[发明专利]基于PPG的无接触血压测量装置

说明书

本发明公开了一种基于PPG的无接触血压测量装置。该装置包括：信号获取模块，用于获取人脸原始的面部光电容积脉搏波；预处理模块，用于对所述面部光电容积脉搏波进行预处理，获得面部光电容积脉搏波信号；人脸关键区域识别模块，用于提取人脸关键点，获取面部区域，将人脸与背景信息分离后对面部区域进行关键区域划分，对每个关键区域的光电容积脉搏波信号取均值，得到每个空间关键区域上的时域信号；血压特征推理模块，用于将时域信号输入到训练好的LSTM神经网络推理模型中，得到血压值，其中血压值包括收缩压和舒张压。本发明利用面部光电容积脉搏波的时域信号输入LSTM神经网络，可获得高精度的血压估计值，实现无感知血压检测。

技术领域

本发明属于非接触式生理信号检测领域，尤其涉及一种基于PPG（面部光电容积脉搏波描记法，简称PPG）的无接触血压测量装置。

背景技术

人体的血压值是具有重要临床意义的生命体征之一。高血压是我国人群脑卒中及冠心病发病及死亡的主要危险因素。目前我国有高血压患者2.7亿人，18岁及以上居民高血压患病率为25.2%，并呈现上升趋势，严重威胁到我国居民的健康。因此积极预防和控制高血压是遏制我国心脑血管病流行的核心策略，其中对人体血压值波动的长期持续监测在临床医疗、健康管理等领域具有至关重要的作用。

从血压采集方式上来看，目前血压信号的采集包括接触式采集和非接触式采集。传统的接触式采集方式主要基于袖带式血压计。这种血压采集方式虽然精度较高且相对稳定，但由于存在佩戴不舒适、需要专业的技术人员进行手动操作、使用起来耗时等问题不适合在家庭中的长期使用。得益于近年来集成电路、微电子技术、成像技术以及信号处理技术的发展，非接触式人体心血管系统生理参采集则也得到了技术上的创新。特别是基于视频这种可以更有效地实现无接触感知的新模式受到了广泛的关注。该技术可通过非接触式的视频传感器，例如网络摄像头、智能手机摄像头等，实现人体微弱血流容积信号的采集、特征提取、识别以及诊断等功能。其主要原理是基于光电容积脉搏波描记法（简称PPG），即由于血液和其他组织成分对不同频段的光吸收程度不同，使得血液本身在血管中的血液容积量会随着心脏的搏动而发生变化，因此在心脏收缩和舒张的过程中，血液对光的吸收量也会随心脏收缩呈现出周期性的脉搏波动。这种波动反应在视频传感器所接受到的信号变化即为PPG信号。通过光传感器对一段时间内人体皮肤表面被测部位反射光线的变化情况进行连续采集，可以直接提取出PPG信号，最后重建脉搏波、心率、血氧饱和度生理参数值。

然而目前基于面部PPG信号重建血压值的相关应用主要是通过信号之间的相位差计算，通过面部非接触式的PPG信号重建血压的还非常少，特别是利用脸部多个区域的PPG波形推算血压值。例如公开号CN110090010A （一种非接触视血压测量方法及系统），该方法利用面部两个不用位置区域的PPG信号的相位差推算血压。这种方法由于需要计算信号间时滞，且脉搏波传输速率较快，因此对区域的选取、信噪分离、以及视频采集速率的要求非常高。例如公开号CN110706826A（一种基于视频图像的非接触式的实时多人心率和血压测量方法）中，利用全脸肤色图像PPG的二阶微分作为血压计算特征。

由于人的面部PPG信号在面部存在流动特征，该特征与人的血压有关，因此提出一种非接触式利用面部多区域特征计算血压的算法将更大程度上提高血压的计算精确度。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种基于PPG的无接触血压测量装置，以解决现有存在的接触式血压测量不便的问题。

为实现上述目的，本发明实施例所采用的技术方案如下：

本发明实施例提供一种基于PPG的无接触血压测量装置，包括：

信号获取模块，用于获取人脸原始的面部光电容积脉搏波；

预处理模块，用于对所述面部光电容积脉搏波进行预处理，获得面部光电容积脉搏波信号；