非接觸式人體生命體征測量方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種非接觸式人體生命體征測量方法及裝置。該方法包括：向需要測量生命體征的人體發射線性調頻連續波調制調制的毫米波；處理所獲取的由人體反射的回波信號以獲取中頻信號s1(t)；根據預設采集頻率對所述中頻信號s1(t)進行采樣，以獲取離散信號s1(n)；對所述離散信號進行頻譜分析與目標檢測，提取與分離呼吸與心跳信號，以獲取呼吸與心跳頻率。該裝置基于上文所述的方法實現。本發明專利技術可實現人體的呼吸和心跳非接觸式的測量和監測，對呼吸與心跳出現異常的情況進行告警，適用于大面積燒傷、精神病患者、嬰幼兒等特殊人群進行體征動態監護，也適用于對特殊專業的工作人員進行心理評估。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及非接觸式人體生命體征測量
，尤其涉及一種非接觸式人體生命體征測量方法及裝置。
技術介紹
人體生命體征測量，是指利用某種機械或電子裝置檢測人體的生理信息，所采集的生理信息經過轉換，變成可以表示人體生理活動的電信號或者機械信號。常用的方法是利用電極或者傳感器接觸人體的探測部位，再經過模擬信號放大、濾波以及信號處理得到人體的生理信號。接觸式人體體征測量方法簡單、容易實現，且成本較低，但也存在一些缺點：電極或傳感器接觸人體待測部位，對人體施加一定的刺激，會影響檢測結果的準確性；無法用于精神錯亂、身體大面積燒傷等較嚴重患者；傳感器對人體的移動很敏感，容易產生測量偽跡，影響測量的真實性；電極或傳感器需要精確接觸待測部位，否則會影響測量精度；電極或傳感器容易從人體脫落，需要增加脫落報警電路。為解決上述技術問題，目前利用遠程光電體積描記術(remotephoto-plethysmography，RPPG)可以測量例如人體心率和呼吸率的生命體征。其中，RPPG利用反射的周圍光來測量皮膚的細微亮度變化；呼吸測量是基于檢測視頻幀之間的運動和差異測量呼吸情況。然而遠程(基于攝像機的)生命體征監控容易受到環境中的改變的影響，特別是周圍照明狀況的影響。
技術實現思路
本專利技術的其中一個目的在于提供一種非接觸式人體生命體征測量方法及裝置，以解決現有技術中接觸式人體體征測量的固有缺陷和<br>遠程視頻測量生命體征時容易受到環境影響的技術問題。為實現上述專利技術目的，第一方面，本專利技術實施例提供了一種非接觸式人體生命體征測量方法，包括：向需要測量生命體征的人體發射線性調頻連續波調制的毫米波；處理所獲取的由人體反射的回波信號以獲取中頻信號s1(t)；根據預設采集頻率對所述中頻信號s1(t)進行采樣，以獲取離散信號s1(n)；對所述離散信號進行頻譜分析與目標檢測，提取與分離呼吸與心跳信號，以獲取呼吸與心跳頻率。可選地，所述對所述離散信號進行頻譜分析與目標檢測，提取與分離呼吸與心跳信號，以獲取呼吸與心跳頻率的步驟中，包括：對離散信號s1(n)按照該離散信號的周期進行截斷從而形成多組截斷信號；并對每一組截斷信號中每一點進行傅里葉變換，以獲取一維距離像S1(fn)；對每一組截斷信號中N點數據進行排列，形成一行；按照時間順序取M組截斷信號依次排成M行，以獲取M×N數組s2(m,fn)；其中，M、N為正整數；獲取M×N數組s2(m,fn)中第i行數據的幅度均值mean(S2(m,fn)i)；其中，i為正整數；獲取M×N數組中第i行第j列數據s2(m,fn)ij；若|s2(m,fn)ij|>η×mean(S2(m,fn)i)，則記錄該值位置(i,j)；其中，η為目標檢測門限值，j為正整數；設檢測目標有k個，k≥1，則分別記錄位置(ik,jk)；獲取所記錄位置(ik,jk)中列數jk最小的列對應的行ik，計算該行ik的個數Count(k)；若數據個數Count(k)滿足Count(k)≥Kc，則將該位置對應的一列數據s2(m,fn)ijmin作為后續處理對象；其中，Kc為計數判斷門限，且M/2≤ΚC≤M；若數據個數Count(k)<Kc，則尋找下一個所記錄的(ik,jk)中j最小值進行判斷，直至找完所有的位置(ik,jk)；若所有的位置(ik,jk)都不滿足，則該M×N數組s2(m,fn)的數據無效，并按照時間順序取M組截斷信號重新判斷。可選地，所述對所述離散信號進行頻譜分析與目標檢測，提取與分離呼吸與心跳信號，以獲取呼吸與心跳頻率的步驟中，包括：提取第jkmin列的數據s2(m,fn)ijmin的每個數據的相位，以獲取相位序列Phase(m)；其中，m為s2(m,fn)ijmin所對應的第m行，每一行提取一個相位，總共有M個相位；根據相位序列Phase(m)獲取呼吸與心跳信號。可選地，所述根據相位序列Phase(m)獲取呼吸與心跳信號采用以下公式獲取呼吸與心跳信號Signal(m)：Signal(m)=Phase(m)×λ4π,]]>其中，λ其為毫米波的波長，Signal(m)為呼吸與心跳信號。可選地，通過以下方法對呼吸與心跳信號進行分離以獲取呼吸信號與心跳信號，包括：獲取帶通濾波器H1和帶通濾波器H2，其中所述帶通濾波器H1的通帶范圍為0.1Hz～0.75Hz，所述帶通濾波器H2的通帶范圍為0.75Hz～2.5Hz；將呼吸與心跳信號Signal(m)通過所述帶通濾波器H1，以獲取呼吸信號SignalB(m)；將呼吸與心跳信號Signal(m)通過所述帶通濾波器H2，以獲取心跳信號SignalH(m)。可選地，通過以下方法估計呼吸頻率與心跳頻率，包括：對所述呼吸信號SignalB(m)與所述心跳信號SignalH(m)進行傅里葉變換；分別統計變換后的呼吸信號以及心跳信號的頻譜的最大值點，從而得到呼吸頻率與心跳頻率。第二方面，本專利技術實施例還提供了一種非接觸式人體生命體征測量裝置，基于上文所述的非接觸式人體生命體征測量方法實現，包括：發射模塊，用于向需要測量生命體征的人體發射線性調頻連續波調制的毫米波；接收模塊，用于處理所獲取的由人體反射的回波信號以獲取中頻信號s1(t)；采樣模塊，用于根據預設采集頻率對所述中頻信號s1(t)進行采樣，以獲取離散信號s1(n)；頻率獲取模塊，用于對所述離散信號進行頻譜分析與目標檢測，提取與分離呼吸與心跳信號，以獲取呼吸與心跳頻率。可選地，所述頻率獲取模塊包括：頻譜分析與目標檢測單元，用于處理離散信號以獲取作為后續處理對象的s2(m,fn)ijmin相位序列Phase(m)；呼吸與心跳頻率獲取單元，用于根據上述相位序列Phase(m)獲取呼吸與心跳信號，并進行分離獲取呼吸頻率與心跳頻率。可選地，所述頻譜分析與目標檢測單元用于執行以下步驟：對離散信號s1(n)按照該離散信號的周期進行截斷從而形成多組截斷信號；并對每一組截斷信號中每一點進行傅里葉變換，以獲取一維距離像S1(fn)；對每一組截斷信號中N點數據進行排列，形成一行；按照時間順序取M組截斷信號依次排成M行，以獲取M×N數組s2(m,fn)；其中，M、N為正整數；獲取M×N數組s2(m,fn)中第i行數據的幅度均本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種非接觸式人體生命體征測量方法，其特征在于，包括：向需要測量生命體征的人體發射線性調頻連續波調制的毫米波；處理所獲取的由人體反射的回波信號以獲取中頻信號s1(t)；根據預設采集頻率對所述中頻信號s1(t)進行采樣，以獲取離散信號s1(n)；對所述離散信號進行頻譜分析與目標檢測，提取與分離呼吸與心跳信號，以獲取呼吸與心跳頻率。

【技術特征摘要】
1.一種非接觸式人體生命體征測量方法，其特征在于，包括：
向需要測量生命體征的人體發射線性調頻連續波調制的毫米波；
處理所獲取的由人體反射的回波信號以獲取中頻信號s1(t)；
根據預設采集頻率對所述中頻信號s1(t)進行采樣，以獲取離散信
號s1(n)；
對所述離散信號進行頻譜分析與目標檢測，提取與分離呼吸與心
跳信號，以獲取呼吸與心跳頻率。
2.根據權利要求1所述的非接觸式人體生命體征測量方法，其特
征在于，所述對所述離散信號進行頻譜分析與目標檢測，提取與分離
呼吸與心跳信號，以獲取呼吸與心跳頻率的步驟中，包括：
對離散信號s1(n)按照該離散信號的周期進行截斷從而形成多組
截斷信號；并對每一組截斷信號中每一點進行傅里葉變換，以獲取一
維距離像S1(fn)；
對每一組截斷信號中N點數據進行排列，形成一行；按照時間順
序取M組截斷信號依次排成M行，以獲取M×N數組s2(m,fn)；其中，
M、N為正整數；
獲取M×N數組s2(m,fn)中第i行數據的幅度均值mean(S2(m,fn)i)；其
中，i為正整數；
獲取M×N數組中第i行第j列數據s2(m,fn)ij；若
|s2(m,fn)ij|>η×mean(S2(m,fn)i)，則記錄該值位置(i,j)；其中，η為目標
檢測門限值，j為正整數；
設檢測目標有k個，k≥1，則分別記錄位置(ik,jk)；獲取所記錄位
置(ik,jk)中列數jk最小的列對應的行ik，計算該行ik的數據個數
Count(k)；
若數據個數Count(k)滿足Count(k)≥Kc，則將該位置對應的一列數
據s2(m,fn)ijmin作為后續處理對象；其中，Kc為計數判斷門限，且

\tM/2≤ΚC≤M；
若數據個數Count(k)<Kc，則尋找下一個所記錄的位置(ik,jk)中jk最小值進行判斷，直至找完所有的位置(ik,jk)；若所有的位置(ik,jk)都
不滿足，則該M×N數組s2(m,fn)的數據無效，并按照時間順序取M組
截斷信號重新判斷。
3.根據權利要求2所述的非接觸式人體生命體征測量方法，其特
征在于，所述對所述離散信號進行頻譜分析與目標檢測，提取與分離
呼吸與心跳信號，以獲取呼吸與心跳頻率的步驟中，包括：
提取第jkmin列的數據s2(m,fn)ijmin的每個數據的相位，以獲取相位序
列Phase(m)；其中，m為s2(m,fn)ijmin所對應的第m行，每一行提取一個
相位，總共有M個相位；
根據相位序列Phase(m)獲取呼吸與心跳信號。
4.根據權利要求3所述的非接觸式人體生命體征測量方法，其特
征在于，所述根據相位序列Phase(m)獲取呼吸與心跳信號采用以下公
式獲取呼吸與心跳信號Signal(m)：
Signal(m)=Phase(m)×λ4π,]]>其中，λ其為毫米波的波長，Signal(m)為呼吸與心跳信號。
5.根據權利要求4所述的非接觸式人體生命體征測量方法，其特
征在于，通過以下方法對呼吸與心跳信號進行分離以獲取呼吸信號與
心跳信號，包括：
獲取帶通濾波器H1和帶通濾波器H2，其中所述帶通濾波器H1的
通帶范圍為0.1Hz～0.75Hz，所述帶通濾波器H2的通帶范圍為0.75Hz
～2.5Hz；
將呼吸與心跳信號Signal(m)通過所述帶通濾波器H1，以獲取呼吸
信號SignalB(m)；
將呼吸與心...

【專利技術屬性】
技術研發人員：方姝陽，
申請(專利權)人：方姝陽，
類型：發明
國別省市：湖南;43