[發明專利]一種心率監測方法

有效

• 申請號: 201911116243.0
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110866498B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 沈來信;孫明東;王澤晶
• 申請（專利權）人: 北京華宇信息技術有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/32
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 胡大成

1.一種心率監測方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟S1、從攝像頭或視頻中實時采集圖像幀，檢測人臉圖像；

步驟S2、對人臉圖像進行跟蹤和定位；

步驟S3、利用人臉圖像自適應興趣區選擇與追蹤算法選擇人臉頭像的興趣區域，得到人臉區域的中間頻率部分的與心率相關的頻率信號，并將得到的中間頻率信號轉換到頻域空間：fft＝np.abs(np.fft.rfft(filterv))，

其中，filterv為頻率信號，np為numpy類的對象，rfft為fft類的方法；

步驟S4、基于權值可變的加權方式進行心率計算，所述的步驟S4包括實時心率計算和平均心率計算；

所述的實時心率計算方法為：

計算一段時間內的波峰的個數，得到對應的心率值，即首先計算fft的峰值出現的時間序號max_idx＝fft.argmax()以及bps＝freqs[max_idx]，最后得到bpm＝bps*60.0；

其中：

bpm表示每分鐘的心跳次數；

bps表示每秒鐘的心跳次數；

max_idx表示：波峰出現的時間序號；

fft.argmax()表示：fft頻率波的波峰；

freqs[max_idx]表示：波峰出現的個數；

所述平均心率計算公式為：

其中：sim(t,σ)表示時刻t與σ的心率值的相似性；

t-σ表示兩個時刻的時間上的差距；

sim(t,σ)和t-σ組成每一時刻對應的心率值的權重；

bmp(t)表示t時刻的心率值；

步驟S5、異常心率值計算；

所述的異常心率值計算的方法包括：

步驟S501、選擇最近n個心率值，記為bpm_hist，n大于1；

步驟S502、把bpm_hist序列值平均分割成三段，每段包含n/3個心率值，計算每段的平均值，分別記為bpm1，bpm2，bpm3；

步驟S503、如果(bpm2-bpm1)t1并且(bpm3-bpm2)t1，則為異常標記flag_abnorm，轉至步驟S504，否則退出；t1為正常心率變化閾值，根據需要設定；

步驟S504、如果(bpm3-bpm1)0，則異常心率值的計算公式為：

tensorvalue0＝(a1*(bpm3-bpm2)+a2*(bpm2-bpm1)+a3*(bpm3-bpm1))/1.5，輸出異常心率值計算結果；

其中：a1a2a3且a1+a2+a3＝1；

步驟S505、輸出緊張度，即tensorvalue＝round(tensorvalue0)，如果tensorvalue0＝10，則tensorvalue值取9。

2.根據權利要求1所述的一種心率監測方法，其特征在于：所述步驟S1是根據人臉檢測算法檢測人臉圖像的，具體為利用包含81個特征點的人臉檢測框架Dlib庫檢測出人臉圖像。

3.根據權利要求1所述的一種心率監測方法，其特征在于：所述步驟S3包括：

步驟S301、判斷人臉圖像是否帶眼鏡，如果沒有帶眼鏡則選擇包括左右眼的矩形區域為興趣區域，如果有帶眼鏡則判斷人臉圖像是否有劉海，如果沒有劉海則選擇前額矩形區域為興趣區域，如果有劉海則判斷人臉圖像是否有胡須，如果沒有胡須則選擇下頜矩形區域為興趣區域，如果有胡須則最后選擇左臉頰與右臉頰的可見部分的矩形區域為興趣區域；

步驟S302、對選擇的興趣區域的RGB空間到HSV空間的變換，然后對S與V分量進行加權求平均，得到對應興趣區域的平均S值與V值，對人臉圖像的興趣區域的HSV空間的S與V信號進行非濾波范圍值過濾，并利用信號增強算法對通過帶通濾波器的信號進行增強處理。