一種自動血壓測量系統的製作方法
2023-10-06 16:57:49 1
一種自動血壓測量系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種非接觸式自動血壓測量系統，採用視頻拍攝進行被測者血壓測量，包括視頻採集模塊，ROI提取模塊，脈搏波信號生成模塊、濾波去噪模塊，波形分析模塊以及血壓值計算模塊。採集指端的視頻；利用指端的輪廓跟蹤來定位跟蹤手指的位置，並獲取手指圖像，進行基色分離和ROI分割；將濾波後的每幀圖像，分別取所有像素均值作為特徵值，生成兩個時變的脈搏波信號波形；將兩個脈搏波的波形進行比對分析，得到脈搏的傳播時間；根據圖像中心距離d計算出脈搏波沿動脈波速，利用脈搏波速與血壓之間的換算關係計算出血壓值。本發明採用無創、非接觸式遠程檢測生理信號方法，克服了視頻記錄中運動偽影影響，測量精度高，能同時進行多人測量。
【專利說明】—種自動血壓測量系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及血壓測量【技術領域】，特別是涉及一種自動血壓測量系統和方法。
【背景技術】
[0002]傳統的人體動脈血壓測定都必須與被測試者有身體接觸，例如，通常使用人體動脈血壓間接測定法，俄國醫師N.科羅特科夫發明的測定法，裝置包括能充氣的袖袋和與之相連的測壓計，將袖袋綁在受試者的上臂，然後打氣到阻斷肱動脈血流為止，緩緩放出袖袋內的空氣，利用放在肱動脈上的聽診器可以聽到當袖袋壓剛小於肱動脈血壓血流衝過被壓扁動脈時產生的湍流引起的振動聲(科羅特科夫氏聲，簡稱科氏聲)來測定心臟收縮期的最高壓力，叫做收縮壓。繼續放氣，科氏聲加大，當此聲變得低沉而長時所測得的血壓讀數，相當於心臟舒張時的最低血壓，叫做舒張壓，當放氣到袖袋內壓低於舒張壓時，血流平穩地流過無阻礙的血管，科氏聲消失。由於汞的比重太大，水銀測壓計難以精確迅速地反映心搏各期血壓的瞬間變化，所以後來改用各種靈敏的薄膜測壓計可以較準確地測得收縮和舒張壓。近年來常使用各種換能器與示波器結合來測定記錄血壓。然而長時間的佩戴檢測裝置可能引起人的情緒變化和身體的不適。[0003]另外，人的血壓在一天中並不是恆定不變的，而是容易隨著環境和心情的改變而有大幅度的變化，特別是對於高血壓患者或者老年人，如果血壓瞬間變化很大，嚴重時會有生命危險。但是，目前世界上還沒有一種方便實用的血壓測量儀，使被測量者在沒有任何因測量導致的身體不適的情況下就能夠準確實時的獲得血壓值。
[0004]另外，血壓與人的身體健康狀況有非常密切的關係，但由於人的血壓本身就不具有穩定性，因此單次血壓測量值對身體健康狀況的判斷並不準確。因此，也需要有一種血壓測量儀，隨身攜帶方便，對血壓能夠自動實時測量，並且能夠將血壓數據進行存儲分析，從而可根據大數據量來客觀分析人的實際血壓狀況，進一步了解人的身體健康狀況。
【發明內容】
[0005]基於上述現有技術存在的問題，本發明提出了一種自動血壓測量系統及方法，可以採用接觸或非接觸人體皮膚的方式，在人體皮膚沒有任何不適的情況下就可以準確獲取人的血壓數據。
[0006]本發明提出一種自動血壓測量系統，該系統包括:視頻/圖像序列採集裝置，用於採集人體皮膚的視頻或圖像序列；R0I提取裝置，對每幀視頻圖像提取ROI部分脈搏波信號生成裝置，計算每幀圖像的ROI部分的像素均值，將計算出的像素均值作為ROI圖像的特徵值和該幀圖像所在時域信號上的一個採樣點數值，採樣點數值和其所在時間軸上對應的時間點信息結合起來，生成時域上的脈搏波信號；濾波去噪裝置，分別對上述所述脈搏波信號進行濾波去噪；波形分析裝置，根據經過濾波的脈搏波的波形，得到脈搏的傳播時間PTT ；血壓值計算裝置，利用脈搏的傳播時間PTT計算出脈搏波沿動脈方向傳播波速PWV，然後利用PWV與血壓BP之間的換算關係，計算出血壓。[0007]與現有技術相比，本發明基於人體皮膚的彩色視頻，利用自動跟蹤和基色分離技術，採用無創檢測生理信號的方法，克服了視頻記錄中運動偽影的影響，對運動具有容差性，測量精度高，能夠自動的同時進行多人測量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明的自動血壓測量系統結構圖；
[0009]圖2為本發明在血壓測量中使用的脈搏波信號波形圖；
[0010]圖3為本發明在血壓測量單點法中使用的脈搏波信號波形圖。
【具體實施方式】
[0011]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0012]圖1為根據本發明第一實施例的自動血壓測量系統結構圖。
[0013]參照圖1，本發明的非接觸式自動血壓測量系統包括視頻/圖像序列採集裝置100，ROI提取裝置110，脈搏波信號生成裝置120、濾波去噪裝置130，波形分析裝置140以及血壓值計算裝置15 0。
[0014]其中視頻/圖像序列採集裝置100用於採集人體皮膚的彩色視頻。本發明的視頻/圖像序列採集裝置100可以使用普通網絡攝像頭，工業相機，手機、平板電腦、laptop等內置攝像頭或外置的USB攝像頭，帶紅外探頭的圖像採集裝置，視頻/圖像採集卡，電視攝像機，數碼攝像機，數位照相機，紅外攝像儀，多光譜相機等滿足最小幀率在2fps及以上的彩色視頻/圖像序列的採集裝置。優先選用顏色還原性好、信噪比較高的USB彩色攝像頭。在環境光照條件不是很好時，可以選用LED燈等光源作為輔助光源，協同視頻/圖像序列採集裝置100完成視頻或圖像序列的採集。
[0015]此處提到的人體皮膚可以是人體臉部的皮膚，可以是指端皮膚，也可以是腕部、手臂、下肢、頸部、耳垂、太陽穴、眼球血管、面部(包括或不包括額頭部位)、額頭部位可單獨作為測量區。優先選擇手指作為測量部位，因為手指的血管分布豐富，且透射性較好，相對其他部位，其採集到的信號的信噪比較高，是人體裸露皮膚中測量最方便的部位，另外在定位等方面，採用手指作為測量部位也更容易實現。在本發明中，將以指端皮膚為例進行詳細說明。如果測量其他部位的皮膚，原理與指端皮膚是一致的。在採集指端的視頻/圖像序列信息時，手指正面帶有指紋的一面正對攝像頭，距離攝像頭O~200mm範圍內，手指輕輕按壓在攝像頭上，將攝像頭完全覆蓋；或手指放與攝像頭邊緣留有間隙，使光可以從側邊進入攝像頭，以便攝像頭捕捉到環境光；又或者手指與攝像頭不接觸，它們之間保持一定距離。在前兩種情況下，最好是手指放在攝像頭上之後朝向陽光或者燈光。若是採集面部信息，則採集裝置與面部的距離可增至O~20m範圍內。若直接將手指按壓在採集裝置的上方，則無需定位可直接將整幅圖像作為ROI進行處理。若手指距離採集裝置一定距離，拍攝過程中會拍攝到除手指之外的環境中的其他景象，如果拍攝的圖像比較清晰，則可經灰度化、閾值化等處理後，採用輪廓線提取方法提取手指外輪廓，然後根據提取的手指外部輪廓定位視頻每幀圖像中手指的位置，或採用指紋識別和定位等方法來對視頻或圖像序列中的每幀圖像進行手指位置標定，以此來消除抖動引入的部分噪聲。[0016]感興趣區域(ROI)提取模塊110，用於對視頻採集裝置100採集的圖像提取皮膚區域圖像，根據採集的部位不同對圖像進行分割和特徵提取後再進行基色分離等操作；或不進行分割，直接將圖像進行基色分離。具體實施時，視頻採集裝置100採集的是手指圖像，則感興趣區域(ROI)提取模塊110用於對每幀視頻圖像利用指端的輪廓跟蹤來定位跟蹤手指的位置，具體實施時可對圖像進行灰度化和閾值化處理後，經輪廓提取來獲取手指區域的外部輪廓特徵，再經圖像分割得到手指圖像。對獲取的手指圖像進行基色分離，並將手指圖像按照血液的主要流向進行分割，得到ROI I和ROI II兩部分。這樣分割比較符合人體血液流動模型和脈搏能量傳輸方向。對於手指圖像是按照從手掌指向手指末端的方向，按像素平均分割成兩部分，計算兩部分圖像中心的距離d。在具體實施時所述圖像分割與基色分離的實現順序可顛倒。
[0017] 視頻採集裝置100採集的是人體其他部位的皮膚視頻圖像，則ROI提取模塊110根據具體的測量部位不同採用不同的定位方法和裝置定位和提取出測量部位的皮膚視頻/圖像序列，沿主要血流方向分割成兩個ROI區域，對圖像進行基色分離，並計算出中心距離d。如採集腕部信息時，可採用靜脈識別和定位的方法來定位和提取腕部的圖像，採集臉部信息時，可採用人臉檢測/識別技術定位和提取人臉區域的圖像。
[0018]以上所述基色分離，是將彩色圖像按照RGB三基色原理進行分離，將一幅彩色圖像數據矩陣分離成RGB三顏色通道的灰度圖像數據矩陣。在具體實施時，若採集的原始視頻或圖像序列的顏色模式不是24位真彩色的RGB模式，需要將HS1、HSV、HSL、YUV、CMYK、YCbCr, Lab等顏色模型下的圖像轉換成RGB顏色模式。也可選擇將圖像顏色模型轉換成YCbCr等模式。這裡優先選擇RGB顏色模型。
[0019]脈搏波信號生成裝置120，用於濾除所採集圖像中包含的、由採集設備等引入的各種噪聲，如椒鹽噪聲等。該處理步驟在設備系統噪聲較低、或採集的圖像質量比較好時也可省略。將濾波後的每幀ROI I和ROI II圖像，ROI I為靠近指節的手指圖像區域，ROI II為靠近指尖末端的圖像區域。ROI I和ROI II圖像優先選擇綠色通道數據矩陣，分別計算出圖像的像素均值，作為這幀圖像的特徵值和其所在時域信號上的一個採樣點數值，採樣點數值和其所在時間軸上對應的時間點信息結合起來，生成兩個時域上的脈搏波信號。更具體地講，針對每幀圖像，都有一個ROI I和ROI II，針對每一個ROI I有一個採樣點值，如果有N幀圖像，針對ROI I就會有N個採樣點值，那麼得到的波形I就是這N各採樣點值連接成的波形圖。ROI II也是類似的情況。以上提到的脈搏波信號波形的示意圖如圖2所
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[0020]濾波去噪裝置130，用於分別對上述兩個脈搏波信號進行濾波去噪，採用限幅消抖濾波法、帶通濾波等濾波方法去除包括光照變化、呼吸信號和身體應激反應引起的抖動等其他幹擾信號；所述濾波方法可選用移動平滑濾波法、S-G濾波法、帶通濾波器法、傅立葉變換、小波分析、EMD分解和重構、HHT變換等方法中的一種或多種方法的組合。
[0021]波形分析裝置140，將兩個經濾波後的脈搏波的波形(圖2所示的波形I和波形2)，進行比對分析，得到脈搏的傳播時間ΡΤΤ,ΡΤΤ分別取值Λ A和Λ t2，Δ I1為某一時刻波形I和波形2在一個心搏周期內，相鄰最近的主波峰值點之間的間隔時間，Δ t2為某一時刻波形I和波形2相鄰最近的反射波峰值點之間的間隔時間。
[0022]血壓值計算裝置150，利用ROI提取模塊中得到的圖像中心距離d和脈搏的傳播時間PTT計算出脈搏波沿動脈方向傳播波速PWVjWV=IiciX (d/PTlO+lv其中Iitl和k為波速校正係數，通過對數據的統計分析獲得；PTT可取值At1或At2。然後利用脈搏波速PWV與
血壓BP之間的換算關f=，將波形分析裝置140獲取的At1和At2
值分別帶入公式計算出血壓值，其中k為血壓校正係數，血壓校正係數可通過統計分析或經驗等方法獲得；P為血液密度，P的取值範圍一般為1.040X 103kg/m3~1.070X 103kg/m3，隨性別、年齡和身體狀況的不同而出現不同程度的變化。所述血壓值有收縮壓為SBP=l/2XkslX P X (k0X (d/At1Hb0)2,舒張壓:DBP=l/2XkdlX P X (k0X (d/Δ t2)+b0)2,其中ksl和kdl分別為收縮壓和舒張壓的校正係數，校正係數可通過對測量部位與心臟的水平位置的差異，以及測量部位與心臟之間的距離等影響因素和血壓值結果之間的關係進行統計獲得，或者依據經驗獲得。
[0023]上面描述的根據本發明第一實施例的自動血壓測量系統，在第一實施例中，主要是通過選取所拍攝皮膚圖像中的兩點來計算人體血壓，特別是當使用指端皮膚時，通過採集指端的視頻，利用指端的輪廓跟蹤來定位跟蹤手指的位置，並獲取手指圖像，進行基色分離和ROI分割，將濾波後的每幀圖像，分別取所有像素均值作為特徵值，生成兩個時變的脈搏波信號波形，將兩個脈搏波的波形進行比對分析，得到脈搏的傳播時間，根據圖像中心距離d計算出脈搏波沿動脈波速，利用脈搏波速與血壓之間的換算關係計算出血壓值。但是本發明並不局限於此，也可通過選取所拍攝皮膚圖像中的一點或多點來計算人體血壓。[0024]下面描述根據本發明第二實施例的自動血壓測量系統，在該系統中，是通過選取皮膚圖像作為一點來計算人體血壓。
[0025]根據本發明第二實施例的自動血壓測量系統也包括視頻/圖像序列採集裝置100，ROI提取裝置110，脈搏波信號生成裝置120、濾波去噪裝置130，波形分析裝置140以及血壓值計算裝置150。
[0026]其中視頻/圖像序列採集裝置100與第一實施例完全相同，在此不再贅述。
[0027]感興趣區域ROI提取模塊110，用於對視頻採集裝置100採集的圖像提取出皮膚區域。視頻採集裝置100採集的若是手指部位，則對每幀視頻圖像利用指端的輪廓跟蹤來定位跟蹤手指的位置，具體實施時可對圖像進行灰度化和閾值化處理後，經輪廓提取來獲取手指區域的外部輪廓特徵，再經圖像分割得到手指圖像。對獲取的手指圖像進行基色分離，得到ROI區域。在具體實施時所述圖像分割與基色分離的實現順序可顛倒。
[0028]視頻採集裝置100採集的是人體其他部位的皮膚視頻圖像，則ROI提取模塊根據具體的測量部位不同採用不同的定位方法和裝置定位和提取出測量部位的皮膚視頻/圖像序列，提取出ROI區域，對圖像進行基色分離。如採集腕部信息時，可採用靜脈識別和定位的方法來定位和提取腕部的圖像，採集臉部信息時，可採用人臉檢測/識別技術定位和提取人臉區域的圖像。
[0029]以上所述基色分離，是將彩色圖像按照RGB三基色原理進行分離，將一幅彩色圖像數據矩陣分離成RGB三顏色通道的灰度圖像數據矩陣。在具體實施時，若採集的原始視頻或圖像序列的顏色模式不是24位真彩色的RGB模式，需要將HS1、HSV、HSL、YUV、CMYK、YCbCr, Lab等顏色模型下的圖像轉換成RGB顏色模式。也可選擇將圖像顏色模型轉換成YCbCr等模式。這裡優先選擇RGB顏色模型。[0030]脈搏波信號生成裝置120，用於濾除所採集圖像中包含的、由採集設備等引入的各種噪聲，如椒鹽噪聲等。該處理步驟在設備系統噪聲較低、或採集的圖像質量比較好時也可省略。對濾波後的每幀ROI區域圖像各顏色通道數據進行處理，優先選擇綠色通道數據矩陣，分別計算出圖像的像素均值，作為這幀圖像的特徵值和其所在時域信號上的一個採樣點數值，採樣點數值和其所在時間軸上對應的時間點信息結合起來，生成時域上的脈搏波信號。更具體地講，針對每幀圖像，都有一個ROI，針對ROI有一個採樣點值，如果有N幀圖像，針對ROI就會有N個採樣點值，那麼得到的波形就是這N各採樣點值連接成的波形圖。以上提到的脈搏波信號波形的示意圖如圖3所示。
[0031]濾波去噪裝置130，用於對上述脈搏波信號進行濾波去噪，採用限幅消抖濾波法、帶通濾波等濾波方法去除包括光照變化、呼吸信號和身體應激反應引起的抖動等其他幹擾信號；所述濾波方法可選用移動平滑濾波法、S-G濾波法、帶通濾波器法、傅立葉變換、小波分析、EMD分解和重 構、HHT變換等方法中的一種或多種方法的組合。
[0032]波形分析裝置140，將經濾波後的脈搏波的波形(圖3所示的波形)，進行分析，得到脈搏的傳播時間PTT，PTT分別取值T1和T2，T1為波形在一個心搏周期內，主波峰值點和橈動脈脈搏波波形中反射波峰值點之間的時間差，T2為波形降中峽與下一個脈動周期起點之間的時間差。
[0033]血壓值計算裝置150，利用測量部位與心臟之間的體表距離L和脈搏的傳播時間PTT計算出脈搏波沿動脈方向傳播波速PWV，PWV=k0X (L/PTT)+Iv其中1?和k為波速校正係數，通過對數據的統計分析獲得；PTT可取值T1或Τ2。然後利用脈搏波速PWV與
血壓BP之間的換算關，將波形分析裝置140獲取的T1和T2值
分別帶入公式計算出血壓值，其中k為血壓校正係數，血壓校正係數可通過統計分析或經驗等方法獲得；P為血液密度，P的取值範圍一般為1.040X 103kg/m3~ 1.070X 103kg/m3，隨性別、年齡和身體狀況的不同而出現不同程度的變化。所述血壓值有收縮壓為SBP=l/2XkslX P X (k0X (LA1)+b0)2,舒張壓:DBP=l/2XkdlX P X (k0X (L/T2)+b。)2，其中ksl和kdl分別為收縮壓和舒張壓的校正係數，校正係數可通過對測量部位與心臟的水平位置的差異，以及測量部位與心臟之間的距離等影響因素和血壓值結果之間的關係進行統計獲得，或者依據經驗獲得。
[0034]在本發明的第三實施例中，自動血壓測量系統是通過選取所拍攝皮膚圖像中的多點來計算人體血壓。
[0035]根據本發明第三實施例的自動血壓測量系統也包括視頻/圖像序列採集裝置100，ROI提取裝置110，脈搏波信號生成裝置120、濾波去噪裝置130，波形分析裝置140以及血壓值計算裝置150。
[0036]其中視頻/圖像序列採集裝置100與第一實施例完全相同，可以使用一個或多個攝像裝置同時採集，在此不再贅述。
[0037]感興趣區域(ROI)提取模塊110，用於對視頻採集裝置100採集的圖像提取出皮膚區域。視頻採集裝置100使用一個攝像裝置時，視頻採集裝置100採集的若是手指部位，則對每幀視頻圖像利用指端的輪廓跟蹤來定位跟蹤手指的位置，具體實施時可對圖像進行灰度化和閾值化處理後，經輪廓提取來獲取手指區域的外部輪廓特徵，再經圖像分割得到手指圖像。對獲取的手指圖像進行基色分離，並將手指圖像按照血液的主要流向進行分割，依次得到S個ROI區域。這樣分割比較符合人體血液流動模型和脈搏能量傳輸方向。對於手指圖像是按照從手掌指向手指末端的方向，按像素平均分割成s個區域，計算相鄰兩部分圖像特徵中心的距離Cli (i取值1，2，…，S)，則最終的中心距離為d。在具體實施時所述圖像分割與基色分離的實現順序可顛倒。視頻採集裝置100採集的是人體其他部位的皮膚視頻圖像，則ROI提取模塊根據具體的測量部位不同採用不同的定位方法和裝置定位和提取出測量部位的皮膚視頻/圖像序列，沿主要血流方向分割成多個ROI區域，對圖像進行基色分離，並計算出中心距離d。如採集腕部信息時，可採用靜脈識別和定位的方法來定位和提取腕部的圖像，採集臉部信息時，可採用人臉檢測/識別技術定位和提取人臉區域的圖像。視頻採集裝置100使用多個攝像裝置時，多個攝像裝置採集相同部位的信號，每個裝置採集的圖像處理同第二實施例的步驟及方法。
[0038]以上所述基色分離，是將彩色圖像按照RGB三基色原理進行分離，將一幅彩色圖像數據矩陣分離成RGB三顏色通道的灰度圖像數據矩陣。在具體實施時，若採集的原始視頻或圖像序列的顏色模式不是24位真彩色的RGB模式，需要將HS1、HSV、HSL、YUV、CMYK、YCbCr, Lab等顏色模型下的圖像轉換成RGB顏色模式。也可選擇將圖像顏色模型轉換成YCbCr等模式。這裡優先選擇RGB顏色模型。
[0039]脈搏波信號生成裝置120，用於濾除所採集圖像中包含的、由採集設備等引入的各種噪聲，如椒鹽噪聲等。該處理步驟在設備系統噪聲較低、或採集的圖像質量比較好時也可省略。視頻採集裝置100使用一個攝像裝置時，將濾波後的每幀圖像的S個ROI區域圖像優先選擇綠色通道數據矩陣，分別計算出圖像的像素均值，作為這幀圖像的特徵值和其所在時域信號上的一個採樣點數值，採樣點數值和其所在時間軸上對應的時間點信息結合起來，生成多個時域上的脈搏波信號。更具體地講，針對每幀圖像，都有一個ROI I和ROI II，針對每一個ROI有一個採樣點值，如果有N幀圖像，針對ROI I就會有N個採樣點值，那麼得到的波形I就是這N個採樣點值連接成的波形圖。其他ROI也是類似的情況。也可分別在多個ROI區域中對應選取多對特徵點/特徵區域。生成多個時域信號，對多個信號進行信號融合分析，最終生成兩個時域脈搏信號。
[0040]以上提到的脈搏波信號波形的示意圖如圖2所示。
[0041]視頻採集裝置100使用多個攝像裝置時，多個攝像裝置採集相同部位的信號，每個裝置採集的圖像按第二實施例的步驟及方法進行處理，將每幀圖像看做一個整體，經感興趣區域(ROI)提取模塊110處理後，脈搏波信號生成裝置120處理後，若採用M個攝像裝置則生成MX3個源信號，將信號進行盲源分離，可以得到K個信號，這裡的3XM，K個信號是統計獨立的。從K個信號中篩選出包含綠色通道信號最多的信號作為脈搏信號，這裡所採用的方法包括但不限於相關性分析。或採用主成分分析從K個信號中提取出第一主成分信號或將第一注成分等前幾個主成分的融合信號作為脈搏信號。此時的脈搏波信號波形示意圖如圖3所示。
[0042]濾波去噪裝置130，用於分別對上述脈搏波信號進行濾波去噪，採用限幅消抖濾波法、帶通濾波等濾波方法去除包括光照變化、呼吸信號和身體應激反應引起的抖動等其他幹擾信號；所述濾波方法可選用移動平滑濾波法、S-G濾波法、帶通濾波器法、傅立葉變換、小波分析、EMD分解和重構、HHT變換等方法中的一種或多種方法的組合。[0043]波形分析裝置140，若是使用一個採集裝置則將兩個經濾波後的脈搏波的波形(圖2所示的波形I和波形2)，進行比對分析，得到脈搏的傳播時間PTT，PTT分別取值At1和Δ t2，Δ tl為某一時刻的波形I和波形2在一個心搏周期內，相鄰最近的主波峰值點之間的間隔時間，At2S某一時刻波形I和波形2相鄰最近的反射波峰值點之間的間隔時間。若是使用多個採集裝置則對最終生成並篩選出的一個波形進行分析，計算出傳播時間PTT，這裡PTT可分別取值T1和T2，T1為波形在一個心搏周期內，主波峰值點和橈動脈脈搏波波形中反射波峰值點之間的時間差，T2為波形降中峽與下一個脈動周期起點之間的時間差。
[0044]血壓值計算裝置150，利用ROI提取模塊中得到的圖像中心距離d和脈搏的傳播時間PTT計算出脈搏波沿動脈方向傳播波速PWV，然後利用脈搏波速PWV與血壓BP之間的換算關係，結合波形分析裝置140獲取的時間間隔計算出血壓值。若視頻/圖像序列採集裝置100使用一個攝像裝置採集信息，則計算方法同第一實例，若使用多個攝像裝置採集信息，則計算方法同第二實例。[0045]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種自動血壓測量系統，該系統包括: 視頻/圖像序列採集裝置(100)，用於採集人體皮膚的視頻或圖像序列； ROI提取裝置(110)，對每幀視頻圖像提取ROI圖像部分； 脈搏波信號生成裝置(120)，計算每幀圖像的ROI圖像部分的像素均值，將計算出的像素均值作為該ROI圖像的特徵值和該幀圖像所在時域信號上的一個採樣點數值，採樣點數值和其所在時間軸上對應的時間點信息結合起來，生成時域上的脈搏波信號； 濾波去噪裝置(130)，分別對上述脈搏波信號進行濾波去噪； 波形分析裝置(140)，根據經過濾波的脈搏波的波形，得到脈搏的傳播時間PTT ； 血壓值計算裝 置(150)，利用脈搏的傳播時間PTT計算出脈搏波沿動脈方向傳播波速PWV，然後利用PWV與血壓BP之間的換算關係，計算出血壓。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於， ROI提取裝置(110)，針對每幀圖像提取的ROI部分是兩個，分別是ROI I和ROI II兩部分，並計算ROI I和ROI II兩部分圖像中心的距離d; 脈搏波信號生成裝置(120)，分別計算ROI I和ROI II圖像的像素均值，將計算出的像素均值分別作為ROI I和ROI II圖像的特徵值和該幀圖像所在時域信號上的一個採樣點數值，採樣點數值和其所在時間軸上對應的時間點信息結合起來，生成兩個時域上的脈搏波信號； 濾波去噪裝置(130)，分別對上述兩個脈搏波信號進行濾波去噪； 波形分析裝置(140)，根據經過濾波的脈搏波的波形，得到脈搏的傳播時間PTT，PTT分另Ij取值Λ &和Λ t2，At1為ROI I和ROI II生成的兩個波形在一個心搏周期內，同一時刻相鄰最近的主波峰值點之間的間隔時間，At2為兩個波形在同一時刻相鄰最近的反射波峰值點之間的間隔時間； 血壓值計算裝置(150)，利用所述圖像中心距離d和脈搏的傳播時間PTT計算出脈搏波沿動脈方向傳播波速PWV，然後利用PWV與血壓BP之間的換算關係，計算出血壓。
3.根據權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述脈搏波沿動脈方向傳播波速PWV通過下式獲得: PWV=k0X (d/PTT)+bQ，其中kQ和bQ為波速校正係數， PWV與血壓BP之間的換算關係為: ^ =，其中k為血壓校正係數，P為血液密度。
4.根據權利要求3所述的系統，其特徵在於， 所述血壓的收縮壓為:
SBP=l/2XkslX P X (k0X (d/Λ t!)+b0)2， 舒張壓為:
DBP=l/2XkdlX P X (k0X (d/Δ t2)+b0)2, 其中ksl和kdl分別為收縮壓和舒張壓的校正係數。
5.根據權利要求1-4任一項所述的系統，其特徵在於，所述人體皮膚為手指指端，其中手指正面帶有指紋的一面正對攝像頭，距離攝像頭的距離是O~200mm。
6.根據權利要求5所述的系統，其特徵在於，ROI提取裝置(110)對獲取的手指指端圖像進行基色分離，並按照從手掌指向手指末端的方向，按像素平均分割成兩部分ROI I和ROI II，並計算兩部分圖像中心的距離d。
7.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於， ROI提取裝置(110)針對每幀圖像提取一個ROI圖像區域； 脈搏波信號生成裝置(120)，針對每幀圖像的ROI圖像區域計算像素均值，作為該幀圖像的特徵值和其所在時域信號上的一個採樣點數值，採樣點數值和其所在時間軸上對應的時間點信息結合起來，生成時域上的脈搏波信號； 濾波去噪裝置(130)，對所述脈搏波信號進行濾波去噪； 波形分析裝置(140)，根據經過濾波的脈搏波的波形，得到脈搏的傳播時間PTT，PTT分別取值T1和T2，T1為波形在一個心搏周期內，主波峰值點和橈動脈脈搏波波形中反射波峰值點之間的時間差，T2為波形降中峽與下一個脈動周期起點之間的時間差； 血壓值計算裝置(150)，利用測量部位與心臟之間的體表距離L和脈搏的傳播時間PTT計算出脈搏波沿動脈方向傳播波速PWV，PWV=k0 X (L/PTT) +b0,其中1?和Idci為波速校正係數；PTT可取值T1或T2，然後利用脈搏波速PWV與血壓BP之間的換算關係
8.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於， ROI提取裝置(110)，用於對視頻採集裝置(100)採集的圖像提取出皮膚區域，針對每幀圖像提取s個ROI域，s是大於2的整數，計算相鄰兩部分圖像特徵中心的距離φ，i取值1，2，…，S，最終的中心距離為d ； 脈搏波信號生成裝置(120)，用於針對濾波後的每幀圖像的s個ROI區域圖像分別計算出圖像的像素均值，作為該幀圖像的特徵值和其所在時域信號上的一個採樣點數值，採樣點數值和其所在時間軸上對應的時間點信息結合起來，生成s個時域上的脈搏波信號，對多個脈搏波信號進行信號融合分析，最終生成兩個時域脈搏信號； 濾波去噪裝置(130)，分別對上述兩個脈搏波信號進行濾波去噪； 波形分析裝置(140)，根據經過濾波的脈搏波的波形，得到脈搏的傳播時間PTT，PTT分另Ij取值Λ &和Λ t2，At1為ROI I和ROI II生成的兩個波形在一個心搏周期內，同一時刻相鄰最近的主波峰值點之間的間隔時間，At2為兩個波形在同一時刻相鄰最近的反射波峰值點之間的間隔時間； 血壓值計算裝置(150)，利用所述圖像中心距離d和脈搏的傳播時間PTT計算出脈搏波沿動脈方向傳播波速PWV，然後利用PWV與血壓BP之間的換算關係，計算出血壓。
9.根據權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述脈搏波沿動脈方向傳播波速PWV通過下式獲得: PWV=k0X (d/PTT)+bQ，其中kQ和bQ為波速校正係數， PWV與血壓BP之間的換算關係為:
10.根據權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述血壓的收縮壓為:SBP=l/2XkslX P X (k0X (d/Λ t!)+b0)2，舒張壓為:DBP=l/2XkdlX P X (k0X (d/Δ t2)+b0)2,其中ksl和kdl分別為收縮壓和舒張壓的校正係數。
【文檔編號】A61B5/021GK103908236SQ201410149101
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2013年5月13日
【發明者】歐陽健飛, 姚麗峰 申請人:天津點康科技有限公司