基于皮肤检测的非接触式心率测量算法研究

发布时间：2022-08-11 21:38

　　心率是反映人体心脏和动脉系统健康状态的晴雨表,长期监测可以对心血管疾病进行有效的防治。接触式的心率测量对皮肤敏感的群体适用性较差,且对测试者的碰触、挤压,不利于进行长期监测。传统的非接触式心率测量利用激光和微波等主动源进行,设备成本较高,且长期使用会危害人体健康。因此,基于计算机视觉的非接触式心率测量成为目前研究的热点之一,其方便、安全、成本低的特点,在远程医疗、重症监护等方面有极高的应用价值。作为一个有机的整体,人体的健康状态和一些重要的生命体征都会在皮肤的属性上有所体现。心脏的节律式运动会引起血管中血液容积的周期性变化,进而在皮肤颜色上产生微弱的改变。基于上述原理,本文主要工作如下:（1）从皮肤的光学特性出发,分析了基于颜色特征的皮肤检测算法和非接触式心率测量原理。根据肤色在不同颜色空间中的分布范围和特点,对比分析了不同模型检测皮肤区域的效果,选择理想的算法实现感兴趣区域的快速定位。同时,结合光电容积描记（PhotoPlethysmoGraphy,PPG）技术原理,深入分析了皮肤与光的交互模型,对非接触式心率测量的理论基础进行了研究。利用欧拉颜色放大算法对基于皮肤光学特性的心率测量... 

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
        1.1.1 课题研究的背景
        1.1.2 课题研究的意义
    1.2 国内外发展现状
    1.3 本文研究内容及章节安排
    1.4 本章小结
第2章 皮肤的光学特性测量基础
    2.1 皮肤组织的结构和分布特点
    2.2 基于颜色特性的皮肤检测算法
        2.2.1 基于RGB颜色空间的皮肤检测
        2.2.2 基于YCrCb颜色空间的皮肤检测
        2.2.3 基于HSV颜色空间的皮肤检测
    2.3 基于皮肤光学特性的心率测量基础
        2.3.1 PPG技术原理
        2.3.2 非接触式心率测量基础
        2.3.3 基于皮肤颜色变化的心率测量原理验证
    2.4 本章小结
第3章 基于彩色视频图像的非接触式心率测量算法设计
    3.1 彩色视频采集
    3.2 皮肤检测及感兴趣区域提取
    3.3 提取PPG信号
        3.3.1 基色分离及原始信号提取
        3.3.2 基于盲源分离的PPG信号提取
        3.3.3 基于色度变化的PPG信号提取
    3.4 计算心率
    3.5 本章小结
第4章 非接触式心率测量系统设计
    4.1 系统硬件配置
    4.2 系统软件设计
        4.2.1 信号采集模块
        4.2.2 信号转换模块
        4.2.3 信号处理模块
    4.3 本章小结
第5章 实验结果分析
    5.1 实验结果分析
        5.1.1 定性分析
        5.1.2 定量分析
        5.1.3 两种非接触式心率测量方法的对比分析
    5.2 影响因素分析
        5.2.1 不同身体部位的影响
        5.2.2 不同光照环境下的影响
        5.2.3 不同帧率的影响
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]2017医疗行业热门趋势[J].   科技中国. 2017(04)
[2]基于手指视频的光电容积脉搏波信号获取[J]. 雷恒波,莫镜清,郭友达,邢晓曼,徐雅洁,孙明山.  中国医疗设备. 2016(11)
[3]基于主成分分析和重叠直方图统计的视频信号心率测量[J]. 赵彦涛,付美玲,王斌,张旭光,李小俚.  中国生物医学工程学报. 2016(03)
[4]基于人脸视频的非接触式心率测量方法[J]. 刘祎,欧阳健飞.  纳米技术与精密工程. 2016(01)
[5]基于欧拉方法的视频微弱信号检测[J]. 秦一龙.  信息化研究. 2015(03)
[6]空气污染与心血管疾病[J]. 鲁晓春,李小鹰.  中华老年医学杂志. 2015 (06)
[7]基于iPPG的非接触式心率测量方法研究[J]. 刘祎,欧阳健飞,闫勇刚.  计量技术. 2015 (04)
[8]心血管疾病危险因素研究新进展[J]. 徐艳芳,任澎.  心血管康复医学杂志. 2015(01)
[9]心血管疾病非传统危险因素的研究进展[J]. 王忠祥,王发祥.  临床急诊杂志. 2015(01)
[10]基于普通摄像头的心率测量方法研究[J]. 刘祎,欧阳健飞,闫勇刚.  计算机工程与应用. 2016(07)

硕士论文
[1]慢性激光刺激对人体衰老相关指标的影响[D]. 唐刚.第三军医大学 2013



本文编号：3675438