人體呼吸率的非接觸測量研究.pdf

1、社會的不斷發(fā)展，提高了人們的健康意識。以實時動態(tài)監(jiān)測的形式來監(jiān)視人體健康狀況，符合人們的醫(yī)療要求。呼吸監(jiān)測是監(jiān)測人體健康狀況的一個重要方面。呼吸監(jiān)控也是醫(yī)院監(jiān)測儀器以及可穿戴式設備的重要組成部分。但是傳統(tǒng)的呼吸測量方法往往是利用各種傳感器獲取呼吸信號，使用起來不方便，且價格比較昂貴，難以普及。所以本論文探討了在非接觸條件下實現呼吸測量的方法。
　　本文采用攝像頭拍攝視頻的作為采樣手段，攝像頭獲取包含人臉以及胸口的人體正面彩色視頻；

2、運用圖像處理的各種算法對圖像進行處理得到人體臉部以及胸口的區(qū)域，作為信號采集區(qū)域。然后提取出這個區(qū)域的灰度值信號，利用高效的信號去噪方法得到較為準確的呼吸波，并在此基礎上進行呼吸率計算，從而實現呼吸的實時監(jiān)測。另一方面，本文也對完整人臉視頻的生理信號提取做了一定的探索。
　　主要研究內容如下所示：
　?。?）基于膚色的人臉檢測。本文的檢測對象為胸口，由于胸口缺乏明顯的圖像特征，本文采用先檢測人臉，再推算胸口的方法。通過光照補

3、償、圖像濾波、膚色分割、形態(tài)學處理等數字圖像處理技術，獲取人臉膚色區(qū)域。利用投影法獲取人臉的邊界，推算胸口區(qū)域。
　?。?）呼吸波形的提取。對視頻中胸口區(qū)域，提取灰度值信號，進行信號的頻譜分析以及可能存在噪聲分析，利用小波分析的方法濾除人體微動、環(huán)境光線干擾等噪聲，獲得比較干凈的呼吸信號。
　?。?）進行準確性、實時性、實用性三個方面的實驗以及初步界面的設計。
　?。?）整段視頻的心率呼吸信號提取研究。采用人臉的彩色視

4、頻錄像，并根據人臉檢測和顏色通道的盲源分離獲取有用信號。使用經驗模態(tài)分解（EMD）的方法，把采集信號分解成可以反映出生命信息的本征模態(tài)函數（IMF），最后根據所設計的提取準則，提取出較為準確的心跳和呼吸信號。
　　運用普通攝像頭拍攝系統(tǒng)，開發(fā)人體實時呼吸測量的軟件系統(tǒng)以及相關算法。通過采集人體正面圖像進行實驗，獲得被測人員的數據，為以后的便捷健康醫(yī)療的研究工作提供了支持。實驗結果表明，該方法可以快速、準確地實現人體呼吸的實時和長期