[發明專利]非接觸式自動呼吸測量系統及測量方法

有效

• 申請號: 201310205042.4
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN104173051A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 歐陽健飛;徐可欣
• 申請（專利權）人: 天津點康科技有限公司
• 主分類號: A61B5/08
• 分類號: A61B5/08;A61B5/0245
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

技術領域

本發明涉及電子健康檢測領域，特別是涉及一種非接觸式健康指標的檢測系統 及測量方法。

背景技術

目前，一般計算呼吸頻率時要密切觀察被檢者的胸部和腹部，用帶有秒針的鐘 表記錄被測者半分鐘的呼吸次數，然后把測得的次數乘以2，得到每分鐘的呼吸次數， 即呼吸頻率。此種方式易受觀測者自身主觀觀察的影響，獲得的呼吸頻率參數準確 度不高。另外人的情緒變化可影響呼吸頻率，在測定呼吸頻率時，經常要注意轉移 被測人的注意力。采用在病人身上放置呼吸率傳感器，雖然可獲得比較精確的測量 參數，但長時間的佩戴檢測裝置可能引起人的情緒變化和身體的不適。

即使現有關于呼吸的遠程測量方法可以提供較舒服的測量方式和相對精確的無 電極生理評估，但是，到目前為止，所有的嘗試使用的非接觸式呼吸測量系統和方 法幾乎都是非自動化的，且在使用過程中易受運動偽影影響。

發明內容

基于上述技術問題，本發明提出了一種非接觸式自動呼吸測量系統及測量方法， 該系統通過獲取人臉的彩色錄像，采用基色分離的手段獲得B顏色分量圖像，分析 處理后可獲得呼吸測量信息，甚至在運動偽影存在的情況下，其依然具有較高精度。

本發明提出了一種非接觸式自動呼吸測量系統，該系統包括視頻采集模塊，ROI 分幀提取模塊、原始信號生成、濾波及調制處理單元以及呼吸頻率分析模塊；其中：

所述視頻采集模塊，用于錄制一段包含整個人臉區域的彩色視頻；

所述ROI分幀提取模塊，用于利用人臉跟蹤算法提取彩色視頻中每幀圖像的ROI 區域；

所述基色分離模塊，用于對每幀ROI圖像進行RGB基色分離；

所述原始信號生成、濾波及調制處理單元，生成一個時變的原始信號，對原始 信號進行濾波和調制；

所述呼吸頻率分析模塊；用于對調制濾波后得到的呼吸信號進行頻譜分析，最 終得到呼吸頻率值；

ROI分幀提取模塊中的人臉跟蹤算法對視頻采集模塊采集的視頻進行人臉跟蹤 定位，找出視頻每幀圖像中人臉的前額區ROI圖像；將提取出的ROI圖像按照RGB 三個顏色通道進行基色分離，得到藍色B分量圖像，將該分量圖像所有像素的亮度 均值作為該幀圖像的特征值，生成一個時變的原始信號；將原始信號經過濾波和調 制之后生成呼吸信號；上述處理結束后，對調制濾波后的的信號進行頻譜分析，找 出功率譜中在頻帶[0,1]Hz內的峰值頻率作為呼吸的相應頻率，對該頻率進行換算， 最終得到呼吸頻率值。

所述的彩色視頻顏色模式若為非RGB模式，則將其轉換為RGB模式后再進行 RGB基色分離的處理。

所述原始信號生成、濾波及調制處理單元進一步包括原始信號生成模塊和AC調 制濾波模塊：所述原始信號生成模塊，將該分量圖像所有像素的亮度均值作為該幀 圖像的特征值，生成一個時變的原始信號；所述AC調制濾波模塊，用于對原始信號 進行FFT變換，取其AC分量生成AC調制信號，對該信號進行帶通濾波后再對其進 行調幅，得到呼吸信號。

所述原始信號生成、濾波及調制處理單元進一步包括濾波信號生成模塊和AC調 制模塊：所述濾波信號生成模塊，將ROI圖像進行基色分離，對B顏色分量圖像進 行帶通濾波，取濾波后圖像所有像素的亮度均值作為該幀圖像的特征值，得到一個 時變的濾波信號；所述AC調制模塊，用于對原始信號進行FFT變換，取其AC分量 生成AC調制信號，對原始信號進行調幅，得到呼吸信號。

本發明還提出了一種非接觸式自動呼吸測量方法，包括下列步驟；

步驟1，采集包含人臉區域的彩色視頻；

步驟2，利用人臉跟蹤算法提取視頻中每幀圖像的ROI區域；

步驟3，對提取出的每幀ROI圖像進行RGB基色分離，得到藍色B分量圖像；

步驟4，將該分量圖像所有像素的亮度均值作為該幀圖像的特征值，生成一個時 變的原始信號；

步驟5，對原始信號經過濾波和調制，生成呼吸信號；

步驟6，對調制濾波后的的信號進行頻譜分析，找出功率譜中在頻帶[0,1]Hz內 的峰值頻率作為呼吸的相應頻率，對該頻率進行換算，最終得到呼吸頻率值。

所述的彩色視頻顏色模式若為非RGB模式，則將其轉換為RGB模式后再進行 RGB基色分離的處理。