[發明專利]一種利用智能手機攝像頭檢測心率的方法

無效

• 申請號: 201410083138.2
• 申請日: 2014-03-08
• 公開（公告）號: CN103815890A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 夏勇;劉冠達;王寬全;伯彭波;張盛平
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: A61B5/024
• 分類號: A61B5/024;A61B5/0402
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種心率的檢測方法，尤其涉及一種利用攝像頭采集、捕捉微小的血液灰度變化來模擬心電圖測出心率的方法。

背景技術

隨著科技的不斷發展，出現了很多方便人們生活、健康的產品。市場上有很多便攜式的心率測試儀，人們通過這些設備，就能隨時隨地知道自己的心率，看看自己的心臟節律是否正常。但是，這些產品的用戶群體往往是有心臟病史的人，而且雖然說是便攜式的設備，但是可能給病人帶來佩戴不適等問題。

而隨著智能手機的普及，我們可以盡可能的利用智能手機的計算能力以及集成的多種功能模塊來開發健康類的產品。現在市場上就缺乏這種不利用其它醫療設備，僅利用手機讓用戶來測量心律，觀察心臟節律的產品。

發明內容

本發明的目的是在于提供一種利用智能手機攝像頭檢測心率的方法，該方法無需借助其他任何醫學設備，只需將手指覆蓋在攝像頭上，就會模擬出心電波形，測出實時心率。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

（1）用戶將手指覆蓋在攝像頭上，攝像頭對圖像進行連續采集；

（2）提取每一幀圖像中的灰度信息，將每一幀圖像的灰度信息進行累加，作為每一幀圖像整體灰度值，連續圖像的整體灰度值構成血液灰度變化的波形；

（3）對波形進行預處理，去基線漂移、平滑去噪；

（4）提取波形的各個峰值，確定各相鄰峰值之間的幀數，計算出實時心率；

（5）對提取出的波形信號進行縮放，模擬出動態心電圖。

每次心跳都會使血液里的氧含量增加，身體消耗掉之后，血液的氧含量又會降低，所以，血液顏色由于氧含量的變化會產生周期性改變。血液里含氧量增加，血液顏色呈鮮紅色，而在身體消耗掉血液中的氧之后，血液變成暗紅色。但是，這種變化用肉眼是很難觀察出來的。本發明提出了一種利用智能手機的攝像頭隨時隨地的檢測自己實時心率的一種方法，并且模擬出動態心電圖用來觀測心率變化。該方法通過將手指覆蓋在手機攝像頭上，通過采集連續圖像，捕捉手指上的血液隨心臟跳動周期性的微小明暗變化，將這一明暗變化以波形展現出來，用來模擬動態心電圖，觀測心臟節律變化，并計算相鄰波峰之間的時間間隔來計算實時心率。

本方法具有如下優點：

（1）不用借助其他醫學設備就可以比較精確的測出心率，通過血液顏色的細微變化，模擬出心電圖的大致走勢，便于觀察心臟節律變化。

（2）滿足實時性，便攜性。

附圖說明

圖1為波峰檢測結果圖。

具體實施方式

下面對本發明的技術方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的保護范圍中。

本發明提供的利用智能手機的攝像頭檢測心率的方法，包括以下步驟：

1、圖像采集：用戶將手指覆蓋在攝像頭上，攝像頭連續采集圖像。

2、數據采集：提取每一幀圖像中的灰度信息，將每一幀圖像中的每個像素灰度值累加，其值代表這一幀圖像的整體灰度值，作為一幀信號，連續的信號構成血液灰度變化的波形。

本發明是在Android系統下實現的，而Android系統攝像頭原生的圖像存儲格式為YUV420SP。其中Y分量表示亮度信息，UV表示色彩信息。所以我們僅需要將每一幀圖像的Y分量的值累加起來，得到一幀圖像的整體灰度值，作為一幀信號。

3、波形預處理：對波形信號進行去除基線漂移、平滑去噪處理。

由于人體呼吸或者手指移動造成的明暗變化會對波形信號造成影響，需要進行去除基線漂移處理。為了保證高效性和實時性，這里我們采用中值濾波法對信號進行去基線漂移。其原理就是，將某點前一段固定長度的數據的中值作為該點的漂移量，用該點信號值減去改點的漂移量，得到該點去除漂移量后的信號值，將整段信號都依此做這樣的處理，得到去除漂移量后的波形。

去除漂移量后的波形采用1:2:1的模板對波形進行平滑去噪。即將當前信號值數值乘以2，再加上與當前信號相鄰的前一個和后一個信號的值，結果除以4作為該點平滑濾波后的信號值。平滑去噪的目的是為了在之后的波形處理過程中，排除掉噪聲對波峰檢測的影響。

4、波形處理：檢測波形中的波峰位置，根據各相鄰波峰之間的時間間隔計算出當前心率。