基于PPG信号的血氧算法开发与验证-MATLAB实现与对比研究

资 源 简 介

本项目通过MATLAB实现高效血氧饱和度算法，涵盖信号预处理、峰值检测、R值计算等模块。支持PPG信号输入与嵌入式C版本对比验证，提供完整原型与实测分析。适合医疗算法研究及实时系统开发。

详 情 说 明

基于PPG信号的血氧饱和度算法实现与对比研究系统

项目介绍

本项目实现了一个完整的基于光电容积脉搏波（PPG）信号的血氧饱和度测量算法系统。系统包含信号预处理、特征提取和血氧饱和度计算三大核心模块，支持PPG信号的双通道（红外光和红光）输入，通过先进的峰值检测和幅度分析技术计算R值并准确估算血氧饱和度。项目同时开发了C语言高效嵌入式版本（适用于资源受限的硬件平台）和MATLAB原型验证版本（适用于算法研究与验证），实现了两个版本在计算性能与精度方面的对比分析。

功能特性

• 信号预处理模块：采用数字滤波技术（如带通滤波）有效去除PPG信号中的基线漂移、工频干扰和高频噪声。
• 特征提取模块：实现稳健的峰值（收缩期峰值）与谷值（舒张期谷值）检测算法，准确计算红光与红外光通道的信号交流分量(AC)与直流分量(DC)。
• 血氧计算模块：基于R值（R = (AC_red/DC_red) / (AC_ir/DC_ir)）和校准参数，利用经验模型计算实时血氧饱和度(SpO2)。
• 多输出指标：同步输出心率数值（基于PPG周期计算）、信号质量评估指标，并提供算法处理前后的信号对比图。
• 双版本对比：提供C语言（侧重效率与嵌入式部署）与MATLAB（侧重快速原型与验证）双实现，并生成性能对比报告（处理速度、精度等）。

使用方法

1. 准备输入数据：准备包含红光和红外光双通道的原始PPG信号数据文件。
2. 配置参数：在相应的主程序或配置文件中，设置正确的采样频率、信号质量阈值以及根据标准血氧仪标定得到的经验校准系数。
3. 运行主程序：执行主程序文件。系统将自动完成信号加载、预处理、特征提取、计算和结果输出全过程。
4. 查看结果：程序运行后，将在命令行或指定文件中输出实时血氧饱和度、心率及信号质量指标，并自动绘制处理前后的信号对比图。性能对比报告也将一并生成。

系统要求

• MATLAB版本：需要MATLAB R2018a或更高版本运行环境，并安装 Signal Processing Toolbox。
• C语言版本：需要支持C99标准的编译器（如GCC、Clang），可在Windows/Linux嵌入式平台编译运行。无外部库依赖，具有高可移植性。

文件说明

主程序文件集成了项目的全部核心流程。它负责协调整个系统的运行，具体功能包括：读取配置的双通道PPG原始数据与系统参数，调用信号预处理子程序对原始信号进行滤波降噪，执行特征提取算法以定位脉搏波峰值与谷值并计算AC/DC分量，进而根据预定义的模型计算R值与血氧饱和度，最终完成结果输出与可视化，并启动对C语言与MATLAB两版本算法的性能分析比对流程。