[发明专利]一种非接触式人体血氧饱和度检测方法

权利要求书

1.一种非接触式人体血氧饱和度检测方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、视频获取，获取人体面部视频数据；

S2、图像区域获取，截取步骤S1中视频的每一帧图像，并从视频帧图像中选取面部两脸颊部位作为感兴趣区域ROI；

S3、原始信号获取，提取步骤S2中ROI的红色通道平均像素值P_R和蓝色通道平均像素值P_B作为原始脉搏波信号；

S4、分离信号获取，采用基于动态嵌入的单通道独立成分分析算法，分别对步骤S3所得的脉搏波红色通道信号P_R和蓝色通道信号P_B进行盲源分离，得到重构的分离信号I_R和I_B；

S5、变量获取，分别提取出步骤S4所得的重构信号I_R和I_B的交流变量AC_R、AC_B和直流变量DC_R、DC_B；

S6、结果获取，基于步骤S5提取出的AC_R、AC_B和DC_R、DC_B计算出血氧饱和度参数R，根据朗伯—比尔定律，得到血氧饱和度SPO2；

所述步骤S4还包括以下步骤：

S41、选择嵌入维数m和时间延迟Δ，分别将步骤S3获取的P_R和P_B进行相空间重构，形成两组多维向量；

S42、当m较大时，先使用快速ICA算法对获取的嵌入矩阵P降维至k，后再使用快速ICA算法对降维后的矩阵进行盲源分离，分离出独立分量Q；

S43、从Q中选取与BVP相关的独立分量Q_j乘以对应混合矩阵B的列向量b_j得到独立子分量P^j＝∑b_iQ_i，i∈j，j为与人体动脉血流容积脉冲BVP相关的独立分量的集合；

S44、对独立子分量P^j进行逆重构，得到最终的一维分离信号

所述步骤S42还包括分离出独立分量Q＝AP，Q＝[Q₁,Q₂,...,Q_n]^T，A为n×k维的解混矩阵，P为多维向量，n为分离出的独立信号的个数，此时n＝k；

估计混合矩阵B＝pinv(A)，B＝[b₁,b₂,...,b_k]^T，pinv表示伪逆；

所述步骤S41中嵌入维数m和时间延迟Δ的选取方法包括：

时间延迟Δ取1，嵌入维数m根据观测信号的采样频率及源信号的最小频率进行设置，

其中，fps为观测信号P_R和P_B的采样频率；

所述fps为相机的帧率，为30帧/秒；f_L取分离后的源信号的最小频率，m为30～60；

所述步骤S42中使用快速ICA算法对获取的嵌入矩阵P进行降维时，基于特征值贡献率累积量选取降维后的维度k。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式人体血氧饱和度检测方法，其特征在于所述步骤S5中提取重构信号I_R和I_B的交流变量AC_R、AC_B和直流变量DC_R、DC_B的方法包括以下步骤：

对重构信号I_R和I_B采用0.6～3HZ的带通滤波器进行滤波处理，提取与人体动脉血流容积脉冲BVP相关的频率信号S_R和S_B；

通过计算S_R和S_B的标准差得到交流变量AC_R和AC_B；

通过计算S_R和S_B的均值得到直流变量DC_R、DC_B。

3.根据权利要求1所述的一种非接触式人体血氧饱和度检测方法，其特征在于所述步骤S6中血氧饱和度值的计算方法为：

SPO2＝A+B*R

其中，

A、B通过求得的R序列与血氧仪参考值进行最小二乘线性拟合得到。