[发明专利]基于光电容积脉搏描记法的非接触式心率检测方法

权利要求书

1.一种基于光电容积脉搏描记法的非接触式心率检测方法，包括：

步骤1：控制摄像头对准人脸面部区域以获取人脸视频序列；

步骤2：从步骤1中获取的人脸视频序列中使用哈尔Haar特征识别人脸区域作为感兴趣区域ROI；

步骤3：从所得到的ROI中分离出红色通道信号、绿色通道信号和蓝色通道信号作为红绿蓝RGB三色通道信号，使用振幅选择滤波器进行滤波处理，得到观测信号；

步骤4：基于所得到的观测信号，使用独立成分分析方法进行分离，选择与绿色通道信号相关性最高的信号作为光电容积脉搏描记信号PPG；

步骤5：对所得到的PPG采用傅里叶变换得到频谱图，根据频谱图中的尖峰找到对应的频率，计算出心率结果；

其中，所述从所得到的ROI中分离出红色通道信号、绿色通道信号和蓝色通道信号作为红绿蓝RGB三色通道信号，使用振幅选择滤波器进行滤波处理，得到观测信号，包括：

采用振幅选择滤波方法，进行数据预处理，对分离出的RGB三色通道信号采用如下公式进行归一化：

其中，p的取值为1、2或3，p的取值为1表示红色通道，p的取值为2表示绿色通道，p的取值为3表示蓝色通道，t表示时间，x′_p(t)表示归一化后的RGB三色通道信号中的p，x_p(t)表示RGB三色通道信号中的p，μ_p表示RGB三色通道信号中p的均值，μ表示均值，σ_p表示RGB三色通道信号中p的标准差，σ表示标准差；

归一化后，采用傅里叶变换从时域信号转换为频域信号，根据红色通道信号的振幅设置权重矩阵，当红色通道信号的振幅在设定的阈值a_min和a_max之间时，权重设置为1；否则，将权重设置为Δ：

其中，n表示采用傅里叶变换从时域信号转换为频域信号得到的采样点的序号，W_n表示n的权重矩阵，(F_1，n)表示转换到频域后的红色通道信号，abs(F_1,n)表示对转换到频域后的红色通道信号求绝对值，a_max表示设定的阈值中的最大值，a_max的取值为0.002，a_min表示设定的阈值中的最小值，a_min的取值为0.0001，Δ表示一个数值，Δ的取值为0.001；

其中，所述基于所得到的观测信号，使用独立成分分析方法进行分离，选择与绿色通道信号相关性最高的信号作为光电容积脉搏描记信号PPG，包括：

采用基于不动点的快速独立成分分析方法fastICA，实现独立成分分析，从观测到的RGB混合信号中分离出解混合后的三个信号，根据先验知识，通过计算相关系数确定与绿色通道相关性最高的信号，作为PPG，其中，RGB混合信号是经过滤波处理后，还未进行分离的信号，解混合后的三个信号是经过独立成分分析方法进行分离后得到的三个信号，先验知识为绿色通道反应心脏的脉动信息，相关系数的计算采用如下公式：

其中，ρ_ij表示第i个信号与第j个信号间的相关系数，i表示序号，j表示序号，ρ表示信号间的相关系数，E[]表示数学期望，t表示时间，s_i(t)表示时间为t时的第i个信号，s_j(t)表示时间为t时的第j个信号，E[]²表示数学期望的平方；

得到PPG后，将PPG用于步骤5的后续计算中。