[發明專利]一種視頻心率檢測的rPPG信號預處理方法及系統

有效

• 申請號: 202110415521.3
• 申請日: 2021-04-18
• 公開（公告）號: CN113243900B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 伏長虹;任杰;洪弘
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: A61B5/024
• 分類號: A61B5/024;A61B5/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

1.一種視頻心率檢測的rPPG信號預處理方法，其特征在于，在經面部感興趣區域提取到原始rPPG信號后，

根據視頻各幀對應的時間，對原始rPPG信號相鄰兩幀數值進行線性插值，將插值信號按幀率等間隔抽取，重構出均勻采樣的rPPG信號；

對重構信號進行L1去趨勢濾波，去除重構信號中趨勢成分，具體如下：

S21，構造目標函數

其中y_t表示輸入信號，x_t表示趨勢信號，n為信號序列長度，λ為非負的懲罰項系數；上式也可表示為

其中矩陣D為

最小化目標函數，所得的x即為趨勢成分；

S22，將重構信號減去S21中的計算出趨勢項，結果即為去趨勢后的信號；

S23，通過巴特沃斯帶通濾波器濾除心率對應頻率范圍以外的信號；

對濾波后的信號進行相位追蹤處理，將時域信號處理為周期性更強的信號，頻域上突出心率對應的頻率，具體方法為：

S31，對上一步濾波處理后的信號進行希爾伯特變換，并計算信號的相位信息；

S32，信號序列前w點的相位進行滑動平均，自w幀之后的數據則用其之前的w個相位信息線性預測當前相位；

S33，相位調整，根據真實相位與預測相位的相位差和預測相位進行調整，調整策略為

phase_i＝phase_pred+2kπ+α*phase_diff

式中phase_i為真實相位，phase_pred為預測相位，phase_diff表示相位差；容忍系數0＜α＜1，k決定預測相位范圍，k＝(phase_pred+π)/2π并向上取整；

S34，利用所得相位信息重構信號，根據相位經L2平滑后結果生成對應的類正弦信號作為最終處理結果。

2.根據權利要求1所述的視頻心率檢測的rPPG信號預處理方法，其特征在于，對原始rPPG信號進行插值和等間隔采樣，具體如下：

S11，在從面部視頻序列中提取原始rPPG信號后，對整段信號相鄰兩點間進行線性插值，補全整數毫秒點上對應的數值；

S12，根據幀率對插值信號進行等間隔采樣，假設視頻幀率為F，則采樣間隔為1000/F；

S13，以等間隔采樣的重構信號代替原始rPPG信號。

3.根據權利要求1所述的視頻心率檢測的rPPG信號預處理方法，其特征在于，所述巴特沃斯帶通濾波器階數設置為8階，濾波范圍為[0.7-4Hz]。