一种心率检测方法及设备与流程

1.本发明涉及心率检测技术，特别是一种心率检测方法及设备。


背景技术：

2.随着科技水平的提高，手指静脉识别技术发展迅猛，并将逐渐走入人们的生活，手指静脉识别技术依据人类手指中流动的血液可吸收特定波长的光线，而使用特定波长光线对手指进行照射，可得到手指静脉的清晰图像。现阶段指静脉识别技术大多用在身份识别上。如果能够在不添加多余硬件设备的情况下，挖掘指静脉识别装置的功能也能够提高该技术在市面上的普及性。现阶段大多采用光感技术来检测心率，光感检测设备中的光感元件不仅成本高，而且容易受到环境光、肤色和接触距离的影响，导致存在一定的误差率。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出将指静脉识别技术与检测心率结合的检测方法及设备。
4.本发明提供的检测方法的技术方案包括以下步骤：
5.s1：获取手指静脉识别装置的采集的静脉视频；
6.s2：提取静脉视频的手指区域为感兴趣区域；
7.s3：对删除前n个画面帧后的静脉视频进行灰度计算，以得到灰度均值差数组，所述n为正整数；
8.s4：对每一个灰度均值差数组进行计算得到相关性数组，标记相关性数组的峰值最高时的数值；
9.s5：计算相关性数组的峰值最高时的数值的心率。
10.进一步地，提取静脉视频的感兴趣区域的具体步骤为：
11.s201：提取静脉视频的第一帧图片的手指区域为感兴趣区域；
12.s202：根据第一帧图片的感兴趣区域提取视频中其余帧数图片的感兴趣区域。
13.进一步地，对删除前n个画面帧后的静脉视频进行灰度计算，以得到灰度均值差数组，所述n为正整数，具体步骤为：
14.s301：计算删除n个画面帧的静脉视频的每帧图片的灰度均值，灰度值的计算公式为：
[0015][0016]
其中，n为每帧图片的像素点数量总和，为单帧图片的灰度均值；
[0017]
s302：计算每帧图片和前一帧图片的灰度均值差，以得到灰度均值差数组，灰度均值差的计算公式为：
[0018]
[0019]
进一步地，n为帧率的两倍。
[0020]
进一步地，对每一个灰度均值差数组进行计算得到相关性数组，具体为：采用错位点积计算法，所述错位点积的计算公式为：
[0021]
c_{av}[k]＝sum a[n k]*v[n]
[0022]
其中a、v为输入的灰度均值差数组，k为1。
[0023]
进一步地，标记相关性数组的峰值最高时的数值，具体为：计算相关性数组的二阶差分数组，标记二阶差分数组中小于0的位置为峰值最高时的数值。
[0024]
进一步地，计算相关性数组的峰值最高时的数值的心率的公式为：
[0025][0026]
其中，fs为视频采集的频率，hr为预测的心率，lag为峰值最高时的数值对应估计心跳周期。
[0027]
本发明提供的检测设备的技术方案包括：手指静脉识别装置、显示屏和控制装置；控制装置用于执行如上的心率检测方法；
[0028]
控制装置与显示屏和手指静脉识别装置分别连接，手指静脉识别装置用于身份识别和采集静脉视频，显示屏用于显示身份数据和心率数据；控制装置用于计算心率以及控制显示屏和手指静脉识别装置。
[0029]
进一步地，手指静脉识别装置包括红外线感应灯和摄像头，红外线感应灯用于感应人体的活动，摄像头用于拍摄身份指纹信息和静脉视频。
[0030]
进一步地，控制装置包括存储器和控制器，存储器与摄像头连接，存储器用于存储身份指纹信息和静脉视频。
[0031]
本发明的有益效果是：本发明提供了一种心率检测方法，本方法基于手指静脉识别装置，获取手指静脉识别装置的采集的静脉视频；提取静脉视频的手指区域为感兴趣区域；对删除前n个画面帧后的静脉视频进行灰度计算，以得到灰度均值差数组，所述n为正整数；对每一个灰度均值差数组进行计算得到相关性数组，标记相关性数组的峰值最高时的数值；计算相关性数组的峰值最高时的数值的心率。本发明先删除静脉视频中前n个画面帧，以减少噪声对检测结果的影响；对静脉视频进行灰度计算，以得到一个灰度均值差数组，利用灰度均值差数组得到相关性数组，相关性数组的峰值最高时的数值为两帧图片差别最小处，通过该数值计算心率有利于提高检测心率数据的准确性。本发明还提供了一种心率检测设备，包括手指静脉识别装置、显示屏和控制装置，手指静脉识别装置识别身份和采集视频，控制装置计算心率并传输给显示器以显示数据。本发明通过较少的元器件和较为简单的方法即可完成对心率的检测，与现有技术相比，降低了成本，提高了检测的准确度。
附图说明
[0032]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]
图1是本发明检测方法的流程图；
[0034]
图2是本发明检测方法提取感兴趣区域前后的图像；
[0035]
图3是本发明检测方法灰度均值差数组的相关性数组曲线图。
具体实施方式
[0036]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]
参照图1，本发明检测方法的优选实施例包括以下步骤：
[0038]
首先，获取手指静脉识别装置的采集的静脉视频，在手指静脉识别装置识别身份的同时进行采集静脉视频，减少采集时间；
[0039]
然后，提取静脉视频的手指区域为感兴趣区域；此步骤将手指区域提取出来，避免背景区域发生变化而影响后续计算的数值；
[0040]
再然后，删除静脉视频中前n个画面帧，n为正整数，对删除n个画面帧后的静脉视频进行灰度计算，以得到灰度均值差数组；一般视频的初始会有一些噪声，这些噪声容易影响计算的准确度，删除一定数量的画面帧后，可以有效地减少噪声，提高计算的准确度。灰度计算包括灰度均值计算和灰度均值差计算，利用灰度值检测心率，使得图像显示更清晰，数据更易展现；
[0041]
下一步，对每一个灰度均值差数组进行计算得到相关性数组，标记相关性数组的峰值最高时的数值；利用灰度均值数组计算相关性，能有效提高视频相关性的准确度；
[0042]
最后，计算相关性数组的峰值最高时的数值的心率，选取相关性最高时的数值检测心率，使得检测结果更精准。
[0043]
在一些实施例中，提取静脉视频的感兴趣区域的具体步骤为：
[0044]
图2为提取感兴趣区域前后的示意图，提取静脉视频的第一帧图片的手指区域为感兴趣区域；然后根据第一帧图片的感兴趣区域提取视频中其余帧数图片的感兴趣区域，使得视频中的手指部分显示区域被全部提取出来，去除视频中与手指区域无关的部分，增加检测的精准度。
[0045]
在一些实施例中，删除静脉视频中前n个画面帧，n为正整数，对删除n个画面帧后的静脉视频进行灰度计算，以得到灰度数组，具体步骤为：首先计算删除n个画面帧的静脉视频的每帧图片的灰度均值，灰度均值的计算公式为：
[0046][0047]
其中，n为每帧图片的像素点数量总和，为单帧图片的灰度均值；
[0048]
然后计算每帧图片和前一帧图片的灰度均值差，以得到灰度均值差数组，灰度均值差的计算公式为：
[0049][0050]
在一些实施例中，n为帧率的两倍，在实际测试中，删除静脉视频中两倍帧率的画
面帧时，心率检测结果最趋近于实际心率值。
[0051]
在一些实施例中，5.对每一个灰度均值差数组进行计算得到相关性数组，具体为：采用错位点积计算法，所述错位点积的计算公式为：
[0052]
c_{av}[k]＝sum a[n k]*v[n]
[0053]
其中a、v为输入的灰度均值差数组，k为1。
[0054]
在一些实施例中，标记相关性数组的峰值最高点的数值，具体为：参照图3，图3的横坐标表示视频的帧数，纵坐标表示相关性数组的相关值，二阶差分数组中小于0的位置为相关性数组的峰值，即图3中的圆点为相关性数组的峰值，通过二阶差分数组计算相关性数组的峰值的最高点，即y点为相关性数组的峰值最高点的数值。
[0055]
在一些实施例中，计算相关性数组的峰值最高时的数值的心率的公式为：
[0056][0057]
其中，fs为视频采集的频率，hr为预测的心率，lag为峰值最高时的数值对应估计心跳周期。
[0058]
本发明提供的检测设备的技术方案包括：手指静脉识别装置、显示屏和控制装置；控制装置用于执行如上的心率检测方法。
[0059]
控制装置与显示屏和手指静脉识别装置分别连接，手指静脉识别装置将采集到的视频发送至控制装置，控制装置利用上述心率检测方法检测使用者的心率，然后控制显示屏显示身份数据和心率数据，这里的身份数据可以为外部终端传输至本设备中的预存的身份信息，通过采集指纹以对应身份。
[0060]
在一些实施例中，手指静脉识别装置包括红外线感应灯和摄像头，红外线感应灯用于感应人体的活动，当人体进入红外线感应灯的感应范围时，红外线感应灯亮起，同时摄像头开始采集指纹信息和静脉视频。
[0061]
在一些实施例中，控制装置包括存储器和控制器，存储器与摄像头连接，存储指纹信息和静脉视频；控制器用于计算心率和控制手指静脉识别装置和显示屏。
[0062]
在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
[0063]
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
[0064]
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0065]
在本发明中所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件
产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，简称rom)、随机存取存储器(random access memory，简称ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0066]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。