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KR101641024B1 - Movement noise detection algorithm using wavelet transform - Google Patents

Movement noise detection algorithm using wavelet transform Download PDF

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KR101641024B1
KR101641024B1 KR1020150095577A KR20150095577A KR101641024B1 KR 101641024 B1 KR101641024 B1 KR 101641024B1 KR 1020150095577 A KR1020150095577 A KR 1020150095577A KR 20150095577 A KR20150095577 A KR 20150095577A KR 101641024 B1 KR101641024 B1 KR 101641024B1
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KR
South Korea
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signal
noise
wavelet transform
determining
period
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KR1020150095577A
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Korean (ko)
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권성오
반다희
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울산대학교 산학협력단
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Publication date
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Priority to US15/741,493 priority patent/US11026633B2/en
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Abstract

본 발명은 웨이블릿 변환을 이용하여 생체신호 중 하나인 PPG 신호에 동잡음이 포함되었는지를 판단할 수 있는 웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법에 관한 것으로 PPG 신호를 측정하는 단계; 상기 측정된 PPG 신호에서 고주파 잡음을 제거한 신호를 생성하는 단계; 상기 고주파 잡음을 제거한 신호에서 기준신호를 설정하는 단계; 상기 설정된 기준신호를 바탕으로 기저신호를 선정하는 단계; 상기 기저신호를 이용하여 웨이블릿 변환하는 단계; 및 상기 웨이블릿 변환된 값을 이용하여 동잡음을 판단하는 단계;를 포함한다.The present invention relates to a motion noise determination method using wavelet transform that can determine whether motion noise is included in a PPG signal that is one of biological signals using wavelet transform, comprising: measuring a PPG signal; Generating a signal from which the high frequency noise is removed from the measured PPG signal; Setting a reference signal in the signal from which the high-frequency noise is removed; Selecting a base signal based on the set reference signal; Performing wavelet transform using the base signal; And determining a motion noise using the wavelet-transformed value.

Description

웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법{MOVEMENT NOISE DETECTION ALGORITHM USING WAVELET TRANSFORM}{MOVEMENT NOISE DETECTION ALGORITHM USING WAVELET TRANSFORM}

본 발명은 웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이블릿 변환을 이용하여 생체신호 중 하나인 PPG 신호에 동잡음이 포함되었는지를 판단할 수 있는 웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a motion noise determination method using wavelet transform, and more particularly, to a motion noise determination method using a wavelet transform that can determine whether motion noise is included in a PPG signal, which is one of biological signals, .

최근 각종 질병의 발병률이 높아지면서 현대인들의 건강과 각종 질병을 예방하는 방법에 대한 관심이 증가하고 있다. 몸의 질병의 유무를 판단하거나, 질병을 치료하는 여러 의료기기 또한 발달하여 간단한 방법으로도 질병을 확인할 수 있다. 하지만 이러한 방법들은 직접 병원에서 검사를 받아야 하고, 사회인들은 병원에 가는 것보다 실시간으로 스스로의 몸 상태를 점검할 수 있는 방식을 추구하여 최근에는 시간과 공간의 제한없이 의료 서비스를 제공받을 수 있도록 하는 유비쿼터스(Ubiquitous)와 원격으로 기술을 활용한 건강관리 서비스인 U-healthcare 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.As the incidence of various diseases has increased recently, there is an increasing interest in methods for preventing the health and various diseases of modern people. Many medical devices that determine the presence or absence of a disease in the body and treat the disease are also developed and can be identified by a simple method. However, these methods need to be directly inspected by the hospital, and society members seek a way to check their body condition in real time rather than go to the hospital, so that they can receive medical services without restriction of time and space. Research on U-healthcare technology, which is a ubiquitous and remote healthcare service utilizing technology, is actively being conducted.

측정 가능한 생체신호에는 EEG(Electroencephalography), ECG(Electrocardiography), EMG(Electromyography), PPG(Photoplethysmography, 광용적맥파, 광혈류측정이라고도 함), EOG(Electrooculography) 등 종류가 다양하다.Electroencephalography (EEG), electrocardiography (EMG), electromyography (PPG), photodynamic pulse wave, and electroogeography (EOG)

여러 생체신호 처리에 있어서 측정 및 모니터링하기 간편한 신호는 PPG이다. EEG와 ECG의 경우 두피와 흉부에 전극을 붙여서 측정해야 하며 측정시 움직임이 매우 제한되는데 비해, PPG는 손가락이나 귓불, 발가락과 같은 신체 말단 부위에 부착하여 사용하는 하나의 센서를 이용하기 때문에 ECG나 EEG에 비해 상대적으로 사용자의 움직임을 확보할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 측정환경 자체의 잡음과 사용자의 움직임으로 인하여 신호가 왜곡되기 쉽다는 문제점 때문에 신호처리시에 이러한 잡음이 포함되었는지를 판단하는 과정이 요구된다.
The signal that is easy to measure and monitor in various biological signal processing is PPG. In the case of EEG and ECG, the electrodes should be attached to the scalp and chest, and movement is very limited. However, since PPG uses one sensor attached to the body end region such as the finger, earlobe, and toe, It is advantageous in that the user's motion can be secured relative to the EEG. However, it is necessary to determine whether the noise is included in the signal processing due to the problem that the signal is distorted due to the noise of the measurement environment itself and the movement of the user.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0008239호(2010년01월25일)Korean Patent Publication No. 10-2010-0008239 (Jan. 25, 2010)

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 주기와 웨이블릿 변환을 이용하여 생체신호 중 하나인 PPG 신호에 동잡음이 포함되었는지 여부를 판단하는 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for determining whether motion noise is included in a PPG signal, which is one of biological signals, using a period and wavelet transform.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 웨이블릿 변환을 이용하여 생체신호 중 하나인 PPG 신호에 동잡음이 포함되었는지를 판단할 수 있는 웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법에 있어서 PPG 신호를 측정하는 단계; 상기 측정된 PPG 신호에서 고주파 잡음을 제거한 신호를 생성하는 단계; 상기 고주파 잡음을 제거한 신호에서 기준신호를 설정하는 단계; 상기 설정된 기준신호를 바탕으로 기저신호를 선정하는 단계; 상기 기저신호를 이용하여 웨이블릿 변환하는 단계; 및 상기 웨이블릿 변환된 값을 이용하여 동잡음을 판단하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of determining motion noise using wavelet transform, the method comprising: measuring a PPG signal using wavelet transform to determine whether motion noise is included in a PPG signal; Generating a signal from which the high frequency noise is removed from the measured PPG signal; Setting a reference signal in the signal from which the high-frequency noise is removed; Selecting a base signal based on the set reference signal; Performing wavelet transform using the base signal; And determining a motion noise using the wavelet-transformed value.

이와 같은 웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법에서 상기 고주파 잡음을 제거한 신호를 생성하는 단계는 FIR 필터를 사용하고, 상기 기준신호는 미리 정해진 시간 경과 후의 첫 번째 주기를 선정하며, 상기 기저신호를 이용하여 웨이블릿 변환하는 단계는 저주파 대역의 주파수가 0~4Hz의 주파수 대역을 가지도록 웨이블릿 변환을 반복한다.In the motion noise determination method using the wavelet transform, the step of generating the signal from which the high frequency noise is removed may include using an FIR filter, selecting the first period after the predetermined time elapses, The wavelet transform step repeats the wavelet transform so that the frequency of the low frequency band has a frequency band of 0 to 4 Hz.

또한 상기 동잡음을 판단하는 단계는 검출된 신호 주기가 미리 정해진 값 이하인 경우 동잡음이 포함된 것으로 판단하는 단계와, 미리 정해진 주파수 대역의 주기별 파워를 합산한 값이 기준신호의 일정 배수 이상인지를 판단하는 단계 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 일정 배수는 1.5배수이고 상기 미리 정해진 주파수 대역은 32 내지 64Hz이다.The step of determining the dynamic noise includes the steps of: determining that the dynamic noise is included when the detected signal period is less than a predetermined value; determining whether the value obtained by adding the power per period of the predetermined frequency band is equal to or greater than a certain multiple , Wherein the predetermined multiple is 1.5 and the predetermined frequency range is 32 to 64 Hz.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법에 의하면, 생체신호 중 하나인 PPG 신호에 동잡음이 포함되었는지를 효과적으로 판단할 수 있는 효과가 있다.
According to the motion noise determination method using the wavelet transform according to the present invention configured as described above, it is possible to effectively determine whether motion noise is included in the PPG signal, which is one of biological signals.

도 1은 PPG 센서를 통하여 검출되는 PPG 신호를 나타내는 신호 그래프이다.
도 2는 고주파잡음 및 동잡음이 포함된 PPG 신호를 나타내는 신호 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따라 원 신호를 웨이블릿 변환하여 분해하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따라 PPG 신호에 동잡음이 포함되었는지의 여부를 판단하는 방법의 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따라 웨이블릿 변환 횟수를 결정하는 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따라 동잡음을 판단하는 방법의 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따라 동잡음의 판단 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따라 주기의 사용 여부에 따른 동잡음 판단 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따라 웨이블릿 변환 여부에 따른 동잡음 판단 결과를 나타내는 그래프이다.
1 is a signal graph showing a PPG signal detected through a PPG sensor.
2 is a signal graph showing a PPG signal including high frequency noise and dynamic noise.
3 is a diagram illustrating a process of wavelet-transforming and decomposing an original signal according to the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of determining whether a PPG signal includes motion artifacts according to the present invention.
5 is a flow chart showing the step of determining the number of wavelet transforms according to the present invention.
6 is a flow chart showing steps of a method for determining motion noise according to the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the determination result of the motion noise according to the present invention. FIG.
8 is a graph showing a result of the determination of the dynamic noise according to whether or not the period is used according to the present invention.
9 is a graph showing a result of motion noise determination according to the wavelet transform according to the present invention.

본 발명은 다양한 변형 및 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.The present invention may have various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 PPG 센서를 통하여 검출되는 PPG 신호를 나타내는 신호 그래프이다. 일반적으로 PPG 신호의 주기를 이용하여 심박수를 검출하고, 주기를 검출할 때 사용하는 값은 PPI(Peak to Peak Interval)로 이는 한 주기 신호의 최대치와 다음 주기 신호의 최대치까지의 시간 간격을 의미한다. 이에 따라 PPG 신호의 PPI를 이용하여 심박수를 알 수 있다. 일반적으로 사람은 1분에 약 70회 정도의 심박수를 갖고 있지만 신체활동이나 외부자극에 의해서 심박수는 변화될 수 있다. 외부자극을 받아 신체가 긴장된 경우에는 심박수가 증가하여 PPI가 작아지고, 이완된 상태에서는 심박수가 감소하여 PPI가 증가한다. 이와 같은 PPI의 변화로 측정자의 심리상태를 파악하거나 질병의 유무를 판단할 수 있다.1 is a signal graph showing a PPG signal detected through a PPG sensor. Generally, the PPG signal period is used to detect the heart rate and the PPI (Peak to Peak Interval) is used to detect the period, which means the time interval between the maximum value of one periodic signal and the maximum value of the next periodic signal . Thus, the PPI of the PPG signal can be used to determine the heart rate. Generally, a person has about 70 heartbeats per minute, but heart rate can be changed by physical activity or external stimuli. When the body is tensed due to external stimuli, the heart rate increases and the PPI becomes smaller. In the relaxed state, the heart rate decreases and the PPI increases. Such a change in the PPI can be used to determine the psychological state of a measurer or to determine the presence or absence of a disease.

도 2는 고주파잡음 및 동잡음이 포함된 PPG 신호를 나타내는 신호 그래프이다. PPG 신호에 고주파 잡음이 포함되는 경우에는 도 2(a)와 같이 신호의 왜곡이 발생한다. 고주파 잡음은 신호 자체에는 큰 변화를 주지 않지만, PPI를 검출시 방해요인이 되므로 제거되어야한다. 일반적인 PPG 신호는 0~4Hz의 주파수 대역에서 활성화되지만 고주파잡음은 이보다 큰 주파수 대역에서 활성화되므로 저역통과필터를 이용하여 제거할 수 있다.2 is a signal graph showing a PPG signal including high frequency noise and dynamic noise. When high-frequency noise is included in the PPG signal, distortion of the signal occurs as shown in Fig. 2 (a). High-frequency noise does not make a big difference in the signal itself, but it should be removed as it is an obstacle to detection of PPI. A typical PPG signal is activated in the frequency range of 0 to 4 Hz, but high frequency noise is activated in a larger frequency band and can be removed using a low pass filter.

PPG 신호에 동잡음이 포함된 경우에는 도 2(b)와 같이 신호의 원형을 알아볼 수 없을 만큼 심각한 왜곡이 발생한다. 이러한 동잡음은 다양한 주파수 대역에서 발생하며, PPG 신호가 활성화되는 0~4Hz의 주파수 대역에도 영향을 주기 때문에 단순한 필터로 제거할 수 없다. 동잡음은 PPI, 즉 신호의 한 주기를 검출할 때에 심각한 방해요인이 되므로 동잡음을 해결하기 위한 신호처리 기법이 요구된다.When the PPG signal includes motion noise, the distortion of the signal can not be detected as shown in Fig. 2 (b). Such motion artifacts occur in various frequency bands and can not be removed by simple filters because they affect the frequency range of 0-4 Hz where the PPG signal is activated. Since the motion noise is a serious obstacle when detecting a PPI, that is, a period of a signal, a signal processing technique for solving motion noise is required.

도 3은 본 발명에 따라 원 신호를 웨이블릿 변환하여 분해하는 과정을 나타내는 도면이다. 이산 웨이블릿 변환에서 원 신호(S)는 저역통과필터를 통과한 신호와 고역통과필터를 통과한 신호의 합으로 나타낼 수 있다. 원 신호는 저역통과필터와 고역통과필터를 통과 후 고역통과필터로부터 상세계수(Detail coefficients, D[n])와 저역통과필터로부터 근사계수(Approximation coefficients, A[n])가 출력된다. 각각의 출력은 원 신호의 절반의 주파수 대역을 갖는다. 원 신호는 나누어진 상세계수와 근사계수의 합으로 나타나며 하기의 식으로 나타낼 수 있다.3 is a diagram illustrating a process of wavelet-transforming and decomposing an original signal according to the present invention. In the discrete wavelet transform, the original signal S can be represented by a sum of a signal that has passed through the low-pass filter and a signal that has passed through the high-pass filter. The original signal passes through the low-pass filter and the high-pass filter and then the approximation coefficients A [n] are output from the high-pass filter and the detail coefficients D [n] from the low-pass filter. Each output has a frequency band that is half the original signal. The original signal is the sum of the divided detailed coefficients and the approximate coefficients and can be expressed by the following equation.

S[n]=A[n]+D[n]....수학식(1)S [n] = A [n] + D [n]

웨이블릿 변환을 시행할 때마다 주파수 대역은 2개의 대역으로 분할되며, 낮은 주파수 대역 성분이 A[n], 높은 주파수 대역 성분이 D[n]이다.Each time the wavelet transform is performed, the frequency band is divided into two bands, the low frequency band component A [n] and the high frequency band component D [n].

이와 같이 저역통과 필터를 통과한 신호 A[n]을 반복해서 웨이블릿 변환하는 경우 도 3과 같은 형태로 신호가 분리되며 6차 웨이블릿 변환한 후의 신호는 하기의 식으로 나타낼 수 있다.When the signal A [n] that has passed through the low-pass filter is subjected to wavelet transformation in such a manner, signals are separated in the form as shown in FIG. 3, and the signal after the sixth wavelet transform can be expressed by the following equation.

S=D1+D2+D3+D4+D5+D6+A6....수학식(2)&Quot; (2) " S = D1 + D2 + D3 + D4 + D5 +

도 4는 본 발명에 따라 PPG 신호에 동잡음이 포함되었는지의 여부를 판단하는 방법의 단계를 나타내는 흐름도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 PPG 신호에 동잡음 포함 여부의 판단방법은 PPG 신호를 측정하는 단계(S110)와, 고주파 잡음을 제거하는 단계(S120)와, 기준신호를 설정하는 단계(S130)와, 유사 기저신호를 선정하는 단계(S140)와, 기저신호를 이용하여 웨이블릿 변환하는 단계(S150)와, 변환된 값을 이용하여 동잡음을 판단하는 단계(S160)를 포함한다.4 is a flowchart illustrating a method of determining whether a PPG signal includes motion artifacts according to the present invention. As shown in FIG. 4, the method for determining whether or not a PPG signal according to the present invention includes motion noise includes the steps of measuring a PPG signal (S110), removing high frequency noise (S120), setting a reference signal A step S140 of selecting a similar base signal, a step S150 of performing wavelet transformation using a base signal, and a step S160 of determining a motion noise using the converted value.

처음으로 알고리즘을 적용하기 위해 신호를 측정할 때에 사용자가 안정된 상태에서 일정시간 동안 움직임 없이 PPG 신호를 측정(S110)한다. 이때 측정된 신호를 이용하여 이후 웨이블릿 변환시 사용할 기저신호를 결정하므로 최대한 잡음이 포함되지 않는 환경에서 측정한다. 신호 측정시 사용자가 PPG 센서를 부착할 신체 말단부위를 결정하며, 일반적으로 많이 측정되는 부위는 손가락이다. 측정부위 결정시, 질병에 의한 혈류변화가 잦은 신체 말단부위는 신호 측정에 있어서 질병에 의해 신호가 왜곡되므로 최대한 질병의 영향이 작은 부위를 채택하여 신호를 측정하는 것이 바람직하다.When measuring a signal to apply an algorithm for the first time, the user measures the PPG signal without moving for a predetermined time in a stable state (S110). At this time, since the base signal to be used in the subsequent wavelet transform is determined by using the measured signal, it is measured in an environment where maximum noise is not included. During signal measurement, the user determines the end of the body to attach the PPG sensor. When determining the site of measurement, it is desirable to measure the signal by adopting the site with the smallest effect of the disease as the signal is distorted by the disease in the terminal part of the body where the blood flow due to disease frequently changes.

이와 같이 신체 말단부위에서 신호 측정시, 측정된 맥파 신호에는 사용자의 움직임에 의한 동잡음뿐만 아니라 물리적, 기계적인 특성에 의하여 잡음이 포함되게 된다. 이러한 특성에 의한 잡음은 일반적으로 고주파 영역에 포함되며 PPG 신호의 주기검출에 이용되는 PPI 검출시 방해요인이 되기 때문에 제거되어야 한다.In the measurement of the signal on the body terminal, the measured pulse wave signal includes noise due to physical and mechanical characteristics as well as motion noise due to user's motion. The noise due to these characteristics is generally included in the high frequency range and should be removed because it is an obstacle in the detection of the PPI used for detecting the period of the PPG signal.

고주파 잡음을 제거하는 단계(S120)에서는 저역통과 필터(Low Pass Filter: LPF)를 이용하여 고주파 대역의 신호 잡음을 제거할 수 있다.In step S120 of removing the high-frequency noise, a low-pass filter (LPF) can be used to remove the signal noise in the high-frequency band.

PPG 신호측정단계(S110)에서 측정한 PPG 신호에 기계적, 물리적 특성에 의한 고주파 대역의 신호잡음이 존재한다. 이 고주파 대역의 신호잡음은 PPG 신호의 주기 검출에 있어 방해요인이 되므로 저역통과 필터를 사용하여 고주파 잡음을 제거한다. 이후 웨이블릿 변환시 FIR(Finite Impulse Response)필터를 기반으로 한 FWT(Fast Wavelet Transform), 즉 이산 웨이블릿 변환을 사용하므로 적당한 FIR 필터를 이용하여 고주파 잡음을 제거한다. FIR 필터는 이동평균필터, 바틀렛필터, 해닝필터, 해밍필터 등 다양한 필터가 사용될 수 있으며, 본 발명에서는 이 중 가장 큰 최소 저지 대역 감쇠를 갖는 해밍필터를 사용하였으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 발명의 실시예에서 차단주파수는 6Hz로 설정하였으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.In the PPG signal measurement step (S110), the signal noise in the high frequency band due to the mechanical and physical characteristics exists in the PPG signal. The signal noise in the high frequency band is an obstacle to the detection of the period of the PPG signal, and therefore a high-frequency noise is eliminated by using a low-pass filter. Since wavelet transform is performed using FWT (Fast Wavelet Transform) based on a finite impulse response (FIR) filter, wavelet transform is used to remove high frequency noise using an appropriate FIR filter. Various filters such as a moving average filter, a Bartlett filter, a Hanning filter, and a Hamming filter can be used as the FIR filter. In the present invention, the Hamming filter having the largest minimum band-stop attenuation is used, but the present invention is not limited thereto. In the embodiment of the present invention, the cutoff frequency is set to 6 Hz, but the present invention is not limited thereto.

다음으로 고주파 잡음이 제거된 신호에서 웨이블릿 변환시 사용할 기저신호를 설정하기 위해 기준신호를 설정(S130)한다. 기준신호는 사용자가 안정된 상태에서 측정되어야하며 측정시 움직임이 없어야 한다. 이러한 조건에서 신호를 측정하여도 센서의 특성상 초기에는 사용자의 일반적인 맥파의 크기보다 작은 신호가 검출되며 진폭과 크기가 고르지 않다. 따라서 측정 초기의 신호는 기준신호로 사용할 수 없기 때문에, 일정시간이 지난 후의 정상적인 신호를 이용하여 기준신호를 설정한다. 이때 일반적인 PPG 신호의 주기가 0.6~1.2초 정도의 주기를 갖기 때문에 약 3주기에 해당하는 3초의 시간이 지난 후의 첫 번째 주기를 기준신호로 설정할 수 있다. PPG 신호는 사람마다 다른 특성과 형태를 가지며 측정 부위에 따라서도 다른 형태를 가진다. 이러한 각 사용자의 맥파 특성을 반영한 기준신호를 선정하고 이를 바탕으로 웨이블릿 변환 기저신호를 결정하므로 동잡음을 판단하기에 용이하다.Next, a reference signal is set (S130) in order to set a base signal to be used in wavelet transformation in a signal in which high frequency noises are removed. The reference signal shall be measured by the user in a stable state and shall have no motion during the measurement. Even if a signal is measured under these conditions, a signal smaller than the size of a user's general pulse wave is initially detected at the characteristic of the sensor, and amplitude and size are not uniform. Therefore, since the signal at the initial stage of measurement can not be used as a reference signal, a reference signal is set using a normal signal after a predetermined time elapses. In this case, since the period of the general PPG signal has a period of 0.6 to 1.2 seconds, the first period after 3 seconds corresponding to about 3 periods can be set as the reference signal. PPG signals have different characteristics and shapes for different people and have different shapes depending on the region to be measured. It is easy to judge the motion noise by selecting the reference signal reflecting the pulse wave characteristics of each user and determining the wavelet transform base signal based on the reference signal.

다음으로 S130의 단계에서 설정된 사용자의 기준신호를 이용하여 웨이블릿 변환시 사용될 기저신호를 설정(S140)한다. 이때 기저신호는 사용자의 기준신호, 기저함수와 상호상관 기법을 이용하여 여러 기저함수 중 가장 유사한 함수를 채택한다. 웨이블릿 변환에 사용되는 여러 기저함수가 있는데 이 중 스케일링 함수가 존재하고 FWT에 적합하도록 FIR필터를 적용할 수 있으며, 이산 웨이블릿 변환이 가능한 기저함수인 'Harr(harr)', 'Daubechies(dbN)', 'Symlets(symN)', 'Coiflets(coifN)', 'Biothogonal wavelets(biorN)', 'Reverse biothogonal wavelets(rbioN)', 'Discrete approximation of Meyer wavelet(dmey)'를 채택하여 이 기저함수들과 기준신호를 상호 상관기법을 이용하여 비교한다. 비교된 상기 7개의 기저함수 중 기준신호와 가장 유사한 기저함수를 이후 사용할 웨이블릿 변환 모함수로 설정한다. 기준신호와 가장 유사한 기저함수를 선택함에 있어서, 7개의 기저함수와 기준신호에 상호상관 기법을 적용하여 각 상호상관 기법의 최대값의 수치를 비교하여 가장 큰 값을 기저신호로 선정한다. 유사한 정도를 수치화 하는 것은 matlab의 cross-correlation 함수를 이용하여 상호상관 기법의 결과값을 찾고, max 함수를 이용하여 가장 큰 값을 알아낸 후 7개의 기저신호 각각의 최대값에 해당하는 7개의 값 중에서 최대값을 다시 측정하는 방식으로 기저신호를 결정한다.Next, a base signal to be used in the wavelet transform is set using the reference signal of the user set in step S130 (S140). At this time, the base signal adopts the most similar function among the base functions by using the reference signal of the user, the basis function and the cross-correlation technique. There are several base functions used for wavelet transform. Of these, there are scaling functions and FIR filter can be applied to fit FWT. The basic functions 'Harr (harr)', 'Daubechies (dbN)', , 'Symbols (symN)', 'Coiflets (coifN)', 'Biothogonal wavelets (biorN)', 'Reverse biothogonal wavelets (rbioN)' and 'Discrete approximation of Meyer wavelet The reference signals are compared using a cross-correlation technique. The basis function closest to the reference signal among the seven basis functions compared is set as the number of wavelet transform sub-frames to be used later. In choosing the baseline function that is most similar to the reference signal, the maximum value of each cross correlation technique is compared by applying the cross correlation technique to the 7 basis functions and the reference signal, and the largest value is selected as the base signal. In order to quantify the similarity, the cross-correlation function of matlab is used to find the result of the cross-correlation method, and the maximum value is found by using the max function. Then, seven values corresponding to the maximum value of each of the seven base signals The base signal is determined in such a manner that the maximum value is again measured.

다음으로 S140에서 설정된 기저함수를 이용하여 웨이블릿 변환(S150)을 수행한다. 웨이블릿 변환을 한번 수행할 때마다 신호는 approximation(A[n]) 부분과 detail(D[n]) 부분으로 나뉘는데 A[n]은 낮은 주파수 대역이며, D[n]은 높은 주파수 대역을 나타낸다. 이때 A[n]이 0~4Hz의 주파수 대역을 가지도록 웨이블릿 변환을 반복한다. 이와 같이 반복하는 이유는 일반적인 심박이 4Hz 미만이기 때문이며, 한 주기를 쉽게 검출하기 위해서 4Hz 미만의 구간을 포함하도록 변환단계를 설정한다. 일반적으로 변환단계 결정시 샘플링 주파수를 이용하며, 웨이블릿 변환 횟수 결정 방식은 도 5를 이용하여 설명한다.Next, the wavelet transform (S150) is performed using the basis function set in S140. A [n] is a low frequency band, and D [n] is a high frequency band. In this case, the signal is divided into an approximation (A [n]) part and detail (D [n]) part. At this time, the wavelet transform is repeated so that A [n] has a frequency band of 0 to 4 Hz. The reason for this repetition is that the normal heartbeat is less than 4 Hz, and the conversion step is set to include an interval of less than 4 Hz in order to easily detect one period. Generally, the sampling frequency is used in the conversion step determination, and the wavelet conversion frequency determination method will be described with reference to FIG.

도 5는 본 발명에 따라 웨이블릿 변환 횟수를 결정하는 단계를 나타내는 흐름도이다. a의 초기값은 1이고(S151), S152의 단계에서 fs≤2a-1을 만족하는지를 판단한다. 이를 만족하지 않는 경우, a의 값에 1을 더하여(S153), S152의 단계를 반복한다.5 is a flow chart showing the step of determining the number of wavelet transforms according to the present invention. The initial value of a is 1 (S151), and it is determined in step S152 whether f s ? 2 a-1 is satisfied. If it is not satisfied, 1 is added to the value of a (S153), and the step of S152 is repeated.

fs는 샘플링 주파수이고 fs≤2a-1을 만족하는 가장 작은 a-3가 반복되어야 할 변환 횟수이다. fs≤2a-1을 만족하는 가장 작은 a-3의 횟수만큼 A[n]를 웨이블릿 변환한다(S154). 웨이블릿 변환에 의해 고주파영역과 저주파영역으로 분할되므로 상대적인 기준에 의해 A[n] 및 D[n]으로 나뉘게 된다.fs is the number of times the smallest a-3 satisfying fs < 2 > a-1 is to be repeated. (n) is wavelet-transformed by the number of times of the smallest a-3 that satisfies fs? 2 a-1 (S154). Frequency domain and low-frequency domain by the wavelet transform, it is divided into A [n] and D [n] by a relative standard.

본 발명의 실시예에서는 A[n]에 대해 웨이블릿 변환을 실시하였으나 이에 대해 한정하는 것은 아니며, 어떠한 부분을 변환하는지에 따라 A[n] 및 D[n]의 값이 변할 수 있고 웨이블릿 변환에 있어서 A[n]을 지속적으로 분할하는 것뿐만 아니라 D[n]을 변환대상으로 설정하여 분할할 수도 있다.In the embodiment of the present invention, the wavelet transform is performed on A [n], but the present invention is not limited thereto. The values of A [n] and D [n] may vary depending on which part is transformed, It is also possible to divide A [n] by setting D [n] as a conversion target as well as continuously dividing it.

구체적으로, 원하는 대역을 얻기 위해서 1회 분할 시 A[n] 및 D[n] 중 어떤 신호를 선택하여 분할할지를 결정할 수 있다. 예를 들어, (32-48) 주파수 대역의 신호를 얻고 싶은 경우, 1회의 변환으로 (0-128), (128-256), 2회의 변환으로 (0-64), (64-128), (128-256)(A[n] 변환), 3회의 변환으로 (0-32), (32-64), (64-128), (128-256)(A[n] 변환), 4회의 변환으로 (0-32), (32-48), (48-64), (64-128), (128-256)(D[n] 변환)와 같이 주파수가 분할되므로 원하는 주파수 대역신호를 얻을 수 있다. 이와 같이 웨이블릿 변환을 1회 수행할 때마다 어떤 신호를 선택하여 분할할 것인지를 선택할 수 있으며, 웨이블릿 변환을 수행할 때마다 신호가 A[n] 및 D[n]으로 나뉘게 된다.Specifically, in order to obtain a desired band, it is possible to determine which signal A [n] and D [n] is selected and divided at the time of one-time division. For example, if you want to obtain a signal in the (32-48) frequency band, you can use (0-128), (128-256), (0-64), (64-128) (128- 256) (A [n] conversion), three conversions (0-32), (32-64), (64-128) Since the frequency is divided into (0-32), (32-48), (48-64), (64-128), (128-256) . In this manner, it is possible to select which signal is selected and divided each time the wavelet transform is performed once, and the signal is divided into A [n] and D [n] each time the wavelet transform is performed.

본 발명의 실시예에서 사용한 신호의 샘플링 주파수는 256Hz이므로 6차 변환한 A[n]이 0~4Hz인 구간을 포함한다. 표 1은 원 신호를 도 3의 방식으로 웨이블릿 변환한 신호의 주파수 분포이다.Since the sampling frequency of the signal used in the embodiment of the present invention is 256 Hz, it includes the section where A [n] converted from the sixth order is 0 to 4 Hz. Table 1 shows the frequency distribution of a signal obtained by wavelet-transforming the original signal by the method shown in Fig.

nn 1One 22 33 44 55 66 77 A[n]A [n] 0-1280-128 0-640-64 0-320-32 0-160-16 0-80-8 0-40-4 0-20-2 D[n]D [n] 128-256128-256 64-12864-128 32-6432-64 16-3216-32 8-168-16 4-84-8 2-42-4

상기의 수학식(2)에서와 같이 D[1]+D[2]+D[3]+D[4]+D[5]+D[6]+A[6]의 총합은 원래의 샘플링 주파수 신호가 됨을 알 수 있다.The sum of D [1] + D [2] + D [3] + D [4] + D [5] + D [6] + A [6] as in Equation Frequency signal.

다음으로 심박이 활성화되는 구간을 이용하여 사용자 맥파의 한 주기를 검출하고, 그 주기를 이용하여 검출된 신호에 동잡음이 포함되었는지 여부를 판단한다(S160). 동잡음의 포함여부를 판단하는 방법은 도 6을 이용하여 설명한다. Next, one period of the user's pulse wave is detected using a period in which the heartbeat is activated, and it is determined whether motion noise is included in the detected signal using the period (S160). A method for determining whether or not the motion noise is included will be described with reference to FIG.

도 6은 본 발명에 따라 동잡음을 판단하는 방법의 단계를 나타내는 흐름도이다. 심박이 활성화되는 구간을 이용하여 한 주기를 검출할 때에 신호의 PPI를 이용하여 신호주기를 검출(S161)한다. 동잡음이 포함되지 않은 경우는 일정한 간격으로 PPI가 나타나지만 동잡음이 포함되는 경우는 PPI가 달라진다. 일반적인 심박은 0.8초 정도이고, 동잡음이 발생한 구간은 그 주기가 0.3~1.6초로 급격하게 변화한다. 따라서 주기가 0.3초보다 작은지를 판단하여(S162), 작은 경우는 동잡음이 포함되었다고 판단한다(S166). S162의 단계에서 판단 기준이 되는 주기는 0.3초로 설정되었으나 상황에 따라 다르게 설정될 수 있다.6 is a flow chart showing steps of a method for determining motion noise according to the present invention. The signal period is detected using the PPI of the signal when detecting a period using the heartbeat activated interval (S161). If there is no dynamic noise, PPI appears at regular intervals, but if dynamic noise is included, the PPI changes. The normal heartbeat is about 0.8 seconds, and the period in which the motion noise occurs is rapidly changed from 0.3 to 1.6 seconds. Therefore, it is determined whether the period is less than 0.3 seconds (S162), and if it is smaller, it is determined that motion noise is included (S166). In step S162, the cycle of the determination reference is set to 0.3 seconds, but it may be set differently depending on the situation.

동잡음을 판단할 때 심박에 의한 영향이 있지만 그 정도가 다른 주파수 대역에 비해 작고, 동잡음이 심박에 비해 영향이 큰 주파수 대역을 이용한다. 이러한 주파수 대역에 해당하는 부분은 약 32~64Hz에 해당하는 부분이다. 심박의 주기는 평균 0.8초 정도이고, 만약 이 주파수 대역의 성분 값이 크게 나타난다면 그 신호에 동잡음이 포함되었다고 판단한다. 동잡음을 판단할 때 각 주기의 신호와 기준신호의 32~64Hz 주파수 대역의 신호의 파워를 합산(S163)한 후 비교하여 각 주기의 신호가 기준신호의 일정 배수 이상인지를 판단(S164)하여 일정배수 이상이면 그 주기에 동잡음이 포함되었다고 판단하고(S166), 미만이면 정상신호로 판단한다(S165). 기준신호의 일정 배수 이상인지를 판단하는 과정에서 상기 배수는 1.4 내지 1.6, 바람직하게는 1.5로 설정될 수 있다.In determining the motion noise, a frequency band that is affected by heartbeat but whose degree is smaller than other frequency bands and whose motion noise is more affected than heartbeat is used. The portion corresponding to this frequency band corresponds to about 32 to 64 Hz. The heartbeat period is about 0.8 seconds on average, and if the component value of this frequency band is large, it is judged that the signal contains motion noise. In the determination of the dynamic noise, the power of the signal of each period and the signal of the frequency band of 32 to 64 Hz of the reference signal are summed (S163), and it is determined whether the signal of each period is a certain multiple of the reference signal or not If it is more than a predetermined multiple, it is determined that the dynamic noise is included in the period (S166). If the period is less than the certain period, it is determined that the dynamic signal is a normal signal (S165). In the process of determining whether the reference signal is more than a certain multiple of the reference signal, the multiple may be set to 1.4 to 1.6, preferably 1.5.

도 7은 본 발명에 따라 동잡음의 판단 결과를 나타내는 그래프이다. 동잡음을 발생시킨 PPG 신호는 도 7(a)에서 PPI가 짧은 세 군데에서 확인할 수 있다. 동잡음 판단을 위해서 기준신호를 설정하고 기저함수를 설정한 후에 0~4Hz 범위의 A[n] 구간과 32~64Hz의 주파수 범위를 갖는 D[n] 구간이 나타나도록 웨이블릿 변환하고 해당 D[n] 구간의 각 주기의 파워가 기준 신호의 해당 구간의 파워의 1.5배 이상이 되는 주기를 동잡음이 발생한 주기로 판단하였다. 신호 측정 초기의 신호로 기준신호를 설정하기 때문에 기준신호의 진폭이 충분히 커지지 않을 수 있고, 사용자가 움직이지 않아도 감정의 변화나 긴장과 같은 심리적인 이유로 심박의 변화가 있을 수 있기 때문에 충분한 오차범위를 1.5배로 설정하는 것이 바람직하다.FIG. 7 is a graph showing the determination result of the motion noise according to the present invention. FIG. The PPG signal generating the motion noise can be confirmed in three short PPIs in FIG. 7 (a). After the reference signal is set and the basis function is set, the wavelet transform is performed so that the A [n] section in the range of 0 to 4 Hz and the D [n] section in the frequency range of 32 to 64 Hz appear, ] Period is equal to or more than 1.5 times the power of the corresponding section of the reference signal is determined as the period in which the dynamic noise occurs. The amplitude of the reference signal may not be sufficiently large because the reference signal is set at the initial signal of the signal measurement. Even if the user does not move, there may be a change of heartbeat due to psychological reasons such as change of emotions or tension. It is preferable to set it to 1.5 times.

실제 실험 결과 1.2배를 기준으로 동잡음을 판단한 경우에는 동잡음 뿐만 아니라 정상신호 또한 동잡음으로 판단하는 경우가 발생하였고, 1.7배를 기준으로 판단한 경우에는 동잡음을 정상적으로 구별하지 못하는 경우가 발생하였기 때문에 가장 적절한 1.5배를 기준으로 실험을 진행하였다.As a result of the actual experiment, when the dynamic noise is judged based on 1.2 times, the normal signal is judged to be the motion noise as well as the motion noise, and when it is judged based on 1.7 times, the motion noise can not be normally discriminated Therefore, the experiment was conducted based on the most appropriate 1.5 times.

도 7(b)는 0~4Hz 구간, 7(c)는 32~64Hz 구간, 7(d)는 각 주기의 32~64Hz 구간의 파워를 한 주기의 시작부터 다음 주기까지 차례로 더한 결과이다. 도 7(c)에 도시된 바와 같이 정상적인 맥파인 경우에 D[n]부분의 파워가 매우 작게 나타나고, 동잡음이 포함된 경우에는 큰 값을 나타내는 것을 볼 수 있다.7 (b) is a result of adding 0 to 4 Hz, 7 (c) is a period of 32 to 64 Hz, and 7 (d) is a power of 32 to 64 Hz of each cycle in order from the beginning of one cycle to the next cycle. As shown in FIG. 7 (c), in the case of a normal pulse wave, the power of the D [n] portion appears to be very small, and a large value is shown when motion noise is included.

도 7(d)의 값을 이용하여 동잡음 포함여부를 판단한 결과, 도 7(e)에 도시된 바와 같이 실제로 동잡음이 존재한다고 판단한 경우에는 0을 해당 주기 동안 출력하고 동잡음이 포함되지 않았다고 판단한 경우에는 1을 해당 주기 동안 출력한 것으로, 동잡음이 포함되면 이를 정확하게 판단하고 있음을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 7 (e), if it is determined that the dynamic noise is present, it is determined that the dynamic noise is not included in the output signal during the corresponding period In the case of judging, 1 is outputted during the corresponding period, and it can be confirmed that it is judged correctly when the motion noise is included.

도 8은 본 발명에 따라 주기의 사용 여부에 따른 동잡음 판단 결과를 나타내는 그래프이다. 주기를 이용하지 않고 신호를 분석한 결과 도 8(a)와 같이 동잡음이 포함되었음에도 동잡음이 포함되지 않았다고 판단하는 오류가 발생하였다. 이는 신호에 잡음이 포함되었지만 측정된 주기가 기준신호의 주기보다 짧아 해당 주기 동안 누적된 잡음의 크기가 기준신호보다 크지 않아서 발생하는 오류이다. 도 8(b)는 주기를 이용한 동잡음 판단 실험 결과로, 신호의 주기가 0.3 이하인 경우 동잡음이 포함되었다는 알고리즘을 추가한 결과 신호의 동잡음 포함 여부를 정확히 판단하고 있음을 확인할 수 있다. 이에 따라 도 6의 S162에서와 같이 일정 범위 이하의 주기를 갖는 신호에 대해서는 동잡음이 포함된 것으로 판단(S166)하는 과정을 포함시키는 것이 바람직하다.8 is a graph showing a result of the determination of the dynamic noise according to whether or not the period is used according to the present invention. As a result of analyzing the signal without using the period, an error occurs that the motion noise is included but the motion noise is not included as shown in FIG. 8 (a). This is an error that occurs because the noise is included in the signal but the measured period is shorter than the period of the reference signal, so that the magnitude of the accumulated noise during that period is not larger than the reference signal. FIG. 8 (b) is a result of the dynamic noise judgment experiment using the period. As a result of adding the algorithm that the dynamic noise is included when the signal period is 0.3 or less, it can be confirmed that the signal includes the dynamic noise correctly. Accordingly, it is preferable to include a process of determining that a signal having a period equal to or shorter than a predetermined range includes motion noise (S166) as in S162 of FIG.

도 9는 본 발명에 따라 웨이블릿 변환 여부에 따른 동잡음 판단 결과를 나타내는 그래프이다. 9 is a graph showing a result of motion noise determination according to the wavelet transform according to the present invention.

주기만을 이용하여 동잡음을 판단하게 되면 도 9(a)와 같이 동잡음이 포함되었지만 일정한 간격으로 최고점이 나타나는 경우 동잡음의 포함여부를 정확히 판단하지 못하였지만, 도 9(b)와 같이 주기와 웨이블릿 변환 모두를 사용한 경우 주기만을 이용한 결과보다 동잡음을 정확히 판단하였으며, 20% 시간 동안 동잡음이 포함된 신호에서 동잡음을 판단한 경우, 주기만을 이용한 실험은 16.31%의 시간 동안 동잡음이 포함되었다고 판단하였고, 주기와 웨이블릿 변환을 모두 사용한 실험은 20.88%의 시간 동안 동잡음이 포함되었다고 판단하였다. 즉, 주기와 웨이블릿 변환을 모두 사용한 경우 동잡음을 상대적으로 더 정확하게 판단하였음을 확인할 수 있다.When the dynamic noise is determined using only the period, the dynamic noise is included as shown in FIG. 9 (a). However, when the peak appears at a constant interval, it is not accurately determined whether or not the dynamic noise is included. However, In the case of using all the wavelet transforms, the motion noise is more accurately judged than the result using the periodicity only. When the motion noise is judged in the signal containing the motion noise for 20% of the time, the experiment using the periodicity only includes the motion noise for 16.31% And that the experiment using both the period and wavelet transform included motion artifacts for 20.88% of the time. That is, it can be confirmed that the motion noise is relatively more accurately judged when both the period and the wavelet transform are used.

사용자의 기준신호와 유사한 기저신호를 사용하여 신호를 다양한 주파수 대역으로 분리하고, 특정 주파수 대역의 신호를 이용하여 측정된 맥파신호에 동잡음이 포함되었는지 여부를 판단한 결과는 하기의 표 2와 같다.Table 2 below shows the result of determining whether motion noise is included in the measured pulse wave signal using a signal of a specific frequency band by separating the signal into various frequency bands using a base signal similar to the user's reference signal.

실험자 AExperient A 실험자 BExperient B 실험자 CExperient C 실험자 DExperient D 20%20% 20.1820.18 19.8219.82 22.5622.56 21.9521.95 30%30% 29.9529.95 30.4630.46 31.6731.67 31.2431.24

신호 전체 측정 시간 중 각각 20% 및 30%의 시간 동안 실험자가 임의로 잡음을 포함시켰다. 정확한 20%가 아닌 오차가 실험결과에 존재하지만, 이는 잡음이 포함된 한 주기를 모두 잡음이 포함되었다고 판단하기 때문에 발생하는 오차로 한 주기의 처음이나 끝부분에 동잡음이 포함된 경우 오차가 발생한다. 이러한 오차는 측정시간이 길어질수록 상대적으로 영향이 줄어든다. 실험자 A와 실험자 B의 실험결과는 200초 동안 측정된 결과이고, 실험자 C와 D는 100초 동안 측정한 결과로써, 측정시간이 길어질수록 오차가 감소함을 확인할 수 있다.The experimenter randomly included noise for 20% and 30% of the total signal measurement time, respectively. An error of not exactly 20% exists in the experimental result. However, this error occurs because it is determined that noise is included in one cycle including noise, and when there is motion noise at the beginning or end of one cycle, an error occurs do. The longer the measurement time, the less the effect is. Experiments A and B show the results for 200 seconds. Experiments C and D show the results for 100 seconds. As the measurement time increases, the error decreases.

상기의 과정에 의해 다양한 주파수 대역에서 발생하는 동잡음이 신호에 포함되었는지를 확인할 수 있다.Through the above process, it can be confirmed whether or not the motion noise occurring in various frequency bands is included in the signal.

본 명세서에 기재된 본 발명의 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관한 것이고, 발명의 기술적 사상을 모두 포괄하는 것은 아니므로, 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 권리범위 내에 있게 된다.The embodiments of the present invention described in the present specification and the configurations shown in the drawings relate to the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to encompass all of the technical ideas of the present invention so that various equivalents It should be understood that water and variations may be present. Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. , Such changes shall be within the scope of the claims set forth in the claims.

Claims (11)

PPG 신호를 측정하는 단계;
상기 측정된 PPG 신호에서 고주파 잡음을 제거한 신호를 생성하는 단계;
상기 고주파 잡음을 제거한 신호에서 기준신호를 설정하는 단계;
상기 설정된 기준신호를 바탕으로 기저신호를 선정하는 단계;
상기 기저신호를 이용하여 웨이블릿 변환하는 단계; 및
상기 웨이블릿 변환된 값을 이용하여 동잡음을 판단하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법.
Measuring a PPG signal;
Generating a signal from which the high frequency noise is removed from the measured PPG signal;
Setting a reference signal in the signal from which the high-frequency noise is removed;
Selecting a base signal based on the set reference signal;
Performing wavelet transform using the base signal; And
Determining a motion noise using the wavelet-transformed value;
And determining a dynamic noise using the wavelet transform.
제1항에 있어서,
상기 고주파 잡음을 제거한 신호를 생성하는 단계는 FIR 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of generating the signal from which the high frequency noise is removed uses an FIR filter.
제1항에 있어서,
상기 기준신호는 미리 정해진 시간 경과 후의 첫 번째 주기를 선정하는 것을 특징으로 하는 웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reference signal selects a first period after a predetermined time elapses.
제1항에 있어서,
상기 기저신호를 선정하는 단계는 이산 웨이블릿 변환이 가능한 복수의 기저함수와 기준신호에 상호상관 기법을 적용하여 각 상호상관 기법의 최대값 수치를 비교하여 가장 큰 값을 기저신호로 선정하는 것을 특징으로 하는 웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the base signal is selected by applying a cross-correlation technique to a plurality of base functions and a reference signal capable of performing discrete wavelet transform and comparing the maximum value of each cross-correlation technique, and selecting the largest value as a base signal Determination of motion noise using wavelet transform.
제1항에 있어서,
상기 기저신호를 이용하여 웨이블릿 변환하는 단계는 저주파 대역의 주파수가 0~4Hz의 주파수 대역을 가지도록 웨이블릿 변환을 반복하는 것을 특징으로 하는 웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of performing the wavelet transform using the base signal repeats the wavelet transform so that the frequency of the low frequency band has a frequency band of 0 to 4 Hz.
제5항에 있어서,
상기 웨이블릿 변환은 저주파 대역의 주파수가 2a-1 이하를 만족하는 가장 작은 a-3의 횟수만큼 반복하는 것을 특징으로 하는 웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the wavelet transform is repeated a number of times smaller than the smallest a-3 in which the frequency of the low-frequency band satisfies 2 a-1 or less.
제1항에 있어서,
상기 동잡음을 판단하는 단계는 검출된 신호 주기가 미리 정해진 값 이하인 경우 동잡음이 포함된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the determining of the motion noise comprises determining that motion noise is included when the detected signal period is less than or equal to a predetermined value.
제1항에 있어서,
상기 동잡음을 판단하는 단계는 미리 정해진 주파수 대역의 주기별 파워를 합산한 값이 기준신호의 일정 배수 이상인지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of determining the motion noise comprises the step of determining whether a value obtained by summing the power of each predetermined period of the frequency band is equal to or greater than a predetermined multiple of the reference signal.
제8항에 있어서,
상기 일정 배수는 1.4 내지 1.6인 것을 특징으로 하는 웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the constant multiple is 1.4 to 1.6.
제8항에 있어서,
상기 미리 정해진 주파수 대역은 32 내지 64Hz인 것을 특징으로 하는 웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the predetermined frequency band is 32 to 64 Hz.
제1항에 있어서,
상기 동잡음을 판단하는 단계는 검출된 신호 주기가 미리 정해진 값 이하인 경우 동잡음이 포함된 것으로 판단하는 단계와, 미리 정해진 주파수 대역의 주기별 파워를 합산한 값이 기준신호의 일정 배수 이상인지를 판단하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이블릿 변환을 이용한 동잡음 판단 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of determining the dynamic noise includes the steps of: determining that the dynamic noise is included when the detected signal period is less than a predetermined value; determining whether the value obtained by adding the power per period of the predetermined frequency band is equal to or greater than a predetermined multiple And determining the motion noise using the wavelet transform.
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