[发明专利]一种非接触式桡动脉波形提取方法

说明书

本发明公开了一种非接触式桡动脉波形提取的方法，主要解决真实场景下非接触式腕部桡动脉脉搏波提取准确性和健壮性的问题，其实现过程是：（1）通过计算机控制摄像头采集30s正对着人体手腕的视频；（2）对采集的视频进行拉普拉斯金字塔，以实现空间分解，然后对金字塔分解的子带进行IIR滤波，以完成时域滤波，该过程实现视频中桡动脉搏动信号放大；（3）对放大后的视频分块处理，分析所有分块的功率谱，选取信噪比最高的区域作为感兴趣的区域；（4）选取感兴趣的区域作为输入信号，将该区域分为3个信号源，进行独立成分分析，最终得到桡动脉波形。本发明利用桡动脉的搏动特性，通过视频运动放大提取腕部桡动脉搏动信号，而后进行感兴趣区域精确选取，降低了环境噪声的干扰，同时使用独立成分分析，进一步提高了脉搏波波形的准确性。

技术领域

本发明属于计算机视觉领域，特别涉及一种非接触式桡动脉波形提取方法。

背景技术

近年来，随着计算机视觉技术的深入探索，越来越多的计算机视觉理论知识应用到医学领域，一定程度上推动了医学的发展。计算机视觉借助计算机和摄像头等工具作为媒介，通过相关技术，对医学领域特定问题进行建模和研究，并从计算机视觉的角度探索解决问题方案，为医学的发展提供了一个独辟蹊径的思路。

脉搏波是伴随着心脏周期性收缩的动脉血管波动的轨迹，它综合了心脏泵血活动和压力波沿动脉树传递途中携带的各种信息。通过记录脉搏波信号，并获取信息(如周期、幅值和速度等)来评判动脉性能，是心血管疾病防治领域前沿性课题之一。脉搏波信号的准确获取，是获取人体病例信息相关的特征参数，并为临床诊断提供客观的依据的前提。因此，寻求一种简单、可靠的脉搏波检测手段十分关键。

目前，非临床手段进行脉搏波检测的方式很多，按照位置分类，可以分为颈动脉、股动脉、指动脉和桡动脉。其中，桡动脉最容易测量也最容易获取稳定的波形。桡动脉是人体前臂主要动脉之一，也是中医切脉的主要依据。桡动脉脉搏波常用于广义传递函数转换为主动脉脉搏波，通过计算力学指标来评估动脉的相关性能。按照检测原理分类，脉搏波检测又可以分为平面张力法和光电容积描记法。平面张力法，即将压力传感器固定于表面动脉，通过传感器记录信号以此记录脉搏波波形，目前国际上常用的传感器有美国的Millar公司的SPT-301，国内的合肥华科电子有限公司的HK-2000B应用较广。光电容积描记法常用于指尖式脉搏波信号的采集与分析，如基于指夹的脉搏波检测仪等。

上述各种方法均能够获取桡动脉的脉搏波波形，在不同的应用场景下具有各自的优势。但是接触式的脉搏波提取方法需要在一定专业人员的指导下进行操作，使用流程较为繁琐。其中基于压力传感器的脉搏波获取方式要求与被测人员的皮肤表层亲密接触，对于某些皮肤疾病患者而言，该方式极为不便。对于光电容积描记法而言，需要辅助光管照射人体并将发射器和接收器夹紧人体手指指尖，这在一定程度上会给受测者造成不适。因此，这些方法都无法很好的解决现实场景下桡动脉波形提取的问题。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种非接触式桡动脉波形提取方法，该方法无需压力传感器接触人体，也无需辅助光源对人体进行照射，只需要借助普通摄像头捕获桡动脉视频，通过视频放大技术对桡动脉的运动信息进行获取和放大，然后通过进一步降噪处理，从而获取准确的桡动脉波形。

本发明的技术思路是：首先使用摄像头获取一段30s的桡动脉视频，然后通过欧拉视频放大(Eulerian Video Magnification，EVM)技术对视频进行运动放大，使视频中桡动脉的搏动信号得以增强，并降低运动噪声，再通过分块筛选，选出信噪比最高的区域作为桡动脉感兴趣的区域(Region of interest，ROI)，最后将该区域作为待处理的信号，使用独立成分分析(Independent Component Analysis，ICA)做进一步的降噪处理，得到最终的桡动脉波形。

本发明的采用的技术方案如下：

一种非接触式桡动脉波形提取方法，其特征在于，包括如下步骤：