非接触式心率测量方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115376179A(43)申请公布日2022.11.22(21)申请号202210416920.6(51)Int.Cl.(22)申请日2022.04.20G06V40/16(2022.01)G06V40/10(2022.01)(66)本国优先权数据G06V10/25(2022.01)202111525206.22021.12.14CNG06V10/30(2022.01)(71)申请人山东大学齐鲁医院G06V10/56(2022.01)地址250012山东省济南市历下区文化西A61B5/024(2006.01)路107号A61B5/00(2006.01)申请人山东大学(72)发明人陈玉国朱坤鹏李可徐峰王甲莉潘畅庞佼佼边圆李贻斌徐凤阳蒋丽军(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221专利代理师赵妍权利要求书2页说明书18页附图5页(54)发明名称非接触式心率测量方法及系统(57)摘要本发明提供一种非接触式心率测量方法及系统，属于生理参数检测设备技术领域，获取待测者的多帧人脸图像；确定每一帧人脸图像中的人脸感兴趣区域；对所有人脸感兴趣区域内的皮肤像素进行累加平均，获得IPPG信号；基于IPPG信号获取色度信号；对色度信号进行变分模态分解算法，得到多个模态分量，频谱中具有最大峰值的模态分量即为心率信号。本发明通过CHROM算法可将像素值的强度和光强以及颜色分离，消除噪声；对信号进行VMD算法，根据心跳频率特征，使用VMD算法将主要信号分解为不同模态，保证了各模态之间信号频率范围互不重叠，分离出较为完整且无谐波残留的心跳信号。CN115376179ACN115376179A权利要求书1/2页1.一种非接触式心率测量方法，其特征在于，包括：获取待测者的多帧人脸图像；确定每一帧人脸图像中的人脸感兴趣区域；对所有人脸感兴趣区域内的皮肤像素进行累加平均，获得IPPG信号；基于IPPG信号获取色度信号；对色度信号进行变分模态分解算法，得到多个模态分量，频谱中具有最大峰值的模态分量即为心率信号。2.根据权利要求1所述的非接触式心率测量方法，其特征在于，获取人脸感兴趣区域包括：利用landmark人脸识别模型获取人脸标记点，设定人脸感兴趣区域，使用肤色检测器剔除掉人脸边缘的环境信息。3.根据权利要求2所述的非接触式心率测量方法，其特征在于，所述肤色检测器使用多色彩空间肤色检测算法。4.根据权利要求1所述的非接触式心率测量方法，其特征在于，获取色度信号包括：对IPPG信号进行RGB三通道提取，再对RGB通道信号进行归一化处理；将归一化后的RGB值投射到两个正交色度向量；对两个正交向量经过巴特沃斯带通滤波器滤波，得到滤波后的信号；基于滤波后的信号计算色度信号。5.根据权利要求4所述的非接触式心率测量方法，其特征在于，采用交替方向乘子算法更新迭代求解正交色度向量计算中的鞍点，在频域利用增广Lagrange函数以及约束变分模型迭代更新模态分量和增广Lagrange函数乘子，直至满足迭代终止条件，得到模态分量。6.根据权利要求5所述的非接触式心率测量方法，其特征在于：变分模态分解算法中涉及的约束变分模型为：其中，{uk}表示第k个模态分量，{wk}表示第k个模态分量的中心频率，K表示模态分量的个数，表示偏导运算，δ(t)表示单位脉冲函数，j表示虚数单位，*表示卷积运算，f表示目标信号；引入惩罚因子α和Lagrange乘子λ以求解变分约束问题，增广Lagrange函数表达式如下：7.根据权利要求6所述的非接触式心率测量方法，其特征在于：在频域利用下式更新模态分量的中心频率：2CN115376179A权利要求书2/2页其中，ω表示频率，i表示第i模态分量，d表示求导。结合下式更新λ：其中，τ表示保真系数，∧表示傅里叶变换，n表示迭代次数。8.根据权利要求7所述的非接触式心率测量方法，其特征在于，迭代终止条件为：其中，ε表示判别精度，且ε＞0。9.一种非接触式心率测量系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取待测者的多帧人脸图像；识别模块，用于确定每一帧人脸图像中的人脸感兴趣区域；第一计算模块，用于对所有人脸感兴趣区域内的皮肤像素进行累加平均，获得IPPG信号；第二计算模块，用于基于IPPG信号获取色度信号；第三计算模块，用于对色度信号进行变分模态分解算法，得到多个模态分量，频谱中具有最大峰值的模态分量即为心率信号。10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行如权利要求1‑8任一项所述的非接触式心率测量方法的指令。3CN11537617