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申请/专利权人：合肥工业大学

摘要：本发明公开了一种基于Kinect深度相机的非接触式呼吸频率测量方法，涉及呼吸频率测量技术领域，包括以下步骤：1采集标定板的深度图像作为标定图像，计算标定图像中标定板的像素面积；2使用Kinect深度相机采集人体胸部视频序列，将获取的深度图像作为实验图像；3计算人体相对相机的角度值θ；4通过角度值对实验图像ROI区域的每个像素点进行偏移转换处理；5计算归正后的实验图像ROI区域像素的平均深度值，得到深度随时间变化的曲线；6使用移动平均滤波来减小噪声；7计算呼吸频率。本发明可以消除人体与相机存在一定角度时角度对呼吸频率测量的影响，提高呼吸频率测量的准确度。

主权项：1.一种基于Kinect深度相机的非接触式呼吸频率测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、将标定板放置在Kinect深度相机正前方，标定板与相机之间的距离为d1，采集标定板的深度图像作为标定图像；通过读取标定图像中标定板中心点的深度值确定d1大小；读取标定图像中标定板的像素边长L1、L2，根据公式1计算标定图像中标定板的像素面积S；S＝L1×L21步骤S2、将标定板贴在人体胸部中央的衣服上，使用Kinect深度相机采集人体胸部视频序列，人体与相机之间的距离为d2，从中获取深度图像帧；将获取的深度图像作为实验图像，通过读取实验图像中标定板中心点的深度值确定d2大小；步骤S3、标记深度图像中标定板的区域为ROI区域，由于物体在相机中成像的大小与物体离相机的距离成反比，故标记图像中ROI区域的像素面积的大小与标定板的中心离相机的距离的平方成反比，故S、S1满足公式2的关系： 其中，S为标定图像中ROI区域的像素面积，S1为转换距离的标定图像中ROI区域的像素面积，d1为标定图像拍摄时离相机的距离，d2为实验图像拍摄时离相机的距离；获取实验图像ROI区域顶点坐标x1,y1，x2,y2，x3,y3，x4,y4，ROI区域是四边形区域可以分成两个三角形区域，根据顶点坐标求出三角形区域任意边长的向量；三角形向量面积公式如下： 其中，SΔ为ROI区域分成的三角形区域的像素面积；S2为实验图像ROI区域的像素面积；ax,ay、bx,by为三角形区域的两个边长的向量；axn,ayn、bxn,byn为ROI区域分成的两个三角形区域的两个边长的向量n＝1,2；实验图像中ROI区域的像素面积与转换距离的标定图像中ROI区域像素面积的比值满足公式5的关系：θ＝arccosS2S15通过S1、S2计算人体相对相机的角度值θ；步骤S4、通过角度值对实验图像ROI区域的每个像素点进行偏移转换处理，将采集获得的实验图像处理为归正后的实验图像；步骤S5、计算归正后的实验图像ROI区域像素的平均深度值，以时间为横坐标，平均深度值为纵坐标，得到深度随时间变化的曲线；步骤S6、使用移动平均滤波通过计算信号中一定时间窗口内数据的平均值来减小噪声，平滑数据曲线，同时保留趋势信息，得到稳健的呼吸波形；步骤S7、使用频域计算呼吸频率的方法，对生成的呼吸频率波形图进行傅里叶变换处理，将时域信号转化为频域信号；呼吸频率计算公式如下：bmp＝Freq×606其中，bmp为呼吸频率，单位为次分钟；Freq为频率主导信号的相应频率。

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