KR101798228B1 - Pulse rate measuring method using image - Google Patents

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KR101798228B1
KR101798228B1 KR1020160135109A KR20160135109A KR101798228B1 KR 101798228 B1 KR101798228 B1 KR 101798228B1 KR 1020160135109 A KR1020160135109 A KR 1020160135109A KR 20160135109 A KR20160135109 A KR 20160135109A KR 101798228 B1 KR101798228 B1 KR 101798228B1
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홍광석
박상민
박진수
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method for measuring a pulse by using an image which is robust to a change in brightness or the like. The method comprises the following steps. A computer device detects a skin area from an image having a plurality of frames. The computer device extracts a color data average value of the skin area according to a time flow. The computer device determines a first pulse by applying a method for adjusting the number of peaks to a pulse signal determined by applying a band pass filter to the color data average value. The computer device determines a second pulse by applying a regression analysis method to a pulse derived from the total average value of a frequency value having the strongest power in each of a plurality of sections to which short time Fourier transform (STFT) on the color data average value is applied. And the computer device determines a final pulse from a weighted average of the first and second pulses.

Description

영상을 이용한 맥박 측정 방법{PULSE RATE MEASURING METHOD USING IMAGE}PULSE RATE MEASURING METHOD USING IMAGE [0002]

이하 설명하는 기술은 영상을 이용하여 맥박을 측정하는 기법에 관한 것이다.The technique described below relates to a technique for measuring a pulse using an image.

맥박은 PPG(Photo-plethysmography) 측정기를 이용하여 측정이 가능하다. 나아가 최근 영상을 이용하여 맥파 신호를 측정하는 방법이 연구되었다.The pulse can be measured using a PPG (Photo-plethysmography) meter. Furthermore, recently, a method of measuring pulse wave signal using a video image has been studied.

한국공개특허 제10-2015-0016903호Korean Patent Publication No. 10-2015-0016903

종래 영상을 이용하여 맥파 신호 내지 맥박을 측정하는 기술은 주변 조도 및 환경 변화 등에 따라 노이즈가 많이 포함된 영상을 사용하는 경우 측정 성능이 저하될 수 있다는 한계가 있었다. 이하 설명하는 기술은 조도의 변화 등에 강인한 맥박 측정 방법을 제공하고자 한다.There has been a limit in that a technique for measuring a pulse wave signal or a pulse using a conventional image has a problem that the measurement performance may be degraded when an image including a large amount of noise is used depending on the ambient illuminance and environmental changes. The technique described below is intended to provide a pulse measurement method that is robust to changes in illumination.

영상을 이용한 맥박 측정 방법은 컴퓨터 장치가 복수의 프레임을 갖는 영상에서 피부 영역을 검출하는 단계, 상기 컴퓨터 장치가 시간의 흐름에 따라 상기 피부 영역의 색상 데이터를 추출하는 단계, 상기 컴퓨터 장치가 상기 색상 데이터에서 맥파 신호를 추출하는 단계, 상기 컴퓨터 장치가 상기 맥파 신호에 따른 심박간격 값을 결정하는 단계 및 상기 컴퓨터 장치가 상기 심박간격 값이 임계 범위 내인 경우 상기 맥파 신호에 피크(peak)를 추가하여 맥박을 측정하는 단계를 포함한다.A method for measuring a pulse using an image includes the steps of: detecting a skin region in an image having a plurality of frames, the computer apparatus extracting color data of the skin region according to a passage of time; Extracting a pulse wave signal from the data; determining a heartbeat interval value according to the pulse wave signal by the computer device; and adding a peak to the pulse wave signal when the heartbeat interval value is within a critical range And measuring a pulse.

다른 측면에서 영상을 이용한 맥박 측정 방법은 컴퓨터 장치가 복수의 프레임을 갖는 영상에서 피부 영역을 검출하는 단계, 상기 컴퓨터 장치가 시간의 흐름에 따라 상기 피부 영역의 색상 데이터를 추출하는 단계, 상기 컴퓨터 장치가 상기 색상 데이터에 STFT(Short Time Fourier Transform)를 적용하는 단계, 상기 컴퓨터 장치가 상기 STFT가 적용된 구간의 주파수 성분을 이용하여 맥박을 추정하는 단계 및 상기 컴퓨터 장치가 주파수 성분과 맥박의 관계를 이용하여 사전에 마련한 회귀 분석 함수에 추정한 상기 맥박을 적용하여 최종 맥박을 결정하는 단계를 포함한다.In another aspect, a method for measuring a pulse using an image includes the steps of: detecting a skin region in an image having a plurality of frames; extracting color data of the skin region according to the passage of time; (STFT) is applied to the color data, the computer device estimates a pulse using a frequency component of an interval to which the STFT is applied, and the computer device uses a relationship between a frequency component and a pulse And determining the final pulse by applying the estimated pulse to a regression analysis function prepared in advance.

또 다른 측면에서 영상을 이용한 맥박 측정 방법은 컴퓨터 장치가 복수의 프레임을 갖는 영상에서 피부 영역을 검출하는 단계, 상기 컴퓨터 장치가 시간의 흐름에 따라 상기 피부 영역의 색상 데이터를 추출하는 단계, 상기 컴퓨터 장치가 상기 색상 데이터에서 밴드 패스 필터를 적용하여 추정된 맥파 신호에 피크 수를 조정하여 제1 맥박을 결정하는 단계, 상기 컴퓨터 장치가 상기 색상 데이터에 대해 STFT(Short Time Fourier Transform)가 적용된 복수의 구간에서 각각 가장 큰 파워를 갖는 주파수 값의 전체 평균값으로부터 추정된 맥박에 회귀 분석 방법을 적용하여 제2 맥박을 결정하는 단계 및 상기 컴퓨터 장치가 상기 제1 맥박과 상기 제2 맥박의 가중평균으로부터 최종 맥박을 결정하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a method for measuring a pulse using an image includes the steps of: detecting a skin region in an image having a plurality of frames; extracting color data of the skin region according to a time; Wherein the apparatus comprises a step of adjusting a number of peaks in an estimated pulse wave signal by applying a band pass filter in the color data to determine a first pulse, and the computer device further comprising: a plurality of short time fourier transform (STFT) Determining a second pulse by applying a regression analysis method to a pulse estimated from a total mean value of frequency values having respective greatest powers in each of the first and second pulse periods, and determining the second pulse from the weighted average of the first pulse and the second pulse, And determining a pulse.

이하 설명하는 기술은 스마트 기기로 촬영한 영상을 이용하여 손쉽게 맥박을 측정할 수 있다. 나아가 이하 설명하는 기술은 종래의 비접촉식 맥박 측정 기법보다 주변 환경에 따른 노이즈에 강인하다.The technique described below can easily measure a pulse using an image captured by a smart device. Further, the technique described below is more robust to noise due to the surrounding environment than the conventional non-contact pulse measurement technique.

도 1은 영상을 이용하여 맥박을 측정하는 장치의 구성을 도시한 예이다.
도 2는 영상을 이용하여 맥박을 측정하는 방법에 대한 순서도의 예이다.
도 3은 도 2의 방법에 따라 맥박을 측정하는 과정을 도시한 예이다.
도 4는 영상을 이용하여 맥박을 측정하는 방법에 대한 순서도의 다른 예이다.
도 5는 도 4의 방법에 따라 맥박을 측정하는 과정을 도시한 예이다.
도 6은 회귀 분석 함수를 마련하는 과정에 대한 예이다.
도 7은 영상을 이용하여 맥박을 측정하는 방법에 대한 순서도의 또 다른 예이다.
Fig. 1 shows an example of a configuration of a device for measuring a pulse using an image.
2 is an example of a flowchart for a method of measuring a pulse using an image.
FIG. 3 shows an example of a process of measuring a pulse according to the method of FIG.
4 is another example of a flowchart for a method of measuring a pulse using an image.
5 is a diagram illustrating a process of measuring a pulse according to the method of FIG.
6 shows an example of a procedure for preparing a regression analysis function.
7 is another example of a flowchart for a method of measuring a pulse using an image.

이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The following description is intended to illustrate and describe specific embodiments in the drawings, since various changes may be made and the embodiments may have various embodiments. However, it should be understood that the following description does not limit the specific embodiments, but includes all changes, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the following description.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, A, B, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, but may be used to distinguish one component from another . For example, without departing from the scope of the following description, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.As used herein, the singular " include "should be understood to include a plurality of representations unless the context clearly dictates otherwise, and the terms" comprises & , Parts or combinations thereof, and does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, components, components, or combinations thereof.

도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.Before describing the drawings in detail, it is to be clarified that the division of constituent parts in this specification is merely a division by main functions of each constituent part. That is, two or more constituent parts to be described below may be combined into one constituent part, or one constituent part may be divided into two or more functions according to functions that are more subdivided. In addition, each of the constituent units described below may additionally perform some or all of the functions of other constituent units in addition to the main functions of the constituent units themselves, and that some of the main functions, And may be carried out in a dedicated manner.

또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Also, in performing a method or an operation method, each of the processes constituting the above method may occur in a different order than that described in the context without explicitly specifying a specific order in the context. That is, each process may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in the opposite order.

이하 설명하는 기술은 사용자의 피부가 포함된 영상을 기반으로 맥박을 측정하는 기법이다. 도 1은 영상을 이용하여 맥박을 측정하는 장치의 구성을 도시한 예이다. 도 1은 사용자의 얼굴이 포함된 영상에서 얼굴을 검출하는 예를 도시한다.The technique described below is a technique for measuring a pulse based on an image containing a user's skin. Fig. 1 shows an example of a configuration of a device for measuring a pulse using an image. FIG. 1 illustrates an example of detecting a face in an image including a user's face.

도 1(a)는 스마트폰과 같은 스마트 기기(50)를 이용하여 맥박을 측정하는 예이다. 사용자는 스마트 기기(50)에 내장된 카메라로 얼굴을 촬영한다. 스마트 기기(50)는 소스 영상에서 얼굴 영역을 검출하고, 사전에 설정된 영역의 색상 데이터 평균값을 추출한다. 스마트 기기(50)는 색상 데이터 평균값에 주파수 분석 방법 또는 필터링 적용 방법 또는 상기 두 가지 방식으로부터 산출된 맥박에 가중평균 방법을 적용하여 맥박을 측정한다. 1 (a) is an example of measuring a pulse using a smart device 50 such as a smart phone. The user takes a face with the camera built in the smart device 50. The smart device 50 detects the face area in the source image and extracts the average value of the color data of the predetermined area. The smart device 50 measures a pulse by applying a frequency analysis method or a filtering application method to a color data average value or a weighted average method to a pulse calculated from the above two methods.

도 1(a)에서 스마트 기기(50)는 카메라(51), 저장 장치(52), 연산 장치(53) 및 출력 장치(54)를 포함한다. 카메라(51)는 소스 영상을 획득한다. 연산 장치(53)는 소스 영상에 포함된 피부 영역에 대한 색상 데이터 평균값을 추출하고, 색상 데이터 평균값으로부터 맥박을 측정하는 연산을 수행한다. 저장 장치(52)는 소스 영상을 임시로 저장할 수 있다. 또한 저장 장치(52)는 맥박 추정에 사용되는 회귀 분석 함수를 저장할 수도 있다. 출력 장치(54)는 측정한 맥박을 출력할 수 있다.1 (a), the smart device 50 includes a camera 51, a storage device 52, a computing device 53, and an output device 54. The camera 51 acquires the source image. The arithmetic unit 53 extracts the color data average value for the skin region included in the source image, and performs an operation for measuring the pulse from the color data average value. The storage device 52 may temporarily store the source image. The storage device 52 may also store a regression analysis function used for pulse estimation. The output device 54 can output the measured pulse.

도 1(b)는 PC와 같은 장치를 이용하여 맥박을 측정하는 예이다. 사용자는 컴퓨터(85)에 연결된 카메라(81)로 얼굴을 촬영한다. 컴퓨터(85)는 소스 영상에서 얼굴 영역을 검출하고, 사전에 설정된 영역의 색상 데이터 평균값을 추출한다. 컴퓨터(85)는 색상 데이터 평균값에 주파수 분석 방법 또는 필터링 적용 방법 또는 상기 두 가지 방식으로부터 산출된 맥박에 가중평균 방법을 적용하여 맥박을 측정한다. 1 (b) is an example of measuring a pulse using a device such as a PC. The user shoots the face with the camera 81 connected to the computer 85. The computer 85 detects the face area from the source image and extracts the average value of the color data of the predetermined area. The computer 85 measures pulses by applying a frequency analysis method or a filtering method to the color data average value or a weighted average method to the pulses calculated from the above two methods.

도 1(c)는 사용자 단말(91)로 획득한 영상을 이용하여 원격지에 있는 서버(95)가 맥박을 측정하는 예이다. 사용자는 사용자 단말(91)에 내장된 카메라로 얼굴을 촬영한다. 사용자 단말(91)은 촬영한 소스 영상을 네트워크를 통해 서버(95)에 전달한다. 이 경우 사용자 단말(91)은 데이터 전송을 위한 통신 모듈을 포함한다. 서버(95)는 소스 영상에서 얼굴 영역을 검출하고, 사전에 설정된 특정 영역의 색상 데이터 평균값을 추출한다. 서버(95)는 색상 데이터 평균값에 주파수 분석 방법 또는 필터링 적용 방법 또는 상기 두 가지 방식으로부터 산출된 맥박에 가중평균 방법을 적용하여 맥박을 측정한다. 서버(95)는 측정한 맥박을 사용자 단말(91)에 전달할 수 있다.1C is an example in which a server 95 at a remote location measures a pulse using an image acquired by the user terminal 91. [ The user takes a face with a camera built in the user terminal 91. The user terminal 91 transfers the photographed source image to the server 95 via the network. In this case, the user terminal 91 includes a communication module for data transmission. The server 95 detects the face area from the source image and extracts the average value of the color data of the predetermined area set in advance. The server 95 measures a pulse by applying a frequency analysis method or a filtering application method to the color data average value or a weighted average method to the pulse calculated from the above two methods. The server 95 may transmit the measured pulse to the user terminal 91. [

경우에 따라서는 사용자 단말(91)이 소스 영상에서 피부 영역을 검출하여 서버(95)에 전달할 수도 있다. 이 경우 서버(95)는 피부 영역에 대한 색상 데이터 평균값을 추출하고, 색상 데이터 평균값에 주파수 분석 방법 또는 필터링 적용 방법 또는 상기 두 가지 방식으로부터 산출된 맥박에 가중평균 방법을 적용하여 맥박을 측정한다. 또는 사용자 단말(91)이 소스 영역에서 피부 영역을 검출하고, 피부 영역에 대한 색상 데이터 평균값을 추출할 수 있다. 사용자 단말(91)은 피부 영역에 대한 색상 데이터 평균값만을 서버(95)에 전달할 수 있다. 서버(95)는 색상 데이터 평균값에 주파수 분석 방법 또는 필터링 적용 방법 또는 상기 두 가지 방식으로부터 산출된 맥박에 가중평균 방법을 적용하여 맥박을 측정할 수 있다.In some cases, the user terminal 91 may detect the skin region from the source image and transmit it to the server 95. In this case, the server 95 extracts a color data average value for the skin region, measures a pulse by applying a frequency analysis method, a filtering method, or a weighted average method to the color data average value, or the pulse calculated from the above two methods. Or the user terminal 91 may detect the skin region in the source region and extract the color data average value for the skin region. The user terminal 91 may transmit only the color data average value to the server 95 to the skin area. The server 95 may measure a pulse by applying a frequency analysis method or a filtering application method to the color data average value or a weighted average method to the pulse calculated from the above two methods.

전술한 바와 같이 다양한 장치가 영상에서 피부 영역의 색상 데이터 평균값을 추출하고, 색상 데이터 평균값에 주파수 분석 방법 또는 필터링 적용 방법 또는 상기 두 가지 방식으로부터 산출된 맥박에 가중평균 방법을 적용하여 맥박을 측정할 수 있다. 설명의 편의를 위해 이하 컴퓨터 장치가 맥박을 측정한다고 설명한다. 이제 구체적인 맥박 측정 방법에 대해 설명한다. 이하 설명하는 기술은 3가지 방법으로 맥박을 측정할 수 있다. 순서대로 설명하고자 한다.As described above, various apparatuses extract an average value of color data of a skin region from an image, apply a frequency analysis method or a filtering method to a color data average value, or apply a weighted average method to the pulse calculated from the above two methods to measure a pulse . For convenience of explanation, it will be explained below that the computer device measures the pulse. Now we will explain the specific pulse measurement method. The technique described below can measure the pulse in three ways. I want to explain them in order.

도 2는 영상을 이용하여 맥박을 측정하는 방법(100)에 대한 순서도의 예이다. 먼저 카메라가 소스 영상을 획득한다(110). 소스 영상은 사용자의 피부 영역을 포함한다. 컴퓨터 장치는 카메라가 촬영한 소스 영상에서 피부 관심 영역을 검출한다(120). 컴퓨터 장치가 피부 관심 영역을 검출하는 알고리즘은 종래 알려진 다양한 기법을 이용할 수 있다.2 is an example of a flowchart for a method 100 for measuring a pulse using an image. First, the camera acquires the source image (110). The source image includes a skin area of the user. The computer device detects the skin region of interest in the source image captured by the camera (120). The algorithm by which the computer device detects skin area of interest can utilize a variety of techniques known in the art.

컴퓨터 장치는 피부 관심 영역에 대한 색상 데이터 평균값을 추출한다(130). 컴퓨터 장치는 추출한 피부 영역 전체에 대한 색상 데이터 평균값을 추출할 수도 있다. 또한 컴퓨터 장치는 획득한 영상에서 특정한 피부 영역에 대한 색상 데이터 평균값을 추출할 수도 있다. 컴퓨터 장치는 연속된 영상(연속된 프레임)에서 계속 색상 데이터 평균값을 추출한다.The computer device extracts a color data average value for the skin region of interest (130). The computer device may extract an average of color data for the entire extracted skin area. In addition, the computer device may extract an average of color data for a specific skin region in the acquired image. The computer device continuously extracts the average of the color data from the continuous image (continuous frame).

색상 데이터는 다양한 값이 사용될 수 있다. 예컨대, (1) 색상 데이터는 RGB 색상 체계를 기준으로 R값, G값 및 B값 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 색상 데이터는 R값, G값 및 B값 중 적어도 하나에 대한 색상 데이터 평균값을 사용할 수도 있다. (2) 컴퓨터 장치는 RGB 색상 체계를 다른 색상 체계로 변환할 수 있다. 예컨대, 컴퓨터 장치는 RGB 색상 체계를 YUV, HSV, YCbCr, YCgCo 등과 같은 다양한 색상 체계로 변환할 수 있다. 이 경우 색상 데이터는 주변 환경(조도 등)에 영향을 적게 받는 색차 성분 중 하나를 이용할 수 있다. 예컨대, YCbCr의 경우 Cb값 또는 Cr값 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. YCgCo의 경우는 Cg값 또는 Co값 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 나아가 두 개의 색차 성분 중 조도의 변화에 보다 강인한 어느 하나를 이용할 수 있다. 예컨대, YCgCo의 경우는 Cg값, Co값 중 적어도 하나에 대한 색상 데이터 평균값을 이용할 수 있다. 이 경우 컴퓨터 장치는 피부 영역의 Cg 색상 데이터의 평균값을 색상 데이터로 추출할 수 있다. (3) 나아가 색상 데이터는 RGB, YUV, HSV, YCbCr, YCgCo 등과 같은 다양한 색상 체계에서 적어도 하나 이상의 색 성분에 가중치를 적용하여 조합한 값일 수도 있다. 색 성분을 조합하는 경우 색상 데이터는 색상 체계 및 색 성분의 종류에 따라 서로 다른 가중치를 부여한 값을 합산한 값일 수도 있다. 이하 컴퓨터 장치는 YCgCo에서 Cg값을 추출하여 사용한다고 가정한다. 컴퓨터 장치가 RGB 색상 체계를 갖는 소스 영상을 아래의 수학식 1을 이용하여 YCgCo 색상 체계로 변경할 수 있다.Various values can be used for the color data. For example, (1) the color data may use at least one of an R value, a G value, and a B value based on the RGB color scheme. The color data may use the color data average value for at least one of the R value, the G value, and the B value. (2) The computer device can convert the RGB color scheme to a different color scheme. For example, the computer device may convert the RGB color scheme to various color schemes such as YUV, HSV, YCbCr, YCgCo, and the like. In this case, the color data may use one of color difference components that are less influenced by the surrounding environment (illumination, etc.). For example, in the case of YCbCr, at least one of Cb value and Cr value can be used. In the case of YCgCo, at least one of Cg value and Co value can be used. Further, one of the two chrominance components, which is more robust to the variation of the illuminance, can be used. For example, in the case of YCgCo, the color data average value for at least one of Cg value and Co value can be used. In this case, the computer device can extract the average value of the Cg color data of the skin region as color data. (3) Further, the color data may be a value obtained by combining weights applied to at least one color component in various color systems such as RGB, YUV, HSV, YCbCr, YCgCo, and the like. In the case of combining color components, the color data may be a value obtained by adding different weighted values depending on the color system and the type of color component. Hereinafter, it is assumed that the computer device extracts and uses the Cg value in YCgCo. The computer apparatus can change the source image having the RGB color scheme to the YCgCo color scheme using Equation 1 below.

Figure 112016100940904-pat00001
Figure 112016100940904-pat00001

컴퓨터 장치는 피부 영역의 색상 변화를 기준으로 맥파 신호를 추출한다. 맥파 신호는 혈액이 심장에서 파상을 이루며 전파하는 파장이다. 맥파 신호는 심박변이(HRV) 측정 및 현재 혈액순환과 누적된 스트레스 상태를 파악하는데 사용될 수 있다. 컴퓨터 장치는 Cg 색상 데이터의 평균값에 밴드 패스 필터(band-pass filter)를 적용하여 생체 신호인 맥파 신호를 추출한다(140). The computer device extracts the pulse wave signal based on the color change of the skin region. The pulse wave signal is the wavelength at which blood circulates in the heart. Pulse wave signals can be used to measure heart rate variability (HRV) and to assess current blood circulation and accumulated stress conditions. The computer device extracts a pulse wave signal that is a biological signal by applying a band-pass filter to the average value of Cg color data (140).

컴퓨터 장치는 맥파 신호를 기준으로 심박간격을 결정할 수 있다(150). 심박간격은 맥파 신호에서 피크와 피크 사이의 간격 값을 검출하여 파악할 수 있다. 이를 통해 결국 컴퓨터 장치는 맥박을 측정할 수 있다. 맥박을 측정한다는 것은 예컨대 일정한 시간 동안의 맥박 수를 결정할 수 있다는 의미이다.The computer device may determine the heart rate interval based on the pulse wave signal (150). The heartbeat interval can be detected by detecting the interval value between the peak and the peak in the pulse wave signal. This allows the computer to eventually measure the pulse. Measuring the pulse means, for example, that the pulse rate for a certain period of time can be determined.

나아가 컴퓨터 장치는 심박간격을 기준으로 피크 수를 일정하게 조정하여, 보다 개선된 맥박 수를 파악할 수 있다. 심박간격(RRI, RR-Interval)에 따른 임계값 설정 방식은 “대한의료협회”에서 제시한 전 연령에 대한 안정 상태일 때의 심박수를 기준으로 산출하였으며, 이는 60 ~ 130회로 알려져 있다. 분당 심박수가 60회 일 경우에는 심박간격이 평균 1초이며, 분당 심박수가 130회 일 경우에는 심박간격이 평균 0.4초이다. 컴퓨터 장치는 아래의 수학식 2와 같이 상기 제시된 기준을 검출된 맥파 신호에서 산출된 심박 간격 값에 적용하여 피크 수를 일정하게 조정할 수 있다. Furthermore, the computer device can adjust the number of peaks constantly based on the heartbeat interval, and can grasp the improved pulse number. The threshold setting method based on the heart rate interval (RRI, RR-Interval) was calculated based on the heart rate at the time of the stable state for all ages presented by the Korean Medical Association, which is known as 60 to 130 times. The heart rate interval is about 1 second when the heart rate per minute is 60, and the heart rate interval is 0.4 seconds when the heart rate per minute is 130. The computer device can adjust the number of peaks to be constant by applying the above-described criteria to the heartbeat interval value calculated from the detected pulse wave signal as shown in Equation (2) below.

Figure 112016100940904-pat00002
Figure 112016100940904-pat00002

컴퓨터 장치는 맥파 신호에서 산출된 심박간격(RRI)의 값이 n초 이상이고 n+1초 미만일 경우, 간격 사이에 n개의 피크(Peak) 수를 추가한다. n은 0 또는 양의 정수 값을 가진다. 예컨대, 컴퓨터 장치는 맥파 신호에서 산출된 심박간격(RRI)이 1초 이상 2초 미만일 경우에는 간격 사이에 1개의 피크 수를 추가한다. 컴퓨터 장치는 맥파 신호에서 산출된 심박간격(RRI)이 2초 이상 3초 미만일 경우에는 간격 사이에 2개의 피크 수를 추가한다. The computer device adds n number of peaks between intervals if the value of the heart rate interval (RRI) calculated from the pulse wave signal is more than n seconds and less than n + 1 seconds. n has a value of 0 or a positive integer. For example, when the heart rate interval (RRI) calculated from the pulse wave signal is less than 2 seconds and more than 1 second, the computer apparatus adds one peak number between intervals. The computer device adds two peaks between the intervals if the heart rate interval (RRI) calculated from the pulse wave signal is less than 2 seconds and less than 3 seconds.

컴퓨터 장치는 수학식 2에 따라 심박간격이 임계 범위에 속하는지 파악하고, 피크 수를 조정할 수 있다. 이후 컴퓨터 장치는 조정된 피크 수를 기준으로 개선된 맥박을 측정할 수 있다(160). The computer device can determine whether the heart rate interval falls within the critical range according to Equation (2) and adjust the number of peaks. The computer device may then measure the improved pulse based on the adjusted number of peaks (160).

도 3은 도 2의 방법에 따라 맥박을 측정하는 과정을 도시한 예이다. 사용자는 스마트 기기나 일반 카메라를 이용하여 사람의 얼굴 영상을 촬영한다(a 과정). 컴퓨터 장치는 얼굴 영상이 포함된 소스 영상에서 사각형으로 표시한 얼굴 영역을 검출한다(b 과정). 컴퓨터 장치는 얼굴 영역에서 피부 영역을 검출한다(c 과정).FIG. 3 shows an example of a process of measuring a pulse according to the method of FIG. The user shoots a face image of a person using a smart device or a general camera (a process). The computer apparatus detects a face region displayed in a square in the source image including the face image (step b). The computer device detects the skin area in the face area (step c).

컴퓨터 장치는 피부 관심 영역을 설정하여(d 과정), 관심 영역의 RGB 색상 체계를 YCgCo 색상 체계로 변환하고, Cg 색상 데이터의 평균값을 연속하여 추출한다(e 과정). 컴퓨터 장치는 연속하여 추출된 Cg 색상 데이터의 평균값에 밴드 패스 필터를 적용하여(f 과정), 맥파 신호를 검출한다(g 과정). 맥파 신호 검출 과정에서 g(1)는 주변 조도 및 환경 변화가 적은 얼굴 영상으로부터 검출된 맥파 신호의 사례이고, g(2)는 주변 조도 및 환경 변화가 많은 얼굴 영상으로부터 검출된 맥파 신호의 사례를 나타낸다. 마지막으로 컴퓨터 장치는 맥파 신호를 기준으로 심박 간격을 산출한다(h 과정). 심박 간격 산출 과정에서 h(1)는 주변 조도 및 환경 변화가 적은 얼굴 영상으로부터 검출된 맥파 신호로부터 산출된 심박간격을 나타내며, h(2)는 주변 조도 및 변화가 많은 얼굴 영상으로부터 검출된 맥파 신호에 도 2의 과정을 적용하여 산출된 심박간격을 나타낸다.The computer device sets the skin area of interest (step d), converts the RGB color scheme of the ROI to the YCgCo color scheme, and extracts the average value of the Cg color data continuously (step e). The computer device applies a band-pass filter to the average value of the Cg color data continuously extracted (step f), and detects a pulse wave signal (step g). In the pulse signal detection process, g (1) is an example of a pulse wave signal detected from a face image with little peripheral illumination and environment change, and g (2) is a case of a pulse wave signal detected from a face image having a large peripheral illumination and environment change. . Finally, the computer device calculates the heart rate interval based on the pulse wave signal (step h). In the heart rate interval calculation process, h (1) represents a heart rate interval calculated from a pulse wave signal detected from a face image having a small change in ambient illuminance and environment, h (2) represents a pulse wave signal detected from a peripheral image, The heartbeat interval calculated by applying the procedure of FIG.

도 4는 영상을 이용하여 맥박을 측정하는 방법(200)에 대한 순서도의 다른 예이다. 먼저 카메라가 소스 영상을 획득한다(210). 소스 영상은 사용자의 피부 관심 영역을 포함한다. 컴퓨터 장치는 카메라가 촬영한 소스 영상에서 피부 영역을 검출한다(220). 컴퓨터 장치가 피부 영역을 검출하는 알고리즘은 종래 알려진 다양한 기법을 이용할 수 있다.4 is another example of a flowchart for a method 200 for measuring a pulse using an image. First, the camera acquires the source image (210). The source image includes a skin area of interest of the user. The computer device detects the skin region from the source image captured by the camera (220). The algorithm by which the computer device detects the skin area can utilize various techniques known in the art.

컴퓨터 장치는 피부 영역에 대한 색상 데이터를 추출한다(230). 컴퓨터 장치는 추출한 피부 영역 전체에 대한 색상 데이터 평균값을 추출할 수도 있다. 또한 컴퓨터 장치는 획득한 영상에서 특정한 피부 영역에 대한 색상 데이터 평균값을 추출할 수도 있다. 컴퓨터 장치는 연속된 영상(연속된 프레임)에서 계속 색상 데이터 평균값을 추출한다. 컴퓨터 장치는 RGB 소스 영상을 YCgCo 색상 체계로 변경하고, Cg 색상 데이터 평균값을 추출할 수 있다. The computer device extracts color data for the skin region (230). The computer device may extract an average of color data for the entire extracted skin area. In addition, the computer device may extract an average of color data for a specific skin region in the acquired image. The computer device continuously extracts the average of the color data from the continuous image (continuous frame). The computer device can change the RGB source image to the YCgCo color scheme and extract the Cg color data average value.

컴퓨터 장치는 연속된 색상 데이터 평균값에 대해 STFT(Short Time Fourier Transform)를 적용한다(240). 컴퓨터 장치는 Cg 색상 데이터의 평균값에 STFT를 적용할 수 있다. 컴퓨터 장치는 STFT가 적용된 복수의 구간에 대한 주파수 성분을 이용하여 맥박을 추정한다(250). 컴퓨터 장치는 각 구간에서 맥박과 관련된 주파수 범위를 한정할 수 있다. 예컨대, 컴퓨터 장치는 정상인의 경우 안정 또는 흥분 상태에 따라 약 40 ~ 200까지 분당 맥박 수가 측정될 수 있다는 점으로 부터, 0.6Hz ~ 3.34Hz 범위의 주파수 내에서 신호를 관찰할 수 있다. 컴퓨터 장치는 STFT가 적용된 복수의 구간에서 가장 큰 파워(power)를 갖는 주파수 값을 결정하고, 각 분석 구간에서 가장 큰 파워를 갖는 주파수 값의 전체 평균으로부터 맥박을 추정할 수 있다.The computer device applies a short time fourier transform (STFT) to the continuous color data average value (240). The computer device can apply the STFT to the average value of the Cg color data. The computer device estimates the pulse using the frequency components of the plurality of intervals to which the STFT is applied (250). The computer device may limit the frequency range associated with the pulse at each interval. For example, a computer device can observe a signal within a frequency range of 0.6 Hz to 3.34 Hz, since the pulse rate per minute can be measured to about 40 to 200 depending on the stable or excited state of a normal person. The computer device can determine a frequency value having the largest power in a plurality of sections to which the STFT is applied and estimate a pulse from the average of the frequency values having the largest power in each analysis section.

나아가 컴퓨터 장치는 추정된 맥박을 사전에 마련한 회귀 분석 함수에 적용하여 개선된 맥박을 산출할 수도 있다(260). 회귀 분석 함수를 마련하는 과정은 후술한다. Further, the computer device may apply an estimated pulse to a pre-established regression analysis function to produce an improved pulse (260). The process of preparing the regression analysis function will be described later.

도 5는 도 4의 방법에 따라 맥박을 측정하는 과정을 도시한 예이다. 사용자는 스마트 기기나 일반 카메라를 이용하여 사람의 얼굴 영상을 촬영한다(a 과정). 컴퓨터 장치는 얼굴 영상이 포함된 소스 영상에서 사각형으로 표시한 얼굴 영역을 검출한다(b 과정). 컴퓨터 장치는 얼굴 영역에서 피부 영역을 검출한다(c 과정). 컴퓨터 장치는 피부 관심 영역을 설정하여(d 과정), 관심 영역의 RGB 색상 체계를 YCgCo 색상 체계로 변환하고, Cg 색상 데이터의 평균값을 연속하여 추출한다(e 과정). 컴퓨터 장치는 연속하여 추출된 Cg 색상 데이터의 평균값에 STFT를 적용한다(f 과정). 정상인의 경우 안정 또는 흥분 상태에 따라 약 40 ~ 200까지 분당 맥박 수가 측정될 수 있다는 점으로 부터, 0.6Hz ~ 3.34Hz 범위의 주파수 내에서 신호를 관찰할 수 있다. 컴퓨터 장치는 STFT가 적용된 각 구간에서 가장 큰 파워(power)를 갖는 주파수 값을 결정하고, 전체 구간에서 가장 큰 파워를 갖는 주파수 값의 평균을 산출한다(g 과정). 컴퓨터 장치는 가장 큰 파워를 갖는 주파수 값의 평균값으로부터 맥박을 추정한다(h 과정). 컴퓨터 장치는 추정된 맥박을 회귀분석 식 DB에 저장된 회귀 분석 함수에 적용한다. 컴퓨터 장치는 회귀 분석 함수에 추정된 맥박을 적용하여 산출된 식으로 개선된 맥박을 산출한다(i 과정).5 is a diagram illustrating a process of measuring a pulse according to the method of FIG. The user shoots a face image of a person using a smart device or a general camera (a process). The computer apparatus detects a face region displayed in a square in the source image including the face image (step b). The computer device detects the skin area in the face area (step c). The computer device sets the skin area of interest (step d), converts the RGB color scheme of the ROI to the YCgCo color scheme, and extracts the average value of the Cg color data continuously (step e). The computer device applies STFT to the average value of the consecutively extracted Cg color data (step f). Since normal subjects can measure pulse rate per minute up to about 40 to 200 depending on their stable or excited state, signals can be observed within a frequency range of 0.6 Hz to 3.34 Hz. The computer determines a frequency value having the largest power in each section to which the STFT is applied, and calculates an average of frequency values having the largest power in the entire section (g process). The computer device estimates the pulse from the average value of the frequency values having the largest power (step h). The computer device applies the estimated pulse to a regression analysis function stored in a regression analysis DB. The computer device calculates an improved pulse with a formula calculated by applying an estimated pulse to a regression analysis function (i step).

도 6은 회귀 분석 함수를 마련하는 과정에 대한 예이다. 회귀 분석은 연속형 변수들에 대해 두 변수 사이의 모형을 구한 뒤 적합도를 측정해 내는 분석 방법이다. 회귀 분석은 사전에 일정한 샘플 데이터를 이용하여 특정한 값을 산출하는 함수(수식)를 생성하게 된다. 회귀 분석 함수는 회귀 직선 또는 회귀 곡선을 나타내는 수식으로 표현된다. 컴퓨터 장치는 영상을 이용하여 맥박(STFT를 적용하여 추정된 맥박)을 추정하고, 동시에 PPG 측정기를 이용하여 사용자의 맥박을 측정한다. 이 과정을 반복하여 복수의 데이터를 생성하고, 컴퓨터 장치는 생성된 복수의 데이터를 기반으로 마련한 회귀 분석 함수에 STFT로부터 추정된 맥박을 적용하여 개선된 제2 맥박을 산출하는 회귀 분석 함수를 생성한다. 6 shows an example of a procedure for preparing a regression analysis function. Regression analysis is an analytical method that measures fit between two variables for continuous variables. Regression analysis generates a function (formula) that calculates a specific value by using predetermined sample data in advance. The regression function is expressed as an equation representing a regression line or a regression curve. The computer device estimates the pulse (pulse estimated by applying the STFT) using the image, and at the same time measures the pulse of the user using the PPG measuring device. This process is repeated to generate a plurality of data, and the computer device generates a regression analysis function that calculates the improved second pulse by applying a pulse estimated from the STFT to a regression analysis function based on the generated plurality of data .

먼저 제2 맥박에 대한 데이터를 마련하는 과정을 설명한다. 사용자는 스마트 기기나 일반 카메라를 이용하여 사람의 얼굴 영상을 촬영한다(a 과정). 컴퓨터 장치는 얼굴 영상이 포함된 소스 영상에서 사각형으로 표시한 얼굴 영역을 검출한다(b 과정). 컴퓨터 장치는 얼굴 영역에서 피부 영역을 검출한다(c 과정). 컴퓨터 장치는 피부 관심 영역을 설정하여(d 과정), 관심 영역의 RGB 색상 체계를 YCgCo 색상 체계로 변환하고, Cg 색상 데이터의 평균값을 추출한다(e 과정). 컴퓨터 장치는 연속하여 추출된 Cg 색상 데이터의 평균값에 STFT를 적용한다(f 과정). 정상인의 경우 안정 또는 흥분 상태에 따라 약 40 ~ 200까지 분당 맥박 수가 측정될 수 있다는 점으로 부터, 0.6Hz ~ 3.34Hz 범위의 주파수 내에서 신호를 관찰할 수 있다. 컴퓨터 장치는 STFT가 적용된 각 구간에서 가장 큰 파워(power)를 갖는 주파수 값을 결정하고, 전체 구간에서 가장 큰 파워를 갖는 주파수 값의 평균을 산출한다(g 과정). 컴퓨터 장치는 가장 큰 파워를 갖는 주파수 값의 평균값으로부터 맥박을 추정한다(h 과정). 컴퓨터 장치는 STFT를 적용하여 추정된 맥박을 추정된 맥박 DB에 저장한다.First, the process of preparing data for the second pulse will be described. The user shoots a face image of a person using a smart device or a general camera (a process). The computer apparatus detects a face region displayed in a square in the source image including the face image (step b). The computer device detects the skin area in the face area (step c). The computer device sets the skin area of interest (step d), converts the RGB color scheme of the ROI into the YCgCo color scheme, and extracts the average value of the Cg color data (step e). The computer device applies STFT to the average value of the consecutively extracted Cg color data (step f). Since normal subjects can measure pulse rate per minute up to about 40 to 200 depending on their stable or excited state, signals can be observed within a frequency range of 0.6 Hz to 3.34 Hz. The computer determines a frequency value having the largest power in each section to which the STFT is applied, and calculates an average of frequency values having the largest power in the entire section (g process). The computer device estimates the pulse from the average value of the frequency values having the largest power (step h). The computer device stores the estimated pulse using the STFT in the estimated pulse DB.

제2 맥박을 추정하기 위한 영상을 획득하면서 동시에 PPG 측정기로 동일 사용자의 맥박을 측정한다. 컴퓨터 장치는 PPG 측정기로부터 측정한 맥박을 측정기 맥박 DB에 저장한다. While simultaneously acquiring an image for estimating the second pulse, the pulse of the same user is measured by the PPG measuring device. The computer device stores the pulse measured from the PPG measuring instrument in the measuring device pulse DB.

컴퓨터 장치는 STFT를 적용하여 추정된 맥박에 대한 데이터와 동일 시점에 PPG 측정기로 측정한 맥박에 대한 데이터를 이용하여 회귀 분석 함수를 생성하고(i 과정), 생성한 회귀 분석 함수를 회귀 분석 식 DB에 저장한다. 전술한 바와 같이 회귀 분석 함수는 회귀 직선 또는 회귀 곡선을 의미한다.The computer device generates a regression analysis function (i step) using the data of the pulse estimated by applying the STFT and the data of the pulse measured by the PPG measuring instrument at the same point in time (i step), and generates the regression analysis function by using the regression analysis DB . As described above, the regression analysis function means a regression line or a regression curve.

컴퓨터 장치는 동일 영역에 대한 추정된 맥박 DB와 측정기 맥박 DB를 이용하여 회귀 직선 식을 도출할 수 있다. 회귀 직선 식은 아래의 수학식 3과 같다.The computer device can derive a regression linear equation using the estimated pulse DB and the measuring device pulse DB for the same region. The regression linear equation is shown in Equation 3 below.

Figure 112016100940904-pat00003
Figure 112016100940904-pat00003

여기에서 y는 개선된 맥박이고, x는 추정된 맥박(STFT를 적용하여 추정된 맥박)이다. 실제 데이터를 적용하여 구한 결과는 사용하는 데이터에 따라 상수 a, b 값이 변할 수 있다.Where y is the improved pulse and x is the estimated pulse (pulse estimated by applying STFT). The results obtained by applying the actual data may vary with the values of a and b depending on the data used.

회귀 곡선은 상관도 상의 점집합을 직선이 아닌 곡선으로 대표시켜 구한 곡선이다. 회귀 곡선은 두 변량 사이의 관계를 나타낸다. 컴퓨터 장치는 추정된 맥박 DB와 측정기 맥박 DB를 이용하여 회귀 곡선 식을 도출할 수 있다. 회귀 곡선 식은 아래의 수학식 4와 같다.The regression curve is a curve obtained by representing a set of points on a correlation chart as a curve rather than a straight line. Regression curves show the relationship between two variables. The computer device can derive a regression curve equation using the estimated pulse DB and the measured pulse rate DB. The regression curve equation is shown in Equation (4) below.

Figure 112016100940904-pat00004
Figure 112016100940904-pat00004

여기에서 y는 개선된 맥박이고, x는 추정된 맥박(STFT를 적용하여 추정된 맥박)이다. 실제 데이터를 적용하여 구한 결과는 사용하는 데이터에 따라 상수 ai, c 값이 변할 수 있다.Where y is the improved pulse and x is the estimated pulse (pulse estimated by applying STFT). The results obtained by applying the actual data may vary in the values of the constants a i and c according to the data used.

도 7은 영상을 이용하여 맥박을 측정하는 방법(300)에 대한 순서도의 또 다른 예이다. 영상을 이용하여 맥박을 측정하는 방법(300)은 도 2에서 설명한 방법과 도 4에서 설명한 방법을 동시에 이용하는 기법에 해당한다.Figure 7 is another example of a flowchart for a method 300 for measuring pulse using an image. A method 300 for measuring a pulse using an image corresponds to a technique using both the method described in FIG. 2 and the method described in FIG. 4 at the same time.

컴퓨터 장치는 카메라가 촬영한 소스 영상에서 피부 관심 영역을 검출한다(310). 컴퓨터 장치가 피부 영역을 검출하는 알고리즘은 종래 알려진 다양한 기법을 이용할 수 있다. 컴퓨터 장치는 피부 영역에 대한 색상 데이터 평균값을 추출한다(320). 컴퓨터 장치는 추출한 피부 영역 전체에 대한 색상 데이터 평균값을 추출할 수도 있다. 또한 컴퓨터 장치는 획득한 영상에서 특정한 피부 영역에 대한 색상 데이터 평균값을 추출할 수도 있다. 컴퓨터 장치는 연속된 영상(연속된 프레임)에서 계속 색상 데이터 평균값을 추출한다. 컴퓨터 장치는 RGB 소스 영상을 YCgCo 색상 체계로 변경하고, Cg 색상 데이터 평균값을 추출할 수 있다. The computer device detects the skin region of interest in the source image captured by the camera (310). The algorithm by which the computer device detects the skin area can utilize various techniques known in the art. The computer device extracts a color data average value for the skin region (320). The computer device may extract an average of color data for the entire extracted skin area. In addition, the computer device may extract an average of color data for a specific skin region in the acquired image. The computer device continuously extracts the average of the color data from the continuous image (continuous frame). The computer device can change the RGB source image to the YCgCo color scheme and extract the Cg color data average value.

컴퓨터 장치는 피부 영역의 색상 변화를 기준으로 맥파 신호를 추출한다. 컴퓨터 장치는 Cg 색상 데이터 평균값에 밴드 패스 필터(band-pass filter)를 적용하여 생체 신호인 맥파 신호를 추출한다(330). 컴퓨터 장치는 맥파 신호를 기준으로 심박 간격을 결정할 수 있다(340). 심박 간격은 맥파 신호에서 피크와 피크 사이의 간격 값을 검출하여 파악할 수 있다. 컴퓨터 장치는 수학식 2에서 설명한 일정한 임계 범위를 이용하여 피크 수를 조정하고, 조정된 피크 수를 기준으로 제1 맥박을 결정할 수 있다(350).The computer device extracts the pulse wave signal based on the color change of the skin region. The computer device extracts a pulse wave signal which is a biological signal by applying a band-pass filter to the average value of Cg color data (330). The computer device may determine the heart rate interval based on the pulse wave signal (340). The heartbeat interval can be detected by detecting the interval value between the peak and the peak in the pulse wave signal. The computer device may adjust the number of peaks using the constant critical range described in equation (2) and determine a first pulse based on the adjusted number of peaks (350).

컴퓨터 장치는 Cg 색상 데이터의 평균값에 대해 STFT(Short Time Fourier Transform)를 적용한다(360). 컴퓨터 장치는 STFT가 적용된 복수의 구간에 대한 주파수 성분을 이용하여 맥박을 추정한다(370). 컴퓨터 장치는 각 구간에서 맥박과 관련된 주파수 범위를 한정할 수 있다. 예컨대, 컴퓨터 장치는 정상인의 경우 안정 또는 흥분 상태에 따라 약 40 ~ 200까지 분당 맥박 수가 측정될 수 있다는 점으로 부터, 0.6Hz ~ 3.34Hz 범위의 주파수 내에서 신호를 관찰할 수 있다. 컴퓨터 장치는 STFT가 적용된 각 구간에서 가장 큰 파워(power)를 갖는 주파수 값의 전체 평균으로부터 맥박을 추정할 수 있다. 또한 컴퓨터 장치는 도 4 및 도 6에서 설명한 회귀 분석 함수에 추정된 맥박을 적용하여 제2 맥박을 결정할 수 있다(380).The computer device applies short time fourier transform (STFT) to the average value of Cg color data (360). The computer device estimates the pulse using the frequency components of the plurality of intervals to which the STFT is applied (370). The computer device may limit the frequency range associated with the pulse at each interval. For example, a computer device can observe a signal within a frequency range of 0.6 Hz to 3.34 Hz, since the pulse rate per minute can be measured to about 40 to 200 depending on the stable or excited state of a normal person. The computer device can estimate the pulse from the overall average of the frequency values having the largest power in each interval in which the STFT is applied. The computer device may also determine the second pulse 380 by applying an estimated pulse to the regression analysis function described in Figures 4 and 6.

최종적으로 컴퓨터 장치는 제1 맥박과 제2 맥박을 가중 평균하여 개선된 맥박을 결정할 수 있다(390). 이때 제1 맥박에 부여하는 제1 가중치 및 제2 맥박에 부여하는 제2 가중치는 실험을 통해 사전에 결정할 수 있다. 컴퓨터 장치는 제1 맥박에 제1 가중치를 곱한 값과 제2 맥박에 제2 가중치를 곱한 값을 더하여 최종적인 맥박을 결정한다.Finally, the computer device may weight-average the first pulse and the second pulse to determine an improved pulse (390). At this time, the first weight given to the first pulse and the second weight given to the second pulse can be determined in advance through experiments. The computer device determines the final pulse by adding a value obtained by multiplying the first pulse by the first weight and a value obtained by multiplying the second pulse by the second weight.

본 실시례 및 본 명세서에 첨부된 도면은 전술한 기술에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 전술한 기술의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시례는 모두 전술한 기술의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.The present embodiment and drawings attached hereto are only a part of the technical idea included in the above-described technology, and it is easy for a person skilled in the art to easily understand the technical idea included in the description of the above- It will be appreciated that variations that may be deduced and specific embodiments are included within the scope of the foregoing description.

50 : 스마트 기기
51 : 카메라
52 : 저장 장치
53 : 연산 장치
54 : 출력 장치
81 : 카메라
85 : 컴퓨터
91 : 사용자 단말
95 : 서버
50: Smart devices
51: Camera
52: Storage device
53:
54: Output device
81: Camera
85: Computer
91: User terminal
95: Server

Claims (16)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 컴퓨터 장치가 복수의 프레임을 갖는 영상에서 피부 영역을 검출하는 단계;
상기 컴퓨터 장치가 시간의 흐름에 따라 상기 피부 영역의 색상 데이터를 추출하는 단계;
상기 컴퓨터 장치가 상기 색상 데이터에서 밴드 패스 필터를 적용하여 추정된 맥파 신호에 피크 수를 조정하여 제1 맥박을 결정하는 단계;
상기 컴퓨터 장치가 상기 색상 데이터에 대해 STFT(Short Time Fourier Transform)가 적용된 복수의 구간에서 각각 가장 큰 파워를 갖는 주파수 값의 전체 평균값으로부터 추정된 맥박에 회귀 분석 방법을 적용하여 제2 맥박을 결정하는 단계; 및
상기 컴퓨터 장치가 상기 제1 맥박과 상기 제2 맥박의 가중평균으로부터 최종 맥박을 결정하는 단계를 포함하는 영상을 이용한 맥박 측정 방법.
The computer device detecting a skin region in an image having a plurality of frames;
The computer device extracting color data of the skin region according to time;
Determining a first pulse by adjusting a number of peaks in an estimated pulse wave signal by applying a band pass filter in the color data;
Wherein the computer device determines a second pulse by applying a regression analysis method to a pulse estimated from a total average value of frequency values each having the largest power in a plurality of intervals in which STFT (Short Time Fourier Transform) is applied to the color data step; And
Wherein the computer device determines a final pulse from a weighted average of the first pulse and the second pulse.
제11항에 있어서,
상기 컴퓨터 장치는 상기 피부 영역의 RGB 색상을 다른 색상 체계로 변경하고, 상기 다른 색상 체계의 색차 성분 중 적어도 하나의 평균값을 상기 색상 데이터로 추출하는 영상을 이용한 맥박 측정 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the computer device changes an RGB color of the skin region to a different color system and extracts an average value of at least one of chrominance components of the different color system as the color data.
제11항에 있어서,
상기 컴퓨터 장치는 상기 피부 영역의 RGB 색상 체계를 YCgCo 색상 체계로 변경하고, Cg 색상 데이터의 평균값을 상기 색상 데이터로 추출하는 영상을 이용한 맥박 측정 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the computer device changes an RGB color scheme of the skin region to a YCgCo color scheme and extracts an average value of Cg color data as the color data.
제11항에 있어서,
상기 컴퓨터 장치는 상기 맥파 신호에 따라 추정된 심박간격이 n초(sec) 이상 n+1 미만인 경우 n개의 피크가 추가된 맥파 신호를 기준으로 상기 제1 맥박을 결정하는 영상을 이용한 맥박 측정 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the computer device determines the first pulse based on a pulse wave signal to which n peaks are added when the heartbeat interval estimated based on the pulse wave signal is n seconds or more and less than n +
제11항에 있어서,
상기 컴퓨터 장치는 주파수 성분과 맥박의 관계를 이용하여 사전에 마련한 회귀 분석 함수에 상기 STFT를 통해 추정된 맥박을 적용하여 상기 제2 맥박을 측정하는 단계를 더 포함하는 영상을 이용한 맥박 측정 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the computer apparatus further comprises a step of measuring the second pulse by applying a pulse estimated by the STFT to a regression analysis function provided beforehand using a relationship between a frequency component and a pulse.
제15항에 있어서,
상기 컴퓨터 장치는 대상자의 피부 영역의 색상 데이터에 대해 상기 STFT가 적용된 복수의 구간에서 각각 가장 큰 파워를 갖는 주파수 값의 평균값으로부터 추정된 맥박 및 동일한 시점에 PPG 측정기로 상기 대상자로부터 측정한 맥박에 상기 회귀 분석 방법을 적용하여 상기 회귀 분석 함수를 마련하는 영상을 이용한 맥박 측정 방법.


















16. The method of claim 15,
Wherein the computer device further comprises: means for calculating a pulse rate estimated from an average value of frequency values having the largest powers in a plurality of intervals to which the STFT is applied, and a pulse rate measured from the subject with the PPG measuring device at the same time, A method of measuring a pulse using an image in which the regression analysis function is provided by applying a regression analysis method.


















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