[發明專利]一種基于信號篩選的非接觸血壓估計方法

在審

• 申請號: 202110242252.5
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113040734A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 王海鵬;陳嘉欣
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: A61B5/021
• 分類號: A61B5/021
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發明涉及一種基于信號篩選的非接觸血壓估計方法，屬于血壓檢測領域。通過攝像機同步拍攝用戶的面部和手掌興趣區域，針對興趣區域視頻流進行信號處理以從面部和手掌獲取雙通道rPPG信號序列。使用滑動窗口對信號序列同步進行逐窗口處理以提取出可供篩選的信號段。構建包括頻率比對、置信比、信噪比、峰高差以及脈寬差五個維度的篩選層對候選信號段進行篩選，以篩選出信號質量可靠的信號段。針對所有可靠信號段提取時間差組合為時間差序列，由時間差序列提取最終時滯。最后構建時滯與標定血壓的回歸模型用于血壓非接觸估計。本發明提升了基于雙通道rPPG信號序列提取時滯的準確性以及魯棒性，對未來構建高性能、高可靠的血壓估計模型具有重要意義。

技術領域

本發明屬于血壓檢測技術領域，涉及一種基于信號篩選的血壓非接觸估計方法。

背景技術

血壓與人體健康息息相關，是評估人體心臟和血管功能狀況的重要指標，同時更是評估人體健康情況的重要依據。有研究表明，高血壓正成為造成心腦血管疾病的主要因素，被稱為無聲的死亡殺手，每年有大約13％的人死于高血壓。傳統血壓檢測方式需要用戶在檢測前佩戴袖帶，使用過程中充氣加壓操作會降低用戶的舒適性，同時由于血壓易受生理周期、外界和內在等各種刺激而產生波動性，單次測量的結果無法準確反映人在一段時間內血壓的變化情況，因而目前對于血壓的非接觸連續檢測正在逐漸成為研究的熱點。

目前血壓的測量方式可分為有創式與無創式。其中，有創式是指測量時需要將導管穿刺入人體的動脈血管中，從與導管相連的傳感器讀數當前的血壓值，該測量方式可連續監測人體血壓變化且被醫學界認為是血壓檢測的金標準，通常用于ICU等重癥監護場所。然而該測量方式會對人體表皮組織造成創傷且測量時操作復雜且要求專業的醫護人員，因而不適合日常的血壓測量。無創式的血壓檢測方法主要有：聽診法、示波法、動脈張力法、容積補償法、容積描記法。這些方法檢測方式均為接觸式，使用時需在人體相應部位裝置袖帶或傳感器等設備，用戶在使用時靈活度較差且負荷較高。

現階段，非接觸的血壓檢測技術正在成為研究的熱點。比較有代表性有基于rPPG的血壓估計方法，rPPG為一種脈搏波容積變化信號。有別于容積描記法，rPPG使用非接觸的方式進行捕獲，具體為通過攝像機采集近心端(常為面部)以及遠心端(常為手掌)的雙通道rPPG信號，進一步建立雙通道rPPG信號的時滯(脈博波由近心端傳輸到遠心端所需時間)與標定血壓之間的回歸模型以用于血壓估計。在該方法中，時滯的計算準確度影響著最終的模型性能，而時滯的計算準確度與rPPG的信號質量息息相關。

然而，在實際檢測場景下，盡管采取各種信號處理方法，現有的基于rPPG的血壓估計方法中所提取的rPPG仍然容易受到噪聲的影響而造成信號整體或局部扭曲，影響時滯提取準確度進而影響最終的血壓估計性能。

發明內容

要解決的技術問題

本發明針對在實際場景下，現有的基于rPPG的非接觸血壓估計方法中所提取的rPPG仍然容易受到噪聲的影響而造成信號整體或局部扭曲，影響時滯提取準確度進而影響最終的血壓估計性能的缺點，提出一種基于信號篩選的非接觸血壓估計方法。采用分段信號篩選機制改進非接觸時滯提取方法，提高時滯與標定血壓關聯度以及提取魯棒性，方便構建高性能的血壓估計模型，提升血壓估計效果。

技術方案

一種基于信號篩選的非接觸血壓估計方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：利用攝像機同步拍攝人體的面部和手掌對應興趣區域獲取視頻流；

步驟2：將視頻流逐幀分離為圖像幀后對其三通道分別計算灰度均值，進一步經去除非線性趨勢、歸一化、盲源分離、帶通濾波后提取與心臟搏動相關程度最大分量作為rPPG，將由前述方法所獲取的分別來源于額頭興趣區域與手掌興趣區域的rPPG信號組合為雙通道信號序列；

步驟3：使用滑動窗口分窗口將雙通道信號序列劃分信號段，構建包含有頻率比對、置信比、信噪比、峰高差以及脈寬差的五維度篩選層以篩選高可靠的信號段；