[发明专利]利用面部视频实现心率检测的方法

说明书

本发明公开了一种利用面部视频实现心率检测的方法，包括：获取一段头部正面视频，并提取出面部区域中若干感兴趣区域内的多个特征点；根据特征值的大小，从每一感兴趣区域中找出一定数量的特征点，并使用跟踪算法跟踪各个特征点，绘制出每个特征点的轨迹后提取对应的垂直分量；对每个特征点轨迹的垂直分量依次进行滤波与降维处理，得到相应的主成分的时域轨迹；将主成分的时域轨迹转换成频域轨迹，得到对应的主成分功率谱，再根据主成分功率谱的最大功率频率f，计算得到心率Q。上述方法测试方便，且不受被测者自发运动(例如表情变化或说话等)的影响，方法巧妙新颖，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及心率检测技术领域，尤其涉及一种利用面部视频实现心率检测的方法。

背景技术

静息心率是指在清醒、不活动的安静状态下，心脏每分钟起搏的次数，一般人处于平静状态下的正常心率为60～100次/分钟，平均75次/分钟左右。静息心率是指导体育锻炼的重要指标，运动人员在日常的体能锻炼中有所掌握的心率信息，可以帮助其判断训练的效果，也可以帮助制定最佳的训练计划。心率检测在运动科学和人体工程学等领域具有非常重要的意义。

目前，心率检测的方法多种多样，按照心率检测时传感器是否需要与人体接触可以将检测方法分为接触式与非接触式两类，均存在不同的问题，具体介绍如下：

(1)接触式检测方法中的心电图法和光电容积描记法可作为心率检测的标准，但是，接触式心率检测要求传感器与被检测者身体发生一定的物理接触，这在一定程度上造成了不便，不适合流动检测，且易受运动的干扰，而且，这些与人体接触的部分在连续长时间的心率监测过程中可能引起被测者的不适或过敏反应，临床应用中，利用光电等传感器或者电极接触人体的接触式心率检测方式存在会对被测者造成一定的生理和心理上的负荷。而且，接触式检测方式并不适用于新生儿或者重度烧伤患者，以上因素都限制接触式检测方法的使用范围。

(2)相较于接触式检测方法，非接触式检测方法则刚好能够弥补这些不足，常见的非接触式检测方法有激光多普勒、微波多普勒和热成像等，但是，这些方法均需要特定的设备，而且设备价格昂贵，不能够随时随地的检测心率。

近年来，基于面部视频的心率检测方法，由于其低成本和简便快捷等特点，满足家庭监护和未来远程医疗的需求，具有非常广阔的应用前景，已经成为非接触式心率检测领域的研究热点之一。该方法所借鉴的理论是光电容积描记或心冲击描记，假定血液周期性地循环到身体的其他部位，对面部皮肤的颜色产生周期性的细微变化，并产生一些微小的头部运动。通常肉眼难以观察到这些变化，但它们可以通过诸如欧拉视频放大等技术来观察。于是，可以利用这些周期性变化的皮肤颜色或头部运动来测量心率。

但是，基于皮肤颜色变化的方法对被测者皮肤颜色和噪音较为敏感，若没有正确且准确的检测到皮肤，或者捕获到的面部视频是嘈杂的，就不能提供准确的心率检测结果；基于头部运动的方法最大优点是对环境光照变化并不敏感，而且不需要被测对象暴露完整的面部皮肤，然而，不一致的特征点提取是影响该方法可靠性的一个主要问题。同时，由于该方法是通过跟踪头部表面特征点的周期运动来估计心率，因此，该方法极易受到被测者自发运动(例如表情变化或说话等)的影响而产生运动伪影，都是影响心率检测结果准确性的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用面部视频实现心率检测的方法，测试方便，且不受被测者自发运动的影响。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用面部视频实现心率检测的方法，其特征在于，包括：

获取一段头部正面视频，并提取出面部区域中若干感兴趣区域内的多个特征点；

根据特征值的大小，从每一感兴趣区域中找出一定数量的特征点，并使用跟踪算法跟踪各个特征点，绘制出每个特征点的轨迹后提取对应的垂直分量；