[发明专利]一种基于摄像的非接触式心率的检测方法及其装置

说明书

本发明一种基于摄像的非接触式心率的检测方法及其装置，涉及心率测量技术领域。其中心率的检测方法，包括步骤A、步骤B、步骤C、步骤D。一种基于非接触式实时监控心率的装置实施例，包括图像采集模块，图像处理模块，显示模块及跑步机控制系统；图像处理模块与跑步机速度控制系统进行连接，通过输出控制指令至控制系统实现跑步机的速度控制。综上所述，与包括现有能够提供心率数据的跑步机，使用胸带的方式相比，本发明基于非接触式的心率测量方式，使用摄像头可实现无创、无痛和极其方便的心率测量方法，提供给人们在跑步机锻炼时一项重要的生理指标，从而为健康做出一份参考。

技术领域

本发明涉及心率测量技术领域，尤其是使用摄像非接触式实时监控心率的心率测量的方法及其装置。

背景技术

心率是指心脏每分钟搏动的次数，是人体健康指标中极其重要的一项，而随着中国社会进入一个新的时代，人民日益增长的美好生活需要成为社会的主要矛盾，健康生活成为社会的追求，因此与人体健康相关的各项指标受到人们日益关注；同时智能技术的发展也促进智能设备更多地进入普通家庭，作为一项不受天气影响的活动，使用跑步机进行室内跑步便于用户锻炼身体，利于生活的健康。

传统对于心率的测量方法多采用测量脉搏血氧饱和度(SpO2)以及使用更为精确的心电图仪器的方法取得，然而上述方法需要待测人员在测试时或夹住手指、耳朵，或佩戴胸带或腕带甚至需要电极设备依附于皮肤表面，这些检测探头在监测过程中可能引起患者不适(尤其是在运动过程中长时间中夹住手指或耳朵)和增加传播细菌病毒感染的风险，同时也给智能设备的整合带来不便，因此找出一种不依赖电极或其他不需要接触到皮肤且可以实时测量心率大小的传感器成为一个有吸引力的研究课题。

研究发现数字视频中人体皮肤血容量的变化与人体心脏跳动的周期相关联，该发现为非接触式生命体征监测开辟了可能性，此外随着数字成像设备成本的不断降低，摄像头产品的使用变得越来越普遍，也为本发明提供了前提基础。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺失和不足，提出一种基于摄像的非接触式心率的检测方法及装置。

本发明技术方案概述如下：

本发明一种基于摄像的非接触式心率的检测方法(如附图1所示)：

步骤A：基于人脸检测技术，实时检测人脸的面部区域，并利用人脸特征点标定技术获得精确的感兴趣的鼻部区域作为待提取心率信号的目标区域；

步骤B：将目标区域图像从原始的RGB颜色空间转换到Lab颜色空间，将图像的亮度信息与色度信息分离，选择均值化后的色度信息作为鼻部区域的特征值，从而得到时域信号signal(t)；

步骤C：利用本发明提出一种“多层次Savitzky-Golay滤波器″方法，对signal(t)处理，去除信号signal(t)中的基线漂移与噪声，从而得到纯净的血容量脉冲(BloodVolume Pulse，BVP)信号；

步骤D：基于时域频域转换的方法，将时域BVP信号转换到频域空间，进行频域分析，获得对应的心率大小。

根据步骤A所述——基于人脸检测技术，实时检测人脸的面部区域，并利用人脸特征点标定技术获得精确的感兴趣的鼻部区域作为待提取心率信号的目标区域，其具体内容如下：

A1.利用Dlib图像库，将人脸的图像映射到128个维度向量空间，检查其欧氏距离是否在某个阈值内来实现脸部的识别；

测试显示当欧式距离设置为0.6时，使用LFW人脸库即实现99.38％的识别率；