11、腕部脉搏信号预处理框架及其实验分析

腕部脉搏信号预处理框架及其实验分析

1. 脉搏预处理方法概述

脉搏信号是一种由心脏驱动、沿动脉流经内脏器官的周期性生理信号。由于其采集过程中会受到多种因素的影响，如噪声干扰、基线漂移等，因此需要对其进行预处理以提高后续分析的准确性。本文将介绍一种优化的腕部脉搏信号预处理框架，包括去噪、基线漂移去除、周期分割和归一化等步骤，并通过实验验证其有效性。

1.1 信号区间选择

为了确保所选区间包含多个完整的脉冲周期，要求所选区间的长度至少为四个周期。这是因为完整的周期信息对于后续的分析和处理至关重要。

1.2 基线漂移去除

脉搏基线漂移去除过程包括三个步骤，其流程图如下：

graph LR
    A[去噪脉搏区间] --> B[方向提取]
    B --> C[起始点检测]
    C --> D[峰谷检测]
    D --> E{方向是否为正}
    E -- 是 --> F[方向调整]
    E -- 否 --> F
    F --> G[样条插值]
    G --> H[减去估计漂移]

具体步骤如下：
1. 方向调整 ：由于手腕皮肤的影响，采集到的手腕脉搏信号可能存在两种方向状态。为了减少方向的多样性，需要将脉搏波形调整到同一标准。在实验中，将上升分支较短的脉搏波形作为标准方向，并将第一个周期的起始点视为脉搏零相位。通过峰谷检测比较上升和下降分支的长度来确定脉搏方向，采用自适应滑动窗口方法获取信号中的峰谷点