基于光电容积脉搏波的心血管多参数检测系统

为了实现人体心血管多参数检测,设计了一种基于光电容积脉搏波描记法(photoplethysmography,PPG)的心血管多参数检测系统.该系统采用S5PV210处理器为控制核心,设计了指端脉搏波采集及滤波电路,提取指端脉搏波信号特征,测量人体心率、血氧饱和度、血压值.结果 表明:与标准仪器对比,心率测量最大误差为5次/min;血氧饱和度测量最大误差为2％;血压测量满足ANSL/AA-MI国际电子血压仪标准.     

基于相位处理的颈动脉脉搏波提取方法

脉搏波反映了人体心血管的健康情况,其中很多参数对心血管疾病的鉴别有指导性作用,如周期性、RR间期等,基于图像光电容积脉搏波描记法(image photo plethysmography, IPPG)的非接触式脉搏波检测在计算机视觉和医疗健康领域具有很高的研究价值。针对目前非接触式检测算法抗光照干扰和微小运动干扰能力较弱的问题,文章提出一种基于相位处理的脉搏波提取方法。首先,采集颈部颈动脉视频,将视频微小运动放大后对其分块计算信噪比,选择信噪比最高的子块作为感兴趣区域;其次对感兴趣区域进行复可控金字塔分解,取水平方向的相位谱计算相位差;最后通过主成分分析算法提取主成分滤除噪声信号,在主成分中选择周期性最强的信号即为所提取的脉搏波,使用功率谱估计法计算心率值。通过和接触式检测设备对比以及与2种非接触式检测算法在不同光照条件下进行对比实验,实验结果表明该算法具有较高的抗光照和运动干扰能力,同时提高了脉搏波提取的精度和性能。     

基于CEEMDAN-FastICA算法的非接触心率检测

为了降低照明变化、相机内部等噪声干扰对远程光电容积描记法检测心率的误差,提出基于自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)与快速独立成分分析(FastICA)相结合的去噪方法,实现非接触式心率准确检测.首先对视频图像中人脸68个关键点进行检测,获得感兴趣区域(ROI)并得到源信号;然后通过CEEMDAN对源信号进行分解并选取合适频段内的固有模式函数(IMF)进行重构,对重构信号进行FastICA盲源分离后将RGB各通道信号进行快速傅里叶变换,最终利用频谱峰值对应频率计算得到心率.对10名不同性别和年龄的人员进行了实验测量,并将测量结果与脉搏血氧检测参考仪器进行了对比分析,测量均方根误差和平均绝对误差分别为0.72bpm和0.60bpm.实验结果表明,所提方法能够有效去除心率检测源信号中的噪声,提高心率检测的准确性.     

基于光电容积脉搏波的无创血压连续测量研究进展

在临床诊断过程中,血压能够反映患者血液流动、身体体征变化等生理信息,是诊断组织器官健康状态的重要参考数据。由于传统血压测量方法存在有创、间断等局限性,利用光电容积脉搏波描记法(photo plethysmo graphy, PPG)实现血压的无创连续检测成为当前血压测量的热门研究领域。为此,首先简要介绍了PPG的理论背景与技术原理;其次阐述了利用PPG进行血压预测的具体流程,包括公开数据集、评估标准、预处理方法、特征提取与模型建立,并就不同方法的优缺点进行了对比分析;最后,总结了基于PPG实现无创血压连续测量的挑战与未来研究方向,为今后的研究提供参考。     

基于人脸视频的心率检测研究综述

心率是反应人体生理状态的重要指标.目前,以接触式为主流的心率检测方法需要直接皮肤接触,无法进行远程测量,易导致不卫生、不舒适等问题.近年来,基于远程光学体积描记术(Remote photoplethysmography,rP-PG)的心率检测方法受到广泛关注,该方法无须接触即可远程测量,解决了不卫生、不舒适等问题.介绍...     

基于人脸视频信息的脉象分析

目的:尝试通过摄像头采集人脸视频信息,实现对脉象的分析.方法:在自然光照条件下通过普通摄像头采集人脸视频,根据光电容积脉搏波描记法(PPG),对人脸区域通过独立成分分析(ICA)以及RGB通道分离方法处理后,找到与人体脉搏波最为接近的一组分量作为PPG脉博波信号.结果:本实验方法与临床把脉有较高吻合度,准确率为83.8%.结论:通过对PPG脉搏波信号的进一步分析,提出了基于PPG脉搏波信号获取人体脉象信息的方法.     

基于LabVIEW的无创脉搏血氧检测系统设计

设计了一种无创光电容积脉搏波检测系统,它借助LabVIEW图形化虚拟仪器开发平台,利用LabVIEW产生时序信号,调制夹指传感嚣拾取的光电容积脉搏波.通过前置放大滤波及信号调理电路,然后采集脉搏波.经过基于LabVIEW的数字锁相技术,最终解调获得光电容积脉搏波信号.实验结果表明,该系统可以实现无创脉搏波实时检测、脉搏波形回放、储存和分析等功能.     

基于经验模态分解和形态滤波的血压测量研究

为更彻底地对光电容积脉搏波进行去噪,准确地建立脉搏与血压的估算模型,提出结合经验模态分解和形态学滤波的算法对脉搏波进行滤波处理,利用Adaboost识别出两种不同的加速脉搏波,并采用不同的方法对两种加速脉搏波进行特征点提取以计算脉搏波传导时间,最终建立脉搏波传导时间和血压的估算模型。由实验可知,该方法对脉搏波去噪效果较佳,血压测量值与真值之间误差小于5 mmHg,优于AAMI标准(8 mmHg),为血压连续测量以及便携式多生理参数设备的研究提供一定参考依据。     

基于容积脉搏波的收缩压测量方法

利用脉搏波传播时间测量收缩压需要同时测量心电信号与脉搏波信号,这种方法不具备便携性;因此提出通过光电容积脉搏波测量脉搏波传播时间,进而无创连续测量收缩压的新方法.该方法是通过发射红光的透射式血氧指夹得到容积脉搏波,经过滤波、放大、数字信号处理后得到加速脉搏波,然后根据加速脉搏波的推进波与反射波之间的脉搏波传播时间建立其与收缩压的关系.系统通过ATmega128单片机与安卓手机来实现.针对个体的试验结果表明,该方法测量的收缩压与用电子血压计测量的收缩压有较好的一致性.     

基于欧拉放大的桡动脉脉搏波提取方法

脉搏波是反映人体心血管状况的重要参数,基于视频的非接触式脉搏波检测在医疗健康领域具有重要的研究价值.针对目前非接触式脉搏波提取方法存在检测不准确、受光照影响较大等问题,文章提出了一种基于欧拉放大的桡动脉脉搏波提取方法.利用欧拉放大算法放大手腕处桡动脉的微小搏动信号;对放大后的视频进行分块,计算每个子块的时域信噪比(si...     

基于维恩位移定律的一种光学测温系统

与其它测温方法相比,光学测温方法具有非接触、实时、无损等优点,在众多领域中具有极其要的作用.作者基于维恩定律的红外辐射测温原理、方法进行了较详细地讨论.     

非接触式汽车驾驶员心电监测系统设计

驾驶员疲劳驾驶是引发道路交通事故的主要原因,依据心冲击图（BCG）、呼吸等生理参数客观监测行车过程中的驾驶员疲劳状态成为了研究热点。针对传统生理信号采集需用复杂电极和导联线接触人体的弊端,基于偏聚氟乙烯（PVDF）压电薄膜的正压电特性,设计了一种非接触式汽车驾驶员心电监测系统。构建了可靠的小信号调理和电压抬升电路,研究了心冲击图和呼吸信号的分离提取算法,计算出心率和呼吸率并通过低功耗蓝牙通信发送到手机软件（APP）进行显示。实验表明,系统能实时可靠的监测行车中驾驶员的心率和呼吸率,提高了汽车行驶的主动安全性。     

基于图像二值化的柔性机构振动非接触测量方法

 针对目前机器视觉方法对柔性机构振动进行非接触测量时其结果易受环境干扰等问题，提出一种基于图像二值化的最大类间方差算法的非接触视觉测量方法。首先分析传统二维最大类间方差算法的错分与计算复杂等缺陷，采用二维直方图分块法和可变步长迭代法对传统二维最大类间方差算法进行改进，然后以Lena图像和柔性机械臂为例分别进行了仿真分析和振动位移测量实验验证。结果显示，基于改进二维最大类间方差算法的非接触视觉测量方法显著提高了图像分割效果，分割时间仅为传统二维最大类间方差算法的约10%；以仿真分析得到的柔性机械臂末端振动位移为评判标准进行测量准确性比较，基于改进二维最大类间方差算法的测量结果明显优于传统二维最大类间方差法和压电法，证明了基于图像二值化的最大类间方差算法的柔性机构振动非接触视觉测量方法的可行性和可靠性。     

A Contact and Non-Contact Hybrid Profilometer with Large Range

A novel hybrid instrument of contact and non-contact measurement with large range is developed, and both measurement systems are based on a Linnik interference microscope and on white-light interference measuring techniques. The ambiguity presented in conventional monochromatic interferometers is not present in the contact and non-contact measurement, and they have a virtually unlimited unambiguous range. For the contact measurement, the vertical measuring range is ±5 mm with a resolution of 1 nm and the horizontal measuring range is ±25 mm in x-range and y-range with a resolution of 1.25 μm; for the non-contact measurement, the vertical measuring range is ~5 mm with a resolution of 1 nm and the horizontal resolution better than 0.5 urn.     

基于ARM的线阵CCD测距系统设计

CCD(电荷耦合器件)是一种高性能的半导体光电器件,近年来在摄像、工业检测等科技领域里得到了广泛的应用。将CCD测量系统应用于几何量测量中,可以满足高精度测量、在线动态检测和非接触测量等工程实际要求。主要研究内容是采用双目视差原理来测距,重点在于线阵CCD数据采集及处理系统的软硬件设计。首先在详细分析了线阵CCD的工作原理的基础上采用CPLD(复杂可编程逻辑器件)设计了线阵CCD积分时间和主频同时可调的驱动时序脉冲电路;最后设计了ARM7TDMI微控制器LPC2214为中心的信号处理系统硬件电路。     

Inspection of Complex Internal Surface Shape with Fiber-optic Sensor II: for Specular Tilted Surface Measurement

Complex surface shape measurement has been a focus topic in the CAD/CAM field. A popular method for measuring dimensional information is using a 3D coordinate measuring machine (CMM)with a touch trigger probe. The measurement set up with CMM, however, is a time consuming task and the accuracy of the measurement deteriorates as the speed of measurement increase. Non-contact measurement is favored since high speed measurement can be achieved and problems with vibration and friction can be eliminated. Although much research has been conducted in non-contact measurement using image capturing and processing schemes, accuracy is poor and measurement is limited. Some optical technologies developed provide a good accuracy but the dynamic range and versatility is very limited. A novel fiber-optic sensor used for the inspection of complex internal contours is presented in this paper, which is able to measure a surface shape in a non-contact manner with high accuracy and high speed, and is compact and flexible to be incorporated into a CMM. Modulation functions for tilted surface shape measurement, based on the Gaussian distribution of the emitting beam from single-mode fiber (SMF), were derived for specular reflection. The feasibility of the proposed measurement principle was verified by simulations.     

基于机器视觉的平面夹角测量方法

为解决制造、建筑等领域中的平面夹角实时测量问题,提出了一种利用机器视觉的非接触式平面夹角测量方法.该方法首先在两待测平面上分别标记出一个圆及其圆心,测量时仅需使用一台已知其内部参数的数字相机,在空间任意位置进行一次拍照,获得圆心和部分标记圆图像即可;然后通过最小二乘法拟合出各平面上圆图像的方程及其圆心的图像坐标,即可确...     

基于视频图像处理的矿井轨道运输监测研究

针对轨道运输监测采用轨道电路和压力传感器因受环境条件影响,可靠性差、现场维护困难,提出采用视频图像处理方法,利用模式识别、最优阈值和几何相似理论。实现非接触式可视化远程监控与测量。现场实验表明,系统不仅能对矿井运输列车运动速度、方向、列车异常情况及载荷等数据进行有效监测,同时为地面监控中心提供监控数据和脏控图像,可直接监测井下现场的安全、稳定状况。     

基于磁感应的呼吸信号测量的可行性实验

基于磁感应测量生物阻抗变化的原理,提出了一种通过测量胸腔电导率变化来检测呼吸信号的方法.首先根据呼吸运动的特点,假定人体胸腔为电导率均匀的球体,建立磁感应测量呼吸信号的理论模型;通过仿真研究,分析阻抗与胸腔容积变化的关系,以及线圈传感器半径对测量结果的影响;最后通过实验研究探讨线圈传感器参数、盐溶液电导率和容积、测量距离、呼吸行为对测量电路的影响.实验结果表明,基于磁感应的呼吸信号测量为非接触式、长期的呼吸信号测量提供一种解决方案,具有进一步研究价值.     

基于遗传粒子群算法的输电线路非接触电压测量测点寻优与反演计算

电压非接触测量对新型电力系统的输电线路智能化、数字化,实时表征线路健康状况具有重要意义。目前非接触电压测量中存在测点位置不好确定、计算精度不高及受环境噪声影响大等等问题,严重制约了非接触电压测量方法的工程应用。在此,提出了一种融合遗传算法和粒子群算法的输电线路传感器测点寻优以及电压反演计算方法。首先,为降低电磁干扰对非接触测量的影响,根据电场耦合测量原理,以观测矩阵条件数为适应度函数,对电场传感器观测点寻优;其次,以线下电场强度理论与实测差值为目标函数,应用遗传粒子群算法进行反演电压计算;最后,在搭建的三相试验平台下进行测试。结果表明,在施加10%的电磁噪声下,电压测量误差小于5%,电压逆计算结果受到的环境噪声干扰减小了12.9%。