[發明專利]一種基于面部視頻的非接觸式新生兒心率監測方法及系統

在審

• 申請號: 202010064242.2
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111248890A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 但果;李含笑
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: A61B5/024
• 分類號: A61B5/024
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 宗繼穎;王永文

1.一種基于面部視頻的非接觸式新生兒心率監測方法，其特征在于，包括：

獲取新生兒面部視頻；

使用新生兒面部局部檢測算法進行人臉檢測，獲取基于眼部特征的新生兒面部感興趣區域；

以面部感興趣區域作為蒙版并持續收集蒙版下預定時間的視頻，合成指定幀率視頻；

將蒙版下預定時間的視頻輸入歐拉放大算法模塊，放大2-2.4Hz頻帶的像素值的變化幅度；

對放大后視頻的綠色通道分離，并對綠色通道處理得到較為平滑的心率信號曲線；

對心率信號曲線進行有效峰值檢測，計算得到錄制視頻中新生兒的平均心率值。

2.根據權利要求1所述的基于面部視頻的非接觸式新生兒心率監測方法，其特征在于，所述使用新生兒面部局部檢測算法進行人臉檢測，獲取基于眼部特征的新生兒面部感興趣區域的具體步驟為：

獲取面部視頻中第一幀中的眼部識別區域；

計算左眼寬k₁和右眼寬分別k₂，k₁與k₂計算公式如下：

其中，左眼外眼角像素點坐標記為LL(a₁,b₁)，右眼外眼角像素點坐標記為RR(a₄,b₄)，左眼內眼角像素點坐標記為LR(a₂,b₂)和右眼內眼角像素點坐標記為RL(a₃,b₃)；

設定中心分別距左眼寬中點k₁長度的特定形狀區域和/或距右眼寬中點k₂長度的特定形狀區域為感興趣區域。

3.根據權利要求2所述的基于面部視頻的非接觸式新生兒心率監測方法，其特征在于，所述設定分別距左眼寬中點k₁長度的特定形狀區域和/或距右眼寬中點k₂長度的特定形狀區域為感興趣區域的步驟之后還包括步驟：

提取面部感興趣區域，當新生兒是正面受測狀態時，提取左右兩側感興趣區域為面部感興趣區域；當新生兒是側身受測狀態，提取與側身相對應的單側感興趣區域。

4.根據權利要求2所述的基于面部視頻的非接觸式新生兒心率監測方法，其特征在于，所述獲取面部視頻中第一幀中的眼部識別區域的具體步驟為：

檢測面部視頻中第一幀中新生兒在靜息狀態下的面部圖像的像素點二值化后的所有連通區域；

檢測所有區域橫縱比，將橫縱比范圍在2.4～10之間的區域標記；

匹配其中有線性相關關系的兩個連通區域，則認定這兩處連通區域為新生兒眼部區域。

5.根據權利要求1所述的基于面部視頻的非接觸式新生兒心率監測方法，其特征在于，所述步驟將蒙版下預定時間的視頻輸入歐拉放大算法模塊，放大2-2.4Hz頻帶的像素值的變化幅度的具體步驟為：

采用多尺度的圖像高斯金字塔分解方法對采集到的視頻信號進行空間塔式分解；

利用理想的帶通濾波器對分解后的每一層金字塔頻帶進行濾波，通頻帶為2～2.4Hz，提取出微弱的脈搏信號；

通過放大因子對提取的脈搏信號進行放大，

放大后的信號與未放大的原信號相加；

沿拉普拉斯金字塔分解的反方向對視頻序列進行重構得到輸出序列；

得到可看到被放大的心率信號起伏變化的輸出視頻。

6.根據權利要求1所述的基于面部視頻的非接觸式新生兒心率監測方法，其特征在于，對放大后視頻的綠色通道分離，并對綠色通道處理得到較為平滑的心率信號曲線的具體過程為：

將放大后視頻的綠色通道進行分離；

對綠色通道的每幀圖像取平均像素值，得到像素值數組；

對像素值數組進行歸一化及濾波處理，去除基線漂移和運動噪聲，得到較為平滑的信號曲線。