[发明专利]一种非接触式运动鲁棒心率测量方法及测量装置

说明书

本发明涉及一种非接触式运动鲁棒心率测量方法及装置，所述方法包括以下步骤：采集原始心冲击信号和人脸图像序列；在所述人脸图像序列中提取感兴趣区域，基于所述感兴趣区域计算远程光电容积信号；对所述原始心冲击信号进行最大重叠离散小波分解，以分解出的与心率相关的子成分表示心冲击信号；基于心冲击信号与远程光电容积信号的融合计算获得心率。与现有技术相比，本发明具有估计准确性高、成本低、使用方便等优点。

技术领域

本发明涉及一种心率检测技术，尤其是涉及一种非接触式运动鲁棒心率测量方法及测量装置。

背景技术

人的生理信号是一种重要的“信息”，通过监测生理指标的变化来判断被测者是否对关键问题敏感，可以更好的获得所需要的信息。于是，精准且实时的采集这些生理信号十分必要的。

在现代神经生物学和刑侦心理学中，都认为人在紧张和说谎的状态下，生理信号会不由人主观控制的发生特异性变化。譬如人在说谎时，往往此人会发生心率加快，呼吸幅度增大，呼吸频率放缓等现象。于是，从二十世纪起，科学家就已经开发了名为“测谎仪”的生理信号监测设备。“测谎仪”通过测量传感器，同时测量人的心率、呼吸率、血压和皮肤电信号，并将这些信号经过导线传入设备实时记录在纸上，测谎仪提供的生理数据可以提供有力的参考，以判断被试者的情绪或者心理是否出现异常，从而发现破案的线索。但是，将“测谎仪”应用到实际的刑侦场景中也有许多困难与限制：

第一，部署测谎仪时需要将多种传感器紧贴在被测者身上，这些传感器又都连接着传输导线。这些交错的导线限制了被试者的活动范围，一旦被试者不配合测量或是动作幅度较大，测谎仪的记录效果将会大打折扣。此外，由于该设备成本昂贵，实际使用起来又存在诸多不便，其很难进行大范围的普及。

第二，“测谎仪”的直接使用并不隐蔽，对运动的抗干扰能力不强。为了隐蔽的测量被试者的生理数据，一些研究人员开发了将电极贴片集成在靠垫内的心电测量设备(此处电势差最为明显)。但是实际情况中，人不一定会背靠靠垫且人体的运动会对采集的信号产生严重干扰，获取的生理信号可信度不高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种估计准确性高、成本低、使用方便的非接触式运动鲁棒心率测量方法及测量装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种非接触式运动鲁棒心率测量方法，该方法包括以下步骤：

采集原始心冲击信号和人脸图像序列；

在所述人脸图像序列中提取感兴趣区域，基于所述感兴趣区域计算远程光电容积信号；

对所述原始心冲击信号进行最大重叠离散小波分解，以分解出的与心率相关的子成分表示心冲击信号；

基于心冲击信号与远程光电容积信号的融合计算获得心率。

进一步地，所述感兴趣区域的提取过程包括：

对所述人脸图像序列中的第一帧图像进行目标人脸的识别及标记，提取输入图像特征，采用相关滤波跟踪算法实现对目标人脸的跟踪；

对获得的目标人脸进行人脸标志点检测；

对得得到的人脸标志点进行卡尔曼滤波，实现运动校正；

通过经校正后的人脸标志点计算人脸姿态角，确定感兴趣区域。

进一步地，采用以mobile-net为主干的深度网络检测获得所述人脸标志点。

进一步地，所述远程光电容积信号的计算过程包括：

求取所述感兴趣区域的空间平均，构建原始RGB信号矩阵

对所述矩阵进行归一化和投影处理，得到矩阵