CN110353700A - 非接触式血氧饱和度检测方法 - Google Patents

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章冠华
叶黎达
陆炯
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
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    • G06T2207/30196—Human being; Person
    • G06T2207/30201—Face

Abstract

本发明公开了非接触式血氧饱和度检测方法，包括以下步骤：启用工业摄像头或者相机录制一段被检测者的脸部视频；截取视频中被检测者的额头眉心周围作为感兴趣区域，提取血液容积脉搏波信号；将感兴趣频带的不同分辨率的图像和对应的原始图像相加合成得到最终图像，以感兴趣区域的灰度均值变化表征反射光的光照强度的变化，得到血液容积脉搏波波形；对感兴趣频段信号进行重构，利用重构信号，得到血液容积脉搏波交流分量波形图，从中提取脉搏波的峰谷值信息求取平均值，计算得到血氧饱和度值。本发明实现了加有滤光片的普通工业双摄像头的非接触式检测，测量结果准确度高，检测方便，能够满足日常血氧饱和度检测的需求。

Description

非接触式血氧饱和度检测方法
技术领域
本发明涉及血氧检测技术领域，具体为非接触式血氧饱和度检测方法。
背景技术
本发明的目的是要提供一种非接触式血氧饱和度检测方法，使用加有窄带滤光片的双摄像头作为视频采集设备，获取到两路不同波长光线经人体组织透射或反射后的光照强度最大值和最小值，即获得两路光线对应的血液容积脉搏波，分别求得两路脉搏波波形的最大值和最小值，求得血氧饱和度。
与本发明最相近似的技术方案有：1、传统的血氧饱和度测量方法是先进行人体采血，再利用血气分析仪进行电化学分析，测出血氧分压PO2计算出血氧饱和度，这种方法比较麻烦，且不能进行连续的监测；2、采用指套式光电传感器，测量时，只需将传感器套在人手指上，利用手指作为盛装血红蛋白的透明容器，使用波长660nm的红光和940nm的近红外光作为射入光源，测定通过组织床的光传导强度，来计算血红蛋白浓度及血氧饱和度，仪器即可显示人体血氧饱和度，为临床提供了一种连续无损伤血氧测量仪器。
利用血气分析仪进行血氧饱和度检测的方法的缺点是：需要进行人体采血，并用专业的仪器进行电化学分析，测出血氧分压PO2计算出血氧饱和度，这种方法比较麻烦，且不能进行连续的监测。
采用指套式光电传感器进行血氧饱和度检测的方法的缺点是：接触式测量有使用局限性，例如大面积烧伤烫伤病人无法进行接触式测量，新生儿皮肤娇嫩容易受到粘贴式探头的伤害，部分皮肤敏感者可能会对探头上的粘贴剂或者橡胶过敏等等。
发明内容
本发明的目的在于提供非接触式心率检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：非接触式血氧饱和度检测方法，包括以下步骤：
步骤1：选用加有525nm和660nm窄带滤光片的普通工业双摄像头；
步骤2：被检测者站立于距离摄像头或相机1-1.5米位置处，被检测者面部正对摄像头或相机，保持静止，启用工业摄像头或者相机录制一段被检测者的脸部视频；
步骤3：截取视频中被检测者的额头眉心周围作为感兴趣区域，提取血液容积脉搏波信号；
步骤4：将拍摄的视频的每一帧图像分解为不同的空间分辨率，进行空间滤波，将感兴趣频带的不同分辨率的图像和对应的原始图像相加合成得到最终图像，对合成的最终图像每帧感兴趣区域图像求取灰度均值，以感兴趣区域的灰度均值变化表征反射光的光照强度的变化，绘制成灰度均值随帧系列的变化波形，得到血液容积脉搏波波形；
步骤5：对感兴趣频段信号进行重构，利用重构信号，得到血液容积脉搏波交流分量波形图，从中提取脉搏波的峰谷值信息求取平均值，计算得到血氧饱和度值；
步骤6：将血氧饱和度值和血氧饱和度的频谱图以数字和图形的方式在设备上显示出来。
进一步地，在步骤4中，对所述每个空间分辨率的图像进行时域带通滤波处理，提取感兴趣频带，并对感兴趣的频带信号进行放大。
进一步地，将所述放大后的不同空间分辨率的图像和其相对应的原始图像相加，并将各不同空间分辨率的图像合成得到最终图像。
进一步地，使用小波基函数将得到的血液容积脉搏波波形分解为不同的频段信号，去除原始波形中的高频噪声和直流分量造成的极限飘移，对感兴趣频段信号进行重构，得到血液容积脉搏波交流分量波形，对感兴趣频段信号进行重构，得到去除噪声后的血液容积脉搏波波形。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用IPPG(imagePhotoplethysmography，非接触式基于图像光电容积脉搏波描记法)技术，使用加有窄带滤光片的双摄像头作为视频采集设备，获取到两路不同波长光线经人体组织透射或反射后的光照强度最大值和最小值，即获得两路光线对应的血液容积脉搏波，分别求得两路脉搏波波形的最大值和最小值，求得血氧饱和度，实现了加有滤光片的普通工业双摄像头的非接触式检测，测量结果准确度高，检测方便，能够满足日常血氧饱和度检测的需求。
附图说明
图1为本发明实施例的非接触式血氧饱和度检测方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的一种实施例：非接触式血氧饱和度检测方法，包括以下步骤：
选用加有525nm和660nm窄带滤光片的普通工业双摄像头；
步骤2：被检测者站立于距离摄像头或相机1-1.5米位置处，被检测者面部正对摄像头或相机，保持静止，启用工业摄像头或者相机录制一段被检测者的脸部视频；
步骤3：截取视频中被检测者的额头眉心周围作为感兴趣区域，提取血液容积脉搏波信号；
步骤4：将拍摄的视频的每一帧图像分解为不同的空间分辨率，进行空间滤波，对每个空间分辨率的图像进行时域带通滤波处理，提取感兴趣频带，，并对感兴趣的频带信号进行放大，将放大后的不同空间分辨率的图像和其相对应的原始图像相加，并将各不同空间分辨率的图像合成得到最终图像，对合成的最终图像每帧感兴趣区域图像求取灰度均值，以感兴趣区域的灰度均值变化表征反射光的光照强度的变化，绘制成灰度均值随帧系列的变化波形，得到血液容积脉搏波波形；
步骤5：使用小波基函数将得到的血液容积脉搏波波形分解为不同的频段信号，去除原始波形中的高频噪声和直流分量造成的极限飘移，对感兴趣频段信号进行重构，得到血液容积脉搏波交流分量波形，对感兴趣频段信号进行重构，得到去除噪声后的血液容积脉搏波波形，完成对感兴趣频段信号进行重构，利用重构信号，得到血液容积脉搏波交流分量波形图，从中提取脉搏波的峰谷值信息求取平均值，计算得到血氧饱和度值；
步骤6：将血氧饱和度值和血氧饱和度的频谱图以数字和图形的方式在设备上显示出来。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.非接触式血氧饱和度检测方法，包括以下步骤：
选用加有525nm和660nm窄带滤光片的普通工业双摄像头；
步骤2：被检测者站立于距离摄像头或相机1-1.5米位置处，被检测者面部正对摄像头或相机，保持静止，启用工业摄像头或者相机录制一段被检测者的脸部视频；
步骤3：截取视频中被检测者的额头眉心周围作为感兴趣区域，提取血液容积脉搏波信号；
步骤4：将拍摄的视频的每一帧图像分解为不同的空间分辨率，进行空间滤波，将感兴趣频带的不同分辨率的图像和对应的原始图像相加合成得到最终图像，对合成的最终图像每帧感兴趣区域图像求取灰度均值，以感兴趣区域的灰度均值变化表征反射光的光照强度的变化，绘制成灰度均值随帧系列的变化波形，得到血液容积脉搏波波形；
步骤5：对感兴趣频段信号进行重构，利用重构信号，得到血液容积脉搏波交流分量波形图，从中提取脉搏波的峰谷值信息求取平均值，计算得到血氧饱和度值；
步骤6：将血氧饱和度值和血氧饱和度的频谱图以数字和图形的方式在设备上显示出来。
2.根据权利要求1所述的非接触式血氧饱和度检测方法，其特征在于：在步骤4中，对所述每个空间分辨率的图像进行时域带通滤波处理，提取感兴趣频带，并对感兴趣的频带信号进行放大。
3.根据权利要求2所述的非接触式血氧饱和度检测方法，其特征在于：将所述放大后的不同空间分辨率的图像和其相对应的原始图像相加，并将各不同空间分辨率的图像合成得到最终图像。
4.根据权利要求1所述的非接触式血氧饱和度检测方法，其特征在于：使用小波基函数将得到的血液容积脉搏波波形分解为不同的频段信号，去除原始波形中的高频噪声和直流分量造成的极限飘移，对感兴趣频段信号进行重构，得到血液容积脉搏波交流分量波形，对感兴趣频段信号进行重构，得到去除噪声后的血液容积脉搏波波形。
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