[發明專利]基于歐拉-相位變換視頻放大技術的脈診解析儀

在審

• 申請號: 202110055681.1
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN113017561A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 胡薇;馮異;童小雨;薛人望;應贏;高鴻儒;王怡聰;韓丞治
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種基于歐拉-相位變換視頻放大技術的脈診解析儀，其特征在于，包括：靜態脈象視頻采集模塊、EVM/Phase Based放大解碼模塊、脈搏視頻數字化處理模塊、AI神經網絡、移動客戶端，系統的輸入以靜態脈搏視頻，輸出為健康或疾病狀態；其中：

所述靜態視頻的采集模塊，包括，三角支架、移動終端、寸關尺標記環尺、白色背景板，其中：

三角支架，用于固定移動終端，使移動終端位于拍攝對象呈45°角斜上方15-25 cm處；

移動終端，可提供分辨率為1920*1080、幀率29.8fps的視頻；

寸關尺標記環尺，以橈骨莖突為解剖標志定位寸、關、尺三部；

白色背景板，用于避免背景環境干擾；

所述EVM/Phase Based放大解碼模塊，包括，EVM放大解碼子模塊、Phase Based放大解碼子模塊，其中：

EVM放大解碼子模塊，基于歐拉原理放大視頻數據微小反射光變化；

Phase Based放大解碼子模塊，基于相變化原理放大視頻數據微小振動變化；

所述脈搏視頻數字化處理模塊，包括，視頻-圖片格式轉換器、TraceMate運動軌跡空間坐標追蹤器、ROI強度變化分析器、FFT頻率-振幅提取器，其中：

視頻-圖片格式轉換器，將視頻數據格式轉換為通用圖片分析格式；

TraceMate運動軌跡空間坐標追蹤器，對連續時序圖片中指定對象的運動進行時空坐標定位、速率追蹤、路徑輸出；

ROI強度變化分析器，對連續時序圖片中指定區域強度的反射光強進行分析；

FFT頻率-振幅提取器，基于快速傅里葉變換及高斯濾波提取脈搏相關波形的頻率-振幅信息；

所述AI神經網絡，包括，CNN/RNN/LSTM訓練網絡、end-to-end終端輸出網絡，其中：

CNN/RNN/LSTM訓練網絡，對已提取的脈搏相關數字信號、或脈搏靜態視頻原始數據進行脈象-疾病對應模式訓練；

end-to-end終端輸出網絡，直接對脈搏靜態視頻原始數據進行脈象-疾病對應模式訓練；

所述移動客戶端，包括，Android客戶端、IOS客戶端，其中：

Android客戶端，面向Android系統用戶；

IOS客戶端，面向IOS系統用戶。

2.根據權利要求1所述的視頻脈診解析儀，其特征在于，所述脈搏視頻數字化處理模塊中，

所述視頻-圖片格式轉換器，基于Python編碼，支持AVI、MP4多種視頻格式至Tiff、Tif、JPG圖片格式的轉換；并根據需要將RGB轉換為8-bit，為后續運動軌跡追蹤和ROI強度分析提供連續時序圖；

所述 TraceMate運動軌跡空間坐標追蹤器，其目標是隨著時間變化分割并跟蹤某些標記的點狀結構，每個標記被分成多個幀，并通過在軌道上為這些幀分配一個標識來重構其軌跡，并將這些軌跡可視化而進一步產生分析結果，包括速度、總位移；根據寸關尺三個標記點光強反射與周圍背景的絕對差異，自動識別追蹤標記點的運動軌跡；

所述 ROI強度變化分析器，灰度分析，以批量分析二維時間序列圖像中寸、關、尺標記點指示脈搏位點反射光強，將圖像強度信號轉換為數字信息；

所述FFT頻率-振幅提取器，傅里葉變換是一種線性積分變換，用于信號在時域或空域和頻域之間的變換，結合高斯濾波處理，高保真地提取目標頻率段內的脈搏波，從而分析計算波形數字信息的頻率、振幅及繪制波形圖（x-t、y-t、v-t、x-y-t）。

3.根據權利要求1所述的視頻脈診解析儀，其特征在于，所述AI神經網絡，在初期難以獲得大批量數據，因而采用step-wise的路線：

第一步，輸入數字化后寸關尺的波形數據來訓練神經網絡，觀察此神經網絡的效果是否可以滿足預期，若滿足預期，如準確率高于95%，則進行下一步；

第二步，直接使用原始錄制的靜態視頻來提取寸關尺結果，觀察是否可以提取出質量較高的結果，若提取效果較好，則以此替代步驟一的輸入，替代后則可形成直接的端對端-輸入輸出模式，即完成脈象視頻與身體狀態的對應識別；

第三步，在前兩步完成之后，若準確度不高，基于已積累了較多的數據材料，改換訓練端對端的神經網絡結構，直接用短視頻輸入并輸出預測結果。