專利名稱：一種基于圖像捕獲的心率測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種心率測量方法。
背景技術(shù)：
心率(Heart Rate)用來描述心動周期的專業(yè)術(shù)語，是指心臟每分鐘跳動的次數(shù)。 正常成年人安靜時的心率有顯著的個體差異，平均在75次/分左右(60-100次/分之間)。 心率可因年齡、性別及其它生理情況而不同。初生兒的心率很快，可達(dá)130次/分以上。同一個人，在安靜或睡眠時心率減慢，運(yùn)動時或情緒激動時心率加快，在某些藥物或神經(jīng)體液因素的影響下，會使心率發(fā)生加快或減慢。成人每分鐘心率超過100次或嬰幼兒超過105次 /分者，稱為心動過速。成人心跳次數(shù)小于60次/分就稱為心動過緩。心動過速和心動過緩都會影響人的健康，尤其對心臟有問題的人來說，心率測量是一個很重要的指標(biāo)。因此， 心率測量是常用的醫(yī)學(xué)檢查項(xiàng)目之一，實(shí)時準(zhǔn)確的心率測量在病人監(jiān)控、臨床治療、健身及體育競賽等方面都有著廣泛的應(yīng)用。目前心率測量領(lǐng)域的方法主要有兩大類，一類是通過心電圖進(jìn)行測量，另一類是由傳感器間接測量心動信號并進(jìn)行計(jì)數(shù)來計(jì)算心率。前者測量準(zhǔn)確且可以直觀地顯示心率等其它人體生理指標(biāo)，但成本非常高，并且攜帶不便。后者成本低，但由于傳感器必須與人體緊密接觸，導(dǎo)致噪聲較大，測量結(jié)果不可靠。因此，一種造價(jià)低，非接觸式的心率測量方法亟待提出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的采用心電圖式進(jìn)行測量為接觸式的測量方法導(dǎo)致測量不便，采用傳感器間接測量方法的測量準(zhǔn)確度低的問題，從而提供一種基于圖像捕獲的心率測量方法。一種基于圖像捕獲的心率測量方法，它由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、初始化設(shè)定檢測空間的特征矢量T，所述特征矢量T為3X1的矢量；設(shè)定向二值圖像轉(zhuǎn)換的閾值ε ；步驟二、采用攝像頭拍攝一段心率檢測的視頻；并從視頻中提取出各幀圖像，并依次標(biāo)記為F1, F2,...，F(xiàn)x，χ e [1，η]，η為該段視頻中圖像的幀數(shù)，F(xiàn)x為第χ幀圖像在RGB空間下的表示，即的矩陣；設(shè)Fx1為第χ張圖像在R空間上的灰度值，F(xiàn)x2為第χ張圖像在G空間上的灰度值， Fx3為第χ張圖像在B空間上的灰度值；用&卞，j)，F(xiàn)x2(i，j)，F(xiàn)x3(i，j)分別表示第χ張圖像在R空間上、G空間上、B空間上的第i行j列的元素值，i e [1，M]，j e [1，N]；
T相鄰兩幀圖像之間的時間間隔為Γ/ = — ;!；為視頻的時長；步驟三、將圖像Fx投影到檢測空間中，得到在步驟一所述的檢測空間下的灰度圖Gx，為MXN的矩陣;Gx(i, j)為中第i行j列的元素值，取
權(quán)利要求
1.一種基于圖像捕獲的心率測量萬法，其特征是它由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、初始化設(shè)定檢測空間的特征矢量T，所述特征矢量T為3X1的矢量；設(shè)定向二值圖像轉(zhuǎn)換的閾值ε ；步驟二、采用攝像頭拍攝一段心率檢測的視頻；并從視頻中提取出各幀圖像，并依次標(biāo)記為F1, F2, ... , Fx, χ e [1，η]，η為該段視頻中圖像的幀數(shù)，F(xiàn)x為第χ幀圖像在RGB空間下的表示，即的矩陣；設(shè)Fx1為第χ張圖像在R空間上的灰度值，F(xiàn)x2為第χ張圖像在G空間上的灰度值，F(xiàn)x3 為第χ張圖像在B空間上的灰度值；用Fx1 (i，j)，F(xiàn)x2 (i，j)，F(xiàn)x3 (i, j)分別表示第χ張圖像在R空間上、G空間上、B空間上的第i行j列的元素值，i e [1，M]，j e [Ι,Ν]；T相鄰兩幀圖像之間的時間間隔為辦=一 ；Tv為視頻的時長；n-l步驟三、將圖像Fx投影到檢測空間中，得到在步驟一所述的檢測空間下的灰度圖(;x，Gx 為MXN的矩陣；(ix(i，j)為&中第i行j列的元素值，取
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像捕獲的心率測量方法，其特征在于，步驟五中所述提取各幀圖像中血管圖像的變化區(qū)域My的方法為步驟Al、將步驟四中獲得的差值灰度圖R1, R2, ... , Rlri轉(zhuǎn)化為以ε為閾值分割而成的二進(jìn)制編碼圖像B1, B2, ... , Blri，式中By(i，j)表示By圖中第i行第j列的元素值，即步驟A2、對步驟Al中民執(zhí)行以Q為結(jié)構(gòu)元素的開運(yùn)算，獲得C1, C2, ...，Clri，其中 "0 0 0 1 0 0 0、 0 0 1110 0 0 111110 ρ= 1 1 1 1 1 1 1 0 111110 0 0 1110 0 νο 0 0 1 0 0 Oy Cy = By O Q ；步驟A3:對步驟A2中的元素Cy執(zhí)行以Q為結(jié)構(gòu)元素的閉運(yùn)算，獲得各幀圖像中血管圖像的變化區(qū)域My,即=My = By · Q。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像捕獲的心率測量方法，其特征在于，步驟七中所述的從新的圖像Ky中提取變化的特征值的方法為步驟Bi、計(jì)算步驟六中所得圖像\的元素中的最小值和最大值，分別記為Ky (i，j)min和 Ky(i, j)max ；并將[Ky (i，j)min，Ky (i，j)max]區(qū)間平均劃分為7個小區(qū)間，把Ky圖像中的元素值\(1，j)依次納入所述7個小區(qū)間內(nèi)，即
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像捕獲的心率測量方法，其特征在于，步驟八中所述獲取步驟七中新的圖像Ky中提取變化的特征值獲取I的周期 ；的方法為步驟Cl、取I中第一個點(diǎn)作為比較值，賦值于E = Yi,步驟 C2、設(shè)F(Zz) = (KZ - ι)-(Κη - Ε)，h e [2，η-1 ]，從 h = 2 開始將 h 逐一代入 F (h)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)?shù)谝淮纬霈F(xiàn)F (h) < 0時，記此時的h為Ill ；繼續(xù)代入h進(jìn)行計(jì)算，第二次出現(xiàn) F(h) < 0時，記此時的h為Ii2 ；則Qi2-DTf = Trl，Trl即為所求周期；步驟C3、取第四個點(diǎn)]^和第七個點(diǎn)石，重復(fù)步驟C2的過程，分別得到Trf和Tri ； 步驟C4、當(dāng)不存在對應(yīng)的h1; h2時，則相應(yīng)的Tri，Tr2, TK3取為0 ； ；= median(Tri+i;2+i;3)，即為的周期。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像捕獲的心率測量方法，其特征在于，步驟二中所述的視頻的時長Tv為:3s。
全文摘要
一種基于圖像捕獲的心率測量方法，涉及一種心率測量方法。它解決了現(xiàn)有的采用心電圖式進(jìn)行測量為接觸式的測量方法導(dǎo)致測量不便，采用傳感器間接測量方法的測量準(zhǔn)確度低的問題。其方法獲取檢測空間的特征矢量T和向二值圖像轉(zhuǎn)換的閾值ε；獲得心率檢測的視頻；從視頻中提取出各幀圖像F1，F(xiàn)2，...，F(xiàn)x；得到Fx在檢測空間下的灰度圖Gx；由Gx得到與G1差值的灰度圖Ry；提取各血管圖像的變化區(qū)域My；提取出圖像中變化區(qū)域的值Ky；從變化Ky中提取變化的特征值獲取的周期Tr；獲得心率值HR。本發(fā)明避免了以往測量儀器必須與人體接觸而導(dǎo)致高噪聲的弊端；基于圖像捕獲的測量處理方法應(yīng)用前景廣泛，如可直接利用手機(jī)攝像等測量心率，方便快捷。
文檔編號A61B5/0245GK102488508SQ20111045136
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者于達(dá)仁, 王鵬, 賀惠新 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)