The invention discloses a method of non-contact radial artery waveform extraction, which mainly solves the problem of accuracy and robustness of non-contact radial artery pulse wave extraction in real scenes. The realization process is: (1) collecting 30 s video facing human wrist through a computer-controlled camera; (2) Laplacian pyramid is used to realize spatial decomposition of the collected video. Secondly, IIR filtering is applied to the subbands decomposed by pyramid to complete the time domain filtering, which enlarges the radial artery pulsation signal in the video; (3) After the enlarged video is partitioned, the power spectrum of all the subbands is analyzed, and the region with the highest signal-to-noise ratio is selected as the region of interest; (4) The region of interest is selected as the input signal, and the region is divided into three signal sources. Independent component analysis was carried out to obtain the radial artery waveform. The invention utilizes the pulsation characteristics of the radial artery, extracts the wrist radial artery pulsation signal by video motion amplification, then precisely selects the region of interest, reduces the interference of environmental noise, and further improves the accuracy of the pulse waveform by using independent component analysis.
【技术实现步骤摘要】
一种非接触式桡动脉波形提取方法
本专利技术属于计算机视觉领域,特别涉及一种非接触式桡动脉波形提取方法。
技术介绍
近年来,随着计算机视觉技术的深入探索,越来越多的计算机视觉理论知识应用到医学领域,一定程度上推动了医学的发展。计算机视觉借助计算机和摄像头等工具作为媒介,通过相关技术,对医学领域特定问题进行建模和研究,并从计算机视觉的角度探索解决问题方案,为医学的发展提供了一个独辟蹊径的思路。脉搏波是伴随着心脏周期性收缩的动脉血管波动的轨迹,它综合了心脏泵血活动和压力波沿动脉树传递途中携带的各种信息。通过记录脉搏波信号,并获取信息(如周期、幅值和速度等)来评判动脉性能,是心血管疾病防治领域前沿性课题之一。脉搏波信号的准确获取,是获取人体病例信息相关的特征参数,并为临床诊断提供客观的依据的前提。因此,寻求一种简单、可靠的脉搏波检测手段十分关键。目前,非临床手段进行脉搏波检测的方式很多,按照位置分类,可以分为颈动脉、股动脉、指动脉和桡动脉。其中,桡动脉最容易测量也最容易获取稳定的波形。桡动脉是人体前臂主要动脉之一,也是中医切脉的主要依据。桡动脉脉搏波常用于广义传递函数转换为主动脉脉搏波,通过计算力学指标来评估动脉的相关性能。按照检测原理分类,脉搏波检测又可以分为平面张力法和光电容积描记法。平面张力法,即将压力传感器固定于表面动脉,通过传感器记录信号以此记录脉搏波波形,目前国际上常用的传感器有美国的Millar公司的SPT-301,国内的合肥华科电子有限公司的HK-2000B应用较广。光电容积描记法常用于指尖式脉搏波信号的采集与分析,如基于指夹的脉搏波检测仪等。上述 ...
【技术保护点】
1.一种非接触式桡动脉波形提取方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)视频采集:将摄像头固定于人的手腕上方约0.3的位置,使摄像头正对腕部区域,通过计算机控制摄像头获取一段长度约30s的mp4格式的视频;(2)视频预处理:读取采集的腕部视频,将视频帧图像转换成矩阵,原始视频像素点在RGB颜色空间内采用8位整型存储,取值范围为[0,255],进行归一化处理,像素点的取值范围映射到[0,1]区间,使用64位双精度类型存储,每一帧图像Fi到矩阵Mi的映射公式为:
【技术特征摘要】
1.一种非接触式桡动脉波形提取方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)视频采集:将摄像头固定于人的手腕上方约0.3的位置,使摄像头正对腕部区域,通过计算机控制摄像头获取一段长度约30s的mp4格式的视频;(2)视频预处理:读取采集的腕部视频,将视频帧图像转换成矩阵,原始视频像素点在RGB颜色空间内采用8位整型存储,取值范围为[0,255],进行归一化处理,像素点的取值范围映射到[0,1]区间,使用64位双精度类型存储,每一帧图像Fi到矩阵Mi的映射公式为:(3)视频放大:对预处理后的视频帧序列采用欧拉视频放大方法进行处理,使视频中包含的腕部桡动脉搏动信号可视化;a)空间分解使用拉普拉斯金字塔进行视频帧图像的空间分解,从高斯金字塔的底层开始为图像的原始尺寸图像G0,逐级向上为第i层图像Gi,每一级所在的图像都是在下一级图像的下采样与高斯滤波得到,即第i级图像;那么第i层拉普拉斯金字塔的定义为,第i层的Gi减去第i+1层做过上采样的Gi+1,两者的残差即为第i层的拉普拉斯金字塔图像Li:其中,UP表示上采样,表示卷积运算,g5x5表示5x5的高斯滤波核,基于运算速度和滤波效果的综合考虑,选用5x5大小的滤波核;b)时域滤波利用IIR滤波器对拉普拉斯金字塔图像分解后的图像组,进行时域滤波,以获取桡动脉搏动信号;其中,IIR滤波器设计实现如下,IIR滤波器差分方程为:Y(z)=(1-r)Y(n-1)z-1+rX(z)(3)IIR滤波器系统函数为:其中0≤r≤1,可以看出(1-r)n逼近x轴方向,是个单边信号;两个所述IIR滤波器相减就构成带通滤波器,其对应的带通就是所要获取的桡动脉运动信号;c)放大与重构对时域滤波后的信号进行放大,将R通道的幅值保持不变,G和B通道分别放大1...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨学志,李江山,吴秀,方帅,金兢,
申请(专利权)人:合肥工业大学,
类型:发明
国别省市:安徽,34
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