基于絕對(duì)差值和提取的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法及其裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于絕對(duì)差值和提取的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法及其裝置，包括：提取窗口內(nèi)前后兩個(gè)相鄰的對(duì)數(shù)脈搏波采樣點(diǎn)的差值并取其絕對(duì)值，將窗口滑動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)重復(fù)此操作，直至走完所有采樣點(diǎn)；對(duì)各窗口對(duì)應(yīng)的差值絕對(duì)值進(jìn)行累加，獲取各波長(zhǎng)下的絕對(duì)差值和序列，并分別進(jìn)行歸一化，獲取相對(duì)應(yīng)的歸一化絕對(duì)差值和序列；根據(jù)σ準(zhǔn)則思想，對(duì)歸一化絕對(duì)差值和序列進(jìn)行剔除粗大誤差處理，對(duì)剩余各波長(zhǎng)絕對(duì)差值和序列進(jìn)行疊加平均，獲取最終的動(dòng)態(tài)光譜并輸出。本發(fā)明有效地解決了頻域提取法中無(wú)法抑制異常波形和基線漂移等干擾的影響；彌補(bǔ)了時(shí)域單拍提取法中數(shù)據(jù)利用不充分，多次校正過程復(fù)雜、實(shí)時(shí)監(jiān)控能力較差等缺陷；同時(shí)數(shù)據(jù)處理速度顯著提高。
【專利說(shuō)明】
基于絕對(duì)差值和提取的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法及其裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及光譜分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種能提高動(dòng)態(tài)光譜分析精度及效率的 基于絕對(duì)差值和提取的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在眾多的無(wú)創(chuàng)血液成分光學(xué)檢測(cè)方法中，透射光譜法相比其他光譜測(cè)量方法具有 明顯的優(yōu)越性，其中動(dòng)態(tài)光譜法在理論上可消除皮膚、脂肪等光學(xué)背景對(duì)測(cè)量動(dòng)脈血液光 譜的干擾。動(dòng)態(tài)光譜法的基本原理是采用可見和近紅外波段的光照射手指進(jìn)而得到各波長(zhǎng) 下含有血液成分信息的光電容積脈搏波，通過提取各波長(zhǎng)下取對(duì)數(shù)后的光電容積脈搏波的 峰峰值即可組成動(dòng)態(tài)光譜。然而，由于動(dòng)脈血液的光吸收量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他組織的吸收量，導(dǎo) 致所采集的光電容積脈搏波中交流分量占直流分量的比重較小，且受到測(cè)量中各種干擾噪 聲的限制，如何提取高信噪比的動(dòng)態(tài)光譜信號(hào)成為建立穩(wěn)定、可靠的血液成分光譜分析模 型的關(guān)鍵問題。
[0003] 為了更為簡(jiǎn)單有效的獲取相同血液容積變化對(duì)應(yīng)的吸光度的差異，通常采用提取 光電容積脈搏波的峰峰值(單個(gè)光電容積脈搏波周期中最大值與最小值之間的差值)來(lái)對(duì) 應(yīng)動(dòng)脈血液最大變化量，進(jìn)而組成動(dòng)態(tài)光譜?，F(xiàn)有的動(dòng)態(tài)光譜提取方法主要有頻域提取法 (發(fā)明專利《無(wú)創(chuàng)測(cè)量血液光譜與成分的方法》公開號(hào):CN101507607,【公開日】：2009年8月19 日）、時(shí)域單拍提取法(發(fā)明專利《一種基于單沿提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法》公開號(hào)： CN101912256A，【公開日】：2010年12月15日）、以及時(shí)域差值提取法(發(fā)明專利《一種基于差值 提取的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法》公開號(hào):CN102631198A，【公開日】：2012年8月15日），三者本質(zhì) 上是一致的，都是源于動(dòng)態(tài)光譜的基本理論，對(duì)于信號(hào)中的變換都是線性的，因此沒有改變 信號(hào)的特征，只是提取信號(hào)的角度不同。
[0004] 通過對(duì)上述三種方法進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)三者均存在著以下缺點(diǎn)和不足：
[0005] 1、頻域提取法，利用傅里葉變換的方法對(duì)各波長(zhǎng)下的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波進(jìn)行時(shí) 域到頻域的變換，提取頻域中基波分量的幅值來(lái)反映動(dòng)脈血液的變化情況，組成動(dòng)態(tài)光譜。
[0006] 然而，該方法在運(yùn)算過程中難以抑制時(shí)域信號(hào)中存在的異常波形和基線漂移等因 素的影響，無(wú)法在運(yùn)算過程中對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)評(píng)估。
[0007] 2、時(shí)域單拍提取法，初步解決了動(dòng)態(tài)光譜時(shí)域提取的困難，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)脈搏波峰 峰值的直接提取，并且能較好抑制光電容積脈搏波中異常波形對(duì)動(dòng)態(tài)光譜精度的影響，數(shù) 據(jù)處理速度有所提升。
[0008] 然而，該方法未能充分利用數(shù)據(jù)，根據(jù)光電容積脈搏波的特殊性，一個(gè)周期僅僅利 用了一個(gè)有效沿，且方法中采用多次校正，過程較為復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0009] 3、時(shí)域差值提取法，初步解決了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)未能充分利用，脈搏波峰值定位存在較 大誤差的問題，數(shù)據(jù)處理速度有所提高。
[0010] 然而，由于該方法兩個(gè)采樣點(diǎn)的初始步長(zhǎng)小于峰峰值，減小了光程長(zhǎng)，也就減小了 攜帶血液成分的光譜的比例，未能用到峰峰值這個(gè)幅度最大的吸光度的差值，信噪比有所 損失、并且需要尋找最佳步長(zhǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明提供了一種基于絕對(duì)差值和提取的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法及其裝置，本發(fā) 明解決了目前動(dòng)態(tài)光譜頻域提取法中運(yùn)算效率低、運(yùn)算中無(wú)法有效評(píng)估、異常波形影響精 度等不足，以及時(shí)域單拍提取法中脈搏波定位困難和運(yùn)算復(fù)雜等問題，并且還解決了時(shí)域 差值提取法中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力差的問題，詳見下文描述：
[0012] 一種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法，所述動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法包括 以下步驟：
[0013] 提取窗口內(nèi)，獲取前后兩個(gè)相鄰的對(duì)數(shù)脈搏波采樣點(diǎn)的差值并取其絕對(duì)值，并將 窗口滑動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)重復(fù)此操作，直至走完所有采樣點(diǎn)；
[0014] 對(duì)各窗口對(duì)應(yīng)的差值絕對(duì)值進(jìn)行累加，獲取各波長(zhǎng)下的絕對(duì)差值和序列，并分別 進(jìn)行歸一化，獲取相對(duì)應(yīng)的歸一化絕對(duì)差值和序列；
[0015] 根據(jù)σ準(zhǔn)則的思想，對(duì)歸一化絕對(duì)差值和序列進(jìn)行剔除粗大誤差處理，對(duì)剩余各波 長(zhǎng)絕對(duì)差值和序列進(jìn)行疊加平均，獲取最終的動(dòng)態(tài)光譜并輸出。
[0016] 其中，所述動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法還包括：
[0017] 同步采集全波段的光電容積脈搏波并作對(duì)數(shù)變換，并做高通濾波處理，設(shè)置合理 的窗口長(zhǎng)度及滑動(dòng)步長(zhǎng)。
[0018] 進(jìn)一步地，所述提取窗口內(nèi)，獲取前后兩個(gè)相鄰的對(duì)數(shù)脈搏波采樣點(diǎn)的差值并取 其絕對(duì)值，并將窗口滑動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)重復(fù)此操作，直至走完所有采樣點(diǎn)的步驟具體為：
[0019] 選取對(duì)數(shù)光電容積脈搏波M個(gè)采樣點(diǎn)中的前W個(gè)，作為第一個(gè)窗口，并計(jì)算該第一 窗口內(nèi)、前后兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波的差值并取其絕對(duì)值；
[0020] 保持窗口長(zhǎng)度W不變，順序?qū)⒋翱诨瑒?dòng)S個(gè)采樣點(diǎn)，作為第二窗口，計(jì)算此時(shí)第二窗 口內(nèi)、前后兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波的差值并取其絕對(duì)值；
[0021] 重復(fù)進(jìn)行上一操作，直至走完所有的采樣點(diǎn)，得到M個(gè)采樣點(diǎn)下的長(zhǎng)度為W的窗口 個(gè)數(shù)為Nw，并得到全波段Nw個(gè)窗口的絕對(duì)差值序列。
[0022] 進(jìn)一步地，所述獲取各波長(zhǎng)下的絕對(duì)差值和序列，并分別進(jìn)行歸一化，獲取相對(duì)應(yīng) 的歸一化絕對(duì)差值和序列的步驟具體為：
[0023] 對(duì)各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列中，對(duì)應(yīng)相同位置的窗口的絕對(duì)差值和進(jìn)行疊加平 均，獲取全波段絕對(duì)差值和序列模板；
[0024] 根據(jù)全波段絕對(duì)差值和序列模板，對(duì)各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列分別進(jìn)行歸一化， 得到相對(duì)應(yīng)的歸一化絕對(duì)差值和序列。
[0025] 進(jìn)一步地，所述根據(jù)全波段絕對(duì)差值和序列模板，對(duì)各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列分 別進(jìn)行歸一化，得到相對(duì)應(yīng)的歸一化絕對(duì)差值和序列的步驟具體為：
[0026] 1)將待歸一化處理的各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列、與全波段絕對(duì)差值和序列模板的 對(duì)應(yīng)值相除，得到一組比例系數(shù)；
[0027] 2)對(duì)所有比例系數(shù)進(jìn)行疊加平均得到一個(gè)平均光程歸一化系數(shù)；
[0028] 3)用上述一組比例系數(shù)除以平均光程歸一化系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該絕對(duì)差值和動(dòng)態(tài) 光譜的等光程歸一化。
[0029] 其中，所述根據(jù)〇準(zhǔn)則的思想，對(duì)歸一化絕對(duì)差值和序列進(jìn)行剔除粗大誤差處理的 步驟具體為：
[0030] 用歐式距離描述各歸一化絕對(duì)差值和、與歸一化絕對(duì)差值和模板的相似程度；
[0031] 根據(jù)基于〇準(zhǔn)則思想的伽準(zhǔn)則，判斷各歸一化的絕對(duì)差值和是否存在粗大誤差，如 果存在，剔除歸一化絕對(duì)差值和，得到一組全波段的不含粗大誤差的歸一化絕對(duì)差值和序 列。
[0032] 一種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理裝置，所述動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理裝置，包 括：
[0033] 第一獲取模塊，提取窗口內(nèi)前后兩個(gè)相鄰的對(duì)數(shù)脈搏波采樣點(diǎn)的差值并取其絕對(duì) 值，并將窗口滑動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)重復(fù)此操作，直至走完所有采樣點(diǎn)；
[0034] 第二獲取模塊，用于對(duì)各窗口對(duì)應(yīng)的差值絕對(duì)值進(jìn)行累加，獲取各波長(zhǎng)下的絕對(duì) 差值和序列，并分別進(jìn)行歸一化，獲取相對(duì)應(yīng)的歸一化絕對(duì)差值和序列；
[0035]第三獲取模塊，用于根據(jù)σ準(zhǔn)則的思想，對(duì)歸一化絕對(duì)差值和序列進(jìn)行剔除粗大誤 差處理，對(duì)剩余各波長(zhǎng)絕對(duì)差值和序列進(jìn)行疊加平均，獲取最終的動(dòng)態(tài)光譜并輸出。
[0036]其中，所述第一獲取模塊包括：
[0037] 第一計(jì)算子模塊，用于選取對(duì)數(shù)光電容積脈搏波M個(gè)采樣點(diǎn)中的前W個(gè)，作為第一 個(gè)窗口，并計(jì)算該第一窗口內(nèi)、前后兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波的差值并取其 絕對(duì)值；
[0038] 第二計(jì)算子模塊，用于保持窗口長(zhǎng)度W不變，順序?qū)⒋翱诨瑒?dòng)S個(gè)采樣點(diǎn)，作為第二 窗口，計(jì)算此時(shí)第二窗口內(nèi)、前后兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波的差值并取其絕 對(duì)值；
[0039] 第一獲取子模塊，用于重復(fù)進(jìn)行上一操作，直至走完所有的采樣點(diǎn)，得到M個(gè)采樣 點(diǎn)下的長(zhǎng)度為W的窗口個(gè)數(shù)為Nw，并得到全波段Nw個(gè)窗口的絕對(duì)差值序列。
[0040] 其中，所述第二獲取模塊包括：
[0041] 第二獲取子模塊，用于對(duì)各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列中，對(duì)應(yīng)相同位置的窗口的絕 對(duì)差值和進(jìn)行疊加平均，獲取全波段絕對(duì)差值和序列模板；
[0042]比例系數(shù)子模塊，用于將待歸一化處理的各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列、與全波段絕 對(duì)差值和序列模板的對(duì)應(yīng)值相除，得到一組比例系數(shù)；
[0043] 疊加平均子模塊，用于對(duì)所有比例系數(shù)進(jìn)行疊加平均，得到一個(gè)平均光程歸一化 系數(shù)；
[0044] 歸一化子模塊，用于將上述一組比例系數(shù)除以平均光程歸一化系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì) 該絕對(duì)差值和動(dòng)態(tài)光譜的等光程歸一化。
[0045]其中，所述第三獲取模塊包括：
[0046] 相似度子模塊，用歐式距離描述各歸一化絕對(duì)差值和、與歸一化絕對(duì)差值和模板 的相似程度；
[0047] 剔除子模塊，根據(jù)基于〇準(zhǔn)則思想的伽準(zhǔn)則，判斷各歸一化的絕對(duì)差值和是否存在 粗大誤差，如果存在，剔除歸一化絕對(duì)差值和，得到一組全波段的不含粗大誤差的歸一化絕 對(duì)差值和序列。
[0048] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：
[0049] 1、本發(fā)明有效地解決了頻域提取法中無(wú)法抑制異常波形和基線漂移等干擾的影 響；
[0050] 2、本發(fā)明彌補(bǔ)了時(shí)域單拍提取法中數(shù)據(jù)利用不充分，多次校正過程復(fù)雜、實(shí)時(shí)監(jiān) 控能力較差等缺陷；
[0051] 3、本發(fā)明更為充分利用了采集到的光譜數(shù)據(jù)，改善了動(dòng)態(tài)光譜無(wú)創(chuàng)血液成分檢測(cè) 的精度，和時(shí)域差值提取法相比，本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理速度顯著提高，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力增強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0052]圖1為一種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法的流程圖；
[0053]圖2為一種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法的流程圖的另一流程圖；
[0054] 圖3為同步采集全波段的光電容積脈搏波并作對(duì)數(shù)變換，并作高通濾波處理的流 程圖；
[0055] 圖4為提取窗口內(nèi)前后兩個(gè)相鄰的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波采樣點(diǎn)的差值并取其絕對(duì) 值的流程圖；
[0056] 圖5為獲取相對(duì)應(yīng)的歸一化絕對(duì)差值和序列的流程圖；
[0057] 圖6為剔除含有粗大誤差的歸一化絕對(duì)差值和的流程圖；
[0058]圖7為一種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理裝置的示意圖；
[0059]圖8為一種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理裝置的另一示意圖；
[0060]圖9為第一獲取模塊的示意圖；
[0061 ]圖10為第二獲取模塊的示意圖；
[0062]圖11為第三獲取模塊的示意圖。
[0063]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：
[0064] 1:第一獲取模塊； 2:第二獲取模塊：；
[0065] 3:第三獲取模塊； 4:采集及處理模塊；
[0066] 11:第一計(jì)算子模塊； 12:第二計(jì)算子模塊；
[0067] 13:第一獲取子模塊； 21:第二獲取子模塊；
[0068] 22:比例系數(shù)子模塊； 23:疊加平均子模塊；
[0069] 24:歸一化子模塊； 31:相似度子模塊；
[0070] 32:剔除子模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0071]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步 地詳細(xì)描述。
[0072] 實(shí)施例1
[0073] 為了解決動(dòng)態(tài)光譜頻域提取法和時(shí)域單拍提取法中的不足，本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法，參見圖1，詳見下文描述：
[0074] 101:提取窗口內(nèi)前后兩個(gè)相鄰的對(duì)數(shù)脈搏波采樣點(diǎn)的差值并取其絕對(duì)值，并將窗 口滑動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)重復(fù)此操作，直至走完所有采樣點(diǎn)；
[0075] 102:對(duì)各窗口對(duì)應(yīng)的差值絕對(duì)值進(jìn)行累加，獲取各波長(zhǎng)下的絕對(duì)差值和序列，并 分別進(jìn)行歸一化，獲取相對(duì)應(yīng)的歸一化絕對(duì)差值和序列；
[0076] 103:根據(jù)σ準(zhǔn)則的思想，對(duì)歸一化絕對(duì)差值和序列進(jìn)行剔除粗大誤差處理，對(duì)剩余 各波長(zhǎng)絕對(duì)差值和序列進(jìn)行疊加平均，獲取最終的動(dòng)態(tài)光譜并輸出。
[0077]具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，在步驟101之前，該動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法還包括：
[0078]同步采集全波段的光電容積脈搏波并作對(duì)數(shù)變換，并作高通濾波處理，設(shè)置合理 的窗口長(zhǎng)度及滑動(dòng)步長(zhǎng)。
[0079] 進(jìn)一步地，步驟101具體為：
[0080] 選取對(duì)數(shù)光電容積脈搏波M個(gè)采樣點(diǎn)中的前W個(gè)，作為第一個(gè)窗口，并計(jì)算該第一 窗口內(nèi)、前后兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波的差值并取其絕對(duì)值；
[0081] 保持窗口長(zhǎng)度W不變，順序?qū)⒋翱诨瑒?dòng)S個(gè)采樣點(diǎn)，作為第二窗口，計(jì)算此時(shí)第二窗 口內(nèi)、前后兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波的差值并取其絕對(duì)值；
[0082] 重復(fù)進(jìn)行上一操作，直至走完所有的采樣點(diǎn)，得到M個(gè)采樣點(diǎn)下的長(zhǎng)度為W的窗口 個(gè)數(shù)為Nw，并得到全波段Nw個(gè)窗口的絕對(duì)差值序列。
[0083] 進(jìn)一步地，步驟102具體為：
[0084] 對(duì)各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列中，對(duì)應(yīng)相同位置的窗口的絕對(duì)差值和進(jìn)行疊加平 均，獲取全波段絕對(duì)差值和序列模板；
[0085] 根據(jù)全波段絕對(duì)差值和序列模板，對(duì)各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列分別進(jìn)行歸一化， 得到相對(duì)應(yīng)的歸一化絕對(duì)差值和序列。
[0086] 1)將待歸一化處理的各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列、與全波段絕對(duì)差值和序列模板的 對(duì)應(yīng)值相除，得到一組比例系數(shù)；
[0087] 2)對(duì)所有比例系數(shù)進(jìn)行疊加平均得到一個(gè)平均光程歸一化系數(shù)；
[0088] 3)用上述一組比例系數(shù)除以平均光程歸一化系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該絕對(duì)差值和動(dòng)態(tài) 光譜的等光程歸一化。
[0089] 進(jìn)一步地，步驟103具體為：
[0090]用歐式距離描述各歸一化絕對(duì)差值和、與歸一化絕對(duì)差值和模板的相似程度；
[0091] 根據(jù)基于〇準(zhǔn)則思想的伽準(zhǔn)則，判斷各歸一化的絕對(duì)差值和是否存在粗大誤差，如 果存在，剔除歸一化絕對(duì)差值和，得到一組全波段的不含粗大誤差的歸一化絕對(duì)差值和序 列。
[0092] 綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更為充分的利用，極大地提高了動(dòng)態(tài) 光譜的信噪比，改善了動(dòng)態(tài)光譜無(wú)創(chuàng)血液成分檢測(cè)的精度。
[0093] 實(shí)施例2
[0094]下面結(jié)合圖2、圖3、圖4、圖5和圖6,對(duì)實(shí)施例1中的方案進(jìn)行進(jìn)一步地介紹，詳見下 文描述：
[0095] 201:同步采集全波段的光電容積脈搏波作對(duì)數(shù)變換，并進(jìn)行高通濾波處理，設(shè)置 合理的窗口長(zhǎng)度及滑動(dòng)步長(zhǎng)；
[0096] 其中，參見圖3,該步驟201具體包括2011-2012,詳見下文的描述：
[0097] 2011:同步采集待測(cè)部位全波段N個(gè)波長(zhǎng)下的光電容積脈搏波；
[0098]其中，同步采集全波段光電脈搏波是指在同一時(shí)刻完成由N個(gè)波長(zhǎng)構(gòu)成的單個(gè)透 射光譜的采集;在每個(gè)波長(zhǎng)下的采樣點(diǎn)為M個(gè)，共可采集得到M個(gè)透射光譜。
[0099]其中，待測(cè)部位可以為手指、耳垂等部位，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做限 制。
[0100] 2012:對(duì)全波段對(duì)數(shù)光電容積脈搏波做巴特沃斯高通濾波處理，設(shè)置合理的窗口 長(zhǎng)度W及滑動(dòng)步長(zhǎng)S;
[0101] 其中，全波段對(duì)數(shù)光電容積脈搏波是指對(duì)全波段N個(gè)波長(zhǎng)構(gòu)成的所有透射光譜組 成的光電容積脈搏波信號(hào)的幅值作對(duì)數(shù)變換，得到全波段對(duì)數(shù)光電容積脈搏波。
[0102] 其中，巴特沃斯高通濾波處理是指濾除低頻的基線漂移的干擾，本發(fā)明實(shí)施例預(yù) 設(shè)巴特沃斯濾波器通帶截止頻率為0.8~1.2Hz，阻帶截止頻率為0.5~0.75Hz，通帶衰減為 O.OldB，阻帶衰減為50dB。
[0103] 具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，上述參數(shù)的設(shè)置根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的需要進(jìn)行設(shè)定，本發(fā)明實(shí)施例對(duì) 此不做限制。
[0104] 其中，對(duì)窗口長(zhǎng)度W及滑動(dòng)步長(zhǎng)S進(jìn)行設(shè)置時(shí)，應(yīng)根據(jù)光電容積脈搏波數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)的采樣率及精度，同時(shí)結(jié)合人體脈搏波的特征進(jìn)行確定，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此 不做限制。
[0105] 202:提取窗口內(nèi)前后兩個(gè)相鄰的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波采樣點(diǎn)的差值并取其絕對(duì) 值，并將窗口滑動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)重復(fù)此操作，直至走完所有采樣點(diǎn)；
[0106] 其中，參見圖4，該步驟202具體包括2021-2023，詳見下文的描述：
[0107] 2021:選取對(duì)數(shù)光電容積脈搏波M個(gè)采樣點(diǎn)中的前W個(gè)，作為第一個(gè)窗口，并計(jì)算該 第一窗口內(nèi)、前后兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波的差值并取其絕對(duì)值；
[0108] 其中，該步驟具體為:全波段各波長(zhǎng)下的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)相同 均為M，以其中一個(gè)波長(zhǎng)為例，其采樣點(diǎn)的第一個(gè)至第W個(gè)共W個(gè)采樣點(diǎn)組成本波長(zhǎng)下對(duì)數(shù)光 電容積脈搏波信號(hào)的第一個(gè)窗口，計(jì)算此第一窗口內(nèi)前后兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)光電容積 脈搏波幅值的差值并取其絕對(duì)值，得到W-I個(gè)絕對(duì)差值。
[0109] 2022:保持窗口長(zhǎng)度W不變，順序?qū)⒋翱诨瑒?dòng)S個(gè)采樣點(diǎn)，作為第二窗口，計(jì)算此時(shí) 第二窗口內(nèi)、前后兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波的差值并取其絕對(duì)值；
[0110] 其中，該步驟具體為：以所述的波長(zhǎng)為例，在完成本波長(zhǎng)下對(duì)數(shù)光電容積脈搏波信 號(hào)的第一個(gè)窗口內(nèi)的全部相鄰兩采樣點(diǎn)的差值，并求取絕對(duì)值完成后，將窗口順序滑動(dòng)S個(gè) 采樣點(diǎn)，并保持窗口的長(zhǎng)度不變，即由第S+1個(gè)采樣點(diǎn)到第S+W個(gè)采樣點(diǎn)組成第二個(gè)窗口，并 計(jì)算此第二窗口內(nèi)、前后兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)脈搏波幅值的差值并取其絕對(duì)值，再次得 到W-I個(gè)絕對(duì)差值。
[0111] 2023:重復(fù)進(jìn)行上一操作，直至走完所有的采樣點(diǎn)，得到M個(gè)采樣點(diǎn)下的長(zhǎng)度為W的 窗口個(gè)數(shù)為Nw，并得到全波段Nw個(gè)窗口的絕對(duì)差值序列。
[0112] 該步驟具體為：以所述的波長(zhǎng)為例，在完成本波長(zhǎng)下對(duì)數(shù)光電脈搏波信號(hào)的前兩 個(gè)窗口（即第一窗口和第二窗口）內(nèi)的全部相鄰兩米樣點(diǎn)的差值，并求取絕對(duì)值完成后，將 窗口再次順序滑動(dòng)S個(gè)采樣點(diǎn)，作為第三窗口，并保持第三窗口的長(zhǎng)度不變，并計(jì)算此第三 窗口內(nèi)的前后兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)脈搏波幅值的差值并取其絕對(duì)值，又得到W-I個(gè)絕對(duì) 差值；以此類推，在保持窗口的長(zhǎng)度不變的基礎(chǔ)上繼續(xù)滑動(dòng)S個(gè)采樣點(diǎn)，得到W-I個(gè)絕對(duì)差 值，直至有某個(gè)窗口包含到最后一個(gè)采樣點(diǎn)時(shí)結(jié)束。
[0113] 綜上所述，最終得到所述波長(zhǎng)M個(gè)采樣點(diǎn)下的長(zhǎng)度為W的窗口個(gè)數(shù)為Nw，并得到此 Nw個(gè)窗口的絕對(duì)差值序列。
[0114] 將步驟2021-2023的方法應(yīng)用到所有波長(zhǎng)，計(jì)算得到全波段各對(duì)數(shù)光電容積脈搏 波長(zhǎng)下Nw個(gè)窗口的絕對(duì)差值序列。
[0115] 203:對(duì)各波長(zhǎng)下的各窗口的內(nèi)部W-I個(gè)絕對(duì)差值進(jìn)行累加，得到各波長(zhǎng)下的絕對(duì) 差值和序列(作為初始的絕對(duì)差值和序列），此序列的長(zhǎng)度為窗口的個(gè)數(shù)Nw;
[0116] 204:對(duì)各波長(zhǎng)絕對(duì)差值和序列分別進(jìn)行歸一化處理，獲取相對(duì)應(yīng)的歸一化絕對(duì)差 值和序列；
[0117] 其中，參見圖5，該步驟204具體包括2041-2042，詳見下文描述：
[0118] 2041:對(duì)各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列中，對(duì)應(yīng)相同位置的窗口的絕對(duì)差值和進(jìn)行疊 加平均，獲取全波段絕對(duì)差值和序列模板；
[0119] 其中，由于各波長(zhǎng)下的光電容積脈搏波在同一部位同步采集，因而它們?cè)跁r(shí)間上 具有嚴(yán)格一致性，圖形上具有相似性。經(jīng)對(duì)數(shù)、差值、取絕對(duì)值、求和等運(yùn)算得到的全波段絕 對(duì)差值和序列同樣具有時(shí)間的一致性和圖形的一致性，因而可對(duì)各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列 中對(duì)應(yīng)同一位置的絕對(duì)差值和進(jìn)行疊加平均，獲取全波段絕對(duì)差值和序列模板。
[0120] 由于不同時(shí)刻的絕對(duì)差值和具有相似性，但光程長(zhǎng)存在差異，對(duì)絕對(duì)差值和序列 進(jìn)行疊加平均即可得到一個(gè)平均光程長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列。
[0121] 2042:根據(jù)全波段絕對(duì)差值和序列模板，對(duì)各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列分別進(jìn)行歸 一化，得到相對(duì)應(yīng)的歸一化絕對(duì)差值和序列。
[0122] 由于初始的絕對(duì)差值和之間存在光程長(zhǎng)差異，因而需要對(duì)初始的絕對(duì)差值和進(jìn)行 歸一化處理；由于平均光程長(zhǎng)絕對(duì)差值和序列具有很高的信噪比，因而以此作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì) 各波長(zhǎng)下的絕對(duì)差值和序列進(jìn)行歸一化處理，絕對(duì)差值和序列與上述模板具有相同的光程 長(zhǎng)，以消除光程長(zhǎng)的不同引入的誤差，歸一化具體步驟如下：
[0123] 1)將待歸一化處理的各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列、與全波段絕對(duì)差值和序列模板的 對(duì)應(yīng)值相除，得到一組比例系數(shù)Ki(i = 1，2，3···，Nw);
[0124] 2)對(duì)所有比例系數(shù)Ki進(jìn)行疊加平均得到一個(gè)平均光程歸一化系數(shù)Z;
[0125] 3)用上述一組比例系數(shù)Ki除以亙,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該絕對(duì)差值和動(dòng)態(tài)光譜的等光程歸 一化。
[0126] 205:根據(jù)σ準(zhǔn)則的思想，在提取出的歸一化絕對(duì)差值和序列中，剔除含有粗大誤差 的歸一化絕對(duì)差值和；
[0127] 其中，參見圖6,該步驟205具體包括2051-2053,詳見下文描述：
[0128] 2051:對(duì)各波長(zhǎng)的歸一化絕對(duì)差值和序列，進(jìn)行疊加平均，獲取全波段歸一化絕對(duì) 差值和模板；
[0129] 該步驟具體為：由于累加獲得同一波長(zhǎng)各個(gè)絕對(duì)差值和的窗口的長(zhǎng)度相同，幅值 相近，將各波長(zhǎng)的歸一化絕對(duì)差值和序列X1做疊加平均，得到一個(gè)該波長(zhǎng)下歸一化絕對(duì)差 值和的均值此均值J可以反映該波長(zhǎng)下各歸一化絕對(duì)差值和的"理想水平"，將均值:f 作為全波段歸一化絕對(duì)差值和模板。
[0130] 那么將距離此均值Z較遠(yuǎn)，差距較大的歸一化絕對(duì)差值和視為粗大誤差，從而將 含有這種歸一化絕對(duì)差值和的窗口進(jìn)行全波段相對(duì)位置的全部去除，以實(shí)現(xiàn)粗大誤差的剔 除。
[0131] 2052:用歐式距離描述各歸一化絕對(duì)差值和、與歸一化絕對(duì)差值和模板的相似程 度；
[0132] 該步驟具體為:根據(jù)歐式距離的定義，各歸一化絕對(duì)差值和X1、與歸一化絕對(duì)差值 和模板J之間的距離為D(；r，X) *以￡>(#,無(wú))來(lái)描述二者的相似性，,T)越小，則表明 ^?者的相似性越尚。
[0133] 其中
[0134] 2053:根據(jù)基于〇準(zhǔn)則思想的伽準(zhǔn)則，判斷各歸一化的絕對(duì)差值和是否存在粗大誤 差，如果存在，剔除歸一化絕對(duì)差值和;如果不存在，則篩選結(jié)束，最終得到一組全波段的不 含粗大誤差的歸一化絕對(duì)差值和序列。
[0135] 其中，在測(cè)量過程中由于存在外界噪聲或者基線漂移等干擾，這些因素會(huì)產(chǎn)生粗 大誤差從而影響動(dòng)態(tài)光譜的精度，因而需要對(duì)含有粗大誤差的歸一化絕對(duì)差值和進(jìn)行剔 除，來(lái)提高動(dòng)態(tài)光譜的信噪比。
[0136] 粗大誤差剔除步驟具體為:計(jì)算各歸一化絕對(duì)差值和、與歸一化絕對(duì)差值和模板 之間的平均歐氏距離萬(wàn)、殘差V1、標(biāo)準(zhǔn)差若某一絕對(duì)差值和的殘差大于伽，8卩| Vl| >伽，則 認(rèn)為該絕對(duì)差值和含有粗大誤差并予以剔除，否則予以保留。
[0137] 其中，β為預(yù)設(shè)系數(shù)，其值在1.5~2.5之間，由于原理相似，對(duì)粗大誤差的剔除只存 在閾值上的微小差別，故本發(fā)明實(shí)施例對(duì)β的取值不做限制。
[0138] 對(duì)所有歸一化絕對(duì)差值和完成一輪粗大誤差剔除后，將剩余的歸一化絕對(duì)差值和 重新返回步驟2052進(jìn)行新一輪的剔除，直至全部含有粗大誤差的歸一化絕對(duì)差值和被剔 除;最終得到一組全波段的不含粗大誤差的歸一化絕對(duì)差值和序列。
[0139]
[0140]
[0141]
[0142] 206 :對(duì)剩余的各波長(zhǎng)絕對(duì)差值和序列進(jìn)行疊加平均，得到最終的動(dòng)態(tài)光譜并輸 出。
[0143] 其中，本發(fā)明實(shí)施例中應(yīng)用到的取對(duì)數(shù)、〇判定準(zhǔn)則、k〇判定準(zhǔn)則等均為數(shù)據(jù)處理 方法中的公知技術(shù)，為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做贅述。
[0144] 綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例通過差值運(yùn)算可獲得大量的原始光譜數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)更為充分的利用;在處理過程中首先利用不同波長(zhǎng)下絕對(duì)差值和序列所得模板的平 均效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全波段的絕對(duì)差值和序列等光程長(zhǎng)的歸一化;其次在粗大誤差剔除過程中 利用不同窗口的絕對(duì)差值和的平均效應(yīng)，對(duì)含粗大誤差的絕對(duì)差值和所在窗口予以剔除， 極大地提高了動(dòng)態(tài)光譜的信噪比，改善了動(dòng)態(tài)光譜無(wú)創(chuàng)血液成分檢測(cè)的精度。
[0145] 實(shí)施例3
[0146] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理裝置，該裝置是與 實(shí)施例1和2中的方法部分相對(duì)應(yīng)，參見圖7，該裝置包括：
[0147] 第一獲取模塊1，提取窗口內(nèi)前后兩個(gè)相鄰的對(duì)數(shù)脈搏波采樣點(diǎn)的差值并取其絕 對(duì)值，并將窗口滑動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)重復(fù)此操作，直至走完所有采樣點(diǎn)；
[0148] 第二獲取模塊2，用于對(duì)各窗口對(duì)應(yīng)的差值絕對(duì)值進(jìn)行累加，獲取各波長(zhǎng)下的絕對(duì) 差值和序列，并分別進(jìn)行歸一化，獲取相對(duì)應(yīng)的歸一化絕對(duì)差值和序列；
[0149] 第三獲取模塊3,用于根據(jù)〇準(zhǔn)則的思想，對(duì)歸一化絕對(duì)差值和序列進(jìn)行剔除粗大 誤差處理，對(duì)剩余各波長(zhǎng)絕對(duì)差值和序列進(jìn)行疊加平均，獲取最終的動(dòng)態(tài)光譜并輸出。
[0150] 其中，參見圖8，該動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理裝置還包括：
[0151]采集及處理模塊4,用于同步采集全波段的光電容積脈搏波并作對(duì)數(shù)變換，并做高 通濾波處理，設(shè)置合理的窗口長(zhǎng)度及滑動(dòng)步長(zhǎng)。
[0152] 進(jìn)一步地，參見圖9,該第一獲取模塊1包括：
[0153] 第一計(jì)算子模塊11，用于選取對(duì)數(shù)光電容積脈搏波M個(gè)采樣點(diǎn)中的前W個(gè)，作為第 一個(gè)窗口，并計(jì)算該第一窗口內(nèi)、前后兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波的差值并取 其絕對(duì)值；
[0154] 第二計(jì)算子模塊12,用于保持窗口長(zhǎng)度W不變，順序?qū)⒋翱诨瑒?dòng)S個(gè)采樣點(diǎn)，作為第 二窗口，計(jì)算此時(shí)第二窗口內(nèi)、前后兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波的差值并取其 絕對(duì)值；
[0155] 第一獲取子模塊13,用于重復(fù)進(jìn)行上一操作，直至走完所有的采樣點(diǎn)，得到M個(gè)采 樣點(diǎn)下的長(zhǎng)度為W的窗口個(gè)數(shù)為Nw，并得到全波段Nw個(gè)窗口的絕對(duì)差值序列。
[0156] 進(jìn)一步地，參見圖10，該第二獲取模塊2包括：
[0157] 第二獲取子模21，用于對(duì)各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列中，對(duì)應(yīng)相同位置的窗口的絕 對(duì)差值和進(jìn)行疊加平均，獲取全波段絕對(duì)差值和序列模板；
[0158] 比例系數(shù)子模塊22,用于將待歸一化處理的各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列、與全波段 絕對(duì)差值和序列模板的對(duì)應(yīng)值相除，得到一組比例系數(shù)；
[0159] 疊加平均子模塊23,用于對(duì)所有比例系數(shù)進(jìn)行疊加平均，得到一個(gè)平均光程歸一 化系數(shù)；
[0160]歸一化子模塊24,用于將上述一組比例系數(shù)除以平均光程歸一化系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn) 對(duì)該絕對(duì)差值和動(dòng)態(tài)光譜的等光程歸一化。
[0161 ]進(jìn)一步地，參見圖11，該第三獲取模塊3包括：
[0162] 相似度子模塊31，用歐式距離描述各歸一化絕對(duì)差值和、與歸一化絕對(duì)差值和模 板的相似程度；
[0163] 剔除子模塊32,根據(jù)基于σ準(zhǔn)則思想的伽準(zhǔn)則，判斷各歸一化的絕對(duì)差值和是否存 在粗大誤差，如果存在，剔除歸一化絕對(duì)差值和，得到一組全波段的不含粗大誤差的歸一化 絕對(duì)差值和序列。
[0164] 具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)上述的模塊、子模塊的執(zhí)行主體不做限制，可以為單 片機(jī)、計(jì)算機(jī)、微控制器等具有計(jì)算功能的硬件，只要能實(shí)現(xiàn)上述功能的器件均可。
[0165] 綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更為充分的利用，極大地提高了動(dòng)態(tài) 光譜的信噪比，改善了動(dòng)態(tài)光譜無(wú)創(chuàng)血液成分檢測(cè)的精度。
[0166] 本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說(shuō)明的以外，其他器件的型號(hào)不做限制， 只要能完成上述功能的器件均可。
[0167] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，上述本發(fā)明實(shí)施例 序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
[0168] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處 理方法包括以下步驟： 提取窗口內(nèi)前后兩個(gè)相鄰的對(duì)數(shù)脈搏波采樣點(diǎn)的差值并取其絕對(duì)值，并將窗口滑動(dòng)一 個(gè)步長(zhǎng)重復(fù)此操作，直至走完所有采樣點(diǎn)； 對(duì)各窗口對(duì)應(yīng)的差值絕對(duì)值進(jìn)行累加，獲取各波長(zhǎng)下的絕對(duì)差值和序列，并分別進(jìn)行 歸一化，獲取相對(duì)應(yīng)的歸一化絕對(duì)差值和序列； 根據(jù)σ準(zhǔn)則的思想，對(duì)歸一化絕對(duì)差值和序列進(jìn)行剔除粗大誤差處理，對(duì)剩余各波長(zhǎng)絕 對(duì)差值和序列進(jìn)行疊加平均，獲取最終的動(dòng)態(tài)光譜并輸出。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于， 所述動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法還包括： 同步采集全波段的光電容積脈搏波并作對(duì)數(shù)變換，并做高通濾波處理，設(shè)置合理的窗 口長(zhǎng)度及滑動(dòng)步長(zhǎng)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于， 所述提取窗口內(nèi)前后兩個(gè)相鄰的對(duì)數(shù)脈搏波采樣點(diǎn)的差值并取其絕對(duì)值，并將窗口滑動(dòng)一 個(gè)步長(zhǎng)重復(fù)此操作，直至走完所有采樣點(diǎn)的步驟具體為： 選取對(duì)數(shù)光電容積脈搏波Μ個(gè)采樣點(diǎn)中的前W個(gè)，作為第一個(gè)窗口，并計(jì)算該第一窗口 內(nèi)、前后兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波的差值并取其絕對(duì)值； 保持窗口長(zhǎng)度W不變，順序?qū)⒋翱诨瑒?dòng)S個(gè)采樣點(diǎn)，作為第二窗口，計(jì)算此時(shí)第二窗口 內(nèi)、前后兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波的差值并取其絕對(duì)值； 重復(fù)進(jìn)行上一操作，直至走完所有的采樣點(diǎn)，得到Μ個(gè)采樣點(diǎn)下的長(zhǎng)度為W的窗口個(gè)數(shù) 為Nw，并得到全波段Nw個(gè)窗口的絕對(duì)差值序列。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于， 所述獲取各波長(zhǎng)下的絕對(duì)差值和序列，并分別進(jìn)行歸一化，獲取相對(duì)應(yīng)的歸一化絕對(duì)差值 和序列的步驟具體為： 對(duì)各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列中，對(duì)應(yīng)相同位置的窗口的絕對(duì)差值和進(jìn)行疊加平均，獲 取全波段絕對(duì)差值和序列模板； 根據(jù)全波段絕對(duì)差值和序列模板，對(duì)各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列分別進(jìn)行歸一化，得到 相對(duì)應(yīng)的歸一化絕對(duì)差值和序列。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于， 所述根據(jù)全波段絕對(duì)差值和序列模板，對(duì)各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列分別進(jìn)行歸一化，得到 相對(duì)應(yīng)的歸一化絕對(duì)差值和序列的步驟具體為： 1) 將待歸一化處理的各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列、與全波段絕對(duì)差值和序列模板的對(duì)應(yīng) 值相除，得到一組比例系數(shù)； 2) 對(duì)所有比例系數(shù)進(jìn)行疊加平均得到一個(gè)平均光程歸一化系數(shù)； 3) 用上述一組比例系數(shù)除以平均光程歸一化系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該絕對(duì)差值和動(dòng)態(tài)光譜 的等光程歸一化。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于， 所述根據(jù)σ準(zhǔn)則的思想，對(duì)歸一化絕對(duì)差值和序列進(jìn)行剔除粗大誤差處理的步驟具體為： 用歐式距離描述各歸一化絕對(duì)差值和、與歸一化絕對(duì)差值和模板的相似程度； 根據(jù)基于σ準(zhǔn)則思想的βσ準(zhǔn)則，判斷各歸一化的絕對(duì)差值和是否存在粗大誤差，如果存 在，剔除歸一化絕對(duì)差值和，得到一組全波段的不含粗大誤差的歸一化絕對(duì)差值和序列。 7 .-種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處 理裝置，包括： 第一獲取模塊，在提取窗口內(nèi)前后兩個(gè)相鄰的對(duì)數(shù)脈搏波采樣點(diǎn)的差值并取其絕對(duì) 值，并將窗口滑動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)重復(fù)此操作，直至走完所有采樣點(diǎn)； 第二獲取模塊，用于對(duì)各窗口對(duì)應(yīng)的差值絕對(duì)值進(jìn)行累加，獲取各波長(zhǎng)下的絕對(duì)差值 和序列，并分別進(jìn)行歸一化，獲取相對(duì)應(yīng)的歸一化絕對(duì)差值和序列； 第三獲取模塊，用于根據(jù)σ準(zhǔn)則的思想，對(duì)歸一化絕對(duì)差值和序列進(jìn)行剔除粗大誤差處 理，對(duì)剩余各波長(zhǎng)絕對(duì)差值和序列進(jìn)行疊加平均，獲取最終的動(dòng)態(tài)光譜并輸出。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于， 所述第一獲取模塊包括： 第一計(jì)算子模塊，用于選取對(duì)數(shù)光電容積脈搏波Μ個(gè)采樣點(diǎn)中的前W個(gè)，作為第一個(gè)窗 口，并計(jì)算該第一窗口內(nèi)、前后兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波的差值并取其絕對(duì) 值； 第二計(jì)算子模塊，用于保持窗口長(zhǎng)度W不變，順序?qū)⒋翱诨瑒?dòng)S個(gè)采樣點(diǎn)，作為第二窗 口，計(jì)算此時(shí)第二窗口內(nèi)、前后兩個(gè)相鄰采樣點(diǎn)的對(duì)數(shù)光電容積脈搏波的差值并取其絕對(duì) 值； 第一獲取子模塊，用于重復(fù)進(jìn)行上一操作，直至走完所有的采樣點(diǎn)，得到Μ個(gè)采樣點(diǎn)下 的長(zhǎng)度為W的窗口個(gè)數(shù)為Nw，并得到全波段Nw個(gè)窗口的絕對(duì)差值序列。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于， 所述第二獲取模塊包括： 第二獲取子模塊，用于對(duì)各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列中，對(duì)應(yīng)相同位置的窗口的絕對(duì)差 值和進(jìn)行疊加平均，獲取全波段絕對(duì)差值和序列模板； 比例系數(shù)子模塊，用于將待歸一化處理的各波長(zhǎng)的絕對(duì)差值和序列、與全波段絕對(duì)差 值和序列模板的對(duì)應(yīng)值相除，得到一組比例系數(shù)； 疊加平均子模塊，用于對(duì)所有比例系數(shù)進(jìn)行疊加平均，得到一個(gè)平均光程歸一化系數(shù)； 歸一化子模塊，用于將上述一組比例系數(shù)除以平均光程歸一化系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該絕 對(duì)差值和動(dòng)態(tài)光譜的等光程歸一化。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于差值提取法的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)處理方法，其特征在 于，所述第三獲取模塊包括： 相似度子模塊，用歐式距離描述各歸一化絕對(duì)差值和、與歸一化絕對(duì)差值和模板的相 似程度； 剔除子模塊，根據(jù)基于σ準(zhǔn)則思想的伽準(zhǔn)則，判斷各歸一化的絕對(duì)差值和是否存在粗大 誤差，如果存在，剔除歸一化絕對(duì)差值和，得到一組全波段的不含粗大誤差的歸一化絕對(duì)差 值和序列。
【文檔編號(hào)】A61B5/1455GK106073800SQ201610638669
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月4日 公開號(hào)201610638669.2, CN 106073800 A, CN 106073800A, CN 201610638669, CN-A-106073800, CN106073800 A, CN106073800A, CN201610638669, CN201610638669.2
【發(fā)明人】李剛, 王懷樂, 代文婷, 林凌
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)