[发明专利]一种利用智能手机摄像头检测心率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种心率的检测方法，尤其涉及一种利用摄像头采集、捕捉微小的血液灰度变化来模拟心电图测出心率的方法。

背景技术

随着科技的不断发展，出现了很多方便人们生活、健康的产品。市场上有很多便携式的心率测试仪，人们通过这些设备，就能随时随地知道自己的心率，看看自己的心脏节律是否正常。但是，这些产品的用户群体往往是有心脏病史的人，而且虽然说是便携式的设备，但是可能给病人带来佩戴不适等问题。

而随着智能手机的普及，我们可以尽可能的利用智能手机的计算能力以及集成的多种功能模块来开发健康类的产品。现在市场上就缺乏这种不利用其它医疗设备，仅利用手机让用户来测量心律，观察心脏节律的产品。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种利用智能手机摄像头检测心率的方法，该方法无需借助其他任何医学设备，只需将手指覆盖在摄像头上，就会模拟出心电波形，测出实时心率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

（1）用户将手指覆盖在摄像头上，摄像头对图像进行连续采集；

（2）提取每一帧图像中的灰度信息，将每一帧图像的灰度信息进行累加，作为每一帧图像整体灰度值，连续图像的整体灰度值构成血液灰度变化的波形；

（3）对波形进行预处理，去基线漂移、平滑去噪；

（4）提取波形的各个峰值，确定各相邻峰值之间的帧数，计算出实时心率；

（5）对提取出的波形信号进行缩放，模拟出动态心电图。

每次心跳都会使血液里的氧含量增加，身体消耗掉之后，血液的氧含量又会降低，所以，血液颜色由于氧含量的变化会产生周期性改变。血液里含氧量增加，血液颜色呈鲜红色，而在身体消耗掉血液中的氧之后，血液变成暗红色。但是，这种变化用肉眼是很难观察出来的。本发明提出了一种利用智能手机的摄像头随时随地的检测自己实时心率的一种方法，并且模拟出动态心电图用来观测心率变化。该方法通过将手指覆盖在手机摄像头上，通过采集连续图像，捕捉手指上的血液随心脏跳动周期性的微小明暗变化，将这一明暗变化以波形展现出来，用来模拟动态心电图，观测心脏节律变化，并计算相邻波峰之间的时间间隔来计算实时心率。

本方法具有如下优点：

（1）不用借助其他医学设备就可以比较精确的测出心率，通过血液颜色的细微变化，模拟出心电图的大致走势，便于观察心脏节律变化。

（2）满足实时性，便携性。

附图说明

图1为波峰检测结果图。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明提供的利用智能手机的摄像头检测心率的方法，包括以下步骤：

1、图像采集：用户将手指覆盖在摄像头上，摄像头连续采集图像。

2、数据采集：提取每一帧图像中的灰度信息，将每一帧图像中的每个像素灰度值累加，其值代表这一帧图像的整体灰度值，作为一帧信号，连续的信号构成血液灰度变化的波形。

本发明是在Android系统下实现的，而Android系统摄像头原生的图像存储格式为YUV420SP。其中Y分量表示亮度信息，UV表示色彩信息。所以我们仅需要将每一帧图像的Y分量的值累加起来，得到一帧图像的整体灰度值，作为一帧信号。

3、波形预处理：对波形信号进行去除基线漂移、平滑去噪处理。

由于人体呼吸或者手指移动造成的明暗变化会对波形信号造成影响，需要进行去除基线漂移处理。为了保证高效性和实时性，这里我们采用中值滤波法对信号进行去基线漂移。其原理就是，将某点前一段固定长度的数据的中值作为该点的漂移量，用该点信号值减去改点的漂移量，得到该点去除漂移量后的信号值，将整段信号都依此做这样的处理，得到去除漂移量后的波形。

去除漂移量后的波形采用1:2:1的模板对波形进行平滑去噪。即将当前信号值数值乘以2，再加上与当前信号相邻的前一个和后一个信号的值，结果除以4作为该点平滑滤波后的信号值。平滑去噪的目的是为了在之后的波形处理过程中，排除掉噪声对波峰检测的影响。

4、波形处理：检测波形中的波峰位置，根据各相邻波峰之间的时间间隔计算出当前心率。