用于移動(dòng)終端的信息采集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采集，特別涉及一種用于移動(dòng)終端的信息采集方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著物質(zhì)生活水平的迅速提高，許多新的危害人類健康的因素也接踵而來，如心血管疾病等已經(jīng)成為危害人類健康的最疾病。因此長(zhǎng)期監(jiān)護(hù)人體生理參數(shù)有利于了解人的健康情況。心率被認(rèn)定為眾多生理信息中最基本也是最重要的信息之一。在心率的數(shù)據(jù)采集方法中，切脈容易受到醫(yī)生主觀因素的影響，醫(yī)生在診斷病情的時(shí)候會(huì)采用聽診器輔助診斷。對(duì)于先進(jìn)的脈搏測(cè)量?jī)x，被測(cè)量者都與儀器或者醫(yī)生有一定的接觸，給被測(cè)量者帶來不適感。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提出一種用于移動(dòng)終端的信息采集方法，包括:
[0004]在移動(dòng)終端的視頻圖像中捕獲皮膚區(qū)域，過濾皮膚區(qū)域的像素點(diǎn)的干擾噪聲得到心率信號(hào);計(jì)算心率信號(hào)的波峰間距，通過統(tǒng)計(jì)直方圖進(jìn)行心率測(cè)量。
[0005]優(yōu)選的，所述在移動(dòng)終端的視頻圖像中捕獲皮膚區(qū)域，過濾皮膚區(qū)域的像素點(diǎn)的干擾噪聲得到心率信號(hào)，進(jìn)一步包括:
[0006]在視頻預(yù)處理過程中，將視頻的所有幀經(jīng)過計(jì)算后得到RGB通道的三個(gè)信號(hào)，將綠色通道像素值的均值中的主分量信號(hào)提取出來，通過皮膚的定位及跟蹤，確定感興趣區(qū)域后，取感興趣區(qū)域所有像素點(diǎn)像素值的平均值;獲取三塊感興趣區(qū)域的綠色通道像素值的平均值曲線，對(duì)這三條曲線的三組數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)降維，提取出包含心率信息的一維數(shù)據(jù)曲線;所述數(shù)據(jù)降維包括通過主分量分析得到主分量過濾噪聲，保留心率周期信號(hào)；
[0007]優(yōu)選的，所述計(jì)算心率信號(hào)的波峰間距，通過統(tǒng)計(jì)直方圖進(jìn)行心率測(cè)量，進(jìn)一步包括:
[0008]將原始心率信號(hào)X分為由周期性的心動(dòng)信號(hào)Xstat和低頻非周期性的趨勢(shì)信號(hào)Xtrend，利用時(shí)變的FIR高通濾波器將低頻非周期的趨勢(shì)信號(hào)過濾，保留周期信號(hào)的部分；
[0009]提取心率信號(hào)波峰之間的間距，然后進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出心跳間距，最后計(jì)算出心率，其中在計(jì)算心跳間距時(shí)，首先進(jìn)行波峰檢測(cè)，包括檢測(cè)信號(hào)中極大值的位置，也就是信號(hào)在某一小范圍內(nèi)的最大值;采用以下波峰檢驗(yàn)條件:
[0010]記檢測(cè)出信號(hào)X= {X1，X2，…，Xn}的波峰為Pi，i = l，2，…，m，m為波峰的個(gè)數(shù)，僅當(dāng)Pi滿足以下三個(gè)條件時(shí)，確定為有效波峰:
[0011]⑴波峰Pi與其左邊相鄰的三個(gè)值XI，X2，X3組成的數(shù)組Xl ’ = Ul，X2，X3，Pi}中，最大值是波峰的值P1，最小值為波峰左邊第三個(gè)值X1;
[0012](2)波峰Pi與其右邊相鄰的三個(gè)值?、臹組成的數(shù)組X2’ = {pi，X4，X5，X6}中，最大值是波峰的值P1，最小值為波峰右邊第三個(gè)值站；
[0013](3)波峰的值pi大于所有波峰均值的1/5;
[0014]采用二次多項(xiàng)式波峰擬合對(duì)波峰位置進(jìn)行修正，擬合過程進(jìn)一步包括:
[0015]選定正確的波峰區(qū)間，取所有波峰間距平均值intAvg，記某個(gè)波峰的位置為P，針對(duì)每個(gè)擬合范圍為[P-2/3X intAvg，P+2/3 X intAvg]對(duì)于一個(gè)波峰頂端出現(xiàn)了兩個(gè)尖峰的情況，將兩個(gè)波峰合并在一起做波峰擬合;將檢測(cè)出的兩個(gè)波峰的位置分別記為xdPx2，當(dāng)(X2-X1)〈intAvg/2即兩個(gè)波峰之間的間距小于所有波峰之間間距均值的一半時(shí)，將兩個(gè)峰值合并在一起，取擬合信號(hào)范圍為[x1-2/3 X intAvg，X2+2/3 X intAvg]進(jìn)行波峰擬合;否則對(duì)兩個(gè)波峰分別取擬合范圍為[x1-2/3 X intAvg,xi+2/3 X intAvg]和[X2-2/3 X intAvg,X2+2/3 X intAvg]進(jìn)行兩次波峰擬合。
[0016]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]本發(fā)明提出一種用于移動(dòng)終端的信息采集方法，通過移動(dòng)終端遠(yuǎn)距離采集生理數(shù)據(jù)，提高了數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和用戶的舒適性。
【附圖說明】
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于移動(dòng)終端的信息采集方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下文與圖示本發(fā)明原理的附圖一起提供對(duì)本發(fā)明一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述。結(jié)合這樣的實(shí)施例描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于任何實(shí)施例。本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求書限定，并且本發(fā)明涵蓋諸多替代、修改和等同物。在下文描述中闡述諸多具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。出于示例的目的而提供這些細(xì)節(jié)，并且無這些具體細(xì)節(jié)中的一些或者所有細(xì)節(jié)也可以根據(jù)權(quán)利要求書實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0020]本發(fā)明的一方面提供了一種用于移動(dòng)終端的信息采集方法。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于移動(dòng)終端的信息采集方法流程圖。
[0021]本發(fā)明利用移動(dòng)終端采集視頻，對(duì)皮膚區(qū)域像素點(diǎn)的平均值提取主分量信號(hào)，以過濾采集原始信號(hào)時(shí)的干擾噪聲;然后，計(jì)算心率信號(hào)的波峰間距，采用重疊界限的直方圖進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)心率的測(cè)量。
[0022]首先對(duì)視頻進(jìn)行預(yù)處理，將皮膚區(qū)域的綠色通道像素值的均值中的主分量信號(hào)提取出來，去除了部分噪聲的干擾，提取出心率信號(hào)。
[0023]本發(fā)明提取心率信號(hào)的載體是視頻中人皮膚膚色的微小顏色變化。通過皮膚的定位及跟蹤，確定感興趣區(qū)域后，取感興趣區(qū)域所有像素點(diǎn)像素值的平均值，視頻的所有幀經(jīng)過計(jì)算后就得到了 RGB三個(gè)通道的三個(gè)信號(hào)。
[0024]本發(fā)明將感興趣區(qū)域分割成三塊。第I，2區(qū)域分別是感興趣區(qū)域上半部分從中間分成左右兩個(gè)區(qū)域，第3區(qū)域是感興趣區(qū)域的下半部分。分別取這三塊區(qū)域綠色通道像素值的平均值曲線，對(duì)這三條曲線的三組數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)降維，消除噪聲，提取出包含心率信息的一維數(shù)據(jù)曲線。
[0025]要利用這些信號(hào)中有意義的部分加以處理，計(jì)算出心率，就需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的降維處理。數(shù)據(jù)降維是指高維數(shù)據(jù)之間的線性關(guān)系在降維之后的低維數(shù)據(jù)中能夠得以保持。
[0026]本發(fā)明采用PCA進(jìn)行數(shù)據(jù)降維處理，綠色通道的數(shù)據(jù)曲線都具有相同的周期性，所以通過主分量分析得到的主分量過濾了其他的噪聲，能夠最大限度的保留心率周期信號(hào)。
[0027]本發(fā)明進(jìn)一步通過對(duì)主分量分析后得到的心率信號(hào)進(jìn)行濾波、去趨勢(shì)化等信號(hào)處理來降低噪聲，采用直方圖統(tǒng)計(jì)的方法求得心率。
[0028]采用濾波器進(jìn)行濾波是為了消除曲線中的尖峰，為之后檢測(cè)波峰消除障礙，采用尚斯濾波器，選擇尚斯濾波的窗口大小為5。
[0029]要消除信號(hào)整體偏向趨勢(shì)，一方面可以采取光照消除或者補(bǔ)償，對(duì)強(qiáng)光進(jìn)行遮擋，對(duì)弱光或者側(cè)光采取手動(dòng)添加光源照射皮膚補(bǔ)償光照；另一方面就是通過信號(hào)處理將信號(hào)中的不穩(wěn)定因素去除。本發(fā)明在保證光照的前提下采取了基于平滑先驗(yàn)方法的去趨勢(shì)化。該方法將原始心率信號(hào)X分為由周期性的心動(dòng)信號(hào)Xstat和低頻非周期性的趨勢(shì)信號(hào)Xtrend，利用一個(gè)時(shí)變的FIR高通濾波器，將低頻非周期的趨勢(shì)信號(hào)過濾，有效的保留周期信號(hào)的部分，達(dá)到了很好的去趨勢(shì)化的效果。
[0030]本發(fā)明采用直方圖統(tǒng)計(jì)的方法求得心率，首先提取心率信號(hào)波峰之間的間距，然后進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出心跳間距，最后計(jì)算出心率。為了得到波峰之間的間距，首先要進(jìn)行波峰檢測(cè)，其包括檢測(cè)一個(gè)信號(hào)中極大值的位置，也就是信號(hào)在某一個(gè)小范圍內(nèi)的最大值。采用以下波峰檢驗(yàn)條件:
[0031]記檢測(cè)出信號(hào)Χ={χι，χ2，.._，Xn}的波峰為Pi，i = l，2，…，m，m為波峰的個(gè)數(shù)。以Pi為例，只有當(dāng)Pi滿足以下三個(gè)條件時(shí)，確定為有效波峰。
[0032]( I )波峰Pi與其左邊相鄰的三個(gè)值Xl，X2，X3組成的數(shù)組Xl ’ = {xi，X2，X3，pi}中，最大值是波峰的值P1，最小值為波峰左邊第三個(gè)值X1。<