一种基于多摄像头的非接触式生命体征参数的无缝检测方法技术

本发明专利技术为一种基于多摄像头的非接触式生命体征参数检测方法，其特征是利用P台摄像头设备同时采集人体上半身视频信号，选取P台摄像头中包含感兴趣区域像素个数最多的颜色通道数据，构成像素均值优选集合。之后采用总体平均经验模态分解法分解，通过设定生命体征参数范围，确定最佳本征模式分量。最后对所述最佳本征模式分量采用峰值检测算法获得生命体征参数检测结果。本发明专利技术提供了一种基于多摄像头的非接触式生命体征参数无缝检测方法，能够克服现有单个摄像头进行非接触式生命体征参数检测技术的不足，从而为临床疾病诊疗、日常健康监护实现非接触式的、连续的和准确的生命体征参数检测。

A seamless detection method of non-contact vital signs parameters based on multi cameras

The invention provides a non-contact method for detecting vital signs parameters based on multi-cameras. The method is characterized in that P cameras are used to collect video signals of upper body of human body at the same time, and the color channel data with the largest number of pixels in the region of interest in P cameras are selected to form the optimal set of pixel mean values. Then, the total average empirical mode decomposition method is used to decompose, and the optimal eigenmode component is determined by setting the range of vital sign parameters. Finally, the peak detection algorithm is used to obtain the detection results of vital sign parameters. The invention provides a non-contact seamless detection method for vital sign parameters based on multi-camera, which can overcome the shortcomings of the existing single camera non-contact detection technology for vital sign parameters, thereby realizing non-contact, continuous and accurate vital sign parameters for clinical disease diagnosis and treatment and daily health monitoring. Number detection.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多摄像头的非接触式生命体征参数的无缝检测方法
本专利技术属于医学信息检测
，尤其涉及一种基于多摄像头的非接触式生命体征参数的无缝检测方法。
技术介绍
生命体征参数，例如心率、呼吸率等，是临床常规诊断的生理指标，对慢性疾病的诊断、治疗和监护等具有重要意义。常规的生命体征参数检测设备一般需要与人体进行直接接触，由于准确率高，广泛应用于医学临床、急救和社区医疗等场合。但是，有些接触式的测量方式需要使用导电凝胶或者酒精擦拭，有些需要采用胸带进行捆绑，或使用吸附电极作用于人体，或使用弹簧夹夹在耳垂或手指等部位。这些电极接触方式长期作用时可能会引起皮肤刺激或者疼痛等不适。近些年来，非接触式生命体征检测方法引起了广泛的关注，它克服了传统接触式方法的不足，能够满足一些特殊情况的使用要求，例如，重症监护室、长期连续监测、家庭医疗、航天医疗等环境。其中，新近兴起的基于视频的非接触式生命体征参数检测技术，由于其设备要求较低，成本不高，并且能够做到随时随地舒适方便的监测，引起了国内外学术界的广泛关注。基于视频的非接触式生命体征参数检测技术实质上是通过摄像头获取连续人体视频图像信号，由于器官(心脏或肺部)的周期性收缩和舒张会引起体表血管容积/呼吸气体温度等发生周期性改变，引起反射光强度产生相应变化，这种变化能够反映生命体征参数的活动的规律，通过视频图像来捕捉这些细微的变化，经过人脸识别和盲源分离技术，可以得到生命体征参数，例如心率、呼吸率等。已有研究一般采用单个摄像头进行个体脸部视频采集，但是当个体在测试环境中运动时，可能导致单个摄像头检测不到人脸，从而无法实现基于摄像头的非接触式生命体征参数检测，导致生命体征参数检测的非连续性。
技术实现思路
本专利技术为克服现有单个摄像头进行非接触式生命体征参数检测技术的不足之处，提供了一种基于多摄像头的非接触式生命体征参数的无缝检测方法，以期实现生命体征参数的无缝检测，从而为临床疾病诊疗、日常健康监护实现非接触式的、连续的和准确的生命体征参数检测。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术一种基于多摄像头的非接触式生命体征参数的无缝检测方法的特点是按如下步骤进行：步骤1：利用P台摄像头设备分别获取I帧人体上半身图像，记任意第p台摄像头获取的I帧人体上半身图像为F(p)＝[f1(p),f2(p),…,fi(p),…,fI(p)]，fi(p)表示第p台摄像头获取的第i帧人体上半身图像，i＝1,2,...,I，p＝1,2,…,P且P≥2；步骤2：对所述第i帧人体上半身图像fi(p)进行感兴趣区域检测，得到第p台摄像头第i帧人体上半身图像fi(p)的感兴趣区域所包含的像素个数ai(p)，从而得到第p台摄像头I帧人体上半身图像F(p)的感兴趣区域所包含的像素个数集合A(p)＝[a1(p),a2(p),…,ai(p),…,aI(p)]，进而得到P台摄像头I帧人体上半身图像的感兴趣区域所包含的像素个数集合A＝[A(1),A(2),…,A(p),…,A(P)]T；步骤3：计算第p台摄像头第i帧人体上半身图像fi(p)感兴趣区域的第n个颜色通道的像素均值xi,n(p)，从而得到第p台摄像头I帧人体上半身图像F(p)感兴趣区域的第n个颜色通道的像素均值集合进而得到第p台摄像头I帧人体上半身图像F(p)感兴趣区域的N个颜色通道的像素均值集合最终得到P台摄像头I帧人体上半身图像感兴趣区域的N个颜色通道的像素均值集合X＝[X(1),X(2),…,X(p),…,X(P)]T；n＝1,2,…,N；步骤4：初始化i＝1；步骤5、选取P台摄像头第i帧人体上半身图像的感兴趣区域所包含的像素个数集合Ai＝[ai(1),ai(2),…,ai(p),…,ai(P)]T中的最大值所对应的摄像头编号记为maxi，并将第maxi台摄像头第i帧人体上半身图像感兴趣区域的N个颜色通道的像素均值集合放入N个颜色通道像素的均值优选集合X(max)中；表示第maxi台摄像头第i帧人体上半身图像感兴趣区域的第n个颜色通道的像素均值；步骤6、将i+1赋值给i，并返回步骤5执行，直到i＞I为止，从而得到I帧人体上半身图像感兴趣区域的N个颜色通道的像素均值优选集合X(max)＝[X1(max),X2(max),…,Xi(max),…,XI(max)]；步骤7、选择所述N个颜色通道的像素均值优选集合X(max)中最大氧合血红蛋白吸收率所对应的颜色通道，记为best，从而得到第i帧人体上半身图像的第best个颜色通道的像素均值进而得到I帧人体上半身图像的第best个颜色通道的像素均值集合步骤8、利用总体平均经验模态分解法对所述I帧人体上半身图像的第best个颜色通道的像素均值集合进行分解，得到用于反映生命体征参数的L个本征模式分量S＝[S1,S2,…,Sl,…,SL]T；Sl表示第l个本征模式分量；步骤9：定义候选本征模式分量集Scad，并初始化Scad为空；初始化l＝1；步骤10、计算第l个本征模式分量Sl的频谱图，判断第l个频谱图中最大幅值所对应的频率是否处于所设定的生命体征参数的频率范围内，若处于，则将第l个本征模式分量Sl加入候选本征模式分量集Scad中；否则直接执行步骤11；步骤11、将l+1赋值给l；并返回步骤10，直到l＞L为止，从而得到候选本征模式分量集Scandi；步骤12、比较所述候选本征模式分量集Scandi中每个本征模式分量频率所对应的最大幅值，并选取最大值所对应的本征模式分量作为最佳本征模式分量，对所述最佳本征模式分量采用峰值检测算法获得生命体征参数的检测结果。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术能够解决由于个体移动等导致单个摄像头无法检测到人脸时，通过利用多摄像头策略恢复出相当于“同一”摄像头采集的生命体征信号，从而实现了生命体征参数连续的和准确的检测，为临床疾病诊疗和日常健康监护提供非接触式检测手段。2、本专利技术通过判断同一时刻能够提供最大感兴趣区域的摄像头，确定其为最佳生命体征信号，且将具有最大氧合血红蛋白吸收率的颜色通道确定为最佳颜色通道，通过这两个策略进一步保证了视频检测心率的准确性。3、本专利技术总体平均经验模态分解法具有将非平稳的时间序列分解为有限个数的本征模式分量，从而进一步消除了其他噪声和可能的环境光变化残留噪声的影响，得到了准确的视频心率检测结果。综上所述，本专利技术充分利用了多个摄像头采集不同角度生命体征信号的优势，解决了由于个体运动或移动造成单个摄像头无法检测到感兴趣区域而造成的生命体征参数无法连续检测的缺点，提供一种基于多摄像头策略的无缝生命体征参数检测方法，能够准确地、连续地非接触式生命体征参数检测，在临床疾病诊断和日常健康监护方面具有重要的应用前景。附图说明图1为本专利技术方法的流程图；图2为本专利技术摄像头安放示意图；图3-1为本专利技术R颜色通道的像素均值优选时间序列；图3-2为本专利技术G颜色通道的像素均值优选时间序列；图3-3为本专利技术B颜色通道的像素均值优选时间序列；图4为本专利技术对绿色通道进行EEMD后生成的本征模式分量S1至S9；图5为本专利技术对每一个本征模式分量进行FFT变换，得到的频谱图，从上到下分别对应于本征模式分量S1至S9的频谱图；图6为本专利技术对最佳本征模式分量进行峰值检测得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多摄像头的非接触式生命体征参数的无缝检测方法，其特征按如下步骤进行：步骤1：利用P台摄像头设备分别获取I帧人体上半身图像，记任意第p台摄像头获取的I帧人体上半身图像为F(p)＝[f1(p),f2(p),…,fi(p),…,fI(p)]，fi(p)表示第p台摄像头获取的第i帧人体上半身图像，i＝1,2,...,I，p＝1,2,…,P且P≥2；步骤2：对所述第i帧人体上半身图像fi(p)进行感兴趣区域检测，得到第p台摄像头第i帧人体上半身图像fi(p)的感兴趣区域所包含的像素个数ai(p)，从而得到第p台摄像头I帧人体上半身图像F(p)的感兴趣区域所包含的像素个数集合A(p)＝[a1(p),a2(p),…,ai(p),…,aI(p)]，进而得到P台摄像头I帧人体上半身图像的感兴趣区域所包含的像素个数集合A＝[A(1),A(2),…,A(p),…,A(P)]T；步骤3：计算第p台摄像头第i帧人体上半身图像fi

【技术特征摘要】
1.一种基于多摄像头的非接触式生命体征参数的无缝检测方法，其特征按如下步骤进行：步骤1：利用P台摄像头设备分别获取I帧人体上半身图像，记任意第p台摄像头获取的I帧人体上半身图像为F(p)＝[f1(p),f2(p),…,fi(p),…,fI(p)]，fi(p)表示第p台摄像头获取的第i帧人体上半身图像，i＝1,2,...,I，p＝1,2,…,P且P≥2；步骤2：对所述第i帧人体上半身图像fi(p)进行感兴趣区域检测，得到第p台摄像头第i帧人体上半身图像fi(p)的感兴趣区域所包含的像素个数ai(p)，从而得到第p台摄像头I帧人体上半身图像F(p)的感兴趣区域所包含的像素个数集合A(p)＝[a1(p),a2(p),…,ai(p),…,aI(p)]，进而得到P台摄像头I帧人体上半身图像的感兴趣区域所包含的像素个数集合A＝[A(1),A(2),…,A(p),…,A(P)]T；步骤3：计算第p台摄像头第i帧人体上半身图像fi(p)感兴趣区域的第n个颜色通道的像素均值xi,n(p)，从而得到第p台摄像头I帧人体上半身图像F(p)感兴趣区域的第n个颜色通道的像素均值集合进而得到第p台摄像头I帧人体上半身图像F(p)感兴趣区域的N个颜色通道的像素均值集合最终得到P台摄像头I帧人体上半身图像感兴趣区域的N个颜色通道的像素均值集合X＝[X(1),X(2),…,X(p),…,X(P)]T；n＝1,2,…,N；步骤4：初始化i＝1；步骤5、选取P台摄像头第i帧人体上半身图像的感兴趣区域所包含的像素个数集合Ai＝[ai(1),ai(2),…,ai(p),…,ai(P)]T中的最大值所对应的摄像头编号记为maxi，并将第maxi台摄像头第i帧人体上...

【专利技术属性】
技术研发人员：成娟，陈勋，宋仁成，刘爱萍，刘羽，陈强，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34