CN103006238B - 一种测量血氧饱和度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量血氧饱和度的方法，通过彩色图像传感器获取透过手指或手掌的每帧RGB图像数据，对每帧RGB图像数据进行三原色分离并累加三原色的强度值，连续测量多帧RGB图像数据，分别形成R、G和B光强值时间序列；从R、G和B光强值时间序列中分别获取光电容积脉搏波，计算光电容积脉搏波的最大值和最小值；通过光电容积脉搏波的最大值和最小值分别计算R、G和B的吸光度值；通过R、G和B的吸光度值获取血氧饱和度。本方法可以不增加和改造任何硬件电路与设备，将手机或照相机等转换成血氧饱和度测试仪，不仅实现一机多能，更能方便、快捷、迅速的测量血氧饱和度，降低了测试成本。

Description

一种测量血氧饱和度的方法

技术领域

本发明属于光电技术与信号处理领域，特别涉及一种测量血氧饱和度的方法。

背景技术

传统的基于光电容积脉搏波的血氧饱和度测量方法，通常采用专门的红光和红外光二极管以及光电传感器来获取光电容积脉搏波，进而通过光谱来得到血氧饱和度。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：

上述操作的过程中，不仅需要专门的电路，而且对器件参数和测量条件均有较严格的要求，增加了测量的成本，限制了实际应用中的范围。

发明内容

本发明提供了一种测量血氧饱和度的方法，本方法降低了测量的成本，实现了可以实时、方便和快捷地对血氧饱和度进行测量，详见下文描述：

一种测量血氧饱和度的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)通过彩色图像传感器获取透过手指或手掌的每帧RGB图像数据，对每帧RGB图像数据进行三原色分离并累加三原色的强度值，连续测量多帧RGB图像数据，分别形成R、G和B光强值时间序列；

(2)从所述R、G和B光强值时间序列中分别获取光电容积脉搏波，计算所述光电容积脉搏波的最大值和最小值；

(3)通过所述光电容积脉搏波的最大值和最小值分别计算R、G和B的吸光度值；

(4)通过所述R、G和B的吸光度值获取血氧饱和度。

所述通过所述光电容积脉搏波的最大值和最小值分别计算R、G和B的吸光度值具体为：

对R_max、R_min、G_max、G_min、B_max和B_min分别取对数并计算该颜色的吸光度值，即：

A_R=lnR_max-lnR_min；

A_G=lnG_max-lnG_min；

A_B=lnB_max-lnB_min；

其中，R_max、R_min、G_max、G_min、B_max和B_min分别为R、G和B的光电容积脉搏波最大值和最小值；A_R、A_G和A_B分别为R、G和B的吸光度值。

所述通过所述R、G和B的吸光度值获取血氧饱和度具体包括：

1）通过R、G和B的吸光度值获取G和R的吸光度相对值、B和R的吸光度相对值；

2）通过所述G和R的吸光度相对值、所述B和R的吸光度相对值获取吸光度比值Q，通过所述吸光度比值Q获取血氧饱和度。

所述通过所述R、G和B的吸光度值获取血氧饱和度具体包括：

1）通过R、G和B的吸光度值获取G和R的吸光度相对值、B和R的吸光度相对值；

2）通过所述G和R的吸光度相对值A_G/A_R、所述B和R的吸光度相对值A_B/A_R构造成一个2维表格，依据定标得到与血氧饱和度值的关系，获取血氧饱和度值。

本发明提供的技术方案的有益效果是：通过采用彩色图像传感器得到包含光电容积脉搏波的RGB图像数据，从RGB图像数据中获取到G和R的吸光度相对值、B和R的吸光度相对值，进而得到血氧饱和度值。本方法可以不增加和改造任何硬件电路与设备，将手机或照相机等转换成血氧饱和度测试仪，不仅实现一机多能，更能方便、快捷、迅速的测量血氧饱和度，降低了测试成本。

附图说明

图1为本发明提供的一种测量血氧饱和度的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

为了降低测量的成本，实现可以实时、方便和快捷地对血氧饱和度进行测量，本发明实施例提出了一种测量血氧饱和度的方法，参见图1，该方法包括以下步骤：

101：通过彩色图像传感器获取透过手指或手掌的每帧RGB图像数据，对每帧RGB图像数据进行三原色分离并累加三原色的强度值，连续测量多帧RGB图像数据，分别形成R、G和B光强值时间序列[R_i]、[G_i]和[B_i]；

具体实现时，将手指或手掌覆盖在手机或照相机等（即含有彩色图像传感器的任意装置均可，本发明实施例对此不做限制）装置的镜头前，通过彩色图像传感器获取透过手指或手掌的每帧RGB图像数据。

对每帧RGB图像数据进行R、G和B的分离，累加R、G和B三原色的强度值。

$R_i=\underset{j,k}{\mathrm{\Σ}}{R}_{j,k}---\left(1\right)$

$G_i=\underset{j,k}{\mathrm{\Σ}}{G}_{j,k}---\left(2\right)$

$B_i=\underset{j,k}{\mathrm{\Σ}}{B}_{j,k}---\left(3\right)$

其中，i代表时间，k，j分别代表横纵坐标，R_j，k表示R分量中的第k行第j个点；G_j，k表示G分量中的第k行第j个点；B_j，k表示B分量中的第k行第j个点。

测量的RGB图像数据的个数根据实际应用中的需要进行设定，本发明实施例对此不做限制。

102：从R、G和B光强值时间序列[R_i]、[G_i]和[B_i]中分别获取光电容积脉搏波，计算光电容积脉搏波的最大值和最小值；

由上述公式得到的R、G和B光强值时间序列[R_i]、[G_i]和[B_i]中，必定包含被测手指的光电容积脉搏波，分别计算R、G和B的光电容积脉搏波中的最大值和最小值：

R_max=MAX[R_i]        （4）

R_min=MIN[R_i]         （5）

G_max=MAX[G_i]           （6）

G_min=MIN[G_i]       （7）

B_max=MAX[B_i]           （8）

B_min=MIN[B_i]        （9）

103：通过光电容积脉搏波的最大值和最小值分别计算R、G和B的吸光度值；

该步骤具体为：对R_max、R_min、G_max、G_min、B_max和B_min分别取对数并计算该颜色的吸光度值，即：

A_R=lnR_max-lnR_min           （10）

A_G=lnG_max-lnG_min           （11）

A_B=lnB_max-lnB_min           （12）

104：通过R、G和B的吸光度值获取血氧饱和度。

其中，该步骤具体为：

1）通过R、G和B的吸光度值获取G和R的吸光度相对值、B和R的吸光度相对值；

即，将A_G除以A_R得到G和R的吸光度相对值A_G/A_R，将A_B除以A_R得到B和R的吸光度相对值A_B/A_R，将R、G和B三个分量转化为G和B两个分量。

2）通过G和R的吸光度相对值、B和R的吸光度相对值获取吸光度比值Q，通过吸光度比值Q获取血氧饱和度。

即，吸光度比值Q等于B和R的吸光度相对值A_B/A_R与G和R的吸光度相对值A_G/A_R的比值，

Q=（A_B/A_R）/（A_G/A_R）       （13）

吸光度比值Q值与血氧饱和度的关系可以通过大样本统计得到，本发明实施例在此不做赘述。

具体实现时，步骤2）还可以为：通过G和R的吸光度相对值A_G/A_R、B和R的吸光度相对值A_B/A_R构造成一个2维表格，依据定标得到与血氧饱和度值的关系，可得到血氧饱和度值。

例如：采用一个高精度的血氧仪测得同一人手指的精准血氧饱和度值并测量相同时刻的吸光度相对值A_B/A_R与A_G/A_R，得到A_B/A_R与A_G/A_R与精准血氧饱和度之间的定标关系，再一次测量时可根据定标关系得到的血氧饱和度值。

再如：直接利用血氧饱和度定标仪得到A_B/A_R与A_G/A_R与精准血氧饱和度之间的定标关系，在测量时就可根据定标关系得到的血氧饱和度值。

综上所述，本方法可以不增加和改造任何硬件电路与设备，将手机或照相机等转换成血氧饱和度测试仪，不仅实现一机多能，更能方便、快捷、迅速的测量血氧饱和度，降低了测试成本。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种测量血氧饱和度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)通过彩色图像传感器获取透过手指或手掌的每帧RGB图像数据，对每帧RGB图像数据进行三原色分离并累加三原色的强度值，连续测量多帧RGB图像数据，分别形成R、G和B光强值时间序列；

(2)从所述R、G和B光强值时间序列中分别获取光电容积脉搏波，计算所述光电容积脉搏波的最大值和最小值；

(3)通过所述光电容积脉搏波的最大值和最小值分别计算R、G和B的吸光度值；

(4)通过所述R、G和B的吸光度值获取血氧饱和度。

2.根据权利要求1所述的一种测量血氧饱和度的方法，其特征在于，所述通过所述光电容积脉搏波的最大值和最小值分别计算R、G和B的吸光度值具体为：

对R_max、R_min、G_max、G_min、B_max和B_min分别取对数并计算该颜色的吸光度值，即：

A_R=lnR_max-lnR_min；A_G=lnG_max-lnG_min；A_B=lnB_max-lnB_min；

其中，R_max、R_min、G_max、G_min、B_max和B_min分别为R、G和B的光电容积脉搏波最大值和最小值；A_R、A_G和A_B分别为R、G和B的吸光度值。

3.根据权利要求1所述的一种测量血氧饱和度的方法，其特征在于，所述通过所述R、G和B的吸光度值获取血氧饱和度具体包括：

1）通过R、G和B的吸光度值获取G和R的吸光度相对值、B和R的吸光度相对值；

2）通过所述G和R的吸光度相对值、所述B和R的吸光度相对值获取吸光度比值Q，通过所述吸光度比值Q获取血氧饱和度。

4.根据权利要求1所述的一种测量血氧饱和度的方法，其特征在于，所述通过所述R、G和B的吸光度值获取血氧饱和度具体包括：

1）通过R、G和B的吸光度值获取G和R的吸光度相对值、B和R的吸光度相对值；

2）通过所述G和R的吸光度相对值A_G/A_R、所述B和R的吸光度相对值A_B/A_R构造成一个2维表格，依据定标得到与血氧饱和度值的关系，获取血氧饱和度值。