非接触式人体生命体征测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种非接触式人体生命体征测量方法及装置。该方法包括：向需要测量生命体征的人体发射线性调频连续波调制调制的毫米波；处理所获取的由人体反射的回波信号以获取中频信号s1(t)；根据预设采集频率对所述中频信号s1(t)进行采样，以获取离散信号s1(n)；对所述离散信号进行频谱分析与目标检测，提取与分离呼吸与心跳信号，以获取呼吸与心跳频率。该装置基于上文所述的方法实现。本发明专利技术可实现人体的呼吸和心跳非接触式的测量和监测，对呼吸与心跳出现异常的情况进行告警，适用于大面积烧伤、精神病患者、婴幼儿等特殊人群进行体征动态监护，也适用于对特殊专业的工作人员进行心理评估。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非接触式人体生命体征测量
，尤其涉及一种非接触式人体生命体征测量方法及装置。
技术介绍
人体生命体征测量，是指利用某种机械或电子装置检测人体的生理信息，所采集的生理信息经过转换，变成可以表示人体生理活动的电信号或者机械信号。常用的方法是利用电极或者传感器接触人体的探测部位，再经过模拟信号放大、滤波以及信号处理得到人体的生理信号。接触式人体体征测量方法简单、容易实现，且成本较低，但也存在一些缺点：电极或传感器接触人体待测部位，对人体施加一定的刺激，会影响检测结果的准确性；无法用于精神错乱、身体大面积烧伤等较严重患者；传感器对人体的移动很敏感，容易产生测量伪迹，影响测量的真实性；电极或传感器需要精确接触待测部位，否则会影响测量精度；电极或传感器容易从人体脱落，需要增加脱落报警电路。为解决上述技术问题，目前利用远程光电体积描记术(remotephoto-plethysmography，RPPG)可以测量例如人体心率和呼吸率的生命体征。其中，RPPG利用反射的周围光来测量皮肤的细微亮度变化；呼吸测量是基于检测视频帧之间的运动和差异测量呼吸情况。然而远程(基于摄像机的)生命体征监控容易受到环境中的改变的影响，特别是周围照明状况的影响。
技术实现思路
本专利技术的其中一个目的在于提供一种非接触式人体生命体征测量方法及装置，以解决现有技术中接触式人体体征测量的固有缺陷和<br>远程视频测量生命体征时容易受到环境影响的技术问题。为实现上述专利技术目的，第一方面，本专利技术实施例提供了一种非接触式人体生命体征测量方法，包括：向需要测量生命体征的人体发射线性调频连续波调制的毫米波；处理所获取的由人体反射的回波信号以获取中频信号s1(t)；根据预设采集频率对所述中频信号s1(t)进行采样，以获取离散信号s1(n)；对所述离散信号进行频谱分析与目标检测，提取与分离呼吸与心跳信号，以获取呼吸与心跳频率。可选地，所述对所述离散信号进行频谱分析与目标检测，提取与分离呼吸与心跳信号，以获取呼吸与心跳频率的步骤中，包括：对离散信号s1(n)按照该离散信号的周期进行截断从而形成多组截断信号；并对每一组截断信号中每一点进行傅里叶变换，以获取一维距离像S1(fn)；对每一组截断信号中N点数据进行排列，形成一行；按照时间顺序取M组截断信号依次排成M行，以获取M×N数组s2(m,fn)；其中，M、N为正整数；获取M×N数组s2(m,fn)中第i行数据的幅度均值mean(S2(m,fn)i)；其中，i为正整数；获取M×N数组中第i行第j列数据s2(m,fn)ij；若|s2(m,fn)ij|>η×mean(S2(m,fn)i)，则记录该值位置(i,j)；其中，η为目标检测门限值，j为正整数；设检测目标有k个，k≥1，则分别记录位置(ik,jk)；获取所记录位置(ik,jk)中列数jk最小的列对应的行ik，计算该行ik的个数Count(k)；若数据个数Count(k)满足Count(k)≥Kc，则将该位置对应的一列数据s2(m,fn)ijmin作为后续处理对象；其中，Kc为计数判断门限，且M/2≤ΚC≤M；若数据个数Count(k)<Kc，则寻找下一个所记录的(ik,jk)中j最小值进行判断，直至找完所有的位置(ik,jk)；若所有的位置(ik,jk)都不满足，则该M×N数组s2(m,fn)的数据无效，并按照时间顺序取M组截断信号重新判断。可选地，所述对所述离散信号进行频谱分析与目标检测，提取与分离呼吸与心跳信号，以获取呼吸与心跳频率的步骤中，包括：提取第jkmin列的数据s2(m,fn)ijmin的每个数据的相位，以获取相位序列Phase(m)；其中，m为s2(m,fn)ijmin所对应的第m行，每一行提取一个相位，总共有M个相位；根据相位序列Phase(m)获取呼吸与心跳信号。可选地，所述根据相位序列Phase(m)获取呼吸与心跳信号采用以下公式获取呼吸与心跳信号Signal(m)：Signal(m)=Phase(m)×λ4π,]]>其中，λ其为毫米波的波长，Signal(m)为呼吸与心跳信号。可选地，通过以下方法对呼吸与心跳信号进行分离以获取呼吸信号与心跳信号，包括：获取带通滤波器H1和带通滤波器H2，其中所述带通滤波器H1的通带范围为0.1Hz～0.75Hz，所述带通滤波器H2的通带范围为0.75Hz～2.5Hz；将呼吸与心跳信号Signal(m)通过所述带通滤波器H1，以获取呼吸信号SignalB(m)；将呼吸与心跳信号Signal(m)通过所述带通滤波器H2，以获取心跳信号SignalH(m)。可选地，通过以下方法估计呼吸频率与心跳频率，包括：对所述呼吸信号SignalB(m)与所述心跳信号SignalH(m)进行傅里叶变换；分别统计变换后的呼吸信号以及心跳信号的频谱的最大值点，从而得到呼吸频率与心跳频率。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种非接触式人体生命体征测量装置，基于上文所述的非接触式人体生命体征测量方法实现，包括：发射模块，用于向需要测量生命体征的人体发射线性调频连续波调制的毫米波；接收模块，用于处理所获取的由人体反射的回波信号以获取中频信号s1(t)；采样模块，用于根据预设采集频率对所述中频信号s1(t)进行采样，以获取离散信号s1(n)；频率获取模块，用于对所述离散信号进行频谱分析与目标检测，提取与分离呼吸与心跳信号，以获取呼吸与心跳频率。可选地，所述频率获取模块包括：频谱分析与目标检测单元，用于处理离散信号以获取作为后续处理对象的s2(m,fn)ijmin相位序列Phase(m)；呼吸与心跳频率获取单元，用于根据上述相位序列Phase(m)获取呼吸与心跳信号，并进行分离获取呼吸频率与心跳频率。可选地，所述频谱分析与目标检测单元用于执行以下步骤：对离散信号s1(n)按照该离散信号的周期进行截断从而形成多组截断信号；并对每一组截断信号中每一点进行傅里叶变换，以获取一维距离像S1(fn)；对每一组截断信号中N点数据进行排列，形成一行；按照时间顺序取M组截断信号依次排成M行，以获取M×N数组s2(m,fn)；其中，M、N为正整数；获取M×N数组s2(m,fn)中第i行数据的幅度均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触式人体生命体征测量方法，其特征在于，包括：向需要测量生命体征的人体发射线性调频连续波调制的毫米波；处理所获取的由人体反射的回波信号以获取中频信号s1(t)；根据预设采集频率对所述中频信号s1(t)进行采样，以获取离散信号s1(n)；对所述离散信号进行频谱分析与目标检测，提取与分离呼吸与心跳信号，以获取呼吸与心跳频率。

【技术特征摘要】
1.一种非接触式人体生命体征测量方法，其特征在于，包括：
向需要测量生命体征的人体发射线性调频连续波调制的毫米波；
处理所获取的由人体反射的回波信号以获取中频信号s1(t)；
根据预设采集频率对所述中频信号s1(t)进行采样，以获取离散信
号s1(n)；
对所述离散信号进行频谱分析与目标检测，提取与分离呼吸与心
跳信号，以获取呼吸与心跳频率。
2.根据权利要求1所述的非接触式人体生命体征测量方法，其特
征在于，所述对所述离散信号进行频谱分析与目标检测，提取与分离
呼吸与心跳信号，以获取呼吸与心跳频率的步骤中，包括：
对离散信号s1(n)按照该离散信号的周期进行截断从而形成多组
截断信号；并对每一组截断信号中每一点进行傅里叶变换，以获取一
维距离像S1(fn)；
对每一组截断信号中N点数据进行排列，形成一行；按照时间顺
序取M组截断信号依次排成M行，以获取M×N数组s2(m,fn)；其中，
M、N为正整数；
获取M×N数组s2(m,fn)中第i行数据的幅度均值mean(S2(m,fn)i)；其
中，i为正整数；
获取M×N数组中第i行第j列数据s2(m,fn)ij；若
|s2(m,fn)ij|>η×mean(S2(m,fn)i)，则记录该值位置(i,j)；其中，η为目标
检测门限值，j为正整数；
设检测目标有k个，k≥1，则分别记录位置(ik,jk)；获取所记录位
置(ik,jk)中列数jk最小的列对应的行ik，计算该行ik的数据个数
Count(k)；
若数据个数Count(k)满足Count(k)≥Kc，则将该位置对应的一列数
据s2(m,fn)ijmin作为后续处理对象；其中，Kc为计数判断门限，且

\tM/2≤ΚC≤M；
若数据个数Count(k)<Kc，则寻找下一个所记录的位置(ik,jk)中jk最小值进行判断，直至找完所有的位置(ik,jk)；若所有的位置(ik,jk)都
不满足，则该M×N数组s2(m,fn)的数据无效，并按照时间顺序取M组
截断信号重新判断。
3.根据权利要求2所述的非接触式人体生命体征测量方法，其特
征在于，所述对所述离散信号进行频谱分析与目标检测，提取与分离
呼吸与心跳信号，以获取呼吸与心跳频率的步骤中，包括：
提取第jkmin列的数据s2(m,fn)ijmin的每个数据的相位，以获取相位序
列Phase(m)；其中，m为s2(m,fn)ijmin所对应的第m行，每一行提取一个
相位，总共有M个相位；
根据相位序列Phase(m)获取呼吸与心跳信号。
4.根据权利要求3所述的非接触式人体生命体征测量方法，其特
征在于，所述根据相位序列Phase(m)获取呼吸与心跳信号采用以下公
式获取呼吸与心跳信号Signal(m)：
Signal(m)=Phase(m)×λ4π,]]>其中，λ其为毫米波的波长，Signal(m)为呼吸与心跳信号。
5.根据权利要求4所述的非接触式人体生命体征测量方法，其特
征在于，通过以下方法对呼吸与心跳信号进行分离以获取呼吸信号与
心跳信号，包括：
获取带通滤波器H1和带通滤波器H2，其中所述带通滤波器H1的
通带范围为0.1Hz～0.75Hz，所述带通滤波器H2的通带范围为0.75Hz
～2.5Hz；
将呼吸与心跳信号Signal(m)通过所述带通滤波器H1，以获取呼吸
信号SignalB(m)；
将呼吸与心...

【专利技术属性】
技术研发人员：方姝阳，
申请(专利权)人：方姝阳，
类型：发明
国别省市：湖南;43