[发明专利]一种基于欧拉影像放大的无接触式心率测量方法及装置

说明书

本发明实施例公开了一种基于欧拉影像放大的无接触式心率测量方法及装置，用于解决目前非接触式心率测量方法存在心率同频段噪声干扰大，受环境温度影响较大，分离信号真实性缺乏判断等弊端的技术问题。本发明实施例一种基于欧拉影像放大的无接触式心率测量方法包括：S1：通过欧拉影像放大技术对视频中桡动脉跳动微小变化进行放大；S2：通过在时域上对桡动脉跳动微小变化放大后的视频帧像素点亮度通道进行亮度方差统计并同时对桡动脉跳动微小变化放大后的视频帧进行皮肤分割，对桡动脉跳动区域进行提取；S3：对所述桡动脉跳动区域进行时频分析计算心率。

技术领域

本发明涉及心率测量领域，尤其涉及一种基于欧拉影像放大的无接触式心率测量方法及装置。

背景技术

心率作为人体重要的生命体征，是评估人体健康的重要参数，其中，静息心率是鉴别心脏健康状况及其他临床诊断风险预测的重要因子，因此对静息心率的日常测量将有助于对人体身体状况的监测，以及相关疾病的预防，特别是对老年人的身体功能性下降和疾病风险的预测有着重要的意义。目前，心电图法是心率测量中应用最广、准确度高的一种方法，但是由于这类接触式测量法中传感器设备需要与人体皮肤接触，造成操作上的不便。

早些年的非接触式心率测量法有激光多普勒，微波多普勒雷达，超宽带脉冲雷达分析，以及热成像处理，然而这些方法成本昂贵，且需要专业的操作。另一方面，家庭式医疗诊断测量和远程健康状况监控得到越来越多的重视，并且正处于起步阶段，所以寻找一种低成本、操作方便且实时性较强的非接触式心率测量法具有重要的意义。近些年来，随着机器视觉技术的发展，有学者利用光电容积描记法原理(PPG)对人体皮肤采集到的视频进行处理，从而实现对心率的测量，这些方法在降低视频噪声中大多采用线性滤波器，所以无法降低与心率信号同频段的噪声，造成心率提取准确度的下降。Poh和Pursche等人采用独立成分分析算法(ICA)进行盲源分离去噪，对于测量对象人脸中的非皮肤区域,特别是眼睛的眨动带来的干扰会对信号波形产生较大的破坏，且干扰频率和心率相接近，不易被滤出。另外，盲源分离并没有提供一个判断方法来区分分离后哪一组独立信号相对于实际心率信号最具有真实性，从而影响到心率的计算精度。Xu et al.针对盲源分离的缺点，受光学血氧仪的启发,提出了对人体皮肤基于脉搏变化的交流信号成分分析的简单数学模型心率计算，该方法在测量的过程中要持续45秒到90秒，而且整个过程要求被测对象保持不动。短时傅里叶法测量心率，固定变换窗口宽度限制了心率的估计,不正确的窗口大小直接导致心率的错误测量。人脸视频PPG的基本应用原理是皮肤对光的吸收和反射随着皮肤下血管的血液灌注量的变化而变化，人脸视频通过捕获这种变化来估计心率。目前的非接触式视频心率估计方法，几乎都在脸部皮肤上根据PPG原理演变而来的，光电容积描记法的相关医学研究表明，人体周围环境温度和表皮组织温度直接影响到皮肤的血流灌注，对PPG信号产生较大的干扰，导致血氧饱和度及心率估计的精度下降。人脸直接与周围环境接触，受环境温度影响较大，所以造成了基于光电容积描记法原理的人脸心率测量精度和稳定性的下降。因此，以上非接触式心率测量方法存在心率同频段噪声干扰大，受环境温度影响较大，分离信号真实性缺乏判断等弊端。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于欧拉影像放大的无接触式心率测量方法及装置，解决了目前非接触式心率测量方法存在心率同频段噪声干扰大，受环境温度影响较大，分离信号真实性缺乏判断等弊端的技术问题。

本发明实施例提供的一种基于欧拉影像放大的无接触式心率测量方法，包括：

S1：通过欧拉影像放大技术对视频中桡动脉跳动微小变化进行放大；

S2：通过在时域上对桡动脉跳动微小变化放大后的视频帧像素点亮度通道进行亮度方差统计并同时对桡动脉跳动微小变化放大后的视频帧进行皮肤分割，对桡动脉跳动区域进行提取；

S3：对所述桡动脉跳动区域进行时频分析计算心率。

优选地，所述步骤S1具体包括：