基于tof摄像头的心率检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及健康监测技术领域，为了实现心跳信号检测，降低检测装置的成本，具体是基于tof摄像头的心率检测装置包括：信号采集模块，信号处理模块及指标提醒模块，基于tof摄像头的心率检测方法，包括：1、采集待检测的人体信息并根据所述人体信息获取因人体距离产生的距离变化数据，所述距离变化数据构成原始信号；2、采用小波转换法根据所述原始信号分离并重构心跳信号以确定人体的心跳值；3、心跳值与预设比较值相比较。采用上述结构能够实现无接触检测，且降低了检测装置的成本。

【技术实现步骤摘要】
基于tof摄像头的心率检测装置及方法
本专利技术涉及健康监测
，具体是基于tof摄像头的心率检测装置及方法。
技术介绍
人体生理参数的监测在家庭、医院、颐养院等普遍需要。目前采用的监测设备大都适用测量电极，直接与皮肤接触，测量心电、血压等生理参数，并直接显示在屏幕上。采用这种方式，电极和连线导致了被测者的不便，特别是慢性病患者和老年人的长期监测，对于新生儿或烧伤患者，在患者身上放置电极往往是不可行、或不受欢迎的。相关技术中，有两种无需电极的非接触监测，一种是使用压力传感器检测呼吸和心跳所引起的微小的运动信号，进一步分析出呼吸和心率信号。但由于呼吸和心跳所引起的压力变化很小，压力传感器的灵敏度有限，到目前为止，这类检测方法检测心率的精度较低，达不到临床应用水平。第二种采用多普勒雷达或超宽带雷达，测量呼吸和心跳所引起的胸部起伏，并从起伏信号中分离出呼吸、心跳和运动。雷达产生并发射探测信号、接收目标反射的带有人体生理信息的回波信号，从回波信号分析提取出探测目标的生理信息。而目前雷达价格居高不下，不易于推广。
技术实现思路
为了实现人体心跳信号检测，降低心跳信号采集装置的成本，本专利技术提供了一种基于tof摄像头的心率检测装置及方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：基于tof摄像头的心率检测装置，包括：信号采集模块，用于采集待检测的人体信息并根据所述人体信息获取因人体距离产生的距离变化数据，所述距离变化数据构成原始信号；信号处理模块，用于采用小波转换法根据所述原始信号分离并重构心跳信号以确定人体的心跳值；指标提醒模块，用于显示心跳值与预设比较值的比较结果及根据比较结果进行报警。进一步地，所述信号采集模块包括至少一个tof摄像头。进一步地，所述指标提醒模块包括显示屏及扬声器。进一步地，所述信号处理模块包括：信号处理单元：用于根据原始信号获取人体距离随时间变化的曲线；体征信号检测单元：用于采用小波转换法对所述曲线进行分解，分离出心跳信号。基于tof摄像头的心率检测方法，包括：步骤1、采集待检测的人体信息并根据所述人体信息获取因人体距离产生的距离变化数据，所述距离变化数据构成原始信号；步骤2、采用小波转换法根据所述原始信号分离并重构心跳信号以确定人体的心跳值；步骤3、心跳值与预设比较值相比较。进一步地，所述步骤1包括：步骤11、以帧为单位对采集到的目标信息进行数据处理以获取距离序列；步骤12、获取多帧目标信息所产生的距离序列变化数据构成原始信号。进一步地，所述步骤2包括：步骤21、根据进行信号分解；步骤22、根据进行信号重构；步骤23、根据重构后的信号周期获取心跳值；其中，为尺度函数，ψ(t)为小波函数，h(k)和g(k)分别表示分解过程中的低通滤波器和高通滤波器，φ(t)表示信号分解的过程，逆向可以用来进行信号重构，l表示分解的层数,k为平移变量，t为时间。进一步地，所述分解时将原始信号进行6层分解并选取第六层的第6-12个节点重构得到心率信号HR(t)。进一步地，所述步骤22与步骤23间还包括：步骤221、对重构后的心跳信号进行优化，包括：步骤2211、将得到的心跳信号HR(t)沿着时间轴移动一段间隔td得到平移后的心率信号HR(t+td)；步骤2212、利用自相关算法计算平移前后心率波形的自相关系数：其中，σ2表示归一化因子，μ为总体均值，E为期望值；步骤2213、通过调整平移时间间隔td得到多个自相关系数直到时间间隔覆盖整个时间轴；步骤2214、根据自相关系数获取心率周期并求取心跳值：当自相关系数最大时信号平移间隔和心率周期吻合。本专利技术相比于现有技术具有的有益效果是：本申请使用tof高精度摄像头测量被测者胸部运动，通过对胸部运动信号进行处理和分析得到被测者的心跳信号，实现无接触检测。本申请提供的tof摄像头的心率检测装置是完全无干扰、摆放位置随意的一种便携式快速心率检测装置，适用范围广，成本低。附图说明图1为本专利技术检测装置结构图；图2为距离波形数据图；图3为小波变换法分离心跳信号的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，基于tof摄像头的心率检测装置，包括：信号采集模块，用于采集待检测的人体信息并根据所述人体信息获取因人体距离产生的距离变化数据，所述距离变化数据构成原始信号；信号处理模块，用于采用小波转换法根据所述原始信号分离并重构心跳信号以确定人体的心跳值；指标提醒模块，用于显示心跳值与预设比较值的比较结果及根据比较结果进行报警。具体的，所述信号采集模块包括至少一个tof摄像头，为了使检测结果更加准确，可以采用多个tof摄像头组成的tof摄像头阵列进行信息采集。所述指标提醒模块包括显示屏及扬声器，显示屏可以对检测结果进行实时显示，还可以显示与检测结果相关的其他信息，便于随时了解被测者的相关情况；扬声器可以根据心跳值与预设比较值的比较结果进行报警，提示心跳出现异常，便于采取急救措施，在本实施例中预设比较值为30及65，当心跳值小于30时判断为死亡并发出警报，当心跳值位于30与65之间时判断为睡眠状态，当心跳值大于65时判断为活动状态。优选的，所述信号处理模块包括：信号处理单元：用于根据原始信号获取人体距离随时间变化的曲线；体征信号检测单元：用于采用小波转换法对所述曲线进行分解，分离出心跳信号。基于tof摄像头的心率检测方法，包括：步骤1、采集待检测的人体信息并根据所述人体信息获取因人体距离产生的距离变化数据，所述距离变化数据构成原始信号；步骤2、采用小波转换法根据所述原始信号分离并重构心跳信号以确定人体的心跳值；步骤3、心跳值与预设比较值相比较。具体地，所述步骤1包括：步骤11、以帧为单位对采集到的目标信息进行数据处理以获取距离序列；步骤12、获取多帧目标信息所产生的距离序列变化数据构成原始信号。以帧为单位进行数据处理，每帧时间间隔是16ms，包含若干个点相对于tof摄像头的距离。假设在一帧时间内，目标相对于摄像头的距离没有变化，则两帧之间不同点对于摄像头的距离信息是一致的。将tof摄像头在某一时刻采集到的数据进行遍历，以一幅图片为例，逐行遍历图片中的数据；再对这一数据帧序列中的特定目标坐标进行跟踪处理，就可以获得这一目标的距离序列。本实施例主要获取人体胸部运动以获取心跳信息，对于随着心跳而振动的胸部来说，每秒60个距离数据形成了如图3的距离波形数据。该胸部距离变化数据即包含了心跳信号。从信号处理模块来的胸部距离变化数据序列包含了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于tof摄像头的心率检测装置，其特征在于，包括：/n信号采集模块，用于采集待检测的人体信息并根据所述人体信息获取因人体距离产生的距离变化数据，所述距离变化数据构成原始信号；/n信号处理模块，用于采用小波转换法根据所述原始信号分离并重构心跳信号以确定人体的心跳值；/n指标提醒模块，用于显示心跳值与预设比较值的比较结果及根据比较结果进行报警。/n

【技术特征摘要】
1.基于tof摄像头的心率检测装置，其特征在于，包括：
信号采集模块，用于采集待检测的人体信息并根据所述人体信息获取因人体距离产生的距离变化数据，所述距离变化数据构成原始信号；
信号处理模块，用于采用小波转换法根据所述原始信号分离并重构心跳信号以确定人体的心跳值；
指标提醒模块，用于显示心跳值与预设比较值的比较结果及根据比较结果进行报警。


2.根据权利要求1所述的基于tof摄像头的心率检测装置，其特征在于，所述信号采集模块包括至少一个tof摄像头。


3.根据权利要求1所述的基于tof摄像头的心率检测装置，其特征在于，所述指标提醒模块包括显示屏及扬声器。


4.根据权利要求1所述的基于tof摄像头的心率检测装置，其特征在于，所述信号处理模块包括：
信号处理单元：用于根据原始信号获取人体距离随时间变化的曲线；
体征信号检测单元：用于采用小波转换法对所述曲线进行分解，分离出心跳信号。


5.基于tof摄像头的心率检测方法，其特征在于，包括：
步骤1、采集待检测的人体信息并根据所述人体信息获取因人体距离产生的距离变化数据，所述距离变化数据构成原始信号；
步骤2、采用小波转换法根据所述原始信号分离并重构心跳信号以确定人体的心跳值；
步骤3、心跳值与预设比较值相比较。


6.根据权利要求5所述的基于tof摄像头的心率检测方法，其特征在于，所述步骤1包括：
步骤11、以帧为单...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤力，赵意成，李华，
申请(专利权)人：四川长虹电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51