具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的血氧饱和度检测设备结构示意图。

如图1所示，该血氧饱和度检测设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(Wireless-Fidelity，WI-FI)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)，也可以是稳定的非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对血氧饱和度检测设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及血氧饱和度检测程序。

在图1所示的血氧饱和度检测设备中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；所述血氧饱和度检测设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的血氧饱和度检测程序。

参照图2，图2为本发明血氧饱和度检测装置第一实施例的流程示意图。

本发明实施例提供了一种血氧饱和度检测装置，所述血氧饱和度检测装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的血氧饱和度检测程序，所述血氧饱和度检测程序配置为实现如下步骤：本实施例中，所述血氧饱和度检测装置包括以下步骤：

步骤S10：对采集到的血氧信号进行预处理，获得初始血氧信号。

需要说明的是，所述血氧信号可以包括红光信号和红外光信号。所述初始血氧信号可以是对所述血氧信号进行预处理后，判定采集的血氧信号满足一定的条件，可以使用该血氧信号进行下一步的检测血氧饱和度的血氧信号。所述对采集到的血氧信号进行预处理可以是采用截止频率为10HZ的低通滤波对所述血氧信号进行过滤，进而根据过滤后的血氧信号计算所述血氧信号的信号质量。在血氧信号的信号质量大于预设质量阈值时，将所述血氧信号作为所述初始血氧信号，在血氧信号的信号质量小于或等于预设质量阈值时，先对所述血氧信号进行降噪等处理，再将所述血氧信号作为所述初始血氧信号。所述预设质量阈值可以是预先设置的信号质量阈值，本实施例在此不加以限制。

步骤S20：对所述初始血氧信号进行带通滤波，获得脉搏波数据。

需要说明的是，所述对所述初始血氧信号进行带通滤波可以是对所述血氧信号进行最大频率f±0.5HZ的带通滤波，仅保留脉搏波数据，即获得脉搏波数据。带通滤波中的频段的设置可以根据实际情况适应性调整，本实施例在此不加以限制。

步骤S30：根据所述脉搏波数据确定所述初始血氧信号的血氧信号峰值点。

需要说明的是，所述血氧信号峰值点可以是所述血氧信号中各个脉搏波中光强度最高的位置点。

进一步的，为了使检测的血氧饱和度更加精准，所述步骤S30包括：确定所述脉搏波数据的峰值点位置，并对所述峰值点位置进行异常值扫描；根据异常值扫描结果去除异常峰值点，获得目标峰值点；获取带通滤波器的延时时长；根据所述延时时长和所述目标峰值点确定所述初始血氧信号的血氧信号峰值点。

需要说明的是，所述峰值点位置可以是所述脉搏波数据中每一个脉搏波的峰值点位置。所述目标峰值点可以是对所有的峰值点位置进行异常值扫描，去除异常峰值点后保留的峰值点。所述延时时长可以是使用的带通滤波器的延时。

在具体实施中，确定获得的脉搏波数据的峰值点位置，并对所述峰值点位置进行异常值扫描，扫描过程可以为若峰值点间隔大于预期间隔的80％，则判定该峰值点为正常峰值点，保留；若峰值点间隔小于或等于预期间隔的80％则判定该峰值点为异常峰值点，去除。所述预期间隔通过血氧信号的采样率除以血氧信号的最大频率得到。根据异常值扫描结果去除异常峰值点，获得保留的目标峰值点；获取带通滤波器的延时时长；根据所述延时时长和所述目标峰值点确定所述初始血氧信号的血氧信号峰值点。例如，目标峰值点为T，带通滤波器的延时为Δt，则血氧信号峰值点位置T’＝T+Δt。

步骤S40：根据所述血氧信号峰值点对所述初始血氧信号进行分割，获得脉搏波组，并对所述脉搏波组进行对齐处理，得到对齐后的脉搏波组。

需要说明的是，所述脉搏波组可以是根据血氧信号峰值点对所述初始血氧信号进行分割后获得的脉搏波。所述对齐后的脉搏波组可以是根据脉搏波组中的脉搏波的长度将所述脉搏波组中的每个脉搏波均重新采样至同样的脉搏波长度。使脉搏波组中的脉搏波的长度相等。

进一步的，为了使检测的血氧饱和度更加精准，所述步骤S40包括：以所述血氧信号峰值点作为分割点，将所述初始血氧信号分割为单独的脉搏波段，获得脉搏波组；根据所述脉搏波组中脉搏波的长度确定目标脉搏波长度；根据所述目标脉搏波长度对所述脉搏波组中的脉搏波进行重采样，得到对齐后的脉搏波组。

需要说明的是，所述以所述血氧信号峰值点作为分割点，将所述初始血氧信号分割为单独的脉搏波段可以是分别以每个血氧信号峰值点为分割点，将血氧信号分割为单独的脉搏波段。所述目标脉搏波长度可以是所述脉搏波组中脉搏波长度最长的脉搏波对应的长度。所述根据所述目标脉搏波长度对所述脉搏波组中的脉搏波进行重采样可以是将所述脉搏波组中的脉搏波的长度均采样至所述目标脉搏波长度。

在具体实施中，例如，血氧信号峰值点为T’，则分别以每个T’为分割点，将血氧信号分割为len(T’)-1个单独的脉搏波段，获得脉搏波组。并去掉首尾两个可能不完整的脉搏波，以防止首尾脉搏波不完整而给后续计算引入干扰，确定所述脉搏波组中脉搏波长度最长的脉搏波的长度，即目标脉搏波长度。将所述脉搏波组中的脉搏波的长度均采样至所述目标脉搏波长度。得到对齐后的脉搏波组。

步骤S50：将所述对齐后的脉搏波组进行融合，获得目标脉搏波，并根据所述目标脉搏波确定血氧饱和度。

需要说明的是，所述目标脉搏波可以是所述脉搏波组中的全部脉搏波融合后的脉搏波。将所述对齐后的脉搏波组进行融合可以是采用直接平均的方法融合所述脉搏波组。也可以是先剔除脉搏波组中的离群脉搏波，再进行平均，本实施例在此不加以限制。

应理解的是，血氧信号包括红光信号和红外光信号，所述目标脉搏波包括红光目标脉搏波和红外光目标脉搏波。对采集到的血氧信号中的红光信号和红外光信号均执行上述步骤S10至S50，获得红光目标脉搏波和红外光目标脉搏波。根据所述目标脉搏波确定血氧饱和度确定血氧饱和度可以是根据红光目标脉搏波和红外光目标脉搏波基于公知的血氧计算方法计算R值和血氧饱和度值，本实施例在此不加以限制。

在具体实施中，例如，脉搏波组中有A和B两个脉搏波，采用直接平均的方法融合所述A和B脉搏波可以是计算所述A和B脉搏波在同一时刻点上的光强度值A1和B1，计算所述A1和B1的平均值，将所述平均值作为融合后的目标脉搏波在该时刻点上的光强度值，对A和B脉搏波上的各时刻点均执行上述操作，获得目标脉搏波。对采集到的血氧信号中的红光信号和红外光信号均分别执行上述步骤，获得红光目标脉搏波和红外光目标脉搏波，根据红光目标脉搏波和红外光目标脉搏波基于公知的血氧计算方法计算R值和血氧饱和度值。

本实施例对采集到的血氧信号进行预处理，获得初始血氧信号；对所述初始血氧信号进行带通滤波，获得脉搏波数据；根据所述脉搏波数据确定所述初始血氧信号的血氧信号峰值点；根据所述血氧信号峰值点对所述初始血氧信号进行分割，获得脉搏波组，并对所述脉搏波组进行对齐处理，得到对齐后的脉搏波组；将所述对齐后的脉搏波组进行融合，获得目标脉搏波，并根据所述目标脉搏波确定血氧饱和度。本实施例通过对初始血氧信号进行分割、对齐、融合等处理，获得目标脉搏波，根据目标脉搏波确定血氧饱和度，相对于现有的需要重建血氧信号后进行血氧饱和度检测的方式，本实施例上述方式不需要进行血氧信号的重建，减少了计算量且提高了检测精度。

参考图3，图3为本发明血氧饱和度检测装置第二实施例的流程示意图。

基于上述第一实施例，在本实施例中，所述步骤S10包括：

步骤S101：对采集到的血氧信号进行快速傅里叶变换，获得变换结果。

需要说明的是，对采集到的血氧信号进行快速傅里叶变换可以是通过快速傅里叶变换将所述血氧信号转换到频域。

步骤S102：获取预设采样点数量，根据所述预设采样点数量和所述变换结果确定所述血氧信号的信号质量指数。

需要说明的是，所述预设采样点数量可以是预先设置的采样点个数。所述变换结果可以是各个采样点对应的幅值和快速傅里叶变换转换后最大频率处的幅值。所述根据所述预设采样点数量和所述变换结果确定所述血氧信号的信号质量指数可以是根据预设采样点数量和变换结果通过以下公式计算血氧信号的信号质量指数：

其中，FQSI为信号质量指数，N_n为第n个采样点对应的幅值；n为本次血氧信号中采样点的个数，典型值为1024、2048、4096等；S为快速傅里叶变换转换后最大频率处的幅值。

步骤S103：判断所述信号质量指数是否大于预设质量指数阈值。

需要说明的是，所述预设质量指数阈值可以是预先设置的质量指数值。可以是0.25等数值。可根据实际场景自定义设置，本实施例在此不加以设置。

步骤S104：在所述信号质量指数大于预设质量指数阈值时，将所述血氧信号作为初始血氧信号。

应理解的是，本实施例中通过对血氧信号的质量检测，得出血氧信号的质量指数，只有在信号质量指数大于预设质量指数阈值时，才直接将所述血氧信号作为初始血氧信号。进而进行血氧饱和度的计算。

进一步的，为了使血氧饱和度检测结果更加精准，所述步骤S103之后还包括步骤：在所述信号质量指数小于或等于预设质量指数阈值时，获取所述血氧信号中的红光信号和红外光信号；根据所述红光信号和所述红外光信号确定噪声参考信号；根据所述噪声参考信号对所述血氧信号进行自适应滤波，得到消除噪声后的血氧信号，并将所述消除噪声后的血氧信号作为所述初始血氧信号。

需要说明的是，根据所述红光信号和所述红外光信号确定噪声参考信号可以是根据所述红光信号和所述红外光信号确定交流信号，对所述交流信号做差值得到噪声参考信号，然后使用噪声参考信号对所述血氧信号进行自适应滤波，得到消除噪声后的血氧信号。将所述消除噪声后的血氧信号作为所述初始血氧信号。

本实施例对采集到的血氧信号进行快速傅里叶变换，获得变换结果；获取预设采样点数量，根据所述预设采样点数量和所述变换结果确定所述血氧信号的信号质量指数；判断所述信号质量指数是否大于预设质量指数阈值；在所述信号质量指数大于预设质量指数阈值时，将所述血氧信号作为初始血氧信号。本实施例中通过对血氧信号的质量检测，得出血氧信号的质量指数，只有在信号质量指数大于预设质量指数阈值时，才直接将所述血氧信号作为初始血氧信号。进而进行血氧饱和度的计算。在信号质量指数小于或等于预设质量指数阈值时，需要先进行噪声消除，进而根据血氧信号计算血氧饱和度，增加了血氧饱和度的检测精度。

参考图4，图4为本发明血氧饱和度检测装置第三实施例的流程示意图。

基于上述各实施例，在本实施例中，所述步骤S50，包括：

步骤S501：剔除所述对齐后的脉搏波组中的离群脉搏波，获得保留脉搏波。

需要说明的是，所述离群脉搏波可以是与脉搏波组的平均脉搏波相差较大的脉搏波，所述保留脉搏波可以是所述对齐后的脉搏波组中去除离群脉搏波后的脉搏波。所述平均脉搏波可以是对所述脉搏波组中的各脉搏波进行平均计算得到的脉搏波。

进一步的，为了使血氧饱和度检测结果更加精准，所述步骤S501可包括：通过k-means聚类算法对所述对齐后的脉搏波组进行聚类，获得聚类结果；根据所述聚类结果确定离群脉搏波，并剔除所述离群脉搏波，获得保留脉搏波。

在具体实施中，可通过k-means聚类算法(距离度量可使用欧式距离、余弦距离等)将脉搏波分为两类，将脉搏波数量较少的一类定义为离群脉搏波，剔除该类别的脉搏波，获得保留脉搏波。

所述步骤S501还可包括：对所述对齐后的脉搏波组进行平均，得到平均脉搏波；根据所述平均脉搏波计算所述对齐后的脉搏波组中的各脉搏波的相似度；根据所述相似度剔除所述对齐后的脉搏波组中的离群脉搏波，获得保留脉搏波。

需要说明的是，根据所述平均脉搏波计算所述对齐后的脉搏波组中的各脉搏波的相似度可以是计算所述对齐后的脉搏波组中的各脉搏波与平均脉搏波的相似度。根据所述相似度剔除所述对齐后的脉搏波组中的离群脉搏波可以是将相似度小于预设相似度阈值的脉搏波定义为离群脉搏波并剔除，所述预设相似度阈值可以是根据脉搏波的数量等信息提前设置的阈值，可根据实际场景自适应调整，本实施例在此不加以限制。

步骤S502：对所述保留脉搏波进行平均处理，得到目标脉搏波。

需要说明的是，所述对所述保留脉搏波进行平均处理可以是根据所述保留脉搏波计算所述保留脉搏波对应的平均脉搏波，将平均脉搏波作为所述目标脉搏波。

步骤S503：根据所述目标脉搏波确定血氧饱和度。

需要说明的是，根据所述目标脉搏波确定血氧饱和度可以是根据所述目标脉搏波中的红光目标脉搏波和红外光目标脉搏波基于公知的血氧计算方法计算R值和血氧饱和度值，可根据实际场景选择合适的计算方式，本实施例在此不加以限制。

本实施例剔除所述对齐后的脉搏波组中的离群脉搏波，获得保留脉搏波；对所述保留脉搏波进行平均处理，得到目标脉搏波；根据所述目标脉搏波确定血氧饱和度。本实施例通过剔除对齐后的脉搏波组中的离群脉搏波，获得保留脉搏波；对保留脉搏波进行平均处理，得到目标脉搏波。进而使得根据目标脉搏波计算的血氧饱和度更加的精准。

参照图5，图5为本发明血氧饱和度检测系统第一实施例的结构框图。

如图5所示，本发明实施例提出的血氧饱和度检测系统包括：预处理模块10、带通滤波模块20、峰值点确定模块30、对齐模块40以及融合模块50；

所述预处理模块10，用于对采集到的血氧信号进行预处理，获得初始血氧信号；

所述带通滤波模块20，用于对所述初始血氧信号进行带通滤波，获得脉搏波数据；

所述峰值点确定模块30，用于根据所述脉搏波数据确定所述初始血氧信号的血氧信号峰值点；

所述对齐模块40，用于根据所述血氧信号峰值点对所述初始血氧信号进行分割，获得脉搏波组，并对所述脉搏波组进行对齐处理，得到对齐后的脉搏波组；

所述融合模块50，用于将所述对齐后的脉搏波组进行融合，获得目标脉搏波，并根据所述目标脉搏波确定血氧饱和度。

本实施例对采集到的血氧信号进行预处理，获得初始血氧信号；对所述初始血氧信号进行带通滤波，获得脉搏波数据；根据所述脉搏波数据确定所述初始血氧信号的血氧信号峰值点；根据所述血氧信号峰值点对所述初始血氧信号进行分割，获得脉搏波组，并对所述脉搏波组进行对齐处理，得到对齐后的脉搏波组；将所述对齐后的脉搏波组进行融合，获得目标脉搏波，并根据所述目标脉搏波确定血氧饱和度。本实施例通过对初始血氧信号进行分割、对齐、融合等处理，获得目标脉搏波，根据目标脉搏波确定血氧饱和度，相对于现有的需要重建血氧信号后进行血氧饱和度检测的方式，本实施例上述方式不需要进行血氧信号的重建，减少了计算量且提高了检测精度。

需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。

另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的参数运行方法，此处不再赘述。

基于本发明上述血氧饱和度检测系统第一实施例，提出本发明血氧饱和度检测系统的第二实施例。

在本实施例中，所述预处理模块10，还用于对采集到的血氧信号进行快速傅里叶变换，获得变换结果；获取预设采样点数量，根据所述预设采样点数量和所述变换结果确定所述血氧信号的信号质量指数；判断所述信号质量指数是否大于预设质量指数阈值；在所述信号质量指数大于预设质量指数阈值时，将所述血氧信号作为初始血氧信号。

进一步的，所述预处理模块10，还用于在所述信号质量指数小于或等于预设质量指数阈值时，获取所述血氧信号中的红光信号和红外光信号；根据所述红光信号和所述红外光信号确定噪声参考信号；根据所述噪声参考信号对所述血氧信号进行自适应滤波，得到消除噪声后的血氧信号，并将所述消除噪声后的血氧信号作为所述初始血氧信号。

进一步的，所述峰值点确定模块30，还用于确定所述脉搏波数据的峰值点位置，并对所述峰值点位置进行异常值扫描；根据异常值扫描结果去除异常峰值点，获得目标峰值点；获取带通滤波器的延时时长；根据所述延时时长和所述目标峰值点确定所述初始血氧信号的血氧信号峰值点。

进一步的，所述对齐模块40，还用于以所述血氧信号峰值点作为分割点，将所述初始血氧信号分割为单独的脉搏波段，获得脉搏波组；根据所述脉搏波组中脉搏波的长度确定目标脉搏波长度；根据所述目标脉搏波长度对所述脉搏波组中的脉搏波进行重采样，得到对齐后的脉搏波组。

进一步的，所述融合模块50，还用于剔除所述对齐后的脉搏波组中的离群脉搏波，获得保留脉搏波；对所述保留脉搏波进行平均处理，得到目标脉搏波；根据所述目标脉搏波确定血氧饱和度。

进一步的，所述融合模块50，还用于通过k-means聚类算法对所述对齐后的脉搏波组进行聚类，获得聚类结果；根据所述聚类结果确定离群脉搏波，并剔除所述离群脉搏波，获得保留脉搏波。

进一步的，所述融合模块50，还用于对所述对齐后的脉搏波组进行平均，得到平均脉搏波；根据所述平均脉搏波计算所述对齐后的脉搏波组中的各脉搏波的相似度；根据所述相似度剔除所述对齐后的脉搏波组中的离群脉搏波，获得保留脉搏波。

本发明血氧饱和度检测系统的其他实施例或具体实现方式可参照上述各方法实施例，此处不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器/随机存取存储器、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。