[發(fā)明專利]長時間連續(xù)性的非接觸式心率測量方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010977036.0
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112022131B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李霄劍;黃宵劍;方進;丁帥;李玲;岳子杰
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: A61B5/024
• 分類號: A61B5/024
• 代理公司: 北京久誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 11542
• 代理人: 余罡

1.一種長時間連續(xù)性的非接觸式心率測量方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取原始圖像RGB亮度信息中的綠色通道的亮度信息；

對所述綠色通道的亮度信息進行小波變換，獲取其瞬時頻譜，基于所述瞬時頻譜獲取每一時刻心率頻率特性最大值，基于所述心率頻率特性最大值獲取其測量方差估計值；

基于所述測量方差估計值，利用卡爾曼濾波器獲取心率估計值，基于所述心率估計值獲取心率值；

對所述綠色通道的亮度信息進行小波變換，獲取其瞬時頻譜，基于所述瞬時頻譜獲取每一時刻心率頻率特性最大值，基于所述心率頻率特性最大值獲取其測量方差估計值，具體包括：

對所述綠色通道的亮度信息進行濾波處理，獲取處理后心率信號；

利用Morlet小波集對所述處理后心率信號進行小波變換，獲取綠色通道的亮度信息的瞬時頻譜；

基于所述瞬時頻譜獲取每一時刻心率頻率特性最大值；

將所述心率頻率特性最大值作為對應時刻心率的觀測值，基于所述觀測值獲取測量方差估計值；

所述濾波處理具體為濾除所述綠色通道的亮度信息中的直流分量，具體包括公式：

其中，s(k)為處理后心率信號；

w(n)為高通濾波器W的第n個參數(shù)；

所述小波變換包括公式：

其中，S(k，ω)為綠色通道的亮度信息的瞬時頻譜；

ψ_ω(n)表示中心頻率為ω的Morlet小波基函數(shù)；

T為CCD相機的采樣頻率；

所述獲取每一時刻心率頻率特性最大值包括公式：

其中，ω_max(k)為心率頻率特性的最大值；

所述獲取測量方差估計值包括公式：

其中，R(k)為測量方差估計值；

α和β為所述方法的設(shè)定參數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取原始圖像RGB亮度信息中的綠色通道的亮度信息，具體包括：

獲取待檢測心率者的面部圖像數(shù)據(jù)，對所述面部圖像數(shù)據(jù)進行特征提取，獲取感興趣區(qū)域圖像數(shù)據(jù)；

對所述感興趣區(qū)域圖像數(shù)據(jù)進行圖像處理，獲取感興趣區(qū)域像素集合；

基于所述感興趣區(qū)域像素集合對心率信號進行提取，獲取所述原始圖像RGB亮度信息中的綠色通道的亮度信息。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對所述感興趣區(qū)域圖像數(shù)據(jù)進行圖像處理，獲取感興趣區(qū)域像素集合，具體包括公式：

o_x，y(k)＝[r_x，y(k)，g_x，y(k)，b_x，y(k)]^T

其中，I(k)為感興趣區(qū)域像素集合；

O_x，y(k)為包含有RGB亮度信息的函數(shù)；

k為圖像對應幀編號，表示自然數(shù)；

T為CCD相機的采樣頻率；

r_x，y(k)、g_x，y(k)、b_x，y(k)分別為圖像在(x，y)坐標上的RGB亮度信息；

表示由空間直角坐標系所確定的空間。

4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述感興趣區(qū)域像素集合對心率信號進行提取，獲取所述原始圖像RGB亮度信息中的綠色通道的亮度信息，包括：

選取綠色通道作為主信道，輸入所述感興趣區(qū)域像素集合對心率信號進行提取，獲取原始圖像RGB亮度信息中的綠色通道的亮度信息，具體包括公式：

其中，s_o(k)為綠色通道的亮度信息；

card(I(k))為集合I(k)中的元素個數(shù)。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用卡爾曼濾波器獲取心率估計值，包括公式：

其中，ω_o(k)為卡爾曼濾波器的輸出；

Q為模型估計誤差；

P(k)為協(xié)方差；

K(k)為卡爾曼增益。

6.一種長時間連續(xù)性的非接觸式心率測量系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：存儲器、處理器以及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述權(quán)利要求1～5任一所述方法的步驟。