[發明專利]一種基于視頻的心理壓力測量方法及其系統

有效

• 申請號: 202011601494.0
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112597949B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 呂勇強;汪東升;孟焱
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06V40/16
• 分類號: G06V40/16;G06V10/25;G06V10/30;G06N20/00
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務所(普通合伙) 11572
• 代理人: 陳變花

本申請公開了一種基于視頻的心理壓力測量方法及其系統，其中，基于視頻的心理壓力測量方法，包括如下步驟：接收待測量視頻；利用人臉檢測算法對待測量視頻進行人臉檢測，檢測到人臉后，選取人臉特征點；根據人臉特征點動態選取感興趣區域位置；計算感興趣區域位置內像素各通道亮度值，獲取PPG波形；對PPG波形進行預處理，得到處理后PPG波形；對處理后PPG波形進行處理，提取處理后PPG波形的多個特征；將處理后PPG波形的多個特征輸入進預先訓練好的機器學習模型中進行認知負載程度分類，給出分類結果，實現認知負載測量。本申請具有能夠通過視頻遠程對人的心理壓力進行實時、非接觸式測量，且可靠性高的技術效果。

技術領域

本申請涉及計算機技術領域，尤其涉及一種基于視頻的心理壓力測量方法及其系統。

背景技術

測量認知負載需要采集人的生理信號，通常情況下，測量人的皮電、心電、腦電、乃至指夾PPG信號都需要使用接觸式的測量，并且需要為測試者佩戴很多復雜的設備(例如：可穿戴設備、指夾等)，但被測試者的行為習慣、操作熟練程度都會對結果產生較大的影響，準確率較低。

目前已有的認知負載測量方法還有通過反應時長來進行測量，即通過被測試者每個實驗步驟的反應時長來推測被測試者當前的認知負載程度，但通過反映時長測量這種方法受主觀因素影響較大。

在PPG波形分析上，目前已有通過心率變異性(HRV)來進行認知負載測量。采用通過心率變異性遠程測量人的認知負載的方法，由于在測量中存在誤差，并且由于其計算心率等特征數值時需要采用一整段(兩分鐘)的數據進行計算，分類的實時性和有效性有所欠缺，比如數據長度較短時(十秒以內)則無法計算。并且心率變異性受身體生理和心理變化影響較大，可靠性不強。

發明內容

本申請的目的在于提供一種基于視頻的心理壓力測量方法及其系統，具有能夠通過視頻遠程對人的心理壓力進行實時、非接觸式測量，且可靠性高的技術效果。

為達到上述目的，本申請提供一種基于視頻的心理壓力測量方法，包括如下步驟：接收待測量視頻；利用人臉檢測算法對待測量視頻進行人臉檢測，檢測到人臉后，選取人臉特征點；根據人臉特征點動態選取感興趣區域位置；計算感興趣區域位置內像素各通道亮度值，獲取PPG波形；對PPG波形進行預處理，得到處理后PPG波形；對處理后PPG波形進行處理，提取處理后PPG波形的多個特征；將處理后PPG波形的多個特征輸入進預先訓練好的機器學習模型中進行認知負載程度分類，給出分類結果，實現認知負載測量。

如上的，其中，對PPG波形進行的預處理，得到處理后PPG波形的子步驟如下：對PPG波形進行自適應濾波處理，獲得待處理PPG波形；對待處理PPG波形進行平滑處理和歸一化處理，獲得處理后PPG波形。

如上的，其中，自適應濾波處理用于背景減除，消除光源本身的變化影響，對PPG波形進行自適應濾波處理，獲得待處理PPG波形的公式如下：g_IR＝g_face-hg_bg＝s+(y-hg_bg)；其中，g_IR為理想無噪聲人臉信號，作為待處理PPG波形；g_bg為背景噪聲；g_face為原始帶噪聲數據，假定只考慮光照變化帶來的噪聲，則原始數據由兩部分組成：g_face＝s+y，其中，s為心跳帶來的信號，y為光照變化信號，h為自適應參數。

如上的，其中，完成人臉特征選取后，將每一幀的人臉特征點分為左臉區域的人臉特征點、右臉區域的人臉特征點和中間區域的人臉特征點。

如上的，其中，對每一幀中的左臉區域的人臉特征點和右臉區域的人臉特征點進行檢測，并結合中間區域的人臉特征點對感興趣區域位置進行選取。