[發明專利]一種利用視覺信息監測人體生理指標的方法和系統

有效

• 申請號: 201210428827.3
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN102973253A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 田永鴻;魏蘭;黃鐵軍;王耀威
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: A61B5/02
• 分類號: A61B5/02;A61B5/021;A61B5/08;A61B5/1455;A61B5/029;G06K9/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明涉及一種利用視覺信息監測人體生理指標的方法和系統，屬于檢測技術領域。

背景技術

無創、連續式監測人體心率、呼吸率等生理指標在家庭醫療保健與人體生理狀況監測方面有重要的意義。隨著國內生活水平的提高，人們的飲食結構及生活習慣都發生了較大改變：飲食涉入脂肪和膽固醇的含量明顯增加，蔬菜等高纖維成分減少；日常活動量減少，作息不規律，生活節奏變快，壓力增大等，這些都成為心血管疾病的溫床，心血管疾病已經成為發展中國家的一個重要的死亡原因。然而，通常的醫療檢測都需要固定的精密儀器支持，且檢測方式也多為針對單一指標、非連續測式量，如心電圖，臂式血壓計聽診儀等。這不僅難以大范圍普及，也不利于家庭成員身體情況的長期檢測。?

Photolethysmography(PPG，光電容積描記法）是本領域公知的利用光電手段在活體組織中無創檢測血液容積變化的方法。通常的PPG醫療儀器需要一個發光器和接收器。發光器發射特定波長的光束（通常是紅光和可見紅光），照射到皮膚表面時光束通過透射或反射方式到達接收器。在此過程中由于光束受到皮膚肌肉組織和血液的吸收，光強有一定的衰減。由于心臟周期性搏動引起的血液容積的變化，將影響皮膚血液對光的吸收量的變化，接收器接收到的?強度呈脈動性變化的，將此光強變化信號轉換成電信號便可獲得攜帶有豐富的人體微血管循環系統信息的容積脈搏血流的變化信號。?

流形學習（Manifold?Learning）是模式識別的基本方法。Bregler和Omohundro在于1995年發表的Nonlinear?manifold?learning?for?visual?speech?recognition的文章中提出。流形學習使用有限點集合來計算嵌入在高維空間中的低維流形，從觀測到的現象中去尋找事物的本質，找到產生數據的內在規律。其基本思想是通過獲取數據集內所蘊含的幾何信息來進行數據分析。本發明即將流形學習的方法應用于PPG方法之中，以更科學地進行生理指標的測量工作。據現有知識來看，本發明首創了將流形學習的方法應用在人體生理指標的測量工作中的方式。?

現有的基于PPG的技術，通常采用可以見光源或紅外傳感器，在手指尖耳垂部位測量，測量方式多為夾帶式，且測量指標局限于血氧飽和度或心率。授權公告日為2009年03月03日、授權公告號為200980106331.0的發明專利說明書公開了一種使用可見光圖像測定心率的方法。該方法可利用蜂窩電話相機等設備捕獲人體皮膚對應的過個可見光圖像，通過降維處理測定對象心率。該方法雖然可以實現無創、連續測量，但利用普通的線性降維，處理方式過于簡單，精確度低，且只能提供人體心率信息，不能滿足現代社會日益提高的各種測量需求。?

發明內容

鑒于上述內容，發明人經潛心鉆研PPG技術與流形學習，對兩者進行有機整合，提出本發明，以期即能實現無創、連續測量，也能對測量的各種參數及參數的準確度進行較大的提高。?

本發明的目的是提供一種利用視覺信息監測人體生理指標的方法和系統。?

根據本發明的發明目的之一，其中提供一種利用視覺信息自動監測人體生理指標的方法，包括：?

步驟（1）：通過采集裝置采集待測對象的視覺信息并存儲數據；

步驟（2）：對所選取的視覺信息進行處理；

步驟（3）：對上述處理結果進行分析以提取人體生理指標；

步驟（4）：對所提取的生理指標返回顯示。

根據本發明進一步的發明目的，其中在進行所述采集視覺信息的步驟之前，先要檢測在采集部件鏡頭前是否有待測對象出現，當檢測到待測對象時開始工作，該檢測手段可通過紅外、感光等手段實現。?

根據本發明進一步的發明目的，其中所述采集待檢測對象視覺信息還包括，選取視覺信息中需要的預定視覺信息，將所選取的視覺信息壓縮為適合使用的特定格式并存儲。?

根據本發明進一步的發明目的，其中是在采集的視頻中檢測人臉圖像，并存儲視覺信息；所述檢測人臉圖像的方法是：使用基于Adaboost、膚色、PCA、SVM等中的至少一種人臉檢測模型，檢測視頻序列中的視頻幀是否存在人臉，并返回人臉位置信息。?

根據本發明進一步的發明目的，其中所述存儲的視覺信息具體是：所述視頻幀中返回的人臉位置信息，或部分區為感興趣區域，視頻彩色傳感器采集的RGB三通道像素的值；存儲視覺信息的方法具體是：成功檢測到人臉時存儲以人臉為感興趣區域的視覺信息作為后續處理；若某一幀檢測人臉失敗，?以上一幀的信息作為當前存儲信息；連續1秒不能檢測到人臉則停止生理指標監測。?