一种人体呼吸波形确定方法、装置、设备及可读存储介质
技术领域
本申请涉及人体呼吸检测技术领域，更具体地说，涉及一种人体呼吸波形确定方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
通过对人体进行呼吸检测可以获取人体的健康状况和睡眠状况等。
目前，现有的人体呼吸检测大多数是接触式的，即直接将能够进行人体呼吸检测的检测装置与人体相接触，以实现人体呼吸检测，这种接触式检测的方式会对不同状态的用户造成不同程度的影响，从而会降低用户体验度。例如：对于处于睡眠状态的用户而言，接触式呼吸检测可能会对用户的睡眠质量造成影响，而这不仅会降低用户呼吸检测的体验度，而且还不能更好地做到睡眠呼吸质量检测。
综上所述，如何提高用户呼吸检测的体验度，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的是提供一种人体呼吸波形确定方法、装置、设备及计算机可读存储介质，用于提高用户呼吸检测的体验度。
为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种人体呼吸波形确定方法，包括：
向待测人体发射调频电磁波，接收所述待测人体反射的调频电磁波，通过对收发的所述调频电磁波进行混频得到中频信号；
每隔预设时间间隔从所述中频信号中提取预设数量个采样点，对各所述采样点进行FFT计算，并对各FFT结果进行带通滤波，得到符合人体呼吸频率的信号；
从所述信号中提取相位，并对所述相位进行处理，以得到原始呼吸波形；
对所述原始呼吸波形进行信号匹配，以确定匹配人体呼吸的波形，并对所述波形进行合并，以得到所述待测人体的呼吸波形。
优选的，在对所述相位进行处理，以得到原始呼吸波形之后，还包括：
对所述原始呼吸波形进行高通滤波，以滤除基线值。
优选的，在对所述波形进行合并，以得到所述待测人体的呼吸波形之前，还包括：
在所述波形间计算波形相似度，并将FFT结果索引连续且波形相似度大于预设值的所述波形归为一组；
相应地，对所述波形进行合并，得到所述待测人体的呼吸波形，包括：
分别对每一组中的所述波形进行合并，得到各所述待测人体的呼吸波形。
优选的，对所述原始呼吸波形进行高通滤波，包括：
将所述原始呼吸波形输入到数字高通滤波器中，以利用所述数字高通滤波器对所述原始呼吸波形进行高通滤波。
优选的，对所述相位进行处理，以得到原始呼吸波形，包括：
对所述相位进行解缠处理，以得到原始呼吸波形。
优选的，对各FFT结果进行带通滤波，包括：
将所述FFT结果输入到对应的数字带通滤波器中，以利用所述数字带通滤波器对所述FFT结果进行带通滤波。
优选的，在对所述波形进行合并，以得到所述待测人体的呼吸波形之后，还包括：
根据所述呼吸波形得到所述待测人体的呼吸频率。
一种人体呼吸波形确定装置，包括：
得到中频信号模块，用于向待测人体发射调频电磁波，接收所述待测人体反射的调频电磁波，通过收发的所述调频电磁波得到中频信号；
计算模块，用于每隔预设时间间隔从所述中频信号中提取预设数量个采样点，对各所述采样点进行FFT计算，并对各FFT结果进行带通滤波，得到符合人体呼吸频率的信号；
处理模块，用于从所述信号中提取相位，并对所述相位进行处理，以得到原始呼吸波形；
信号匹配模块，用于对所述原始呼吸波形进行信号匹配，以确定匹配人体呼吸的波形，并对所述波形进行合并，以得到所述待测人体的呼吸波形。
一种人体呼吸波形确定设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的人体呼吸波形确定方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的人体呼吸波形确定方法的步骤。
本申请提供了一种人体呼吸波形确定方法、装置、设备及计算机可读存储介质，其中，该方法包括：向待测人体发射调频电磁波，接收待测人体反射的调频电磁波，通过收发的调频电磁波得到中频信号；每隔预设时间间隔从中频信号中提取预设数量个采样点，对各采样点进行FFT计算，并对各FFT结果进行带通滤波，得到符合人体呼吸频率的信号；从信号中提取相位，并对相位进行处理，以得到原始呼吸波形；对原始呼吸波形进行信号匹配，以确定匹配人体呼吸的波形，并对波形进行合并，以得到待测人体的呼吸波形。
本申请公开的上述技术方案，通过向待测人体发射调频电磁波和接收待测人体反射的调频电磁波得到中频信号，从中频信号中提取预设数量个采样点，经过FFT计算和带通滤波之后得到符合人体呼吸频率的信号，对所得信号的相位进行处理以得到原始呼吸波形，并对原始呼吸波形进行信号匹配，以确定出匹配人体呼吸的波形，且对所确定出的这些波形进行合并而得到待测人体的呼吸波形，相较于现有技术需要通过与待测人体进行接触来实现呼吸检测，本申请可以通过向待测人体发射调频电磁波、接收待测人体反射的调频电磁波并对收发的调频电磁波进行处理而得到待测人体的呼吸波形，以实现对待测人体呼吸的非接触式检测，从而尽量降低呼吸检测给用户所带来影响，进而提高用户呼吸检测的体验度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的数字高通滤波器的频率特性图；
图3为本申请实施例提供的数字带通滤波器的频率特性图；
图4为本申请实施例提供的对波形进行过零统计以得到频率的原理图；
图5为本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参见图1，其示出了本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定方法的流程图，本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定方法，可以包括：
S11：向待测人体发射调频电磁波，接收待测人体反射的调频电磁波，通过收发的调频电磁波得到中频信号。
当需要对待测人体进行呼吸检测时，可以在与待测人体相距一定距离的位置处安装雷达传感器，其中，待测人体需要位于雷达传感器的有效检测区域内，也就是说，对于雷达传感器而言，并不需要准确地指定其安装位置及与待测人体的距离，只需要或者雷达传感器的有效检测区域并使待测人体位于雷达传感器的有效检测区域内即可，因此，则可以极大地减小安装调试调度。在安装完雷达传感器之后，可以利用雷达传感器连续地向待测人体发射调频电磁波，且利用雷达传感器接收待测人体反射的调频电磁波，同时，可以对雷达传感器发射的调频电磁波和接收的调频电磁波进行去斜处理，以得到混频的中频信号，从而便于根据中频信号对待测人体进行呼吸检测。
其中，上述提及的调频电磁波具体可以为线性调频电磁波，当然，也可以为其他类型的调频电磁波，这里对调频电磁波的类型不作任何限定。
S12：每隔预设时间间隔从中频信号中提取预设数量个采样点，对各采样点进行FFT计算，并对各FFT结果进行带通滤波，得到符合人体呼吸频率的信号。
在得到中频信号之后，可以每隔预设时间间隔(4ms～几十毫秒，当然，也可以根据需要而对其进行修改)从中频信号中提取预设数量个采样点，例如：可以从中频信号中提取256个采样点或512个采样点或其他数量个采样点，其中，这预设数量个采样点中包含了位于雷达传感器的有效检测范围内且被雷达传感器检测到的各目标的信息。以待测人体位于室内为例，则这里提及的目标除了包括待测人体，还可能包括桌子、椅子、床、沙发、电扇、空调、窗户等。
在每次提取出预设数量个采样点之后，可以对各采样点进行FFT(fast Fouriertransform，快速傅里叶变换)计算，以分别得到与各采样点对应的FFT结果。其中，对各采样点进行FFT计算所得的FFT结果为预设数量点的复数，每个点对应着一个频率，每个频率对应一个FFT结果索引，每个点复数的模值就是该频率的幅值特性，通过每个点复数的实部和虚部可以计算其对应的相位。
考虑到静止目标与雷达传感器的距离不会随着时间发生变化，相应地，其对应的采样点的FFT结果也不会随时间发生变化，而待测人体因呼吸、心跳、神经运动等作用会引起胸腔及身体其他部位的微弱起伏运动，因此，每一次测量都会导致待测人体与雷达传感器的距离发生变化，则其对应的采样点的FFT结果也会随时间发生变化，基于此，则可以在每隔预设时间间隔从中频信号中提取预设数量个采样点，并对各采样点进行FFT计算的同时，对各FFT结果进行带通滤波，具体可以对与采样点对应的各FFT结果分别进行滤波，以每次均提取256个采样点为例，可以对这第1个采样点对应的FFT结果进行滤波，对第2个采样点对应的FFT结果进行滤波……以通过带通滤波滤除静止目标的干扰，并滤除部分高频，滤除心跳、神经运动等其他不相关的信号，以得到符合人体呼吸频率的信号(具体可以得到预设数量个符合人体呼吸频率的信号)。
S13：从信号中提取相位，并对相位进行处理，以得到原始呼吸波形。
考虑到信号中的相位可以比较真实地反映人的呼吸特性，则在执行完步骤S12之后，可以从各信号中分别提取相位，以便于根据信号的相位得到待测人体的呼吸特性。
另外，考虑到直接提取出来的相位可能并非为待测人体的呼吸波形对应的相位，因此，则可以对相位进行处理，以得到真实相位，从而根据信号并通过对相位所进行的处理而得到原始呼吸波形。
S14：对原始呼吸波形进行信号匹配，以确定匹配人体呼吸的波形，并对波形进行合并，以得到待测人体的呼吸波形。
在得到原始呼吸波形之后，考虑到可能会有与待测人体处于同一位置的其他目标对原始呼吸波形造成影响，则可以对原始呼吸波形进行信号匹配，以确定匹配人体呼吸的波形。具体地，可以将预原始呼吸波形输入到匹配滤波器中，以利用匹配滤波器对原始呼吸波形进行信号匹配，或者可以使用信号匹配算法将预设数量个采样点全部通过匹配算法，然后输出，并确定哪些原始呼吸波形符合人体呼吸波形，其中，符合度越高，可信度越高。
其中，信号匹配算法原理如下：
预先设定一路理想呼吸波形，采集4096个点(其数量可以根据具体情况进行设定)，表达式为X1＝{x1,x2,x3,x4,x5…x4095,x4096}；
假设预设数量个采样点中的第i个点，等待收集满4096个点时(即提取了4096次且进行了4096次FFT计算)，再与X1做匹配，第i个点表达式为：Yi＝{y1,y2,y3,y4,y5…y4095,y4096}；
使用欧几里得距离作为X1和Yi相似度(匹配度)的判断：
依次对预设数量个采样点做计算和判断，输出预设数量个采样点中每一个满足阈值要求的值，值越小，可信度越高。假设预设数量个采样点中有K(预先根据人体呼吸情况而设定的值)个采样点满足要求，则符合人体呼吸的波形。
在确定匹配人体呼吸的波形之后，可以用加法对匹配人体呼吸的波形进行合并，以得到待测人体的呼吸波形。在得到待测人体的呼吸波形之后，可以输出待测人体的呼吸波形，以便于通过呼吸波形了解待测人体的呼吸情况、健康状态、睡眠质量等。
由上述可知，本申请可以通过向待测人体发射调频电磁波和接收待测人体发射的调频电磁波且经过上述处理来实现对待测人体的呼吸检测，即可以对待测人体实现非接触式的呼吸检测，因此，则可以降低因呼吸检测而给待测人体带来的影响，从而可以提高用户进行呼吸检测的体验度。
本申请公开的上述技术方案，通过向待测人体发射调频电磁波和接收待测人体反射的调频电磁波得到中频信号，从中频信号中提取预设数量个采样点，经过FFT计算和带通滤波之后得到符合人体呼吸频率的信号，对所得信号的相位进行处理以得到原始呼吸波形，并对原始呼吸波形进行信号匹配，以确定出匹配人体呼吸的波形，且对所确定出的这些波形进行合并而得到待测人体的呼吸波形，相较于现有技术需要通过与待测人体进行接触来实现呼吸检测，本申请可以通过向待测人体发射调频电磁波、接收待测人体反射的调频电磁波并对收发的调频电磁波进行处理而得到待测人体的呼吸波形，以实现对待测人体呼吸的非接触式检测，从而尽量降低呼吸检测给用户所带来影响，进而提高用户呼吸检测的体验度。
本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定方法，在对相位进行处理，以得到原始呼吸波形之后，还可以包括：
对原始呼吸波形进行高通滤波，以滤除基线值。
在对待测人体进行呼吸检测时，由于环境因素、人体呼吸导致胸腔不规则运动、检测装置电路变化等，呼吸波形将可能出现基线漂移，由于基线是缓慢变化的极低频率信号，则可以对经过步骤S13得到的预设数量个原始呼吸波形分别进行高通滤波，以滤除基线值，得到围绕0幅度稳定变化的波形，从而便于提高人体呼吸检测的准确性。
本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定方法，在对波形进行合并，以得到待测人体的呼吸波形之前，还可以包括：
在波形间计算波形相似度，并将FFT结果索引连续且波形相似度大于预设值的波形归为一组；
相应地，对波形进行合并，得到待测人体的呼吸波形，可以包括：
分别对每一组中的波形进行合并，得到各待测人体的呼吸波形。
在确定出匹配人体呼吸的波形之后且在确定出的匹配人体呼吸的波形进行合并，以得到待测人体的呼吸波形之前，可以在所确定出的匹配人体呼吸的波形之间进行波形相似度计算，具体为计算两两波形间的相似度，由于越相似的波形相似度会越高，因此，则可以将波形相似度大于预设值且FFT结果索引连续的波形归为一组，之后，可以分别对每一组所包含的波形用加法进行合并，以对应得到各待测人体的呼吸波形。
也就是说，本申请不仅可以实现人体呼吸检测，而且当存在多个待测人体时能够将各待测人体的呼吸波形区分开来，以分别得到不同待测人体的呼吸波形。
本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定方法，对原始呼吸波形进行高通滤波，可以包括：
将原始呼吸波形输入到数字高通滤波器中，以利用数字高通滤波器对原始呼吸波形进行高通滤波。
可以预先设置数字高通滤波器，且数字高通滤波器的数量具体可以为预设数量个，即与每次提取的采样点的个数相等，且这预设数量个数字高通滤波器与采样点一一对应。相应地，在对原始呼吸波形进行高通滤波时，具体可以将原始呼吸波形对应输入到数字高通滤波器中，以利用数字高通滤波器对所输出的原始呼吸波形进行高通滤波，从而滤除基线值。具体可以参见图2，其示出了本申请实施例提供的数字高通滤波器的频率特性图，其中，横坐标为信号频率，纵坐标为信号幅度。
以每次均提取256个采样点为例，数字高通滤波器的个数也可以为256个，第1个采样点对应的原始呼吸波形可以输入到第1个采样点对应的数字高通滤波器中，第2个采样点对应的原始呼吸波形可以输入到第2个采样点对应的数字高通滤波器中……第256个采样点对应的原始呼吸波形可以输入到第256个采样点对应的数字高通滤波器中，以利用数字高通滤波器对对应的原始呼吸波形进行高通滤波。
本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定方法，对相位进行处理，以得到原始呼吸波形，可以包括：
对相位进行解缠处理，以得到原始呼吸波形。
在对从信号中提取出的相位进行处理，以得到原始呼吸波形时，具体可以对相位进行解缠处理，以得到方向准确变化的波形，从而得到准确性比较高的原始呼吸波形，进而便于提高人体呼吸检测的准确性。
本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定方法，对各FFT结果进行带通滤波，可以包括：
将FFT结果输入到对应的数字带通滤波器中，以利用数字带通滤波器对FFT结果进行带通滤波。
可以预先设置预设数量个数字带通滤波器，这预设数量个数字带通滤波器与采样点一一对应。相应地，在对各FFT结果进行带通滤波时，可以将采样点对应的FFT结果输入到与采样点对应的数字带通滤波器中，以利用数字带通滤波器对输入的FFT结果进行带通滤波，从而滤除不相干信号的干扰，得到符合人体呼吸频率的信号。具体可以参见图3，其示出了本申请实施例提供的数字带通滤波器的频率特性图，其中，横坐标为信号频率，纵坐标为信号幅值。
以每次均提取256个采样点为例，数字带通滤波器的个数也可以为256个，第1个采样点对应的FFT结果可以输入到第1个采样点对应的数字带通滤波器中，第2个采样点对应的FFT结果可以输入到第2个采样点对应的数字带通滤波器中……第256个采样点对应的FFT结果可以输入到第256个采样点对应的数字带通滤波器中。
本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定方法，在对波形进行合并，以得到待测人体的呼吸波形之后，还可以包括：
根据呼吸波形得到待测人体的呼吸频率。
在得到待测人体的呼吸波形之后，可以利用过零统计算法计算呼吸波形的频率，即呼吸频率，从而便于根据呼吸频率获取待测人体的健康状况、睡眠状况等。
具体可以结合图4说明过零统计的原理，其中，图4示出了本申请实施例提供的对波形进行过零统计以得到频率的原理图，波形幅度值从负值变为正值，记为1次过零，波形幅度值从正值变为负值，也记为1次过零，统计一分钟内过零的次数，然后，除以2，则为1分钟呼吸频率。
本申请实施例还提供了一种人体呼吸波形确定装置，参见图5，其示出了本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定装置的结构示意图，可以包括：
得到中频信号模块51，用于向待测人体发射调频电磁波，接收待测人体反射的调频电磁波，通过对收发的调频电磁波进行混频得到中频信号；
计算模块52，用于每隔预设时间间隔从中频信号中提取预设数量个采样点，对各采样点进行FFT计算，并对各FFT结果进行带通滤波，得到符合人体呼吸频率的信号；
处理模块53，用于从信号中提取相位，并对相位进行处理，以得到原始呼吸波形；
信号匹配模块54，用于对原始呼吸波形进行信号匹配，以确定匹配人体呼吸的波形，并对波形进行合并，以得到待测人体的呼吸波形。
本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定装置，还可以包括：
高通滤波模块，用于在对相位进行处理，以得到原始呼吸波形之后，对原始呼吸波形进行高通滤波，以滤除基线值。
本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定装置，还可以包括：
归组模块，用于在对波形进行合并，以得到待测人体的呼吸波形之前，在波形间计算波形相似度，并将FFT结果索引连续且波形相似度大于预设值的波形归为一组；
相应地，信号匹配模块54可以包括：
合并单元，用于分别对每一组中的波形进行合并，得到各待测人体的呼吸波形。
本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定装置，高通滤波模块可以包括：
高通滤波单元，用于将原始呼吸波形输入到数字高通滤波器中，以利用数字高通滤波器对原始呼吸波形进行高通滤波。
本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定装置，处理模块53可以包括：
解缠处理单元，用于对相位进行解缠处理，以得到原始呼吸波形。
本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定装置，计算模块52可以包括：
带通滤波单元，用于将FFT结果输入到对应的数字带通滤波器中，以利用数字带通滤波器对FFT结果进行带通滤波。
本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定装置，还可以包括：
得到呼吸频率模块，用于在对波形进行合并，以得到待测人体的呼吸波形之后，根据呼吸波形得到待测人体的呼吸频率。
本申请实施例还提供了一种人体呼吸波形确定设备，参见图6，其示出了本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定设备的结构示意图，可以包括：
存储器61，用于存储计算机程序；
处理器62，用于执行存储器61存储的计算机程序时可实现如下步骤：
向待测人体发射调频电磁波，接收待测人体反射的调频电磁波，通过对收发的调频电磁波进行混频得到中频信号；每隔预设时间间隔从中频信号中提取预设数量个采样点，对各采样点进行FFT计算，并对各FFT结果进行带通滤波，得到符合人体呼吸频率的信号；从信号中提取相位，并对相位进行处理，以得到原始呼吸波形；对原始呼吸波形进行信号匹配，以确定匹配人体呼吸的波形，并对波形进行合并，以得到待测人体的呼吸波形。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时可实现如下步骤：
向待测人体发射调频电磁波，接收待测人体反射的调频电磁波，通过对收发的调频电磁波进行混频得到中频信号；每隔预设时间间隔从中频信号中提取预设数量个采样点，对各采样点进行FFT计算，并对各FFT结果进行带通滤波，得到符合人体呼吸频率的信号；从信号中提取相位，并对相位进行处理，以得到原始呼吸波形；对原始呼吸波形进行信号匹配，以确定匹配人体呼吸的波形，并对波形进行合并，以得到待测人体的呼吸波形。
本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定装置、设备及计算机可读存储介质中相关部分的说明可以参见本申请实施例提供的一种人体呼吸波形确定方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
