自适应去噪的非接触式生理参数检测方法

• 作者: 倪宗军 陈辉 张昀 苏敏 郑秀娟
• 来源期刊: 计算机工程与应用
• 学科: 工学
• 关键词: 成像式光电容积描记法 变分模态分解法 能量熵 自适应去噪 非接触测量 心率 呼吸率
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 模式识别与人工智能
• 页码范围: 153-160
• 页数: 8页
• 分类号: TP391.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.3778/j.issn.1002-8331.1912-0121

摘要

成像式光电容积描记法(imaging Photoplethysmography,iPPG)是一种利用视频信号实现非接触式生理参数检测的方法,但该方法的性能易受外界条件影响,尤其对环境光变化及受试者头部运动等噪声敏感.为了消除噪声影响,根据噪声信号和iPPG信号的时频特性,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)的相关能量熵阈值自适应去噪与方差表征序列(Variance Characterization Series,VCS)的抗干扰非接触式生理参数信号获取方法.利用分解算法将由人脸视频中获取到的血容量脉冲信号分解为频率由高频到低频且具有一定带宽的模态分量.分别计算各个模态分量子区间的噪声能量熵从而获得该分量的阈值,再经阈值处理得到重构的去噪信号.利用VCS方法检测重构后的信号的质量从而自适应地选择信号分析方法,实现心率和呼吸率的生理参数的精确估计.在公开数据集和自采数据集上进行验证实验,实验结果表明,提出的方法对环境光与头部运动干扰有着较强的稳健性,相比目前已有的方法能够得到更精确的心率与呼吸率估计值.