一、工作任务

随着科技与经济的发展，医疗与健康的地位在当今社会越来越重要，同时，由于生活水平的提高，心血管疾病病发率逐年递增，俨然成为了威胁人类健康生活的一大隐患。因此，及时采集并记录生理数值是十分必要的。但由于生理数值采集需要专业设备，很难达到及时应时的要求,提高了对病患建立有效的数值档案的难度。本课题利用现有的移动终端，在android系统下设计一款软件，利用android系统所自带的摄像头对被测的心律信号进行测量。要求能给基本测算出被测者的每分钟心跳次数。将测量结果在本地进行存储，在WIFI网络通畅的条件下，将测量结果上报到服务器。

二、综述

基于Android的心率测试系统分为三个部分：心音采集部分、心音显示部分和心音记录部分。

通过简单的光学原理完成心率测试是现下大部分Android手机应用所采用的方法。所用的主要原理是朗伯-比尔定律。朗伯-比尔定律反映了光学吸收规律,即物质在一定波长处的吸光度与它的浓度成正比，研究了组织中各成分对应不同波长光的吸收系数差异,推导出了氧合血红蛋白、还原血红蛋白浓度变化量与吸光度变化量之间的数学关系。将通过手机摄像头采集到的原始视频信息，利用朗伯-比尔定律，推导出人体收缩压和舒张压的具体表达式,建立人体心率测量模型。这一方法将手机摄像头设定成为一个光学感应器，在脉搏跳动时，摄像头所接收到的视频信息会发生改变，通过编程利用朗伯-比尔定律分析所采集到的数据，分析出其中的周期规律来完成心率测试^[1-4]。

而同时，采集部分既可以通过上述光学原理来完成，也可以由软硬件共同完成。硬件采集装置采用心音探头采集心音,设置滤波装置，完成进行心音预处理,然后将数据通过ADC转换模块转换成数字信号,将转换后的信号传送给手机。利用手机上的麦克风接口接收心音信号并以WAV格式记录下来。心音显示部分主要完成的工作是心音的显示、播放和发送。通过解析波形音频文件格式解读音频文件,定义音频的帧大小并以每帧中的音量最大值作为其幅值,以时间为横轴以音量大小为纵轴作图即可得心音图。得益于Android平台的特有优势,调用手机中已有的各种发送方式即可实现发送功能；心音预诊部分最终实现将心音分成正常和异常两大类,前期工作包括心音包络线的提取、分段定位和特征提取,通过对几种分类方法的比较提出了图形化表示和判别方法的分类策略,并设计了一种图加文字描述方式的心音分类结果报告,以一种既通俗易懂又简单美观的方式将心音预诊的结果告知用户^[5-6]。

除上述方法之外，也有人基于蓝牙无线短距离传输技术提出了一种健康指数的采集和传输系统。作为一种全球统一标准的免费短距离无线通信协议，蓝牙技术在各种电子终端设备中得到了广泛的应用，如手机、计算机设备、打印机、笔记本电脑等等。通过蓝牙技术，在健康指数采集传输系统与具有蓝牙功能的电子终端设备（如手机）之间建立连接，进行数据的无线传输。并通过对Android系统的软件编程，蓝牙通信实现心电波形显示。如此利用蓝牙既扩展了现有通信设备的功能，也可以在保证基本功能的前提下降低成本^[7]。

在完成心音采集之后，需在手机终端建立数据库，将所采集的数据记录在手机内，并通过WIFI 将采集数据反馈给服务器。通过PhoneDB建立数据库。PhoneDB将数据的增删改操作均用日志式存储方式来实现,对实时数据记录采用”立即写”策略,并对索引更新使用”写缓冲”。这一方法，实现了相应的数据库恢复技术。同时利用”索引尾巴”找出正确的索引版本,就可以根据数据记录将索引恢复到最新一致状态。除此之外，PhoneDB针对Flash固有硬件特征,提出一种基于Bloom Filter的数据索引技术BFI,用于支持Flash上大规模数据记录的主码关键字快速查找。BFI利用Bloom Filter体积小的优点,使索引结构的维护代价很低^[8]。

在完成心率数据的采集，分析，显示和储存之后，需要将文件传输到服务器。首先手机需要检测周围的WIFI信号，选择合适的WIFI源进行连接。这部分可以通过Android自带的功能包完成信号检测，选择和连接。在接入网络后，将手机终端上的心率测试文件以FTP的方式上传到服务器。