基于运动特征预估的呼吸率检测快速算法

作     者：朱明扬 陈鲸 杨学志 沈晶 吴克伟 ZHU Mingyang;CHEN Jing;YANG Xuezhi;SHEN Jing;WU Kewei

作者机构：合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230601 工业安全与应急技术安徽省重点实验室安徽合肥230601 合肥工业大学软件学院安徽合肥230601 合肥师范学院电子信息与电气工程学院安徽合肥230061 安徽微波与通信工程技术研究中心安徽合肥230061 

基　　金：国防科技创新特区资助项目(1816321TS00106101) 工业安全与应急技术安徽省重点实验室自主创新专项资助项目(PA2019GDPK0070,PA2020GDSK0079) 

出 版 物：《合肥工业大学学报（自然科学版）》 (Journal of Hefei University of Technology：Natural Science)

年 卷 期：2022年第45卷第5期

页      码：610-619页

摘      要：呼吸率在呼吸疾病的预防与诊断上有重要意义。现有基于视频的呼吸率检测算法复杂度较高,会造成嵌入式实现延时较大的问题。针对该问题,文章提出一种基于运动特征预估的呼吸率检测快速算法,其核心思想是分析呼吸率信号的主要频率、幅度、方向,以实现感兴趣信号的预估和分析。首先,通过人脸检测确定人脸区域,结合人体比例选出胸部区域;其次,设计一种基于运动特征预估的呼吸信号提取方法,利用最大似然估计呼吸基频,利用基频计算幅度并选取呼吸区域,利用方向梯度直方图获取呼吸运动主要方向;接着,在获取呼吸区域和运动方向后,采用基于相位的欧拉视频处理算法提取呼吸信号;最后,利用傅里叶变换的峰值检测获取呼吸率。实验表明,与现有算法相比,该方法能够有效减少60%的运行时间,具有更好的实时性,且在实验室环境下呼吸率平均误差为0.55次/min,与真实呼吸率具有良好的一致性。

主 题 词：呼吸信号 非接触式测量 胸部定位 最大似然估计 呼吸率估计 

学科分类：0810[工学-土木类] 08[工学] 081002[081002] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1003-5060.2022.05.006

馆 藏 号：203111737...