[發明專利]面部血流脈沖信號和面部器官運動特征提取方法

在審

• 申請號: 202010894355.5
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112102949A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 吳小培;耿基棟;李士申;張宇駿;張超;呂釗;張磊;郭曉靜;周蚌艷
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: G16H50/30
• 分類號: G16H50/30;G06K9/00;A61B5/0205
• 代理公司: 合肥市上嘉專利代理事務所(普通合伙) 34125
• 代理人: 李璐

1.一種面部血流脈沖信號和面部器官運動特征提取方法，其特征在于，基于一種穿戴式面部視頻采集裝置，該裝置包括頭部穿戴式主體、攝像頭、連接頭部穿戴式主體與攝像頭的連桿，該方法包括以下步驟：

S1：調節所述穿戴式面部視頻采集裝置，使其攝像頭正對被試面部，采集被試面部視頻并保存；

S2：根據所需獲取的血流脈沖信息、眼動信息、唇動信息，選擇相對應的初始面部區域，用于BVP和面部器官運動特征的提取；

S3：對選定區域內的像素點進行空間平均及預處理；

S4：利用基于二階統計量的盲源分離算法，從預處理后的觀測信號中分離BVP分量和與面部器官運動相關的信號分量；

S5：若需獲取血流脈沖信息，則采用基于信噪比和譜峭度的BVP自動定位和提取方法，計算出心率、呼吸率的生命體征參數。

2.根據權利要求1所述的面部血流脈沖信號和面部器官運動特征提取方法，其特征在于，在步驟S2中，若需獲取眼動信息，則在初始幀中選擇被試面部的眼部區域設定為分析區域；若需獲取唇動信息，則在初始幀中選擇被試面部的嘴部區域設定為分析區域；若需獲取血流脈沖信息，則在初始幀中選擇被試面部的眼部區域和面頰區域設定為分析區域；若需獲取血流脈沖信息、眼動信息、唇動信息的任意兩種或三種，則在初始幀中選擇被試面部的眼部區域、嘴部區域、面頰區域的對應兩個區域的組合或整個面部區域。

3.根據權利要求1所述的面部血流脈沖信號和面部器官運動特征提取方法，其特征在于，在步驟S3中，采用相干平均法對選定區域內的像素點進行空間平均，方法包括：

構造空間平均序列x＝[x_iR,x_iG,x_iB]^T，其中x_iR,x_iG,x_iB是區域i內的像素點空間平均后的R、G、B三通道信號，對區域i內像素點的空間平均具體操作如下：

上式中，i＝1,2,3，{I_iR,I_iG,I_iB}是區域i的R、G、B三通道原始圖像數據，Ni、Mi為選定的區域i的高和寬，n、m為圖像區域的空間坐標，t為每幀圖像對應的時間點。

4.根據權利要求1所述的面部血流脈沖信號和面部器官運動特征提取方法，其特征在于，在步驟S3中，對空間平均序列進行預處理包括帶通濾波、標準化，其中帶通濾波去除空間平均序列中各分量的0.6Hz以下的低頻趨勢項和6Hz以上的高頻干擾項，設置帶通濾波器截止頻率為0.6Hz—6Hz；標準化則用于去除信號中的均值和方差歸一化，具體操作如下：

其中，E[x]為x各分量的均值，σ為x中各分量的標準差。