基于人脸视频的心率测量系统研究

发布时间：2022-12-06 01:07

　　随着国民对于疾病早期预防意识的增强,个人生理信息的收集和检测愈发受到重视。心率作为人体最重要的生理指标之一,能够反映出生理健康状况和情绪状态,具有特殊的研究意义。但是传统的心率测量方法不仅受到测量设备和场地的限制,而且还会给受测者带来不适感,因此便携性高和操作简单的非接触式心率测量方法受到的关注越来越多。其中,基于人脸视频的心率测量方法具有很大的研究价值和应用前景。然而,环境光线的变化、面部的表情以及头部的运动等因素给非接触式心率测量带来了不小的挑战。针对上述挑战,本文为基于人脸视频的心率测量系统的各个检测环节提出了对应的解决方案。在人脸ROI的选择环节中,对人脸视频进行人脸关键点检测并定义多个人脸ROI,通过对比实验发现了除去眼睛和嘴巴的面部皮肤区域是最优ROI。它保留了尽可能多的心率信息,而且还能从源头上减少表情噪声。另外,它可以通过人脸关键点算法来实现运动跟踪,进而减少由头部运动所引入的噪声。在心率原始信号的提取环节中,本文采用了RGB颜色模型,能够从人脸ROI的绿色通道中提取到质量较好的心率信号。这个做法的理论依据是:相对于红色光和蓝色光,绿色光会更好地被血红蛋白吸收,因此它可... 

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要工作及创新点
    1.4 本文的章节安排
第二章 心率测量的相关技术理论分析
    2.1 传统的心率测量方法
    2.2 光电容积脉搏波描记法
        2.2.1 PPG生物学基础
        2.2.2 PPG描记法在心率测量中的工程应用
    2.3 基于人脸视频的非接触式心率测量的基本原理
    2.4 颜色特征
        2.4.1 RGB颜色模型
        2.4.2 HSL颜色模型
        2.4.3 CMY颜色模型
        2.4.4 YUV颜色模型
    2.5 信号滤波
        2.5.1 心率信号在时域和频域之间的转换
        2.5.2 带通滤波器
    2.6 本章小结
第三章 基于人脸视频的心率测量方法研究
    3.1 人脸关键点检测
        3.1.1 回归树模型
        3.1.2 提升回归树
        3.1.3 梯度提升回归树
        3.1.4 回归树级联在人脸关键点检测的应用
    3.2 人脸ROI的选择
    3.3 心率原始信号的提取
    3.4 心率原始信号的噪声处理
        3.4.1 光照噪声处理
        3.4.2 表情噪声处理
        3.4.3 时域滤波
    3.5 基于降噪心率信号的心率计算
    3.6 本章小结
第四章 基于人脸视频的心率检测实验及分析
    4.1 MAHNOB-HCI数据集简介
        4.1.1 人脸视频和心电图
        4.1.2 基于心电图的心率计算
    4.2 实验设计
        4.2.1 实验一:不同人脸ROI的对比
        4.2.2 实验二:不同颜色通道的对比
        4.2.3 实验三:光照噪声和表情噪声的处理
        4.2.4 实验四:两种心率计算方法的对比
    4.3 综合实验结果对比
    4.4 本章小结
总结和展望
参考文献
攻读学位期间的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人脸视频的心率参数提取[J]. 李晓媛,武鹏,刘允,司红玉,王振龙.  光学精密工程. 2020(03)
[2]采用自适应信号恢复算法的非接触式心率检测[J]. 周双,杨学志,金兢,方帅,刘雪南.  中国图象图形学报. 2019(10)
[3]中国心血管疾病防治的成果及展望[J]. 欧丽.  中国实用医药. 2019(23)
[4]基于成形信号的RPPG心率测量的研究[J]. 陈允敬,孔莉.  通讯世界. 2019(07)
[5]心电图测量技术指南[J]. 郭继鸿,王思让,谭学瑞,张海澄,方丕华,卢喜烈,吴杰,杨晓云.  实用心电学杂志. 2019(02)
[6]基于普通摄像头的心率测量系统设计[J]. 刘祎,欧阳健飞.  计量学报. 2016 (02)
[7]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)
[8]基于人脸视频测量脉搏方法的初步研究[J]. 赵飞帆,方路平,陈仕骁.  生物医学工程学杂志. 2012(05)

硕士论文
[1]基于人脸视频的非接触式心测量算法的研究与实现[D]. 杨雯.北京邮电大学 2019
[2]基于人脸视频的心率测量算法研究[D]. 陈旭.电子科技大学 2019
[3]基于视频的人体心率非接触测量方法研究[D]. 王栋.上海师范大学 2018
[4]基于视频的非接触式心率测量研究[D]. 陈丹丹.华南理工大学 2016



本文编号：3710734