[发明专利]一种基于近红外视频的非接触式心率检测方法

说明书

本发明公开了一种基于近红外视频的非接触式心率检测的方法，其步骤包括：首先获取近红外视频中包含人脸感兴趣区域的图像序列，并计算每帧图像人脸感兴趣区域内所有像素点的像素均值，得到单通道像素均值时间序列；其次对经过预处理的单通道像素均值时间序列进行时间延迟得到动态嵌入矩阵；之后对动态嵌入矩阵采用盲源分离方法进行独立成分分析得到多个独立分量；最后对这些独立分量进行功率谱分析，确定包含心率信息的独立分量并得到心率检测值。本发明提供了一种基于时间延迟的独立成分分析的近红外视频心率检测的新方法，为基于视频的生理参数检测的实际应用提供了解决方案。

技术领域

本发明主要涉及医学信息检测技术领域，特别涉及一种基于近红外视频的非接触式心率检测方法。

背景技术

心率作为人体一项重要的生命体征，是指单位时间内心脏搏动的次数，一般是每分钟心脏搏动的次数，是评价心血管功能的一项重要指标，对慢性疾病的诊断、治疗和监护等具有重要意义。

目前心率的测量方法多种多样，按照心率检测时是否需要与人体接触可以分为接触式与非接触式两类。接触式检测方法中比较典型的有传统的把脉方法和现代的各种利用与人体接触的传感器、电极来测量心率的方法。接触式心率测量要求心率检测设备与被检测者发生一定的物理接触，这在一定程度上限制了人体的活动，也不适用于皮肤容易过敏的患者(尤其是新生儿)和处于运动过程中的运动员，并且传统的接触式心率测量方法有着设备复杂和操作繁琐的局限性，因此研究更为便捷和低成本的心率测量方法有着重要实际意义。非接触式的心率检测方法能够克服以上所述接触式心率检测方法的缺点，由于不需要与人体接触，在生理信号检测时能够保持信号的自然性。随着视频技术的发展，从人脸视频中提取心率是当前研究的热点。这一技术的原理也称远程光电容积脉搏波描记法(Remote Photoplethysmog-raphy，rPPG)，利用相机捕捉因血液流动而导致的皮肤颜色的变化，从而提取心率。但是迄今为止，在绝大多数利用视频检测心率的研究中，使用的是彩色视频，然而彩色摄像头并不适用于夜晚环境或者昏暗环境光的情况。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足之处，提出了一种基于近红外视频的非接触式心率检测方法，以期能提高基于近红外视频的心率检方法的鲁棒性，从而拓展了rPPG的应用范围，使得在夜晚或者昏暗环境光情况下提取心率成为可能。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案如下：

本发明一种基于近红外视频的非接触式心率检测方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1：利用近红外摄像机获取一段包含人脸图像的近红外视频，记所述近红外视频的帧率为F、时长为W；

步骤2：获取所述近红外视频中包含人脸区域的N帧图像，记为I＝[I₁,I₂,…,I_n,…,I_N]；其中，I_n为第n帧图像，n＝1,2,…,N，且N＝W×F；

步骤3：采用人脸特征点检测和跟踪算法对所述第n帧图像I_n进行人脸区域的提取，并根据生理比例关系得到第n帧图像I_n的人脸感兴趣区域ROI_n，从而得到N帧图像的人脸感兴趣区域序列ROI＝[ROI₁,ROI₂,…,ROI_n,…,ROI_N]；

步骤4：计算第n帧图像I_n的人脸感兴趣区域ROI_n的像素均值x_n，从而获得N帧图像的的像素均值所组成的单通道像素均值时间序列X＝[x₁,x₂,…,x_n,…,x_N]；