[发明专利]基于人脸视频的人体脉搏波获取方法

权利要求书

1.一种基于人脸视频的人体脉搏波获取方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：对视频帧逐帧进行人脸检测，将检测到的第一帧人脸图像初始化为基准，并记录基准人脸图像在视频帧序列中的位置；

S2：对基准人脸图像进行如下处理：

S21：在基准人脸图像上进行人脸特征点检测；

S22：获取皮肤像素HSV颜色信息；

S23：对基准人脸图像进行皮肤检测，检测皮肤像素点；

S24：在基准人脸图像中不包含眼睛及嘴巴的区域中生成追踪点；

S25：根据人脸特征点将人脸划分为若干区域，并将各个区域划分为若干小区域；

S26：分别获取每个小区域的皮肤像素点的颜色信息，并记录；

S27：获取全脸的皮肤像素点的颜色信息，并记录；

S3：将后续视频帧中的人脸图像作为非基准人脸图像，并记录其在视频帧序列中的位置，进行如下处理：

S31：在当前的人脸图像中对基准人脸图像中生成的追踪点进行追踪；

S32：对于平动的物体，追踪点的运动方向具有一致性，而对于转动和发生变形的物体，其追踪点的运动方向不一致，利用这个原理，进行运动追踪与检测，根据设定的阈值，判断人脸运动幅度和姿态变化；

S33：若姿态变化达到或超过设定的更新阈值，则用当前的人脸图像更新基准人脸图像，并作为基准人脸图像进行处理；

S34：若姿态变化未达到设定的更新阈值，则对当前人脸图像进行如下处理：

S341：根据S31中追踪得到的点，计算得到仿射变换参数，将当前人脸图像对齐到基准人脸图像；

S342：对对齐后的当前人脸图像进行皮肤检测；

S343：获取对齐后的当前人脸图像的各个小区域的皮肤像素点的颜色信息，并记录；

S344：获取对齐后的当前人脸图像的全脸的皮肤像素点的颜色信息，并记录；

S4：将每一帧图像中记录的每个小区域人脸图像的颜色信息按视频帧的时间组成一个时间序列信号，得到多个小区域的原始脉搏波信号；

S5：将每一帧图像中记录的全脸的皮肤像素点的颜色信息按视频帧的时间组成一个时间序列信号，得到原始脉搏波参考信号；

S6：对每个小区域的原始脉搏波信号和原始脉搏波参考信号进行如下处理：

S61：对每个小区域的原始脉搏波信号和原始脉搏波参考信号进行去基线操作；

S62：对去基线操作后的每个小区域的原始脉搏波信号和原始脉搏波参考信号进行去异常操作，包括：波形异常位置检测，根据波形异常位置生成掩膜；

S7：根据多个小区域信号与参考信号之间的相似性，对处理后的多个小区域脉搏波信号进行筛选，选择与参考信号相似性较高的若干掩膜化的脉搏波信号组成多区域脉搏波信号矩阵；

S8：利用信号字典对多区域脉搏波信号矩阵进行联合重建；

S9：对联合重建后的脉搏波信号进行PCA操作，获得最终的脉搏波信号；

所述的S32具体为：

S321记基准人脸图像中的第i个追踪点坐标为当前人脸图像中的追踪点的坐标为计算运动位移的方向向量为：将得到的方向向量组成方向向量组a；

S322：计算方向向量组a中的向量在X方向的方差Var_x和Y方向的方差Var_y：Var_x＝var(a_x)，Var_y＝var(a_y)，其中a_x为方向向量组中所有向量在x方向的集合，a_y为方向向量组中所有向量在y方向的集合；var()为求取方差的操作；

S323：利用设置的更新阈值M进行运动判断，人脸无转动的时满足：Var_x≤M，Var_y≤M；

所述步骤S8为，在给定的信号字典矩阵D上对多区域脉搏波信号矩阵Y进行k联合重建，k为联合重建中的迭代次数，具体包括如下步骤：

S81：初始化残差矩阵r_t＝Y，索引集为t＝0，为空集；

S82：找出残差矩阵r_t的每一列与信号字典矩阵D中的列d_j的距离和的最大值所对应的脚标λ_t，即：

S83：更新索引集Λ_t＝Λ_t-1∪{λ_t}，得到原子集合

S84：根据S83中得到的原子集合Φ_t，计算得到投影系数矩阵A＝(Φ_t^TΦ_t)^-1Φ_t^TY；

S85：根据S83和S84中得到的原子集合Φ_t和投影系数矩阵A，进行更新：t＝t+1，计算残差矩阵r_t＝Y-Φ_tA；

S86：判断是否满足t＞k，若满足则停止迭代，得到重建后的多区域脉搏波信号矩阵若不满足，则继续执行步骤S82-S85。