一種短距離非接觸式單目標(biāo)呼吸率和呼吸幅度檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種呼吸率和呼吸深度測(cè)試方法，具體涉及一種短距離非接觸式單目 標(biāo)呼吸率和呼吸幅度檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 人的呼吸率、呼氣和吸氣的周期以及呼吸的幅度變化，是診斷呼吸類疾病和其他 相關(guān)類疾病最重要的生理指標(biāo)。比如睡眠呼吸障礙事件的檢測(cè)中，呼吸的變化，包括呼吸進(jìn) 氣量、呼吸率的變化都能夠反映人體一定的病理特征。這些病理特征經(jīng)常用于動(dòng)脈硬化等 病癥的早期診斷。
[0003] 傳統(tǒng)的呼吸率和呼吸深度測(cè)試方法通常采用測(cè)試胸帶、呼吸導(dǎo)管等接觸式檢測(cè)儀 器來(lái)完成，傳統(tǒng)的接觸式測(cè)試方式對(duì)測(cè)試場(chǎng)景具有一定的要求，而在某些特殊的場(chǎng)景下，這 些傳統(tǒng)方式不方便使用?，F(xiàn)有技術(shù)中亟需一種呼吸波測(cè)試精度高、適合于短距離多種場(chǎng)景 下對(duì)人體呼吸率和呼吸幅度的長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄的短距離非接觸式單目標(biāo)呼吸率和 呼吸幅度檢測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種適合于短距離多種場(chǎng)景 下對(duì)人體呼吸率和呼吸幅度的長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄的呼吸波測(cè)試精度高的短距離非接 觸式單目標(biāo)呼吸率和呼吸幅度檢測(cè)方法。
[0005] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種短距離非接觸式單目標(biāo)呼吸率和呼吸幅度檢測(cè)方法，包括如下內(nèi)容：使用含有超 寬帶脈沖的無(wú)線電波直射到人體胸部，人體胸部的皮膚、體內(nèi)骨骼和內(nèi)部組織對(duì)無(wú)線電波 進(jìn)行反射，發(fā)射的回波會(huì)隨著時(shí)間變化，帶有胸部呼吸運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的機(jī)械波信息，通過(guò)無(wú)線接 收機(jī)在短距離內(nèi)收到反射電磁波，根據(jù)人體介質(zhì)發(fā)射的特點(diǎn)，應(yīng)用時(shí)頻降噪、自反饋和多分 辨率分解相結(jié)合的數(shù)字信號(hào)處理方法處理采集到的含有快時(shí)間和慢時(shí)間的二維數(shù)字序列， 來(lái)復(fù)原呼吸波信號(hào)，從而得到目標(biāo)人的呼吸率和呼吸幅度。
[0006] 所述數(shù)字信號(hào)處理方法依次包括采用慢時(shí)間和快時(shí)間平均濾波的方法進(jìn)行濾波 降噪、互相關(guān)法增強(qiáng)信號(hào)、小波變換方法得到時(shí)空域分量、小波分量選取、逆小波變換復(fù)原 呼吸波信號(hào)及計(jì)算并得到呼吸率和呼吸幅度。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的檢測(cè)方法通過(guò)無(wú)線電波的發(fā)射和接收來(lái)實(shí)現(xiàn)，不 需要與人體接觸，信號(hào)功率非常低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常用無(wú)線通信設(shè)備，如手機(jī)，wifi路由器等，對(duì) 人體無(wú)害，并且本檢測(cè)方法采用了多種弱信號(hào)數(shù)字信號(hào)處理方法，提高了呼吸波測(cè)試的精 度。本發(fā)明的方法適合于短距離多種場(chǎng)景下對(duì)人體呼吸率，呼吸幅度的長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)監(jiān)控和 記錄。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是單目標(biāo)短距離非接觸式人體呼吸波檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是數(shù)字信號(hào)處理模塊復(fù)原呼吸波波形的處理過(guò)程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 1短距離非接觸式單目標(biāo)呼吸波檢測(cè)方法 1. 1系統(tǒng)框圖和原理 電磁波照射人體組織的吸收和發(fā)射特性取決于組織的電介質(zhì)特性。我們采用中心頻率 從4G到10. 5G左右的電磁波直射到人體的上部軀干時(shí)，人體的皮膚，體內(nèi)骨骼和內(nèi)臟的脂 肪，會(huì)對(duì)電磁波進(jìn)行一定程度的反射。通過(guò)無(wú)線接收機(jī)在短距離內(nèi)收到的反射電磁波，我們 稱為回波。當(dāng)我們發(fā)射一個(gè)很窄的短時(shí)脈沖時(shí)，發(fā)射波和回波都是一個(gè)帶寬很寬的頻域信 號(hào)，具有良好的時(shí)間分辨率。
[0010]系統(tǒng)框圖如圖1。假定發(fā)射天線到人體某個(gè)反射點(diǎn)的距離為Dt，而接收天線到這 個(gè)反射點(diǎn)的距離為Dr，而接收到發(fā)射的固定參考時(shí)延為^ffsrt，那么從發(fā)射窄脈沖開(kāi)始，到 收到這個(gè)人體反射點(diǎn)發(fā)射的回波的時(shí)延為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種短距離非接觸式單目標(biāo)呼吸率和呼吸幅度檢測(cè)方法，其特征在于包括如下內(nèi) 容：使用含有超寬帶脈沖的無(wú)線電波直射到人體胸部，人體胸部的皮膚、體內(nèi)骨骼和內(nèi)部 組織對(duì)無(wú)線電波進(jìn)行反射，發(fā)射的回波會(huì)隨著時(shí)間變化，帶有胸部呼吸運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的機(jī)械波 信息，通過(guò)無(wú)線接收機(jī)在短距離內(nèi)收到反射電磁波，根據(jù)人體介質(zhì)發(fā)射的特點(diǎn)，應(yīng)用時(shí)頻降 噪、自反饋和多分辨率分解相結(jié)合的數(shù)字信號(hào)處理方法處理采集到的含有快時(shí)間和慢時(shí)間 的二維數(shù)字序列，來(lái)復(fù)原呼吸波信號(hào)，從而得到目標(biāo)人的呼吸率和呼吸幅度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的短距離非接觸式單目標(biāo)呼吸率和呼吸幅度檢測(cè)方法，其特 征在于：所述數(shù)字信號(hào)處理方法依次包括采用慢時(shí)間和快時(shí)間平均濾波的方法進(jìn)行濾波降 噪、互相關(guān)法增強(qiáng)信號(hào)、小波變換方法得到時(shí)空域分量、小波分量選取、逆小波變換復(fù)原呼 吸波信號(hào)及計(jì)算并得到呼吸率和呼吸幅度。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種短距離非接觸式單目標(biāo)呼吸率和呼吸幅度檢測(cè)方法，包括如下內(nèi)容：使用含有超寬帶脈沖的無(wú)線電波直射到人體胸部，人體胸部的皮膚、體內(nèi)骨骼和內(nèi)部組織對(duì)無(wú)線電波進(jìn)行反射，發(fā)射的回波會(huì)隨著時(shí)間變化，帶有胸部呼吸運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的機(jī)械波信息，通過(guò)無(wú)線接收機(jī)在短距離內(nèi)收到反射電磁波，根據(jù)人體介質(zhì)發(fā)射的特點(diǎn)，應(yīng)用時(shí)頻降噪、自反饋和多分辨率分解相結(jié)合的數(shù)字信號(hào)處理方法處理采集到的含有快時(shí)間和慢時(shí)間的二維數(shù)字序列，來(lái)復(fù)原呼吸波信號(hào)，從而得到目標(biāo)人的呼吸率和呼吸幅度。本發(fā)明的檢測(cè)方法為非接觸式的對(duì)人體無(wú)害的呼吸波測(cè)試精度較高的檢測(cè)方法，它適合于短距離多種場(chǎng)景下對(duì)人體呼吸率，呼吸幅度的長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄。
【IPC分類】A61B5-08
【公開(kāi)號(hào)】CN104783799
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510151331
【發(fā)明人】韋曉東
【申請(qǐng)人】上海兆觀信息科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月1日