基于圖像處理技術(shù)的非接觸式心率檢測(cè)算法研究.pdf

1、心率即心臟跳動(dòng)的頻率，是人體生理健康的晴雨表，心率過(guò)緩或過(guò)速都是由于心臟病變引起的博動(dòng)異常的現(xiàn)象。高靜息心率與吸煙、高血脂和高血壓被公認(rèn)是獨(dú)立的風(fēng)險(xiǎn)因素。因此，及時(shí)掌握心率和心率變異性對(duì)于適時(shí)治療和預(yù)防心血管病癥突發(fā)、預(yù)后診斷具有十分重要的意義。傳統(tǒng)的心電圖技術(shù)測(cè)量心率時(shí)，需要在患者身體表面數(shù)個(gè)特定部位放置體表電極或穿上背帶，這在心理或生理上給患者帶來(lái)許多不便。另外，心電圖（Electrocardiogram，ECG）設(shè)備昂貴，安裝復(fù)雜

2、，不適合流動(dòng)的、連續(xù)的心率監(jiān)測(cè)。以上這些都不利于推廣或?qū)崟r(shí)監(jiān)控患者的狀況，疾病也難以得到早期預(yù)防、治療和控制。因此，一種操作簡(jiǎn)便快捷的、低成本的、遠(yuǎn)程的、非接觸式的心率檢測(cè)技術(shù)對(duì)于加強(qiáng)及推廣基礎(chǔ)醫(yī)療保健具有重大意義，這種技術(shù)能為普通老百姓的健康提供日常心率監(jiān)測(cè)，對(duì)推廣遠(yuǎn)程醫(yī)療具有重大的意義。心臟每一次的舒張和收縮，都以壓力波地形式把血液運(yùn)送至身體各個(gè)部位，動(dòng)脈的血管容積伴隨其會(huì)發(fā)生周期性的變動(dòng)，導(dǎo)致了人體皮膚表面位移和顏色的變化，光電容

3、積脈搏波(PhotoPlethysmoGraphy,PPG)技術(shù)就是利用這種變化來(lái)測(cè)量心率和心率變異性。本文利用普通攝像頭拍攝人臉視頻，通過(guò)人臉檢測(cè)、三基色分離等數(shù)字圖像技術(shù)，盲源分離、濾波和離散傅立葉變換等數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，從所拍攝視頻中采集得到的光電容積脈搏波信號(hào)中提取出心率信息。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹心率檢測(cè)的重要意義，闡述了以往的接觸式心率檢測(cè)方法及其存在的各種缺點(diǎn)，說(shuō)明非接觸式心率檢測(cè)的必要性。⑵通過(guò)結(jié)合傳統(tǒng)的

4、光電容積脈搏波技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)等手段開發(fā)了新的非接觸式心率檢測(cè)方法，實(shí)際的試驗(yàn)結(jié)果有力地證明了這是一種較為有效的心率檢測(cè)方法。⑶為了穩(wěn)健的消除運(yùn)動(dòng)偽影噪聲的影響，提高檢測(cè)精度，提出利用獨(dú)立成分分析（Independent component Analysis，ICA）方法來(lái)分離出混合的PPG信號(hào)的獨(dú)立源信號(hào)。另外，由于 ICA信號(hào)的無(wú)序性，通過(guò)相關(guān)性分析找到的與綠色信號(hào)的相關(guān)程度最高的ICA成分，發(fā)現(xiàn)其相關(guān)程度要