当前位置:主页 > 科技论文 > 软件论文 >

提高基于机器视觉的心率测量精度的方法(英文)

发布时间:2018-09-18 13:36
【摘要】:基于摄像头(可见光)的心率测量方法,能够以非接触的方式检测受试者心率,无论在临床应用还是在家庭健康监护中都有着极大的应用前景。但是,CMOS摄像头的行扫描方式采集图像以及计算机系统的图像采集时钟抖动都会影响此类心率测量的精度,从而引入相位误差和系统随机误差。本文针对这两大主要误差进行研究分析,提出了消除相位误差的基于傅里叶变换的幅频叠加算法、消除图像采集系统时钟抖动误差的基于时间标定的三次样条插值重构方法。幅频叠加算法只在幅频域对信号进行处理,能够忽略信号的相位影响,从而消除相位误差。时间标定的三次样条重构算法能够重构图像的均匀采集,从而消除系统时钟抖动引起的随机误差。同时,通过理论推导论证了两种算法的可行性,进而利用LED模拟实验和实际心率测量实验验证该算法在提高信号检测精密度中的特性。在模拟实验中,对每帧图像的200行作幅频叠加运算,能够使信号幅值相对提升4.58%;基于时间标定的三次样条重构算法能使检测的信号频率的均方根误差缩小30%以上;在实际心率检测中,幅频叠加算法可使心率幅值相对提升达33.5%,基于时间标定的三次样条重构算法可使心率准确度提升40%左右。因此,模拟实验和实际心率测量实验均验证了提出的算法在提高系统检测精度上的有效性,提高了基于机器视觉心率测量的抗干扰能力。这两种算法不仅能够提高基于机器视觉的心率检测精度,而且能够适用于基于机器视觉对一定频率信号的检测,在机器视觉检测中具有广泛的意义。
[Abstract]:The method of heart rate measurement based on camera (visible light) can detect the heart rate of subjects in a non-contact manner, which has great application prospects in both clinical and family health monitoring. However, the line scanning mode of CMOS camera and the clock jitter of image acquisition in computer system will affect the accuracy of this kind of heart rate measurement, thus introducing phase error and system random error. In this paper, the two main errors are studied and analyzed, and a Fourier transform based amplitude-frequency superposition algorithm is proposed to eliminate the phase error, and a cubic spline interpolation reconstruction method based on time calibration is proposed to eliminate the clock jitter error of the image acquisition system. The amplitude-frequency superposition algorithm only processes the signal in the amplitude-frequency domain, which can ignore the phase effect of the signal and eliminate the phase error. The cubic spline reconstruction algorithm based on time calibration can reconstruct the uniform image acquisition and eliminate the random error caused by the system clock jitter. At the same time, the feasibility of the two algorithms is proved by theoretical derivation, and the LED simulation experiment and the actual heart rate measurement experiment are used to verify the characteristics of the algorithm in improving the precision of signal detection. In the simulation experiment, 200 lines of amplitude-frequency superposition operation on each frame image can make the signal amplitude increase by 4.58, and the cubic spline reconstruction algorithm based on time calibration can reduce the root mean square error of the detected signal frequency by more than 30%. In the actual heart rate detection, the amplitude-frequency superposition algorithm can increase the amplitude of heart rate to 33.5, and the cubic spline reconstruction algorithm based on time calibration can improve the accuracy of heart rate by about 40%. Therefore, the simulation experiment and the actual heart rate measurement experiment both verify the effectiveness of the proposed algorithm in improving the detection accuracy of the system, and improve the anti-interference ability of heart rate measurement based on machine vision. These two algorithms can not only improve the accuracy of heart rate detection based on machine vision, but also can be used to detect certain frequency signals based on machine vision.
【作者单位】: 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室;天津大学天津市生物医学检测技术与仪器重点实验室;天津中医药大学中医药工程学院;
【基金】:National Natural Science Foundation of China(NSFC)(81202643) Tianjin Application Basis&Front Technology Study Programs(14JCZDJC33100)
【分类号】:TP391.41

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 朱瑞;机器视觉在复杂零、部件测量方面的应用[J];今日电子;2004年06期

2 黎红伟;;关于机器视觉镜头[J];可编程控制器与工厂自动化;2005年02期

3 钱竞业;;机器视觉的发展方向探讨[J];现代制造;2006年06期

4 傅昆;;行者无疆——机器视觉的中国崛起[J];现代制造;2006年21期

5 雷文华;;机器视觉及其应用(系列讲座) 第一讲 机器视觉发展概述[J];应用光学;2006年05期

6 ;机器视觉的应用使生产加工更加智能、高效[J];现代制造;2009年06期

7 李树杰;;中国机器视觉的发展趋势[J];赤峰学院学报(自然科学版);2010年01期

8 ;机器视觉最新技术动态[J];中国光学;2013年01期

9 冯伯儒;;机器视觉中的电-光技术[J];光电子学技术;1986年01期

10 戴君,赵海洋,冯心海;机器视觉[J];机械设计与制造工程;1998年04期

相关会议论文 前10条

1 赵磊;董吉文;李金屏;;拓扑理论在机器视觉中的研究进展[A];全国第十五届计算机科学与技术应用学术会议论文集[C];2003年

2 张彦东;;基于机器视觉的连接器装配机床改造研究[A];首届珠中江科协论坛论文集[C];2011年

3 蔡小秧;陈文楷;;机器视觉中的鲁棒估计技术[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集[C];2007年

4 刘雅举;李娜;张莉;李东明;;机器视觉在药用玻璃瓶质量检测中的研究[A];2007年河北省电子学会、河北省计算机学会、河北省自动化学会、河北省人工智能学会、河北省计算机辅助设计研究会、河北省软件行业协会联合学术年会论文集[C];2007年

5 吴庆华;代娜;黄俊敏;程志辉;何涛;;基于机器视觉的轴承二维尺寸检测[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(1)[C];2008年

6 马连峰;张秋菊;;基于机器视觉的彩色套印检测技术研究[A];第十一届全国包装工程学术会议论文集(二)[C];2007年

7 金守峰;张慧;;面向机器视觉的织物纬斜检测方法[A];全国先进制造技术高层论坛暨第九届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2010年

8 管庶安;周龙;陈永强;廖明潮;;机器视觉在粮食品质检测中的应用研究[A];中国粮油学会第三届学术年会论文选集(下册)[C];2004年

9 张伟华;陈军;连世江;贾海政;;机器视觉及其在农业机械中的应用综述[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年

10 沈宝国;陈树人;尹建军;;基于机器视觉的棉田杂草精确定位研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者 李剑琦;机器视觉行业整合正热 中国市场尚处萌芽期[N];机电商报;2005年

2 本报记者 董碧娟;解密机器视觉“第三只眼”[N];经济日报;2013年

3 本报记者 郭涛;机器视觉:为机器装上“眼睛”和“大脑”[N];中国高新技术产业导报;2014年

4 张均;德国机器视觉传感器市场前景好[N];中国贸易报;2007年

5 金刚;给机器一双慧眼[N];计算机世界;2007年

6 朱广菁;机器视觉怎样“看”不合格产品[N];大众科技报;2008年

7 宋昆;用机器视觉控制烟草质量[N];计算机世界;2007年

8 张栋;西安光电子专业孵化器举办专业展览会[N];中国高新技术产业导报;2007年

9 王遐;机器视觉:药品包装在线检测系统开发成功[N];中国包装报;2010年

10 点评人 高炎 黄牧青 刘笑一 李士杰 北京大学技术转移中心;机器视觉辅助冬季道路状况监测[N];科技日报;2014年

相关博士学位论文 前10条

1 梁卓锐;机器视觉手势交互的交互映射研究[D];华南理工大学;2015年

2 孟庆宽;基于机器视觉的农业车辆—农具组合导航系统路径识别及控制方法研究[D];中国农业大学;2014年

3 田明锐;基于机器视觉的散料装车控制系统研究[D];长安大学;2016年

4 葛动元;面向精密制造与检测的机器视觉及智能算法研究[D];华南理工大学;2013年

5 饶洪辉;基于机器视觉的作物对行喷药控制系统研究[D];南京农业大学;2006年

6 龚爱平;基于嵌入式机器视觉的信息采集与处理技术研究[D];浙江大学;2013年

7 陈丽君;基于机器视觉的变量喷雾控制系统研究[D];沈阳农业大学;2009年

8 徐晓秋;机器视觉球面孔位快速精密测量系统的研究[D];四川大学;2006年

9 成芳;稻种质量的机器视觉无损检测研究[D];浙江大学;2004年

10 程洪;面向园艺应用的机器视觉目标辨识方法创新[D];中国农业大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 冼志军;锡膏印刷机误差与锡膏印刷质量检测技术研究[D];华南理工大学;2015年

2 孙斌;基于FPGA的压力表盘机器视觉研究与实现[D];昆明理工大学;2015年

3 许哲;基于机器视觉的快速测温热电偶焊接技术研究[D];河北联合大学;2014年

4 李鹏;基于机器视觉的PCB工业在线检测系统研究[D];昆明理工大学;2015年

5 佘燕玲;以用户为中心的机器视觉手势交互空间映射关系研究[D];华南理工大学;2015年

6 孙中国;基于机器视觉的面粉袋码垛机器人研究[D];山东建筑大学;2015年

7 漆静;基于机器视觉集装箱吊具智能定位系统研究[D];西南交通大学;2015年

8 张文;基于机器视觉的通信装备故障识别研究[D];西南交通大学;2015年

9 冉宝山;基于机器视觉的装料系统试验研究[D];长安大学;2015年

10 冯康;基于机器视觉的棉花识别与定位技术的研究[D];石河子大学;2015年



本文编号:2248082

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/ruanjiangongchenglunwen/2248082.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户1692b***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com