[发明专利]一种基于红外辐射检测的睡眠呼吸功能监测系统

权利要求书

1.一种基于红外辐射检测的睡眠呼吸功能监测系统，其特征在于，包括平面阵红外非接触传感器、多通道A/D转换器、数据采集处理FPGA、数据处理分析DSP和数据通信单元；平面阵红外非接触传感器采用美国FLIR公司的324×256像元的非制冷氧化钒(VOx)焦平面阵列；平面阵红外非接触传感器输出的PAL模拟红外热像视频信号传递给多通道A/D转换器，进行模拟到数字转换，形成数字信号到数据采集处理FPGA；数据采集处理FPGA采用XILINX公司的Virtex-7系列的7VX485T，完成红外热像视频信号的读取，把红外热像焦平面阵列输出的视频信号准确并实时采集并存储；数据处理分析DSP采用TI公司的TMS320F6713，从红外视频图像中计算呼吸频率与呼吸深度的计算，并按照预设值进行呼吸障碍报警。

2.根据权利要求1所述的基于红外辐射检测的睡眠呼吸功能监测系统，其特征在于，所述数据处理分析DSP采用TI公司的TMS320F6713，完成从红外视频图像中计算呼吸率与呼吸深度，并按照预设值进行呼吸障碍报警；具体方法如下：

A1、脸部定位：

为了准确进行脸部的定位，依次对数据采集处理FPGA采集到的数据进行图像增强、边界分割、中值滤波，判断脸部的水平和垂直方向上的边界区域，根据眼睛中间的温度最高，鼻尖的温度最低，判断出鼻呼吸与口呼吸的位置；为了应对头部的移动，采用边界内区域整体扫描的方法；

A2、呼吸波提取：

为了对呼吸波进行提取，采用中心频率f0为4.26um的窄带通滤波器；

A3、呼吸频率：

采样数据的频率取30幀/秒，数据的分析处理采用多段快速傅立叶变换的方法，随时间逐步扩展改变滑动窗的大小，分别取N＝256，N＝512和N＝1024三段，通过功率谱密度分析，提取呼吸波形，计算呼吸频率；

A4、呼吸深度计算：

呼吸深度的估算，按照空间与时间相结合的方法进行分析，当深呼吸时，温度热区域增加，时间增加；采用统计学方法，按照温度阈值区域比较，计算呼吸深度。