0 引言

根據(jù)《中國(guó)心血管健康與疾病報(bào)告》可知：近年來(lái)，心血管疾病已經(jīng)成為我國(guó)致死數(shù)最多的疾病，高于癌癥、消化系統(tǒng)疾病等其他疾病[1]。預(yù)防和診斷心血管疾病的指標(biāo)主要包括心率、血氧飽和度和血壓等與心血管疾病密切相關(guān)的醫(yī)療體征[2]。目前主流市場(chǎng)存在一些家庭式生理監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括指夾式脈搏血氧儀、智能手環(huán)[3]、袖帶式血壓儀等[4]。但是以上設(shè)備仍然存在著許多不足，同時(shí)在使用時(shí)存在一定的局限性，不能滿足所有情形下的使用要求。

成像式光電容積描記技術(shù)(iPPG)在近年來(lái)快速發(fā)展，該技術(shù)在平臺(tái)上可以比較輕松地實(shí)現(xiàn)，只需要一個(gè)攝像頭便可以遠(yuǎn)程非接觸式對(duì)生理信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。這種測(cè)量方法尤其適用于一般的家庭中進(jìn)行快速便捷的健康檢查，目前該技術(shù)吸引了大量生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的人員目光，成為該領(lǐng)域的新興研究方向之一[5]。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)非接觸式測(cè)量的研究仍處于起步階段，主要的研究是測(cè)量心率、血壓和血氧飽和度等。2007年，日本的Takano等基于iPPG技術(shù)使用相機(jī)采集的人體皮膚視頻研究出了一種心率與呼吸頻率采集裝置[6]；2017年，馬良提出一種基于雙波長(zhǎng)法，遠(yuǎn)程測(cè)量血氧飽和度的方法[5]；也有研究利用貝葉斯光譜估計(jì)法，通過(guò)視頻測(cè)量得到脈搏等[7]。Chwyl等以貝葉斯估計(jì)為基礎(chǔ)，提出了一種非接觸式心率檢測(cè)方法[8]。

然而，上述文獻(xiàn)中對(duì)于有效iPPG信號(hào)的選取主要還是依靠傳統(tǒng)的算法以及后期人工識(shí)別，這些方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且準(zhǔn)確率不高，難以應(yīng)用于實(shí)際的復(fù)雜場(chǎng)景中，因此，本研究設(shè)計(jì)了基于深度學(xué)習(xí)的iPPG 有效信號(hào)識(shí)別方法。通過(guò)高分辨率相機(jī)在穩(wěn)定光源下對(duì)人臉視頻進(jìn)行采集，然后通過(guò)設(shè)計(jì)人臉識(shí)別算法進(jìn)行定位，從選取的感興趣區(qū)域(Region Of Interest，ROI)提取脈搏波信號(hào)并進(jìn)行去噪處理，然后用訓(xùn)練好的深度學(xué)習(xí)模型對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效性識(shí)別，并將最后識(shí)別得到的iPPG信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)的PPG信號(hào)進(jìn)行了對(duì)照。下面就對(duì)本文所設(shè)計(jì)的采集系統(tǒng)、人臉定位算法以及深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行完整的介紹。

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作者信息：

陳澤輝1，熊繼平1，李金紅2，陳經(jīng)緯1，程漢權(quán)1

(1.浙江師范大學(xué) 物理與電子信息工程學(xué)院，浙江 金華321004；

2.浙江師范大學(xué) 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，浙江 金華321004)