[发明专利]基于视频的高抗干扰心率检测方法、电子设备及存储介质

说明书

本发明公开了基于视频的高抗干扰心率检测方法，包括如下步骤：采集光照度，并根据该光照度进入对应的光线模式；在光线模式下实时采集视频数据，在视频数据中对人脸进行追踪并提取脸部视频信息；对脸部视频信息逐帧分割，提取有效区域图像中每一个像素点的原始信号；对原始信号进行均值处理，将处理后的原始信号进行存储；对处理后的原始信号进行分析得到心率信号，并对心率信号进行噪音消除处理得到处理后的心率信号；将处理后的心率信号进行转换为频域信号，并计算频域信号的信噪比。本发明在足够光照的条件下对现有算法进行综合，并可以在低光照以及黑暗环境中检测心率，克服了现有技术对光暗环境下无法对心率进行检测的缺陷。

技术领域

本发明涉及一种心率检测技术领域，尤其涉及一种基于视频的高抗干扰心率检测方法、电子设备及存储介质。

背景技术

目前，远程监测心血管活动的主要方法就是远程光体检变化扫描图法(rPPG)。rPPG通过常规多波长通道的感光传感器(RGB)检测由脉搏跳动引起的人皮肤表面微小的色彩变化，从而达到远程无接触监测心血管活动的目的。基于核心rPPG的技术可用于检测人体心率，呼吸率，血氧含量(SpO2)和血压等心血管活动的参数，以及探测人的精神状况。这种远程检测方法技术拥有硬件设备小巧廉价，检测过程简单快捷，对人体无接触无侵害，同时也拥有足够准确度等特点。其弥补了传统接触式检测方法的不便性，拓展了应用场景，同时具有经济适用性。在人工智能机器视觉，以及医疗领域有极大的应用前景和经济价值。

rPPG的核心是用于提取脉搏(心率)信息的算法。近年来有多种算法被提出。包括：

盲源分析法(BBS)，典型的有独立成分分析法ICA和主成分分析法PCA。就是把RGB信号变化轨迹分离成不同的独立信号源，取其中周期性强度最大的信号源作为脉搏信号。这种方法在相对静态条件下表现很好，但缺乏对运动，光照条件变动的鲁棒性。比如在不同光照度下的头部运动，剧烈运动后急促呼吸等情况下测量准确度明显下滑。

色差分析法(Chrome)通过分析图像信息的色度变化，从而提取脉搏跳动信号。与盲源分析法不同，Chrome是基于模型的分析方法，并非在“盲”情景下进行分析，其对光源、反射、皮肤和传感器都有数学描述和误差估计。所以在锻炼运动中，以及运动后恢复过程中色差分析明显优于盲源分析法，总体性能上也是优于BBS的。

脉搏血容量分析法(PBV)通过计算图形信息中的血容量，通过血容量的变化分析脉搏信号。由这种方法可以区分由脉搏引起的和头部移动引起的血容量变化，所以能过滤一些由运动造成的噪声。PBV也是基于模型的算法，其对运动的鲁棒性能上是要优于Chrome和BBS的。但总体性能与Chrome算是各有千秋。

子空间旋转分析法(2SR)是一种基于照片像素数据的分析方法，通过对面部有效像素点进行空间分解，提取出包含在像素空间的脉搏信号。这种方法关注于每个像素点的RGB色彩向量，而非所有像素点的平均值。整体性能优于上述所有方法，但对视频质量要求相对较高，而且其原理决定了其将无法处理单通道相机视频。

但是，现有的方案存在以下缺陷：

rPPG技术在实际应用的复杂的光照环境里却有许多技术难题需要克服。比如人的肤色、光照条件、运动中及运动后恢复过程等等，都会引起来自各个方便的噪声，干扰有效信号从而降低测量准确度。上述的算法都是基于可见光段多通道RGB照相机，而且都是针对运动引起的信号失真进行一定程度的改进。但对光照条件，比如在低光照，单色光源或者黑暗等极端环境几乎是空白，然而实际中这种场景并不少见。可见，rPPG检测技术在对光照环条件鲁棒性的提高是很有必要。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供高抗干扰心率检测方法，其能解决现有技术不能对黑暗环境进行心率检测的技术问题。

本发明的目的之二在于提供一种电子设备，其能解决现有技术不能对黑暗环境进行心率检测的技术问题。