PPG
PPG的全称是光电容积描记法（Photoplethysmography）。它是一种通过光学传感器测量心率的方法。其核心要点是通过光照亮皮肤，根据光的反射率判断血液容积的变化，从而判断心脏供血的时机。
核心原理
当心脏向外供血时，心脏收缩，血液被泵入动脉，皮下组织的血容量增加，因此对特定光的吸收增多，从而反射回的光变弱。反之，心脏舒张时，血容量减少，光反射吸收少，反射光变强。光学传感器接收到如此成周期波动的光强弱信号，从而可以检测到心脏跳动的大致波形。
其中光学传感器接收到的波形分为两个部分：
直流部分（DC）：反映组织和静脉血对波形的恒定吸收；
交流部分（AC）：反映动脉血对波形的周期吸收，用于心率测量。
光学传感器的发射光通常选择绿光，有如下原因：
皮肤的黑色素会吸收大量波长较短的波
皮肤上的水分也会吸收大量的UV和IR部分的光
进入皮肤组织的绿光()-黄光()大部分会被红细胞吸收
红光和接近IR的光相比其他波长的光更容易穿过皮肤组织
相比红光，绿（绿-黄）光能被氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白吸收
用途
最重要的一部分就是通过波峰间距来估测心率，一个间距代表一次心跳周期。在实际测量中，由于杂波较多，需要首先对原始的PPG信号进行滤波处理。得到的新波在一定时间内的波峰个数，就可算出心率值。例如，假设连续采样5秒的时间，在5s内的波峰个数为，那么心率就是。
通过使用不同的波长测量反射率，还可以用来估测血氧。血液中含有的氧合血红蛋白和血红蛋白存在一定的比例。而这两个蛋白对波长600~1000nm的光吸收特性不同。一般来讲，对于间的光的吸收系数更高，对于间的光的吸收系数更高。所以可以利用红光（）和接近IR（）的光分别检测和的PPG信号，然后通过程序处理算出相应的比值，这样就得到了血氧值。
SCG
SCG的全称是心震图（Seismocardiography）。它是一种使用加速度传感器测量心率的方法。其核心要点是通过收集振动节律，根据振动的周期性来判断心脏供血的时机。
原理
心脏收缩、血液喷射、瓣膜开闭等一系列机械活动，心脏都是在运动的，都会让整个胸腔产生周期性的震动。可以通过加速度计把这些三维的加速度信号记录下来，形成 SCG 波形。虽然这些震动非常微弱，但通过特定算法可以提取出清晰的波形，从而分析心率等表示量。
SCG 波形的关键点
不同的研究标注方法略有差异，但通常包含这些与心脏动作对应的标志点：
1. 收缩期轮廓（Systolic profile，左侧红圈）
这是心脏泵血（收缩）阶段产生的振动：
MC (Mitral valve closure)：二尖瓣关闭。标志着心室收缩的开始（心室压力升高，导致二尖瓣关闭）。
AO (Aortic valve opening)：主动脉瓣开放。标志着心室开始将血液射入主动脉。
RE (Rapid ejection)：快速射血期。主动脉瓣开放后，血液被快速泵出主动脉的阶段。
2. 舒张期轮廓（Diastolic profile，右侧红圈）
这是心脏充血（舒张）阶段产生的振动：
AC (Aortic valve closure)：主动脉瓣关闭。标志着收缩期结束，心室开始准备下一次充盈。
MO (Mitral valve opening)：二尖瓣开放。标志着心室开始接受来自心房的血液（被动充盈）。
RF (Rapid filling)：快速充盈期。二尖瓣开放后，血液快速从心房流入心室的阶段。
PTT
指的是脉搏压力波从动脉系统的一点传播到另一点所花费的时间。
在用 PPG + SCG 的系统中，我们通常这样定义和测量它：
以 SCG 的主动脉瓣打开点（AO） 作为“起点”：它标志着心脏开始把血液射入主动脉的那一刻。
用同一心动周期的 PPG 信号 来定义“终点”：通常取外周（如手指、手腕）PPG 波形开始快速上升的起始点，也就是脉搏波到达这个末梢部位的时刻。
起点和终点之间的时间差，就是 脉搏到达时间（PAT），它可以很好地近似 脉搏波传导时间（PPT）。
它和血压有直接的物理关联：
血管越硬，脉搏波传播得就越快（PPT/PTT 越短）。
血压越高，动脉壁的紧张度增加，波速也会升高（PPT 缩短）。
PTT的计算
从SCG信号中找到AO点
AO（主动脉瓣开放）点，对应心脏将血液射入主动脉的瞬间，在SCG上表现为一个显著的加速度峰值。
1. 信号预处理
原始SCG信号常带有呼吸漂移和体动噪声，需要先处理：
带通滤波：通常保留 1–50 Hz 的频段（重点是收缩期高频成分）。这可以去掉低频的呼吸漂移和高频肌肉噪声。
去趋势与平滑：必要时用小波变换或移动平均进一步降噪，但注意不要磨平AO这个尖锐的峰。
2. 定位心动周期边界
根据SCG自身的周期性来划分心跳阶段：
计算SCG信号的包络（如希尔伯特变换后的绝对值，再低通滤波）。
在包络上寻找峰，两个相邻峰之间的间隔就是一个心动周期。这些峰通常对应心室收缩期的强能量区，有助于将信号切分成一段一段。
3. 在单周期内锁定AO候选点
划分出每个心动周期后，在该周期窗口内寻找AO点：
AO形态特征：它是一个正峰（背向胸部加速度），通常紧跟在SCG信号上一周期末尾之后，且是收缩早期最突出的峰。在完整的SCG周期里，典型顺序是：二尖瓣关闭（MC）→ 等容收缩 → AO（主动脉瓣开放） → 射血期的一系列振动。
寻找策略：
在每个周期信号的前部（比如前20%-40%区间），搜索最大值。这个区间根据正常人心脏收缩时长设定。
为避免选到MC（二尖瓣关闭）峰，可以设置约束：AO峰应在MC峰之后。如果先检测到一个负向或正向后的小峰为MC，则AO在其后约30-60 ms。
另一种简单有效的方法是：对滤波后的信号求绝对值包络，并在包络的收缩期段内找最大峰值，该峰值位置常常就对应AO点附近的主振动，然后再回溯到原始信号上精确定位峰值。
4. 精炼与验证
振幅阈值：舍弃振幅过小的峰（可能是噪声）。
时间规律性：逐拍AO点间隔应大致等于心率间期，相邻两拍的AO间隔与平均心率偏差不应太大（如>20%则丢弃）。
与PPG波形的生理一致性：一个健康的AO点后，必然在100-300ms左右（取决于臂长和血压）出现PPG上升。这个延迟可用于排除误检。
从PPG中提取脉搏波“到达”点
计算PTT需要PPG的起点，即脉搏波开始快速上升的足点（foot）。
预处理：对PPG使用 0.5–8 Hz 带通滤波，去除高频噪声和基线漂移。
定位足点：
一阶导数最大值法：对PPG信号求一阶导数，找到每个周期内斜率最大的点（信号上升最快处）。然后以此点为界，向前搜索局部最低点，那个最低点就是foot。这是最常用的稳健方法。
切线交点法：做过导数最大点的切线，该切线与信号基线（舒张末水平）的交点即为足点。更精确，但稍微复杂。
直接搜索局部最小值：在划分好的周期窗口内，直接找PPG信号的最低点。缺点是舒张末期可能受前一个重搏波影响而并非最平坦部，但工程上也可用。
SCG与PPG特征点的对齐，计算PTT
这里需要把同一心脏搏动产生的SCG AO点和PPG foot点配对起来。
1. 信号同步是前提
SCG和PPG必须是同一硬件、同一时钟下同步采集的。这样每个采样点都有一个统一的时间戳，没有对齐误差。
2. 配对规则（因果对齐）
对于一次心跳：
先在SCG上找到第拍的 AO 时刻，记为。
因为脉搏波传导需要时间，PPG的foot点一定晚于这个AO点。所以我们要找的是之后出现的第一个 PPG foot 点，作为第拍的到达时刻。
该拍的脉搏到达时间：
如果某拍漏检了PPG foot或AO，跳过该拍。正常情况下，PAT在 150–350 ms 左右。
3. 避免周期错位
如果算法将前一周期的PPG foot误配给后一周期的AO，PAT会变得很短或负值。可通过限制PAT合理范围（如100-400ms）来剔除异常配对。
整体计算结束后的“合成”
“合成”是指把逐拍的PTT序列转化为连续的血压估计，并可能恢复成一条平滑的血压波形。这里分两步。
1. 逐拍PTT序列的平滑与插值
计算出的是一系列不等间隔的离散点（每个心跳一个值），需要：
去除异常值：利用中值滤波或基于心跳间隔的阈值筛选。
插值重采样：将不等间隔的PAT序列用样条插值或线性插值，转化为固定频率（如100Hz）的连续PAT信号。这样便于后处理。
平滑滤波：再通过一个低通滤波器（比如0.5Hz截止），滤除呼吸和逐拍波动，得到相对平稳的PTT趋势。
2. 由PTT合成血压估计
校准模型最常用的是线性或对数模型：
线性模型：
更生理的是基于莫因斯-科特维格（Moens-Korteweg）方程的对数模型：
参数
a, b或k1, k2需要用袖带血压计进行一次静息校准来求解。
然后，将连续的PAT值逐点代入公式，得到连续收缩压估计。舒张压可通过额外公式或基于脉搏波形分析得出，但通常精度更低。
最终的“合成”产物：
逐拍血压数值（一个心跳一个血压值）
连续血压波形（经过插值和平滑后，每秒几十个血压点，画出类似血压监测的曲线）
