本發明的實施例大體上涉及心率測量，且更特定來說，涉及減少用于心率測量的光體積描記(PPG)信號中運動誘發的偽影。

背景技術：

光體積描記(PPG)是用于測量血流改變的眾所周知的光學方法。在PPG中，將特定波長(通常為紅色、紅外或綠色)的光源保持在皮膚表面，并測量反射光且使其與血流相關。血流的改變可用于計算生命統計資料，例如心率、呼吸率及其它健康相關的統計資料。許多消費型健身裝置使用PPG來估計佩戴所述裝置的人的心率。運動期間基于PPG的心率估計可受到PPG信號中的運動偽影的不利影響。運動偽影可由(例如)血液動力學效應、組織變形及相對于皮膚的傳感器移動引起。

技術實現要素：

本發明的實施例涉及用于減少用于心率測量的光體積描記(PPG)信號中的運動誘發偽影的方法、設備及計算機可讀媒體。一方面，提供一種用于在光體積描記器(PPG)心率監測器裝置中進行心率測量的方法，其包含：從所述心率監測器裝置的PPG傳感器接收PPG信號；從所述心率監測器裝置的加速度計接收X軸加速度信號、Y軸加速度信號及Z軸加速度信號；對所述PPG信號執行運動補償，其中參考所述X軸加速度信號產生第一經運動補償PPG信號，參考所述Y軸加速度信號產生第二經運動補償PPG信號，且參考所述Z軸加速度信號產生第三經運動補償PPG信號；組合所述第一經運動補償PPG信號、所述第二經運動補償PPG信號及所述第三經運動補償PPG信號以產生第四經運動補償PPG信號，其中第一權重應用于所述第一經運動補償PPG，將第二權重應用于所述第二經運動補償PPG信號，且將第三權重應用于所述第三經運動補償PPG信號；對所述第四經運動補償PPG信號執行單個傅立葉變換(FT)以產生頻域PPG信號；以及基于所述頻域PPG信號估計心率。

一方面，提供了一種光體積描記器(PPG)心率監測器裝置，其包含：PPG傳感器組件，其經配置以產生模擬PPG信號；加速度計，其經配置以產生X軸加速度信號、Y軸加速度信號及Z軸加速度信號；運動補償組件，其耦合到所述PPG傳感器以接收所述PPG信號且耦合到所述加速度計以接收所述X軸加速度信號、所述Y軸加速度信號及所述Z軸加速度信號，其中所述運動補償組件經配置以參考所述X軸加速度信號產生第一經運動補償PPG信號，參考所述Y軸加速度信號產生第二經運動補償PPG信號，且參考所述Z軸加速度信號產生第三經運動補償PPG信號；組合器，其經配置以組合所述第一經運動補償PPG信號、所述第二經運動補償PPG信號及所述第三經運動補償PPG信號以產生第四經運動補償PPG信號，其中將第一權重應用于所述第一運動補償PPG，將第二權重應用于所述第二經運動補償PPG信號，且將第三權重應用于所述第三經運動補償PPG信號；FT組件，其經配置以對所述第四經運動補償PPG信號執行單個快速傅里葉變換(FFT)以產生頻域PPG信號；及心率跟蹤器組件，其經配置以基于所述頻域PPG信號來估計心臟。

附圖說明

現在將僅通過實例并參考附圖來描述特定實施例：

圖1及圖2是曲線圖；

圖3是實例性光體積描記器(PPG)心率監測器裝置的框圖；

圖4及圖5是說明可在例如圖3的經適當配置的心率監測器裝置中執行的PPG信號的運動補償及心率跟蹤的實施例的框圖；以及

圖6是可在例如圖3的經適當配置的心率監測器裝置中執行的用于PPG信號的運動補償及心率跟蹤的方法的流程圖。

具體實施方式

現將參照附圖詳細描述本發明的特定實施例。為了一致性，各種圖式中的相似元件由相似參考數字表示。

如先前所提及，PPG信號中的運動偽影可不利地影響心率估計。用于在運動偽影可能存在于PPG信號中時改進心率估計的一些當前方法嘗試使用來自例如加速度計的外部信號參考的信息來去除PPG信號中的運動分量。舉例來說，在H.福島(H.Fukushima)等人的“在跑步時使用手腕式光體積描記及加速度傳感器來估計心率(Estimating Heart Rate using Wrist-type Photoplethysmography and Acceleration Sensor While Running)”(第34屆IEEE醫學及生物學工程協會內部年會，第2901-2904頁，2012年8月28日到9月1日(Annual Internal Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society,pp.2901-2904,August 28–September 1,2012))中提出一種頻譜相減技術，其在心率估計之前從PPG信號的頻譜中去除加速度數據的頻譜。

在另一實例中，在Z.張(Z.Zhang)等人的“TROIKA：用于在劇烈體育鍛煉期間使用手腕式光體積描記信號進行心率監測的總體框架(TROIKA：A General Framework for Heart Rate Monitoring using Wrist-type Photoplethysmographic Signals During Intensive Physical Exercise)”(IEEE生物醫學工程學報，第62卷，第2期，第522到531頁，2015年2月(IEEE Transactions on Biomedical Engineering,Vol.62,No.2,pp.522-531,February,2015))中提出一種使用與信號分解組合的壓縮感測技術來進行去噪及頻譜跟蹤的算法。所述算法應用于從執行一組活動的十二個不同個體收集的數據。在所有數據集中的每分鐘心跳(BPM)的平均誤差是2.34 BPM。此技術隨后在T.夏克(T.Schack)等人的“一種在體育鍛煉期間使用光體積描記信號進行心率監測的新方法(A New Method for Heart Rate Monitoring During Physical Exercise using Photoplethysmographic Signals)”(第23屆歐洲信號處理會議(EUSIPCO))，第2716-2720頁，2015年8月31日到9月4日(23^rdEuropean Signal Processing Conference(EUSIPCO),pp.2716-2720,August 31–September 4,2015))(“夏克”是本文所提到的夏克)中得到改進。在改進的技術中，使用歸一化最小均方(NLMS)濾波器清理PPG信號，并非相干地組合PPG信號。將算法應用于十二個數據集導致1.77BPM的平均誤差。如下文更詳細地描述，此算法需要三個快速傅立葉變換(FFT)，其可能不適合于嵌入式應用。

基于加速度測量術的運動偽影的消除(如先前描述的算法)中的固有假設是：PPG信號中的運動誘發的偽影與加速度信號高度相關。圖1是使用來自具有PPG傳感器及三軸加速度計傳感器的腕戴裝置的數據說明此假設的曲線圖，其中手運動在加速度計的Y軸方向上執行。此曲線圖展示，當在Y軸上存在運動時Y軸加速度信號與PPG信號成反比。此觀察促使使用例如NLMS濾波器的干擾消除過程來從PPG信號去除運動分量。

PPG信號與加速度計信號之間的互信息的量可在一階近似中通過計算定義為如下的皮爾遜(Pearson)相關系數來捕獲

其中cov(ppg,acc)表示在時間長度為T的窗口上的PPG信號及加速度計信號之間的協方差，σ_acc是在時間長度為T的相同窗口上的加速度計信號的標準偏差，且σ_ppg是在時間長度為T的窗口上的PPG信號的標準偏差。圖2是說明在運動主要沿著Y軸時加速度計的X軸加速度信號(accX)、Y軸加速度信號(accY)及z軸加速度信號(accZ)相對于PPG信號的皮爾遜相關性。在此曲線圖中，與Y軸加速度信號相關聯的皮爾遜相關系數始終大于與X軸及Z軸相關聯的皮爾遜相關系數，這是因為手的運動主要在Y軸方向上。

在正常的人類移動中，運動發生在所有三個軸上。因此，運動干擾消除應相對于來自所有三個加速度計軸信號的輸入來進行。在夏克中，相對于accX、accY及accZ的經運動濾波的PPG輸出被非相干地組合，并相對于所得到的頻譜計算心率。夏克的算法可寫成

心率＝心率跟蹤器(S(f))

其中S(f)是非相干功率頻譜，心率跟蹤器根據功率頻譜計算心率，PPG_accX是具有以accX信號作為參考信號的PPG信號的輸入的NLMS濾波器輸出，PPG_accY是具有以accY信號作為參考信號的PPG信號的輸入的NLMS濾波器輸出，且PPG_accZ是具有以accZ信號作為參考信號的PPG信號的輸入的NLMS濾波器輸出。心率跟蹤器的簡單版本將心率與S(f)中最大譜峰的頻率指數相關聯。

本發明的實施例提供減少PPG信號中運動誘發的偽影，其與現有技術相比具有降低的復雜性及改進的性能。如本文更詳細描述，在一些實施例中，代替如夏克中需要具有非相干平均化的三個FFT，在單個傅立葉變換(FT)之前執行NLMS濾波器輸出(或其它合適的自適應濾波器輸出)的相干組合。接著，可將所得信號用于心率估計。實驗已顯示出至少為1.27 BPM的平均誤差。

在本發明的實施例中，PPG信號的運動補償功率頻譜可被計算為

S(f)＝|FFT(a·PPG_accX+b·PPG_accY+c·PPG_accZ)|²

其中a、b及c是應用于合適的自適應濾波器的輸出的權重。本文描述的實施例假設自適應濾波器是NLMS濾波器。所屬領域的一般技術人員將理解使用其它自適應濾波器的實施例，例如(舉例來說)遞歸最小二乘(RLS)濾波器。在S.赫金(S.Haykin)的“自適應濾波器原理(Adaptive Filter Theory)”(第320到324頁，皮爾遜教育公司，2002年(pp.320-324,Pearson Education,Inc.,2002))中描述NLMS濾波器，其以引用的方式并入本文中。在赫金的第443頁中描述RLS濾波器，其以引用的方式并入本文中?？墒褂糜糜诖_定功率頻譜計算的權重值的任何合適技術。現在描述合適技術的一些實例。

在一些實施例中，權重都是相同的值，即a＝b＝c＝K，其中K是常數。此相等加權可用于(舉例來說)簡化實施方案。K的選擇是取決于實施放案的。在一些實施例中，K＝1，使得三個NLMS輸出信號在沒有加權的情況下相加。

在一些實施例中，權重的值是基于PPG信號與相應加速度信號的相關量。加權是基于這樣的理念：PPG信號與對應加速度信號的相關性越高，對應NLMS濾波器的輸出應得到的運動補償的就越多。為了確定權重值，在T秒窗口中計算每一加速度信號與PPG信號之間的相關系數，且接著依據相關系數計算權重。在一個實施例中，使用最大相關系數。

舉例來說，如果在T秒窗口中存在m個樣本，那么accX信號與PPG信號之間在時間n+m/2處的相關性r_1accX可被計算為

T秒窗中的相關系數的最大值可被計算為

r_accX＝max(r_1accX(n)...r_1accX(n+m-1))。

可類似地計算accY信號與PPG信號之間的相關系數的最大值r_accY，以及accZ信號與PPG信號之間的相關系數的最大值r_accZ。接著，可將權重值確定為r_accX、r_accY及r_accZ的函數。舉例來說，在一個實施例中，可將權重值確定為

T的值通常經選擇為執行FT的數據的大小，并且具有幾秒的數量級。

在一些實施例中，權重的值是基于在T秒的窗口上由NLMS濾波器去除的所預測的運動偽影能量，即干擾能量。當傳感器參考是X軸加速度信號時，在時間n處的NLMS濾波器輸出由以下等式給出

PPG_accX(n)＝PPG(n)-Interf_accX(n)

其中PPG(n)是時間n處的PPG信號，且Interf_accX(n)是所去除的參考能量，其由以下等式給出

其中w表示accX的NLMS濾波器系數，且[acc_X(n-1),...,acc_X(n-N)]表示accX測量。

因此，由對應于accX的NLMS濾波器在T秒(Tsec)的窗口上去除的所預測干擾能量可根據以下等式來確定

可類似地確定對應于accY的所預測干擾能量IntEn_accY及對應于accZ的所預測干擾能量IntEn_accZ。接著，可將權重的值確定為IntEn_accX、IntEn_accY及IntEn_accZ的函數。舉例來說，在一個實施例中，權重值可被確定為

T的值通常經選擇為執行FT的數據的大小，并且具有幾秒的數量級。

在一些實施例中，不是組合由NLMS濾波器輸出的所有信號以產生用于心率估計的信號，而是根據一些合適的選擇準則來選擇信號中的一者。一個選擇準則可為基于PPG信號與參考加速度信號之間的最大相關來選擇輸出信號中的一者。更具體來說，具有最大相關的輸出信號可被賦予權重1，而其它輸出信號可被賦予0權重。舉例來說，如果r_accY是最大相關，那么a＝0，b＝1且c＝0并且

S(f)＝|FFT(0*PPG_accX+1*PPG_accY+0*PPG_accZ)|²＝FFT(PPG_accY)|²。

決策規則可寫為

if r_accX＝max(r_accX，r_accY，r_accZ)

a＝1；b＝0；c＝0

if r_accY＝max(r_accX，r_accY，r_accZ)

a＝0；b＝1；c＝0

if r_accZ＝max(r_accX，r_accY，r_accZ)

a＝0；b＝0；c＝1。

另一選擇準則可為選擇具有最大的所去除的干擾能量的輸出信號中的一者。更具體來說，具有最大的所去除的干擾能量的輸出信號可被賦予權重1，而其它輸出信號可被賦予0權重。舉例來說，如果IntEn_accY具有最大的所去除的干擾能量，那么a＝0，b＝1且c＝0并且

S(f)＝|FFT(0*PPG_accX+1*PPG_accY+0*PPG_accZ)|²＝|FFT(PPG_accY)|²。

決策規則可寫為

if IntEn_accX＝max(IntEn_accX，IntEn_accY，IntEn_accZ)

a＝1；b＝0；c＝0

if IntEn_accY＝max(IntEn_accX，IntEn_accY，IntEn_accZ)

a＝0；b＝1；c＝0

if IntEn_accZ＝max(IntEn_accX，IntEn_accY，IntEn_accZ)

a＝0；b＝0；c＝1。

在一些實施例中，不是持續地對PPG信號進行濾波以補償運動偽影，而是在裝置的用戶處于運動中時對PPG信號進行濾波，否則不進行濾波。當裝置的用戶不處于運動中時，對PPG信號進行濾波以去除運動偽影可能由于不存在運動偽影而使PPG信號降級?？墒褂萌魏魏线m的技術來確定用戶是否處于運動中。如表1所展示，可使用的一種合適的技術是計算在具有m1個樣本的T1秒的窗口上的加速度信號的平方和的方差，并將所述方差與預定閾值Thresh進行比較。如果方差超過閾值，那么確定用戶在時刻n處于運動中；否則確定用戶是靜止的?？墒褂萌魏魏线m的閾值。在一些實施例中，基于對加速度信號執行的實驗而經驗性地確定閾值，從而確定靜止的良好表示。

Let

accsq(n)＝accX(n)²+accY(n)²+accZ(n)²

Then，

if

acc Var(n)＜Thresh-＞stationary

elseif

acc Var(n)≥Thresh-＞motion

表1

圖3是經配置以如本文所描述那樣對PPG信號執行運動補償的實例嵌入式光體積描記器(PPG)心率監測器裝置300的框圖。PPG心率監測器裝置300包含：PPG傳感器組件304，其經配置以捕獲來自佩戴監測器裝置300的人的PPG信號；及處理組件302，其經配置以處理PPG信號以測量佩戴監測器裝置的人的心率。

PPG傳感器組件304可為任何合適的PPG傳感器。一般來說，PPG傳感器組件包含一或多個三個發光二極管(LED)及經布置成來自一或多個LED的光的波長的光電二極管。在一些實施例中，PPG傳感器組件304包含三個發光二極管(LED)：綠色發光二極管(LED)、紅色LED及紅外LED。

處理組件302包含微控制器(MCU)308、慣性測量單元(IMU)312、藍牙收發器314、模擬前端(AFE)310及存儲器318。MCU 308可為任何合適的微控制器，例如(舉例來說)可從德州儀器公司(Texas Instruments,Inc)購得的MSP430裝置。MCU 308包含存儲器(計算機可讀媒體的一個實例)，其可用于存儲如本文所描述那樣對PPG信號執行運動補償并基于經運動補償的PPG信號執行心率測量所需的軟件指令。參考圖4、5及6描述可由MCU 308執行的運動補償的實施例。存儲器318可為任何合適的存儲器裝置，例如(舉例來說)一或多個鐵電隨機存取存儲器(FRAM)裝置。存儲器318耦合到MCU 308，并且可用于(舉例來說)存儲在執行心率監測時所使用的數據，且用于存儲心率歷史。

IMU 312經由由MCU 308提供的接口耦合到MCU 308，并向MCU 308提供關于佩戴監測器裝置300的人的運動的數據。更具體地來說，IMU 312包含三軸加速度計以向MCU 308提供X軸加速度信號(accX)、Y軸加速度(accY)信號及Z軸加速度(accZ)信號。IMU 312可為任何合適的IMU裝置，例如(舉例來說)可從應美盛公司(Invensense,Inc)購得的IMU裝置。

藍牙收發器314耦合到MCU 308，且可用于(舉例來說)將佩戴監測器裝置300的人的計算出的心率測量傳送到另一個裝置以用于顯示及/或進一步處理。舉例來說，心率測量可被發射到智能電話或其它個人數字助理、膝上型計算機、臺式計算機、醫療監測裝置等等。藍牙收發器314可為任何合適的藍牙裝置，例如(舉例來說)，可從德州儀器公司購得的CC25xx藍牙芯片上系統(SOC)。

USB(通用串行總線)收發器316耦合到MCU 308，且可用于(舉例來說)將佩戴監測器裝置300的人的計算出的心率測量傳送到另一裝置以用于顯示及/或進一步處理。舉例來說，心率測量可被發射到智能電話或其它個人數字助理、膝上型計算機、臺式計算機、醫療監測裝置等等。相關聯的USB端口還可用于為監測器裝置300中的電池(未展示)充電。

AFE 310耦合到MCU 308及PPG傳感器組件304，并在MCU 308與PPG傳感器組件304之間提供控制接口。AFE 310包含以下功能：從PPG傳感器組件304接收PPG信號，將所述信號轉換為數字信號，應用模擬信號調節(例如改變信號的增益)，以及將所述數字PPG信號提供到MCU 308以用于心率測量。AFE 310還包含按照MCU 308指示將電流驅動到PPG傳感器304中的一或多個LED的功能。待使用的特定電流及何時施加電流的時序可由MCU 308控制。AFE 310可是為任何合適的AFE裝置，例如(舉例來說)由德州儀器公司提供的AFE4400。

在一些實施例中，PPG心率監測器裝置300包含耦合到MCU 308的顯示器組件(未展示)。顯示器組件可用于顯示佩戴監測器裝置300的人的心率。

圖4及圖5是說明可在經適當配置的心率監測器裝置(例如(舉例來說)圖3的心率監測器設備300)中執行的PPG信號及心率跟蹤的運動補償的實施例的框圖。為了簡化解釋，參考心率監測器裝置300描述實施例。所屬領域的一般技術人員將理解用于其它硬件架構的實施例。此外，在假設各種組件被實施為由例如MCU 308的處理器執行的軟件的情況下描述實施例。所屬領域的一般技術人員將理解其中組件中的一或多者可在硬件中實施的實施例。舉例來說，FT組件410可為與MCU 308的中央處理單元緊密耦合的FFT硬件加速度計。在另一實例中，組件中的一或多者可在專用集成電路(ASIC)中實施。

首先參考圖4，帶通濾波器402接收來自AFE 310的PPG信號且輸出經濾波的PPG信號。帶通濾波器404從IMU 312接收X軸加速度信號(accX)、Y軸加速度信號(accY)及Z軸加速度信號(accZ)，并輸出這些加速度信號的經濾波版本。帶通濾波器402、404是具有相同帶內及帶外特性的濾波器。

運動補償組件(MCC)406接收經濾波的PPG信號及經濾波的加速度信號，且基于加速度信號對PPG信號執行運動補償。更具體來說，MCC 406相對于加速度信號中的每一者對PPG信號執行運動補償，且產生三個輸出信號PPG_accX、PPG_accY及PPG_accZ。參考圖5更詳細地描述運動補償。在一些實施例中，MCC 406還輸出加權數據，其可由組合器408使用以確定用于組合三個經運動濾波的PPG信號的權重(例如，PPG信號與每一加速度信號的相關性的指示及/或從PPG信號中去除的所預測干擾能量)以產生由MCC406輸出信號中的每一者。

組合器408按照以下方式組合由MCC 406輸出的三個信號

a*PPG_accX+b*PPG_accY+c*PPG_accZ

以產生最終經運動補償PPG信號。此外，組合器408可基于來自MCC 406的加權數據按照本文先前描述的方法中的一者來確定的權重的值，或權重可皆具有相同的值，即a＝b＝c＝K其中K是預定常數。在一些實施例中，K＝1。

FT組件410將FFT應用于最終經運動補償PPG信號以將信號從時域轉換到頻域。接著，將所得信號提供給心率跟蹤器412以用于心率估計。

圖5的框圖說明由MCC 406執行的運動補償的實施例。相關指示器組件516接收經濾波的PPG信號及經濾波的加速度信號，并產生用于組合器408的加權數據，其指示PPG信號與加速度信號中的每一者之間的相關性。也就是說，相關指示器組件516計算在T秒窗口中每一加速度信號與PPG信號之間的相關系數。本文先前描述了相關系數的計算。

在一些實施例中，相關指示器組件516的輸出是PPG信號及加速度信號的每一組合的相關系數，且組合器408使用相關系數來確定用于組合運動補償PPG信號PPG_accX、PPG_accY及PPG_accZ的權重值。在一些實施例中，相關指示器組件516的輸出是PPG信號及加速度信號的每一組合的相關系數的最大值，且組合器408使用最大系數來確定權重值。本文先前描述了相關系數的最大值的計算。

干擾能量檢測組件514從每一自適應濾波器502、504、506接收經濾波的PPG信號、經濾波的加速度信號及當前濾波器系數，并產生用于組合器408的加權數據，其指示由每一自適應濾波器502、504、506從PPG信號中去除的所預測的干擾能量。也就是說，干擾能量檢測組件514計算在T秒窗口中由每一自適應濾波器502、504、506從PPG信號中去除的所預測干擾能量。本文先前描述了所預測干擾能量的計算。

靜止檢測器組件518接收經濾波的加速度信號并產生佩戴監測器裝置300的人是否靜止的指示，即，靜止指示符。靜止檢測器組件518可使用任何合適的技術來確定人是否處于運動中。本文先前描述了一種此類合適技術的實例。

自適應濾波器502、504、506各自接收經濾波的PPG信號及相應加速度信號accX、accY、accZ并輸出相應經運動補償PPG信號PPG_accX、PPG_accX及PPG_accZ。在此實施例中，每一自適應濾波器502、504、506是歸一化最小均方(NLMS)濾波器，其中輸入信號是PPG信號，且參考信號是相應加速度信號。如所屬領域的一般技術人員所熟知，NLMS濾波器是最小均方(LMS)濾波器的變體，其為用于通過尋找與產生誤差信號(即所要信號及實際信號之間的差)的最小均方相關的濾波器系數來模擬所要濾波器的一類自適應濾波器。如本文先前所提及，可使用其它自適應濾波器，例如(舉例來說)遞歸最小平方(RLS)濾波器。

自適應濾波器502、504、506還從靜止檢測器組件518接收靜止指示符。如果靜止指示符指示人是靜止的，那么自適應濾波器502、504、506不對輸入PPG信號進行濾波，且每一自適應濾波器的輸出是輸入PPG信號。此外，組合器408不執行組合且傳遞輸入PPG信號中的一者作為輸出PPG信號。在一些實施例中，如果靜止指示符指示人是靜止的，那么自適應濾波器的權重不改變，即，權重保持在其當前值。因此，僅當人處于運動中時才更新濾波器權重。在一些實施例中，如果靜止指示符指示人是靜止的，那么將自適應濾波器的權重復位到其初始值。

為便于描述，圖5包含相關指示器組件516及干擾能量檢測組件514。所屬領域的一般技術人員將理解其中這些組件中的一者不存在或未被使用的實施例。此外，所屬領域的一般技術人員將理解其中不存在任一組件的實施例，例如在其中組合器使用權重值是常數的加權方案的實施例中。

圖6是可在經適當配置的心率監測器裝置(例如(舉例來說)圖3的心率監測器裝置300)中執行的用于PPG信號的運動補償及心率跟蹤的方法的流程圖。為簡化解釋，參考心率監測器裝置300描述實施例。所屬領域的一般技術人員將理解用于其它硬件架構的實施例。所述方法可在心率監測器裝置開啟時持續執行。

由MCU 308經由AFE 310從PPG傳感器組件304接收600 PPG信號，并使用帶通濾波器對PPG信號進行濾波。也由MCU 308從IMU 312接收602加速度計信號(即X軸加速度信號、Y軸加速度信號及Z軸加速度信號)，并使用帶通濾波器對其進行濾波。接著，使用經濾波的加速度信號作為參考信號對經濾波的PPG信號執行604運動補償，以產生三個經運動補償PPG信號。更具體來說，使用X軸加速度信號、Y軸加速度信號及Z軸加速度信號中的每一者作為參考信號來自適應地對經濾波的PPG信號進行濾波，以產生三個經運動補償PPG信號。自適應濾波器可為(例如)NLMS濾波器或RLS濾波器。

接著，按照以下方式相干地組合606三個經運動補償PPG信號

a*PPG_accX+b*PPG_accY+c*PPG_accZ

以產生最終經運動補償PPG信號。可按照本文先前描述的方法中的一者來確定權重的值，或權重可皆具有相同的值，即a＝b＝c＝K，其中K是預定常數。在一些實施例中，K＝1。

接著，將單個FT應用608到最終經運動補償PPG信號以產生頻域PPG信號。接著，將頻域信號用于估計610心率。

在一些實施例中，還確定心率監測裝置的用戶是否靜止或處于運動中。任何合適技術可用于做出此確定。本文先前了描述一種此類合適技術。如果用戶靜止，那么PPG信號未被自適應地濾波。在一些實施例中，自適應濾波器的權重在用戶靜止的情況下保持不變。在一些實施例中，自適應濾波器的權重在用戶靜止的情況下被復位到初始值。

其它實施例

盡管已參考有限數目的實施例描述了本發明，但是受益于本發明的所屬領域的技術人員將了解，可設計出不脫離如本文所揭示的本發明的范圍的其它實施例。

舉例來說，所屬領域的一般技術人員將理解，本發明的實施例可用于PPG心率監測裝置，所述裝置以適合于監測心率的形狀因數容納于人的身體上的各種位置(例如(舉例來說)前額、耳垂、手指、上臂、手腕或胸部)中。

在另一實例中，所屬領域的一般技術人員將理解其中在進一步處理之前對經濾波的PPG信號及經濾波的加速度信號進行下采樣的實施例。

在另一個實例中，所屬領域的一般技術人員將理解其中不存在靜止檢測器組件且IMU確定人是否處于運動中并產生靜止指示符的值的實施例。

在另一個實例中，雖然本文在假設使用FFT的情況下描述了一些實施例，但所屬領域的一般技術人員將理解其中使用其它合適的傅里葉變換的實施例。

本文所描述的方法可在硬件、軟件、固件或其任何組合中實施。如果完全或部分地在軟件中實施，那么軟件可在一或多個處理器中執行，例如微控制器、微處理器，專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)或數字信號處理器(DSP)。軟件指令可最初存儲在計算機可讀媒體中，且在處理器中加載及執行。在一些情況下，軟件指令還可在計算機程序產品中銷售，所述計算機程序產品包含計算機可讀媒體及用于計算機可讀媒體的封裝材料。在一些情況下，軟件指令可經由可裝卸計算機可讀媒體、經由傳輸路徑從另一數字系統上的計算機可讀媒體等等來分配。計算機可讀媒體的實例包含不可寫存儲媒體(例如只讀存儲器裝置)、可寫存儲媒體(例如磁盤、快閃存儲器、存儲器或其組合)。

盡管可以循序方式在本文中呈現及描述方法步驟，但圖中所展示及本文所描述的步驟中的一或多者可同時執行、可組合及/或可以不同于圖中所展示及/或本文所述的順序來執行。因此，實施例不應被視為受限于圖中所展示及/或本文所描述的步驟的特定排序。

因此，預期所附權利要求書將涵蓋落入本發明的真實范圍內的對實施例的任何此類修改。