[发明专利]一种基于视频的多人快速心率检测方法

说明书

本发明涉及人体健康监测技术领域，公开了一种基于视频的多人快速心率检测方法，利用非接触方式通过摄像头采集被测者视频数据，并将视频数据的颜色空间由RGB转换成HSV，实现了多人的心率快速测量。其特征在于，该方法通过检测与跟踪由摄像头输入的视频或是已有视频中的多个人脸区域并分割出脸颊区域，提取脸颊区域的时域数据序列并进行预处理，然后转换到频域进行心率的提取。与现有技术相比，本发明基于改进的人脸检测算法与改进的跟踪算法并利用多线程方法加速，能够实现多人的快速心率检测，缩短了心率测量的时间，提高了生理信号的检测效率。

技术领域

本发明专利涉及人体健康监测技术领域，具体涉及一种可以实现多人快速心率测量的方法。

背景技术

心率是指心脏每分钟跳动的次数，因年龄、性别及其它生理情况的不同而不同。初生儿的心率很快，可达130次/分以上。正常成年人安静时的心率有显著的个体差异，平均在75次/分左右(60-100次/分之间)。同一个人，在安静或睡眠时心率减慢，运动或有情绪波动时心率加快。因此，心率可以充分反映一个人的身体状况，是进行自我健康监测的重要生理参数，也是医生对病人进行疾病诊断的重要依据。

心率按照测量方式的不同可以分为接触式测量和非接触式测量。接触式测量的代表之一是心率测量的金标准—心电图(EEG)，此外还有缠绕胸带、袖带或电极在手腕、指尖、耳垂等位置的接触式测量方法，接触式测量方法的最大缺点是测量操作复杂、测量周期较长以及接触皮肤会给被测者带来不适，而基于光电容积脉搏描记技术(IPPG)的非接触式测量方法很好地克服了接触式心率测量方法的缺点，是目前应用比较广泛的非接触式测量方法。

但是，基于现有IPPG的非接触式测量方法又存在对于光线的变化比较敏感、测量速度低、测量结果易受运动伪差的影响、心率测量结果精度低、大多数是基于单个人的心率测量等问题。

发明内容

1.本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

2.为此，本发明的目的在于提出一种基于视频的非接触式多人快速心率检测方法，该方法可以对通过摄像头获取的包含多个人脸的视频或者含有多个人脸的视频中的人脸自动检测与快速跟踪，对获得的人脸区域分析处理后即可获得各个被测者的心率。

3.该方法包括以下部分：视频获取部分、人脸检测部分、人脸跟踪部分、ROI色调分帧提取部分、时域信号获取部分、时域信号处理部分、心率计算部分、人脸编号以及心率显示部分；

4.所述视频获取部分，用于选定工作方式：一是开启摄像头，在日常照明的室内环境下，确定成像设备可以对人脸区域清晰完整成像的位置后固定摄像头；二是选用一段本地已有的包含人脸区域的视频；

5.所述人脸检测部分，用于从视频中检测出人脸区域，将各个人脸区域编号返回人脸编号及心率显示部分，并初始化人脸跟踪部分；

6.所述人脸跟踪部分，对人脸检测部分检测到的各个人脸区域进行快速跟踪。

7.所述ROI色调分帧提取部分，用于提取视频中每帧图像ROI区域的颜色空间由RGB转换为HSV后的Hue(色调)分量的值；

8.所述时域信号获取部分，用于将每帧ROI区域图像中的人脸划分出脸颊区域，并对这个区域HSV三种颜色分量中的Hue(色调)分量取像素的灰度均值，脸颊区域H分量的时域信号值X(t)；

9.所述时域信号处理部分，用于将获得的时域信号值X(t)进行噪声抑制、信号去趋势化，获得处理后的时域信号值

10.所述心率计算部分，用于对时域信号值进行频谱分析并生成频谱图，在频谱图中提取处于指定频带内的峰值频率进行心率计算；

11.所述人脸编号及心率显示部分，用于对人脸检测部分标记的各人脸区域编号以及由心率计算部分得到的该人脸区域编号所对应的心率值显示在视频中。