双阈值无定点检测胎心率的方法及装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及胎心率检测技术领域，尤其涉及双阈值无定点检测胎心率的方法及装置、设备及存储介质。

背景技术

胎心率是一项表征胎儿健康状态的重要参数。目前对胎心率检测基本是通过多普勒超声的方式采集胎心信号，利用自相关函数的周期与信号周期保持一致的特性，获取胎心信号的自相关函数的周期就可以计算胎心率。

由于需要获取胎心信号的自相关函数，所以计算量较大，并且通过超声多普勒检测到的胎心信号一种非平稳信号，而自相关技术是将非平稳信号作为平稳信号进行计算的，所以计算得到胎心率可能会出现加倍减半的现象，从而影响检测结果。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提出双阈值无定点检测胎心率的方法及装置、设备及存储介质，以解决检测结果不准确的问题。

为实现上述目的，本申请第一方面提供一种双阈值无定点检测胎心率的方法，所述方法具体包括：

获取待检测的胎心信号段的信号包络段和采样频率，以及所述信号包络段的预设的检测参数，所述检测参数包括局部极大值的最大阈值和最小阈值；

对所述信号包络段进行无定点检测，得到所述信号包络段的峰值最大值点，且所述峰值最大值点将所述信号包络段划分为第一检测段和第二检测段；

以所述峰值最大值点的位置为起点，根据所述最大阈值和最小阈值分别对所述第一检测段和所述第二检测段进行局部极大值检测，得到目标局部极大值；

根据所述目标局部极大值的位置和所述采样频率进行胎心率计算，得到瞬时胎心率。

进一步的，所述对所述信号包络段进行无定点检测，得到所述信号包络段的峰值最大值点，具体包括：

获取所述信号包络段中的N个信号峰值，以及所述信号包络段的信号平均值；

基于所述信号峰值与所述信号平均值进行绝对差值计算，将绝对差值最小的信号峰值对应的信号峰值点作为峰值最大值点。

进一步的，所述检测参数还包括检测窗口；

则所述以所述峰值最大值点的位置为起点，根据所述最大阈值和最小阈值分别对所述第一检测段和所述第二检测段进行局部极大值检测，得到目标局部极大值，具体包括：

以所述峰值最大值点的位置为所述检测窗口的起点，控制所述检测窗口分别在所述第一检测段和所述第二检测段上，按照所述检测窗口的移动步长进行移动，并基于所述最大阈值和最小阈值对所述检测窗口内对应的信号包络段进行局部极大值检测，得到所述第一检测段的第一极大值集和所述第二检测段的第二极大值集；

根据所述第一极大值集和所述第二极大值集中的局部极大值，得到目标局部极大值。

进一步的，所述以所述峰值最大值点的位置为所述检测窗口的起点，控制所述检测窗口分别在所述第一检测段和所述第二检测段上，按照所述检测窗口的移动步长进行移动，并基于所述最大阈值和最小阈值对所述检测窗口对应的信号包络段进行局部极大值检测，得到所述第一检测段的第一极大值集和所述第二检测段的第二极大值集，具体包括：

对目标检测段进行检测，以所述峰值最大值点的位置为所述目标检测段上所述检测窗口的起点，对所述检测窗口内对应的信号包络段进行第i次局部极大值检测，i的初始值为1；

将所述检测窗口内不大于所述最大阈值且不小于所述最小阈值的信号点作为局部极大值，将检测到的局部极大值添加至所述目标检测段的目标极大值集中；

控制所述检测窗口按照移动步长执行一次移动，且令i＝i+1，并返回执行对所述检测窗口内对应的信号段进行第i次局部极大值检测的步骤，直至完成对所述目标检测段的检测，所述目标检测段为第一检测段或第二检测段，以得到第一检测段的第一极大值集和所述第二检测段的第二极大值集。

进一步的，所述控制所述检测窗口按照移动步长执行一次移动，之前还包括：

确定所述i是否满足预设条件，若满足预设条件，则根据前L次检测得到的局部极大值之间的位置间隔更新所述检测窗口的大小，所述L小于或等于i；

若不满足预设条件，则继续执行控制所述检测窗口按照移动步长执行一次移动的步骤；

其中，所述预设条件为i为M的整倍数。

进一步的，所述根据所述目标局部极大值的位置和所述采样频率进行胎心率计算，得到瞬时胎心率，具体包括：

根据各个所述目标局部极大值的位置进行计算，得到所有两两相邻的所述目标局部极大值之间的目标位置间隔；

基于所述目标位置间隔进行平均值计算，得到平均位置间隔；

根据所述平均位置间隔和所述采样频率进行胎心率计算，得到所述瞬时胎心率。

进一步的，所述瞬时胎心率通过下式计算得到：

式中，FHR为所述瞬时胎心率，fs为所述采样频率，Interval为所述平均位置间隔。

为实现上述目的，本申请第二方面提供一种双阈值无定点检测胎心率的装置所述装置包括：信号获取单元、信号处理单元和信号检测单元；

所述信号获取单元，用于获取待检测的胎心信号段的信号包络段和采样频率，以及所述信号包络段的预设的检测参数，所述检测参数包括局部极大值的最大阈值和最小阈值；

所述信号处理单元，用于对所述信号包络段进行无定点检测，得到所述信号包络段的峰值最大值点，且所述峰值最大值点将所述信号包络段划分为第一检测段和第二检测段；

以所述峰值最大值点的位置为起点，根据所述最大阈值和最小阈值分别对所述第一检测段和所述第二检测段进行局部极大值检测，得到目标局部极大值；

所述信号检测单元，用于根据所述目标局部极大值的位置和所述采样频率进行胎心率计算，得到瞬时胎心率。

为实现上述目的，本申请第三方面提供一种计算机可读存储介质，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，使得所述处理器执行如第一方面所述方法的步骤。

为实现上述目的，本申请第四方面提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如第一方面所述方法的步骤。

采用本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明的方法是通过获取待检测的胎心信号段的信号包络段和采样频率，以及信号包络段的预设的局部极大值的双阈值，接着对信号包络段进行无定点检测，得到信号包络段的峰值最大值点，且峰值最大值点将信号包络段划分为第一检测段和第二检测段；以峰值最大值点的位置为起点，根据双阈值分别对第一检测段和第二检测段进行局部极大值检测，得到目标局部极大值，最后根据目标局部极大值的位置和采样频率进行胎心率计算，得到瞬时胎心率，本发明直接对胎心信号的信号包络进行分析，而不利用自相关技术计算得到胎心率，可以有效地减少检测过程中的计算量，并且通过无定点双阈值的方式直接对非平稳的胎心信号的局部极大值检测筛选，得到更加准确地局部极大值，可以有效地避免了检测过程中的加速减半现象，以使得检测结果更加精准。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为本发明实施例双阈值无定点检测胎心率的方法的流程示意图；

图2为本申请实施例中双阈值无定点检测胎心率的装置结构图；

图3为本申请实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

胎心率是在围产期评估胎儿健康程度的一项重要的基础参数。现阶段胎心率检测技术大多数是通过应用多普勒频移效应的超声多普勒方式获取胎心信号，并基于胎心信号采用自相关技术检测胎心率。

自相关技术是基于平稳信号计算信号周期得到胎心率的一种方法，但在采集胎心信号时，因胎动、宫缩和母体发热等原因，会造成采集到的胎心信号是非平稳信号，所以采用自相关技术计算时，会将采集到的胎心信号默认为平稳信号，因此，在采用自相关技术计算胎心率时，会存在较多的加倍减半现象，加速减半现象可以理解为，当胎儿出现心动过速时，将两个相近的心动周期合并成一个心动周期，产生胎心率减半现象，或将舒张和收缩间隔较长的一次心动周期识别成两个心动，产生胎心率加倍现象。因此，当出现加速减半现象会导致得到的胎心率不够准确，而异常的瞬时胎心率会给使用者带来较大心理负担，造成一定程度的不良影响。

因此，本发明提出检测胎心率的方法，以解决出现胎心率加倍减半的可能性，提高计算的准确性。

具体的，请参阅图1，图1是本发明实施例双阈值无定点检测胎心率的方法的流程示意图，具体包括：

步骤100，获取待检测的胎心信号段的信号包络段和采样频率，以及信号包络段的预设的检测参数，检测参数包括局部极大值的最大阈值和最小阈值。

在本申请实施例中，提出的胎心率检测的方法是基于多普勒超声获取到的。胎心信号段的采样频率，为单位时间内从连续的胎心信号中提取并组成离散信号的采样个数，也可以简单得出理解为采样频率是指单位时间内能够采集多少个胎心信号点。

具体的，首先选取一段待检测的胎心信号段，该胎心信号段是足够长的一段胎心信号以至于可以通过检测得到胎心率。其次，对胎心信号段进行预处理后，求取胎心信号段的信号包络，得到信号包络段，最后对信号包络段进行检测。由于胎心信号段的噪音较大，因此通过滤波和降噪等相关的预处理过程，获取到更加清晰的胎心信号段。

除此之外，还需要获取进行局部极大值检测的检测参数，检测参数包括局部极大值的双阈值，即最大阈值和最小阈值，其中，最大阈值为允许检测得到的局部极大值存在的最大值，最小阈值为允许检测得到的局部极大值存在的最小值。

通过设置检测参数，以双阈值为标准对胎心信号段的局部极大值检测并筛选，可以得到更加准确地局部极大值，获取更加准确的心动时刻，进而得到更加精准的胎心率，提高了检测结果的精准度。

步骤300，对信号包络段进行无定点检测，得到信号包络段的峰值最大值点，且峰值最大值点将信号包络段划分为第一检测段和第二检测段。

在本申请实施例中，不设某一特定点对信号包络段进行检测，而是根据信号包络的本身的心率特征进行检测，最终确定峰值最大值点。

峰值最大值点，可以是整条信号包络段的最大值点，也可以是为了避免胎动等情况造成误检最大值的情况，而分析得到的最为合适的极大值点。

当检测到峰值最大值点之后，以峰值最大值点所在位置为界，可将整条信号包络段分为两段，因此，将其中一段作为第一检测段，将另一段作为第二检测段。

步骤500，以峰值最大值点的位置为起点，根据最大阈值和最小阈值分别对第一检测段和第二检测段进行局部极大值检测，得到目标局部极大值。

具体的，以峰值最大值点的位置为起点对第一检测段和第二检测段检测局部极大值，此时，两段的检测可以同时进行，也可以按次序进行，此处不作限定；将第一检测段和第二检测段满足双阈值条件的局部极大值作为目标局部极大值。

在本申请实施例中，直接对信号包络段进行局部极大值检测，得到待检测胎心信号段的心跳位置，并未将胎心信号默认为平稳的胎心信号，而是直接对该非平稳的胎心信号进行心跳位置检测，因此，既可以减小计算量，还可以避免通过自相关技术求取胎心率的方法存在的加速减半现象的问题，以使得检测结果更加准确，除此之外，通过设置双阈值，也可提高检测到的局部极大值的精准度。

步骤700，根据目标局部极大值的位置和采样频率进行胎心率计算，得到瞬时胎心率。

具体的，在得到信号包络段的所有目标局部极大值之后，根据目标局部极大值的位置以及待检测胎心信号段的采样频率进行计算，即可得到待检测胎心信号段的瞬时胎心率。

通过上述方法，直接对待检测胎心信号进行心跳时刻检测，有效避免了检测过程中的加速减半现象，同时设置双阈值以使得检测结果更加精准。

在本申请一种可行的实施例中，在步骤300中，为了避免胎动等因素造成误检最大值的情况，需要对得到的最大值进行分析，进而得到最优选的最大值。

那么，步骤300，对信号包络段进行无定点检测，得到信号包络段的峰值最大值点，具体可以包括：

步骤310，获取信号包络段中的N个信号峰值，以及信号包络段的信号平均值。

步骤320，基于信号峰值与信号平均值进行绝对差值计算，将绝对差值最小的信号峰值对应的信号峰值点作为峰值最大值点。

具体的，对信号包络段进行峰值检测，得到预设的N个信号峰值，优选的，可以选取整条信号包络段比较大的点，例如，所有信号峰值中的前N个最大信号峰值。

在得到信号峰值后，将N个信号峰值均与信号平均值进行绝对差值计算，并将N个信号峰值中最接近信号平均值的作为峰值最大值。例如，选取信号包络段前10个最大的信号峰值，将这是个信号峰值与信号平均值进行计算，将这10个信号峰值中与信号平均值之间的绝对差值最小的信号峰值，作为峰值最大值，并将峰值最大值对应的信号点，作为峰值最大值点。

通过上述从多个信号峰值中选取最大值的步骤，可以有效避免以为胎动等原因，而导致选取最大值时的误检情况，以使得提高了检测结果的精准度。

在获取峰值最大值点之后，以获取峰值最大值点的位置为起点，进行局部极大值检测，为了使检测局部极大值时更加精准，在本申请实施例中，检测参数还可以包括检测窗口，用于将信号包络段划分为若干个局部极大值检测区域，以便对该检测窗口内对应的信号包络段进行局部极大值检测，得到局部极大值。

检测窗口的确定可以根据预设的效胎心率阈值确定，有效胎心率阈值是预先设置好的，可选的，在本实施例中有效胎心率阈值可选择30bpm～240bpm之间任意值。优选的，检测窗口大小n可根据下式得到：

/>

式中，n为检测窗口的大小，fs为采样频率，minFHR为有效胎心率阈值。

在获取到检测窗口之后，步骤500，以峰值最大值点的位置为起点，根据最大阈值和最小阈值分别对第一检测段和第二检测段进行局部极大值检测，得到目标局部极大值，具体可以包括：

步骤510，以峰值最大值点的位置为检测窗口的起点，控制检测窗口分别在第一检测段和第二检测段上，按照检测窗口的移动步长进行移动，并基于最大阈值和最小阈值对检测窗口内对应的信号包络段进行局部极大值检测，得到第一检测段的第一极大值集和第二检测段的第二极大值集。

步骤520，根据第一极大值集和第二极大值集中的局部极大值，得到目标局部极大值。

具体的，以峰值最大值点的位置为起点，控制检测窗口对第一检测段和第二检测段检测局部极大值，将在第一检测段和第二检测段上的检测窗口内满足双阈值条件的局部极大值，分别添加至第一极大值集和第二极大值集中，再将第一极大值集和第二极大值集中的局部极大值作为目标局部极大值。

通过控制检测窗口将信号包络段划分为多个检测区域，可以将并非局部极大值的信号点排除，减少干扰项对检测结果的影响，使检测结果更加精确。

进一步的，步骤510，优选的实施方式的具体步骤包括：

步骤511，对目标检测段进行检测，以峰值最大值点的位置为目标检测段上检测窗口的起点，对检测窗口内对应的信号包络段进行第i次局部极大值检测，i的初始值为1。

步骤512，将检测窗口内不大于最大阈值且不小于最小阈值的信号点作为局部极大值，将检测到的局部极大值添加至目标检测段的目标极大值集中。

步骤513，控制检测窗口按照移动步长执行一次移动，且令i＝i+1，并返回执行对检测窗口内对应的信号段进行第i次局部极大值检测的步骤，直至完成对目标检测段的检测，目标检测段为第一检测段或第二检测段，以得到第一检测段的第一极大值集和第二检测段的第二极大值集。

具体的，i为在目标检测段内进行局部极大值检测的次数。那么想要获取第一极大值集和第二极大值集，可以首先控制检测窗口从峰值最大值点的位置开始，对目标检测段进行局部极大值检测；其次，将检测窗口内符合双阈值条件的信号值添加至目标极大值集内，直至目标检测段检测完毕，即可得到第一极大值集和第二极大值集。可以理解的是，检测窗口是根据检测窗口的移动步长进行移动，并将目标检测段依次划分为多个局部极大值检测区域，例如，设信号包络在一条横坐标轴上，目标检测窗口的大小为n，移动步长为s，且以峰值最大值点为原点，第一检测段在负半轴，第二检测段在正半轴，那么第一检测段下一次局部极大值检测的检测区间为[-s，-s-n]；第二检测段下一次局部极大值检测的检测区间为[s，s+n]。

通过检测窗口直接对第一检测段和第二检测段进行检测，获取局部极大值，即心动时刻，减小计算量，并且避免了计算过程中的加倍减半的现象，使检测结果更加精准。

由于获取得到的胎心信号段有不同的心率特征，因此为避免漏检或多检，使得区域划分更加精准、检测结果更加准确，可将检测窗口调整为自适应窗口。自适应窗口可以根据信号包络段的特征调整检测窗口的大小，因此，在步骤513，控制检测窗口按照移动步长执行一次移动，之前还可以对检测窗口的大小进行调整，具体的可以包括：

确定i是否满足预设条件，若满足预设条件，则根据前L次检测得到的局部极大值之间的位置间隔更新检测窗口的大小，L小于或等于i；若不满足预设条件，则继续执行控制检测窗口按照移动步长执行一次移动的步骤；其中，预设条件为i为M的整倍数。

在本申请实施例中，控制检测窗口每进行一次移动之前，确定当前检测为第几次检测，判断是否是M的整倍数，如果是则根据前L次检测得到的局部极大值之间的位置间隔更新检测窗口的大小，此时L可以与M相同，也可以不同于M。例如，假设M值为5，L为5，且i值为10，即截止当前已做完10次局部极大值检测，由于10为5的整倍数，倍数为2，那么检测窗口需要更新窗口大小，优选的，可以将第6-10次检测到的局部极大值之间位置间隔的平均值，作为检测窗口的大小。

通过根据已检测得到的局部极大值的位置间隔来调整检测窗口大小，可以根据实际情况对局部极大值进行检测，使得检测得到的局部极大值更加精准，进而提高检测结果的精确度。

在本申请实施例中，步骤700具体包括：

步骤710，根据各个目标局部极大值的位置进行计算，得到所有两两相邻的目标局部极大值之间的目标位置间隔。

步骤720，基于目标位置间隔进行平均值计算，得到平均位置间隔。

步骤730，根据平均位置间隔和采样频率进行胎心率计算，得到瞬时胎心率。

具体的，在确定了信号包络段的目标局部极大值之后，根据目标局部极大值的位置，得到两两相邻的目标局部极大值之间的位置间隔，再求取这些位置间隔的平均值，即可得到平均位置间隔，进而求取瞬时胎心率。

进一步的，瞬时胎心率可通过下式计算得到：

式中，FHR为瞬时胎心率，fs为采样频率，Interval为平均位置间隔。

通过获取局部极大值之间的平均位置间隔可以减小检测时的误差，以使得胎心率的检测结果更加准确。

在本申请实施例中，提供双阈值无定点检测胎心率的装置，请参阅图2，图2为本申请实施例中双阈值无定点检测胎心率的装置结构图，装置包括：信号获取单元201、信号处理单元202和信号检测单元203。

信号获取单元201，用于获取待检测的胎心信号段的信号包络段和采样频率，以及信号包络段的预设的检测参数，检测参数包括局部极大值的最大阈值和最小阈值；

信号处理单元202，用于对信号包络段进行无定点检测，得到信号包络段的峰值最大值点，且峰值最大值点将信号包络段划分为第一检测段和第二检测段；

以峰值最大值点的位置为起点，根据最大阈值和最小阈值分别对第一检测段和第二检测段进行局部极大值检测，得到目标局部极大值；

信号检测单元203，用于根据目标局部极大值的位置和采样频率进行胎心率计算，得到瞬时胎心率。

本申请实施例中的装置直接对胎心信号的信号包络进行分析，而不是利用自相关技术，大大地减少了的计算量，并且通过无定点双阈值的方式对非平稳的胎心信号的局部极大值进行筛选，得到更加准确地局部极大值，有效地避免了检测过程中的加速减半现象，以使得检测结果更加精准。

图3示出了本发明一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是终端，也可以是系统。如图3所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现上述方法实施例中的各个步骤。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行上述方法实施例中的各个步骤。本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提出了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行上述方法实施例中的各个步骤。

在一个实施例中，提出了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行上述方法实施例中的各个步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。