[发明专利]非接触式心率测量方法及系统

说明书

本发明提供一种非接触式心率测量方法及系统，属于生理参数检测设备技术领域，获取待测者的多帧人脸图像；确定每一帧人脸图像中的人脸感兴趣区域；对所有人脸感兴趣区域内的皮肤像素进行累加平均，获得IPPG信号；基于IPPG信号获取色度信号；对色度信号进行变分模态分解算法，得到多个模态分量，频谱中具有最大峰值的模态分量即为心率信号。本发明通过CHROM算法可将像素值的强度和光强以及颜色分离，消除噪声；对信号进行VMD算法，根据心跳频率特征，使用VMD算法将主要信号分解为不同模态，保证了各模态之间信号频率范围互不重叠，分离出较为完整且无谐波残留的心跳信号。

技术领域

本发明涉及生理参数检测设备技术领域，具体涉及一种非接触式心率测量方法及系统。

背景技术

传统的心率测量需要通过胸前导联的心电图技术进行检查。该方法需要将多个电极准确安置在身体指定部位，为降低接触阻抗电极往往要打入导电膏以增强导电性，致使检测过程费时费力，且无法在受试者运动状态下进行检测。

光电容积脉搏波描记技术(Photoplethysmography，PPG)检测心率，其原理是：心血管系统中传播的脉动血液改变了皮肤组织中的血量，含氧血液循环导致血红蛋白分子和蛋白质数量的波动，从而导致整个光谱的光学吸收的波动，而这种光学吸收波动随时间变化的曲线就是脉搏波，可对其处理从而提取出心率信号。但由于PPG监测区域位置单一、需要与待测者的皮肤进行接触等问题，限制了其应用范围。

成像式光电容积描记技术(Imaging Photoplethysmography，IPPG)，是一种以成像为基础的脉搏波测量方法，该技术的原理是利用RGB摄像头来捕获皮肤反射的微小颜色变化从而识别血液循环的阶段，提取出脉搏波信号,具有不与被测试部位接触、操作简单易行等优点，可以解决皮肤烧伤或者肢体残缺的病人以及婴幼儿难以使用接触式仪器测量生理参数的难题。但成像式光电容积描记技术对光照和运动比较敏感，只能在光源充足和静息状态下才能较为准确的测量心率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于色度远程光电容积描记技术(Chrominance-Based RPPG，CHROM)和变分模态分解(Variational Mode Decomposition，VMD)的非接触式心率测量方法及系统，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一方面，本发明提供一种非接触式心率测量方法，包括：

获取待测者的多帧人脸图像；

确定每一帧人脸图像中的人脸感兴趣区域；

对所有人脸感兴趣区域内的皮肤像素进行累加平均，获得IPPG信号；

基于IPPG信号获取色度信号；

对色度信号进行变分模态分解算法，得到多个模态分量，频谱中具有最大峰值的模态分量即为心率信号。

优选的，获取人脸感兴趣区域包括：利用landmark人脸识别模型获取人脸标记点，设定人脸感兴趣区域，使用肤色检测器剔除掉人脸边缘的环境信息。

优选的，所述肤色检测器使用多色彩空间肤色检测算法。

优选的，获取色度信号包括：

对IPPG信号进行RGB三通道提取，再对RGB通道信号进行归一化处理；

将归一化后的RGB值投射到两个正交色度向量；

对两个正交向量经过巴特沃斯带通滤波器滤波，得到滤波后的信号；

基于滤波后的信号计算色度信号。