CN103505196B

CN103505196B - 人体脉搏测量方法、装置和移动终端

Info

Publication number: CN103505196B
Application number: CN201310393731.2A
Authority: CN
Inventors: 夏璐; 金恒庄; 刘海鹏
Original assignee: Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd
Current assignee: Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2033-09-02
Also published as: CN103505196A

Abstract

一种人体脉搏测量方法、装置和移动终端，所述方法包括：在具有拍摄设备的移动终端置于人体脉搏测量位置后，获取所述移动终端拍摄的连续图像；检测预设时间内拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数N；以N确定人体脉搏的频率。本发明技术方案的人体脉搏测量方法具有实现成本低、便于实现、兼容性好的优点。

Description

人体脉搏测量方法、装置和移动终端

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种人体脉搏测量方法、装置和移动终端。

背景技术

随着电子技术的发展，移动终端（例如手机）支持的功能越来越多。其中，就有很多是关于人体健康方面的应用，例如测量人体脉搏或心律。

目前，通过移动终端来测量人体脉搏的方式主要有：

采用红外传感器来测量。其原理为：随着人体心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变，当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液回流心脏时，组织的半透明度增大。这种现象在人体组织较为轻薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。若移动终端具有红外功能，这是将手指放在红外发射接口上，就能检测到手指血液的变化情况，从而得到人体脉搏的频率。

采用低频响应的麦克来测量。其原理为：通过低频麦克感应人体脉搏跳动时引起的空气振动，得到人体脉搏的频率。但是由于人体脉搏的跳动引起的空气振动是非常微弱的，因此就要求低频麦克具有非常高的灵敏度。

采用压力计来检测。其原理与低频响应麦克的工作原理比较类似，也是通过感应人体脉搏跳动时引起的空气振动的。

但是移动终端通过上述几种方式测量人体脉搏时，就需要安装支持这些测量功能的芯片，而且由于应用在人体脉搏测量方面，对这些芯片的精度、灵敏度的要求都比较高，这无疑会增加移动终端的成本。

相关技术可参考公开号为US20120003929的美国专利申请。

发明内容

本发明解决的是：现有技术中通过移动终端检测人体脉搏时实现成本高的问题。

为解决上述问题，本发明技术方案提供一种人体脉搏测量方法，包括：

在具有拍摄设备的移动终端置于人体脉搏测量位置后，获取所述移动终端拍摄的连续图像；

检测预设时间内拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数N；

以N确定人体脉搏的频率。

可选的，所述预设时间的取值范围为[1，10]，单位为秒。

可选的，所述拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向通过如下方式确定：

对拍摄的连续图像进行灰度处理；

计算灰度处理后的连续图像中的特征区域在各轴向上的相似度；

将相似度最高的轴向确定为拍摄的连续图像中特征区域的位置的位移方向。

可选的，所述以N确定人体脉搏的频率包括：

将N乘以2并除以所述预设时间的值作为人体脉搏的频率。

可选的，所述人体脉搏测量方法还包括：

对确定的人体脉搏的频率进行更新。

可选的，所述对确定的人体脉搏的频率进行更新包括：

以预定频率检测N的值，每次检测的N的值为当次检测之前的所述预设时间内拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数，所述预定频率基于人体脉搏的频率确定；

以当次检测的N的值所确定的人体脉搏的频率更新前一次检测的N的值所确定的人体脉搏的频率。

可选的，所述人体脉搏测量方法还包括：

以确定的人体脉搏的频率，生成人体脉搏的波形；

在所述移动终端的显示屏上显示所述人体脉搏的频率和波形中的至少一项。

可选的，所述人体脉搏测量方法还包括：

在所述检测预设时间内拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数N的过程中进行滤波处理，去除其中的抖动干扰信号。

可选的，所述滤波处理包括：

当所述拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向发生改变后，以预定检测频率检测所述特征区域的位置保持所述改变后的位移方向的次数M；

当M大于门限值时，所述拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数加1。

可选的，所述门限值的取值范围为[3,5]。

为解决上述问题，本发明技术方案还提供一种人体脉搏测量装置，包括：

获取单元，用于在具有拍摄设备的移动终端置于人体脉搏测量位置后，获取所述移动终端拍摄的连续图像；

第一检测单元，用于检测预设时间内所述获取单元拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数N；

确定单元，用于以所述第一检测单元检测到的N确定人体脉搏的频率。

为解决上述问题，本发明技术方案还提供一种移动终端，包括上述人体脉搏测量装置。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

当将移动终端放置在人体脉搏测量位置后，通过连续的拍摄就能得到由人体脉搏跳动引起的图像的位移方向改变的次数，进而基于图像位移方向改变的次数得到人体脉搏跳动的频率。由于对于目前的绝大多数移动终端来说，拍摄设备是基本配置，因此能保证移动终端在不增加成本的情况下实现对人体脉搏的测量，且兼容性和适用性都比较好。

通过对移动终端测量得到的人体脉搏频率进行实时更新，能够保证确定的人体脉搏频率的具有更高的可靠性和准确性。

通过在检测所述拍摄的连续图像中特征区域在图像同一轴向上位移方向改变次数的过程中，还进行滤波处理，有效的去处了抖动干扰对测量结果造成的影响，进一步保证了测量结果的准确性。

在确定人体脉搏频率的同时，还能相应的确定出人体脉搏跳动的波形，并将得到的频率和波形显示在移动终端的显示屏上，使用户能够方便的查看到检测结果。

附图说明

图1是本发明实施例一的人体脉搏测量方法的流程示意图；

图2是人体脉搏测量位置的示意图；

图3是移动终端放置在人体脉搏测量位置的示意图；

图4是本发明实施例一的移动终端测量人体脉搏的示意图；

图5是本发明实施例一的确定连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向的示意图；

图6是本发明实施例二的人体脉搏测量方法的流程示意图；

图7是本发明实施例二的人体脉搏测量装置的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术所述，在现有技术的移动终端中，通过低频响应麦克或者压感应技术来实现人体脉搏测试时，存在实现成本高的问题。

为了解决上述问题，本发明技术方案提出了一种人体脉搏测量方法，所述移动终端设有拍摄设备，所述方法包括：

以N确定人体脉搏的频率。

由于移动终端被放置在人体脉搏测量位置上，因此移动终端会随着人体脉搏的跳动而来回的振动，这时开启移动终端的拍摄设备后，其连续拍摄的图像中特征区域的位置就会在图像同一轴向上的来回的移动。此时，通过检测在预设时间内连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数N，就能得到人体脉搏跳动的频率。由于拍摄设备为绝大多数移动终端的基本配置，因此可以在不增加移动终端成本的前提下实现人体脉搏的测量功能，适用性高，兼容性好。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

实施例一

如图1所示，为本实施例的人体脉搏测量方法的流程示意图，包括：

步骤S100：在具有拍摄设备的移动终端置于人体脉搏测量位置后，获取所述移动终端拍摄的连续图像。其中，人体脉搏测量位置就是能感知的人体脉搏跳动最强烈的位置，如图2所示，在人体手腕部位通过触摸即能找到人体脉搏跳动最强烈的位置A点。图3为将移动终端（如手机）放置在人体脉搏测量位置的示意图。可以理解的，使图3所示的移动终端的中心位置B点与图2所示的人体脉搏测量位置A点相重合，移动终端感应人体脉搏跳动的效果最好。

步骤S101：检测预设时间内拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数N。如图4所示，可以看出，当移动终端放置到人体脉搏测量位置（A点）后，当人体脉搏跳动时，就会使移动终端相应的沿虚线箭头所示的方向上下摆动，并分别达到2、3所示的极限位置（两个虚线框所示的位置）。如果此时将移动终端的摄像设备（例如手机的摄像头）打开（摄像头的位置如C点所示），随着移动终端的摆动，对位于移动终端上方的遮挡物形成的拍摄图像也会随之发生变化。与位置1、位置2、位置3对应的，移动终端在遮挡物上形成的拍摄范围分别为c1、c2、c3。对应的，图5示出了图4中三个位置对应的图像，图像1、图像2和图像3分别与移动终端的位置1、位置2和位置3对应。图5中xoy为移动终端拍摄的连续图像的图像坐标系。如果在图像1中有一个斜方格填充的方框所示的特征区域，那么随着移动终端的摆动，该特征区域在各个图像中的相对位置也会发生变化。例如，该特征区域的中心点在图像1、图像2和图像3中的坐标分别为（x1，y1）、（x1，y2）和（x1，y3）。可以看出，在移动终端的图像坐标系中，随着人体脉搏的跳动，拍摄图像中特征区域的位置沿y轴发生了相对位移。当位置2、位置3对应移动终端随人体脉搏跳动摆动的极限位置时，特征区域的中心点就在（x1，y2）和（x1，y3）之间沿y轴来回的移动。而且，人体脉搏每跳动一次，特征区域的中心点就从（x1，y2）移动到（x1，y3），然后再回到（x1，y2）。实际上，当移动终端的拍摄设备被打开时，随着移动终端的摆动，拍摄到的是一系列连续的图像，上面仅从中选取了位置1、位置2和位置3，来说明特征区域随移动终端的摆动而位移的原理。

基于上述分析，可以得到，移动终端拍摄到的连续图像中的特征区域的位移变化与人体脉搏的跳动是有对应关系的。但是要得到人体脉搏跳动的频率，还需要进一步的得到移动终端拍摄到的连续图像中的特征区域的位移变化与人体脉搏的跳动频率之间具体是如何对应的。上面已经分析得到，人体脉搏每跳动一次，移动终端拍摄到的连续图像中特征区域就从（x1，y2）移动到（x1，y3），然后再回到（x1，y2）。具体的，特征区域从（x1，y2）移动到（x1，y3）时，其位移变化是沿y轴正方向，当特征区域从（x1，y3）回到（x1，y2）时，其位移变化是沿y轴的负方向，也就是说在（x1，y3）的位置特征区域的位移方向改变了一次。同理，当特征区域回到（x1，y2）的位置时，其位移方向会从y轴负方向重新变回y轴正方向，然后等待下一次脉搏跳动时，继续按照上述规律位移。也就是说，人体脉搏每跳动一次，移动终端拍摄到的连续图像中特征区域的相对位置的位移方向就会变化两次。得到了特征区域的位移方向的变化次数与人体脉搏跳动的频率之间的关系，通过统计预设时间内移动终端拍摄的连续图像的特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数N，就能计算出人体脉搏跳动的频率。

本实施例中，是通过相似度计算来确定特征区域的位移方向的，步骤如下：

对拍摄的连续图像进行灰度处理；

计算灰度处理后的连续图像中特征区域在各轴向上的相似度；

上述对图像的灰度处理以及相似度计算过程为本领域技术人员所知晓，此处不再赘述。

需要说明的是，对于特征区域的选取，可以根据拍摄图像的具体情况来决定。通常，可以选择移动终端为水平位置时拍摄图像的中心区域作为特征区域。当该中心区域的特征不明显无法满足相似度计算时，也可以根据拍摄图像的具体情况选择一个特征明显的区域作为特征区域。另外，当移动终端的上方缺乏有效的遮挡物时，移动终端也可以给出提示，建议用户将位置调整至满足测量的位置后再进行脉搏测量。

步骤S102：以N确定人体脉搏的频率。基于上述分析，基于N值就能确定人体脉搏跳动的频率，确定过程为：将N乘以2并除以所述预设时间的值作为人体脉搏的频率，其中，预设时间的取值范围一般可设置为1秒～10秒。

步骤S103：在所述检测预设时间内拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数N的过程中进行滤波处理，去除其中的抖动干扰信号。可以理解的，人体脉搏引起的移动终端的位移是比较微小的，因此检测环境中的一些振动信号很可能会影响测量结果的精度。例如，结合图4，本来移动终端处于从位置2向位置3的摆动过程，但这时用户的手腕不小心抖动了一下，那么移动终端很可能会沿位置3向位置2的方向轻微抖动一下，然后再回到位置2向位置3的方向上随脉搏的跳动而摆动。相应的，拍摄的连续图像中特征区域也会随之产生一次移动方向的改变，如果这时没有滤波处理，就很可能将这次抖动引起的特征区域沿图像轴向上的位移方向的改变也检测进去，从而影响测量结果的准确性。这时可以通过滤波处理，来解决抖动干扰的问题。具体的，当所述拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向发生改变后，以预定检测频率检测所述特征区域的位置保持所述改变后的位移方向的次数M；当M大于门限值时，所述拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数加1。这样就去除了抖动干扰带来的影响，保证了测量结果的准确性。

至此，通过移动终端拍摄的连续图像中，在预设时间内特征区域沿图像同一轴向的位移方向变化的次数N，就能得到人体脉搏跳动的频率。相对于现有技术中需要通过低频响应麦克、压力感应器等专用设备来进行人体脉搏检测的方法相比，本实施例中的人体脉搏的检测方法能通过移动终端上的基本配置—摄像头来实现，具有成本低，兼容性和适用性好的优点。

本实施例中的人体脉搏测量方法，还能在检测N的过程中进行滤波处理，消除抖动干扰对测量结果的影响，进一步保证了测量结果的精确性。

实施例二

如图6所示，为本实施例的人体脉搏测量方法的流程示意图，包括：

步骤S200：在具有拍摄设备的移动终端置于人体脉搏测量位置后，获取所述移动终端拍摄的连续图像。

步骤S201：检测预设时间内拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数N。

步骤S202：以N确定人体脉搏的频率。

步骤S203：在所述检测预设时间内拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数N的过程中进行滤波处理，去除其中的抖动干扰信号。

步骤S200至步骤S203的执行可参考实施例一中的步骤S101至步骤S103。

步骤S204：对确定的人体脉搏的频率进行更新。在测量过程中，用户的手腕难免会发生一些抖动，这时移动终端的摆动情况就会随之发生变化，例如，摆动的幅度变大了、而摆动的频率变低了。此时，测量得到的人体脉搏的频率也会随之变低。针对这个问题，在本实施例中，通过对确定的人体脉搏的频率进行更新的方法来消除这些干扰。具体的，以预定频率检测N的值，并使每次检测的N的值为当次检测之前的预设时间内拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数；然后用当次检测的N的值所确定的人体脉搏的频率更新前一次检测的N的值所确定的人体脉搏的频率。其中，预定频率基于人体脉搏的频率确定，一般至少要大于正常情况下人体脉搏频率最高值的两倍。

步骤S205：以确定的人体脉搏的频率，生成人体脉搏的波形，并显示在移动终端的显示屏上。为了便于用户查看检测结果，可以将确定的人体脉搏的频率显示在移动终端的显示屏上。另外，基于确定的人体脉搏的频率还可以生成相应的人体脉搏的波形，也可以一并在移动终端的显示屏上进行显示。在确定人体脉搏的波形时，可以直接按照确定的人体脉搏的频率生成固定振幅的波形图，也可以基于各时刻连续图像中特征区域的位移速度，确定各时刻波形的斜率，得到更加精确的人体脉搏的波形。在其他实施例中，可以根据用户的需求选择频率或者波形中的任意一项进行显示。

至此，移动终端就完成人体脉搏的测量。相对于现有技术中需要通过低频响应麦克、压力感应器等专用设备来进行人体脉搏检测的方法相比，本实施例中的人体脉搏的检测方法能通过移动终端上的基本配置—摄像头来实现，具有成本低，兼容性和适用性好的优点。

而且，还将能在检测N的过程中进行滤波处理，消除抖动干扰对测量结果的影响，进一步保证了测量结果的精确性。

另外，本实施例还提供了对确定的人体脉搏的频率进行实时更新的方法，能够使测量结果随着测量时间的增加，逐步消除一些干扰信号对测量结果的干扰，以保证测量结果的准确性。

对应的，本实施例还提供一种人体脉搏测量装置，如图7所示，包括：获取单元10、第一检测单元20、确定单元30、更新控制单元40、波形生成单元50、显示单元60和滤波单元70。其中，获取单元10，用于在具有拍摄设备的移动终端置于人体脉搏测量位置后，获取所述移动终端拍摄的连续图像；第一检测单元20，用于检测预设时间内所述获取单元10拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数N；确定单元30，用于当N大于检测门限值时，以所述第一检测单元20检测到的N确定人体脉搏的频率；更新控制单元40，用于对确定的人体脉搏的频率进行更新控制；波形生成单元50，用于以确定的人体脉搏的频率，生成人体脉搏的波形；显示单元60，用于在所述移动终端的显示屏上显示所述人体脉搏的频率和波形中的至少一项；滤波单元70，用于在所述第一检测单元20检测预设时间内拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数N 的过程中进行滤波处理，去除其中的抖动干扰信号。

其中，第一检测单元20包括：处理单元201，用于对拍摄的连续图像进行灰度处理；计算单元202，用于计算所述处理单元201进行灰度处理后的连续图像中的特征区域在各轴向上的相似度；方向确定单元203，用于根据所述计算单元202的计算结果将相似度最高的轴向确定为拍摄的连续图像中特征区域的位置的位移方向。滤波单元70包括：第二检测单元701，用于当所述拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向发生改变后，以预定检测频率检测所述特征区域的位置保持所述改变后的位移方向的次数M；累加单元702，用于当所述第二检测单元检测的M大于门限值时，所述拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数加1。

需要说明的是，所述获取单元10、第一检测单元20和确定单元30构成一个对人体脉搏进行测量的整体（如图7中虚线框所示），更新控制单元40控制该整体进行实时测量，不断输出确定的人体脉搏的频率。

所述人体脉搏测量装置的具体实施可参考本实施例中关于人体脉搏测量方法的描述。

相应的，本实施例还提供一种移动终端，包括上述人体脉搏测量装置。该移动终端用于对人体脉搏测量时的具体实施，可参考本实施例中关于人体脉搏测量方法的描述。

本领域技术人员可以理解，实现上述人体脉搏测量装置的全部或部分是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于可读存储介质中，所述存储介质可以是ROM、RAM、磁碟、光盘等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种人体脉搏测量方法，其特征在于，包括：

以N确定人体脉搏的频率；

其中，所述拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向通过如下方式确定：

对拍摄的连续图像进行灰度处理；

2.如权利要求1所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，所述预设时间的取值范围为[1，10]，单位为秒。

3.如权利要求1所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，所述以N确定人体脉搏的频率包括：

将N乘以2并除以所述预设时间的值作为人体脉搏的频率。

4.如权利要求1所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，还包括：

对确定的人体脉搏的频率进行更新。

5.如权利要求4所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，所述对确定的人体脉搏的频率进行更新包括：

6.如权利要求1所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，还包括：

以确定的人体脉搏的频率，生成人体脉搏的波形；

7.如权利要求1所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，还包括：

8.如权利要求7所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，所述滤波处理包括：

9.如权利要求8所述的人体脉搏测量方法，其特征在于，所述门限值的取值范围为[3,5]。

10.一种人体脉搏测量装置，其特征在于，包括：

确定单元，用于以所述第一检测单元检测到的N确定人体脉搏的频率；

其中，所述检测单元包括：

处理单元，用于对拍摄的连续图像进行灰度处理；

计算单元，用于计算所述处理单元进行灰度处理后的连续图像中的特征区域在各轴向上的相似度；

方向确定单元，用于根据所述计算单元的计算结果将相似度最高的轴向确定为拍摄的连续图像中特征区域的位置的位移方向。

11.如权利要求10所述的人体脉搏测量装置，其特征在于，还包括：

更新控制单元，用于对确定的人体脉搏的频率进行更新控制。

12.如权利要求10所述的人体脉搏测量装置，其特征在于，还包括：

波形生成单元，用于以确定的人体脉搏的频率，生成人体脉搏的波形；

显示单元，用于在所述移动终端的显示屏上显示所述人体脉搏的频率和波形中的至少一项。

13.如权利要求10所述的人体脉搏测量装置，其特征在于，还包括：

滤波单元，用于在所述第一检测单元检测预设时间内拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数N的过程中进行滤波处理，去除其中的抖动干扰信号。

14.如权利要求13所述的人体脉搏测量装置，其特征在于，所述滤波单元包括：

第二检测单元，用于当所述拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向发生改变后，以预定检测频率检测所述特征区域的位置保持所述改变后的位移方向的次数M；

累加单元，用于当所述第二检测单元检测的M大于门限值时，所述拍摄的连续图像中特征区域的位置在图像同一轴向上的位移方向改变的次数加1。

15.一种移动终端，包括惯性器件，其特征在于，还包括权利要求10至14任一项所述的人体脉搏测量装置。