[发明专利]基于摄像头的自适应多尺度呼吸监测方法

说明书

基于摄像头的自适应多尺度呼吸监测方法，涉及到视频图像信号识别处理技术领域。解决现有采用单一图像尺度无法获得局部最优的呼吸信号和全局最优的呼吸信号的技术不足，步骤：（1）、采用摄像头实时采集呼吸监测对象；（2）、对摄像头采集的视频图像进行多尺度规则预分割，在每一尺度下预分割的各单元区域分别进行局部呼吸信号识别提取；将具有局部呼吸信号输出的单元区域定义为目标区域；（3）、对各尺度预分割的目标区域提取的局部呼吸信号进行比对，根据局部呼吸信号质量确定最优分割尺度，并将最优分割尺度下的从目标区域提取的局部呼吸信号作为监控呼吸信号输出。根据呼吸信号质量自适应确定最优分割尺度，从而精确地从呼吸监测对象监控视频中获得多尺度下最优的呼吸区域和全局最优呼吸信号，提升摄像头非接触监测呼吸信号可靠性。

技术领域

本发明涉及到视频图像信号识别处理技术领域。

背景技术

呼吸频率是急性呼吸功能障碍的敏感指标，也是衡量人心脏功能好坏和气体交换是否正常的重要指标。正常成年人每分钟呼吸大约12-20次，小儿呼吸比成人快，每分钟可达20～30次；新生儿的呼吸频率可达每分钟44次；呼吸与脉搏的比是1：4，即每呼吸1次，脉搏搏动4次。目前，呼吸频率的两种基本监测方法为：直接监测法和间接监测法。直接监测法包括阻抗法、温度传感器法、压力传感器法、二氧化碳法、呼吸音法和超声法；间接监测法包括通过心电、血压、肌电、光电容积脉搏波中监测呼吸频率的方法。

基于摄像头非接触监测呼吸的方法在近年来兴起，无需接触受试者的身体即可监测呼吸信号，减少了穿戴设备带来的不适和不便，提高用户体验，简化监测流程。基于摄像头的呼吸监测主要采用三种原理：（1）血液体积量变化；（2）鼻腔温度变化；（3）胸部/腹部呼吸运动。其中，方式（3）因其可复现性强更为常用；但是，目前基于胸部/腹部呼吸运动的呼吸监测根据图像分辨率采用预设的固定尺度，进行单一图像尺度进行呼吸信号提取，而单一图像尺度无法达到最优的呼吸信号提取效果。原因主要为：（1）局部纹理更明显的区域需要较小的图像尺度提取呼吸信号，以达到更好的敏感程度，而预设固定尺度并不一定是最适合的尺度；（2）局部纹理不明显的区域需要较大的图像尺度提取信号，以包括更多的纹理信息使呼吸运动的提取更加精确。而呼吸监测对象的局部纹理必然会有差别，比如：衣服纹理和褶皱，光照不均匀等，因此，无法从单一图像尺度上获得局部最优的呼吸信号和全局最优的呼吸信号。

发明内容

综上所述，本发明的目的在于解决现有采用单一图像尺度无法获得局部最优的呼吸信号和全局最优的呼吸信号的技术不足，而提出一种基于摄像头的自适应多尺度呼吸监测方法。

为解决本发明所提出的技术问题，采用的技术方案为：

基于摄像头的自适应多尺度呼吸监测方法，其特征在于所述的所述方法包括有如下步骤：

（1）、采用摄像头实时采集呼吸监测对象；

（2）、对摄像头采集的视频图像进行多尺度规则预分割，在每一尺度下预分割的各单元区域分别进行局部呼吸信号识别提取；将具有局部呼吸信号输出的单元区域定义为目标区域；

（3）、对各尺度预分割的目标区域提取的局部呼吸信号进行比对，根据局部呼吸信号质量确定最优分割尺度，并将最优分割尺度下的从目标区域提取的局部呼吸信号作为监控呼吸信号输出。

作为本发明作进一步限定的技术方案包括有：

在步骤（3）中，当同一尺度下目标区域为两个以上时，将两个不同尺度下像素位置重合度最高的两个目标区域提取的局部呼吸信号进行比对；在最优分割尺度下的多个目标区域提取的多个局部呼吸信号再进行综合或比对出一个最优局部呼吸作为监控呼吸信号输出。