PPG传感器自动调光方法、系统、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及一种ppg传感器调光方法，具体涉及一种能够缩短ppg传感器调光时间的ppg传感器调光方法，属于光学传感器测量。

背景技术：

1、光体积变化描记图法(photoplethysmography，简称ppg)是借助光电手段在活体组织中检测血液容积变化的一种无创检测方法。采用该方法的传感器为ppg传感器，ppg传感器包括光源和光电探测器(photo detector)。当led将一定波长的光束照射到指端皮肤表面后，每次心跳时，血管的收缩和扩张都会影响光的透射(例如在透射ppg中，通过指尖的光线)或光的反射(例如在反射ppg中，来自手腕表面附近的光线)。

2、当光线透过皮肤组织然后再反射到光电探测器时，光照会有一定的衰减。肌肉、骨骼、静脉和其他连接组织对光的吸收是基本不变的(前提是测量部位没有大幅度的运动)；但动脉不同，由于动脉里有血液的脉动，因此对光的吸收会有所变化。当我们把光转换成电信号时，由于动脉对光的吸收有变化而其他组织对光的吸收基本不变，得到的信号就可以分为直流dc信号和交流ac信号；提取其中的ac信号，就能反应出血液流动的特点；其测量原理如图1所示。

3、ppg传感器中光源的亮度直接影响ppg传感器的测量精度，在采用ppg传感器进行测量时，需对ppg传感器中光源的亮度进行调节。现有技术中，在对ppg传感器光源的亮度进行调节时，一般在设定的亮度范围内进行轮询，以此来选取其中合适的亮度作为最优亮度。在设定的亮度范围内轮询时，每个测量周期采用单一亮度的测量脉冲，每次采样时采集单一亮度下的测量数据；由此需要经过若干个测量周期才能完成当前测量条件下光源亮度的调节(即最优光源亮度的选取)，由此导致ppg传感器调光时间较长。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种ppg传感器自动调光方法，通过在每个采样周期内调整光源亮度，以在每次采样时同时采集多组不同亮度下的测量数据，由此能够快速获得ppg传感器光源的最优亮度，有效缩短ppg传感器调光时间，提高测量效率。

2、ppg传感器自动调光方法，所述ppg传感器在一个测量周期内按设定的采样频率进行多次采样；

3、在所述ppg传感器的每个采样周期内，进行一次以上光源亮度的调整，使光源输出两种以上不同亮度的测量脉冲；

4、每次采样时，同时采集不同亮度的测量脉冲下的测量数据；

5、完成一个测量周期的采样后，得到两条以上不同亮度下的ppg信号波；

6、对比各个亮度下的ppg信号波，从中选取波形最优的ppg信号波对应的亮度作为ppg传感器光源的测量亮度。

7、作为本发明的一种优选方式，进行光源亮度的调整时，在设定的光源亮度范围内调整；

8、令设定的光源亮度范围内有n个光源亮度值，在每个采样周期内，光源依次采用光源亮度范围内的各光源亮度值，由此得到n个不同亮度的测量脉冲。

9、作为本发明的一种优选方式，若一个测量周期结束后，所获得的ppg信号波均达不到设定的最优波形的条件，则调整光源亮度范围；然后在一个新的测量周期内重新进行测量，直至找到符合设定条件的最优波形，进而获得测量亮度。

10、作为本发明的一种优选方式，该方法用于初始启用所述ppg传感器时，获得并记忆光源的测量亮度；再次启用所述ppg传感器时，直接采用记忆的测量亮度。

11、作为本发明的一种优选方式，设定的光源亮度范围内的n个光源亮度值按设定规律变化。

12、作为本发明的一种优选方式，将光源亮度设计为两个以上档位，在每个采样周期内，从最小档位起依次增大光源亮度的档位或从最大档位起依次减小光源亮度的档位。

13、作为本发明的一种优选方式，在所述ppg传感器中设置两个以上光源形成光源单元，

14、所述光源单元中的各光源为单一亮度光源或可变亮度光源。

15、作为本发明的一种优选方式，所述光源单元中包括红光、绿光、红外中的一种以上光源。

16、本发明还提供一种生理信号测量装置，装置上设置有ppg传感器；所述装置在进行生理信号采集时，所述ppg传感器采用上述自动调光方法获得测量亮度。

17、本发明还提供一种ppg传感器自动调光系统，所述ppg传感器包括光源和光电探测器；该系统包括：调节模块、采样模块、信号输出模块和判断模块；

18、所述调节模块用于光源亮度的调节；在测量周期内的每个采样周期内，所述调节模块按设定要求进行两次以上光源亮度的调整；

19、采样模块用于按照设定的采样频率从光电探测器获取不同亮度下的ppg信号数据，并发送给信号输出模块；

20、信号输出模块依据接收到的采样模块的发送的ppg信号数据，在一个测量周期结束后，得到两条以上不同亮度下的ppg信号波，输出给判断模块；

21、判断模块用于对接收到的两个以上不同亮度下的ppg信号波进行统一判断，通过设定的波形细节评判参数，从中选取波形细节最优的ppg信号波，将其对应的光源亮度作为测量亮度。

22、此外，还包括显示模块，用于实时显示两条以上不同亮度下的ppg信号波。

23、有益效果：

24、(1)本发明提供的ppg传感器自动调光方法，摒弃传统的在一个测量周期内，只采集单一亮度下测试信号的轮询方式，而是在一个测量周期内的每个采样周期内，进行多次光源亮度的调整，由此在每次采样时均能同时采集到多个不同亮度下的波形数据；进而在完成一个测量周期的采样后，能够得到n条不同亮度下的ppg信号波；由此能够快速获得ppg传感器光源的最优亮度，有效缩短ppg传感器调光时间，提高测量效率。

25、(2)本发明提供的ppg传感器自动调光方法，在初始启用所述ppg传感器时，获得并记忆光源的测量亮度，再次启用ppg传感器时，直接采用记忆的测量亮度即可，使用方便。

26、(3)通过设置亮度档位的方式能够方便对光源亮度进行调节。

27、(4)采用设置两个以上光源形成光源单元，通过光源的组合实现不同的亮度，由此能够使用单一亮度光源。

28、(5)光源单元中包括红光、绿光、红外中的一种以上光源，使用时可分别获得各不同光源的测量亮度，然后依据实际使用需求选择所用的光源。

技术特征：

1.ppg传感器自动调光方法，ppg传感器在一个测量周期内按设定的采样频率进行多次采样；其特征在于：

2.如权利要求1所述的ppg传感器自动调光方法，其特征在于：进行光源亮度的调整时，在设定的光源亮度范围内调整；

3.如权利要求2所述的ppg传感器自动调光方法，其特征在于：若一个测量周期结束后，所获得的ppg信号波均达不到设定的最优波形的条件，则调整光源亮度范围；然后在一个新的测量周期内重新进行测量，直至找到符合设定条件的最优波形，进而获得测量亮度。

4.如权利要求1-3任一项所述的ppg传感器自动调光方法，其特征在于：该方法用于初始启用所述ppg传感器时，获得并记忆光源的测量亮度；再次启用所述ppg传感器时，直接采用记忆的测量亮度。

5.如权利要求2或3所述的ppg传感器自动调光方法，其特征在于：设定的光源亮度范围内的n个光源亮度值按设定规律变化。

6.如权利要求1-3任一项所述的ppg传感器自动调光方法，其特征在于：将光源亮度设计为两个以上档位，在每个采样周期内，从最小档位起依次增大光源亮度的档位或从最大档位起依次减小光源亮度的档位。

7.如权利要求1-3任一项所述的ppg传感器自动调光方法，其特征在于：在所述ppg传感器中设置两个以上光源形成光源单元；

8.如权利要求7所述的ppg传感器自动调光方法，其特征在于：所述光源单元中包括红光、绿光、红外中的一种以上光源。

9.一种生理信号测量装置，其特征在于，装置上设置有ppg传感器；所述装置在进行生理信号采集时，所述ppg传感器采用如权利要求1-8任意一项所述的自动调光方法获得测量亮度。

10.ppg传感器自动调光系统，所述ppg传感器包括光源和光电探测器；其特征在于：该系统包括：调节模块、采样模块、信号输出模块和判断模块；

11.如权利要求10所述的ppg传感器自动调光系统，其特征在于：还包括显示模块，用于实时显示两条以上不同亮度下的ppg信号波。

12.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

技术总结本发明提供一种PPG传感器自动调光方法，通过在每个采样周期内调整光源亮度，以在每次采样时同时采集多组不同亮度下的测量数据，由此能够快速获得PPG传感器光源的最优亮度，有效缩短PPG传感器调光时间，提高测量效率。PPG传感器在一个测量周期内按设定的采样频率进行多次采样；在所述PPG传感器的每个采样周期内，进行一次以上光源亮度的调整，使光源输出两种以上不同亮度的测量脉冲；每次采样时，同时采集不同亮度的测量脉冲下的测量数据；完成一个测量周期的采样后，得到两条以上不同亮度下的PPG信号波；对比各个亮度下的PPG信号波，从中选取波形最优的PPG信号波对应的亮度作为PPG传感器光源的测量亮度。技术研发人员：王之栋,文武,李毅彬,魏耀广,相田园受保护的技术使用者：心永（北京）科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23