[发明专利]一种基于视频图像的远程心率监测方法及系统

说明书

本发明公开关于一种基于视频图像的远程心率监测方法及系统，所述监测方法包括：获取监测对象的人脸图像，对所述人脸图像进行预处理得到分析图像；在所述分析图像中提取设定区域，对所述设定区域的图像信息进行均值计算，得到心率计算队列矩阵；根据所述心率计算队列矩阵得到该设定区域的心率数据；选择不同设定区域进行计算，根据各设定区域的权重值计算得到本次监测的心率数据；结合本次监测的心率数据和该被监测对象的历史心率数据，对未来的健康状况进行预测。本申请方案基于图像对检测对象进行心率监测，并建立了数据库，从复杂的背景信号中提取出微弱的心率信号，并有效去除噪声信号的影响，预测结果可靠，为疾病预防提供了参考依据。

技术领域

本发明涉及心率监测技术领域，具体涉及一种基于视频图像的远程心率监测方法及系统。

背景技术

随着社会经济的快速发展，国民生活方式的变化，尤其是人口老龄化及城镇化进程的加速，居民不健康生活方式日益突出，心血管病危险因素对居民健康的影响越加显著，心血管发病率仍持续增高。《中国心血管健康与疾病报告2020》中指出，中国心血管病死亡占城乡居民总死亡原因的首位，心血管病给居民和社会带来的经济负担日渐加重。因为对生理参数的监测，尤其是对反映心血系统机能的关键生理参数变化的监测可以对心血管疾病做到早发现、早治疗。心率是反应人体健康状况的重要体征参数之一，长期心率过快比心率慢的人存在更大的心血管疾病的潜在风险。可见，心率的长期动态监测对于监测一个人的健康状况是有用的措施。

当前医院最普遍的检查方法是采用心电图机(ECG)检查患者的心脏功能，心电图的原理是由于呼吸，心跳等生理活动会使得人体胸腔不断起伏，生物雷达通过捕捉该起伏，并将其转换为电压信号，传送到芯片上进行处理，从而分离出与呼吸，心率有关的所有重要生理信息。动脉压力法是使用气泵向动脉加压，通过压力传感器监测脉搏搏动的压力信号，从而得到心率，通常与血压测量连用。但是此种方法需要进行心率监测仪的穿戴，较为复杂。该种方法需要的设备较为复杂，需要专业医护人员操作，测量过程中对被测者的位置、姿势要求严格，不适用于日常监测。

近几年基于接触式光电容积脉搏波描记法(PPG)技术进行心率检测的方法有脉搏血氧仪和电子血压脉搏计来测量心率，以上两种方法测得的是每分钟心脏有效搏动产生脉搏的次数，即脉率；一般健康人的脉率与心率在数值上是相等的，但某些特殊情况会导致脉率和心率不一致。这种方法对于新生儿、需长期连续检测、家庭医疗、长期癫痫监测、烧伤或创伤患者监测，尤其是在疫情期间，繁琐的穿戴过程以及过多的暴露接触，会影响患者的治疗过程，以及增大医护人员的工作量以及提高被感染的风险。

在医院问诊时，医生通常需要检查患者的4种生命体征：心率、血压、呼吸率和体温。每年仅检测1次或2次是不够的，持续的心率监测可建立预防的第一道防线，通过连续准确的心电监测和分析，及时发现心脏活动异常表现，为患者赢得宝贵的就诊和干预时间。要实现长时间收集和监测健康数据，只能通过一个非侵入性的、非常容易使用的和广泛可用的数据收集过程来实现。

由于人体面部散步众多血管，血液对自然光有一定的吸收能力。通过摄像头，将这种微弱的变化提取出来，形成面部血谱。心脏跳动，肺部呼吸，血压高低，血氧含量都会影响到面部血谱的变化，通过对变化的分析，计算出人体重要生理信号。因此，非接触式的心率测量应运而生，非接触式测量可以摆脱由各种接触式传感器带来的负担和不适，更可以实现在对人们正常生活不干扰的情况下进行远程心率监测。研究非接触式的心率监测方法对于心血管疾病的早期诊断和有效预防具有非常重要的意义。

发明专利CN110547783A中，提出了一种非接触式心率检测方法、系统、设备及存储介质，通过获取多帧人脸图像预设面部区域的R、G、B通道的像素值矩阵，然后通过快速傅里叶变换选取一个能量最大的通道作为目标通道，然后通过欧拉影像放大信号，得到心血管脉搏波序列，并分析心血管脉搏波序列的频率波形，选取频率波形中最大波峰所对应的频率作为目标频率。但是脉搏波波形中包含了很多的噪声信号，在该发明中并未提供去噪和盲源提取的方法。