[发明专利]基于IPPG的人体生命体征感知系统

说明书

基于IPPG的人体生命体征感知系统属于生理参数检测技术领域，目的在于解决现有生理参数检测手段均需要与被测者皮肤产生直接接触，不适用于烧伤烫伤病人或者新生儿、长时间使用容易引起受试者不适、接触传染类疾病患者会加剧检测人员患病风险等问题。本发明通过图像预处理模块对人脸视频进行处理，提取获得视频每帧图片的ROI区域；通过IPPG信号获取模块对每帧图片的ROI区域进行RGB通道分离，并对分离后的三个颜色空间序列图片计算ROI区域灰度均值，得到RGB三颜色通道的三条IPPG曲线；通过IPPG信号处理模块对三条IPPG曲线进行处理得到改善的IPPG信号；生理参数计算模块根据绿色通道改善的IPPG信号计算获得心率、呼吸率，根据红蓝通道改善的IPPG信号计算血氧饱和度值。

技术领域

本发明属于生理参数检测技术领域，具体涉及一种基于IPPG的人体生命体征感知系统。

背景技术

随着国民生活与工作方式的改变，人口老龄化趋势的加剧，心血管疾病愈发呈现高发病率、高死亡率、多并发症的特征，己成为威胁人类健康的头号杀手。加之空气污染的加重及不良作息规律影响等原因，患有呼吸疾病的人群数量明显上升。心率、血氧饱和度及呼吸频率作为衡量人体健康的生理参数，是心血管疾病和呼吸疾病检测及临床诊断的三大重要指标。实时监测心率、呼吸频率及血氧饱和度等生理参数，可以实现心血管疾病、呼吸疾病的早发现早治疗。成像式光电容积描记(imaging photoplethysmography，IPPG)技术以光波作为媒介，从人体皮肤的连续图像中捕捉心脏搏动信息，不需要专业硬件，使用手机或计算机摄像头就可以获得心率、呼吸率、血氧饱和度等生理信息。在新型冠状病毒肺炎疫情期间，由于交通管制、小区隔离等措施的实施，远程医疗在实现远程监护、减少医生患者频繁接触、减少交叉感染风险等方面发挥了重要作用。所以这种基于IPPG技术的连续、非接触、低成本、操作简单的生命体征检测方式除了用于临床诊治，对于远程医疗的推广和普及也有着重要意义。

公开号为CN105962915B的中国专利公开了一项发明名称为非接触式人体呼吸率与心率同步测量方法及系统，该测量方法通过获取人体面部视频信息，将视频帧图像中选择的两处敏感区域的像素值生成2组RGB观测信号,对2组RGB观测信号预处理操作后，进行6通道盲源分离，分离出呼吸信号和心率信号，结合滑动窗算法提取出呼吸和心率。但是该方法只检测心率和呼吸率，测量生理参数指标过于单一，不适用于广泛的家庭医疗和远程医疗的推广。

公开号为CN110755090A的中国专利公开了一项发明名称为一种基于网络摄像头的人体血氧饱和度测量方法，该测量方法通过获取人体面部视频信息，选择视频帧图像的额头部位作为敏感区域，并生成基于敏感区域的红绿蓝(RGB)三通道信号；对RGB信号进行盲源分离处理,使用分离矩阵中交流成分(AC)所对应的红蓝通道系数来替代RGB信号红蓝通道的AC幅值。但分离矩阵需要经过大量前期数据参考和人为的选择，使得交流成分(AC)存在一定的偏差，最终可能造成测量结果的不准确。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于IPPG的人体生命体征感知系统，解决现有生理参数检测手段均需要与被测者皮肤产生直接接触，不适用于烧伤烫伤病人或者新生儿、长时间使用容易引起受试者不适、接触传染类疾病患者会加剧检测人员患病风险等问题。

为实现上述目的，本发明的基于IPPG的人体生命体征感知系统包括图像预处理模块、IPPG信号获取模块、IPPG信号处理模块和生理参数计算模块；通过图像预处理模块对人脸视频进行处理，提取获得视频每帧图片的ROI区域(面部感兴趣区域)；通过IPPG信号获取模块对每帧图片的ROI区域进行RGB通道分离，并对分离后的三个颜色空间序列图片计算ROI区域灰度均值，得到RGB三颜色通道的三条IPPG曲线；通过IPPG信号处理模块对三条IPPG曲线进行处理得到改善的IPPG信号；生理参数计算模块根据绿色通道改善的IPPG信号计算获得心率、呼吸率，根据红蓝通道改善的IPPG信号计算血氧饱和度值。

图像预处理模块中的具体步骤为：