【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及人体健康监控，尤其是一种采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法、装置和系统。
技术介绍
1、现代医疗健康监测领域，无接触式的通信感知生命体征监测技术日趋成熟，无接触式的监测手段目前主要有毫米波雷达技术、视觉技术、红外技术等。通过这几项技术，可以实现在一定距离内对受试者的呼吸、心率、血压、体温等生命体征做到实时监测。
2、对于非接触式的呼吸检测看似较为常见，但是其准确率依旧是一个难题，尤其是受试者进入深度睡眠状态时，其反射的毫米波雷达信号幅度会大幅降低，甚至淹没于噪声中，在信号谱估计的自相关环节，其自相关的结果有时候会与无人状态时监测的信号极为相似。
3、对于受影响的呼吸信号，现有技术使用的方法一般都会舍弃小功率的信号，例如，文献cn202311004130.8提出了一种通过分时段重提取距离单元的方法来降低背景噪声已经身体微动对呼吸信号产生的干扰，文献cn202111612665.4则使用了选取功率最大的位置作为固定距离单元的方法来避免干扰。
4、但是，对于深睡眠下的低信噪比雷达信号，提取出的呼吸信号质量较差，使用现有技术只能舍弃，这将严重影响睡眠状态下受试者的呼吸速率的准确性。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术中睡眠状态下获取的呼吸数据难以保证精确度的缺陷，本专利技术提出了一种采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法，可通过相位修正，获得更为准确的呼吸数据。
2、本专利技术提出的一种采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法，包括以
3、s1、设置红外摄像头和雷达，红外摄像头和雷达的探测范围均覆盖目标区域，红外摄像头用于探测目标区域内人体温度的最高点，雷达用于探测目标区域内人体的胸腔振动；
4、s2、雷达向目标区域发射信号，当雷达获取到回波信号，则解析中频相位信号；获取雷达信号到达目标区域时红外摄像头采集到的体温最高点坐标(x1,y1)，计算人体偏离值d＝[(x1-x0)2+(y1-y0)2]1/2；(x0,y0)为人体处于初始位置时红外摄像头检测到的人体体温最高点坐标；
5、s3、判断是否满足d≥p，p为设定的偏离阈值；是，则判断当前雷达中频信号的相位发生了偏移，执行步骤s4进行相位修正；否，则执行s5；
6、s4、将当前雷达信号的中频相位信号替换为上一帧雷达信号的中频相位信号；
7、s5、对中频相位信号进行滤波，滤波后的中频相位信号记作滤波信号；
8、s6、对滤波信号做fft运行，并对fft运算结果进行自相关运算，提取相关峰，相关峰包含呼吸的频率和幅度信息；
9、s7、结合设定的判决机制，筛选有效的呼吸频率和幅度构成呼吸数据。
10、优选的，s7中，判决机制为：
11、获取红外摄像头取景框中心温度tc，如果tc≤tc0，则表示环境无人，检测无效；如果tc>tc0，则表示环境有人，检测有效，保留s6获取的呼吸频率和幅度作为呼吸数据，tc0为人体温度下限值。
12、优选的，tc0＝35℃。
13、优选的，s3中偏离阈值p的计算公式为：
14、
15、m为红外摄像头拍摄图像的横坐标上坐标点数量，n为红外摄像头拍摄图像的纵坐标上坐标点数量。
16、优选的，雷达采用毫米波雷达。
17、优选的，雷达在t时间上发射信号回波后的中频相位信号的计算公式为：
18、
19、d(t)＝d0+δd(t)
20、其中，f0表示雷达信号的频率，π表示圆周率，c表示光速；d(t)为毫米波雷达在t时间上发射的毫米波到达胸腔时胸腔的起伏距离，d0表示毫米波雷达与人体胸腔的初始距离，δd(t)表示胸腔的起伏距离随时间t的变化量。
21、优选的，s5中对中频相位信号进行滤波时，通带设置为0.1-0.5hz。
22、本专利技术提出的一种雷达呼吸检测方法的装置，包括红外摄像头、毫米波雷达和数据处理模块；数据处理模块包括顺序连接的雷达信号处理模块、相位提取模块、相位修正模块、带通滤波器、fft及自相关模块和判决模块；相位修正模块还连接红外摄像头；
23、红外摄像头和毫米波雷达的探测范围均覆盖目标区域，红外摄像头用于探测目标区域内人体温度的最高点，毫米波雷达用于探测目标区域内人体的胸腔振动；
24、雷达信号处理模块对收到的雷达中频信号作距离维fft运算，得到距离信息；雷达信号处理模块输出的每一帧距离信息通过相位提取模块提取中频相位信号；
25、相位修正模块用于计算人体偏离值d；当d≥p，相位修正模块输出相位提取模块针对上一帧距离信息提取的中频相位信号；当d＜p，相位修正模块输出相位提取模块最近提取的中频相位信号；p为设定的偏离阈值；
26、带通滤波器对相位修正模块输出的中频相位信号进行滤波，以获取滤波信号；fft及自相关模块对滤波信号先做fft运算，再对fft运算结果进行自相关运算，以提取相关峰，再对相关峰进行特征提取，以获取每一帧毫米波雷达信号包含的呼吸数据；判决模块根据设定的判决机制筛选有效的呼吸数据。
27、本专利技术提出的一种采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测系统，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器连接存储器，处理器用于执行所述计算机程序，以实现所述的采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法。
28、本专利技术提出的一种存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现所述的采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法。
29、本专利技术的优点在于：
30、(1)本专利技术提出的一种采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法，使用红外摄像头辅助毫米波雷达作为无接触式的监测手段，通过红外图像可以定位受试者的位置信息，修正因较大幅度的体动产生的相位偏差，从而可以获得更为准确的呼吸数据。
31、(2)本专利技术中，通过红外测得体温值，即可判断监测对象是有人还是无人状态，从而实现有效呼吸数据的筛选，避免了自相关环节的误判可以更准确地监测人体的呼吸速率。
32、(3)本专利技术中简化了中频相位信号的计算方式，提高了雷达信号处理速率，结合应用场景，在不影响呼吸判断精度的情况下提高了整体的计算速度。
33、(4)本专利技术提供的装置和系统，为采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法提供了载体，便于所述方法的推广。
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1.一种采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法，其特征在于，S7中，判决机制为：
3.如权利要求2所述的采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法，其特征在于，Tc0＝35℃。
4.如权利要求1所述的采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法，其特征在于，S3中偏离阈值p的计算公式为：
5.如权利要求1所述的采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法，其特征在于，雷达采用毫米波雷达。
6.如权利要求5所述的采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法，其特征在于，雷达在t时间上发射信号回波后的中频相位信号的计算公式为：
7.如权利要求1所述的采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法，其特征在于，S5中对中频相位信号进行滤波时，通带设置为0.1-0.5Hz。
8.一种采用如权利要求1-7任一项所述的采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法的装置，其特征在于，包括红外摄像头、毫米波雷达和数据处理模块；数据处理模块包括顺序连接的雷达信号处理模块、相位提取模块、相位修正
9.一种采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测系统，其特征在于，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器连接存储器，处理器用于执行所述计算机程序，以实现如权利要求1-7任一项所述的采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法。
10.一种存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现如权利要求1-7任一项所述的采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法。
...【技术特征摘要】
1.一种采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法，其特征在于，s7中，判决机制为：
3.如权利要求2所述的采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法，其特征在于，tc0＝35℃。
4.如权利要求1所述的采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法，其特征在于，s3中偏离阈值p的计算公式为：
5.如权利要求1所述的采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法，其特征在于，雷达采用毫米波雷达。
6.如权利要求5所述的采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法，其特征在于，雷达在t时间上发射信号回波后的中频相位信号的计算公式为：
7.如权利要求1所述的采用红外摄像辅助的雷达呼吸检测方法，其特征在于，s5中对中频相位...
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