适用于昼夜环境的呼吸率视频检测

作     者：霍亮 杨学志 李江山 刘雪南 方帅 Huo Liang;Yang Xuezhi;Li Jiangshan;Liu Xuenan;Fang Shuai

作者机构：合肥工业大学计算机与信息学院合肥230009 工业安全与应急技术安徽省重点实验室合肥230009 

出 版 物：《中国图象图形学报》 (Journal of Image and Graphics)

年 卷 期：2018年第23卷第1期

页      面：144-154页

核心收录：

学科分类：081203[工学-计算机应用技术] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：合肥工业大学应用科技成果培育计划(JZ2016YYPY0051) 

主　　题：呼吸信号提取 胸部定位 视频运动放大 最大似然估计 呼吸率估计 

摘      要：目的呼吸率是呼吸疾病检测的敏感指标,基于视频的呼吸率检测方法因成本低、使用限制少等特点成为近年医疗健康领域的研究热点。针对现有方法在噪声抑制及夜间信号获取方面存在的问题,提出一种适用于昼夜环境且抗噪性能高的呼吸率视频检测方法。方法该方法只需使用夜视功能的摄像头即可实现昼夜呼吸率检测。首先,采用人脸检测确定人脸区域,并结合人体几何关系规范呼吸区域;然后,结合空间尺度及相位差异,采用基于相位的视频处理方法对呼吸区域进行时空相位处理,在突出呼吸区域的同时有效抑制了噪声干扰。采用最大似然法进行呼吸初估计,并结合初估计频率对原信号平滑滤波以优化波形;最后应用峰值检测完成呼吸率的二次估计。结果通过室内有无光源两种环境的实验可知,稳定光源下呼吸率平均误差为0.54次/min,无光源下平均误差为0.62次/min。本文方法与真实呼吸率有良好一致性,与传统呼吸率检测方法相比,鲁棒性更好。结论提出一种适用于昼夜环境的呼吸率视频检测方法。采用红外摄像机实现夜间视频采集,并通过胸部定位、基于相位的视频放大技术进行时空相位处理,在拓展空间分辨率的同时有效抑制噪声放大,提高呼吸检测的精度与鲁棒性。