[发明专利]一种基于环形感兴趣区域加权的非接触式心率信号提取方法

权利要求书

1.一种基于环形感兴趣区域加权的非接触式心率信号提取方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：读取人脸视频的第一帧RGB图像，使用haar方法检测人脸位置，并使用landmark方法提取人脸的特征点，构成左脸颊多边形和右脸颊多边形，分别对两侧脸颊多边形的质心进行定位；

步骤2：分别以所述两侧脸颊多边形的质心为圆心做n个同心圆，将两侧脸颊区域分别分割成n个感兴趣区域，得到所述的环形感兴趣区域；其中，所述n为预设值；

步骤3：将所述第一帧RGB图像中两侧脸颊2×n个感兴趣区域的绿色通道像素进行平均，得到所述第一帧RGB图像的2×n个信号值；

步骤4：对后续视频帧，采用步骤1-步骤3进行处理，将每一帧图像所述2×n个信号值按时间排序，最终得到2×n条信号流；

步骤5：对所述2×n条信号流分别进行快速傅里叶变换得到2×n个频谱，根据心率信号的信号强度分别设置所述2×n条信号流权重；

步骤6：利用所述2×n条信号流权重，对所述2×n条信号流进行加权处理，得到心率信号。

2.根据权利要求1所述的非接触式心率信号提取方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：

读取人脸视频的第一帧RGB图像；

使用haar人脸检测方法，粗提取出所述第一帧RGB图像的人脸位置；

使用landmark方法对人脸的特征点进行精确的提取，精准获取人脸的68个特征点，标记为F₁,F₂,F₃,…,F₆₈；

对于左侧脸颊，取所述特征点F₂,F₄,F₄₉,F₃₂,F₃₇五个点构成左脸颊多边形，确定所述左脸颊多边形的质心位置，对于右侧脸颊，取所述特征点F₁₆,F₁₄,F₅₅,F₃₆,F₄₆五个点构成右脸颊多边形，确定所述右脸颊多边形的质心位置。

3.根据权利要求2所述的非接触式心率信号提取方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程为：

以所述左脸颊多边形的质心为圆心，以所述左脸颊多边形的质心位置与同侧鼻翼特征点F₃₂相隔的像素数作为最大圆的半径取圆，再将半径n等分，将最大圆分割成所述n个同心圆，n为预设值，将左侧脸颊区域分割成n个感兴趣区域，即所述的环形感兴趣区域；

对右侧脸颊进行相同地操作，同样得到所述n个同心圆，将右侧脸颊区域分割成n个感兴趣区域。

4.根据权利要求1所述的非接触式心率信号提取方法，其特征在于，所述步骤5的具体过程为：

对所述2×n条信号流分别进行快速傅里叶变换得到2×n个频谱；

去除所有频谱的直流分量，再求出每一个频谱的0.5～3Hz的频谱分量之和占去除直流分量后所有频谱分量总和的比值，分别记为p₁～p_2n，该比值即为权重。

5.根据权利要求4所述的非接触式心率信号提取方法，其特征在于，所述步骤6的具体过程为：

将所述权重p₁～p_2n按从大到小排序得到p’₁～p’_2n；

计算p’_i+1-p’_i，i＝1,..,2n-1，得到2n-1个比例差值d₁～d_2n-1；

比较相邻的差值，当d_j2*d_j-1时，确定最终选取的信号个数为j；

取权重p’₁～p’_j对应的j个信号流，表示为S’₁～S’_j，并进行加权求和，得到心率信号S_final；

加权的公式如下：