本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于圖像處理的心率監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

隨著時代的發(fā)展，生活質(zhì)量的提高，健康問題越來越受到人們的關(guān)注。擁有一個健康的體魄是每個人共同的夢想。

心率,用來描述心動周期的專業(yè)術(shù)語,是指心臟每分鐘跳動的次數(shù),以第一聲音為準(zhǔn)。正常成年人安靜時的心率有顯著的個體差異,平均在60-100次/分之間，心率可因年齡、性別及其它生理情況而不同。

在現(xiàn)有技術(shù)中，心率檢測通常采取以下兩種方式：第一種是通過心電圖進(jìn)行測量，該方法測量準(zhǔn)確，但成本比較高，必須由專業(yè)醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行操作，操作過程復(fù)雜，且無法根據(jù)用戶的需求對心率進(jìn)行及時監(jiān)測；第二種是人工脈搏計數(shù)，測量心率時，打開計時工具，用一只手觸摸另一只手的脈搏，在一定時間內(nèi)數(shù)脈搏跳動的次數(shù)，這種方法操作簡單，但誤差比較大。此外，使用電子血壓計也可以進(jìn)行心率的測量，但是該設(shè)備通常不能隨身攜帶，用戶無法隨時隨地方便的進(jìn)行自己的心率監(jiān)測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于圖像處理的心率監(jiān)測方法，通過對用戶指尖顏色進(jìn)行錄制、分析和數(shù)據(jù)處理，能夠簡單便捷的對用戶心率進(jìn)行測量，測量結(jié)果可靠，并且用戶可以根據(jù)自身需要隨時對心率進(jìn)行測量。

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于圖像處理的心率監(jiān)測方法，包括：

用戶終端的處理器接收光電傳感裝置采集第一用戶指尖顏色的視頻數(shù)據(jù)；

提取所述視頻數(shù)據(jù)中的各幀圖像，并將所述各幀圖像轉(zhuǎn)化成灰度圖；

計算各幀圖像的灰度值，根據(jù)所述各幀圖像的灰度值生成第一灰度值變化曲線；

選擇小波對所述第一灰度值變化曲線進(jìn)行小波分解；

對分解后的小波變換系數(shù)進(jìn)行閾值量化；

根據(jù)所述閾值量化后的系數(shù)重構(gòu)小波，形成第二灰度值變化曲線；

根據(jù)所述第二灰度值變化曲線的波峰數(shù)計算得到實(shí)時心率數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述光電傳感裝置具體為攝像頭，內(nèi)置于所述用戶終端，在所述用戶終端的處理器接收光電傳感裝置采集第一用戶指尖顏色的視頻數(shù)據(jù)之前，所述方法還包括：

清除所述收光電傳感裝置中的視頻數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述光電傳感裝置具體為外置攝像裝置，在所述用戶終端的處理器接收光電傳感裝置采集第一用戶指尖顏色的視頻數(shù)據(jù)之前，所述方法還包括：

建立所述用戶終端與所述光電傳感裝置之間的數(shù)據(jù)連接。

優(yōu)選的，在所述用戶終端的處理器接收光電傳感裝置采集第一用戶指尖顏色的視頻數(shù)據(jù)之前，所述方法還包括：

所述用戶終端的處理器接收心率檢測指令，生成檢測信號發(fā)送給光電傳感裝置；

所述光電傳感裝置采集第一用戶指尖顏色的視頻數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述方法還包括：將所述實(shí)時心率數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述方法還包括：

接收用戶輸入的用戶信息；所述用戶信息包括所述第一用戶的用戶ID；

根據(jù)所述用戶ID獲取數(shù)據(jù)庫中的實(shí)時心率數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述實(shí)時心率數(shù)據(jù)生成心率統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并顯示。

優(yōu)選的，在所述根據(jù)第二灰度值變化曲線的波峰數(shù)計算得到實(shí)時心率數(shù)據(jù)之后，所述方法還包括：

根據(jù)處理器儲存的心率數(shù)據(jù)閾值對所述實(shí)時心率數(shù)據(jù)進(jìn)行非法參數(shù)過濾，以確定所述第一用戶的實(shí)時心率數(shù)據(jù)是否是有效數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述確定第一用戶的實(shí)時心率數(shù)據(jù)是否是有效數(shù)據(jù)具體為：

當(dāng)所述計算得到的實(shí)時心率數(shù)據(jù)小于所述心率數(shù)據(jù)閾值的下限或大于心率數(shù)據(jù)閾值的下限，確定所述計算得到的實(shí)時心率數(shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)；

當(dāng)所述計算得到的實(shí)時心率數(shù)據(jù)在所述心率數(shù)據(jù)閾值范圍內(nèi)，確定所述計算得到的實(shí)時心率數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步優(yōu)選的，當(dāng)所述計算得到的實(shí)時心率數(shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)，對第一用戶的實(shí)時心率重新檢測。

優(yōu)選的，所述方法還包括：

接收第一用戶輸入的用戶體征數(shù)據(jù)；其中，所述用戶體征數(shù)據(jù)包括用戶的年齡和/或運(yùn)動狀態(tài)；

根據(jù)所述用戶體征數(shù)據(jù)，獲取標(biāo)準(zhǔn)心率閾值；

當(dāng)所述實(shí)時心率數(shù)據(jù)不在所述標(biāo)準(zhǔn)心率閾值范圍內(nèi)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)心率閾值和實(shí)時心率數(shù)據(jù)確定第一用戶的心率超標(biāo)比率數(shù)據(jù)，并顯示。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于圖像處理的心率監(jiān)測方法，通過對用戶指尖顏色進(jìn)行錄制、分析和數(shù)據(jù)處理，能夠簡單便捷的對用戶心率進(jìn)行測量，測量結(jié)果可靠，并且用戶可以根據(jù)自身需要隨時對心率進(jìn)行測量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于圖像處理的心率監(jiān)測方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

本實(shí)施例提供基于圖像處理的心率監(jiān)測方法，實(shí)現(xiàn)于用戶終端的應(yīng)用中。常用的用戶終端包括：智能手機(jī)和平板電腦。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于圖像處理的心率監(jiān)測方法流程圖，如圖1所示，主要步驟包括：

步驟110，用戶終端的處理器接收光電傳感裝置采集第一用戶指尖顏色的視頻數(shù)據(jù)。

其中，采集時間可以根據(jù)用戶終端內(nèi)存儲的默認(rèn)設(shè)置，也可以用戶根據(jù)需要自己設(shè)定的，為保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，采集時間的設(shè)定最小值為30秒。

光電傳感裝置可以為內(nèi)置的攝像頭，設(shè)置在用戶終端中，在光電傳感裝置采集用戶指尖顏色之前，用戶首先需在用戶終端輸入心率檢測指令，用戶終端的處理器根據(jù)接收到的心率檢測指令，生成檢測信號發(fā)送給光電傳感裝置，然后用戶將指尖放在攝像頭上，光電傳感裝置根據(jù)接收到的采集指令采集用戶指尖顏色的視頻數(shù)據(jù)。

光電傳感裝置也可以為外置光電傳感裝置，外置光電傳感裝置與用戶終端之間可以通過有線或無線方式相連接，比如外置光電傳感裝置可以為小型攝像機(jī)，在光電傳感裝置采集用戶指尖顏色之前，可以先通過藍(lán)牙建立用戶終端與外置光電傳感裝置之間的數(shù)據(jù)連接，采集過程中，外置光電傳感裝置的攝像頭對用戶指尖顏色進(jìn)行采集，得到用戶指尖顏色的視頻數(shù)據(jù)，然后通過藍(lán)牙傳輸給用戶終端。

在光電傳感器裝置采集指尖顏色之前，要將光電傳感器裝置中視頻清除，避免和上次視頻數(shù)據(jù)疊加造成測量結(jié)果不準(zhǔn)確。

可選的，用戶在進(jìn)行心率檢測之前，在用戶終端輸入用戶信息，用戶信息包括用戶ID。

步驟120，提取視頻數(shù)據(jù)中的各幀圖像，并將各幀圖像轉(zhuǎn)化成灰度圖。

根據(jù)光電傳感裝置種類的不同，每秒采集的圖像幀數(shù)不同，光電傳感裝置采集到的視頻數(shù)據(jù)實(shí)際上是由多幀圖像組合而成，每幀圖像是由不同顏色的色塊組成。處理器對錄制視頻數(shù)據(jù)中的各幀圖像進(jìn)行提取，并將所有圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖時，使每個色塊均用不同灰度值來表示。

步驟130，計算各幀圖像的灰度值，根據(jù)各幀圖像的灰度值生成第一灰度值變化曲線。

具體的，處理器將每幀圖像的所有色塊的灰度值進(jìn)行累加，得到該幀圖像的灰度值，將各幀圖像的灰度值進(jìn)行統(tǒng)計，然后以采集時間為自變量，灰度值為因變量生成第一灰度值變化曲線。

步驟140，選擇小波對第一灰度值變化曲線進(jìn)行小波分解。

視頻數(shù)據(jù)在采集的過程中，不可避免會受到各種類型噪聲的干擾，常見的噪聲干擾來源主要有以下三種：第一種是肌電噪音，是由人體活動或肌肉緊張而引起的頻率通常在5赫茲至2000赫茲之間；第二種是工頻噪音，是由供電網(wǎng)絡(luò)及其設(shè)備產(chǎn)生的空間電磁干擾在人體的反應(yīng)，是固定頻率的干擾，頻率一般在50赫茲以上；第三種是基線漂移，是由人體呼吸、肢體活動等引起的低頻干擾，稍微劇烈的肢體運(yùn)動將引起心率波形信號發(fā)生嚴(yán)重的改變，頻率一般在0.05赫茲至2赫茲之間。肌電噪聲和基線漂移是重要的干擾源，在本例中采用小波閾值去噪的方法。小波函數(shù)在有限時間范圍內(nèi)變化，并且平均值為0。

選取一個小波函數(shù)并確定一個小波分解的層次N，然后對第一灰度值曲線進(jìn)行N層小波分解，得到小波系數(shù)，其中N為正整數(shù)。具體的，將第一灰度值曲線平均分解成若干個時間的部分灰度值曲線；將小波與部分灰度值曲線的起點(diǎn)對齊，計算第一時間部分灰度值曲線與小波函數(shù)的逼近程度，即計算小波變換系數(shù)，小波變換系數(shù)越大就意味著部分灰度值曲線與所選小波函數(shù)的波形越相近；然后將小波函數(shù)沿時間軸移動一個單位時間，計算下一個時間的部分灰度值曲線的小波變換系數(shù)，直到覆蓋整個第一灰度值曲線。

步驟150，對分解后的小波變換系數(shù)進(jìn)行閾值量化。

具體的，對于每一層的高頻系數(shù)，選擇一個閾值進(jìn)行量化處理，得到新的小波系數(shù)。

步驟160，根據(jù)閾值量化后的系數(shù)重構(gòu)小波，形成第二灰度值變化曲線。

具體的，根據(jù)小波分解第N層的低頻系數(shù)和經(jīng)過量化處理后的第1層至第N層的高頻系數(shù)，進(jìn)行第一灰度值曲線的小波逆變換，得到第二灰度值曲線。

步驟170，根據(jù)第二灰度值變化曲線的波峰數(shù)計算得到實(shí)時心率數(shù)據(jù)。

因為每一次心跳運(yùn)動導(dǎo)致了一次血液到達(dá)指尖毛細(xì)血管的波形流動，當(dāng)毛細(xì)血管充血狀態(tài)時，血液里含氧量增加，血液顏色呈鮮紅色，平均灰度值較低，而在身體消耗掉血液中的氧之后，血液變成暗紅色，因此計算血液顏色的變化周期便可計算出心跳運(yùn)動的周期，即心率。經(jīng)過去噪的第二灰度值變化曲線能夠較準(zhǔn)確的顯示出血液顏色變化和時間的關(guān)系，通過心率計算公式：實(shí)時心率數(shù)據(jù)＝60×波峰數(shù)/采集時間計算實(shí)時心率數(shù)據(jù)，具體的，根據(jù)第二灰度值變化曲線的波峰數(shù)和采集時間的比值，采集時間以秒計，能夠計算出每秒血液顏色變化的次數(shù)，再乘以60即為每分鐘血液顏色變化的次數(shù)，從而的到實(shí)時心率數(shù)據(jù)。

在計算出實(shí)時心率數(shù)據(jù)之后，要根據(jù)儲存的心率數(shù)據(jù)閾值對實(shí)時心率數(shù)據(jù)進(jìn)行非法參數(shù)過濾，以確定所述第一用戶的實(shí)時心率數(shù)據(jù)是否是有效數(shù)據(jù)。心率數(shù)據(jù)閾值可以是系統(tǒng)設(shè)定的，也可以是用戶根據(jù)不同年齡需要設(shè)定的，比如，系統(tǒng)設(shè)定的儲存的心率數(shù)據(jù)閾值為50次/分至200次/分，當(dāng)計算出的實(shí)時心率數(shù)據(jù)在心率數(shù)據(jù)閾值50次/分至200次/分范圍內(nèi)，確定計算出的實(shí)時心率數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)；當(dāng)計算出的實(shí)時心率數(shù)據(jù)小于心率數(shù)據(jù)閾值的下限50次/分或大于心率數(shù)據(jù)閾值的下限200次/分，則確定計算出的實(shí)時心率數(shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)；如果確定計算出的實(shí)時心率數(shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)，則用戶終端生成重新檢測提示信息，提示用戶對實(shí)時心率進(jìn)行重新檢測，避免由于外界因素干擾造成檢測結(jié)果不準(zhǔn)確而造成用戶的恐慌。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，處理器根據(jù)測出的實(shí)時心率數(shù)據(jù)生成實(shí)時心率顯示信息，并顯示。該顯示可以以文字方式、表格方式或者圖標(biāo)形式等實(shí)現(xiàn)。此外，顯示信息除了顯示實(shí)時心率顯示信息之外，還可以顯示此次測試的用戶ID，以及根據(jù)用戶ID對應(yīng)得到的用戶在一段時期內(nèi)的實(shí)時心率變化曲線等。

此外，在顯示實(shí)時心率之后，處理器將實(shí)時心率數(shù)據(jù)生成實(shí)時心率存儲數(shù)據(jù)，并根據(jù)用戶ID存儲在數(shù)據(jù)庫中，對用戶每天的實(shí)時心率數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，方便用戶了解自身狀況。

在更為優(yōu)選的實(shí)施例中，在顯示實(shí)時心率數(shù)據(jù)之前，用戶在用戶終端輸入用戶體征數(shù)據(jù)，用戶體征數(shù)據(jù)包括用戶的年齡和/或運(yùn)動狀態(tài)，用戶終端根據(jù)用戶體征數(shù)據(jù)獲取標(biāo)準(zhǔn)心率閾值，比如，用戶年齡為3歲以上，標(biāo)準(zhǔn)心率閾值為60-100次/分；用戶年齡為3歲以下，標(biāo)準(zhǔn)心率閾值為100-150次/分；運(yùn)動狀態(tài)包括正常和運(yùn)動兩種，用戶運(yùn)動狀態(tài)時，120-160次/分；當(dāng)用戶測量的實(shí)時心率數(shù)據(jù)不在標(biāo)準(zhǔn)心率閾值范圍內(nèi)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)心率閾值和實(shí)時心率數(shù)據(jù)確定第一用戶的心率超標(biāo)比率，比如，用戶年齡為56歲，測量狀態(tài)為正常狀態(tài)，對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)心率閾值為60-100次/分，測量得到實(shí)時心率數(shù)據(jù)為45次/分，則用戶的心率超標(biāo)比率為(60-45)/60＝25％，此時在用戶終端上向用戶輸出實(shí)時心率數(shù)據(jù)45次/分以及心率超標(biāo)比率數(shù)據(jù)25％。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于圖像處理的心率監(jiān)測方法，通過對用戶指尖顏色進(jìn)行錄制、分析和數(shù)據(jù)處理，能夠簡單便捷的對用戶心率進(jìn)行測量，測量結(jié)果可靠，并且用戶可以根據(jù)自身需要隨時對心率進(jìn)行測量。

專業(yè)人員應(yīng)該還可以進(jìn)一步意識到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。

以上所述的具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。