[发明专利]一种非接触式心率检测方法及系统

说明书

本发明涉及一种非接触式心率检测方法及系统。所述非接触式心率检测方法包括以下步骤：步骤a：获取被检测者的脸部视频图像数据，对图像数据中的人脸进行识别，并计算人脸的感兴趣区域图像；步骤b：通过时域差分颜色变化放大模型计算感兴趣区域图像的红色与绿色分量差分值，计算感兴趣区域图像的差分放大值，根据差分放大值计算感兴趣区域图像的时域变化波形；步骤c：将时域变化波形进行傅立叶变换，计算频域响应最大值，根据频域响应最大值所对应的频率值计算得到被检测者的心率值。本发明可以有效避免环境光照对基于视觉的非接触式心率计算方法的影响，从而提供了更鲁棒、更准确的非接触式心率检测结果。

技术领域

本发明属于心率检测技术领域，尤其涉及一种非接触式心率检测方法及系统。

背景技术

心率是人体重要体征之一，是监护仪监护的重要参数之一。目前，临床当中使用最多的是贴片式的心率检测仪，该类仪器利用的是从人体电信号中提取心率，虽然贴片式心率检测仪的精度高，但由于其使用时必须是与人体接触的，这给某些人群，比如新生婴儿及严重外科病人等患者的心率监护造成很大不便。

为此，一些研究人员提出了诸多非接触式的心率检测方法，比如：中国专利CN201310546070.2中公布了一种非接触磁感应心率和呼吸率同步检测方法及系统，该专利利用电磁感应原理捕捉并计算出心率。随着心跳的变化，人脸面部血液流动也随着心跳在变化，这种血液流动就会引起人脸面部颜色的变化。因此，有效的检测出颜色变化，理论上就可从颜色变化的周期中提取出心率值来。据此原理，有研究人员就提出利用视觉图像原理的非接触式心率检测方法，例如：中国专利CN201210526066.5提出的一种基于低端成像设备的心率测量方法，以及中国专利CN201310172275.9提出的非接触式自动心率测量系统及测量方法，都是基于视觉图像信息技术进行非接触式心率测量；该技术的优点是无辐射，完全非接触式地测量心率，但上述两个专利中利用的方法都是基于盲源分析算法(也叫独立主成份分析ICA)，该算法对光照非常敏感，测量心率时要求光照足够强、光照稳定，才能获得较准确的心率值，一旦环境光照有变化，或者环境光照不够强，心率测试就会变得不准确。

发明内容

本发明提供了一种非接触式心率检测方法及系统，旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

本发明实现方式如下，一种非接触式心率检测方法，包括以下步骤：

步骤a：获取被检测者的脸部视频图像数据，对图像数据中的人脸进行识别，并计算人脸的感兴趣区域图像；

步骤b：通过时域差分颜色变化放大模型计算感兴趣区域图像的红色与绿色分量差分值，并计算感兴趣区域图像的差分放大值，根据差分放大值计算感兴趣区域图像的时域变化波形；

步骤c：将时域变化波形进行傅立叶变换，并计算频域响应最大值，根据频域响应最大值所对应的频率值计算得到被检测者的心率值。

本发明实施例采取的技术方案还包括：在所述步骤a中还包括：判断是否识别到人脸，如果没有识别到人脸，则重新获取图像数据进行识别；如果识别到人脸，找到包含人脸的矩形区域，并计算能框住人脸的最小矩形框的宽和高。

本发明实施例采取的技术方案还包括：在所述步骤a中，所述对图像数据中的人脸进行识别的人脸识别方法为基于OpenCV所提供的人脸检测函数进行人脸识别；所述计算人脸的感兴趣区域图像具体为：保留矩形框的宽度中心区域的60％，去除矩形框中的背景区域；并采用纵向灰度累计法去除矩形框中的人眼区域，得到人脸的感兴趣区域图像。

本发明实施例采取的技术方案还包括：在所述步骤b中，所述时域差分颜色变化放大模型根据皮肤颜色光照成像模型进行建立，所述皮肤颜色光照成像模型为：