基于手机摄像头的心率测量方法及设备技术

本发明专利技术公开了基于手机摄像头的心率测量方法及设备，心率测量方法包括S1、调用手机上控制摄像头和闪光灯的接口；S2、获取从摄像头返回的每一帧图像和采样率A1，分别计算图像的RGB三个通道的像素点的平均值，并记录为Pr、Pg和Pb，三个通道降维后的数据的平均值记录为Prgb；S3、设定阈值范围H1、H2以及H3，并持续判断Pr、Pg和Pb是否分别处于H1、H2和H3内，若都符合，则进入步骤S4；否则进入步骤S1；S4、对采集的数据进行滤波；S5、对滤波后的数据进行心跳周期计算并转换成心率值；S6、对心率值进行区间统计，并在确定心率中心点后输出心率值和置信度；通过该方法计算出来的心率值可靠性高，并且可通过对异常情况的识别来提醒用户按要求完成测量。求完成测量。求完成测量。

【技术实现步骤摘要】
基于手机摄像头的心率测量方法及设备


[0001]本专利技术涉及领域，特别涉及基于手机摄像头的心率测量方法及设备。

技术介绍

[0002]随着技术的发展，可以使用手机来实现心率测量，主要包括如下步骤：把手指放置摄像头的位置，并且手指需要同时覆盖到闪光灯和摄像头；摄像头拍摄照片，从连续多张照片中提取信号，通过计算信号的周期性来计算心率；但这种心率测量方式存在抗干扰能力差的缺点，一旦信号不好，测出的心率值就不稳定；因此，急需一种基于手机摄像头的心率测量方法及设备来解决上述问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种基于手机摄像头的心率测量方法及设备。
[0004]本专利技术的一种实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：基于手机摄像头的心率测量方法，包括：
[0005]S1、调用手机上控制摄像头和闪光灯的接口，并使得闪光灯处于常亮状态以及开启摄像头的连续拍摄或者视频拍摄模式；
[0006]S2、获取从摄像头返回的每一帧图像和采样率A1，分别计算图像的RGB三个通道的像素点的平均值，并记录为Pr、Pg和Pb，三个通道降维后的数据的平均值记录为Pr gb；
[0007]S3、设定第一阈值范围H1、第二阈值范围H2以及第三阈值范围H3，并持续判断Pr是否处于第一阈值范围H1内、Pg是否处于第二阈值范围H2内以及Pb是否处于第三阈值范围H3内，若都符合，则进入步骤S4；否则进入步骤S1；
[0008]S4、对采集的数据进行滤波；
[0009]S5、对滤波后的数据进行心跳周期计算并转换成心率值；
[0010]S6、对心率值进行区间统计，并在确定心率中心点后输出心率值和置信度。
[0011]进一步地，在步骤S1和S2之间还包括如下步骤：
[0012]获取手机加速度传感器的数据，以判断测量过程中是否有移动，若检测到有明显的移动，则提示用户在静止状态下完成测量。
[0013]进一步地，在步骤S4中，包括如下步骤：
[0014]S4.1、基线滤波，将采集到前两笔Pr gb数据作为基线，采集到的数据均减去基线；
[0015]S4.2、带通滤波，对基线滤波后的数据进行带通滤波。
[0016]进一步地，在步骤S5中，包括如下步骤：
[0017]S5.1、缓存T1秒内滤波后的数据并计算平均幅度差F
n
(k)
[0018][0019]其中，n为当前缓存的数据序列，N为数据长度，k为两个数据点之间的距离，0<k<N
‑
1；
[0020]k为横轴，F
n
(k)为纵轴，k从小到大第一个波谷的位置是两个心跳之间的采样点数量，两个心跳之间的采样点的数量除以采样率A1即为信号的周期；
[0021]S5.2、心率值HR＝60*A1/I NTV，其中，I NTV为两个心跳之间的采样点数量。
[0022]进一步地，在步骤S5.1和S5.2之间还包括如下步骤：使用二次样条插值提高心跳周期精度。
[0023]进一步地，在步骤S6中，包括如下步骤：
[0024]S6.1、每隔T2秒更新一次缓存的滤波后的数据，保留最新的N笔数据，计算得到心率值；
[0025]S6.2将获得的心率值放入长度为M的队列中，当队列中的数据大于阈值B时开始区间统计，其中，0<B<M；
[0026]S6.3、以K1 bpm为一个区间，对队列中的心率值进行加权统计，当心率值落在一个区间内时，该区间的分数+C1，相邻的两个区间分数+C2，其中，0<C2<C1；
[0027]S6.4、计算相邻两个区间的分数之和并记录分数最大的，若最大分数相同，则取心率区间较小的一个；若相邻两个心率区间的分数之差大于C3，则取分数较高的心率区间的中间值为中心点；若相邻两个心率区间的分数之差≦C3，则取两个心率区间的中心作为中心点；
[0028]S6.5、以心率只统计的中心点
±
K2 bpm为有效区间，取该有效区间的所有心率值并在心率值数量大于D时确定并输出心率值和置信度；
[0029]若最新的E笔心率值都落入该有效区间，并且最大值
‑
最小值<C4，则置信度设为F1，心率值为该E笔数据的平均值；
[0030]若最新的E笔心率值都落入该有效区间，并且最大值
‑
最小值<C5，其中，C4<C5，则置信度设为F2，F2<F1,心率值为该E笔数据的平均值；
[0031]若最新的E+1笔心率值中有E笔都落入该有效区间，并且落入该有效区间的心率值中最大值
‑
最小值<C6，其中，C4<C6，则置信度设为F3，F3<F2,心率值为该E笔数据的平均值；
[0032]置信度越高，输出的心率值越可靠。
[0033]进一步地，当最新的实时心率值与上一笔心率值之差大于C7时，延后G笔心率值后再输出，延后期间输出上一笔的心率值。
[0034]基于手机摄像头的心率测量设备，应用所述的心率测量方法。
[0035]本专利技术的有益效果：基于手机摄像头的心率测量方法及设备，心率测量方法包括S1、调用手机上控制摄像头和闪光灯的接口，并使得闪光灯处于常亮状态以及开启摄像头的连续拍摄或者视频拍摄模式；S2、获取从摄像头返回的每一帧图像和采样率A1，分别计算图像的RGB三个通道的像素点的平均值，并记录为Pr、Pg和Pb，三个通道降维后的数据的平均值记录为Prgb；S3、设定第一阈值范围H1、第二阈值范围H2以及第三阈值范围H3，并持续判断Pr是否处于第一阈值范围H1内、Pg是否处于第二阈值范围H2内以及Pb是否处于第三阈值范围H3内，若都符合，则进入步骤S4；否则进入步骤S1；S4、对采集的数据进行滤波；S5、对滤波后的数据进行心跳周期计算并转换成心率值；S6、对心率值进行区间统计，并在确定心率中心点后输出心率值和置信度；通过该方法计算出来的心率值可靠性高，并且可通过对
异常情况的识别来提醒用户按要求完成测量。
附图说明
[0036]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0037]图1为基于手机摄像头的心率测量方法的流程图；
[0038]图2为基于手机摄像头的心率测量方法的一个实施例中前30个像素点的取值；
[0039]图3为基线滤波前的波形图；
[0040]图4为基线滤波后的波形图；
[0041]图5为带通滤波后的波形图；
[0042]图6为进行带通滤波以及平均幅度差计算后的波形图；
[0043]图7为二次样条插值的模拟图；
[0044]图8为抛物线的推本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于手机摄像头的心率测量方法，其特征在于，包括：S1、调用手机上控制摄像头和闪光灯的接口，并使得闪光灯处于常亮状态以及开启摄像头的连续拍摄或者视频拍摄模式；S2、获取从摄像头返回的每一帧图像和采样率A1，分别计算图像的RGB三个通道的像素点的平均值，并记录为Pr、Pg和Pb，三个通道降维后的数据的平均值记录为Pr gb；S3、设定第一阈值范围H1、第二阈值范围H2以及第三阈值范围H3，并持续判断Pr是否处于第一阈值范围H1内、Pg是否处于第二阈值范围H2内以及Pb是否处于第三阈值范围H3内，若都符合，则进入步骤S4；否则进入步骤S1；S4、对采集的数据进行滤波；S5、对滤波后的数据进行心跳周期计算并转换成心率值；S6、对心率值进行区间统计，并在确定心率中心点后输出心率值和置信度。2.根据权利要求1所述的基于手机摄像头的心率测量方法，其特征在于，在步骤S1和S2之间还包括如下步骤：获取手机加速度传感器的数据，以判断测量过程中是否有移动，若检测到有明显的移动，则提示用户在静止状态下完成测量。3.根据权利要求1所述的基于手机摄像头的心率测量方法，其特征在于，在步骤S4中，包括如下步骤：S4.1、基线滤波，将采集到前两笔Pr gb数据作为基线，采集到的数据均减去基线；S4.2、带通滤波，对基线滤波后的数据进行带通滤波。4.根据权利要求1所述的基于手机摄像头的心率测量方法，其特征在于，在步骤S5中，包括如下步骤：S5.1、缓存T1秒内滤波后的数据并计算平均幅度差F
n
(k)其中，n为当前缓存的数据序列，N为数据长度，k为两个数据点之间的距离，0<k<N
‑
1；k为横轴，F
n
(k)为纵轴，k从小到大第一个波谷的位置是两个心跳之间的采样点数量，两个心跳之间的采样点的数量除以采样率A1即为信号的周期；S5.2、心率值HR＝60*A1/INTV，其中，INTV为两个心跳之间的采样点数量。5.根据权利要求4所述的基于手机摄像头的心率测量方法，其特征在于，在步骤S5.1和S5.2之间还包括如下步骤：使用二次样条插值提高心跳周期...

【专利技术属性】
技术研发人员：高瑞军，
申请(专利权)人：广东沃莱科技有限公司，
类型：发明
国别省市：