基于Android的人体心率非接触式测量软件设计与实现

发布时间：2017-06-17 10:06

  本文关键词：基于Android的人体心率非接触式测量软件设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着国家逐步进入老龄化社会，心血管疾病患病率的逐年增高，因此用户的心率参数的监测日益重要。传统医疗测量人体心率参数主要使用的心电图机具有过于笨重和操作过于专业化的缺点；而新兴的家庭式测量手段由于需要接触专业测量工具也无法真正的实现随时随地测量。智能手机的普及和图像处理技术的高速发展让在手机上随时随地地非接触式测量心率测量成为可能。在Android上直接开发的客户端使得测量结果更加具有便携性、直观性和亲和性。因此本研究的非接触式心率测量软件具有技术先进、低成本、易操作、灵活性等创新点，该研究方向也将逐步成为移动医疗产品的设计和发展趋势。 首先，本文综合地介绍了目前心率测量产品（含接触式测量和非接触式测量）的存在状况、主流技术的发展、测量性能。并以此综合性分析为基础，阐述了本设计的可行性与创新性，并介绍了本文的主要结构与内容安排。 其次，本文单独用了一章的内容讲述独立成分分析方法（ICA）发展历史和ICA方法中的四种具体算法，其中着重介绍了JADE的数学原理与过程推导。为本测量软件中采用的核心算法的科学性和准确性提供理论上的支持。并在后期的结果分析中，专门利用MATLAB软件的优秀仿真处理功能，对算法的科学性与测量的准确性进行验证。 然后，本文从软件开发的目的简要地阐述Android平台的整体架构，并介绍了Android的各个模块功能及其相互之间的联系，以及Android下编程需要用到的基础软件知识。通过第三章对Android及其组件的的介绍，我们对Android编程原理有了一个结构性的了解。 接着，我们在第四章对心率测量软件进行总体和具体两个层次的设计与实现。先在整体的层次上对软件的功能架构进行设计。然后将软件的功能模块化，对每个模块的具体流程进行剖析。并结合UI界面与后台程序的交互过程，，使得软件有足够的适用性。并且在进行关键性的JADE算法处理之前，我们对得到的输入信号进行预处理，从而提高算法的处理效率和处理结果的准确性。 继而，我们对JADE算法处理后的数据进行时间域和频域上的具体观察与分析，得到对ICA图像处理的理论知识的验证。从而测量出人体的心率参数。在本文的最后一章中，我们对算法仿真结果、手机软件测量结果和对照组测量的结果分析。通过手机处理结果与对照组结果的对比，得到本测量软件测量结果的准确性；通过MATLAB下的算法仿真结果和手机处理结果对照，我们利用单一变量法逐步确定影响测量结果准确性的影响因子。 最后，我们以结果分析中的软件测量结果和影响因子为基础，对软件的设计和处理能力提出了改进方向和未来的研究领域。
【关键词】：ICA 非接触式测量 JADE Android 图像处理
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.6;TP311.52
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究背景和意义11-14
• 1.2 国内外发展趋势及现状14-17
• 1.3 研究意义和研究工作17-18
• 1.4 论文内容安排18-21
• 第二章 基于 ICA 方法的人脸图像处理算法研究21-33
• 2.1 人脸检测的综述21-24
• 2.1.1 人脸检测的发展史21-23
• 2.1.2 BSS（盲源分离）和 ICA23-24
• 2.2 ICA 有关的知识24-27
• 2.2.1 ICA 的基本模型24-25
• 2.2.2 ICA 的前提假设25-26
• 2.2.3 ICA 的不确定性26-27
• 2.3 ICA 经典算法27-33
• 2.3.1 信息最大化算法27-29
• 2.3.2 互信息最小化算法29
• 2.3.3 基于自然梯度的 ICA 算法29-31
• 2.3.4 JADE 算法31-33
• 第三章 ANDROID 系统平台介绍33-45
• 3.1 ANDROID的系统架构33-37
• 3.1.1 应用程序34
• 3.1.2 应用程序框架层34-35
• 3.1.3 核心 C/C++系统库35-36
• 3.1.4 Java 程序运行环境36
• 3.1.5 Linux Kernel36-37
• 3.2 ANDROID程序设计37-45
• 3.2.1 Activity38-41
• 3.2.2 Service 组件41-42
• 3.2.3 Content Provider 组件42-43
• 3.2.4 Broadcast Receiver 组件43-44
• 3.2.5 Intent 组件44-45
• 第四章 心率测量软件的设计与实现45-58
• 4.1 软件的设计目标45-46
• 4.2 软件的设计原则46-47
• 4.2.1 技术的先进性46
• 4.2.2 界面友好性46-47
• 4.2.3 结果的准确性47
• 4.3 系统子程序模块的设计47-58
• 4.3.1 视频信号获取模块47-48
• 4.3.2 ICA 图像预处理模块48-51
• 4.3.3 JADE 算法模块51-52
• 4.3.4 FFT 时频变换模块52-54
• 4.3.5 心率寻峰模块54-55
• 4.3.6 UI 界面模块55-57
• 4.3.7 测量数据存储模块57-58
• 第五章 结果分析58-62
• 5.1 MATLAB 下处理电脑拍摄图像算法仿真结果分析59
• 5.2 MATLAB 下处理手机拍摄的图像的结果分析59-60
• 5.3 手机下直接处理手机拍摄的图像结果分析60-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 本研究的优势62
• 6.2 本研究的不足与改进62-63
• 6.3 未来的研究方向63-64
• 参考文献64-67
• 攻读学位期间的研究成果目录67-68
• 致谢68

【参考文献】

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本文编号：458031