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刘璐瑶等:基于小波分析和自相关计算的非接触式生理信号检测 ·1213· 表210名受试者在不同距离生理特征速率测量平均绝对误差率 Table 2 AAEP of radar instantaneous vital sign rates detection from ten subjects at six different distances HR AAEP/% BR AAEP/% Subject Gender Height/cm Weight/kg 0.5m1.0m1.5m2.0m2.5m3.0m0.5m1.0m1.5m2.0m2.5m3.0m 1 Male 178 90 0.87 1.08 0.99 1.59 2.80 3.93 0.451.381.03 2.84 2.773.11 2 Male 176 85 0.69 3.02 1.47 2.98 3.60 4.14 0.840.63 2.19 3.12 4.61 3.50 3 Male 171 65 2.01 1.692.943.263.734.821.441.552.213.281.65 4.35 4 Male 173 68 1.92 3.45 4.78 4.905.767.74 3.231.104.062.45 3.96 4.06 5 Male 183 ® 1.703.86 3.974.054.145.642.253.631.763.483.505.62 6 Male 171 73 2.07 2.98 3.774.724.906.58 0.961.532.64 2.67 2.45 4.81 7 Female 170 50 2.20 4.24 4.27435 6.66 7.05 1.76 2.68 2.52 3.733.77 5.90 8 Female 173 53 2.33 3.95 3.944.91 6.809.66 1.092.39 2.282.32 4.82 6.17 9 Female 176 65 2.50 3.08 4.62 5.22 6.36 7.93 1.62 1.94 2.332.20 2.12 2.34 10 Female 163 2.053.023.333.685.357.282.861.682.132.944.775.00 Average 1.833.033.413.975.016.481.651.852.322.903.444.49 表310名受试者在不同距离生理特征速率测量平均绝对误差 Table 3 AAE of radar instantaneous vital sign rates detection from ten subjects at six different distances HR AAE(bpm) BR AAE(bpm) Subject Gender Height/cm Weight/kg 0.5m1.0m1.5m2.0m2.5m3.0m0.5m1.0m1.5m2.0m2.5m3.0m Male 178 90 0.660.730.62 0.961.80 2.450.080.22 0.150.410.380.46 2 Male 176 85 0.54 2.34 1.14 1.76 2.27 2.45 0.110.100.33 0.43 0.57 0.51 3 Male 171 65 1.64 1.372.16 1.982.393.100.290.290.380.480.25 0.63 4 Male 173 68 1.25 2.322.964.655.627.74 0.440.150.260.63 1.02 1.17 5 Male 183 82 1.16 2.622.602.472.453280.300.510.210.580.51 0.91 6 Male 171 1.38 1.982.502.914.653.770.130.190.330.320.630.70 7 Female 170 50 1.56 3.83 3.63 4.03 6.30 6.96 0.260.29 0.380.92 0.97 1.50 8 Female 173 2.18 2.32 2.39 4.63 6.54 10.4 0.200.42 0.38 0.581.12 1.68 9 Female 176 65 1.74 2.22 3.40 5.41 6.59 7.65 0.26 0.31 0.31 0.63 0.30 0.55 10 Female 163 48 1.741.962.193.505.257.120.370.250.320.791.15 1.42 Average 1.392.172.363.234.395.49 0.240.270.300.580.690.93 用自相关计算减小杂波对心跳信号的影响,提高 参考文献 检测精度.从雷达原始信号中提取的呼吸和心跳 [1]Loon K,Breteler M J M,Wolfwinkel L,et al.Wireless non 信号与参考传感器的信号相比具有很高的一致 invasive continuous respiratory monitoring with FMCW radar:A 性.本文选取不同受试者距离雷达不同距离进行 clinical validation study.JClin Monit Comput,2016,30(6):797 非接触式呼吸心跳检测实验.随着检测距离的增 [2]Kundu S K,Kumagai S,Sasaki M.A wearable capacitive sensor 加,信号信噪比的降低,非接触式生理信号检测难 for monitoring human respiratory rate.Jpn J Appl Phys,2013, 52(4S):04CL05 度渐渐增大.本文方法主要考虑了环境噪声及呼 [3]Sevindir H K,Cetunkaya S,Sayli O.Wavelet transform based 吸谐波对生理信号检测的影响,而由运动引起的 noise removal from ECG signal for accurate heart rate detection 干扰强度较大且具有局部性、多发性及随机性,会 using ECG /I 2015 Medical Technologies National Conference 对生理信号检测产生漂移、不规则、不连续等非 (TIPTEKNO).Bodrum,2015:1 线性变化,文中尚未考虑运动干扰对生理信号检 [4]Madhav K V.Ram M R.Krishna E H,et al.Estimation of 测的影响,我们将在未来的工作中进行更加深入 respiration rate from ECG,BP and PPG signals using empirical 的研究 mode decomposition /2011 IEEE International Instrumentation用自相关计算减小杂波对心跳信号的影响,提高 检测精度. 从雷达原始信号中提取的呼吸和心跳 信号与参考传感器的信号相比具有很高的一致 性. 本文选取不同受试者距离雷达不同距离进行 非接触式呼吸心跳检测实验. 随着检测距离的增 加,信号信噪比的降低,非接触式生理信号检测难 度渐渐增大. 本文方法主要考虑了环境噪声及呼 吸谐波对生理信号检测的影响,而由运动引起的 干扰强度较大且具有局部性、多发性及随机性,会 对生理信号检测产生漂移、不规则、不连续等非 线性变化,文中尚未考虑运动干扰对生理信号检 测的影响,我们将在未来的工作中进行更加深入 的研究. 参    考    文    献 Loon  K,  Breteler  M  J  M,  Wolfwinkel  L,  et  al.  Wireless  non￾invasive continuous respiratory monitoring with FMCW radar: A clinical validation study. J Clin Monit Comput, 2016, 30(6): 797 [1] Kundu S K, Kumagai S, Sasaki M. A wearable capacitive sensor for  monitoring  human  respiratory  rate. Jpn J Appl Phys,  2013, 52(4S): 04CL05 [2] Sevindir  H  K,  Çetu˙nkaya  S,  Şayli  Ö.  Wavelet  transform  based noise  removal  from  ECG  signal  for  accurate  heart  rate  detection using  ECG  //  2015 Medical Technologies National Conference (TIPTEKNO). Bodrum, 2015: 1 [3] Madhav  K  V,  Ram  M  R,  Krishna  E  H,  et  al.  Estimation  of respiration  rate  from  ECG,  BP  and  PPG  signals  using  empirical mode  decomposition  //  2011 IEEE International Instrumentation [4] 表 2  10 名受试者在不同距离生理特征速率测量平均绝对误差率 Table 2 AAEP of radar instantaneous vital sign rates detection from ten subjects at six different distances Subject Gender Height/cm Weight/kg HR AAEP/% BR AAEP/% 0.5 m 1.0 m 1.5 m 2.0 m 2.5 m 3.0 m 0.5 m 1.0 m 1.5 m 2.0 m 2.5 m 3.0 m 1 Male 178 90 0.87 1.08 0.99 1.59 2.80 3.93 0.45 1.38 1.03 2.84 2.77 3.11 2 Male 176 85 0.69 3.02 1.47 2.98 3.60 4.14 0.84 0.63 2.19 3.12 4.61 3.50 3 Male 171 65 2.01 1.69 2.94 3.26 3.73 4.82 1.44 1.55 2.21 3.28 1.65 4.35 4 Male 173 68 1.92 3.45 4.78 4.90 5.76 7.74 3.23 1.10 4.06 2.45 3.96 4.06 5 Male 183 82 1.70 3.86 3.97 4.05 4.14 5.64 2.25 3.63 1.76 3.48 3.50 5.62 6 Male 171 73 2.07 2.98 3.77 4.72 4.90 6.58 0.96 1.53 2.64 2.67 2.45 4.81 7 Female 170 50 2.20 4.24 4.27 4.35 6.66 7.05 1.76 2.68 2.52 3.73 3.77 5.90 8 Female 173 53 2.33 3.95 3.94 4.91 6.80 9.66 1.09 2.39 2.28 2.32 4.82 6.17 9 Female 176 65 2.50 3.08 4.62 5.22 6.36 7.93 1.62 1.94 2.33 2.20 2.12 2.34 10 Female 163 48 2.05 3.02 3.33 3.68 5.35 7.28 2.86 1.68 2.13 2.94 4.77 5.00 Average 1.83 3.03 3.41 3.97 5.01 6.48 1.65 1.85 2.32 2.90 3.44 4.49 表 3  10 名受试者在不同距离生理特征速率测量平均绝对误差 Table 3 AAE of radar instantaneous vital sign rates detection from ten subjects at six different distances Subject Gender Height/cm Weight/kg HR AAE (bpm) BR AAE (bpm) 0.5 m 1.0 m 1.5 m 2.0 m 2.5 m 3.0 m 0.5 m 1.0 m 1.5 m 2.0 m 2.5 m 3.0 m 1 Male 178 90 0.66 0.73 0.62 0.96 1.80 2.45 0.08 0.22 0.15 0.41 0.38 0.46 2 Male 176 85 0.54 2.34 1.14 1.76 2.27 2.45 0.11 0.10 0.33 0.43 0.57 0.51 3 Male 171 65 1.64 1.37 2.16 1.98 2.39 3.10 0.29 0.29 0.38 0.48 0.25 0.63 4 Male 173 68 1.25 2.32 2.96 4.65 5.62 7.74 0.44 0.15 0.26 0.63 1.02 1.17 5 Male 183 82 1.16 2.62 2.60 2.47 2.45 3.28 0.30 0.51 0.21 0.58 0.51 0.91 6 Male 171 73 1.38 1.98 2.50 2.91 4.65 3.77 0.13 0.19 0.33 0.32 0.63 0.70 7 Female 170 50 1.56 3.83 3.63 4.03 6.30 6.96 0.26 0.29 0.38 0.92 0.97 1.50 8 Female 173 53 2.18 2.32 2.39 4.63 6.54 10.4 0.20 0.42 0.38 0.58 1.12 1.68 9 Female 176 65 1.74 2.22 3.40 5.41 6.59 7.65 0.26 0.31 0.31 0.63 0.30 0.55 10 Female 163 48 1.74 1.96 2.19 3.50 5.25 7.12 0.37 0.25 0.32 0.79 1.15 1.42 Average 1.39 2.17 2.36 3.23 4.39 5.49 0.24 0.27 0.30 0.58 0.69 0.93 刘璐瑶等: 基于小波分析和自相关计算的非接触式生理信号检测 · 1213 ·
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