面向跨终端扫脸健康检测的成像域自适应校准方法及装置与流程

本发明涉及健康检测，具体涉及面向跨终端扫脸健康检测的成像域自适应校准方法及装置。

背景技术：

1、扫脸健康检测通过分析面部皮肤中由血容量变化引起的微弱颜色波动提取 远程光电容积描记术（remote photoplethysmography，rppg）波形，并进一步估计心率、呼吸频率、心率变异性、血压风险或其他健康指标。

2、微弱颜色波动通常远小于皮肤静态反射、自动曝光、白平衡、相机噪声、视频压缩和环境光变化造成的像素变化；不同终端即使拍摄同一用户，也可能因传感器光谱响应、镜头与滤光片、图像信号处理器、伽马曲线、曝光时间、模拟增益、白平衡增益、帧率控制和编码策略不同而得到不同的rgb色彩时序；同一设备内部还存在动态变化，手机自动曝光会在测量过程中调整曝光时间和增益，自助终端所在场地可能使用具有工频闪烁的发光二极管‌（light emitting diode，led）光源；用户肤色、面部油脂反光、左右脸颊受光差异和局部遮挡也会改变脉搏信号在各颜色通道中的投影，仅在训练时增加光照增强或对目标设备微调模型，不能保证每一次实际采集都处于训练分布，也不能解释某次校准是否有足够证据。

技术实现思路

1、本发明提供了面向跨终端扫脸健康检测的成像域自适应校准方法及装置，以解决终端成像特性与会话成像状态无法分开建模的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种面向跨终端扫脸健康检测的成像域自适应校准方法，方法包括：

3、基于扫脸终端的设备档案、采集参数及原始成像数据构建成像域证据向量；

4、从设备档案中提取基准颜色解混矩阵，结合成像域证据向量，利用校准超网络，生成有界残差，并根据有界残差生成初始校准矩阵；

5、利用初始校准矩阵，将原始成像数据映射到标准成像域，得到标准化人脸时序信号；

6、从标准化人脸时序信号中分别提取多个预设皮肤区域对应的候选脉搏信号，同时提取预设对比区域的噪声信号，并基于候选脉搏信号和噪声信号迭代进行自校准，修正初始校准矩阵，得到自校准矩阵；

7、根据成像域证据向量和自校准矩阵计算校准可辨识度，并根据校准可辨识度与辨识度阈值的关系进行分流，输出检测结果。

8、本发明提供的面向跨终端扫脸健康检测的成像域自适应校准方法，通过设备基准与会话有界残差相分离的成像校准机制，构建成像域证据向量综合表征设备、环境与采集状态，借助多皮肤区域候选脉搏同步约束结合对比区域噪声信号完成会话自校准，能够有效抑制灯光频闪、相机自动曝光带来的伪脉搏干扰，降低不同扫脸终端硬件成像差异对rppg信号的影响，通过校准可辨识度门控做分级分流处理，质量不足时执行受限校准或停止输出结果，避免输出虚假健康数值；配合反事实训练与高可信会话锚点更新，提升跨终端测量结果一致性，适配手机、自助健康终端等多种设备的现场复杂采集环境，保障扫脸健康检测结果可信可靠。

9、在一种可选的实施方式中，校准超网络的训练过程包括：

10、获取原始人脸视频样本，对原始人脸视频样本施加反事实成像变换，得到反事实视频样本，反事实视频样本与原始人脸视频样本的生理时间轴一致；

11、根据原始人脸视频样本、反事实视频样本，利用经校准后的光电容积脉搏波、健康指标向量、标准成像域特征，构建反事实一致性损失；

12、基于反事实一致性损失、接触式参考损失、会话自校准损失以及校准边界损失构建总损失函数，并基于总损失函数对校准超网络的参数进行优化，得到最终的校准超网络。

13、本发明提供的面向跨终端扫脸健康检测的成像域自适应校准方法，通过生理时间轴不变的反事实成像变换模拟各类终端成像偏差，构建多维度总损失优化校准超网络，促使网络剥离设备、光照带来的成像干扰。无需依赖数据集特征简单对齐，保障不同成像条件下脉搏波形与健康指标输出一致，提升模型跨终端泛化能力。

14、在一种可选的实施方式中，方法还包括：

15、根据校准可辨识度筛选高可信会话，并对高可信会话进行一致性校验，一致性校验包括：跨终端一致性校验和/或单设备重复测量一致性校验；

16、当高可信会话通过一致性校验，且满足校准矩阵约束条件时，提取高可信会话的会话残差；

17、基于会话残差，按照预设小步长更新率对设备档案中的设备残差锚点进行迭代更新。

18、本发明提供的面向跨终端扫脸健康检测的成像域自适应校准方法，仅筛选高可信会话用于更新设备残差锚点，通过一致性校验与矩阵约束过滤无效测量数据，以小步长迭代方式更新设备档案，避免劣质会话污染档案数据，实现设备档案持续迭代优化，不断修正终端固有成像偏差，提升后续扫脸检测的校准精度与系统整体可靠性。

19、在一种可选的实施方式中，利用初始校准矩阵，将原始成像数据映射到标准成像域，得到标准化人脸时序信号，包括：

20、基于设备档案中的相机响应曲线，对原始成像数据执行逆伽马或分段逆响应，并利用初始校准矩阵补偿通道偏置及曝光增益，得到补偿成像数据；

21、将补偿成像数据映射至标准成像域，得到标准化人脸时序信号。

22、本发明提供的面向跨终端扫脸健康检测的成像域自适应校准方法，通过逆响应还原相机成像链路，结合通道偏置、曝光增益补偿映射至统一标准成像域，消除不同终端伽马特性、曝光参数带来的颜色差异，不追求画面观感，重点保留人脸微弱生理波动信号，为后续提取可靠脉搏信号提供标准化输入基础。

23、在一种可选的实施方式中，基于候选脉搏信号和噪声信号迭代进行自校准，修正初始校准矩阵，得到自校准矩阵，包括：

24、构建会话自校准损失函数，多皮肤区域脉搏同步损失、候选脉搏与噪声信号的相干抑制损失、生理频带外能量抑制损失、会话残差幅度约束损失以及校准参数时间平滑损失；

25、根据候选脉搏信号和噪声信号，利用自校准损失函数对有界残差进行迭代优化，得到自校准矩阵。

26、本发明提供的面向跨终端扫脸健康检测的成像域自适应校准方法，构建多维度会话自校准损失函数，既保证多皮肤区域脉搏信号同步，又抑制背景噪声造成的伪脉搏，同时约束残差幅度与参数突变，通过多约束联合迭代优化校准参数，减少灯光闪烁、自动曝光带来的信号干扰，避免过拟合，提升脉搏信号提取的准确性与校准结果稳定性。

27、在一种可选的实施方式中，根据成像域证据向量和自校准矩阵计算校准可辨识度，并根据校准可辨识度与辨识度阈值的关系进行分流，输出检测结果，包括：

28、基于设备元数据可靠度、多皮肤区域的有效冗余度、生理频带可观测度、校准参数不确定性以及成像质量负担，计算校准可辨识度；

29、当校准可辨识度高于第一阈值时，执行完整动态校准输出健康检测结果；

30、当校准可辨识度高于第二阈值、且不高于第一阈值时，执行受限校准，第二阈值低于第一阈值；

31、当校准可辨识度低于第二阈值时，停止输出数值结果并引导用户重新采集。

32、本发明提供的面向跨终端扫脸健康检测的成像域自适应校准方法，综合多类维度计算校准可辨识度，依据阈值实现分级分流处理，高可信度下执行完整校准输出结果，中等可信度启用受限校准，质量过低则停止输出并提示重采，避免低质量视频产生虚假健康数据，防止校准模型过度修正，保障扫脸健康检测输出结果的可靠性。

33、在一种可选的实施方式中，若同一用户在预设时间间隔内通过不同扫脸终端完成授权测量，则计算跨终端一致性指标，依据跨终端一致性指标定位测量偏差来源。

34、本发明提供的面向跨终端扫脸健康检测的成像域自适应校准方法，对同一用户短时间内多终端授权测量计算跨终端一致性指标，客观比对不同终端的测量输出，快速定位偏差来源于设备档案失配、环境光异常或是用户生理状态变化，避免简单对测量结果直接平均，便于排查终端问题，进一步保障扫脸健康检测结果可审计、可溯源。

35、第二方面，本发明提供了一种面向跨终端扫脸健康检测的成像域自适应校准装置，装置包括：

36、证据向量构建模块，用于基于扫脸终端的设备档案、采集参数及原始成像数据构建成像域证据向量；

37、有界残差计算模块，用于从设备档案中提取基准颜色解混矩阵，结合成像域证据向量，利用校准超网络，生成有界残差，并根据有界残差生成初始校准矩阵；

38、标准映射模块，用于利用初始校准矩阵，将原始成像数据映射到标准成像域，得到标准化人脸时序信号；

39、图像自校准模块，用于从标准化人脸时序信号中分别提取多个预设皮肤区域对应的候选脉搏信号，同时提取预设对比区域的噪声信号，并基于候选脉搏信号和噪声信号迭代进行自校准，修正初始校准矩阵，得到自校准矩阵；

40、检测结果输出模块，用于根据成像域证据向量和自校准矩阵计算校准可辨识度，并根据校准可辨识度与辨识度阈值的关系进行分流，输出检测结果。

41、第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的方法。

42、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的方法。