[发明专利]一种基于欧拉视频放大的非接触式心率监测方法

说明书

本发明公开了一种基于欧拉视频放大的非接触式心率监测方法，包括以下步骤：1)通过摄像头采集待监测者脸部区域的视频序列；2)对待监测者脸部区域的视频序列进行欧拉视频颜色放大；3)以欧拉视频颜色放大后视频序列的初始视频帧为参考，通过harr分类器检测矩形人脸区域，以确定面部额头区域，再利用随机生成区域坐标方法确定待检测点d1，然后利用Lukas‑Kanade光流法跟踪待检测点在后续视频序列的位置，以确定待检测点的颜色值序列；4)对待检测点的颜色值序列进行时频分析，并根据时频分析的结果计算待监测者的心率值，完成基于欧拉视频放大的非接触式心率监测，该方法能够实现用户心率的长时间、非接触式监测，并且自动化程度较高。

技术领域

本发明属于人脸视频图像处理领域，涉及一种基于欧拉视频放大的非接触式心率监测方法。

背景技术

心率是临床检测生命参数的重要指标，其主要可用于判断心脏是否超负荷工作、确定运动强度、评估体温变化、评估心脏功能、以及防止心率失常造成猝死现象等，是衡量人体健康状况的重要指标。

近年来，计算机视觉发展势头迅猛，视频图像处理开始涉足医疗科学领域。由于非接触式心率检测方法及装置在使用方便性、安全性以及灵活性方面都具有较好的表现，因此受到医疗界和产业界广泛关注。基于视频处理的非接触式心率检测技术就是视频图像处理在医疗科学领域的重要应用，其对于健康管理以及心血管疾病判断具有极其重要的作用。

当前，市面上主要的心率监测装置均以接触式为主，大都需要连接专用传感器，严重束缚患者肢体，其舒适度较低，不适用于长时间监测，自动化程度较低。而且大部分检测装置智能化程度较差，严重增加医务人员工作量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于欧拉视频放大的非接触式心率监测方法，该方法能够实现用户心率的长时间、非接触式监测，并且自动化程度较高。

为达到上述目的，本发明所述的基于欧拉视频放大的非接触式心率监测方法包括以下步骤：

1)通过摄像头采集待监测者脸部区域的视频序列；

2)对步骤1)采集得到的待监测者脸部区域的视频序列进行欧拉视频颜色放大；

3)以欧拉视频颜色放大后视频序列的初始视频帧为参考，通过harr分类器检测矩形人脸区域，同时识别出人脸局部关键器官位置，以确定面部额头区域，再利用随机生成区域坐标方法确定待检测点d1，然后利用Lukas-Kanade光流法跟踪待检测点在后续视频序列的位置，以确定待检测点的颜色值序列，其中，第i帧视频图像中的待检测点记作d[i]；

4)对步骤3)得到的待检测点的颜色值序列进行时频分析，并根据时频分析的结果计算待监测者的心率值，完成基于欧拉视频放大的非接触式心率监测。

步骤1)的具体操作为：

11)将摄像头放置于正对人脸的前方位置，再打开摄像头，矫正待监测者脸部区域的位置；

12)通过摄像头以30帧/秒采集待监测者脸部区域的视频序列，其中，采集时间为10秒，且以AVI视频格式进行保存。

步骤2)的具体操作为：

21)将待监测者脸部区域视频的颜色空间由RGB转换为YIQ，使图像的亮度信息与色度信息分开，其中，Y分量代表图像的亮度信息，I分量代表从橙色到青色的颜色变化，Q分量代表从紫色到黄绿色的颜色变化；

22)利用高斯金字塔分解法对待监测者脸部区域的视频图像进行空间分解，再对视频图像进行高斯平滑模糊后进行向下采样，得不同分辨率的图像，再根据不同分辨率的图像构建空间分解的多尺度视频子序列，其中，各分辨率图像的宽度及高度均为原有图像宽度及高度的1/2；

23)利用理想带通滤波器对空间分解的多尺度视频子序列进行时域滤波；