[发明专利]一种视频心率检测的rPPG信号预处理方法及系统

权利要求书

1.一种视频心率检测的rPPG信号预处理方法，其特征在于，在经面部感兴趣区域提取到原始rPPG信号后，

根据视频各帧对应的时间，对原始rPPG信号相邻两帧数值进行线性插值，将插值信号按帧率等间隔抽取，重构出均匀采样的rPPG信号；

对重构信号进行L1去趋势滤波，去除重构信号中趋势成分，具体如下：

S21，构造目标函数

其中y_t表示输入信号，x_t表示趋势信号，n为信号序列长度，λ为非负的惩罚项系数；上式也可表示为

其中矩阵D为

最小化目标函数，所得的x即为趋势成分；

S22，将重构信号减去S21中的计算出趋势项，结果即为去趋势后的信号；

S23，通过巴特沃斯带通滤波器滤除心率对应频率范围以外的信号；

对滤波后的信号进行相位追踪处理，将时域信号处理为周期性更强的信号，频域上突出心率对应的频率，具体方法为：

S31，对上一步滤波处理后的信号进行希尔伯特变换，并计算信号的相位信息；

S32，信号序列前w点的相位进行滑动平均，自w帧之后的数据则用其之前的w个相位信息线性预测当前相位；

S33，相位调整，根据真实相位与预测相位的相位差和预测相位进行调整，调整策略为

phase_i＝phase_pred+2kπ+α*phase_diff

式中phase_i为真实相位，phase_pred为预测相位，phase_diff表示相位差；容忍系数0＜α＜1，k决定预测相位范围，k＝(phase_pred+π)/2π并向上取整；

S34，利用所得相位信息重构信号，根据相位经L2平滑后结果生成对应的类正弦信号作为最终处理结果。

2.根据权利要求1所述的视频心率检测的rPPG信号预处理方法，其特征在于，对原始rPPG信号进行插值和等间隔采样，具体如下：

S11，在从面部视频序列中提取原始rPPG信号后，对整段信号相邻两点间进行线性插值，补全整数毫秒点上对应的数值；

S12，根据帧率对插值信号进行等间隔采样，假设视频帧率为F，则采样间隔为1000/F；

S13，以等间隔采样的重构信号代替原始rPPG信号。

3.根据权利要求1所述的视频心率检测的rPPG信号预处理方法，其特征在于，所述巴特沃斯带通滤波器阶数设置为8阶，滤波范围为[0.7-4Hz]。