[0001] 本发明涉及计算机技术领域，具体地涉及一种基于智能戒指的心率测量方法、系统、智能戒指和存储介质。

[0002] 目前，通过智能穿戴设备进行心率测量的技术已经普及到大众群体中。主要包括的产品包括智能手表、血氧指夹、智能戒指等产品，但是智能戒指因为尺寸比较窄的原因不能像其他穿戴类产品的结构一样具有较低的光泄露，较为容易受到环境光干扰，导致心率、血氧等参数测试结果误差较大。

[0003] 相关技术中难以解决智能戒指光接收器接收到的信号产生较大噪声的问题，降低了智能戒指测量健康参数的准确性，进而降低了智能戒指的实用性和用户满意度。

[0004] 针对以上问题，本发明提出了一种基于智能戒指的心率测量方法、系统、智能戒指和存储介质，本发明能够输出较稳定的PPG信号，减少环境噪声，提高指环在不同松紧度情况下的PPG信号的稳定性。

[0005] 本背景技术描述的内容仅为了便于了解本领域的相关技术，不视作对现有技术的承认。

[0037] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

[0038] 在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

[0039] 目前，通过智能穿戴设备进行心率测量的技术已经普及到大众群体中。主要包括的产品包括智能手表、血氧指夹、智能戒指等产品，但是智能戒指因为尺寸比较窄的原因不能像其他穿戴类产品的结构一样具有较低的光泄露，较为容易受到环境光干扰，导致心率、血氧等参数测试结果误差较大。PPG(PhotoPlethysmoGraphy，光电容积脉搏波描记法)是一种利用光电技术测量心率的方法，它通过将光照射到皮肤上并测量因血液流动而产生的光散射来工作。这种方法基于一个基本原理：当血流动力发生变化时，例如心率或血容积的变化，进入人体的光会发生可预见的散射。具体来说，PPG通过以下步骤测量心率：

[0040] (1)光照射皮肤：设备向手腕发射一束绿色的光线。

[0041] (2)血液流动影响光散射：当心脏跳动时，血管中的血红细胞会随着心脏泵血而改变浓度，从而影响对绿光的吸收和反射。

[0042] (3)光接收器检测变化：手环的感应器能感知到这种周期性的变化，继而统计出心率数据。

[0043] 但是，PPG方法进行心率测量的准确性受到多种因素的影响，包括皮肤颜色、毛发、汗水、环境光、手环佩戴位置和紧度等。尽管如此，PPG技术因其非侵入性和低成本特性，在可穿戴设备如智能手环和智能手表中广泛应用，用于测量心率和其他生物计量指标。这些设备通过PPG技术提供的实时心率数据，为用户提供了关于自身健康状况的有用信息。

[0044] 图1示出了根据PPG信号处理过程的流程图。如图1所示，光线发射器发射光线穿透手指后到达光接收器，光接收器将接收到的光信号转换为电流信号和电压信号，电压信号经过数模转换处理后得到数字信号并发送到控制器，控制器根据数字信号设置光线发射器的工作电流，以控制发射光线的强度，光接收器会根据收到光的强弱生成电流信号，然后通过放大器转换后，形成电压信号，电子设备收到不同的电压信号后，就可以通过时序的绘制方法，绘制出人体的脉搏波。

[0045] 图2示出了根据本发明实施例的基于智能戒指的心率测量方法的流程图。在智能戒指的应用中，相关技术中难以解决智能戒指光接收器接收到的信号产生较大噪声的问题，降低了智能戒指测量健康参数的准确性，进而降低了智能戒指的实用性和用户满意度。

[0046] 针对以上问题，本发明提出了一种基于智能戒指的心率测量方法、系统、智能戒指和存储介质，本发明能够输出较稳定的PPG信号，减少环境噪声，提高指环在不同松紧度情况下的PPG信号的稳定性。

[0047] 本发明提出的一种基于智能戒指的心率测量方法如图1所示，具体包括：S101、获取输入光信号，将所述输入光信号转换为电信号。

[0048] S102、获取所述电信号强度。

[0049] S103、判断所述电信号强度是否大于目标值。

[0050] S104、若所述电信号强度大于目标值，则降低输出光信号的强度。

[0051] S105、若所述电信号强度小于或等于目标值，则提高输出光信号的强度。

[0052] S106、根据所述电信号获取心率。

[0053] 具体的，在步骤S101中所述的电信号包括电压信号、电流信号等。实际应用过程中可以设置光敏电阻作为输入光信号接收装置，光敏电阻能够根据受到的光照强度产生相应强度的电流信号和电压信号。

[0054] 需要说明的是，本实施例中所述根据所述电信号获取心率，包括：将所述电信号按时序排列；根据时序排列的电信号绘制出脉搏波；根据所述脉搏波计算心率。由于电信号呈周期性变化，因此可以根据电信号的周期性变化绘制出脉搏波，在单位时间内统计脉搏数可以计算得到单位时间的心跳次数。

[0055] 此外，本发明实施例还可以测量其他健康数据。例如，可以通过电信号的强弱得到血氧浓度参数等。

[0056] 图4示出了根据本发明实施例的调光模块的调光逻辑示意图。如图4所示，本发明实施例的调光逻辑为：微控制器在目标电压大于光接收器电压值时，增大光线发射器的电流；在目标电压值小于光接收器电压值的时候减小光线发射器的电流。当目标电压值和光接收器电压的差值小于调光精度时，则不调光。

[0057] 本发明提出了以目标值为判断依据的调光逻辑。其中，本发明所述的目标值为受环境光干扰程度最小时的电信号强度值。本发明在多次实验和测试后能够计算得出某特定型号智能戒指的目标值，这一目标值满足如下条件：当电信号强度接近目标值时，心率测算结果受到环境光噪音影响降低。因此本发明在电信号强度小于目标值时进行增高光线发射器的电流值，当光接收器接收的电信号强度大于目标值时，进行降低光线发射器的电流值。通过上述调光控制逻辑能够将接收到的电信号强度控制在目标值附近，降低环境光对心率测算的影响。

[0058] 具体的，由于光线的发射和接收速度非常快，不具有滞后性，所以直接采用比例控制的方法进行增高和降低光线发射器的电流值，所述降低输出光信号的强度计算公式包括：

[0059]

[0060] 其中，In为降低后的输出光信号的强度，In‑1为降低前的输出光信号强度，U1为所述目标值，U2为输入光信号的强度。

[0061] 例如，在时间t0时输入光信号的强度为I1，若此时I1大于目标值U1，则需要将输入光信号的强度降低为I2，降低的比例为目标值U1和输入光信号的强度U2的比值。采用比例调整输出光信号强度的方法能够有效将电信号强度控制在目标值附近，降低环境光的干扰程度。

[0062] 同样的，所述提高输出光信号的强度计算公式包括：

[0063]

[0064] 其中，In为提高后的输出光信号的强度，In‑1为提高前的输出光信号强度，U1为所述目标值，U2为输入光信号的强度。

[0065] 例如，在时间t0时输入光信号的强度为I1，若此时I1大于目标值U1，则需要将输入光信号的强度提高为I2，提高的比例为目标值U1和输入光信号的强度U2的比值。采用比例调整输出光信号强度的方法能够有效将电信号强度控制在目标值附近，降低环境光的干扰程度。

[0066] 需要说明的是，本发明实施例需要考虑设备的最小调光精度，具体包括：获取所述输入光信号强度与所述目标值的差值；若所述输入光信号强度与所述目标值的差值小于或等于最小调光精度，则直接根据所述电信号获取心率。在本实施例中，当输入光信号强度与目标值之间的差值小于一定的预设值(本实施例为最小调光精度)，则说明当前输入光强度受到环境光干扰较少，因此不会进行输入光强度的调整。

[0067] 若心率采集过程中不进行上述调光逻辑控制，则采集的PPG信号受环境影响较大，例如在晚上采集的电压值仅有白天的十分之一。信号差异大不利于心率和血氧的计算。采用本发明提出的方法后，采集的PPG信号在晚上和白天情况下的电压值是接近的。信号利于心率和血氧的计算。

[0068] 因此本发明产生的技术效果包括：

[0069] (1)能够输出较稳定的PPG信号，减少环境噪声。

[0070] (2)能够提高指环在不同松紧度情况下的PPG信号的稳定性。

[0071] 本发明还涉及一种智能戒指，所述智能戒指包括光信号发射器、光信号接收器、光电转换器、控制器，所述光信号发射器向所述光信号接收器发射光信号，所述光信号接收器获取输入光信号，所述光电转换器将所述输入光信号转换为电信号，所述控制器降低或提高输出光信号的强度，并根据电信号获取心率。

[0072] 将本发明提出的一种基于智能戒指的心率测量方法应用于智能戒指，获得的具体实施例如下：智能戒指的光信号发射器设置在智能戒指的一侧，光信号接收器设置在智能戒指的另一侧，光信号发射器向光信号接收器发射光信号，光信号穿透手指发生散射，光信号接收器接收光信号和环境光噪音，光电转换器设置于智能戒指内，将光信号接收器接收得到的光信号转换为电压信号，控制器计算并判断当前的电压信号是否大于目标值，若大于目标值则降低光信号发射器发射光信号的强度，在另一时刻，控制器计算并判断当前的电压信号是否大于目标值，若小于目标值则降提高光信号发射器发射光信号的强度。

[0073] 此外，图5示出了能实施根据本发明实施例的一种基于智能戒指的心率测量系统示意图，如图5所示，本发明还提出了一种基于智能戒指的心率测量系统，所述系统包括接收模块、转换模块、调光模块、心率计算模块，所述接收模块获取输入光信号，所述转换模块将所述输入光信号转换为电信号，所述调光模块降低或提高输出光信号的强度，所述心率计算模块根据电信号获取心率。

[0074] 此外，本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器运行时实现如前面实施例中任一所述的方法。

[0075] 此外，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：处理器和存储有计算机程序的存储器，所述处理器被配置为在运行计算机程序时实现前面实施例中任一所述的方法。

[0076] 上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，可以由计算机或其关联部件实现。计算机例如可以为移动终端、智能电话、个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、游戏控制台、平板电脑、可穿戴设备、智能电视、物联网系统、智能家居、工业计算机、服务器或者其组合。

[0077] 尽管未示出，在本发明实施例中，提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序配置成被运行时执行任一本发明实施例的一种基于智能戒指的心率测量方法。

[0078] 在本发明的实施例的存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动的可以由任何方法或技术来实现信息存储的物品。存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD‑ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

[0079] 在本发明的实施例的方法、程序、系统、装置等，可以在单个或多个连网的计算机中执行或实现，也可以在分布式计算环境中实践。在本说明书实施例中，在这些分布式计算环境中，可以由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。

[0080] 本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本领域技术人员可想到，上述实施例阐明的功能模块/单元或控制器以及相关方法步骤的实现，可以用软件、硬件和软/硬件结合的方式实现。

[0081] 除非明确指出，根据本发明实施例记载的方法、程序的动作或步骤并不必须按照特定的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

[0082] 在本文中，针对本发明的多个实施例进行了描述，但为简明起见，各实施例的描述并不是详尽的，各个实施例之间相同或相似的特征或部分可能会被省略。在本文中，“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”意指适用于根据本发明的至少一个实施例或示例中，而非所有实施例。上述术语并不必然意味着指代相同的实施例或示例。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0083] 已参考上述实施例具体示出并描述了本发明的示例性系统及方法，其仅为实施本系统及方法的最佳模式的示例。本领域的技术人员可以理解的是可以在实施本系统及/或方法时对这里描述的系统及方法的实施例做各种改变而不脱离界定在所附权利要求中的本发明的精神及范围。