[发明专利]一种基于热成像技术的心率呼吸分析处理方法

说明书

本发明提供一种基于热成像技术的心率呼吸分析处理方法，包括获取序列图像；根据获取的用于分割序列图像感兴趣区域和背景生成在前景区域的前景目标；对前景目标进行人脸检测，得到人脸感兴趣区域；通过灰度值转换得到人脸血管区域，并对人脸血管区域的灰度取均值构成基于时间序列的初始动态心率波形；使用经典谱并基于傅里叶变换的周期法获取心率信号和呼吸信号的功率谱，得到心率值和呼吸值。在采集序列图像初期，通过对序列图像预处理，消除因现有热成像仪本身设备内部噪声、不同的外界环境以及受试者本身等因素导致序列图像中不可避免的夹杂着很多的干扰噪声，造成前景目标边缘信息模糊而不利于图像分割的问题。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，具体为一种基于热成像技术的心率呼吸分析处理方法。

背景技术

公知心率、呼吸测量主要用于医疗图像监测、护理方面，而对患者进行生命体征测量方法是心电信号法（代表仪器是用心电图机），日常的检测方法则压力震荡法、光电测量法、生物电法等（使用腕式、指夹式等），这类测量方式均为接触式测量方法。

举例来说，接触式测量方法，需要直接或间接接触测试者皮肤特定部位并保持静止不动，对于特殊人群（大面积皮肤损伤、对探测设备过敏、术后人群、有传染病以及无法控制自己行为的婴幼儿、精神病患者）的心率检测带来不便与限制；同时，对测试者要求较高，仅限于人体处于相对静止并放松的情况，同时操作方法不当也会使得测量结果误差较大；在现有技术中，对非接触式生命体征的方法研究中超声波技术检测法、基于微波或毫米波生物雷达检测法为主动式发送电磁波信号，长期使用对人体有害，而IPPG方法对光线强弱变化非常敏感。

相反的，对非接触式测量方法的研究，随着越来越多的研究人员加入测量方法也越来越丰富，大致可分为基于超声波技术检测法、基于微波或毫米波生物雷达检测法、基于图像的检测方法，其中基于图像的检测方法具体还可分为基于可见光图像的成像式光电容积脉搏波描记法（Image PhotoPlethysmoGraphy, IPPG）以及基于热像图的红外热成像技术的生命体征检测法。

红外热像仪是一种无源被动式接收的设备（不主动发射信号，例如：雷达是通过发射电磁波，电磁波遇到物体反射回来回波信号是一种主动式的设备，而红外热像仪不主动发射信号，只接收信号），可成像（尤其可以夜间成像），具有提取目标特征（相对于可见光成像模糊了人体面部的具体特征，保护隐私），及可得到温度信息等独特优势，同时不受恶劣环境及光线强度的影响，能够实现全天时全天候测量。

基于此，本发明使用热红外成像技术，以人体测量区域温度变化为基础的，不受光线强弱的影响，同时为了避免，热成像技术获取的的图像分辨率差，噪声多，导致热成像技术测量生命体征的结果极不稳定、且准确率低的问题，提出一种通过获取人体面部视频，将面部血管温度变化转换为灰度值的周期性变化显示成时间序列信号获取到心率、呼吸信息的方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于热成像技术的心率呼吸分析处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明通过获取人体面部视频，将面部血管温度变化转换为灰度值的周期性变化显示成时间序列信号获取到心率、呼吸信息的方式，解决了现有技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种基于热成像技术的心率呼吸分析处理方法，包括以下步骤：

第一步，基于图像采集设备，得到序列图像；

第二步，根据获取的序列图像，对其进行分割得到序列图像感兴趣区域和背景以生成在前景区域的前景目标；

第三步，基于OpenCv函数对前景目标进行人脸检测，得到前景区域中的人脸感兴趣区域；

第四步，通过灰度值转换以将人脸感兴趣区域中的血管与背景进行分割，得到人脸血管区域，对所述人脸血管区域的灰度取均值构成基于时间序列的初始动态心率波形，同时，对所述人脸感兴趣区域中的鼻孔所在区域灰度取均值，构成基于时间序列的初始动态呼吸波形；