Как средствами программирования посчитать частоту сердцебиения?

Question

[MagoVinch]

Есть у меня датчик пульса; через микроконтроллер оцифровываю сигнал и передаю на компьютер. (сигнал на фото). Как посчитать частоту сердцебиения, если базовый уровень и уровень пиков меняется иногда от силы прижима датчика?

Подскажите алгоритм или код на С(С++), Python, Pascal.

Сигнал в виде массива со значениями:

Comments

[StrangeAttractor]

Чё за датчик пульса поделитесь plz. Тоже хочу такой чтобы можно было работать с ним через собственный код, а не кривые до жути проприетарные приложения от производителя.

[MagoVinch]

StrangeAttractor: Сам сварганил ))) на основе оптопары + усилитель-фильтр + АЦП + микроконтроллер + UART-USB переходник

Answer 1

[vanyamasnuha]

Получить спектр сигнала. Гармоника с наибольшей амплитудой будет частотой пульса.

Comments

[MagoVinch]

пока остановился на этом варианте

Answer 2

[Николай]

1. Отфильтруйте сигнал. (варианты: фурье-преобразование, вейвлет-преобразование)
2. Выделите особые точки (например пики)
Это можно сделать например так:
i. Находим максимальное значение амплитуды
ii. Находим все точки, которые > 0.5 от максимального. ( 0.5 взято наобум, можно взять больше/меньше в зависимости от возможной разницы)
iii. У нас получится набор интервалов точек, для каждого интервала выбираем максимальное значение. Это и есть наш пик.
Для улучшения работы алгоритма можно искать точки не на самом сигнале, а на Вейвлет-разложении этого сигнала ( то есть для каждого уровня разложения выполняем описанную выше операцию, затем сопоставляем данные).
Делал нечто похожее на matlab, для питона библиотека с Вейвлет/фурье-преобразованиями точно имеется.

Comments

[MagoVinch]

пики определяются весьма неточно

Answer 3

[SeptiM]

Можно сделать двухпороговую функцию. Пусть сигнал меняется от нуля до единицы. Возьмем два порога один на 0.1, другой на 0.9. Возьмем переменную x, которая принимает два состояния: высоко и низко. Если значение сигнала падает ниже 0.1 и x = "высоко", меняем на x на "низко". Поднимается с x = "низко" до 0.9, меняем на "высоко".

Каждый раз, когда переменная меняет свое значение на высоко, считаем пульс. Единственное, надо понаблюдать, как амплитуда себя ведет. Может делить на максимум за последние секунд 10, ну и параметры понаблюдать. Лучше всего, если есть приличная размеченная история с пульсом и можно сразу запустить тестирование на обучающей, кросс и контрольной выборках.

Comments

[MagoVinch]

попробовал ваш алгоритм задача стоит считать пульс на не более 10 ударов, довольно сложно посчитать из плавающего постоянного значения. Видимо придется сначала его отслеживать

[SeptiM]

Можно еще попробовать воспользоваться максимальным отклонением сигнала. Т.е. если мы условно знаем, что шум дает прирост амплитуды не более 200 и точно знаем, что пульс опускается до нуля. То использовать в качестве порого не относительные, а абсолютные значение: 0 и 200.

Answer 4

[d'Ivan]

Проанализировать количество пауз за промежуток времени.
Нужно также учесть, что могут быть пороки сердца (аритмия и т.д.), из-за которых график может выглядеть по-другому.