电子设计工程Electronic Design Engineering 第２５卷Vol．２５第３期Ｎo．３２０１７年２月Feb．２０１７
收稿日期：２０１６-０１-１９稿件编号：２０１６０１１６２基金项目：国家自然科学基金（ZD２０１３１０４３）
作者简介：王楠（１９８８—），女，天津人，硕士研究生。研究方向：数字图像处理。
无创、长时间监测人体生理信号是家庭健康医
疗的重要方向之一。传统的心率测量仪器，往往要使
用探针和传感器，长期的佩戴会引起身体上的不适，
也会增加传播感染的风险[１]，利用普通摄像头采集人
脸视频提取心率是一种无接触，低成本的方法，它通
过检测人脸的肤色变化提取光电容积脉搏波信号，
再通过快速傅里叶变换转换成人体心率。这种基于
视频的心率提取方法有着重要的研究价值。
通过面部视频检测ＰＰG 信号最早是由Ｐavlidis [２]
等人假设提出的，并通过面部热视频分析后证实。２０１０年，Ｐoｈ[３-４]等人利用网络摄像头和独立成分分析(IＣＡ)算法成功提取出血液脉搏波，并转换成心率值。IＣＡ从某种程度上可以减少运动所带来的噪声影响。２０１２年，Kwon [５]等人利用智能手机的摄像头非接触的实现了心率的检测。Lan Wei [６]等人提出了基于非线性混合假设的拉普拉斯特征值的方法从视频中提取光电容积脉搏波，并通过计算心搏间期（IBIs ）来提取心率，实验证明该方法优于IＣＡ、主成分分析（ＰＣＡ）等方法，对IBIs 的过滤和预处理可以提高心视频中提取光电容积脉搏波的盲信号估计方法
王楠，王霞，付晓静，王蒙军
（河北工业大学电子信息工程学院，天津３００４０１）
摘要：从人脸彩色视频图像序列中能够分离出光电容积脉搏波（ＰＰG ）信号，进而提取人体的心率值，为了保证提取心率值的实时性和准确性，降低对外界光照环境的依赖性，研究使用对角累积量算法和Robust IＣＡ算法用于彩色视频提取ＰＰG 信号，并转化成人体心率。通过对角累积量算法、Robust IＣＡ算法与传统视频提取心率算法，即联合近似特征对角化（JＡDE ）算法的彩色视频提取心率结果的对比分析实验，得出对角累积量算法提取的心率结果与实际心率的误差更小，准确率更高，Robust IＣＡ算法提取心率的运行时间达到０．２s 以内，实时性更强。
关键词：光电容积脉搏波；心率检测；对角累积量算法；联合近似特征对角化；Robust IＣＡ
中图分类号：ＴＮ９２９．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７４-６２３６（２０１７）０３-０１７６-０５
Extracting Photoplethysmography from video based on blind signal estimation
algorithm
WＡＮG Ｎan ，WＡＮG Xia ，FU Xiao -jing ，WＡＮG Meng -jun
（School of Information Engineering ，Hebei University of Technology ，Tianjin ３００４０１，China ）
Abstract:Ｐｈotopletｈysｍograpｈy （ＰＰG ）signal can be extracted froｍan iｍage sequence of ｈuｍan face in color video ，and tｈen ｈuｍan′s ｈeart rate is extracted．In order to ensure real-tiｍe and accuracy ，ｍake less dependence on external ligｈt conditions ，researcｈon using diagonal cuｍulant algoritｈｍand robust IＣＡalgoritｈｍfor extracting ＰＰG froｍcolor video ，and transforｍed into ｈuｍan ｈeart rate．By coｍparative analysis experiｍent of tｈe ｈeart rate results using diagonal cuｍulant algoritｈｍ，robust IＣＡalgoritｈｍand tｈe traditional algoritｈｍ，i．e．tｈe joint approxiｍate diagonaliｚation algoritｈｍfor extracting ＰＰG froｍcolor video ，tｈe error between ｈeart rate results using diagonal cuｍulant algoritｈｍand tｈe actual ｈeart rate is sｍaller ，tｈus ｈigｈer accuracy ，tｈe running tiｍe of robust IＣＡalgoritｈｍs to extract ｈeart rate less tｈan ０．２s ，tｈus ｍore real -tiｍe．
Key words:Ｐｈotopletｈysｍograpｈy ；ｈeart rate detection ；diagonal cuｍulant algoritｈｍ；JＡDE ；Robust IＣＡ-１７６-
万方数据