[发明专利]一种基于PPG信号和图像增强的脉象分析方法

说明书

本发明涉及一种基于PPG(光电容积脉搏波描记法)信号和图像增强的脉象分析方法，包括以下步骤：采集人脸视频图像；对视频图像进行增强处理，消除低光照的影响；视频的RGB通道分离；利用ICA算法处理；G通道相关性分析，获取PPG脉搏波信号；对含噪PPG脉搏波信号进行去噪；求PPG脉搏波信号的各特征点；将脉搏波的特征值输入KNN算法，输出脉象分类结果；分类结果与标准数据库对比并判断病症。本发明提供的一种基于PPG信号和图像增强方法的脉象分析方法，将传统中医的脉象理论同计算机技术相结合，既能够有效的实现客观化、定量化的脉象分析，又避免了采集时低光照环境对脉象分析的影响。

技术领域

本发明涉及图像处理和信号处理领域，具体来说，是一种基于PPG信号和图像增强的脉象分析方法。

背景技术

脉象是脉搏的形势与动态，是中国古代判断人体病症的主要依据。当今医学对于人体脉象的检测主要有两种方式，一是通过手指放至人体桡动脉处感受脉搏的变化，即传统中医把脉的方法，二是通过传感器代替手指感知桡动脉处脉搏的搏动变化。前者需要专业的中医人员进行检测，后者大多是把适当的传感器置于被测部位，将脉搏的搏动转换为电信号，再输入放大电路，将微弱的信号用计算机处理，在对脉搏波进行分析诊断。此方法需要复杂的仪器设备且价格昂贵，不方便携带及家庭使用。本文尝试通过分析普通计算机摄像头采集的人脸视频信息，获得人体脉象特性，进而实现利用普通计算机系统检测人体健康状况。

目前技术关注的重心较偏向于脉象信号采集仪器、方法的改进，或者是针对脉象信号处理和分析的某一环节进行深入分析研究，缺乏一定的前后连贯性、系统性的脉象检测分析方法，或者是没有对一些会影响脉象检测的因素作适当的处理，比如光照。因此对于一种完备的、系统的、严谨的脉象分析方法的提出是极为必要的。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于PPG信号和图像增强的脉象分析方法，消除光照因素对脉象检测的影响，实现稳定的、客观化的脉象诊断。

为了实现上述目的，本发明提出的基于PPG信号和图像增强的脉象分析方法，包括以下步骤：

第一步骤：通过普通计算机摄像头采集人脸视频图像；

第二步骤：通过改进的图像增强算法对视频图像进行增强处理；

第三步骤：将增强后的视频图像的RGB通道分离；

第四步骤：ICA算法处理，并与G通道信号进行相关性分析得到PPG脉搏波信号；

第五步骤：脉搏波信号去噪；

第六步骤：求取PPG脉搏波信号的各特征点；

第七步骤：将提取的脉搏波特征值输入KNN算法输出结果

第八步骤：脉象信号分类结果与标准数据库对比，判断病症。

进一步地，所述第一步骤中，所述的基于PPG信号和图像增强的脉象分析方法，其特征在于：所述第一步骤中，使用普通电脑的摄像头采集人脸视频图像，采集信号者需要静坐于电脑前，露出前额，停留一段时间，禁止较大的肢体动作，保持自然的面部表情。

进一步地，所述第二步骤中,所述视频图像的增强方法的具体流程如下：

步骤1：对图像的各通道进行修正的自动对比度拉伸；

步骤2：基于HSV的颜色空间的相互转换；

步骤3：对V分量进行分段的线性变换。

进一步地，所述第二步骤中，所述修正的自动对比度拉伸公式为：

其中分别代表低照度图像的像素值的两个阈值，可以通过下式得到：