采用自適應信號恢復算法的非接觸式心率檢測
關鍵詞：光電容積成像技術 面部運動 心率檢測 期望血液容積脈沖信號
摘要：目的心率是反映人體心血管狀況和心理狀態的重要生理參數。最近的研究表明,光電容積成像技術可以在不接觸人體的情況下,利用消費級的攝像機捕獲面部表皮顏色的變化進而估計心率。然而,在實際環境中,面部運動帶來的干擾會導致心率檢測的準確性下降。近年來,國內外學者已經提出了一些方法來去除運動噪聲,但是效果均不理想。為了解決上述問題,提出一種可以抗面部運動干擾的新方法。方法首先檢測和跟蹤受試者的臉部。然后將臉部區域分塊,并提取各塊的色度特征建立原始血液容積脈沖矩陣,利用自適應信號恢復算法從原始血液容積脈沖矩陣中分離出低秩矩陣并構建期望血液容積脈沖信號。最后通過功率譜密度估計心率。結果在環境光作為光源的條件下,利用網絡攝像頭采集30名受試者的人臉視頻進行實驗分析。結果顯示,提出的方法測得的心率與參考值具有很強的相關性:在靜態場景中皮爾森相關系數r=0.990 2,在動態場景中r=0.960 5。并且與最新方法相比,動態場景中的誤差率降低了53.90%,相關性提高了7.46%。此外,在10 min的心率檢測實驗中,方法的測量值與參考值保持著良好的一致性。結論本文方法優于現有的非接觸式心率檢測技術,能有效地消除面部運動帶來的干擾,長期穩定地檢測心率。
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