在运动状态下脉搏信号的级联滤波算法

文 武，孙再敏

(1.重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065；2.重庆邮电大学 通信新技术应用研究中心，重庆 400065；3.重庆信科设计有限公司，重庆 401121)

引 言

脉搏信号是人体一种生理信号，包含着人体常见的心血管系统病理信息[1]。脉搏波蕴藏着人体大量的健康状态信息状态，可以为诊断疾病或者人体亚健康状态提供重要的科学依据。传统的检测仪器用粘性金属电极和导电凝胶与患者身体接触，给患者带来不便。早在20世纪30年代，HERTZMAN就首次提出了光电容积脉搏波信号描记法[2]。光电容积脉搏波描记术(photoplethysmography，PPG)是一种众所周知的用于监测生理信息的非侵入性方法,可以使用光电容积脉搏描记法来监测受测试者的健康状况。生理信息监测还可以作为一种运动监测手段,有助于人们合理安排运动强度和运动量[3]。

在剧烈的运动状态下，运动伪迹的存在使得脉搏波不能以理想的波形存在，为后续心率提取带来困难。为了减小运动伪迹，参考文献[4]中提出了一种新的方法使得PPG信号中的伪影(motion artifact,MA)去除结合了准确的心率(heart rate,HR)频率估计。参考文献[5]中采用了一种时间序列方法，该方法通过修正个体来修正运动伪影PPG脉冲，所提出的方法将每个脉冲替换为全局平均脉冲和特定脉冲的凸组合局部平均脉冲而不会丢失时间信息的脉冲。参考文献[6]和参考文献[7]中使用小波变换去除运动伪迹，这种方法虽然可以将脉搏信号进行分解，但是需要分析噪声在哪一层，而且对于需要确定小波基及设定阈值。……