生理信号测量系统及其测量生理信号的方法技术方案

一种生理信号测量系统及其测量生理信号的方法。该测量生理信号的方法包括下列步骤：接收一影片并对每一影像框进行脸部检测；对第一影像框的第一脸部影像进行光体积变化描记图(PPG)计算与分析，得到第一区域的多个第一PPG信息及其对应第二区域的多个第二PPG信息；根据第一PPG信息以及第二PPG信息，决定至少一可信赖区域(ROI)以及一噪声参考区域；根据ROI以及噪声参考区域，产生ROI信息以及噪声参考区域信息；根据ROI信息以及噪声参考区域信息，对每一第二影像框的第二脸部影像的ROI以及噪声参考区域进行PPG的计算与分析，产生多个第三PPG信息；以及统计所有影像框的PPG信息，计算出生理信号的测量值。本发明专利技术可增进测量准确度，还可解决运算量庞大的问题。

Physiological Signal Measurement System and Its Method of Measuring Physiological Signal

A physiological signal measuring system and a method for measuring physiological signals are described. The method for measuring physiological signals includes the following steps: receiving a video and detecting the face of each image frame; calculating and analyzing the first face image of the first image frame by optical volume change mapping (PPG), obtaining multiple first PPG information of the first region and multiple second PPG information of the corresponding second region; and deciding to the first PPG information and the second PPG information according to the first PPG information and the second PPG information. Less than one reliable area (ROI) and one noise reference area; generating ROI information and noise reference area information according to ROI and noise reference area; calculating and analyzing the ROI and noise reference area of the second face image of each second image frame based on ROI information and noise reference area information, generating multiple third PPG information; and counting all images; The PG information of the frame is used to calculate the measured values of physiological signals. The invention can improve the measurement accuracy and solve the problem of huge amount of calculation.

【技术实现步骤摘要】
生理信号测量系统及其测量生理信号的方法
本公开涉及影像处理系统及其方法，特别涉及一种生理信号测量系统及其相关测量生理信号的方法。
技术介绍
影像式脉搏检测为近年来新兴的技术，此技术的优势在于利用市面上非常普遍的视频摄像机即能进行脉搏检测，且此技术为非接触式，待测者脸部与感测器(摄像机)间不需直接接触，不像传统的接触式手指型脉搏检测器有卫生方面的顾虑。一种常用的非接触式影像测量心率脉搏的方法，是由彩色影像中撷取出红色(R)、绿色(G)以及蓝色(B)三个色频，并根据各色频的光体积变化描记图(Photoplethysmography，以下简称PPG)计算心跳频率(或称心率)或脉搏。PPG信号是利用光感测组件吸收光线能量的原理，记录光线于血管中受血流脉动的变化而检测出来的信号。血管单位面积的血流量会随心脏的搏动而产生变化，光感测组件会随着血液量的变化使得感测电压跟着变化，因此可藉此推算出心率或脉搏。然而，此种方法在计算时是针对人脸整张影像皮肤的PPG作测量统计，如果有部分皮肤的PPG较不明显，就容易影响计算的结果。之后，也有人提出改良的非接触式影像测量心率脉搏的方法，其是针对肤色、亮度、与移动的问题加以改善。此方法先由特征点找到脸，接着将脸分割成数个区，在各区定义出追踪点并整区追踪，最后各区再精细地分割成许多小区域以计算PPG的平均，以找出脸部最能反映心率的皮肤部位。然而，上述改良的非接触式影像测量心率脉搏的方法存在两个问题。首先，上述方法所检测到的心跳频率仍会掺杂环境光源的干扰，并无法判断背景噪声强度而进行降噪(denoise)，进而影响准确率。其次，上述方法必须不断追踪各区的位置，会使用相当多的运算资源，尤其对嵌入式系统等运算资源较少又有限的系统来说，特征撷取追踪会拖慢整体运算速度。因此，需要提供一种生理信号测量系统及其测量生理信号的方法来解决上述问题。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提供一种生理信号测量系统及其相关测量生理信号的方法。本公开的一实施例提供一种测量生理信号的方法，适用于具有一影像输入装置与一影像处理器的一生理信号测量系统，该测量生理信号的方法包括下列步骤：接收包括多个连续影像框的一影片并对每一该等影像框进行脸部检测，以取得每一该等影像框的脸部影像，其中该等影像框包括一第一影像框以及多个第二影像框且该第一影像框的一第一脸部影像具有多个第一区域，每一该等第一区域具有多个第二区域；对该第一影像框的该第一脸部影像进行光体积变化描记图(PPG)计算与分析，以得到对应于该等第一区域的多个第一PPG信息以及对应于该等第二区域的多个第二PPG信息；根据该等第一区域的该等第一PPG信息以及一临界值，从该等第一区域中决定出一保留区域并根据该保留区域的该等第二区域的该等第二PPG信息与一临界值的比对结果，决定至少一可信赖区域(region-of-interest，ROI)以及一噪声参考区域；根据该第一脸部影像的该至少一ROI以及该噪声参考区域，产生一ROI信息以及一噪声参考区域信息，其中该ROI信息包括该至少一ROI对应的位置信息与PPG信息以及该噪声参考区域信息包括该噪声参考区域对应的位置信息与PPG信息；根据该ROI信息以及该噪声参考区域信息，对每一该等第二影像框的第二脸部影像的该ROI以及该噪声参考区域进行该PPG的计算与分析，产生多个对应的第三PPG信息；以及统计所有该等影像框的该等PPG信息，以计算出一生理信号的测量值。本公开另一实施例提供一种生理信号测量系统，该生理信号测量系统包括一影像输入装置、一影像处理器以及一显示装置；该影像输入装置用以撷取包括多个连续影像框的一影片，其中该等影像框包括一第一影像框以及多个第二影像框且该第一影像框的一第一脸部影像具有多个第一区域，每一该等第一区域具有多个第二区域；该影像处理器耦接至该影像输入装置，用以接收影片并对每一该等影像框进行脸部检测，以取得每一该等影像框的脸部影像，对该第一影像框的该第一脸部影像进行光体积变化描记图(PPG)计算与分析，以得到对应于该等第一区域的多个第一PPG信息以及对应于该等第二区域的多个第二PPG信息，根据该等第一区域的该等第一PPG信息以及一临界值，从该等第一区域中决定出一保留区域并根据该等保留区域的该等第二区域的该等第二PPG信息与一临界值的比对结果，决定至少一可信赖区域(region-of-interest，ROI)以及一噪声参考区域，根据该第一脸部影像的该至少一ROI以及该噪声参考区域，产生一ROI信息以及一噪声参考区域信息，其中该ROI信息包括该至少一ROI对应的位置信息与PPG信息以及该噪声参考区域信息包括该噪声参考区域对应的位置信息与PPG信息，根据该ROI信息以及该噪声参考区域信息，对每一该等第二影像框的第二脸部影像的该ROI以及该噪声参考区域进行该PPG的计算与分析，产生多个对应的第三PPG信息，以及统计所有该等影像框的该等PPG信息，以计算出一生理信号的测量值；该显示装置耦接至该影像处理器，用以显示该生理信号的测量值。本公开的上述方法可经由本公开的装置或系统来实践，其为可执行特定功能的硬件或固件，亦可以通过程序代码方式收录于一记录媒体中，并结合特定硬件来实践。当程序代码被电子装置、处理器、计算机或机器载入且执行时，电子装置、处理器、计算机或机器变成用以实践本公开的装置或系统。本公开提供一种测量生理信号的系统及其相关方法，藉由本专利技术的非接触式生理信号如心率感测算法，除了能直接找出影像中可信赖的位置检测心率，且不需浪费运算资源对每张影像进行特征撷取追踪，并且能利用人脸PPG变化较不明显的区域判断背景噪声进行降噪，一方面可增进测量准确度，另一方面可解决运算量庞大的问题。附图说明图1是显示依据本公开一实施例的生理信号测量系统的示意图。图2是显示本公开的测量生理信号的方法一实施例的流程图。图3A是显示本公开一实施例的脸部检测结果示意图。图3B是显示本公开一实施例的肤色检测撷取结果示意图。图3C是显示本公开一实施例的脸部区域粗分割结果示意图。图3D是显示本公开一实施例的脸部区域细分割结果示意图。图4A至图4C是显示本公开一实施例的脸部区域的PPG信息示意图。图5是显示本公开一实施例的脉搏测量结果示意图。图6A至图6C是显示本公开的测量生理信号的方法另一实施例的流程图。主要组件符号说明：10输入影像100生理信号测量系统110影像输入装置120影像处理器130储存装置140显示装置S202、S204、S206、S208、S210、S212步骤300、310、320影像321、322、323、324、325、326、327脸部区域410、420、430PPG信号S602～S642步骤具体实施方式为让本公开的目的、特征、和优点能更明显易懂，特举出下文实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。注意的是，本章节所叙述的实施例目的在于说明本专利技术的实施方式而非用以限定本公开的保护范围，任何所属领域的普通技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，应当可做些许更动与润饰，因此本公开的保护范围应当视所附的权利要求书所界定者为准。应理解下列实施例可经由软件、硬件、固件，或上述任意组合来实现。本公开实施例提供一种测量生理信号的系统及其相关方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量生理信号的方法，适用于具有一影像输入装置与一影像处理器的一生理信号测量系统，该测量生理信号的方法包括下列步骤：接收包括多个连续影像框的一影片并对每一该等影像框进行脸部检测，以取得每一该等影像框的脸部影像，其中该等影像框包括一第一影像框以及多个第二影像框且该第一影像框的一第一脸部影像具有多个第一区域，每一该等第一区域具有多个第二区域；对该第一影像框的该第一脸部影像进行光体积变化描记图PPG计算与分析，以得到对应于该等第一区域的多个第一PPG信息以及对应于该等第二区域的多个第二PPG信息；根据该等第一区域的该等第一PPG信息以及一临界值，从该等第一区域中决定出一保留区域并根据该保留区域的该等第二区域的该等第二PPG信息与一临界值的比对结果，决定至少一可信赖区域ROI以及一噪声参考区域；根据该第一脸部影像的该至少一ROI以及该噪声参考区域，产生一ROI信息以及一噪声参考区域信息，其中该ROI信息包括该至少一ROI对应的位置信息与PPG信息以及该噪声参考区域信息包括该噪声参考区域对应的位置信息与PPG信息；根据该ROI信息以及该噪声参考区域信息，对每一该等第二影像框的第二脸部影像的该ROI以及该噪声参考区域进行该PPG的计算与分析，产生多个对应的第三PPG信息；以及统计所有该等影像框的该等PPG信息，以计算出一生理信号的测量值。...

【技术特征摘要】
2017.08.09 TW 1061268791.一种测量生理信号的方法，适用于具有一影像输入装置与一影像处理器的一生理信号测量系统，该测量生理信号的方法包括下列步骤：接收包括多个连续影像框的一影片并对每一该等影像框进行脸部检测，以取得每一该等影像框的脸部影像，其中该等影像框包括一第一影像框以及多个第二影像框且该第一影像框的一第一脸部影像具有多个第一区域，每一该等第一区域具有多个第二区域；对该第一影像框的该第一脸部影像进行光体积变化描记图PPG计算与分析，以得到对应于该等第一区域的多个第一PPG信息以及对应于该等第二区域的多个第二PPG信息；根据该等第一区域的该等第一PPG信息以及一临界值，从该等第一区域中决定出一保留区域并根据该保留区域的该等第二区域的该等第二PPG信息与一临界值的比对结果，决定至少一可信赖区域ROI以及一噪声参考区域；根据该第一脸部影像的该至少一ROI以及该噪声参考区域，产生一ROI信息以及一噪声参考区域信息，其中该ROI信息包括该至少一ROI对应的位置信息与PPG信息以及该噪声参考区域信息包括该噪声参考区域对应的位置信息与PPG信息；根据该ROI信息以及该噪声参考区域信息，对每一该等第二影像框的第二脸部影像的该ROI以及该噪声参考区域进行该PPG的计算与分析，产生多个对应的第三PPG信息；以及统计所有该等影像框的该等PPG信息，以计算出一生理信号的测量值。2.如权利要求1所述的方法，还包括：根据脸部特征点，对该第一脸部影像进行一皮肤部位粗分割，以分割该第一脸部影像为该等第一区域。3.如权利要求1所述的方法，其中该根据该等第一区域的该等第一PPG信息以及该临界值，从该等第一区域中决定出该保留区域的步骤还包括：比对该等第一区域的该等第一PPG信息与该临界值；以及将该等第一区域中该第一PPG信息介于该临界值的范围内的第一区域设为该保留区域。4.如权利要求3所述的方法，其中该根据该保留区域的该等第二区域的该等第二PPG信息与该临界值的比对结果，决定该ROI以及该噪声参考区域的步骤还包括：比对每一该等第二区域的该第二PPG信息与该临界值；以及将该等第二区域中该第二PPG信息介于该临界值的范围内的第二区域设为该至少一ROI以及自该等第二区域中该第二PPG信息未介于该临界值的范围内的第二区域中决定该噪声参考区域。5.如权利要求4所述的方法，其中该自该等第二区域中该第二PPG信息未介于该临界值的范围内的第二区域中决定该噪声参考区域的步骤还包括：对该等第二区域中该第二PPG信息未介于该临界值的范围内的第二区域执行一变异数计算，得到多个变异数；以及根据该等变异数，决定该噪声参考区域；其中该噪声参考区域为该等第二区域中该第二PPG信息未介于该临界值的范围内的第二区域中具有最小变异数的第二区域。6.如权利要求1所述的方法，其中该对该第一影像框的该第一脸部影像进行该PPG计算与分析，以得到对应于该等第一区域的该等第一PPG信息以及对应于该等第二区域的该等第二PPG信息的步骤还包括：对该等第一区域及其对应该等第二区域执行一脉搏检测算法，以进行该PPG计算与分析，从而得到对应于该等第一区域的该等第一PPG信息以及对应于该等第二区域的该等第二PPG信息。7.如权利要求1所述的方法，还包括：执行脸部检测，以计算一当前处理影像框以及一先前处理影像框之间的脸部位置与大小的一差异值；在该差异值未大于一临界值时，直接对该当前影像框的该ROI进行该PPG计算与分析，并根据该PPG计算结果...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖郁仁，陈裕彦，
申请(专利权)人：纬创资通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71