[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

本發明公開了一種心率監測方法，所述方法包括從攝像頭或視頻中實時采集圖像幀，檢測人臉圖像；對人臉頭像進行跟蹤和定位；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；基于權值可變的加權方式進行心率計算；異常心率值計算。本發明利用對人臉圖像進行自適應的興趣區域選擇，可以靈活的選擇興趣區域，可以排除受干擾區域，根據待檢測的人的面部特征選擇準確的興趣區域；利用對人臉圖像的興趣區域HSV信號進行自動的信道選擇，并利用信號增強算法對通過帶通濾波器的信號進行增強，以減少噪聲影響。

技術領域

本發明涉及生物醫學工程技術領域，特別涉及一種便攜式心率監測裝置及其心率監測方法。

背景技術

隨著科技技術的飛速發展，越來越多的計算機理論知識應用到了醫學領域，用于醫療診斷和日常健康監測等各個環節，為醫學的進步發揮了強大的輔助作用。心率是反映人體健康狀況的指標之一，也是判斷心血管疾病最基本的生理指標之一。近幾年，視頻圖像處理涉及到醫學領域，應用于醫療診斷和日常健康監測等各個環節，尤其是應用到了心率診斷及異常心率的監測。

文獻1“基于普通攝像頭的心率測量方法研究”，發表于《計算機工程與應用》的論文，描述了利用普通攝像頭采集人臉圖像，利用小波濾波獲得血液容積脈搏波，然后利用傅里葉變換進行能量譜分析與心率計算等。

文獻2是中國專利申請公開號為CN107330945A，發明名稱為“一種基于視頻的快速心率檢測方法與流程”，采用視頻采集、數據預處理、多線程運算和心率檢測的流程完成基于視頻的快速心率計算。

文獻3是中國專利申請公開號為CN107822617A，發明名稱為“一種基于WiFi信號的心率異常檢測方法”,利用接受室內WiFi路由器的無線信號提取出信道狀態信息，然后預處理后提取心率曲線特征，通過建立心率失常指標，利用獲取的心率曲線數據與心率失常數據比對與建模，完成異常心率的檢測。

文獻4“基于視頻的心率測量算法研究”，發表于《計算機工程與應用》的論文，對輸入視頻進行人臉定位與特征點跟蹤，將特征點區域轉換為時域信號，對信號進行放大濾波處理，得到心率值等。

以上現有技術都是使用攝像頭或視頻的基于人臉圖像的心率監測，在穩定性、魯棒性和測量準確性上都有一定的問題，受外界環境的影響很大，如光照的明暗變化大時，測量結果明顯不穩定，光線過暗時，測量結果不準確。利用整張人臉的RGB變化明顯不如局部區域的RGB變化效果好，基于RGB空間的變化提取心率效果不如基于HSV空間的提取效果。同時，不同人臉區域可能有一些遮擋，如眼鏡、胡子和劉海等，需要避免采用這些區域。人體劇烈運行時，測量結果也不準確。心率值是一段時間內的多次計算結果的擬合，擬合方法不同對結果影響較大，目前大都是采用同權平均的方式，不能刻畫那一時間段的心率實時變化的趨勢，同時異常的心率值(過大或過小)也將對平均心率值產生較大影響，直接導致心率測量值的穩定性。

發明內容

有鑒于此，為了解決現有技術的問題，本發明提供了一種便攜式心率監測裝置及其心率監測方法。本發明主要立足解決基于攝像頭的人臉圖像的心率監測的穩定性、魯棒性和準確性上，提出相應的人臉圖像自適應興趣區域選擇方法、興趣區域RGB信號的預處理與增強方法、基于權值可變的實時動態心率計算方法以及異常心率值的計算方法等。

本發明的技術方案如下：

第一方面，本發明提供一種心率監測方法，包括：

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；

步驟S4、基于權值可變的加權方式進行心率計算；

步驟S5、異常心率值計算。