非接触式心率测量方法及系统

技术特征：
1.一种非接触式心率测量方法，其特征在于，包括：获取待测者的多帧人脸图像；确定每一帧人脸图像中的人脸感兴趣区域；对所有人脸感兴趣区域内的皮肤像素进行累加平均，获得ippg信号；基于ippg信号获取色度信号；对色度信号进行变分模态分解算法，得到多个模态分量，频谱中具有最大峰值的模态分量即为心率信号。2.根据权利要求1所述的非接触式心率测量方法，其特征在于，获取人脸感兴趣区域包括：利用landmark人脸识别模型获取人脸标记点，设定人脸感兴趣区域，使用肤色检测器剔除掉人脸边缘的环境信息。3.根据权利要求2所述的非接触式心率测量方法，其特征在于，所述肤色检测器使用多色彩空间肤色检测算法。4.根据权利要求1所述的非接触式心率测量方法，其特征在于，获取色度信号包括：对ippg信号进行rgb三通道提取，再对rgb通道信号进行归一化处理；将归一化后的rgb值投射到两个正交色度向量；对两个正交向量经过巴特沃斯带通滤波器滤波，得到滤波后的信号；基于滤波后的信号计算色度信号。5.根据权利要求4所述的非接触式心率测量方法，其特征在于，采用交替方向乘子算法更新迭代求解正交色度向量计算中的鞍点，在频域利用增广lagrange函数以及约束变分模型迭代更新模态分量和增广lagrange函数乘子，直至满足迭代终止条件，得到模态分量。6.根据权利要求5所述的非接触式心率测量方法，其特征在于：变分模态分解算法中涉及的约束变分模型为：变分模态分解算法中涉及的约束变分模型为：其中，{u
k
}表示第k个模态分量，{w
k
}表示第k个模态分量的中心频率，k表示模态分量的个数，表示偏导运算，δ(t)表示单位脉冲函数，j表示虚数单位，*表示卷积运算，f表示目标信号；引入惩罚因子α和lagrange乘子λ以求解变分约束问题，增广lagrange函数表达式如下：7.根据权利要求6所述的非接触式心率测量方法，其特征在于：在频域利用下式更新模态分量的中心频率：
其中，ω表示频率，i表示第i模态分量，d表示求导。结合下式更新λ：其中，τ表示保真系数，∧表示傅里叶变换，n表示迭代次数。8.根据权利要求7所述的非接触式心率测量方法，其特征在于，迭代终止条件为：其中，ε表示判别精度，且ε＞0。9.一种非接触式心率测量系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取待测者的多帧人脸图像；识别模块，用于确定每一帧人脸图像中的人脸感兴趣区域；第一计算模块，用于对所有人脸感兴趣区域内的皮肤像素进行累加平均，获得ippg信号；第二计算模块，用于基于ippg信号获取色度信号；第三计算模块，用于对色度信号进行变分模态分解算法，得到多个模态分量，频谱中具有最大峰值的模态分量即为心率信号。10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行如权利要求1-8任一项所述的非接触式心率测量方法的指令。

技术总结
本发明提供一种非接触式心率测量方法及系统，属于生理参数检测设备技术领域，获取待测者的多帧人脸图像；确定每一帧人脸图像中的人脸感兴趣区域；对所有人脸感兴趣区域内的皮肤像素进行累加平均，获得IPPG信号；基于IPPG信号获取色度信号；对色度信号进行变分模态分解算法，得到多个模态分量，频谱中具有最大峰值的模态分量即为心率信号。本发明通过CHROM算法可将像素值的强度和光强以及颜色分离，消除噪声；对信号进行VMD算法，根据心跳频率特征，使用VMD算法将主要信号分解为不同模态，保证了各模态之间信号频率范围互不重叠，分离出较为完整且无谐波残留的心跳信号。较为完整且无谐波残留的心跳信号。较为完整且无谐波残留的心跳信号。


技术研发人员：陈玉国 朱坤鹏 李可 徐峰 王甲莉 潘畅 庞佼佼 边圆 李贻斌 徐凤阳 蒋丽军
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2022.04.20
技术公布日：2022/11/22