基于普通摄像头的实时心率测量系统

摘要

心率是人体的重要生理参数，通过对其进行监测能够了解人体的身体状况变化，减少意外状况的发生，同时对心血管病的预防和控制具有重要意义。传统的心率监测仪器需要专用的传感器，成本高，且多为接触式测量，操作不方便，长期测量给被测者带来不适。
　　本文摆脱专业的硬件测量设备，仅利用带有普通摄像头的PC机，结合图像处理、信号处理等技术实现非接触人体心率监测，操作方便、成本低、实用性强，为生物医学中的双盲实验提供了有利的工具且为家庭医疗的普及奠定了良好的基础。
　　本文的主要工作如下：
　　1.对现有的心率监测方法与设备进行研究。
　　2.对PPG（Photoplethysmography，光电容积描记术）测量原理、方法进行总结并介绍了一种新的PPG技术——图像PPG。
　　3.提出了一种基于图像PPG的心率测量方法，用摄像头非接触地拍摄人脸获取图像序列，并利用图像处理从中提取出包含人心跳信息的信号，计算得到心率。
　　4.通过实验验证人眼眨动对测量精度存在影响并研究一种利用基于统计方法的人脸检测和基于灰度积分投影的人眼检测进行感兴趣区域自动提取的方法，以消除背景噪声和人脸非皮肤区域的干扰。
　　5.研究脉搏波提取方法，在保证测量准确度的前提下通过合理地选择颜色通道提高测量效率和稳定性。
　　6.为了更好地消除脉搏波信号中的噪声，对小波去噪及其所用的阈值量化方法、分解层数、小波函数等进行研究。
　　7.研究系统测量环境和硬件参数，如光照、摄像头帧率、分辨率等对测量精度的影响。
　　8.搭建系统硬件平台并开发出 Windows系统下带有人机交互界面的测量应用程序，实现心率的实时测量与动态变化波形显示。
　　9.通过实验验证该系统的测量准确性。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景与意义

1.2国内外研究现状

第二章 PPG原理与应用

2.1 PPG原理

2.2 PPG波形

2.3 PPG技术的应用与发展

2.4本章小结

第三章 基于普通摄像头的非接触式心率测量方法

3.1 测量原理

3.2人脸检测

3.3 图像感兴趣区域定位

3.4 源信号提取

3.5 信号去噪

3.6心率值提取

3.7本章小结

第四章 实时心率测量系统实现

4.1硬件平台搭建

4.2上位机软件设计

4.3 实验与结果分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文总结

5.2工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢