人體呼吸率的非接觸測量研究.pdf

1、社會的不斷發(fā)展，提高了人們的健康意識。以實時動態(tài)監(jiān)測的形式來監(jiān)視人體健康狀況，符合人們的醫(yī)療要求。呼吸監(jiān)測是監(jiān)測人體健康狀況的一個重要方面。呼吸監(jiān)控也是醫(yī)院監(jiān)測儀器以及可穿戴式設(shè)備的重要組成部分。但是傳統(tǒng)的呼吸測量方法往往是利用各種傳感器獲取呼吸信號，使用起來不方便，且價格比較昂貴，難以普及。所以本論文探討了在非接觸條件下實現(xiàn)呼吸測量的方法。
　　本文采用攝像頭拍攝視頻的作為采樣手段，攝像頭獲取包含人臉以及胸口的人體正面彩色視頻；

2、運用圖像處理的各種算法對圖像進(jìn)行處理得到人體臉部以及胸口的區(qū)域，作為信號采集區(qū)域。然后提取出這個區(qū)域的灰度值信號，利用高效的信號去噪方法得到較為準(zhǔn)確的呼吸波，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行呼吸率計算，從而實現(xiàn)呼吸的實時監(jiān)測。另一方面，本文也對完整人臉視頻的生理信號提取做了一定的探索。
　　主要研究內(nèi)容如下所示：
　?。?）基于膚色的人臉檢測。本文的檢測對象為胸口，由于胸口缺乏明顯的圖像特征，本文采用先檢測人臉，再推算胸口的方法。通過光照補

3、償、圖像濾波、膚色分割、形態(tài)學(xué)處理等數(shù)字圖像處理技術(shù)，獲取人臉膚色區(qū)域。利用投影法獲取人臉的邊界，推算胸口區(qū)域。
　?。?）呼吸波形的提取。對視頻中胸口區(qū)域，提取灰度值信號，進(jìn)行信號的頻譜分析以及可能存在噪聲分析，利用小波分析的方法濾除人體微動、環(huán)境光線干擾等噪聲，獲得比較干凈的呼吸信號。
　　（3）進(jìn)行準(zhǔn)確性、實時性、實用性三個方面的實驗以及初步界面的設(shè)計。
　?。?）整段視頻的心率呼吸信號提取研究。采用人臉的彩色視

4、頻錄像，并根據(jù)人臉檢測和顏色通道的盲源分離獲取有用信號。使用經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解（EMD）的方法，把采集信號分解成可以反映出生命信息的本征模態(tài)函數(shù)（IMF），最后根據(jù)所設(shè)計的提取準(zhǔn)則，提取出較為準(zhǔn)確的心跳和呼吸信號。
　　運用普通攝像頭拍攝系統(tǒng)，開發(fā)人體實時呼吸測量的軟件系統(tǒng)以及相關(guān)算法。通過采集人體正面圖像進(jìn)行實驗，獲得被測人員的數(shù)據(jù)，為以后的便捷健康醫(yī)療的研究工作提供了支持。實驗結(jié)果表明，該方法可以快速、準(zhǔn)確地實現(xiàn)人體呼吸的實時和長期