基于激光位移傳感器的雙目視覺脈搏圖像采集系統(tǒng)精度分析.pdf

1、脈搏信號蘊(yùn)含著豐富的人體生理病理信息，是表征人體生理狀況的重要參數(shù)。傳統(tǒng)的脈搏診斷缺乏客觀性，為了促進(jìn)脈診的客觀化，研制了雙目視覺脈搏圖像采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于視覺測量原理獲取橈動脈的脈搏信號。但受多種因素的綜合影響，視覺測量獲得的人體脈搏信號存在誤差，這些誤差對于后續(xù)脈象分析及脈搏信息提取的準(zhǔn)確性產(chǎn)生很大影響。因此，需要對系統(tǒng)精度進(jìn)行分析，以便后續(xù)對系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)研究。針對這一問題提出了基于激光位移傳感器的雙目視覺脈搏圖像采集系統(tǒng)精度分析

2、方法，主要完成了以下工作：
　?。?）設(shè)計并實現(xiàn)了精度分析實驗系統(tǒng)。改進(jìn)了基于中醫(yī)脈診“最佳切脈壓力”和薄膜受力形變的空間位移測量原理的脈搏圖像傳感器，設(shè)計了可觸發(fā)激光位移傳感器和雙相機(jī)同步采集的控制系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了控制系統(tǒng)的設(shè)計過程、觸發(fā)原理及運(yùn)行狀態(tài)；通過改進(jìn)脈搏圖像傳感器，擴(kuò)大了相機(jī)采集圖像的視場，使激光位移傳感器與雙相機(jī)具有相同的視場范圍。
　?。?）提取了雙相機(jī)采集的薄膜探頭上各特征點(diǎn)縱向位移。對雙相機(jī)采集的脈搏圖

3、像進(jìn)行相機(jī)標(biāo)定、圖像降噪、邊緣特征提取、橢圓擬合、質(zhì)心獲取以及脈搏信號三維信息的計算等，從而得到脈搏信號。
　?。?）提取了激光位移傳感器采集的薄膜探頭上各特征點(diǎn)縱向位移。對獲取的脈搏信號進(jìn)行噪聲分析，去除數(shù)據(jù)采集過程中的光干擾、基線漂移、工頻干擾等噪聲。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)中的噪聲特點(diǎn)設(shè)計了巴特沃斯數(shù)字低通濾波器對信號去噪，獲得準(zhǔn)確的脈搏信號。
　?。?）分析了雙目視覺脈搏圖像采集系統(tǒng)的精度。通過對薄膜探頭上56個采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行

4、分析，從而獲得系統(tǒng)的檢測精度。首先，將激光位移傳感器檢測的脈搏信號峰-峰值與雙相機(jī)獲得的脈搏信號峰-峰值進(jìn)行相關(guān)性分析，去除受隨機(jī)干擾影響大的采樣點(diǎn)；其次，對相關(guān)性強(qiáng)的采樣點(diǎn)利用加權(quán)平均算法計算脈搏信號峰-峰值，獲得可表征相應(yīng)采樣點(diǎn)脈搏縱向位移整體特性的值，計算出每個采樣點(diǎn)脈搏信號峰-峰值誤差，從而得到系統(tǒng)的精度；再次，研究了系統(tǒng)誤差特性。將相關(guān)性強(qiáng)的采樣點(diǎn)分成測試集和驗證集。對兩個樣本集的誤差采用最小二乘法多項式曲線擬合，對比分析兩個