[发明专利]一种基于摄像头与球状标记物的呼吸测量方法

摘要

本发明提供一种基于摄像头与球状标记物的呼吸测量方法，球状标记物附着在人体胸腹部，利用摄像头采集标记物的图像，标记物与摄像机之间的距离变化会引起标记物在摄像机内的成像大小发生变化，通过提取标记物的成像区域轮廓半径并记录连续图像内区域轮廓半径的大小变化即可反应人体的呼吸运动，跟踪人体的呼吸运动模式和计算呼吸频率。本发明通过简单的球状标记物和摄像头实现了呼吸模式的跟踪与呼吸频率的计算，避免昂贵的传感器连接及其给人体带来的不适感，此外也避免其他图像测量呼吸算法中复杂的跟踪与计算算法，有助于日常生活中进行呼吸频率的测量与呼吸模式的跟踪。

主权项

1.一种基于摄像头与球状标记物的呼吸测量方法，其特征在于以下步骤：第一步，采集球状标记物图像1.1)将球状标记物贴附在人体胸腹部；1.2)调整摄像头位置，保证球状标记物位于成像区域内；1.3)打开摄像头，开始采集图像，采集时间为1分钟；第二步，求解该图像中球状标记物的圆形区域的半径2.1)利用球状标记物的颜色特征，通过图像中R,G,B颜色通道的差值进行球状标记物的区域提取，得到图像中球状标记物的圆形区域；圆形区域的提取公式如下：R‑G＞threshold&R‑B＞threshold其中，R,G,B为彩色图像的三种颜色通道；threshold为根据相机分辨率，光照条件所定义的阈值；提取该圆形区域的轮廓，获得圆形区域轮廓点集坐标(X_i,Y_i),i∈(1,2,3...N)，其中，X为点在图像内的横坐标，Y为点在图像内的纵坐标，N为圆形区域轮廓点集内点的数量；2.2)利用最小二乘法对提取到的圆形区域轮廓进行圆形拟合，计算得到该圆形区域的半径；第三步，通过连续多帧图像处理获得呼吸波形，利用傅里叶变换计算呼吸频率3.1)对连续多帧图像进行第二步所述的处理，获得随时间连续变化的圆形区域半径波形，且该随时间变化的圆形区域半径波形代表人体呼吸波形；3.2)对步骤3.1)中获得的呼吸波形进行傅里叶变换，得到相应的呼吸频谱，其中，频谱图中的最高峰即代表受试者在该段时间内的呼吸频率。