[发明专利]基于视觉的嵌入式心率测量系统及其测量方法

摘要

本发明公开了一种基于视觉的嵌入式心率测量系统及其测量方法，通过固定视频帧的采集区域，取消动态捕捉人脸方案，降低由人脸检测算法带来的误差。基于人脸定位方案的改变，对每一视频帧面部区域R,G,B三个分量求和而不是求均值作为视频帧的特征。通过傅立叶频谱分析得到频率分量得出心率的结果误差很大，本发明提出计算心率的方法，即对信号波峰进行处理，然后对信号波峰计数从而推算出心率值。

主权项

1.基于视觉的嵌入式心率测量方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、采集第i个视频帧，将第i个视频帧转换到RGB三基色空间，将指定区域的R、G、B分量分别求和得到ri，gi，bi；累计采集300个视频帧，得到三个300维的向量，记为Ra，Ga，Ba；步骤2：去噪：对步骤1中的得到的Ra，Ga，Ba三个信号进行去噪，得到Rb，Gb，Bb；步骤3：主成分分析：对Rb，Gb，Bb三个信号应用盲源分离算法，得到Rc，Gc，Bc；步骤4、采用0.75～3Hz的32点汉明窗口滤波器对Rc，Gc，Bc进行滤波，得到新的三个结果信号Rd，Gd，Bd；步骤5、采用傅立叶变换对Rd，Gd，Bd进行频谱分析，并在三个频谱结果中挑选出拥有最大振幅的信号作为下一步的处理信号，记作Sa；步骤6：波峰确定：对Sa进行三次样条插值，Sa拓展为若干数据点，记为Sb；步骤7、对Sb寻找波峰，设立一个窗口大小为WS的滑动窗口，从第1+WS个数据点开始，WS+1～2*WS作为当前的窗口，1～WS作为前一个窗口，2*WS+1～3*WS作为后一个窗口，分别找出这三个窗口的最大值，若当前窗口的最大值比前一个窗口和后一个窗口的最大值都大，那么将这个最大值以及它的位置值添加到向量Y和X的末尾；否则滑动窗口后移WS，重复上述操作，遍历整个S，最终得到的Y、X即为所有的波峰值以及波峰位置，X的长度记作k；步骤8：根据拉以达准则，对Y、X进行滤波，排除坏值；首先根据X计算波峰间隔均值和方差：对从第一个波峰间隔开始向后按同样的方式依次处理每一次波峰，处理方式如下：若波峰间隔落在(μ‑0.8σ,μ+2σ)，则认为该数据点合理，保留；若该波峰间隔分配小于μ‑0.8σ，则将该波峰间隔合并入左右两边较小的波峰间隔；若该波峰间隔大于μ+2σ，则在该波峰间隔中间插入一个分隔点；步骤9：计数波峰的个数，得到相应的心率值：心率值＝波峰个数*2。