本發明公開了一種非接觸式心率監測方法，包括：步驟1）從攝像頭捕捉到視頻流，并對視頻的每一幀進行處理，從視頻幀中獲取到人臉位置信息，并將人臉位置信息導入到跟蹤器中；步驟2）對獲取到的人臉位置信息進行跟蹤，并將獲取到的人臉位置信息進行處理，并從中提取到人臉皮膚圖像，并將人的整個可視面部區域與其他背景區域剝離；步驟3）對獲取到的人臉的皮膚區域進行信號強度區域分類，其中，分類區域大小為單一像素區域，由此提取單一像素的信號純潔度；步驟4）光照補償等步驟。

技術領域

本發明屬于一種非接觸式心率監測方法。

背景技術

光電容積描記法(PPG)技術是一種用于檢測心臟周期性同步脈動信號的技術，通過此項技術能夠計算出被檢測物體的心率，血氧甚至血壓等生理指標。由于心臟是人臉重要器官之一，心率，血氧等生理指標能有效反應人類生命體征，并能進一步做醫療分析用途；因此光電容積描記技術被廣泛應用在醫療分析，生命體征監測，運動物體體征監測等領域。

光電容積描記技術法分為透射型和反射型兩種。傳統的光電容積描記法技術采用的是接觸式測量，大部分為透射型，被檢測物體需要在指定部位佩戴相應檢測傳感設備，如醫療監護儀和運動手環，接觸式光電容積描記法(CPPG)通過特定波長光束照射皮膚組織，傳感設備中的光電傳感器能夠采集經皮下動脈結締組織吸收后再反射的光源，由于光源密度會隨著動脈血液流量呈周期同步變化，因此能夠準確繪制出信號圖并計算心率等指標。

非接觸光電容積描記法(RPPG)是一種無損近距離非接觸式用于檢測心臟周期性同步脈動信號的技術。由于他的便利性，舒適性和無創傷性被漸漸廣泛關注，原理大致與接觸式相同，非接觸光電容積描記法采用反射型檢測。不同的是，此方法是通過CMOS數字RGB攝像頭，采集特定部位，如人臉，手腕，的視頻流，并從視頻流提取出在特定波段光照下的選定檢測部位的光源密度變化，通過信號放大得到信號圖并計算心率等指標。

非接觸式光電容積描記法的出現，具有廣泛的應用價值和潛力，由于其無需佩戴設備，和僅需通過常見CMOS數字攝像頭便可采集測量；具有低成本，方便，以及多目標檢測等特點，但其容易受物體移動、光照變化及被檢測物體生理特征情況等條件約束。在現在應用中仍不能被廣泛應用。

與此同時人工智能領域祥相關技術在近年呈快速發展，特別是基于神經網絡的圖像處理技術，這為相關領域包括RPPG檢測提供了更多的改良可能。

其中，現有的非接觸式光電容積法(RPPG)心率測量的方法，其主要缺點集中在：

人臉檢測部分，大部分現有技術只能檢測正臉及小角度側臉。

ROI區域的選取，現有技術是依賴人臉檢測輸出的坐標擬合，檢測區域的選取只能框選大概區域，由于個體的生理結構差異性，如真皮層厚度不一；現有技術并不能最好地選取信號強度高的檢測區域，影響最終結果。

由于人臉剛性移動，導致ROI區域不能有效被鎖定，導致信號源擾動，即便最新的追蹤方案，也只能解決人臉前后、上下及左右移動三個自由度，不能解決人頭部的旋轉、搖擺及俯仰另外三個自由度。

對于人臉非剛性移動，如講話、大笑、哭泣等行為發生時，會產生臉部區域形變，因此會對光源透射產生干擾，從而引起信號擾動。

光照也是影響信號結果好壞的因素之一，主要分為光照強度不足，如低光照，和光源不穩定，光照環境改變情況下，如室內可見光源的閃爍等。

檢測區域應該被持續穩定追蹤，以保證信號的穩定。一旦不能穩定追蹤，會引入檢測誤差得不到準確的結果。

現有RGB模型只考慮單通道或者雙通道信號處理，在現實環境中不能很好地適應復雜光照環境。

發明內容

為了建立一種適應實際日常應用的監測方法，本專利提出了一種能夠動態適應被檢測物體移動，適應多光照環境，以及智能選取最優檢測區域的新型基于非接觸光電容積描記法的生物體征檢測方法。