频率作为目标人体的呼吸频率。
6.如权利要求5所述的呼吸信息的获取系统,其特征在于,所述多个不同身体部位包括:
目标人体的背部、腰部与胸部。
7.如权利要求5或6所述的呼吸信息的获取系统,其特征在于,所述预设压力采集方式包括:
针对背部与腰部的压力信号采集,可以采用如下采集方式:在目标人体的背部设置压力传感器,或者将可穿戴式压力传感设备配置在目标人体身上,或者使目标人体躺在设置有压力传感器的可躺卧体板设备上;
针对胸部的压力信号采集,可以采用如下采集方式:在目标人体的胸部设置压力传感器,或者将可穿戴式压力传感设备配置在目标人体身上。
8.如权利要求5或6所述的呼吸信息的获取系统,其特征在于,所述信号处理模块用于:
对采集的所述压力信号进行模数转换,将采集的动态的压力信号转换为对应的数字信号;
利用带通滤波器对转换后的数字信号进行滤波处理,消除低频和高频的噪声干扰,得到所述目标人体对应的呼吸信号。
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