[发明专利]一种无接触式运动及体测数据采集系统

说明书

本发明提出了一种无接触式运动及体测数据采集系统，旨在解决现有技术中无接触式的心率、呼吸率测量方法准确度不高、使用场景有限的技术问题。系统包括：人脸智能步道装置和心率柱装置，所述心率柱装置通过分析语音数据中的频谱谱峰计算待测试者心率数据，通过多元线性回归方法处理面部图像数据计算待测试者心率数据，通过选择性集成聚合方法处理肺部图像数据计算待测试者呼吸率数据。本发明能够高效、稳定的通过无接触的方式采集人员的运动数据和体侧数据，准确率高，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种无接触式运动及体测数据采集系统，属于无接触式的心率测量、呼吸率测量技术领域。

背景技术

随着计算机技术普及，大多数人们的生活和工作习惯发生了改变，亚健康人群越来越多，相应的心脏病患者也越来越多，在不适当的运动中猝死的人数也有所增加，心脏的异常会直接影响到人体的各个部位，为了保护人身安全，研究人员需要开发出更高效可靠的运动数据监测方法。

在运动数据中，最关键的两个数据是心率和呼吸率。从医学的角度来看，心率的测量方法多种多样，从调查自主状态的中枢调节，到研究心理过程和生理功能之间的基本联系，再到评估认知发展和临床风险等等。传统上，心电图(ECG)是评估人体心脏状况的一种常见的、重要的非侵入性诊断工具，通过检测动脉搏动来测量心率，每个搏动由一系列波组成：P波、QRS波群、T波，偶尔还有U波。此外，人们还提出了许多利用支持向量机、自组织映射等方法对心电信号进行分析的算法，心电特征提取方法大多是以心电信号为基础的，均是记录人体皮肤表面生物电位信号变化的非侵入性接触方法，不过这类非接触心率测量方法的准确度都不算太高。

除了上述技术以外，经研究还发现，人体心率与声带参数的变化是动态相关的，心脏活动与人类语音的声学特性直接相关，因此，可以通过语音的分析检测来获取人体心率变化。此外，血管中的血容量随着心脏每一次心跳的增加和减少，使人们能够测量由于可见光光谱中不同的血红蛋白吸收率差异而引起的反射强度的周期性变化，从而评估连续的心率变化。但是目前针对这两种特性的心率测量方法还比较少，而且使用效果并不理想。

呼吸运动是一种基本的生理活动，它与生物体内的一些肌肉，神经和化学过程有关。由于诸如慢性阻塞性肺疾病，哮喘，肺结核，睡眠呼吸暂停和呼吸道感染等呼吸系统疾病致死人数约占全世界人类死亡的18％，因此评估多种呼吸系统参数对于诊断和监测至关重要。一些重要的呼吸参数(如呼吸频率(RR)，呼吸模式(RP))通常只会在临床和主要医疗机构中进行测量，且其测量需要用到专用工具，目前还没有比较便捷的无接触式呼吸率测量方法或装置。

发明内容

针对现有技术中无接触式的心率、呼吸率测量方法准确度都不太高、使用场景有限的问题，本发明一种无接触式运动及体测数据采集系统，将心率、呼吸率计算方法整合到步道技术中，让在步道上运动的人能实时监测自己的心率、呼吸率情况，提高运动安全性，本发明采用无接触采集技术，使用更方便，相比于现有技术，准确度也更高。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段：

本发明提供了一种无接触式运动及体测数据采集系统，包括：

人脸智能步道装置，用于采集并分析人脸数据，一方面根据预设光强，控制步道摄像补光灯，另一方面根据本地人脸库识别出人员身份，并将人员身份信息上传至服务端；

心率柱装置，用于采集待测试者的语音、图像或视频数据，计算待测试者的心率数据和呼吸率数据，进行SOS转拨，与SOS服务关联配置。

进一步的，所述心率柱装置通过分析语音数据中的频谱谱峰计算待测试者心率数据，通过多元线性回归方法处理面部图像数据计算待测试者心率数据，通过选择性集成聚合方法处理肺部图像数据计算待测试者呼吸率数据。

进一步的，所述通过分析语音数据中的频谱谱峰计算待测试者心率数据的方法包括以下步骤：