人體皮膚的顏色會(huì)隨著脈搏的跳動(dòng)而發(fā)生變化,這種變化雖然是肉眼不可見的,但是卻可以被普通消費(fèi)級(jí)相機(jī)捕捉到,并用于脈搏波的估計(jì)。這種基于皮膚顏色變化脈搏波檢測技術(shù)被稱為成像型光電體積描記法（IPPG）。其操作簡單、耗材成本低、用戶體驗(yàn)舒適等優(yōu)點(diǎn)推動(dòng)其成為計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。集成了LED光源和攝像頭的智能手機(jī)是一種簡易有效的IPPG設(shè)備,可用于脈搏波的快速檢測。但是現(xiàn)實(shí)場景中存在各種復(fù)雜的干擾因素,使測得的脈搏波波形產(chǎn)生失真,導(dǎo)致波形質(zhì)量下降。傳統(tǒng)的脈搏波優(yōu)化方法大多只適用于某類具有特定統(tǒng)計(jì)特性的噪聲,并不適用于現(xiàn)實(shí)場景中復(fù)雜的噪聲綜合體。針對(duì)這一問題,提出兩種抗復(fù)雜噪聲干擾的算法,文章的主要內(nèi)容如下:（1）針對(duì)手機(jī)前置相機(jī)捕捉到的臉部脈搏信號(hào)中存在的波形失真問題,提出正交匹配跟蹤算法（AOMP）對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化處理。具體步驟包括:利用頻率在人體脈搏頻段內(nèi)的正弦信號(hào)構(gòu)建脈搏字典;計(jì)算字典中每條正弦信號(hào)與原始脈搏波的匹配度,選取匹配度最高的正弦波用以擬合原始脈搏波;計(jì)算擬合脈搏波與原始脈搏波的誤差,并對(duì)誤差做進(jìn)一步擬合,重復(fù)執(zhí)行,直至誤差滿足預(yù)設(shè)要求。（2）針對(duì)手機(jī)后置相機(jī)捕捉到的指尖脈搏信... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

脈搏波一次周期的示意圖

量則反映由血液容積變化所引起的光強(qiáng)變化。PPG 技術(shù)已經(jīng)被互，并被證明可以有效地檢測生理參數(shù)的實(shí)時(shí)變化規(guī)律（如：血氧率變異性、血壓、呼吸率和心臟輸出量）和評(píng)估心血管健康狀態(tài)、腦中風(fēng)）。Allen 在他的綜述論文中詳細(xì)介紹了 PPG 技術(shù)在臨其具體內(nèi)容可以參考文獻(xiàn)[6]。最近，基于綠色通道的 PPG 設(shè)備比近紅外光源，血紅蛋白和脫氧血紅蛋白對(duì)綠色波段光源具有更，基于綠色光源的 PPG 脈搏波具有更高的清晰度和信噪比[7]。光源和光學(xué)傳感器的具體位置，對(duì) PPG 信號(hào)的檢測可以分為兩和反射模式。在透射模式中，人體組織樣本被置于光源和傳感器通過接收組織透射光實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波的檢測。這類傳感器必須固的某個(gè)位置（如：指尖和耳垂），易受外界環(huán)境的影響（如：環(huán)圖 1.2 透過體表組織的光強(qiáng)變化圖Fig 1.2 Variation in light attenuation through issue

2.1 手機(jī)端 IPPG 技術(shù)的缺陷經(jīng)過最近幾年的發(fā)展，手機(jī)端 IPPG 技術(shù)取得了顯著的進(jìn)步。但是，作為一項(xiàng)新興技術(shù)，手機(jī)端 IPPG 仍存在著很多技術(shù)上的不足與缺陷。在硬件方面，由于不同型號(hào)的手機(jī)配置和性能都不相同，所以很難做到數(shù)據(jù)采集的規(guī)范化和統(tǒng)一化。部分高配手機(jī)相機(jī)的相機(jī)幀率可以達(dá)到 60 幀每秒及以上；相機(jī)分辨率可以達(dá)到 2000萬像素及以上；并且手機(jī)的 LED 光源可以切換成柔和模式。但是部分低配手機(jī)的相機(jī)幀率會(huì)低于 30 幀每秒，并且?guī)蕵O不穩(wěn)定；相機(jī)分辨率低，很難捕捉到清晰的 IPPG 信號(hào)；手機(jī)光源照射不均勻，光強(qiáng)過大導(dǎo)致出現(xiàn) IPPG 信號(hào)的色度飽和以及光源燙手現(xiàn)象。在視頻采集過程中，受試者難免會(huì)產(chǎn)生不自主的肌肉運(yùn)動(dòng)，引起臉部/指尖相對(duì)鏡頭產(chǎn)生位移已經(jīng)壓力變化，形成運(yùn)動(dòng)偽影，嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)偽影還會(huì)是 IPPG 信號(hào)產(chǎn)生完全失真。在測試環(huán)境方面，外界環(huán)境中光照強(qiáng)弱的變化，以及手機(jī)的晃動(dòng)引起的背景變化，都是導(dǎo)致 IPPG 信號(hào)失真的直接因素。這些因素混雜圖 2.1 基于臉部視頻的脈搏波檢測流程圖Fig 2.1 The framework of pulsatile waveform detection from facial videos

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于改進(jìn)YCrCb顏色空間的膚色分割[J]. 曹建秋,王華清,藍(lán)章禮.  重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(03)



本文編號(hào)：2950100