基于能量聚焦和改进变分模态分解的人体生命体征检测算法
Algorithm for human vital sign detection based on energy focusing and improved variational mode decomposition
1. 华北理工大学人工智能学院, 河北 唐山 063210
2. 河北省工业智能感知重点实验室, 河北 唐山 063026
3. 中山大学, 广州 510275
摘要
针对调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)雷达生命体征检测在存在大规模的随机人体运动场景中检测准确性过低的问题,提出了一种高精度的人体生命体征检测算法。该算法首先通过能量聚焦选取胸部最佳距离窗,消除运动伪影的干扰;然后利用多项式拟合距离窗序列,消除距离窗的剧烈跳变,准确提取相位信号;最后,通过基于自相关功率谱密度与加权排列熵的改进变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)算法去除相位信号中的大规模随机人体运动成分,进而可以精确估计出生命体征信号的呼吸速率(RR)和心率(HR)。使用77GHz雷达模拟生活场景中存在大规模的随机人体运动时的生命体征检测实验中,尽管人体前后晃动的幅度达到20cm,RR和HR的估计精度依然可以达到97.7%和96.9%,与RETF-TVF-EMD算法对比精度分别提高了5.2%和2.7%,与IAP-VMD算法对比精度分别提升了14.3%和7.9%,实验结果证明算法能够精确估计大规模的随机人体运动场景下的生命体征参数。
基金项目
华北理工大学基金资助项目
基于毫米波雷达的生命体征检测关键技术研究(ZD-YG-202317-23)
出版信息
DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2024.08.0315
出版期卷: 《计算机应用研究》 优先出版, 2025年第42卷 第3期
发布历史
[2024-12-16] 优先出版
引用本文
孙绪杰, 黄晓红, 邓振淼. 基于能量聚焦和改进变分模态分解的人体生命体征检测算法 [J]. 计算机应用研究, 2025, 42 (3). (2024-12-16). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2024.08.0315. (Sun Xujie, Huang Xiaohong, Deng Zhenmiao. Algorithm for human vital sign detection based on energy focusing and improved variational mode decomposition [J]. Application Research of Computers, 2025, 42 (3). (2024-12-16). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2024.08.0315. )
关于期刊
- 计算机应用研究 月刊
- Application Research of Computers
-
刊号
ISSN 1001-3695
CN 51-1196/TP
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