【導讀】在數字化與智能化技術迅猛發展的背景下
，智能手表、zhinengjiezhidengchuandaishishebeiyiqiaorangaibianwomenderichangshenghuo
，youqizaijiankangguanliheyundongbiaoxianyouhuafangmianqudelexianzhudechengjiu。jiezhuzhexiezhinengshebei，jianceyundongxinlvchengweitishenggerenjianshenheyundongxingnengdeguanjianshouduan。

在數字化與智能化技術迅猛發展的背景下，智能手表
、zhinengjiezhidengchuandaishishebeiyiqiaorangaibianwomenderichangshenghuo，youqizaijiankangguanliheyundongbiaoxianyouhuafangmianqudelexianzhudechengjiu。jiezhuzhexiezhinengshebei，jianceyundongxinlvchengweitishenggerenjianshenheyundongxingnengdeguanjianshouduan。

然(ran)而(er)

，在(zai)複(fu)雜(za)多(duo)變(bian)的(de)運(yun)動(dong)環(huan)境(jing)中(zhong)，準(zhun)確(que)測(ce)量(liang)心(xin)率(lv)數(shu)據(ju)對(dui)於(yu)傳(chuan)統(tong)算(suan)法(fa)而(er)言(yan)具(ju)有(you)較(jiao)大(da)的(de)技(ji)術(shu)瓶(ping)頂(ding)。本(ben)文(wen)將(jiang)探(tan)討(tao)如(ru)何(he)運(yun)用(yong)大(da)數(shu)據(ju)和(he)深(shen)度(du)學(xue)習(xi)技(ji)術(shu)來(lai)開(kai)發(fa)創(chuang)新(xin)的(de)穿(chuan)戴(dai)式(shi)運(yun)動(dong)心(xin)率(lv)算(suan)法(fa)，以(yi)應(ying)對(dui)其(qi)中(zhong)的(de)技(ji)術(shu)挑(tiao)戰(zhan)
，並(bing)實(shi)現(xian)更(geng)為(wei)精(jing)準(zhun)和(he)可(ke)靠(kao)的(de)心(xin)率(lv)監(jian)測(ce)。

運動心率算法的測量挑戰

運(yun)動(dong)心(xin)率(lv)，即(ji)人(ren)體(ti)在(zai)運(yun)動(dong)時(shi)心(xin)髒(zang)每(mei)分(fen)鍾(zhong)收(shou)縮(suo)和(he)舒(shu)張(zhang)的(de)周(zhou)期(qi)性(xing)變(bian)化(hua)
，是(shi)科(ke)學(xue)健(jian)身(shen)的(de)重(zhong)要(yao)指(zhi)標(biao)。通(tong)常(chang)來(lai)說(shuo)，因(yin)不(bu)同(tong)的(de)運(yun)動(dong)強(qiang)度(du)
，心(xin)率(lv)都(dou)會(hui)隨(sui)之(zhi)變(bian)化(hua)，同(tong)時(shi)也(ye)與(yu)用(yong)戶(hu)的(de)體(ti)質(zhi)

、年齡、性別等因素密切相關。 盡管穿戴式健康測量技術日益高效、準(zhun)確(que)和(he)便(bian)捷(jie)，但(dan)在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)，傳(chuan)統(tong)的(de)運(yun)動(dong)心(xin)率(lv)檢(jian)測(ce)算(suan)法(fa)仍(reng)然(ran)存(cun)在(zai)一(yi)些(xie)問(wen)題(ti)。特(te)別(bie)是(shi)在(zai)用(yong)戶(hu)活(huo)動(dong)狀(zhuang)態(tai)突(tu)變(bian)或(huo)進(jin)行(xing)劇(ju)烈(lie)運(yun)動(dong)時(shi)
，算(suan)法(fa)可(ke)能(neng)麵(mian)臨(lin)狀(zhuang)態(tai)轉(zhuan)換(huan)適(shi)應(ying)性(xing)差(cha)
、難以準確監測並剔除運動偽影，以及無法識別用戶個體差異等問題，導致心率監測反應遲緩
、心率數據失真。

■ 狀態轉換問題：yibanlaishuo，youyusuanfadeyouhuaheshujuchulitongchangxuyaoyidingdeshijianchuangkoulaidadaowendingzhuangtai，yincizaizhuangtaizhuanhuandeshunjian，xinlvgujikenenghuichuxianyanchihuobuzhunquedeqingkuang。zhezhongzhihouxiaoyingbujinyingxiangleshishixinlvdezhunquexing，haikenengwudaoyonghujinxingbushidangdeyundongtiaozheng。

圖1：狀態轉化問題相關示例頻譜圖

■ 頻譜混疊問題：在zai高gao強qiang度du運yun動dong中zhong，心xin跳tiao頻pin率lv的de顯xian著zhu增zeng加jia可ke能neng導dao致zhi心xin率lv信xin號hao可ke能neng與yu身shen體ti的de運yun動dong頻pin率lv發fa生sheng重zhong疊die。傳chuan統tong的de心xin率lv監jian測ce算suan法fa往wang往wang基ji於yu特te定ding的de頻pin率lv範fan圍wei來lai檢jian測ce心xin率lv，但dan當dang心xin率lv信xin號hao與yu運yun動dong頻pin率lv相xiang近jin或huo重zhong疊die時shi，算suan法fa難nan以yi區qu分fen和he處chu理li這zhe兩liang個ge信xin號hao，從cong而er導dao致zhi測ce量liang精jing度du的de下xia降jiang。

圖2：頻譜重疊問題相關示例頻譜圖

基於大數據與深度學習的全場景運動心率算法

當前，在大數據與人工智能技術發展的推動下，穿戴式健康設備的心率檢測算法實現了飛速發展。這一算法深度融合了大數據與AI深度學習技術
，曆經數據采集、預處理
、大數據分析

、特征提取、模型構建與訓練
、模型評估與優化
，直至應用實踐等多個環節。這一複雜流程充分利用了大數據的豐富信息與AI深度學習的強大能力，顯著提升了心率監測的精準度、實時性和個性化水平。

具體而言，該算法包含以下多維度優化措施：

■ 高精準的信號質量評估單元：對輸入信號進行量化評估，確保每次測量都是精準可靠。

■ 生理模型心率估計單元：利用大數據技術和神經網絡對運動強度、運動狀態以及頻率與心率進行建模，即使在信號質量較弱時也能提供準確的心率估計。

■ 高精度場景識別單元：自動觸發並精確識別當前的運動場景，根據不同的運動狀態調整心率測量的內置參數，從而改善心率估計的準確性。

■ 多通道數據融合：支持多路PPG信號的選擇與融合，進一步提升性能。

得益於上述多維度優化
，心率檢測算法在狀態轉化及頻譜混疊方麵展現出顯著的性能改善。以下是改善結果的示意圖：

圖3. 狀態轉化結果圖示 

圖4. 頻譜重疊結果圖示

經jing過guo訓xun練lian與yu優you化hua的de深shen度du學xue習xi模mo型xing應ying用yong於yu實shi際ji場chang景jing中zhong的de心xin率lv監jian測ce
，包bao括kuo集ji成cheng至zhi可ke穿chuan戴dai設she備bei以yi實shi現xian實shi時shi心xin率lv監jian測ce與yu預yu警jing功gong能neng，或huo部bu署shu至zhi雲yun端duan服fu務wu器qi為wei用yong戶hu提ti供gong遠yuan程cheng心xin率lv監jian測ce與yu分fen析xi服fu務wu。在zai應ying用yong過guo程cheng中zhong，還hai需xu持chi續xu收shou集ji用yong戶hu反fan饋kui與yu數shu據ju，以yi便bian對dui模mo型xing進jin行xing不bu斷duan的de改gai進jin與yu優you化hua。

總結

在運動心率檢測方麵，芯海科技CS1262作為一款穿戴式健康測量領域的成熟芯片，憑借高配置性
、高精度測量、超強抗幹擾能力、低功耗操作、全膚色適配
、高可靠性和易用性等優勢

，以及提供完整的軟件算法集成方案
，顯著提升了客戶的終端方案開發效率，助力產品快速上市。

芯海科技在健康測量領域始終堅持精益求精
，構建了從高精度測量芯片到全場景運動心率算法，再到OKOK雲端大數據平台的一站式整體解決方案。該方案能夠為用戶提供準確、實時的心率測量
，全麵評估健康狀況，帶來專業
、智能的健康管理體驗。目前，該方案已實現了頭部客戶的旗艦終端產品上實現規模化量產，為智能可穿戴市場帶來更多可能性。

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