基于fastica算法的非接触心率、呼吸频率检测

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1、分类号：密级：UDC：学号：416114413047南昌大学专业学位研究生学位论文基于FastICA算法的非接触心率、呼吸频率检测NoncontactHeartRateandRespirationRateMeasurementsUsingaFastICAAlgorithm刘颖培养单位（院、系）：信息工程学院电子信息工程系指导教师姓名、职称：吴建华教授企业指导教师姓名、职称：余蔚中高级工程师专业学位种类：工程硕士专业领域名称：电子与通信工程论文答辩日期：2015年5月24日答辩委员会主席：评阅人：2015年月日一、学位论文独创性声明本人

2、声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名（手写）：令丨I签字円期：和比年6月士円二、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权

3、南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权北京万方数据股份有限公司和中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务，同意按“章程”规定享受相关权益。学位论文作者签名（手写）:导师签名（手写）:签字闩期：災丨i：年6月个円签字円期"年6月1fn论文题目姓名仏絲学号今丨4丨料fX论'文级钿丨博士□硕±_院/系/所专业E—mail备戶：S(公幵□保

4、密（向校学位办申请获批准为“保密”，年月后公开)摘要摘要近几年来我国很多城市，尤其是北京，饱受雾霾的侵扰，雾霾对人体的呼吸系统产生了极大的危害，人们呼吸道疾病发病率逐年升高，心血管方面疾病发病率也有所增加。心率作为心血管疾病检查的最基础表征指数，对人体的健康指标有重要意义。快速和方便的心率测量成为日常生活的一个方面。本课题基于视频图像处理，将一种快速独立分量分析的方法（FastICA）运用到人脸图像信号处理领域，并由此测量出心率。在自然环境下，通过网络摄像头采集人脸彩色视频，从视频流中检测出人脸并提取心率信号，实现简单的非接触式心率测

5、量。本课题的研究对人们便捷检查自身心血管方面的健康，降低未知的危险，有着十分重要的意义。该方法在不接触人体皮肤的情况下，间接检测出人的心率。相比较传统的接触式心率检测的方法，这种检测方法具有无创、简单、高效等特点。基于光电容积描记法（PPG）的原理，本文先综述了基于人脸视频的非接触心率检测的研究历史、现状和理论基础，然后将基于FastICA算法的独立分量分析运用到观测信号的盲源分离。该算法能对混合信号进行某种最优线性分解并获取统计独立的分量。从三个原始的观测信号分解得到三个独立信号，对信号进行相关性分析、平滑、滤波、插值等得出信号周期

6、，间接计算出心率。人的脸部图像信息还包含了另一项生理参数——呼吸频率。因为信号的高频分量和呼吸频率是有联系的，本文对最终得到的心博周期信号采用频谱分析，并从功率谱中估计呼吸频率。最后，通过实验仿真验证，对比手指式血氧饱和仪的测量数据，本文验证了该方法的可靠性。关键词：人脸彩色视频；快速独立分量分析；非接触式测量；心率；频谱分析IABSTRACTABSTRACTRecentyears,manycitiesinourcountry,especiallyBeijing,aresufferingfromhazyweather.Airpollu

7、tionhasdonegreatharmtohumanbody’srespiratorysystem,withayearlyincreaseinrespiratorydiseases.Meanwhile,thehazemakesahighincidenceofcardiovasculardiseases.Asanimportantcharacteristicindexinthecardiovasculardisease’sexamination,theheartrate(HR)isofgreatimportancetohumanhea

8、lth.Hencefastandconvenientheartratemeasurementbecomespopularinourdailylife.Afastindependentcomponentanalysisal