戴 阳,郑婷婷,杨 雪

(长安大学 信息工程学院,西安 710064)

1 引言

心率(HR)是人体最重要也是最基本的一项生理指标,在一定程度上能够反映出人的健康状况、压力水平和情绪波动[1].连续的心率检测对训练辅助[2],健康监测,驾驶员状态评估[3]和情感状态评估等具有重要作用.但在现实生活中,往往使用传感器如透射式手指脉搏血氧仪测量心率,这种接触式测量限制人类活动,很难在特定情况之外的日常生活中使用[4].而且,在对于某些特殊群体,如皮肤烧伤病人,好动症患者,以及新生婴幼儿等,很难使用接触式设备进行长时间监测.因此,非接触式HR测量的研究具有重要意义.

相比于传统的接触式心率测量方法,基于rPPG 的非接触式HR测量方法更加灵活,无需测试者合作即可应用.在rPPG 中,只需数码相机和环境光即可远程访问心脏搏动信息[5].如图1所示,环境光用作光源,而数码相机则用作光电转换器.rPPG 的原理基于以下事实：血液中的血红蛋白对光具有吸收作用,并且吸收量与血红蛋白浓度成正比.由于血红蛋白浓度随血容量脉冲(BVP)呈准周期性变化,所以血液吸收的光量会随心动周期在皮肤表面下被BVP 周期性调节,表现为皮肤的轻微颜色变化.尽管由BVP 引起的皮肤轻微的颜色变化对于人眼是不可见的,但是可以使用数码相机对其进行检测[6].

图1 rPPG 实现原理

近些年,一系列基于rPPG 的非接触式心率检测方法开始被研究提出.Verkruysse 等人[5]首次证明了使用消费级相……