[发明专利]基于视觉的嵌入式心率测量系统及其测量方法

权利要求书

1.基于视觉的嵌入式心率测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、采集第i个视频帧，将第i个视频帧转换到RGB三基色空间，将指定区域的R、G、B分量分别求和得到r_i，g_i，b_i；累计采集300个视频帧，得到三个300维的向量，记为R_a，G_a，B_a；

步骤2：去噪：对步骤1中的得到的R_a，G_a，B_a三个信号进行去噪，得到R_b，G_b，B_b；

步骤3：主成分分析：对R_b，G_b，B_b三个信号应用盲源分离算法，得到R_c，G_c，B_c；

步骤4、采用0.75～3Hz的32点汉明窗口滤波器对R_c，G_c，B_c进行滤波，得到新的三个结果信号R_d，G_d，B_d；

步骤5、采用傅立叶变换对R_d，G_d，B_d进行频谱分析，并在三个频谱结果中挑选出拥有最大振幅的信号作为下一步的处理信号，记作S_a；

步骤6：波峰确定：对S_a进行三次样条插值，S_a拓展为若干数据点，记为S_b；

步骤7、对S_b寻找波峰，设立一个窗口大小为WS的滑动窗口，从第1+WS个数据点开始，WS+1～2*WS作为当前的窗口，1～WS作为前一个窗口，2*WS+1～3*WS作为后一个窗口，分别找出这三个窗口的最大值，若当前窗口的最大值比前一个窗口和后一个窗口的最大值都大，那么将这个最大值以及它的位置值添加到向量Y和X的末尾；否则滑动窗口后移WS，重复上述操作，遍历整个S，最终得到的Y、X即为所有的波峰值以及波峰位置，X的长度记作k；

步骤8：根据拉以达准则，对Y、X进行滤波，排除坏值；首先根据X计算波峰间隔均值和方差：

对从第一个波峰间隔开始向后按同样的方式依次处理每一次波峰，处理方式如下：若波峰间隔落在(μ-0.8σ,μ+2σ)，则认为该数据点合理，保留；若该波峰间隔分配小于μ-0.8σ，则将该波峰间隔合并入左右两边较小的波峰间隔；若该波峰间隔大于μ+2σ，则在该波峰间隔中间插入一个分隔点；

步骤9：计数波峰的个数，得到相应的心率值：

心率值＝波峰个数*2。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的嵌入式心率测量方法，其特征在于：所述步骤2中采用用于HRV方面的去趋势方法进行去噪，参数λ＝2000。

3.根据权利要求1所述的基于视觉的嵌入式心率测量方法，其特征在于：所述步骤1中还包括对采集到的视频帧进行判断，视频帧捕捉失败，则对该次错误进行计数，并立即重新采集视频帧，当错误计数达到指定值时，则判定本次采集无效并重启摄像头；如果正常，则显示屏上指定位置绘制视频帧，然后判断用户是否按下开始，如果没有，则继续上述过程；否则，进入视频帧的前期处理，按如下公式(3)将视频帧转换到RGB三基色空间。

R＝1.164*(Y-16)+1.156*(V-128)

G＝1.164*(Y-16)-0.380*(U-128)+0.813*(V-128) (3)

B＝1.164*(Y-16)+2.018*(U-128)

4.基于视觉的嵌入式心率测量系统，其特征在于：包括基于单进程多线程的嵌入式处理器，所述嵌入式处理器包括负责视频帧采集及数据更新的主线程和对信号进行核心算法运算得到心率值的子线程，所述核心算法基于权利要求1至3任意一项所述的基于视觉的嵌入式心率测量方法。

5.根据权利要求4所述的基于视觉的嵌入式心率测量系统，其特征在于：主线程向子线程提供数据是通过从主线程中数组A向子线程中数组B拷贝完成，所述数组A引入队头head、队尾tail两个标志，将新数据放置在队尾，并将队尾更新tail＝(tail+1)％300；根据head、tail值，从数组A的队头开始直至队尾，将数组A数据按序拷贝给子线程中数组B，并更新head值。