基于人臉圖像的非接觸式心率測量方法研究.pdf

1、心率是反映人體心血管功能、臨床診治的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)的接觸式心率檢測方法由于其操作不便、設(shè)備復(fù)雜昂貴、容易給被檢測者造成心理壓力等原因阻礙遠(yuǎn)程醫(yī)療、日常生理參數(shù)檢測的推進(jìn)。相比之下，基于光電容積脈搏波成像技術(shù)(Photo-Plethysmography Imaging，PPGI)的非接觸式心率檢測方法具有無創(chuàng)、操作簡單、便攜等特點(diǎn)。利用人臉圖像提取心率信號是非接觸式心率測量的實(shí)現(xiàn)方法之一，但是通過普通攝像頭采集人臉視頻獲得的光電容積脈搏波

2、信號，心率信號微弱，較難從呼吸、骨骼肌收縮、身體微小顫動(dòng)等低頻噪聲中分離出來，而且容易受到被檢測者運(yùn)動(dòng)的影響。如何增強(qiáng)心率信號，抑制運(yùn)動(dòng)偽差并從噪聲中分離心率信號是本文研究的主要工作，主要包括以下幾個(gè)方面:
　　1)研究了PPGI信號的波形特征及影響非接觸式心率測量正確性的主要因素，根據(jù)噪聲特點(diǎn)提出使用基于Mallat算法的小波重構(gòu)與去噪算法來將心率信號從PPGI信號中分離出來。
　　2)為了解決心率信號微弱導(dǎo)致提取困難的問

3、題，研究了歐拉放大算法(Eulerian Video Magnification，EVM)在HSV空間上對信號進(jìn)行顏色增強(qiáng)的方法，擴(kuò)大心率信號的幅值范圍。同時(shí)針對心率信號增強(qiáng)過程中的運(yùn)動(dòng)干擾，提出結(jié)合拉格朗日視角進(jìn)行人臉運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤來獲得感興趣區(qū)域，再進(jìn)行后續(xù)顏色增強(qiáng)。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)合拉格朗日視角進(jìn)行顏色增強(qiáng)能有效抑制運(yùn)動(dòng)偽差，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下心率信號增強(qiáng)，而且運(yùn)算速度快、效率高。
　　3)改進(jìn)了基于人臉圖像的非接觸式心率檢測流程