CN111297339B - 一种光体积变化描记图法信号的生成方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种光体积变化描记图法信号的生成方法和装置，所述方法包括：根据预置的红光像素阈值范围对皮表视频数据帧图像序列的所有皮表视频数据帧图像依次进行单帧红、绿色通道数据计算生成第一红、绿光数字信号；对第一红、绿光数字信号进行信号带通滤波生成第二红、绿光数字信号；获取信号判断标识符；根据信号判断标识符判断是否对第二红光数字信号和第二绿光数字信号进行信号最大频差判断处理并生成第一判断结果；当第一判断结果为达标信号标识时对第二红和或绿光数字信号进行信噪比判断生成第二判断结果；当第二判断结果为达标信号标识时生成PPG信号。

Description

一种光体积变化描记图法信号的生成方法和装置

技术领域

本发明涉及电生理信号处理技术领域，特别涉及一种光体积变化描记图法信号的生成方法和装置。

背景技术

人体当前的健康状态、激素水平、情绪状态乃至生活方式等因素都会影响心脏的工作状态，反之，通过对心脏运动的轨迹进行分析也可以反向获悉人体的健康与疾病状态信息。要获得心脏运动的轨迹数据，就需要对心脏运动进行监测和数据采集，传统的方法是通过使用心电图(electrocardiogram，ECG)监测技术来完成的。该方式需要将导联电极连接到身体多个部位来进行心电信号的采集，具体操作时，被监测对象需要静卧或者再日常生活中时刻佩戴多种接触式设备(心贴、心带等等)，对监测对象的行动与生活造成诸多不便。

光体积变化描记图法(Photoplethysmography，PPG)，是借助光电手段在活体组织中检测血液容积变化的一种无创检测方法。在心脏搏动时，对血管内单位面积的血流量形成周期性变化，与之对应的血液体积也相应发生变化，从而导致反映血液吸收光量的PPG信号也呈现周期性变化趋势。PPG信号可以通过手指、耳朵等区域测量得到。通过PPG信号同样可以对心脏活动做一系列定向分析，且PPG方式相对ECG方式可以提高监测对象的体验舒适度。但在实际应用中，我们发现，当前的PPG信号采集装置和方式比较刻板：照射光源只采用单一的红光或者红外光居多，采集前端常见最多的是指夹、耳夹之类的定制机械设备，采集的数据需要经过特定传感器进行分析等等，诸如此类的问题都加大了上层医疗应用对PPG信号数据的获取难度。

发明内容

本发明的目的，就是针对现有技术的缺陷，提供一种光体积变化描记图法信号的生成方法和装置，不规定特定照射光源类型采用普通灯光即可，简化了PPG信号前端采集装置使用一般的移动终端也可实现；通过对录取的视频数据进行分析并生成PPG信号，即能满足本地设备实时分析与数据备份的要求，又能满足远程传输与分析的需求；对有效信号的识别过程不依赖特定传感器，降低了应用层面对PPG数据的获取难度；通过设置信号判断标识符，提高对多种拍摄设备的兼容性。

为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供了一种光体积变化描记图法信号的生成方法，其特征在于，所述方法包括：

根据预置的红光像素阈值范围，对皮表视频数据帧图像序列的所有皮表视频数据帧图像依次进行单帧红色通道数据计算，生成第一红光数字信号；并根据预置的绿光像素阈值范围，对所述皮表视频数据帧图像序列的所有所述皮表视频数据帧图像依次进行单帧绿色通道数据计算，生成第一绿光数字信号；所述皮表视频数据帧图像序列包括多个所述皮表视频数据帧图像；

根据预置的带通滤波频率阈值范围对所述第一红光数字信号进行信号带通滤波预处理生成第二红光数字信号，并根据所述带通滤波频率阈值范围对所述第一绿光数字信号进行信号带通滤波预处理生成第二绿光数字信号；

获取预置的信号判断标识符；所述信号判断标识符包括红绿光同检标识和红光单检标识两种标识符；

根据所述信号判断标识符判断是否对所述第二红光数字信号和所述第二绿光数字信号进行信号最大频差判断处理，当所述信号判断标识符为所述红绿光同检标识时对所述第二红光数字信号和所述第二绿光数字信号进行信号最大频差判断处理生成第一判断结果，当所述信号判断标识符为所述红光单检标识时直接设置所述第一判断结果为达标信号标识；

当所述第一判断结果为所述达标信号标识时，根据所述信号判断标识符对所述第二红光数字信号和或所述第二绿光数字信号进行信号信噪比判断处理，生成第二判断结果；

当所述第二判断结果为所述达标信号标识时，根据所述信号判断标识符、所述第二红光数字信号和或所述第二绿光数字信号进行光体积变化描记图法PPG信号生成处理，生成PPG信号。

优选的，所述皮表视频数据帧图像序列是，调用视频拍摄设备以预置的采集时间阈值为拍摄时间长度对生物体局部皮肤表面进行连续采集拍摄操作生成皮表视频数据；对所述皮表视频数据进行帧图像提取处理生成的。

进一步的，所述调用视频拍摄设备以预置的采集时间阈值为拍摄时间长度对生物体局部皮肤表面进行连续采集拍摄操作生成皮表视频数据，具体包括：

调用所述视频拍摄设备的灯光照明模块对所述生物体局部皮肤表面提供照明；所述视频拍摄设备包括灯光照明模块和视频拍摄模块；所述视频拍摄模块至少包括镜头模块；

当所述灯光照明模块与所述镜头模块的物理间距小于或等于预置的设备间距阈值时，将所述生物体局部皮肤表面同时覆盖所述灯光照明模块与所述镜头模块；当所述灯光照明模块与所述镜头模块的物理间距大于所述设备间距阈值时，将所述生物体局部皮肤表面覆盖所述镜头模块；

调用所述视频拍摄模块以所述采集时间阈值为拍摄时间长度对所述生物体局部皮肤表面进行所述连续采集拍摄操作生成所述皮表视频数据。

进一步的，所述方法还包括：

在调用所述视频拍摄设备以所述采集时间阈值为拍摄时间长度对所述生物体局部皮肤表面进行所述连续采集拍摄操作的过程中，以预置的缓存片段时间阈值为片段提取长度对所述视频拍摄设备采集拍摄的视频数据进行连续视频片段提取处理生成多个缓存片段；

提取所述缓存片段的帧图像并将提取出的所有帧图像按时间顺序进行排序，生成缓存片段帧图像序列；所述缓存片段包括多个所述帧图像；

对所述缓存片段帧图像序列的所有缓存片段帧图像，根据所述红光像素阈值范围进行红色像素点占比统计生成红色占比参数，并根据预置的杂色像素阈值范围进行杂色像素点占比统计生成杂色占比参数；所述缓存片段帧图像序列包括多个所述缓存片段帧图像；

根据所述红色占比参数对所述缓存片段进行皮肤表面脱离拍摄错误识别判断，当所述红色占比参数小于预置的红色占比下限阈值时停止所述连续采集拍摄操作并生成皮肤表面脱离拍摄错误信息；

根据所述杂色占比参数对所述缓存片段进行皮肤表面脱离拍摄错误识别判断，当所述杂色占比参数大于预置的杂色占比上限阈值时停止所述连续采集拍摄操作并生成所述皮肤表面脱离拍摄错误信息。

优选的，

所述第一判断结果包括所述达标信号标识和不达标信号标识两种判断结果；

所述第二判断结果包括所述达标信号标识和所述不达标信号标识两种判断结果。

优选的，所述根据预置的红光像素阈值范围，对所述皮表视频数据帧图像序列的所有所述皮表视频数据帧图像依次进行单帧红色通道数据计算，生成第一红光数字信号；并根据预置的绿光像素阈值范围，对所述皮表视频数据帧图像序列的所有所述皮表视频数据帧图像依次进行单帧绿色通道数据计算，生成第一绿光数字信号，具体包括：

步骤61，初始化临时第一红光数字信号为空，初始化临时第一绿光数字信号为空，初始化第一索引的值为1，初始化第一总数为所述皮表视频数据帧图像序列的皮表视频数据帧图像总数；

步骤62，从所述皮表视频数据帧图像序列中提取与所述第一索引对应的所述皮表视频数据帧图像生成第一索引皮表视频数据帧图像；

步骤63，根据所述红光像素阈值范围，在所述第一索引皮表视频数据帧图像中统计所有满足所述红光像素阈值范围的像素点生成红色像素点集合，并对所述红色像素点集合的所有像素点的像素值按指定加权平均方式进行加权平均计算，生成第一索引帧红色通道数据；将所述第一索引帧红色通道数据作为红光信号点数据向所述临时第一红光数字信号进行信号点添加操作；

步骤64，根据所述绿光像素阈值范围，在所述第一索引皮表视频数据帧图像中统计所有满足所述绿光像素阈值范围的像素点生成绿色像素点集合，并对所述绿色像素点集合的所有像素点的像素值按指定加权平均方式进行加权平均计算，生成第一索引帧绿色通道数据；将所述第一索引帧绿色通道数据作为绿光信号点数据向所述临时第一绿光数字信号进行信号点添加操作；

步骤65，将所述第一索引的值加1；

步骤66，判断所述第一索引是否大于所述第一总数，如果所述第一索引小于或等于所述第一总数则转至步骤62，如果所述第一索引大于所述第一总数则转至步骤67；

步骤67，设置所述第一红光数字信号为所述临时第一红光数字信号；设置所述第一绿光数字信号为所述临时第一绿光数字信号。

优选的，所述根据预置的带通滤波频率阈值范围对所述第一红光数字信号进行信号带通滤波预处理生成第二红光数字信号，并根据所述带通滤波频率阈值范围对所述第一绿光数字信号进行信号带通滤波预处理生成第二绿光数字信号，具体包括：

根据所述带通滤波频率阈值范围，在所述第一红光数字信号中，将信号频率低于所述带通滤波频率阈值范围的低频噪声信号点和信号频率高于所述带通滤波频率阈值范围的高频噪声信号点从所述第一红光数字信号中进行数字信号滤波处理，生成所述第二红光数字信号；

根据所述带通滤波频率阈值范围，在所述第一绿光数字信号中，将信号频率低于所述带通滤波频率阈值范围的低频噪声信号点和信号频率高于所述带通滤波频率阈值范围的高频噪声信号点从所述第一绿光数字信号中进行数字信号滤波处理，生成所述第二绿光数字信号。

优选的，所述根据所述信号判断标识符判断是否对所述第二红光数字信号和所述第二绿光数字信号进行信号最大频差判断处理，当所述信号判断标识符为所述红绿光同检标识时对所述第二红光数字信号和所述第二绿光数字信号进行信号最大频差判断处理生成第一判断结果，当所述信号判断标识符为所述红光单检标识时直接设置所述第一判断结果为达标信号标识，具体包括：

步骤81，初始化临时第一判断结果为空；

步骤82，判断所述信号判断标识符是否为所述红绿光同检标识，当所述信号判断标识符为所述红绿光同检标识时转至步骤83，当所述信号判断标识符为所述红光单检标识时转至步骤85；

步骤83，对所述第二红光数字信号使用离散傅里叶变换进行数字信号时域频域转换生成红光频域信号，对所述第二绿光数字信号使用离散傅里叶变换进行数字信号时域频域转换生成绿光频域信号；从所述红光频域信号中提取能量最高频率生成红光最大频率，从所述绿光频域信号中提取能量最高频率生成绿光最大频率；根据所述红光最大频率与所述绿光最大频率的频率差生成红绿最大频差；

步骤84，根据预置的最大频差阈值范围对所述红绿最大频差进行信号最大频差判断处理，当所述红绿最大频差未超过所述最大频差阈值范围时设置所述临时第一判断结果为所述达标信号标识，当所述红绿最大频差超过所述最大频差阈值范围时设置所述临时第一判断结果为所述不达标信号标识；转至步骤86；

步骤85，设置所述临时第一判断结果为所述达标信号标识；

步骤86，设置所述第一判断结果为所述临时第一判断结果。

优选的，所述当所述第一判断结果为所述达标信号标识时，根据所述信号判断标识符对所述第二红光数字信号和或所述第二绿光数字信号进行信号信噪比判断处理，生成第二判断结果，具体包括：

步骤91，初始化临时第二判断结果为空；

步骤91，当所述第一判断结果为所述达标信号标识时，根据所述信号判断标识符进行判断，当所述信号判断标识符为所述红绿光同检标识时转至步骤92，当所述信号判断标识符为所述红光单检标识时转至步骤95；

步骤92，根据预置的带阻滤波频率阈值范围，对所述第二红光数字信号进行多阶巴特沃斯带阻滤波处理，将信号频率满足所述带阻滤波频率阈值范围的有效信号从所述第二红光数字信号中滤除生成红光噪声信号；并根据所述带阻滤波频率阈值范围，对所述第二绿光数字信号进行多阶巴特沃斯带阻滤波处理，将信号频率满足所述带阻滤波频率阈值范围的有效信号从所述第二绿光数字信号中滤除生成绿光噪声信号；

步骤93，计算所述第二红光数字信号的信号能量生成红光信号能量，计算所述红光噪声信号的信号能量生成红光噪声能量，根据所述红光信号能量减去所述红光噪声能量的差生成有效红光信号能量，根据所述有效红光信号能量与所述红光噪声能量的比值生成红光信噪比；计算所述第二绿光数字信号的信号能量生成绿光信号能量，计算所述绿光噪声信号的信号能量生成绿光噪声能量，根据所述绿光信号能量减去所述绿光噪声能量的差生成有效绿光信号能量，根据所述有效绿光信号能量与所述绿光噪声能量的比值生成绿光信噪比；

步骤94，如果所述红光信噪比与所述绿光信噪比均小于预置的信噪比阈值则设置所述临时第二判断结果为所述不达标信号标识；如果所述红光信噪比与所述绿光信噪比中任一个大于或等于所述信噪比阈值则设置所述临时第二判断结果为所述达标信号标识；转至步骤97；

步骤95，根据所述带阻滤波频率阈值范围，对所述第二红光数字信号进行多阶巴特沃斯带阻滤波处理，将信号频率满足所述带阻滤波频率阈值范围的有效信号从所述第二红光数字信号中滤除生成所述红光噪声信号；计算所述第二红光数字信号的信号能量生成所述红光信号能量，计算所述红光噪声信号的信号能量生成所述红光噪声能量，根据所述红光信号能量减去所述红光噪声能量的差生成所述有效红光信号能量，根据所述有效红光信号能量与所述红光噪声能量的比值生成所述红光信噪比；

步骤96，如果所述红光信噪比小于所述信噪比阈值则设置所述临时第二判断结果为所述不达标信号标识；如果所述红光信噪比大于或等于所述信噪比阈值则设置所述临时第二判断结果为所述达标信号标识；

步骤97，设置所述第二判断结果为所述临时第二判断结果。

优选的，所述当所述第二判断结果为所述达标信号标识时，根据所述信号判断标识符、所述第二红光数字信号和或所述第二绿光数字信号进行光体积变化描记图法PPG信号生成处理，生成PPG信号，具体包括：

当所述第二判断结果为所述达标信号标识时，设置所述PPG信号为空；初始化所述PPG信号的通道标识符为空，初始化所述PPG信号的红光数字信号为空，初始化所述PPG信号的绿光数字信号为空；

当所述信号判断标识符为所述红绿光同检标识时，设置所述PPG信号的所述通道标识符为红绿通道标识，设置所述PPG信号的所述红光数字信号为所述第二红光数字信号，设置所述PPG信号的所述绿光数字信号为所述第二绿光数字信号；

当所述信号判断标识符为所述红光单检标识时，设置所述通道标识符为红通道标识，设置所述PPG信号的所述红光数字信号为所述第二红光数字信号。

优选的，所述方法还包括：

当所述第一判断结果为所述不达标信号标识时，停止PPG信号生成处理流程，并生成信号质量错误信息；

当所述第二判断结果为所述不达标信号标识时，停止PPG信号生成处理流程，并生成信号质量错误信息。

本发明实施例第一方面提供的一种光体积变化描记图法信号的生成方法，不规定特定照射光源类型采用普通灯光即可，简化了PPG信号前端采集装置使用一般的移动终端也可实现；通过对录取的视频数据进行分析并生成PPG信号，即能满足本地设备实时分析与数据备份的要求，又能满足远程传输与分析的需求；对有效信号的识别过程不依赖特定传感器，降低了应用层面对PPG数据的获取难度；通过设置信号判断标识符，提高对多种拍摄设备的兼容性。

本发明实施例第二方面提供了一种设备，该设备包括存储器和处理器，存储器用于存储程序，处理器用于执行第一方面及第一方面的各实现方式中的方法。

本发明实施例第三方面提供了一种包含指令的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行第一方面及第一方面的各实现方式中的方法。

本发明实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现第一方面及第一方面的各实现方式中的方法。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种光体积变化描记图法信号的生成方法示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种光体积变化描记图法信号的生成方法示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种光体积变化描记图法信号的生成装置的设备结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在进行实例描述之前，首先对本发明实施例的实现技术进行简要描述如下。

常规PPG信号采集，是采用特定光源对皮肤表面进行照射，然后使用特定光源接收传感器对由该皮肤表面反射或者透射的光信号进行接收；该传感器的分析模块会按时间顺序对光强变化进行统计分析最终以归一化的PPG信号方式对动态脉搏波进行呈现。

参考PPG信号分析原理，在连续的心动过程中，我们又发现测试者皮肤表面对自然光中的红光与绿光的光能吸收与常规PPG采集设备的特定光源的光能吸收趋势是一样的。那么借助另外的介质，只要能够体现时间周期内皮肤表面红、绿光变化趋势，也就同样可以获得归一化的PPG信号。

基于上述发现，本发明实施例相对常规PPG信号采集设备，不设置特定光源要求，不使用特定光源对皮肤表明进行照射并使用特定传感器对光强进行采集。本发明实施例采用自然光(即使使用闪光灯之类的强光源只是为了提高光照强度而非设定光源性质)，使用常规的拍摄装置(比如移动终端的摄像头之类常见的摄像装置)，对测试者的指定皮肤表面(手指头、耳垂、脖子、额头等等)进行拍摄，并将获得的视频数据进行帧图像提取就生成一个帧图像的序列。本发明实施例就是以这些连续的帧图像作为另外的介质对红、绿光的变化趋势进行捕捉。具体实现方法是，将帧图像中的红、绿色像素值进行加权统计生成该帧图像对应时间点的原始红、光信号点，将原始红、绿光信号进行相应的滤波降噪处理生成PPG信号的红、绿数据通道值。本发明实施例提供一种对摄像设备的兼容方式：信号判断标识符(包括红绿光同检标识和红光单检标识两个取值)，当摄像设备的镜头对绿光有明显屈光缺陷时，就选取红光单检标识只使用红光形成PPG信号；当摄像设备的镜头没有明显屈光缺陷时，选取红绿光同检标识同时参考红、绿光信号形成PPG信号。

如图1为本发明实施例一提供的一种光体积变化描记图法信号的生成方法示意图所示，本方法主要包括如下步骤：

步骤1，调用视频拍摄设备以预置的采集时间阈值为拍摄时间长度对生物体局部皮肤表面进行连续采集拍摄操作生成皮表视频数据；对皮表视频数据进行帧图像提取处理生成皮表视频数据帧图像序列；

其中，皮表视频数据帧图像序列包括多个皮表视频数据帧图像；

具体包括：步骤11，调用视频拍摄设备的灯光照明模块对生物体局部皮肤表面提供照明；

其中，视频拍摄设备包括灯光照明模块和视频拍摄模块；视频拍摄模块至少包括镜头模块；

此处，在日常所见的，只要带有摄像头、具备视频拍摄功能的移动终端均可充当本发明实施例的视频拍摄设备；在拍摄之前，需要打开移动终端的闪光灯并保持常亮，以此满足稳定的照射光源需求；

步骤12，当灯光照明模块与镜头模块的物理间距小于或等于预置的设备间距阈值时，将生物体局部皮肤表面同时覆盖灯光照明模块与镜头模块；当灯光照明模块与镜头模块的物理间距大于设备间距阈值时，将生物体局部皮肤表面覆盖镜头模块；

此处，在拍摄时，需要保持被拍摄生物体的局部皮肤表面轻微按压在移动终端的摄像头上；对于闪光灯和摄像头比较接近的移动终端，需要将皮肤表面同时覆盖住闪光灯和摄像头；对于闪光灯和摄像头比较远的移动终端，只需要将皮肤表面覆盖住摄像头即可；拍摄过程中皮肤表面需保持静止、用力均匀；

步骤13，调用视频拍摄模块以采集时间阈值为拍摄时间长度对生物体局部皮肤表面进行连续采集拍摄操作生成皮表视频数据。

此处，采集时间阈值根据实际应用的数据存储能力和分析能力可多次进行预定义。

此处，生物体局部皮肤表面可以是指尖，可以是耳朵的耳垂部分，还可以是额头部位等等，原理上只要具备较好透射或者反射效果的皮肤表面都可适用。

此处，在调用视频拍摄设备以采集时间阈值为拍摄时间长度对生物体局部皮肤表面进行连续采集拍摄操作的过程中，实施例一以预置的缓存片段时间阈值为片段提取长度对视频拍摄设备采集拍摄的视频数据进行连续视频片段提取处理生成多个缓存片段；例如，假设采集时间阈值为5分钟、缓存片段时间阈值为1秒，则意味着在这5分钟的拍摄过程中，每完成1秒的拍摄就会将这一秒的视频作为缓存片段进行存储，并同时启动对缓存数据的进一步分析；

进一步的，实施例一提取缓存片段的帧图像并将提取出的所有帧图像按时间顺序进行排序，生成缓存片段帧图像序列；对缓存片段帧图像序列的所有缓存片段帧图像，根据红光像素阈值范围进行红色像素点占比统计生成红色占比参数，并根据预置的杂色像素阈值范围进行杂色像素点占比统计生成杂色占比参数；例如，假设1秒的视频包括24帧，则意味着缓每个个缓存片段帧图像序列包括24帧缓存片段帧图像；此处，假设拍摄过程中皮肤表面是完全覆盖在摄像镜头上的话，则视频中帧图像里大多数都是红色像素点，反之如果皮肤表面未压紧或者已经移开摄像头位置则都可能造成红色像素点减少、杂色像素点增多，因此，需要对每一个缓存片段帧图像进行红色占比参数与杂色占比参数的计算和比对；

最后，对每个缓存片段进行皮肤表面脱离拍摄错误识别判断，当红色占比参数小于预置的红色占比下限阈值时停止连续采集拍摄操作并生成皮肤表面脱离拍摄错误信息，当杂色占比参数大于预置的杂色占比上限阈值时停止连续采集拍摄操作并生成皮肤表面脱离拍摄错误信息；发生该类错误时，基于上位应用的实际应用需求，可根据这个错误信息要求移动终端对用户进行警示提醒、手动重拍或者自动重拍等等操作。

步骤2，根据预置的红光像素阈值范围，对皮表视频数据帧图像序列的所有皮表视频数据帧图像依次进行单帧红色通道数据计算，生成第一红光数字信号；并根据预置的绿光像素阈值范围，对皮表视频数据帧图像序列的所有皮表视频数据帧图像依次进行单帧绿色通道数据计算，生成第一绿光数字信号；

具体包括：步骤21，初始化临时第一红光数字信号为空，初始化临时第一绿光数字信号为空，初始化第一索引的值为1，初始化第一总数为皮表视频数据帧图像序列的皮表视频数据帧图像总数；

步骤22，从皮表视频数据帧图像序列中提取与第一索引对应的皮表视频数据帧图像生成第一索引皮表视频数据帧图像；

步骤23，根据红光像素阈值范围，在第一索引皮表视频数据帧图像中统计所有满足红光像素阈值范围的像素点生成红色像素点集合，并对红色像素点集合的所有像素点的像素值按指定加权平均方式进行加权平均计算，生成第一索引帧红色通道数据；将第一索引帧红色通道数据作为红光信号点数据向临时第一红光数字信号进行信号点添加操作；

此处的指定加权平均方式的常规采用总和平均方式，例如，提取第1皮表视频数据帧图像中所有满足红光像素阈值范围(因为不同位置受到光源的照射因内部结构或者血管的反射和透射的程度不一样，会导致光通过率由差异，进一步会导致拍摄下来的视频中红色也会产生颜色深浅的差别，因此采用像素阈值范围)的像素点总数生成红色像素点总数，提取第1皮表视频数据帧图像中所有满足红光像素阈值范围的像素点的像素值进行总和计算生成红色像素值总和，那么第一索引帧红色通道数据就等于红色像素值总和/红色像素点总数；

步骤24，根据绿光像素阈值范围，在第一索引皮表视频数据帧图像中统计所有满足绿光像素阈值范围的像素点生成绿色像素点集合，并对绿色像素点集合的所有像素点的像素值按指定加权平均方式进行加权平均计算，生成第一索引帧绿色通道数据；将第一索引帧绿色通道数据作为绿光信号点数据向临时第一绿光数字信号进行信号点添加操作；

此处的指定加权平均方式的常规采用总和平均方式，那么第一索引帧绿色通道数据就等于绿色像素值总和/绿色像素点总数；

步骤25，将第一索引的值加1；

步骤26，判断第一索引是否大于第一总数，如果第一索引小于或等于第一总数则转至步骤22，如果第一索引大于第一总数则转至步骤27；

步骤27，设置第一红光数字信号为临时第一红光数字信号；设置第一绿光数字信号为临时第一绿光数字信号。

步骤21-27是对步骤2的进一步详细阐述，实施例一通过步骤2将由皮表视频数据转化而来的帧图像序列中的所有帧图像进行多种光源信息的提取操作，本实施例中暂时针对红光和绿光两种光源；对光信号的提取方式，就是通过对帧图像中特定像素的加权平均计算得到一个像素均值，并以此代表该光源在所在帧图像中的颜色通道数据；按时间先后顺序，对视频中的每一帧都做同样的处理，可以得到两组一维数字信号：第一红光数字信号和第一绿光数字信号。

步骤3，根据预置的带通滤波频率阈值范围对第一红光数字信号进行信号带通滤波预处理生成第二红光数字信号，并根据带通滤波频率阈值范围对第一绿光数字信号进行信号带通滤波预处理生成第二绿光数字信号；

具体包括：步骤31，根据带通滤波频率阈值范围，在第一红光数字信号中，将信号频率低于带通滤波频率阈值范围的低频噪声信号点和信号频率高于带通滤波频率阈值范围的高频噪声信号点从第一红光数字信号中进行数字信号滤波处理，生成第二红光数字信号；

步骤32，根据带通滤波频率阈值范围，在第一绿光数字信号中，将信号频率低于带通滤波频率阈值范围的低频噪声信号点和信号频率高于带通滤波频率阈值范围的高频噪声信号点从第一绿光数字信号中进行数字信号滤波处理，生成第二绿光数字信号。

此处，步骤31-32是对步骤3的进一步阐述，步骤3是对通过视频数据提取的两种光源的数字信号进行信号信号预处理，即降噪处理；此处，实施例一使用的降噪手段是带通滤波方式，即预置一个带通滤波频率阈值范围，基于带通滤波原理对低于或高于该频段的信号、干扰和噪声进行信号抑制处理；一般此处的带通滤波频率阈值范围常见的0.5赫兹到10赫兹；在某些移动终端上进行带通滤波处理时，考虑到移动终端的处理能力，使用的是有限长单位冲激响应((Finite lmpulse Response，FIR)滤波模块。

步骤4，获取预置的信号判断标识符；

其中，信号判断标识符包括红绿光同检标识和红光单检标识两种标识符。

此处，之所以要设置信号判断标识符进行选择判断是为了提高对拍摄设备的兼容度，因为在具体应用场景中，有些移动终端因为镜头质量、设备老化、偏光算法落后等多种原因，会导致其对绿光的处理能力较差，通过这些移动终端所采集的视频数据乃至视频的帧图像数据中，基本很难获得足够数量及像素值达标的像素信息，也就无法产生绿光数字信号；在这种情况下，就需要针对不同情况通过设置信号判断标识符进行灵活处理：红绿光同检标识意味着红光、绿光信号都需要做识别操作，红光单检标识则标识只需对红光信号做识别操作。

步骤5，根据信号判断标识符判断是否对第二红光数字信号和第二绿光数字信号进行信号最大频差判断处理，当信号判断标识符为红绿光同检标识时对第二红光数字信号和第二绿光数字信号进行信号最大频差判断处理生成第一判断结果，当信号判断标识符为红光单检标识时直接设置第一判断结果为达标信号标识；

具体包括：步骤51，初始化临时第一判断结果为空；

步骤52，判断信号判断标识符是否为红绿光同检标识，当信号判断标识符为红绿光同检标识时转至步骤53，当信号判断标识符为红光单检标识时转至步骤55；

此处，如果信号判断标识符具体被设置为红绿光同检标识时，说明当前用于拍摄的拍摄设备拍摄对红绿光的处理能力正常，可以转至步骤53通过对第二红光数字信号和第二绿光数字信号进行频率差的关联检测来判断二者的信号质量；如果信号判断标识符具体被设置为红光单检标识时，说明当前用于拍摄的拍摄设备拍摄对绿光的处理能力较差，上述的第二绿光数字信号将会在后续的光信号处理过程中被抛弃，也即无法被引用到最大频差判断处理中，为保证流程能够继续执行，此处会转至步骤55，不对红绿光进行频差比较而直接将第一判断结果设置为达标信号标识；

步骤53，对第二红光数字信号使用离散傅里叶变换进行数字信号时域频域转换生成红光频域信号，对第二绿光数字信号使用离散傅里叶变换进行数字信号时域频域转换生成绿光频域信号；从红光频域信号中提取能量最高频率生成红光最大频率，从绿光频域信号中提取能量最高频率生成绿光最大频率；根据红光最大频率与绿光最大频率的频率差生成红绿最大频差；

步骤54，根据预置的最大频差阈值范围对红绿最大频差进行信号最大频差判断处理，当红绿最大频差未超过最大频差阈值范围时设置临时第一判断结果为达标信号标识，当红绿最大频差超过最大频差阈值范围时设置临时第一判断结果为不达标信号标识；转至步骤56；

此处，首先通过离散傅里叶变换得到第二红色数字信号和第二绿色数字信号的频域信号，通过频域信号得到能量最高的频率(一般这个频率通常对应着心率)，此处基本原理是检查这两个数字信号的能量最高的频率是否一致，如果误差在允许误差范围之内，则继续分析，如果误差较大，则认为信号质量不好，需要重新拍摄；

步骤55，设置临时第一判断结果为达标信号标识；

此处，如前文所述，部分移动终端型号的皮表视频数据中绿色数字信号质量较差，为兼容多种移动终端，设置信号判断标识符为红光单检标识，将频差检测信号质量的处理流程直接跳过；

步骤56，设置第一判断结果为临时第一判断结果。

步骤6，当第一判断结果为达标信号标识时，根据信号判断标识符对第二红光数字信号和或第二绿光数字信号进行信号信噪比判断处理，生成第二判断结果；

具体包括：步骤61，初始化临时第二判断结果为空；

步骤61，当第一判断结果为达标信号标识时，根据信号判断标识符进行判断，当信号判断标识符为红绿光同检标识时转至步骤62，当信号判断标识符为红光单检标识时转至步骤65；

此处，如果信号判断标识符具体被设置为红绿光同检标识时，说明当前用于拍摄的拍摄设备拍摄对红绿光的处理能力正常，可以转至步骤62使用第二红光数字信号和第二绿光数字信号的信噪比与预定阈值进行比对进一步判断二者的信号质量；如果信号判断标识符具体被设置为红光单检标识时，说明当前用于拍摄的拍摄设备拍摄对绿光的处理能力较差，上述的第二绿光数字信号将会在后续的光信号处理过程中被抛弃，此处会转至步骤65只使用第二红光数字信号的信噪比与预定阈值进行比对进一步判断第二红光数字信号的信号质量；

步骤62，根据预置的带阻滤波频率阈值范围，对第二红光数字信号进行多阶巴特沃斯带阻滤波处理，将信号频率满足带阻滤波频率阈值范围的有效信号从第二红光数字信号中滤除生成红光噪声信号；并根据带阻滤波频率阈值范围，对第二绿光数字信号进行多阶巴特沃斯带阻滤波处理，将信号频率满足带阻滤波频率阈值范围的有效信号从第二绿光数字信号中滤除生成绿光噪声信号；

步骤63，计算第二红光数字信号的信号能量生成红光信号能量，计算红光噪声信号的信号能量生成红光噪声能量，根据红光信号能量减去红光噪声能量的差生成有效红光信号能量，根据有效红光信号能量与红光噪声能量的比值生成红光信噪比；计算第二绿光数字信号的信号能量生成绿光信号能量，计算绿光噪声信号的信号能量生成绿光噪声能量，根据绿光信号能量减去绿光噪声能量的差生成有效绿光信号能量，根据有效绿光信号能量与绿光噪声能量的比值生成绿光信噪比；

步骤64，如果红光信噪比与绿光信噪比均小于预置的信噪比阈值则设置临时第二判断结果为不达标信号标识；如果红光信噪比与绿光信噪比中任一个大于或等于信噪比阈值则设置临时第二判断结果为达标信号标识；转至步骤67；

此处，步骤62-64，首先对红绿光做二次滤波处理：本次滤波是一种带阻滤波方式，即将属于带阻滤波频率阈值范围内的信号进行抑制，具体的采用的是多阶巴特沃斯带阻滤波方式(例如，4阶巴特沃斯带阻滤波、3阶巴特沃斯带阻滤波、2阶巴特沃斯带阻滤波、1阶巴特沃斯带阻滤波等)，通过带阻滤波将有效信号滤掉、对噪声及干扰信号进行保留生成噪声信号；接着对有效信号和噪声信号的能量进行计算生成信噪比；最后根据预置的信噪比阈值对红、绿光数字信号进行信号质量达标与否的识别操作；

步骤65，根据带阻滤波频率阈值范围，对第二红光数字信号进行多阶巴特沃斯带阻滤波处理，将信号频率满足带阻滤波频率阈值范围的有效信号从第二红光数字信号中滤除生成红光噪声信号；计算第二红光数字信号的信号能量生成红光信号能量，计算红光噪声信号的信号能量生成红光噪声能量，根据红光信号能量减去红光噪声能量的差生成有效红光信号能量，根据有效红光信号能量与红光噪声能量的比值生成红光信噪比；

步骤66，如果红光信噪比小于信噪比阈值则设置临时第二判断结果为不达标信号标识；如果红光信噪比大于或等于信噪比阈值则设置临时第二判断结果为达标信号标识；

此处，步骤65-66，是因部分移动终端型号的皮表视频数据中绿色数字信号质量较差，信号判断标识符具体为红光单检标识，所以只对红光做二次滤波处理，通过带阻滤波将有效信号滤掉、对噪声及干扰信号进行保留生成红光噪声信号；接着对有效信号和噪声信号的能量进行计算生成红光信噪比；最后根据预置的信噪比阈值对红光数字信号进行信号质量达标与否的识别操作；

步骤67，设置第二判断结果为临时第二判断结果。

步骤7，当第二判断结果为达标信号标识时，根据信号判断标识符、第二红光数字信号和或第二绿光数字信号进行光体积变化描记图法PPG信号生成处理，生成PPG信号；

具体包括：步骤71，当第二判断结果为达标信号标识时，设置PPG信号为空；初始化PPG信号的通道标识符为空，初始化PPG信号的红光数字信号为空，初始化PPG信号的绿光数字信号为空；

步骤72，当信号判断标识符为红绿光同检标识时，设置PPG信号的通道标识符为红绿通道标识，设置PPG信号的红光数字信号为第二红光数字信号，设置PPG信号的绿光数字信号为第二绿光数字信号；

步骤73，当信号判断标识符为红光单检标识时，设置通道标识符为红通道标识，设置PPG信号的红光数字信号为第二红光数字信号。

此处，PPG信号包括：通道标识符、红光数字信号和绿光数字信号。

此处，如果信号判断标识符为红绿光同检标识，说明用于采集拍摄的移动终端的红、绿光处理能力是合格的，那么通道标识符会被设置为红绿通道标识表示PPG信号包括两种光数字信号(或者说两种通道数据)；如果信号判断标识符为红光单检标识，说明用于采集拍摄的移动终端的绿光处理能力是不合格的，那么通道标识符会被设置为红通道标识表示PPG信号只包括一种光数字信号(或者说一种通道数据)。

如图2为本发明实施例二提供的一种光体积变化描记图法信号的生成方法示意图所示，本方法主要包括如下步骤：

步骤101，调用视频拍摄设备以预置的采集时间阈值为拍摄时间长度对生物体局部皮肤表面进行连续采集拍摄操作生成皮表视频数据；对皮表视频数据进行帧图像提取处理生成皮表视频数据帧图像序列；

其中，皮表视频数据帧图像序列包括多个皮表视频数据帧图像。

此处，在日常所见的，只要带有摄像头、具备视频拍摄功能的移动终端均可充当本发明实施例的视频拍摄设备；在拍摄之前，需要打开移动终端的闪光灯并保持常亮，以此满足稳定的照射光源需求；在拍摄时，需要保持被拍摄生物体的局部皮肤表面轻微按压在移动终端的摄像头上；对于闪光灯和摄像头比较接近的移动终端，需要将皮肤表面同时覆盖住闪光灯和摄像头；对于闪光灯和摄像头比较远的移动终端，只需要将皮肤表面覆盖住摄像头即可；拍摄过程中皮肤表面需保持静止、用力均匀；采集时间阈值根据实际应用的数据存储能力和分析能力可多次进行预定义。

步骤102，根据预置的红光像素阈值范围，对皮表视频数据帧图像序列的所有皮表视频数据帧图像依次进行单帧红色通道数据计算，生成第一红光数字信号；并根据预置的绿光像素阈值范围，对皮表视频数据帧图像序列的所有皮表视频数据帧图像依次进行单帧绿色通道数据计算，生成第一绿光数字信号。

此处，实施例二通过步骤102将由皮表视频数据转化而来的帧图像序列中的所有帧图像进行多种光源信息的提取操作，本实施例中暂时针对红光和绿光两种光源；对光信号的提取方式，就是通过对帧图像中特定像素的加权平均计算得到一个像素均值，并以此代表该光源在所在帧图像中的颜色通道数据；按时间先后顺序，对视频中的每一帧都做同样的处理，可以得到两段一维数字信号：第一红光数字信号和第一绿光数字信号。

步骤103，根据预置的带通滤波频率阈值范围对第一红光数字信号进行信号带通滤波预处理生成第二红光数字信号，并根据带通滤波频率阈值范围对第一绿光数字信号进行信号带通滤波预处理生成第二绿光数字信号。

此处，步骤103，是对通过视频数据提取的两种光源的数字信号进行信号信号预处理，即降噪处理；此处，实施例一使用的降噪手段是带通滤波方式，即预置一个带通滤波频率阈值范围，基于带通滤波原理对低于或高于该频段的信号、干扰和噪声进行信号抑制处理；一般此处的带通滤波频率阈值范围常见的0.5赫兹到10赫兹；在某些移动终端上进行带通滤波处理时，考虑到移动终端的处理能力，使用的是有限长单位冲激响应((Finitelmpulse Response，FIR)滤波模块。

步骤104，获取预置的信号判断标识符；

其中，信号判断标识符包括红绿光同检标识和红光单检标识两种标识符。

此处，之所以要设置信号判断标识符进行选择判断是为了提高对拍摄设备的兼容度，因为在具体应用场景中，有些移动终端因为镜头质量、设备老化、偏光算法落后等多种原因，会导致其对绿光的处理能力较差，通过这些移动终端所采集的视频数据乃至视频的帧图像数据中，基本很难获得足够数量及像素值达标的像素信息，也就无法产生绿光数字信号；在这种情况下，就需要针对不同情况通过设置信号判断标识符进行灵活处理：红绿光同检标识意味着红光、绿光信号都需要做识别操作，红光单检标识则标识只需对红光信号做识别操作。

步骤105，根据信号判断标识符判断是否对第二红光数字信号和第二绿光数字信号进行信号最大频差判断处理，当信号判断标识符为红绿光同检标识时对第二红光数字信号和第二绿光数字信号进行信号最大频差判断处理生成第一判断结果，当信号判断标识符为红光单检标识时直接设置第一判断结果为达标信号标识；

具体包括：步骤1051，初始化临时第一判断结果为空；

步骤1052，判断信号判断标识符是否为红绿光同检标识，当信号判断标识符为红绿光同检标识时转至步骤1053，当信号判断标识符为红光单检标识时转至步骤1055；

此处，如果信号判断标识符具体被设置为红绿光同检标识时，说明当前用于拍摄的拍摄设备拍摄对红绿光的处理能力正常，可以转至步骤1053通过对第二红光数字信号和第二绿光数字信号进行频率差的关联检测来判断二者的信号质量；如果信号判断标识符具体被设置为红光单检标识时，说明当前用于拍摄的拍摄设备拍摄对绿光的处理能力较差，上述的第二绿光数字信号将会在后续的光信号处理过程中被抛弃，也即无法被引用到最大频差判断处理中，为保证流程能够继续执行，此处会转至步骤1055，不对红绿光进行频差比较而直接将第一判断结果设置为达标信号标识；

步骤1053，对第二红光数字信号使用离散傅里叶变换进行数字信号时域频域转换生成红光频域信号，对第二绿光数字信号使用离散傅里叶变换进行数字信号时域频域转换生成绿光频域信号；从红光频域信号中提取能量最高频率生成红光最大频率，从绿光频域信号中提取能量最高频率生成绿光最大频率；根据红光最大频率与绿光最大频率的频率差生成红绿最大频差；

步骤1054，根据预置的最大频差阈值范围对红绿最大频差进行信号最大频差判断处理，当红绿最大频差未超过最大频差阈值范围时设置临时第一判断结果为达标信号标识，当红绿最大频差超过最大频差阈值范围时设置临时第一判断结果为不达标信号标识；转至步骤1056；

此处，首先通过离散傅里叶变换得到第二红色数字信号和第二绿色数字信号的频域信号，通过频域信号得到能量最高的频率(一般这个频率通常对应着心率)，此处基本原理是检查这两个数字信号的能量最高的频率是否一致，如果误差在允许误差范围之内，则继续分析，如果误差较大，则认为信号质量不好，需要重新拍摄；

步骤1055，设置临时第一判断结果为达标信号标识；

此处，如前文所述，部分移动终端型号的皮表视频数据中绿色数字信号质量较差，为兼容多种移动终端，设置信号判断标识符为红光单检标识，将频差检测信号质量的处理流程直接跳过；

步骤1056，设置第一判断结果为临时第一判断结果。

步骤106，判断第一判断结果是否为达标信号标识，如果第一判断结果为不达标信号标识则转至步骤107，如果第一判断结果为达标信号标识则转至步骤108。

此处，当第一判断结果为不达标信号标识时，应转至步骤107立即停止PPG信号分析，并生成信号质量错误信息，后续处理流程会将信号质量错误信息向上位应用发送，由上位应用决定是否向被拍摄用户示警、提醒主动重新拍摄还是自动重新拍摄等；当第一判断结果为达标信号标识时，转至步骤108对光信号进行进一步的质量判定操作。

步骤107，停止PPG信号生成处理流程，并生成信号质量错误信息；转至步骤111。

步骤108，当第一判断结果为达标信号标识时，根据信号判断标识符对第二红光数字信号和或第二绿光数字信号进行信号信噪比判断处理，生成第二判断结果；

具体包括：步骤1081，初始化临时第二判断结果为空；

步骤1081，当第一判断结果为达标信号标识时，根据信号判断标识符进行判断，当信号判断标识符为红绿光同检标识时转至步骤1082，当信号判断标识符为红光单检标识时转至步骤1085；

此处，如果信号判断标识符具体被设置为红绿光同检标识时，说明当前用于拍摄的拍摄设备拍摄对红绿光的处理能力正常，可以转至步骤1082使用第二红光数字信号和第二绿光数字信号的信噪比与预定阈值进行比对进一步判断二者的信号质量；如果信号判断标识符具体被设置为红光单检标识时，说明当前用于拍摄的拍摄设备拍摄对绿光的处理能力较差，上述的第二绿光数字信号将会在后续的光信号处理过程中被抛弃，此处会转至步骤1085只使用第二红光数字信号的信噪比与预定阈值进行比对进一步判断第二红光数字信号的信号质量；

步骤1082，根据预置的带阻滤波频率阈值范围，对第二红光数字信号进行多阶巴特沃斯带阻滤波处理，将信号频率满足带阻滤波频率阈值范围的有效信号从第二红光数字信号中滤除生成红光噪声信号；并根据带阻滤波频率阈值范围，对第二绿光数字信号进行多阶巴特沃斯带阻滤波处理，将信号频率满足带阻滤波频率阈值范围的有效信号从第二绿光数字信号中滤除生成绿光噪声信号；

步骤1083，计算第二红光数字信号的信号能量生成红光信号能量，计算红光噪声信号的信号能量生成红光噪声能量，根据红光信号能量减去红光噪声能量的差生成有效红光信号能量，根据有效红光信号能量与红光噪声能量的比值生成红光信噪比；计算第二绿光数字信号的信号能量生成绿光信号能量，计算绿光噪声信号的信号能量生成绿光噪声能量，根据绿光信号能量减去绿光噪声能量的差生成有效绿光信号能量，根据有效绿光信号能量与绿光噪声能量的比值生成绿光信噪比；

步骤1084，如果红光信噪比与绿光信噪比均小于预置的信噪比阈值则设置临时第二判断结果为不达标信号标识；如果红光信噪比与绿光信噪比中任一个大于或等于信噪比阈值则设置临时第二判断结果为达标信号标识；转至步骤1087；

此处，步骤1082-1084，首先对红绿光做二次滤波处理：本次滤波是一种带阻滤波方式，即将属于带阻滤波频率阈值范围内的信号进行抑制，具体的采用的是多阶巴特沃斯带阻滤波方式(例如，4阶巴特沃斯带阻滤波、3阶巴特沃斯带阻滤波、2阶巴特沃斯带阻滤波、1阶巴特沃斯带阻滤波等)，通过带阻滤波将有效信号滤掉、对噪声及干扰信号进行保留生成噪声信号；接着对有效信号和噪声信号的能量进行计算生成信噪比；最后根据预置的信噪比阈值对红、绿光数字信号进行信号质量达标与否的识别操作；

步骤1085，根据带阻滤波频率阈值范围，对第二红光数字信号进行多阶巴特沃斯带阻滤波处理，将信号频率满足带阻滤波频率阈值范围的有效信号从第二红光数字信号中滤除生成红光噪声信号；计算第二红光数字信号的信号能量生成红光信号能量，计算红光噪声信号的信号能量生成红光噪声能量，根据红光信号能量减去红光噪声能量的差生成有效红光信号能量，根据有效红光信号能量与红光噪声能量的比值生成红光信噪比；

步骤1086，如果红光信噪比小于信噪比阈值则设置临时第二判断结果为不达标信号标识；如果红光信噪比大于或等于信噪比阈值则设置临时第二判断结果为达标信号标识；

此处，步骤1085-1086，是因部分移动终端型号的皮表视频数据中绿色数字信号质量较差，信号判断标识符具体为红光单检标识，所以只对红光做二次滤波处理，通过带阻滤波将有效信号滤掉、对噪声及干扰信号进行保留生成红光噪声信号；接着对有效信号和噪声信号的能量进行计算生成红光信噪比；最后根据预置的信噪比阈值对红光数字信号进行信号质量达标与否的识别操作；

步骤1087，设置第二判断结果为临时第二判断结果。

步骤109，判断第二判断结果是否为达标信号标识，如果第二判断结果为不达标信号标识则转至步骤107，如果第二判断结果为达标信号标识则转至步骤110。

此处，当第二判断结果为不达标信号标识时，应转至步骤107立即停止PPG信号分析，并生成信号质量错误信息，后续处理流程会将信号质量错误信息向上位应用发送，由上位应用决定是否向被拍摄用户示警、提醒主动重新拍摄还是自动重新拍摄等；；当第二判断结果为达标信号标识时，转至步骤110对最终生成的PPG信号进行设置。

步骤110，当第二判断结果为达标信号标识时，根据信号判断标识符、第二红光数字信号和或第二绿光数字信号进行光体积变化描记图法PPG信号生成处理，生成PPG信号；

具体包括：步骤1101，当第二判断结果为达标信号标识时，设置PPG信号为空；初始化PPG信号的通道标识符为空，初始化PPG信号的红光数字信号为空，初始化PPG信号的绿光数字信号为空；

步骤1102，当信号判断标识符为红绿光同检标识时，设置PPG信号的通道标识符为红绿通道标识，设置PPG信号的红光数字信号为第二红光数字信号，设置PPG信号的绿光数字信号为第二绿光数字信号；

步骤1103，当信号判断标识符为红光单检标识时，设置通道标识符为红通道标识，设置PPG信号的红光数字信号为第二红光数字信号。

此处，PPG信号包括：通道标识符、红光数字信号和绿光数字信号。

此处，如果信号判断标识符为红绿光同检标识，说明用于采集拍摄的移动终端的红、绿光处理能力是合格的，那么通道标识符会被设置为红绿通道标识表示PPG信号包括两种光数字信号(或者说两种通道数据)；如果信号判断标识符为红光单检标识，说明用于采集拍摄的移动终端的绿光处理能力是不合格的，那么通道标识符会被设置为红通道标识表示PPG信号只包括一种光数字信号(或者说一种通道数据)。

步骤111，将生成的数据，向上位应用发送。

此处，如果是从步骤107跳转过来的处理流程，那么生成的数据具体为信号质量错误信息；如果是从步骤110执行下来的处理流程，那么生成的数据具体为PPG信号。

如图3为本发明实施例三提供的一种光体积变化描记图法信号的生成装置的设备结构示意图所示，该设备包括：处理器和存储器。存储器可通过总线与处理器连接。存储器可以是非易失存储器，例如硬盘驱动器和闪存，存储器中存储有软件程序和设备驱动程序。软件程序能够执行本发明实施例提供的上述方法的各种功能；设备驱动程序可以是网络和接口驱动程序。处理器用于执行软件程序，该软件程序被执行时，能够实现本发明实施例提供的方法。

需要说明的是，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，能够实现本发明实施例提供的方法。

本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品。当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得处理器执行上述方法。

本发明实施例提供的一种光体积变化描记图法信号的生成方法和装置，通过使用本发明实施例的方法，不规定特定照射光源类型采用普通灯光即可，简化了PPG信号前端采集装置使用一般的移动终端也可实现；通过对录取的视频数据进行分析并生成PPG信号，即能满足本地设备实时分析与数据备份的要求，又能满足远程传输与分析的需求；对有效信号的识别过程不依赖特定传感器，降低了应用层面对PPG数据的获取难度；通过设置信号判断标识符，提高对多种拍摄设备的兼容性。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种光体积变化描记图法信号的生成方法，其特征在于，所述方法包括：

根据预置的红光像素阈值范围，对皮表视频数据帧图像序列的所有皮表视频数据帧图像依次进行单帧红色通道数据计算，生成第一红光数字信号；并根据预置的绿光像素阈值范围,对所述皮表视频数据帧图像序列的所有所述皮表视频数据帧图像依次进行单帧绿色通道数据计算，生成第一绿光数字信号；所述皮表视频数据帧图像序列包括多个所述皮表视频数据帧图像；

根据预置的带通滤波频率阈值范围对所述第一红光数字信号进行信号带通滤波预处理生成第二红光数字信号，并根据所述带通滤波频率阈值范围对所述第一绿光数字信号进行信号带通滤波预处理生成第二绿光数字信号；

获取预置的信号判断标识符；所述信号判断标识符包括红绿光同检标识和红光单检标识两种标识符；

根据所述信号判断标识符判断是否对所述第二红光数字信号和所述第二绿光数字信号进行信号最大频差判断处理，当所述信号判断标识符为所述红绿光同检标识时对所述第二红光数字信号和所述第二绿光数字信号进行信号最大频差判断处理生成第一判断结果，当所述信号判断标识符为所述红光单检标识时直接设置所述第一判断结果为达标信号标识；

当所述第一判断结果为所述达标信号标识时，根据所述信号判断标识符对所述第二红光数字信号和或所述第二绿光数字信号进行信号信噪比判断处理，生成第二判断结果；

当所述第二判断结果为所述达标信号标识时，根据所述信号判断标识符、所述第二红光数字信号和或所述第二绿光数字信号进行光体积变化描记图法PPG信号生成处理，生成PPG信号;

其中，所述根据预置的红光像素阈值范围，对皮表视频数据帧图像序列的所有皮表视频数据帧图像依次进行单帧红色通道数据计算，生成第一红光数字信号；并根据预置的绿光像素阈值范围,对所述皮表视频数据帧图像序列的所有所述皮表视频数据帧图像依次进行单帧绿色通道数据计算，生成第一绿光数字信号，具体包括：

步骤61，初始化临时第一红光数字信号为空，初始化临时第一绿光数字信号为空，初始化第一索引的值为1，初始化第一总数为所述皮表视频数据帧图像序列的皮表视频数据帧图像总数；

步骤62，从所述皮表视频数据帧图像序列中提取与所述第一索引对应的所述皮表视频数据帧图像生成第一索引皮表视频数据帧图像；

步骤63，根据所述红光像素阈值范围，在所述第一索引皮表视频数据帧图像中统计所有满足所述红光像素阈值范围的像素点生成红色像素点集合，并对所述红色像素点集合的所有像素点的像素值按指定加权平均方式进行加权平均计算，生成第一索引帧红色通道数据；将所述第一索引帧红色通道数据作为红光信号点数据向所述临时第一红光数字信号进行信号点添加操作；

步骤64，根据所述绿光像素阈值范围，在所述第一索引皮表视频数据帧图像中统计所有满足所述绿光像素阈值范围的像素点生成绿色像素点集合，并对所述绿色像素点集合的所有像素点的像素值按指定加权平均方式进行加权平均计算，生成第一索引帧绿色通道数据；将所述第一索引帧绿色通道数据作为绿光信号点数据向所述临时第一绿光数字信号进行信号点添加操作；

步骤65，将所述第一索引的值加1；

步骤66，判断所述第一索引是否大于所述第一总数，如果所述第一索引小于或等于所述第一总数则转至步骤62，如果所述第一索引大于所述第一总数则转至步骤67；

步骤67，设置所述第一红光数字信号为所述临时第一红光数字信号；设置所述第一绿光数字信号为所述临时第一绿光数字信号。

2.根据权利要求1所述的光体积变化描记图法信号的生成方法，其特征在于，

所述皮表视频数据帧图像序列是，调用视频拍摄设备以预置的采集时间阈值为拍摄时间长度对生物体局部皮肤表面进行连续采集拍摄操作生成皮表视频数据；对所述皮表视频数据进行帧图像提取处理生成的。

3.根据权利要求2所述的光体积变化描记图法信号的生成方法，其特征在于，所述调用视频拍摄设备以预置的采集时间阈值为拍摄时间长度对生物体局部皮肤表面进行连续采集拍摄操作生成皮表视频数据，具体包括：

调用所述视频拍摄设备的灯光照明模块对所述生物体局部皮肤表面提供照明；所述视频拍摄设备包括灯光照明模块和视频拍摄模块；所述视频拍摄模块至少包括镜头模块；

当所述灯光照明模块与所述镜头模块的物理间距小于或等于预置的设备间距阈值时，将所述生物体局部皮肤表面同时覆盖所述灯光照明模块与所述镜头模块；当所述灯光照明模块与所述镜头模块的物理间距大于所述设备间距阈值时，将所述生物体局部皮肤表面覆盖所述镜头模块；

调用所述视频拍摄模块以所述采集时间阈值为拍摄时间长度对所述生物体局部皮肤表面进行所述连续采集拍摄操作生成所述皮表视频数据。

4.根据权利要求2所述的光体积变化描记图法信号的生成方法，其特征在于，所述方法还包括：

在调用所述视频拍摄设备以所述采集时间阈值为拍摄时间长度对所述生物体局部皮肤表面进行所述连续采集拍摄操作的过程中，以预置的缓存片段时间阈值为片段提取长度对所述视频拍摄设备采集拍摄的视频数据进行连续视频片段提取处理生成多个缓存片段；

提取所述缓存片段的帧图像并将提取出的所有帧图像按时间顺序进行排序，生成缓存片段帧图像序列；所述缓存片段包括多个所述帧图像；

对所述缓存片段帧图像序列的所有缓存片段帧图像，根据所述红光像素阈值范围进行红色像素点占比统计生成红色占比参数，并根据预置的杂色像素阈值范围进行杂色像素点占比统计生成杂色占比参数；所述缓存片段帧图像序列包括多个所述缓存片段帧图像；

根据所述红色占比参数对所述缓存片段进行皮肤表面脱离拍摄错误识别判断，当所述红色占比参数小于预置的红色占比下限阈值时停止所述连续采集拍摄操作并生成皮肤表面脱离拍摄错误信息；

根据所述杂色占比参数对所述缓存片段进行皮肤表面脱离拍摄错误识别判断，当所述杂色占比参数大于预置的杂色占比上限阈值时停止所述连续采集拍摄操作并生成所述皮肤表面脱离拍摄错误信息。

5.根据权利要求1所述的光体积变化描记图法信号的生成方法，其特征在于，

所述第一判断结果包括所述达标信号标识和不达标信号标识两种判断结果；

所述第二判断结果包括所述达标信号标识和所述不达标信号标识两种判断结果。

6.根据权利要求1所述的光体积变化描记图法信号的生成方法，其特征在于，所述根据预置的带通滤波频率阈值范围对所述第一红光数字信号进行信号带通滤波预处理生成第二红光数字信号，并根据所述带通滤波频率阈值范围对所述第一绿光数字信号进行信号带通滤波预处理生成第二绿光数字信号，具体包括：

根据所述带通滤波频率阈值范围，在所述第一红光数字信号中，将信号频率低于所述带通滤波频率阈值范围的低频噪声信号点和信号频率高于所述带通滤波频率阈值范围的高频噪声信号点从所述第一红光数字信号中进行数字信号滤波处理，生成所述第二红光数字信号；

根据所述带通滤波频率阈值范围，在所述第一绿光数字信号中，将信号频率低于所述带通滤波频率阈值范围的低频噪声信号点和信号频率高于所述带通滤波频率阈值范围的高频噪声信号点从所述第一绿光数字信号中进行数字信号滤波处理，生成所述第二绿光数字信号。

7.根据权利要求5所述的光体积变化描记图法信号的生成方法，其特征在于，所述根据所述信号判断标识符判断是否对所述第二红光数字信号和所述第二绿光数字信号进行信号最大频差判断处理，当所述信号判断标识符为所述红绿光同检标识时对所述第二红光数字信号和所述第二绿光数字信号进行信号最大频差判断处理生成第一判断结果，当所述信号判断标识符为所述红光单检标识时直接设置所述第一判断结果为达标信号标识，具体包括：

步骤81，初始化临时第一判断结果为空；

步骤82，判断所述信号判断标识符是否为所述红绿光同检标识，当所述信号判断标识符为所述红绿光同检标识时转至步骤83，当所述信号判断标识符为所述红光单检标识时转至步骤85；

步骤83，对所述第二红光数字信号使用离散傅里叶变换进行数字信号时域频域转换生成红光频域信号，对所述第二绿光数字信号使用离散傅里叶变换进行数字信号时域频域转换生成绿光频域信号；从所述红光频域信号中提取能量最高频率生成红光最大频率，从所述绿光频域信号中提取能量最高频率生成绿光最大频率；根据所述红光最大频率与所述绿光最大频率的频率差生成红绿最大频差；

步骤84，根据预置的最大频差阈值范围对所述红绿最大频差进行信号最大频差判断处理，当所述红绿最大频差未超过所述最大频差阈值范围时设置所述临时第一判断结果为所述达标信号标识，当所述红绿最大频差超过所述最大频差阈值范围时设置所述临时第一判断结果为所述不达标信号标识；转至步骤86；

步骤85，设置所述临时第一判断结果为所述达标信号标识；

步骤86，设置所述第一判断结果为所述临时第一判断结果。

8.根据权利要求5所述的光体积变化描记图法信号的生成方法，其特征在于，所述当所述第一判断结果为所述达标信号标识时，根据所述信号判断标识符对所述第二红光数字信号和或所述第二绿光数字信号进行信号信噪比判断处理，生成第二判断结果，具体包括：

步骤91，初始化临时第二判断结果为空；

步骤91，当所述第一判断结果为所述达标信号标识时，根据所述信号判断标识符进行判断，当所述信号判断标识符为所述红绿光同检标识时转至步骤92，当所述信号判断标识符为所述红光单检标识时转至步骤95；

步骤92，根据预置的带阻滤波频率阈值范围，对所述第二红光数字信号进行多阶巴特沃斯带阻滤波处理，将信号频率满足所述带阻滤波频率阈值范围的有效信号从所述第二红光数字信号中滤除生成红光噪声信号；并根据所述带阻滤波频率阈值范围，对所述第二绿光数字信号进行多阶巴特沃斯带阻滤波处理，将信号频率满足所述带阻滤波频率阈值范围的有效信号从所述第二绿光数字信号中滤除生成绿光噪声信号；

步骤93，计算所述第二红光数字信号的信号能量生成红光信号能量，计算所述红光噪声信号的信号能量生成红光噪声能量，根据所述红光信号能量减去所述红光噪声能量的差生成有效红光信号能量，根据所述有效红光信号能量与所述红光噪声能量的比值生成红光信噪比；计算所述第二绿光数字信号的信号能量生成绿光信号能量，计算所述绿光噪声信号的信号能量生成绿光噪声能量，根据所述绿光信号能量减去所述绿光噪声能量的差生成有效绿光信号能量，根据所述有效绿光信号能量与所述绿光噪声能量的比值生成绿光信噪比；

步骤94，如果所述红光信噪比与所述绿光信噪比均小于预置的信噪比阈值则设置所述临时第二判断结果为所述不达标信号标识；如果所述红光信噪比与所述绿光信噪比中任一个大于或等于所述信噪比阈值则设置所述临时第二判断结果为所述达标信号标识；转至步骤97；

步骤95，根据所述带阻滤波频率阈值范围，对所述第二红光数字信号进行多阶巴特沃斯带阻滤波处理，将信号频率满足所述带阻滤波频率阈值范围的有效信号从所述第二红光数字信号中滤除生成所述红光噪声信号；计算所述第二红光数字信号的信号能量生成所述红光信号能量，计算所述红光噪声信号的信号能量生成所述红光噪声能量，根据所述红光信号能量减去所述红光噪声能量的差生成所述有效红光信号能量，根据所述有效红光信号能量与所述红光噪声能量的比值生成所述红光信噪比；

步骤96，如果所述红光信噪比小于所述信噪比阈值则设置所述临时第二判断结果为所述不达标信号标识；如果所述红光信噪比大于或等于所述信噪比阈值则设置所述临时第二判断结果为所述达标信号标识；

步骤97，设置所述第二判断结果为所述临时第二判断结果。

9.根据权利要求1所述的光体积变化描记图法信号的生成方法，其特征在于，所述当所述第二判断结果为所述达标信号标识时，根据所述信号判断标识符、所述第二红光数字信号和或所述第二绿光数字信号进行光体积变化描记图法PPG信号生成处理，生成PPG信号，具体包括：

当所述第二判断结果为所述达标信号标识时，设置所述PPG信号为空；初始化所述PPG信号的通道标识符为空，初始化所述PPG信号的红光数字信号为空，初始化所述PPG信号的绿光数字信号为空；

当所述信号判断标识符为所述红绿光同检标识时，设置所述PPG信号的所述通道标识符为红绿通道标识，设置所述PPG信号的所述红光数字信号为所述第二红光数字信号，设置所述PPG信号的所述绿光数字信号为所述第二绿光数字信号；

当所述信号判断标识符为所述红光单检标识时，设置所述通道标识符为红通道标识，设置所述PPG信号的所述红光数字信号为所述第二红光数字信号。

10.根据权利要求1所述的光体积变化描记图法信号的生成方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述第一判断结果为不达标信号标识时，停止PPG信号生成处理流程，并生成信号质量错误信息；

当所述第二判断结果为不达标信号标识时，停止PPG信号生成处理流程，并生成信号质量错误信息。

11.一种设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器用于存储程序，所述处理器用于执行如权利要求1至10任一项所述的方法。

12.一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至10任一项所述的方法。

13.一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行根据权利要求1至10任一项所述的方法。

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