基于光电容积脉搏波成像技术的移动端心率分析引擎的设计与实现

发布时间：2023-10-21 15:31

　　心率是医疗检测中判断人体心血管健康程度的重要指标。近几年来,心血管疾病严重影响着人们的健康,因此对心率的实时监测成为日益迫切的需求及研究和发展的热点。目前在医疗领域中,检测患者心率时所采用的医疗检测仪器较为昂贵,且使用场景有限。随着移动互联网的普及和智能移动终端技术的高速发展,智能手机的造价随之降低,并在全球范围内全年龄段迅速普及。这也为医疗领域的革新提供了便利条件,基于智能手机的移动医疗产品如雨后春笋般发展。本文提出了基于光电容积脉搏波技术的移动端心率采集分析引擎的相关概念,介绍了光电容积脉搏波、Savitzky-Golay算法信号去噪、YUV图像格式转换等相关理论和技术,进行了关于光电容积脉搏波进行心率测量、血氧饱和度测量的模型研究,并且提出一种根据心率变异性对被测者的当前疲劳程度进行评判的模型。设计与实现了移动端心率采集分析引擎软件系统,提出改进高性能YUV图片格式转换算法,在移动端心率采集分析引擎上同时实现了心率、血氧饱和度和人体疲劳度的综合测量。实验表明,本文设计与实现的基于光电容积脉搏波技术的移动端心率采集分析引擎在心率测量、血氧饱和度测量和人体疲劳度测量方面具有较高的准确...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容和论文结构
第二章 理论基础及相关技术
    2.1 光电容积脉搏波
        2.1.1 脉搏波的研究意义
        2.1.2 光电容积脉搏波基本概念
        2.1.3 比尔-朗博定律
        2.1.4 光电容积脉搏波的波形特征
        2.1.5 光电容积脉搏波提取方法
        2.1.6 光电容积脉搏波应用优势
    2.2 基于Savitzky-Golay算法信号去噪处理
        2.2.1 Savitzky-Golay滤波器
        2.2.2 最小二乘平滑的原理
        2.2.3 滤波器的属性
        2.2.4 Savitzky-Golay滤波器频域特性
        2.2.5 Savitzky-Golay算法参数对去噪结果的影响
    2.3 本章小结
第三章 光电容积脉搏波相关生理参数模型研究
    3.1 心率测量
        3.1.1 基于波峰检测的时域心率测量
        3.1.2 基于快速傅里叶变换的频域心率测量
    3.2 心率变异性及疲劳度测量
        3.2.1 心率变异性HRV
        3.2.2 心率变异性用于检测人体疲劳度
        3.2.3 HRV分析方法
        3.2.4 疲劳度评估方法
    3.3 血氧饱和度测量
        3.3.1 血氧饱和度
        3.3.2 反射式血氧饱和度检测方法
    3.4 本章小结
第四章 移动端心率引擎软件系统设计与实现
    4.1 设计原则
    4.2 系统功能与性能要求
        4.2.1 系统功能设计
        4.2.2 系统性能指标
    4.3 架构设计
    4.4 模块设计与开发
        4.4.1 信号预处理模块
        4.4.2 生理参数检测模块
        4.4.3 历史数据模块
        4.4.4 网络模块
        4.4.5 本地存储模块
        4.4.6 附加功能模块
    4.5 系统测试
        4.5.1 功能测试
        4.5.2 性能测试
    4.6 本章小结
第五章 实验结果及分析
    5.1 心率采集准确率对比实验
        5.1.1 实验设计
        5.1.2 实验结果及分析
    5.2 心率变异性及疲劳度实验
        5.2.1 实验设计
        5.2.2 实验结果与分析
    5.3 血氧饱和度测量实验
        5.3.1 实验设计
        5.3.2 实验结果及分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
附录
致谢
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果



本文编号：3856115