本公開(kāi)涉及用于獲得心率的裝置和方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的光電體積描記(ppg)技術(shù)將傳感器直接附著到身體，并測(cè)量身體中血管的血流量變化，而遠(yuǎn)程光電體積描記(rppg)技術(shù)可以非接觸式方式測(cè)量血流量變化，從而認(rèn)識(shí)到rppg技術(shù)在各種應(yīng)用領(lǐng)域的有用性，例如通過(guò)rppg持續(xù)跟蹤人體健康狀況或遠(yuǎn)程采集患者生理數(shù)據(jù)來(lái)提供遠(yuǎn)程醫(yī)療。此外，rppg技術(shù)可以用于推斷心率并且分析心率變化以推斷人類(lèi)情緒狀態(tài)，或者監(jiān)測(cè)車(chē)輛駕駛員的狀態(tài)，例如，壓力水平、興奮水平、以及疲勞駕駛。然而，rppg技術(shù)的準(zhǔn)確性可能受到照明的改變(例如，由于強(qiáng)外部光源、反射光等導(dǎo)致的照明的改變)或?qū)ο蟮囊苿?dòng)的影響。

2、包括在本公開(kāi)的該背景中的信息僅用于增強(qiáng)對(duì)本公開(kāi)的一般背景的理解，并且可不被視為承認(rèn)或以任何形式建議該信息形成本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開(kāi)的各個(gè)方面旨在提供一種用于獲得心率的裝置和方法，該裝置和方法被配置為用于以高準(zhǔn)確度和可靠性確定車(chē)輛中的駕駛員或乘客的遠(yuǎn)程心率。

2、本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式提供一種用于獲得心率的裝置，該裝置可以包括：一個(gè)或多個(gè)處理器；以及一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器裝置，其中，一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器裝置可以包括程序代碼，并且程序代碼可以由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，并且可以獲得不同頻帶的第一頻帶圖像和第二頻帶圖像，分別測(cè)量第一頻帶圖像的第一遠(yuǎn)程心率信和第二頻帶圖像號(hào)的第二遠(yuǎn)程心率信號(hào)，分別計(jì)算第一頻帶圖像的第一質(zhì)量分?jǐn)?shù)和第二頻帶圖像的第二質(zhì)量分?jǐn)?shù)，基于第一遠(yuǎn)程心率信號(hào)和第一質(zhì)量分?jǐn)?shù)選擇第一有效心率區(qū)段，基于第二遠(yuǎn)程心率信號(hào)和第二質(zhì)量分?jǐn)?shù)選擇第二有效心率區(qū)段，并且基于第一有效心率區(qū)段和第二有效心率區(qū)段確定互補(bǔ)心率。

3、在本公開(kāi)的一些示例性實(shí)施方式中，確定第一質(zhì)量分?jǐn)?shù)和第二質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以包括：確定第一移動(dòng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和第二移動(dòng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并且通過(guò)相對(duì)于第一頻帶圖像測(cè)量彼此相鄰的幀中的面部特征點(diǎn)的變化來(lái)確定第一移動(dòng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并且通過(guò)相對(duì)于第二頻帶圖像測(cè)量彼此相鄰的幀中的面部特征點(diǎn)的變化來(lái)確定第二移動(dòng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

4、在本公開(kāi)的一些示例性實(shí)施方式中，確定第一質(zhì)量分?jǐn)?shù)和第二質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以包括確定第一照明質(zhì)量分?jǐn)?shù)和第二照明質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并且可以通過(guò)相對(duì)于第一頻帶圖像測(cè)量亮度變化量來(lái)確定第一照明質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并且可以通過(guò)相對(duì)于第二頻帶圖像測(cè)量亮度變化量來(lái)確定第二照明質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

5、在本公開(kāi)的一些示例性實(shí)施方式中，確定第一質(zhì)量分?jǐn)?shù)和第二質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以包括確定第一信號(hào)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和第二信號(hào)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，第一信號(hào)質(zhì)量分?jǐn)?shù)可通過(guò)相對(duì)于第一頻帶圖像基于遠(yuǎn)程心率信號(hào)所具有的頻譜特性測(cè)量信號(hào)質(zhì)量來(lái)確定，第二信號(hào)質(zhì)量分?jǐn)?shù)可通過(guò)相對(duì)于第二頻帶圖像基于遠(yuǎn)程心率信號(hào)所具有的頻譜特性測(cè)量信號(hào)質(zhì)量來(lái)確定。

6、在本公開(kāi)的一些示例性實(shí)施方式中，選擇第一有效心率區(qū)段可以包括：從通過(guò)第一質(zhì)量分?jǐn)?shù)訓(xùn)練的模型預(yù)測(cè)誤差值；將預(yù)測(cè)誤差值小于或等于預(yù)定第一閾值的區(qū)段包括在第一有效心率區(qū)段中；以及將預(yù)測(cè)誤差值大于第一閾值的區(qū)段不包括在第一有效心率區(qū)段中。

7、在本公開(kāi)的一些示例性實(shí)施方式中，選擇第二有效心率區(qū)段可包括：從通過(guò)第二質(zhì)量分?jǐn)?shù)訓(xùn)練的模型預(yù)測(cè)誤差值；使預(yù)測(cè)誤差值小于或等于預(yù)定的第二閾值的區(qū)段包括在第二有效心率區(qū)段中；以及使預(yù)測(cè)誤差值大于第二閾值的區(qū)段不包括在第二有效心率區(qū)段中。

8、在本公開(kāi)的一些示例性實(shí)施方式中，第一閾值可以被確定為對(duì)應(yīng)于最高x％(x是正實(shí)數(shù))的誤差值，在最高x％，從通過(guò)第一質(zhì)量分?jǐn)?shù)訓(xùn)練的模型預(yù)測(cè)的結(jié)果的誤差值是最小的，第二閾值可以被確定為對(duì)應(yīng)于最高y％(y是正實(shí)數(shù))的誤差值，在最高y％中，從通過(guò)第二質(zhì)量分?jǐn)?shù)訓(xùn)練的模型預(yù)測(cè)的結(jié)果的誤差值是最小的。

9、在本公開(kāi)的一些示例性實(shí)施方式中，模型可包括長(zhǎng)短期記憶(lstm)模型、隨機(jī)森林模型和奇異值分解(svd)模型中的至少一個(gè)。

10、在本公開(kāi)的一些示例性實(shí)施方式中，確定互補(bǔ)心率的步驟可以包括：當(dāng)?shù)谝挥行穆蕝^(qū)段的部分區(qū)段和第二有效心率區(qū)段的部分區(qū)段重疊并且在重疊區(qū)段中預(yù)測(cè)的心率彼此不同時(shí)，通過(guò)使用預(yù)定權(quán)重確定互補(bǔ)心率。

11、在本公開(kāi)的一些示例性實(shí)施方式中，第一頻帶圖像可包括可見(jiàn)光圖像，第二頻帶圖像包括紅外圖像。

12、本公開(kāi)的另一示例性實(shí)施方式提供一種用于獲得心率的裝置，該裝置可以包括：一個(gè)或多個(gè)處理器；以及一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器裝置，其中，一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器裝置可以包括程序代碼，并且程序代碼可以由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，并且可以獲得不同頻帶的第一頻帶圖像和第二頻帶圖像，分別測(cè)量第一頻帶圖像的第一遠(yuǎn)程心率信號(hào)和第二頻帶圖像的第二遠(yuǎn)程心率信號(hào)，計(jì)算第一頻帶圖像和第二頻帶圖像中的每一個(gè)的移動(dòng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、照明質(zhì)量分?jǐn)?shù)和信號(hào)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，基于第一遠(yuǎn)程心率信號(hào)和第一質(zhì)量分?jǐn)?shù)選擇第一有效心率區(qū)段，基于第二遠(yuǎn)程心率信號(hào)和第二質(zhì)量分?jǐn)?shù)選擇第二有效心率區(qū)段，以及基于第一有效心率區(qū)段和第二有效心率區(qū)段確定互補(bǔ)心率。

13、在本公開(kāi)的一些示例性實(shí)施方式中，可通過(guò)使用以下等式(1)來(lái)確定移動(dòng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)：

14、

15、其中，k表示指示感興趣區(qū)域(roi)的數(shù)字，n表示指示正方形roi的頂點(diǎn)的指數(shù)，b表示當(dāng)前幀，并且b’表示先前幀。

16、在本公開(kāi)的一些示例性實(shí)施方式中，可通過(guò)使用以下等式(2)、(3)和(4)來(lái)確定照明質(zhì)量分?jǐn)?shù)：

17、

18、ik＝max(xk)-min(xk)????(3)

19、xk＝{x1,x2,…,xn}????(4)

20、其中，k表示劃分區(qū)域的數(shù)量和區(qū)域的總數(shù)的總和，n表示時(shí)間序列數(shù)據(jù)的數(shù)量，x表示亮度值，并且表示x的平均值。

21、在本公開(kāi)的一些示例性實(shí)施方式中，可通過(guò)使用以下等式(5)確定信號(hào)質(zhì)量分?jǐn)?shù)：

22、

23、此處，ut(f)表示模板窗口二進(jìn)制函數(shù)，表示功率譜密度函數(shù)。

24、在本公開(kāi)的一些示例性實(shí)施方式中，選擇第一有效心率區(qū)段可包括：從通過(guò)第一質(zhì)量分?jǐn)?shù)訓(xùn)練的模型預(yù)測(cè)誤差值；將預(yù)測(cè)誤差值小于或等于預(yù)定第一閾值的區(qū)段包括在第一有效心率區(qū)段中；以及將預(yù)測(cè)誤差值大于第一閾值的區(qū)段不包括在第一有效心率區(qū)段中。

25、在本公開(kāi)的一些示例性實(shí)施方式中，選擇第二有效心率區(qū)段可包括：從通過(guò)第二質(zhì)量分?jǐn)?shù)訓(xùn)練的模型預(yù)測(cè)誤差值；使預(yù)測(cè)誤差值小于或等于預(yù)定的第二閾值的區(qū)段包括在第二有效心率區(qū)段中；以及使預(yù)測(cè)誤差值大于第二閾值的區(qū)段不包括在第二有效心率區(qū)段中。

26、各種示例性實(shí)施方式提供一種用于獲得心率的方法，該方法可以包括：獲得不同頻帶的第一頻帶圖像和第二頻帶圖像；分別測(cè)量第一頻帶圖像的第一遠(yuǎn)程心率信號(hào)和第二頻帶圖像的第二遠(yuǎn)程心率信號(hào)；確定第一頻帶圖像的第一質(zhì)量分?jǐn)?shù)和第二頻帶圖像的第二質(zhì)量分?jǐn)?shù)；基于第一遠(yuǎn)程心率信號(hào)和第一質(zhì)量分?jǐn)?shù)選擇第一有效心率區(qū)段；基于第二遠(yuǎn)程心率信號(hào)和第二質(zhì)量分?jǐn)?shù)選擇第二有效心率區(qū)段；以及基于第一有效心率區(qū)段和第二有效心率區(qū)段確定互補(bǔ)心率。

27、在本公開(kāi)的一些示例性實(shí)施方式中，確定第一質(zhì)量分?jǐn)?shù)和第二質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以包括確定第一移動(dòng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和第二移動(dòng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可通過(guò)相對(duì)于第一頻帶圖像測(cè)量彼此相鄰的幀中的面部特征點(diǎn)的變化來(lái)確定第一移動(dòng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可通過(guò)相對(duì)于第二頻帶圖像測(cè)量彼此相鄰的幀中的面部特征點(diǎn)的變化來(lái)確定第二移動(dòng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

28、在本公開(kāi)的一些示例性實(shí)施方式中，確定第一質(zhì)量分?jǐn)?shù)和第二質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以包括確定第一照明質(zhì)量分?jǐn)?shù)和第二照明質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并且可以通過(guò)相對(duì)于第一頻帶圖像測(cè)量亮度變化量來(lái)確定第一照明質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并且可以通過(guò)相對(duì)于第二頻帶圖像測(cè)量亮度變化量來(lái)確定第二照明質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

29、在本公開(kāi)的一些示例性實(shí)施方式中，確定第一質(zhì)量分?jǐn)?shù)和第二質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以包括確定第一信號(hào)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和第二信號(hào)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，第一信號(hào)質(zhì)量分?jǐn)?shù)可通過(guò)相對(duì)于第一頻帶圖像基于遠(yuǎn)程心率信號(hào)所具有的頻譜特性測(cè)量信號(hào)質(zhì)量來(lái)確定，第二信號(hào)質(zhì)量分?jǐn)?shù)可通過(guò)相對(duì)于第二頻帶圖像基于遠(yuǎn)程心率信號(hào)所具有的頻譜特性測(cè)量信號(hào)質(zhì)量來(lái)確定。

30、根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式，即使各種照明改變，包括太陽(yáng)光、車(chē)輛駕駛環(huán)境中的交通燈、或運(yùn)輸交通燈、或諸如駕駛員或乘客的面部的移動(dòng)的噪聲，仍可針對(duì)車(chē)輛中的駕駛員或乘客穩(wěn)定地確定具有高準(zhǔn)確度和可靠性的遠(yuǎn)程心率。

31、本公開(kāi)的方法和裝置具有其他特征和優(yōu)點(diǎn)，這些特征和優(yōu)點(diǎn)將從并入本文的附圖和下面的具體實(shí)施方式中顯而易見(jiàn)或在其中更詳細(xì)地闡述，這些附圖和下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本公開(kāi)的某些原理。