[发明专利]一种基于皮肤色素浓度差分的非接触式脉搏测量方法

摘要

基于人体皮肤表面的色素浓度差分进行人体脉搏估算的方法，包括如下步骤步骤22视频输入；步骤23确定计算窗口；步骤24计算ROI区域R、G通道的平均亮度；步骤25单帧图像信号采集；步骤26脉搏信号的数学表达；当前计算窗口对应的脉搏信号S＝{S1….SM}，单个信号的表达公式为Si＝log(ni+1/ni)；27脉搏信号预处理；28脉搏计算；29下一个计算窗口；30如果输入视频还未结束，则返回步骤23，重新在下一个计算窗口进行脉搏估算；否则，结束整个脉搏估算流程。

主权项

基于人体皮肤表面的色素浓度差分进行人体脉搏估算的方法，包括如下步骤：步骤22：视频输入；输入的视频是彩色的，每帧图像包含RGB三个颜色通道，视频中含有人体皮肤区域；步骤23：确定计算窗口；脉搏信号是实时变化的，每一次脉搏计算都基于连续的M帧，称之为一个计算窗口；以下步骤中的24‑28均基于当前的计算窗口；步骤24：计算ROI区域R、G通道的平均亮度；从视频中提取单帧图像，并在单帧图像中定义一个包含人体皮肤的感兴趣区域，即ROI；该皮肤区域的定义可以有两种方式：a)直接定义固定的皮肤区域，后面每帧图像都基于同样的ROI计算；b)在第一帧定义一个皮肤区域，并在后面的每帧图像中，利用目标跟踪技术每次重新定位ROI；但是ROI大小保持不变，仅更新坐标；定义ROI以后，所有的计算仅限于ROI区域；然后，计算第i帧图像中ROI区域R通道和G通道的亮度平均值，并分别记为ri和gi；步骤25：单帧图像信号采集；根据步骤24，在当前计算窗口计算每一帧的ri和gi；然后，对计算窗口内的M个ri和gi分别进行去均值处理，处理后的每个数据分别记为ri和gi；单帧图像对应的脉搏信号ni计算公式为ni＝ri/gi；步骤26：脉搏信号的数学表达；在光密度空间，人体皮肤的成像可以由皮肤黑色素浓度分布分量Im、血色素浓度分布分量Ih和剩余分量Ir线性组合表示；光密度空间的计算以log运算进行表达,当前计算窗口对应的脉搏信号S＝{S1,S2,S3,…,SM‑1,SM}，单个信号的表达公式为Si＝log(ni+1/ni)，表示脉搏信号在第i帧的取值，其中,1≤i≤M；步骤27：脉搏信号预处理；利用步骤26计算得到的脉搏信号含有一定的噪声，并且包含人体脉搏不可能达到的频率区间；接下来，对脉搏信号进行带通滤波，去除脉搏信号中频率过低或者过高的部分；步骤28：脉搏计算；经过步骤27，脉搏信号S将变得更加合理，可以通过频率域中的计算获得脉搏值；利用快速傅立叶变换FFT，计算脉搏信号S在频率域的极值，即为当前计算窗口中的脉搏估算值；步骤29：下一个计算窗口；下一次脉搏计算，将基于下一个计算窗口,相邻的计算窗口可以具有一定的重叠度；步骤30：如果输入视频还未结束，则返回步骤23，重新在下一个计算窗口进行脉搏估算；否则，结束整个脉搏估算流程。