[发明专利]一种面向视频流的分布式人脸及生理特征识别方法

说明书

本发明公开了一种面向视频流的分布式人脸及生理特征识别方法，该方法搭建客户端、智能识别服务器和信息管理服务器的框架；客户端从视频流中动态抓取视频帧，对视频帧进行人脸检测，存储人脸位置信息，进行生理特征识别，发送给智能图像识别服务器进行人脸身份识别；智能识别服务器进行人脸身份识别，更新数据库，向客户端返回识别结果；客户端在移动终端屏幕上显示人脸图像以及生理特征曲线图。本发明利用分布式技术高效地处理多客户端识别，克服常规生理参数检测方法的不足，提高检测舒适度，应用广泛，具有极大的商业价值和经济效益。

技术领域

本发明涉及一种人脸及生理特征识别方法，具体涉及一种面向视频流的分布式人脸及生理特征识别方法，属于分布式系统与图像处理应用软件领域。

背景技术

心率是指单位时间内心脏搏动的次数，一般指每分钟心脏搏动的次数。心率作为人体生命活动重要的生理特征参数，在生命体征的检测和疾病的预防诊断等方面具有重要的应用价值。常规的生理参数检测仪器一般是接触式的，包括心电图机、可穿戴式设备等。

近些年来，由于PPG光学技术的发展和摄像头的普及，非接触式生理参数检测方法引起了广泛的关注。一类是通过摄像头捕获胸腔由呼吸引起的起伏变化，系统通过信号处理计算出心率，但基于胸腔的检测方法得到的不是血液容积脉搏波，因此应用范围较小。另一类是通过采集设备记录下皮肤组织在一定光照条件下血管内血液容积的变化，即可得到与心脏搏动周期相同的血流信号，得到生命体征参数。这种方法实现了非接触式测量，用户只需要保证待测皮肤在摄像头的拍摄范围内即可。

现有生理特征识别方法主要目标是克服传统呼吸和心率检测仪等接触式生理特征识别设备的局限性，使用红外摄像头或者专用的生理特征信号采集装置，或者是针对单一用户进行心率或者呼吸信号的检测。例如合肥工业大学提出一种非接触式的婴儿生理参数昼夜监护方法(CN108272448A)，采用可见光摄像头或红外摄像头分别对婴儿进行非接触式生理参数的昼夜监测。当光照强度高于设定阈值时，利用总体平均经验模态分解法对可见光摄像头捕获的人脸和胸口感兴趣区域的平均像素集合进行本征模式分量提取，对得到的最佳本征模式分量进行峰值检测从而得到生理参数检测结果；否则，利用欧拉放大法对红外摄像头捕获的人脸和胸口感兴趣区域的平均像素集合进行重构，对重构后的平均像素集合进行生理参数检测。厦门金网科技有限公司提出一种基于UWB技术的呼吸和心跳速率检测系统(CN108272447A)，包括UWB生理特征信号采集装置和呼吸与心跳速率检测系统，其中UWB生理特征信号采集装置包括一个低频信号源、一个高频信号源、一个延时控制单元、一个微处理器、两个脉冲成形器、一个通道开关、一个信号混合器、一个发射天线、一个接收天线、一个A/D转换器、一个数据发送器以及八个滤波器。首都医科大学提出一种基于红外序列图像的人体呼吸和心率信号非接触式检测方法(CN104055498A)，采集受试者侧面红外序列图像,利用Ostu方法二值化图像，提取序列图像重心(一阶距)的时间序列信号，得受试者的呼吸信号；选取颞浅动脉上行区域(太阳穴区域)和鼻孔周围区域作为感兴趣区，计算鼻孔感兴趣区的均值可得受试者的呼吸信号；太阳穴感兴趣区将其时间序列信号通过集成经验模式分解，然后进行AR功率谱分析，从而检测呼吸及心率信号。

上述发明和成果使用红外摄像头或UWB生理特征信号采集装置成本较高，操作繁琐；未涉及系统框架，只能支持单个客户端的生理特征识别工作，只能实时检测不能及时存储有效的生理特征信息；4)识别方法受感兴趣区域制约较大，可移植性不强。

由于人脸直接暴露在外，且面部的皮肤较薄，毛细血管丰富，因此，本发明提出一种基于普通光学摄像机视频流的人脸及生理特征识别方法，选择从连续的面部视频中提取与生理特征有关的信号，从而计算出心率等相关生理参数。设计合理、工作性能稳定、动态识别人脸并提取生理特征且提取速度快，操作简单、易于维护，有广泛的应用价值和商业价值。

发明内容