CN102525442B - 一种测量人体脉搏的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于计算机技术领域，提供了一种测量人体脉搏的方法及装置，方法包括：按预设的时间间隔连续采集多帧透光的手指位图；获取每帧手指位图中脉搏测量区域像素点的红色值饱和度；对每个手指位图分别建立横轴为像素点序列号，纵轴为像素点的红色值饱和度的直角坐标系，并将手指位图中的红色值饱和度在直角坐标系中描点，将所描的点相连形成红色值饱和度曲线；分别计算每个坐标中横轴、纵轴及红色值饱和度曲线围成的形状的面积；获得多个形状面积的峰值，并根据多个形状面积峰值的时间差计算人体脉搏频率。本发明只需通过带有摄像头的电脑、手机等电子设备就可计算人体脉搏频率，便于用户测量脉搏，降低了测试脉搏专用器材的研发费用。
Description
技术领域
本发明属于计算机技术领域，尤其涉及一种测量人体脉搏的方法及装置。
背景技术
现代社会，人们对于健康越来越关注，而作为人体健康重要指标的脉搏频率也就成为了日常健康检测所不可缺少的。
在现有的脉搏测量方法中，通常使用专用的心率测量设备，例如血压计等，但是现有的脉搏测量设备大多依赖于特定的硬件，不仅携带不便，且开发成本太高。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种测量人体脉搏的方法，旨在解决现有的硬件脉搏测量仪不便于携带且开发成本高的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种测量人体脉搏的方法，所述方法包括：
按预设的时间间隔连续采集多帧透光的手指位图；
获取每帧手指位图中脉搏测量区域像素点的红色值饱和度；
对每个手指位图分别建立横轴为像素点序列号，纵轴为像素点的红色值饱和度的直角坐标系，并将所述手指位图中的红色值饱和度在直角坐标系中描点，将所描的点相连形成红色值饱和度曲线；
分别计算每个坐标系中横轴、纵轴及红色值饱和度曲线围成的形状的面积；
获得多个预设时间段内所述形状的面积的峰值，并根据所述多个峰值的时间差计算人体脉搏。
本发明实施例的另一目的在于提供测量人体脉搏的装置，所述装置包括：
手指位图获取单元，用于按预设的时间间隔连续采集多帧透光的手指位图；
红色值饱和度获取单元，用于获取每帧手指位图中脉搏测量区域像素点的红色值饱和度；
坐标系建立单元，用于对每个手指位图分别建立横轴为像素点序列号，纵轴为像素点的红色值饱和度的直角坐标系，并将所述手指位图中的红色值饱和度在直角坐标系中描点，将所描的点相连形成红色值饱和度曲线；
面积计算单元，用于分别计算每个坐标系中横轴、纵轴及红色值饱和度曲线围成的形状的面积；
脉搏频率计算单元，用于获得多个预设时间段内所述形状的面积的峰值，并根据多个峰值的时间差计算人体脉搏。
在本发明实施例中，只需要通过带有摄像头的电脑、手机等电子设备就可采集透光的手指位图，进而根据手指位图来计算出人体脉搏频率，便于用户测量脉搏。且相对于现有技术中测试脉搏的专用器材而言，更为便携、简易，同时降低了测试脉搏功能的硬件器材的研发费用。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的测量人体脉搏的方法流程图；
图2是本发明第一实施例提供的建立的一个直角坐标系的实例；
图3是本发明第二实施例提供的获取每帧手指位图中脉搏测量区域像素点的红色值饱和度的方法流程图；
图4是本发明第二实施例提供的手指位图各区域的指示图；
图5是本发明第三实施例提供的获得多个预设时间段内所述形状的面积的峰值，并根据多个形状面积峰值的时间差计算人体脉搏频率的方法流程图；
图6是本发明第四实施例提供的测量人体脉搏的装置示意图；
图7是本发明第五实施例提供的红色值饱和度获取单元的结构图；
图8是本发明第六实施例提供的脉搏频率计算单元的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
如图1所示为本发明实施例一提供的测量人体脉搏的方法流程图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
在步骤S101中，按预设的时间间隔连续采集多帧透光的手指位图。
在本发明实施例中，手指位图通过摄像头或视频输入设备采集。在获取一帧透光的手指位图后，预设的时间间隔后再次采集第二帧手指位图，按此规律循环，采集多帧透光的手指位图。
其中，采集的手指位图的个数可以为预先设定，也可以为接收到停止采集手指位图的信号或手指离开采集区域时停止采集。
在步骤S102中，获取每帧手指位图中脉搏测量区域像素点的红色值饱和度。
在本发明实施例中，采集多帧透光的手指位图后，通过截取出手指骨头区域确定每帧手指位图的脉搏测量区域，然后获取每帧手指位图中脉搏测量区域像素点RGB值，并从中分离出像素点的红色值饱和度(即R值)。
在步骤S103中，对每个手指位图分别建立横轴为像素点序列号，纵轴为像素点的红色值饱和度的直角坐标系，并将手指位图中的红色值饱和度在直角坐标系中描点，将所描的点相连形成红色值饱和度曲线。
在本发明实施例中，对应于各个手指位图，建立横轴为像素点序列号，纵轴为像素点的红色值饱和度的多个直角坐标系，由于红色值饱和度的范围在0～255之间，因此所建立的直角坐标系中纵轴的范围为0～255。直角坐标系建立好后，分别对应每帧手指位图，将每帧手指位图中脉搏测量区域像素点的红色值饱和度在一个直角坐标系中描点(一帧手指位图中脉搏测量区域像素点的红色值饱和度描绘于一个直角坐标系中)，并将所描的点相连形成红色值饱和度曲线。
如图2所示，图2为所建立的一个直角坐标系以及红色值饱和度曲线的实例。
在步骤S104中，分别计算每个坐标系中横轴、纵轴及红色值饱和度曲线围成的形状的面积。
在本发明实施例中，可通过多种方法计算直角坐标系中横轴、纵轴及红色值饱和度曲线围成的形状的面积，如可采用微积分计算坐标系中横轴、纵轴及红色值饱和度曲线围成的形状的面积，也可通过建模工具建模后计算坐标系中横轴、纵轴及红色值饱和度曲线围成的形状的面积等，其具体的计算方法在此不做限制。
在步骤S105中，获得多个预设时间段内所述形状的面积的峰值，并根据多个峰值的时间差计算人体脉搏频率。
在本发明实施例中，每帧手指位图对应的形状的面积是不同的，本实施例预设一个时间段，取该时间段内的形状的面积峰值(即第一个形状面积峰值)，并将该形状的面积峰值作为基线。其中，预设的时间段可以根据心跳一次所需时间的平均值来设定。
在本发明实施例中，由于坐标系中横轴、纵轴及红色值饱和度曲线围成的形状的面积峰值对应的形状的面积最大，也就是坐标系中横轴、纵轴及红色值饱和度曲线围成的形状的面积峰值对应的手指位图中脉搏测量区域像素点的红色值饱和度最大，即血液颜色最深，因此采集到形状面积峰值对应的手指位图的时刻即为脉搏跳动的时刻。在本发明实施例中，根据采集手指位图的时间间隔及采集的手指位图的个数计算出多个形状的面积峰值的时间差，再由该时间差和形状的面积峰值的个数计算出人体脉搏频率。
在本发明实施例一中，只需要通过带有摄像头的电脑、手机等电子设备就可采集透光的手指位图，进而根据手指位图来计算出人体脉搏频率，便于用户测量脉搏。且相对于现有技术中测试脉搏的专用器材而言，更为便携、简易，同时降低了测试脉搏功能的硬件器材的研发费用。
实施例二：
参见图3，图3为本发明实施例二提供测量人体脉搏的方法中获取每帧手指位图中脉搏测量区域像素点的红色值饱和度(上述步骤S102)的方法流程图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例一相区别的部分。
在本发明实施例二中，执行上述获取每帧手指位图中脉搏测量区域像素点的红色值饱和度(上述步骤S102)的方法主要包括：
在步骤S301中，截取每帧手指位图中手指压力分布均匀的椭圆形区域的像素点集合。
在本发明实施例中，采集手指位图后，根据摄像头的像素及其它可能影响手指位图的因素，按照预设的百分比截取手指位图中的一个矩形区域，再取该矩形区域的内接椭圆，该内接椭圆即为手指位图中手指压力分布均匀的椭圆形区域。然后，获得该椭圆形区域的像素点集合。其中，预设的百分比为手指位图的60％～80％。如图4中的椭圆区域即为手指位图中压力分布均匀区域。
在步骤S302中，截取手指骨头区域像素点集合。
在本发明实施例中，手指骨头区域为将椭圆形区域的短半轴作为宽的椭圆内接矩形，如图4所示。在确定手指骨头区域后，截取手指骨头区域的像素点集合。
在步骤S303中，将椭圆形区域减去手指骨头区域，获得脉搏测量区域像素点集合，并获得脉搏测量区域像素点的红色饱和度值。
在本发明实施例中，将手指压力分布均匀的椭圆形区域减去手指骨头区域即是脉搏测量区域(由于该区域没有骨头，因而是完全透光的)。确定脉搏测量区域后，获得脉搏测量区域的像素点集合，并根据这些像素点的像素RGB值，从中分离出脉搏测量区域像素点的红色饱和度值(即R值)。
实施例三：
如图5所示为本发明实施例三提供测量人体脉搏的方法中获得多个预设时间段内所述形状的面积的峰值，并根据多个峰值的时间差计算人体脉搏频率(上述步骤S105)的方法流程图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例一相区别的部分。
在本发明实施例三中，获得多个预设时间段内所述形状的面积的峰值，并根据多个形状面积峰值的时间差计算人体脉搏频率(上述步骤S105)的步骤主要包括：
在步骤S501中，获取预设时间段内的形状的面积峰值，并将该形状面积峰值作为基线。
在本发明实施例中，将预设的时间段内采集到的多帧手指位图对应的多个形状面积相比较，获取其中形状面积的最大值，即形状面积峰值，并将该形状面积峰值作为基线，预设的时间段可以根据心跳一次所需时间的平均值来设定。
在步骤S502中，以基线为标准，在预设的误差范围内取下一个形状面积峰值。
在本发明实施例中，以基线为标准，在预设的误差范围内取下一个形状面积。例如：基线为223时，预设误差值为10，则将遇到的下一个大小在213到233之间的形状面积作为下一个形状面积峰值。
在步骤S503中，根据当前形状面积峰值的个数及形状面积峰值的时间差计算脉搏频率，然后判断是否接收到停止指令，若是则执行步骤S504，否则更新基线，并返回执行步骤S502。
在本发明实施例中，以当前形状面积峰值的个数及形状面积峰值的时间差计算脉搏频率后，判断是否接收到停止指令，若是则停止操作；否则将基线更新为当前基线与当前最新取得的形状面积峰值的平均值，并继续以更新后的基线为标准，在误差范围内取下一个形状面积峰值。然后再根据再次取得的形状面积峰值的时间差来再次计算脉搏频率，如上述方法一直更新脉搏频率，直到接到停止指令，执行步骤S504。
例如：若当前只得到两个形状面积峰值，则通过两个形状面积峰值来计算脉搏频率，然后再通过步骤S502采集到一个形状面积峰值后，执行到步骤S503时再次通过三个形状面积峰值来计算脉搏频率，直到取完所有的形状面积峰值，通过所有形状面积峰值计算出最终的脉搏频率。
其中，计算以形状面积峰值的个数及形状面积峰值的时间差计算脉搏频率的方法为：
首先，根据采集手指位图的时间间隔及采集的手指位图的个数计算出形状面积峰值的时间差，再根据该时间差和形状面积峰值的个数计算出人体脉搏频率。如采集手指位图的时间间隔为0.2秒，采集了31个手指位图，则一共花费时间6秒，而在这30个手指位图中一共有8个形状面积峰值，则可计算出在6秒时间内脉搏跳动了8下。因此，可计算出人体脉搏频率为80次/分钟。
在步骤S504中，停止脉搏测量的相关操作。
实施例四：
图6为本发明实施例四提供的测量人体脉搏的装置结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部份。该装置可以是内置于手机、电视机等多媒体设备中的软件单元、硬件单元或者软硬件相结合的单元，或者作为独立的挂件集成到这些多媒体设备或多媒体设备的应用系统中。其中，测量人体脉搏的装置包括：
手指位图获取单元61，用于按预设的时间间隔连续采集多帧透光的手指位图。
在本发明实施例中，所述手指位图可以通过摄像头或视频输入设备采集。
红色值饱和度获取单元62，用于获取每帧手指位图中脉搏测量区域像素点的红色值饱和度。
坐标系建立单元63，用于对每个手指位图分别建立横轴为像素点序列号，纵轴为像素点的红色值饱和度的直角坐标系，并将手指位图中的红色值饱和度在直角坐标系中描点，将所描的点相连形成红色值饱和度曲线。
面积计算单元64，用于分别计算每个坐标系中横轴、纵轴及红色值饱和度曲线围成的形状面积。
脉搏频率计算单元65，用于获得多个预设时间段内所述形状的面积的峰值，并根据多个峰值的时间差计算人体脉搏频率。
本实施例提供的测量人体脉搏的装置可以使用在前述对应的脉搏测量方法第一实施例中，详情参见上述实施例一的描述，在此不再赘述。
在本发明实施例中，只需要通过带有摄像头的电脑、手机等电子设备就可采集透光的手指位图，进而根据手指位图来计算出人体脉搏频率，便于用户测量脉搏。且相对于现有技术中测试脉搏的专用器材而言，更为便携、简易，同时降低了测试脉搏功能的硬件器材的研发费用。
实施例五：
如图7所示为本发明实施例五提供的测量人体脉搏的装置中红色值饱和度获取单元62的结构图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例四相区别的部分。
在本发明实施例中，所述红色值饱和度获取单元62包括三个子模块，分别为：
椭圆区域获取模块621，用于截取每帧手指位图中手指压力分布均匀的椭圆形区域的像素点集合。
骨头区域获取模块622，用于截取手指骨头区域像素点集合。
在本发明实施例中，手指骨头区域为将椭圆形区域的短半轴作为宽的椭圆内接矩形所在的区域。
红色值饱和度获取模块623，用于将所述椭圆形区域减去手指骨头区域，获得脉搏测量区域像素点集合，并获得脉搏测量区域像素点的红色饱和度值。
本实施例提供的红色值饱和度获取单元62可以使用在前述对应的脉搏测量方法第二实施例中，详情参见上述实施例二的描述，在此不再赘述。
实施例六：
如图8所示为本发明实施例六提供的测量人体脉搏的装置中脉搏频率计算单元65的结构图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例四相区别的部分。
在本发明实施例中，所述脉搏频率计算单元65包括三个子模块，分别为：
基线获取模块651，用于获取预设时间段内形状的面积峰值，并将该形状的面积峰值作为基线。
峰值获取模块652，用于以基线为标准，在预设的误差范围内取下一个形状面积峰值。
脉搏频率计算模块653，用于根据当前形状面积峰值的个数及形状面积峰值的时间计算脉搏频率，然后判断是否接收到停止指令，若是则停止脉搏测量的相关操作，否则更新基线，并触发峰值获取模块652执行以更新后的基线为标准，在预设的误差范围内取下一个形状面积峰值。在本发明实施例中，将基线更新为当前基线与当前最新取得的形状面积峰值的平均值。
本实施例提供的脉搏频率计算单元65可以使用在前述对应的脉搏测量方法第三实施例中，详情参见上述实施例三的描述，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种测量人体脉搏的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
按预设的时间间隔连续采集多帧透光的手指位图；
获取每帧手指位图中脉搏测量区域像素点的红色值饱和度；
对每个手指位图分别建立横轴为像素点序列号，纵轴为像素点的红色值饱和度的直角坐标系，并将所述手指位图中的红色值饱和度在直角坐标系中描点，将所描的点相连形成红色值饱和度曲线；
分别计算每个坐标系中横轴、纵轴及红色值饱和度曲线围成的形状的面积；
获得多个预设时间段内所述形状的面积的峰值，并根据所述多个峰值的时间差计算人体脉搏频率；
其中，预设时间段可以根据心跳一次所需时间的平均值来设定。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取每帧手指位图中脉搏测量区域像素点的红色值饱和度包括：
截取每帧手指位图中手指压力分布均匀的椭圆形区域的像素点集合；
截取手指骨头区域像素点集合；
将所述椭圆形区域减去手指骨头区域，获得脉搏测量区域像素点集合，并获得脉搏测量区域像素点的红色饱和度值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述手指骨头区域为将椭圆形区域的短半轴作为宽的椭圆内接矩形。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得多个预设时间段内所述形状的面积的峰值，并根据所述多个峰值的时间差计算人体脉搏频率包括：
步骤1，获取预设时间段内所述形状的面积峰值，并将该形状面积峰值作为基线；
步骤2，以基线为标准，在预设的误差范围内取下一个形状面积峰值；
步骤3，根据当前形状面积峰值的个数及形状面积峰值的时间差计算脉搏频率，然后判断是否接收到停止指令，若是则停止脉搏测量的相关操作，否则更新基线，并返回执行步骤2。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述更新基线包括：
将基线更新为当前基线与当前最新取得的形状面积峰值的平均值。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述手指位图通过摄像头或视频输入设备采集。
7.一种测量人体脉搏的装置，其特征在于，所述装置包括：
手指位图获取单元，用于按预设的时间间隔连续采集多帧透光的手指位图；
红色值饱和度获取单元，用于获取每帧手指位图中脉搏测量区域像素点的红色值饱和度；
坐标系建立单元，用于对每个手指位图分别建立横轴为像素点序列号，纵轴为像素点的红色值饱和度的直角坐标系，并将所述手指位图中的红色值饱和度在直角坐标系中描点，将所描的点相连形成红色值饱和度曲线；
面积计算单元，用于分别计算每个坐标系中横轴、纵轴及红色值饱和度曲线围成的形状的面积；
脉搏频率计算单元，用于获得多个预设时间段内所述形状的面积的峰值，并根据所述多个峰值的时间差计算人体脉搏频率；
其中，预设时间段可以根据心跳一次所需时间的平均值来设定。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述红色值饱和度获取单元包括：
椭圆区域获取模块，用于截取每帧手指位图中手指压力分布均匀的椭圆形区域的像素点集合；
骨头区域获取模块，用于截取手指骨头区域像素点集合，所述手指骨头区域为将椭圆形区域的短半轴作为宽的椭圆内接矩形；
红色值饱和度获取模块，用于将所述椭圆形区域减去手指骨头区域，获得脉搏测量区域像素点集合，并获得脉搏测量区域像素点的红色饱和度值。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述脉搏频率计算单元包括：
基线获取模块，用于获取预设时间段内所述形状的面积峰值，并将该形状面积峰值作为基线；
峰值获取模块，用于以基线为标准，在预设的误差范围内取下一个形状面积峰值；
脉搏频率计算模块，用于根据当前形状面积峰值的个数及形状面积峰值的时间计算脉搏频率，然后判断是否接收到停止指令，若是则停止脉搏测量的相关操作，否则将基线更新为当前基线与当前最新取得的形状面积峰值的平均值，并返回峰值获取模块执行以更新后的基线为标准，在预设的误差范围内取下一个形状面积峰值。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述手指位图通过摄像头或视频输入设备采集。
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