人体一些重要生理信息功能往往与其血流分布密切相关,其特征参数变化可直接反映健康和情绪状况等。目前血流分布检测往往基于多普勒、超声、热成像等原理,检测成本较高且需与身体部位接触,长期监测对人体造成一定束缚。本课题基于远程光电容积脉搏描记(remote Photoplethysmograph,r PPG)原理,提出一种非接触式血流分布检测技术。利用快速数字锁相和独立成分分析等方法实现血流分布非接触检测及可视化分析,提高系统抗环境光线干扰能力和系统鲁棒性,实现了血流分布长时间连续非接触监测,具有广泛的应用前景。本文主要的工作内容如下:(1)基于r PPG原理,搭建系统平台并验证检测结果准确性。采集20组面部彩色视频并通过快速数字锁相解调、颜色空间转换、独立成分析等算法提取脉搏波并计算心率,其结果误差满足医疗器械标准YY 1079-2008中医用血氧仪误差要求。将检测结果与接触式设备采集结果进行Bland-Altman分析,95%数据点落在一致性界限区间内,具有较高的一致性。(2)基于快速数字锁相技术,提高系统信噪比及抗干扰能力。仿真一维信号加噪调制并通过锁相解调,验证算法有效性;通过黑、白聚甲醛板(模拟人体皮肤)实验评价快速数字锁相算法对系统图像信噪比的提高。(3)定量评估各心率提取算法抗干扰能力。模拟与真实环境相同量级的采样率误差、高斯噪声、基线漂移和运动干扰,定量评估不同程度干扰因素对各心率提取算法的影响。(4)血流分布检测准确性验证。设计实验范式,以影片方式激发被测人员情绪,改变面部血流分布。基于本文设计的r PPG血流分布检测系统对面部视频进行采集,利用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)网格搜索最优核函数和惩罚因子,对42组数据集建模实现血流分布二分类。模型十折交叉验证得到准确率为86.7%,证明了系统检测结果准确性。本文研究表明,基于r PPG原理的非接触血流分布检测系统具有较高信噪比和抗环境光线干扰能力,可实现血流分布的长时间连续监测,摆脱设备的束缚,具有非接触、快速、便捷易操作等优势,在疾病筛查、疲劳检测及情感计算等领域中有着极其重要的应用价值。