[發明專利]一種去除環境光變化干擾的視頻心率檢測方法

有效

• 申請號: 201610027463.6
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105678780B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 陳勛;徐靈曦;成娟
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學智能制造技術研究院
• 主分類號: G06T7/90
• 分類號: G06T7/90;G06K9/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司34101
• 代理人: 陸麗莉,何梅生

技術領域

本發明屬于生物圖像信息的技術領域，尤其涉及一種去除環境光變化干擾的非接觸式視頻心率檢測方法。

背景技術

心率是人體生命活動的重要生理參數之一。它是指單位時間內心臟搏動的次數，一般是每分鐘心臟搏動的次數(beat per minute，bpm),是臨床常規診斷的生理指標，對慢性疾病，例如心力衰竭、心房顫動和睡眠呼吸暫停等的診斷具有重要意義。

常規的臨床心率檢測儀器一般需要與人體進行直接接觸。接觸式主要包括心電圖、胸帶、脈沖血氧儀等常規測量方法，由于準確率高，廣泛應用于醫學臨床、急救和社區醫療等場合。但是，有些測量方式需要使用導電凝膠，有些需要采用胸帶進行捆綁，使用吸附電極作用于胸部，或使用彈簧夾夾在耳垂或手指等部位。這些電極接觸方式長期作用時可能會引起皮膚刺激或者疼痛等不適。近些年來，非接觸式心率檢測方法引起了廣泛的關注，它克服了傳統接觸式方法的不足，能夠滿足一些特殊情況的使用要求，例如，重癥監護室、長期連續監測、家庭醫療、航天醫療等環境。根據測量原理不同，非接觸式心率測量可以分為電容耦合心電圖、微波多普勒雷達、超聲多普勒雷達、光學心振動圖、熱成像、圖像光電容積描記(imaging photoplethysmography，iPPG)等技術，其中，新近興起的iPPG生理參數監測技術，由于其設備要求較低，成本不高，并且能夠做到隨時隨地舒適方便的監測，引起了國內外學術界的廣泛關注。

iPPG技術實質上是通過攝像頭獲取連續人體視頻圖像信號，由于心臟的周期性收縮和舒張會引起體表血管容積發生周期性改變，從而導致體表入射光路徑長度及入射角度發生變化，引起反射光強度產生相應變化，這種變化能夠反映心血管活動的規律，通過視頻圖像來捕捉這些細微的變化，經過人臉識別和盲源分離技術，可以得到心率(heart rate，HR)。但是，盲源分離一般適用于較小幅度和慢速的運動偽跡視頻心率檢測，即要求測試者保持相對靜止(或較小幅度的慢速運動)和環境光保持穩定。然而，實際應用時不可避免會引入運動偽跡和環境光變化。由于心臟搏動引起的體表血管容積的變化遠遠小于運動偽跡和環境光變化帶來的變化，如何消除這兩種因素的影響對于視頻心率檢測方法的推廣使用具有重要研究意義。近年來已有不少研究學者從消除運動偽跡的影響方面出發，提高了心率測量的準確性，但卻鮮見關于環境光變化方面的報道。因此，設計一種有效的方法來去除環境光變化對視頻心率檢測的影響迫在眉睫。

發明內容

本發明為克服現有技術的不足之處，提供了一種視頻檢測心率中去除環境光變化干擾的方法，以期能去除環境光變化對視頻心率檢測的影響，從而提高視頻心率檢測的準確性。

本發明為解決技術問題所采用如下技術方案：

本發明一種去除環境光變化干擾的視頻心率檢測方法的特點是按如下步驟進行：

步驟1：獲取I幀視頻圖像；對I幀視頻圖像計算N個顏色通道的面部感興趣區域的平均像素，獲得面部感興趣區域數據集X＝[X₁,X₂,…,X_n,…,X_N]^T；X_n表示第n個顏色通道的面部感興趣區域數據；并對I幀視頻圖像計算N個顏色通道的背景區域的平均像素，獲得背景區域數據集Y＝[Y₁,Y₂,…,Y_n,…,Y_N]^T；Y_n表示第n個顏色通道的背景區域數據；

并有，X_n＝[x₁⁽ⁿ⁾,x₂⁽ⁿ⁾,...,x_I⁽ⁿ⁾]；x_I⁽ⁿ⁾表示第n個顏色通道的面部感興趣區域的第I個平均像素；Y_n＝[y₁⁽ⁿ⁾,y₂⁽ⁿ⁾,…,y_I⁽ⁿ⁾]；y_I⁽ⁿ⁾表示第n個顏色通道的背景區域的第I個平均像素；