[发明专利]针对rPPG信号中运动干扰的自适应滤波方法及系统

权利要求书

1.一种针对rPPG信号中运动干扰的自适应滤波方法，其特征在于，包括：

采集人脸视频进行人脸识别得到RGB三通道的皮肤颜色信号，利用色度处理将RGB三通道的皮肤颜色信号处理得到单通道的rPPG信号；

对rPPG信号进行去趋势处理，去除信号中因环境变换和被测对象身体状态变化引起的信号中趋势成分；

利用带通滤波去除信号中信号频率在0.7Hz-4Hz以外的信号成分；

通过提取人脸特征点在连续视频帧中的位移得到相应的运动信号；

利用运动抑制的自适应滤波器，根据被测对象的运动信号去除rPPG信号中的剧烈运动引起的干扰。

2.根据权利要求1所述的针对rPPG信号中运动干扰的自适应滤波方法，其特征在于，所述的采集人脸视频进行人脸识别得到RGB三通道的皮肤颜色信号，具体如下：

利用摄像头拍摄的被测对象脸部的视频，并利用人脸识别算法对视频帧进行人脸识别。

对人脸识别模型识别出的人脸区域选取眼下三角区为ROI并对ROI区域的像素做空间上的平均，得到RGB三个通道各自的平均的皮肤颜色信号。

3.根据权利要求1所述的针对rPPG信号中运动干扰的自适应滤波方法，其特征在于，对提取到的rPPG信号进行信号预处理，包括信号去趋势和带通滤波；

定义颜色空间中的两个信号X_f，Y_f为：

其中，P为色度处理算法在颜色空间的投影矩阵，C_S(t)为三通道的皮肤颜色信号，R_S，G_S，B_S分别为R,G,B三个通道的颜色信号；

将rPPG信号S定义为：

S＝X_f-αY_f，

其中，α为信号幅度调节系数，σ(.)为对相应的信号求标准差；

对均匀采样的rPPG信号进行去趋势处理，再利用巴特沃斯滤波器带通滤波去除信号中信号频率在0.7Hz-4Hz以外的信号成分。

4.根据权利要求1所述的针对rPPG信号中运动干扰的自适应滤波方法，其特征在于，通过提取人脸特征点在连续视频帧中的位移得到相应的运动信号；利用同一个人脸特征点在前后两帧的位移计算位移信号，计算位移信号的一阶差分得到运动信号，具体如下：

位移信号S(n)定义如下:

其中，Smax为位移信号中的最大值，可以利用其对信号S(n)进行最大值归一化，x(n)为人脸特征点在x方向的位移绝对值，y(n)为人脸特征点在y方向的位移绝对值。

运动信号dS(n)定义为位移信号S(n)的一阶差分：

dS(n)＝S(n)-S(n-1)

S(n)为当前帧的位移信号，S(n-1)为前一帧的位移信号。

5.根据权利要求1所述的针对rPPG信号中运动干扰的自适应滤波方法，其特征在于，在运动抑制的自适应滤波器中，利用被测对象的运动信号去除rPPG信号中的因为运动引起的噪声成分，具体如下：

滤波器输入信号为rPPG信号U(n)，运动信号dS(n)；

滤波器处理后的输出信号y(n)定义如下：

y(n)＝W(n)U(n)

其中，U(n)为输入rPPG信号，W(n)为滤波器系数；

将运动信号与滤波器输出信号间的误差信号e(n)定义如下：

e(n)＝dS(n)-y(n)

其中，dS(n)为输入运动信号，y(n)为滤波器处理后的输出信号；

利用误差信号e(n)对自适应滤波器系数进行更新，滤波器系数更新公式定义如下：

其中，mu为滤波器参数调节系数；

经运动抑制的自适应滤波器处理后的误差信号e(n)则为经去运动干扰的rPPG信号。