[发明专利]非接触式生理参数检测方法、系统及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种非接触式生理参数检测方法、系统及装置。具体地说涉及一种基于视频图像的非接触式生理参数检测方法、系统及装置。

背景技术

通过对人体生理参数的监控，比如心率信号的监控，可以了解人体心血管系统的工作情况。在医疗领域，通过心率信号可以发现心血管疾病的潜在风险，为治疗提供初步的参考数据；在健身和运动医学领域，心率信号也被用来判断健身效果以及反映被检测者的运动安全状况；在驾驶领域，通过心率信号可以了解驾驶员的心血管功能、疲劳度、身体亚健康情况和驾驶员的心理活动情况，在心率不正常变化的时候提示驾驶员停止驾车，防止车祸的发生。

常见的对人体心率的检测方式为接触式心率检测，比如通过压力传感器测量单位时间的脉搏跳动次数来获取被检测人的心率或者借助测心电的方式，比如心电图来获取被检测人的心率。但接触式测量方法一般要求被检测人静坐、躺卧或者按照人工引导的方式来接受检测，因此很难捕捉到瞬时的异常和特殊情况下心血管的功能情况。而且这种方式也不适用于行车状态下对驾驶员心率的检测。

当光束照射到皮肤表面时，皮肤内的血液对光束产生吸收衰减作用，并且衰减量取决于血容积的多寡。在心脏搏动作用下，皮肤内动脉血管的血容积发生变化，照射光束衰减量相应呈现波动性变化。通俗的讲，面部皮肤在心脏收缩和舒张时颜色会有不同，因而，可以通过摄像头探测皮肤反射光强变化（即图像亮度值变化）非接触性的得出生物体心跳信息。

基于上述原理，目前国际上Takano和Ohta报道了一种利用延时序列图像非接触式测量心跳和呼吸的方法。通过CCD相机连续采集30秒的人脸图像，在图像中手动截取人体脸颊部位特定区域，求取每帧图像中脸颊特定区域的平均亮度值，将得到的一组亮度时间序列信号依次进行一阶差分、低通滤波和AR模型功率谱分析，所得功率谱中有两个显著的峰值分别对应心跳和呼吸频率。但上述方式不能自动捕获跟踪人体脸颊区域，只能在完成图像采集后手动截取人脸视频，属离线处理方式，因而无法实现实时测量。

授权公告号为CN102499664B,发明名称为“基于视频图像的非接触式生命体征的检测方法及检测系统”的发明专利公开了一种基于视频图像的非接触式生命体征检测方法，通过按固定帧频连续采集视频图像，自动检测ROI区域，从所述ROI区域划分出的多通道信号中分离出生命体征信号，提取出生命体征信号的频率并将所述频率转换为所述生命体征，进而获得检测结果。但该发明专利在检测心率时，ROI区域是人脸，检测呼吸频率时，ROI区域是胸腔或腹部位置，无法通过对同一个ROI区域的处理来同时获取心率和呼吸频率，使得检测过程过于繁琐。

公告号为CN102973253A,发明名称为“一种利用视觉信息监测人体生理指标的方法和系统”的发明专利申请，公开了一种利用视觉信息监测人体生理指标的方法和系统，通过采集人脸图像并将人脸图像转换为视频信号，对视频信号进行去奇异值和滤波的预处理后采用拉普拉斯映射算法从视频信号中同时提取出心率和呼吸频率，简化了视频图像采集过程。

但授权公告号为CN102499664B,发明名称为“基于视频图像的非接触式生命体征的检测方法及检测系统”的发明专利和公告号为CN102973253A,发明名称为“一种利用视觉信息监测人体生理指标的方法和系统”的发明专利申请，对视频信号进行预处理后的图像均值，当环境参数发生变化时，图像均值都会出现阶梯性、斜向上和斜向下的趋势走向变化，这种变化会影响后续数据的处理，导致最终提取的心率和呼吸频率不准确。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的基于视频图像的非接触式生理参数检测方法，因为数据处理方式的欠缺导致最终检测的生理参数不准确，从而提供一种能够使提取的生理参数准确的非接触式生理参数检测方法、系统及装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种非接触式生理参数检测方法，包括如下步骤：

S1：获取视频采集区域的数字视频；

S2：对所述数字视频中的每一帧图像进行如下处理：

S21：从该帧图像中提取出其所包含的所有面部图像；

S22：分别计算每个面部图像的RGB三色均值；

S3：根据每一帧图像中的所述RGB三色均值获取原始三色均值矩阵；

S4：对所述原始三色均值矩阵进行去趋势项处理、滤波处理和归一化处理，得到预处理后的三色均值矩阵；

S5：从所述预处理后的三色均值矩阵中提取生理参数。