[发明专利]一种基于GPU加速的非接触式心跳检测方法

说明书

本发明公开了一种基于GPU加速的非接触式心跳检测方法，基于GPU加速进行心跳计算，能够利用GPU的并行计算能力，基于非接触式采集的皮肤反射信号，高效、实时地计算心率值，可工作于集成了GPU的计算机或手机等设备上，由于减少CPU的负担，能够高效、实时地计算心率值。

技术领域

本发明属于机器智能技术领域，具体涉及一种基于GPU加速的非接触式心跳检测方法的设计。

背景技术

心率，指人心脏跳动的频率，通常采用每分钟心跳的次数作为单位。心跳与人的健康状况和情绪状态密切相关。据报道，心跳状况与多种疾病，如心血管疾病及心脏疾病等密切相关，心率异常是多种心血管病的高危因素，通过测量它，可预知不少心血管病的发生，这样就能尽早开展诊治，以获得更好的疗效。人在兴奋、激动、吸烟、饮酒、喝浓茶或咖啡后，或见于感染、发热、休克、贫血、缺氧、甲亢、心力衰竭等病理状态下，心率都会发生相应变化。因而及时检测并或者心跳的速率及其变化趋势，在医学及对人的情绪行为判断方面具有重要意义。

目前检测心跳主要有两类方法，接触式和非接触式检测方法。采用听诊器等方法测心跳，属于接触式的方法，特点是测试比较准确，但要求检测心跳时必须接触被测人员的身体，因而限制比较多。非接触式的检测方法，则要求在检测心跳时必须与被测人员的身体保持一定距离，通常基于人体皮肤表面对微波、红外线、可见光的反射频谱进行分析，采用信号分析的方法获取心率估计值。现有的非接触式检测方法存在计算速度较慢、精度低等缺点。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中非接触式心跳检测方法存在计算速度较慢、精度低的问题，提出了一种基于GPU加速的非接触式心跳检测方法。

本发明的技术方案为：一种基于GPU加速的非接触式心跳检测方法，包括以下步骤：

S1、采用GPU对被检测者裸漏皮肤的色度变化值进行采样并预处理；

S2、在GPU中对步骤S1的预处理结果进行一维DFT变换；

S3、基于GPU频谱增益分析，根据步骤S2的DFT变换结果估算被检测者的心率值；

S4、对步骤S3估算的心率值做过滤处理，得到被检测者的最终心跳检测结果。

进一步地，步骤S1具体包括以下分步骤：

S11、持续采样同一被检测者的同一部位裸漏皮肤的色度变化值；

S12、按每N个采样值为一组进行分组；

S13、取最近的M个分组用于心跳计算，M计算方式如下：

M＝S/N (1)

式中S表示系统缓存中保存的数据采样个数；

S14、在GPU里为每个分组分配一个线程，共M个线程；

S15、在每个线程里按照时间间隔对组内的数据进行插值处理；

S16、采样个数不变，对插值处理后的数据进行汉明处理，完成预处理过程。

进一步地，步骤S12中若采样个数少于N，则持续缓存，直到采样个数超过N。

进一步地，步骤S2具体为：

基于步骤S1的预处理结果，将每个分组进一步分为N个线程，共启用M×N个线程，分别计算每个采样数据频率分量对应的频谱f(k)及其增益g(k)：

g(k)＝F_x×F_x+F_y×F_y (3)

其中i为复数符号，k表示第k个频率分量，j为从0到k的整数变量。