[發明專利]基于信號變分模態分解的遠程光體積法血壓實時識別方法

在審

• 申請號: 202310071427.X
• 申請日: 2023-02-07
• 公開（公告）號: CN115956890A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 李凱明;胡鳳培;王竹飛;朱凱倫;宋珍珍;楊嘉璇;郭翔;鮑克坦
• 申請（專利權）人: 中促（杭州）信息科技有限公司
• 主分類號: A61B5/021
• 分類號: A61B5/021
• 代理公司: 杭州萬合知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33294
• 代理人: 萬珠明;丁海華

本發明公開了一種基于信號變分模態分解的遠程光體積法血壓實時識別方法，包括如下步驟：步驟1、將RGB視頻流單幀面部ROI像素均值作為rPPG信號采樣點，采樣獲得rPPG信號流；步驟2、針對rPPG信號流，使用滑窗策略在單窗之中應用變分模態分解算法得到模式分量，再對所有模式分量進行能量統計和FFT分析，提取FFT分析中主頻最接近心跳的第二模式分量作為心跳時域估計信號；步驟3、使用形態提取算法獲得心跳時域估計信號上峰值的左右半峰時間差，統計得到該時間差信號均值，并使用標準血壓數據進行線性回歸，獲得時間差信號均值和標準血壓的線性關系，實現血壓實時識別。本發明可以簡單方便的獲取血壓信號，具有結果準確，精度高的優點。

技術領域

本發明涉及信號處理和時域形態學算法領域，具體涉及一種基于信號變分模態分解的遠程光體積法血壓實時識別方法。

背景技術

光體積描述技術(PPG)也稱為光量容積法，可以通過皮膚區域的光量信息，進行生理信號識別，一般分為兩類，接觸式的cPPG(例如夾持手指的血氧儀)，非接觸式的rPPG(r意為remote，例如RGB攝像頭識別)。

在使用RGB攝像頭進行血壓識別時，一般包括兩個部分。第一是臉部ROI區域抓取和rPPG信號獲取，第二是使用信號分解或者濾波器等方式獲取心跳波形，再從心跳波形中提取脈差信號(PTT)擬合血壓數據。臉部ROI區域抓取一般包括使用人臉檢測、人臉關鍵點檢測網絡或者皮膚分割網絡，實現實時的人臉區域跟蹤和抓取，其中人臉檢測模型只調用一次，緊接著在檢測提示的區域內進行人臉關鍵點檢測或者皮膚分割。如果使用人臉關鍵點檢測模型，將提取了額頭或者面頰區域統計RGB數值的到rPPG信號。如果使用皮膚分割模型，將直接將皮膚區域作為ROI區域統計RGB數值得到rPPG信號。在獲得rPPG信號后，心跳信號提取方案一般是在rPPG信號上使用橢圓濾波器等手段直接截取0.5到2hz的信號作為心跳信號，這種方法原理簡單，但是抗干擾能力較差，其他頻段信號的信號和心跳的調制信號將會干擾心跳信號波形。同時由于血壓信號表現為50ms左右的脈差數據，特征頻率遠高于心跳頻率的2hz，使用濾波器直接處理會破壞脈差信號，使得血壓數據難以獲取。而且提取出的心跳信號由于空間干擾信噪比降低嚴重，無法直接通過時域峰值識別主次峰脈差，需要首先高斯擬合之后減去擬合估計的主峰，再次高斯擬合求得次峰，最后估計PTT信號。并且由于空間干擾，為了降低信噪比還需要使用手部皮膚的rppg信號來對臉部皮膚的rppg信號進行校正，從而利用血液循環波峰到達時間差，去除不合理形狀的虛假峰值，用于提升信噪比，但這中方法無疑是大大的加大了血壓數據獲取的復雜性。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種基于信號變分模態分解的遠程光體積法血壓實時識別方法。本發明可以簡單方便的獲取血壓信號，具有結果準確，精度高的優點。

本發明的技術方案：基于信號變分模態分解的遠程光體積法血壓實時識別方法，包括如下步驟：

步驟1、將RGB視頻流單幀面部ROI像素均值作為rPPG信號采樣點，采樣獲得rPPG信號流；

步驟2、針對rPPG信號流，使用滑窗策略在單窗之中應用變分模態分解算法得到模式分量，再對所有模式分量進行能量統計和FFT分析，提取FFT分析中主頻最接近心跳的第二模式分量作為心跳時域估計信號；

步驟3、使用形態提取算法獲得心跳時域估計信號上峰值的左右半峰時間差，統計得到該時間差信號均值，并使用標準血壓數據進行線性回歸，獲得時間差信號均值和標準血壓的線性關系，實現血壓實時識別。

上述的基于信號變分模態分解的遠程光體積法血壓實時識別方法，步驟1中，使用120Hz以上采樣率的RGB視頻流，提取單幀圖片，通過人臉檢測模型獲取人臉面部ROI區域的分割，在此分割區域計算像素均值，作為rPPG信號采樣點。