一种基于视频图像的脉搏波传导速度检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于视频图像的脉搏波传导速度检测方法及装置，该方法包括：获取待检测者预设身体部位在静止状态下的预设时长的视频数据；对视频数据进行处理，获取所有帧图像，对每一帧图像分别进行分割，提取每一帧图像中的第一目标区域和第二目标区域；将各帧图像转换为灰度格式，计算第一目标区域的灰度重心与第二目标区域的灰度重心的实际距离；提取第一目标区域和第二目标区域所对应的脉搏波信号，使用差分法计算第一目标区域的脉搏波信号与第二目标区域的脉搏波信号的时间差；基于上述处理结果计算得到脉搏波传导速度。本发明专利技术无需复杂检测装置，减小了工作量和对人体的伤害。伤害。伤害。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视频图像的脉搏波传导速度检测方法及装置


[0001]本专利技术涉及非接触式生理参数检测
，特别涉及一种基于视频图像的脉搏波传导速度检测方法及装置。

技术介绍

[0002]脉搏波是指心脏在跳动过程中，会波动性地将血液射入主动脉，主动脉壁因此会产生脉搏压力波，简称脉搏波，脉搏波以一定速度沿着血管壁向外周血管传导，这个速度被称为脉搏波传导速度(PWV)。脉搏波传导速度是评价动脉硬化的一个重要标准，脉搏波传导速度的检测可以很大程度上帮助临床医生发现高血压患者血管损害程度；脉搏波传导速度在对心脑血管疾病风险和预后的评估中均具有重大意义。临床上，一般是通过测量记录两个动脉部位间的脉搏波传导时间和距离来计算出脉搏波传导速度，比如选择肱动脉和踝动脉测定臂踝PWV、颈动脉和肱动脉测定上臂PWV、颈动脉和股动脉测定颈股PWV等。
[0003]平面张力法是测量PWV的传统方法之一，主要适用于浅动脉，比如桡动脉、股动脉和颈动脉等。测量过程包括以下几个步骤：1选定测量部位，测量两点之间的距离；2将压力感受器置于测量部位搏动最明显处；3启动PWV测定装置。平面张力法需要注意几点影响，一是传感器的测量位置的选择，要减少操作者和受检者的活动产生的影响，二是要注意使探头尽量垂直于血管轴线，三是注意使下按的力量刚好能将动脉压平。另一种测量PWV的方法是导管法，这是一种有创的方法。将造影导管送入动脉鞘内，导管头端送到主动脉根部，导管尾端和动脉鞘的侧孔处各自连接一个压力换能器，压力换能器与生理记录仪连接，得到主动脉根部与髂动脉两点的动脉内压力波形，测量两个压力波形起始点的距离即为脉搏波传导的时间差T1；再测量造影导管进入体内的长度，减去动脉鞘长度即是两点之间的距离L1，再将造影导管头端回撤至腹主动脉处，重复上述测量得T2和L2，主动脉根部和腹主动脉的距离则为L1‑
L2，脉搏波在这两点之间的传输时间则为T1‑
T2，脉搏波传输距离除以脉搏波传输时间即可得到PWV。尽管导管法的测量准确度高，但是由于导管法会对患者造成一定伤害，不为多数患者接受，因此导管法未能在临床上普及。近些年来，临床上使用比较多的测量PWV的方法是示波法，使用示波测量技术，通过测量臂踝PWV，实现测量PWV的自动化，提高了测量效率。示波法的优点是操作简便，可重复性高，准确度也较高。但现有的检测方法需要借助复杂的检测装置，且工作量较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于视频图像的脉搏波传导速度检测方法及装置，以解决现有技术所存在的检测装置复杂，工作量较大和对人体产生伤害的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：
[0006]一方面，本专利技术提供了一种基于视频图像的脉搏波传导速度检测方法，该基于视频图像的脉搏波传导速度检测方法包括：
[0007]获取待检测者预设身体部位在静止状态下的预设时长的视频数据；
[0008]对所述视频数据进行处理，获取所述视频数据中的所有帧图像，并对获取的每一帧图像分别进行分割，提取每一帧图像中的第一目标区域和第二目标区域；其中，在各帧图像中，所述第一目标区域在图像中的位置及大小均相同；同时，在各帧图像中，所述第二目标区域在图像中的位置及大小也均相同；
[0009]将各帧图像转换为灰度格式，获取所述第一目标区域和第二目标区域的灰度重心，计算出第一目标区域的灰度重心与第二目标区域的灰度重心间的实际距离；提取所述第一目标区域和第二目标区域所对应的脉搏波信号，使用差分法计算出第一目标区域的脉搏波信号与第二目标区域的脉搏波信号的时间差；
[0010]以两个灰度重心之间的实际距离作为脉搏波的传导距离，以两个脉搏波信号之间的时间差作为脉搏波的传导时间，计算得到脉搏波的传导速度。
[0011]进一步地，获取所述第一目标区域和第二目标区域的灰度重心，包括：
[0012]通过以下公式计算得到单帧图像中相应目标区域的灰度重心的坐标值；其中，所述相应目标区域指的是所述第一目标区域或所述第二目标区域；
[0013][0014][0015]其中，a0、b0分别表示相应目标区域的灰度重心的横、纵坐标；Q表示相应目标区域；W(x,y)表示相应目标区域中坐标为(x,y)的点的灰度值；
[0016]对所有帧图像灰度重心的坐标求平均，得到相应目标区域的灰度重心位置。
[0017]进一步地，所述计算出第一目标区域的灰度重心与第二目标区域的灰度重心的实际距离，包括：
[0018]基于第一目标区域的灰度重心位置与第二目标区域的灰度重心位置，计算得到第一目标区域的灰度重心与第二目标区域的灰度重心在图像中的距离；
[0019]获取图像中距离与实际距离的比例尺，根据所述比例尺，基于两个灰度重心在图像中的距离，根据比例换算计算得到两个灰度重心的实际距离。
[0020]进一步地，提取第一目标区域和第二目标区域所对应的脉搏波信号，包括：
[0021]计算每一帧图像相应目标区域中的全部像素点的第三四分位数，求取所有帧图像对应的像素点的第三四分位数的均值；对每一帧图像，统计其相应目标区域中灰度值大于所述均值的像素点总数，以统计的所述像素点总数作为当前帧图像所对应时刻的脉搏波信号的强度；以图像帧数为横坐标，以每帧图像对应的脉搏波信号的强度为纵坐标绘制曲线，作为相应目标区域所对应的原始脉搏波信号；其中，所述相应目标区域指的是所述第一目标区域或第二目标区域；
[0022]对所述原始脉搏波信号进行经验模态分解，分解出不同频率成分的信号分量，根据脉搏波信号的频率特性滤除低频的基线平移和高频的噪声干扰分量，得到滤波后的脉搏波信号，并将滤波后的脉搏波信号作为最终的脉搏波信号。
[0023]进一步地，所述使用差分法计算出第一目标区域的脉搏波信号与第二目标区域的脉搏波信号的时间差，包括：
[0024]分别获取所述第一目标区域和所述第二目标区域所对应的滤波后的脉搏波信号的所有波峰和波谷；计算两个脉搏波信号相邻的波峰时间帧差值的平均值和相邻的波谷时间帧差值的平均值，再对波峰时间帧差值的平均值和波谷时间帧差值的平均值求平均，将计算结果记为两个目标区域脉搏波信号的时间差。
[0025]另一方面，本专利技术还提供了一种基于视频图像的脉搏波传导速度检测装置，该基于视频图像的脉搏波传导速度检测装置包括：
[0026]视频数据获取模块，用于获取待检测者预设身体部位在静止状态下的预设时长的视频数据；
[0027]数据处理模块，用于执行以下步骤：
[0028]对所述视频数据进行处理，获取所述视频数据中的所有帧图像，并对获取的每一帧图像分别进行分割，提取每一帧图像中的第一目标区域和第二目标区域；其中，在各帧图像中，所述第一目标区域在图像中的位置及大小均相同；同时，在各帧图像中，所述第二目标区域在图像中的位置及大小也均相同；
[0029]将各帧图像转换为灰度格式，获取所述第一目标区域和第二目标区域的灰度重心，计算出第一目标区域的灰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于视频图像的脉搏波传导速度检测方法，其特征在于，包括：获取待检测者预设身体部位在静止状态下的预设时长的视频数据；对所述视频数据进行处理，获取所述视频数据中的所有帧图像，并对获取的每一帧图像分别进行分割，提取每一帧图像中的第一目标区域和第二目标区域；其中，在各帧图像中，所述第一目标区域在图像中的位置及大小均相同；同时，在各帧图像中，所述第二目标区域在图像中的位置及大小也均相同；将各帧图像转换为灰度格式，获取所述第一目标区域和第二目标区域的灰度重心，计算出第一目标区域的灰度重心与第二目标区域的灰度重心间的实际距离；提取所述第一目标区域和第二目标区域所对应的脉搏波信号，使用差分法计算出第一目标区域的脉搏波信号与第二目标区域的脉搏波信号的时间差；以两个灰度重心之间的实际距离作为脉搏波的传导距离，以两个脉搏波信号之间的时间差作为脉搏波的传导时间，计算得到脉搏波的传导速度。2.如权利要求1所述的基于视频图像的脉搏波传导速度检测方法，其特征在于，获取所述第一目标区域和第二目标区域的灰度重心，包括：通过以下公式计算得到单帧图像中相应目标区域的灰度重心的坐标值；其中，所述相应目标区域指的是所述第一目标区域或所述第二目标区域；应目标区域指的是所述第一目标区域或所述第二目标区域；其中，a0、b0分别表示相应目标区域的灰度重心的横、纵坐标；Q表示相应目标区域；W(x,y)表示相应目标区域中坐标为(x,y)的点的灰度值；对所有帧图像灰度重心的坐标求平均，得到相应目标区域的灰度重心位置。3.如权利要求2所述的基于视频图像的脉搏波传导速度检测方法，其特征在于，所述计算出第一目标区域的灰度重心与第二目标区域的灰度重心的实际距离，包括：基于第一目标区域的灰度重心位置与第二目标区域的灰度重心位置，计算得到第一目标区域的灰度重心与第二目标区域的灰度重心在图像中的距离；获取图像中距离与实际距离的比例尺，根据所述比例尺，基于两个灰度重心在图像中的距离，根据比例换算计算得到两个灰度重心的实际距离。4.如权利要求1所述的基于视频图像的脉搏波传导速度检测方法，其特征在于，提取所述第一目标区域和第二目标区域所对应的脉搏波信号，包括：计算每一帧图像相应目标区域中的全部像素点的第三四分位数，求取所有帧图像对应的像素点的第三四分位数的均值；对每一帧图像，统计其相应目标区域中灰度值大于所述均值的像素点总数，以统计的所述像素点总数作为当前帧图像所对应时刻的脉搏波信号的强度；以图像帧数为横坐标，以每帧图像对应的脉搏波信号的强度为纵坐标绘制曲线，作为相应目标区域所对应的原始脉搏波信号；其中，所述相应目标区域指的是所述第一目标区域或第二目标区域；
对所述原始脉搏波信号进行经验模态分解，分解出不同频率成分的信号分量，根据脉搏波信号的频率特性滤除低频的基线平移和高频的噪声干扰分量，得到滤波后的脉搏波信号，并将滤波后的脉搏波信号作为最终的脉搏波信号。5.如权利要求4所述的基于视频图像的脉搏波传导速度检测方法，其特征在于，所述使用差分法计算出第一目标区域的脉搏波信号与第二目标区域的脉搏波信号的时间差，包括：分别获取所述第一目标区域和所述第二目标区域所对应的滤波后的脉搏波信号的所有波峰和波谷；计算两个脉搏波信号相邻的波峰时间帧差值的平均值和相邻的波谷时间帧差值的平均值，再对波峰时间帧差值的平均值和波谷时间帧差值的平均值求平均，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙雷，孙晓明，魏清阳，吕召彪，邱述洪，李永宏，杨钦泰，刘子锋，
申请(专利权)人：联通广东产业互联网有限公司中山大学附属第三医院，
类型：发明
国别省市：