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皮肤组织容积脉搏波400~1000 nm光谱特性仿真研究
被引量：
5
1
作者
周亮
余江军
+2 位作者
刘朝晖
李治国
单秋莎
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第4期1071-1075,共5页
根据皮肤组织解剖结构特性建立了六层层状模型,并给出了皮肤组织各层的特性参数;考虑了氧合血红蛋白和还原血红蛋白的吸收特性,依据皮肤组织各层的水、血、脂肪、血氧饱和度含量以及血管大小给出了皮肤组织各层的光谱吸收系数;对不同波...
根据皮肤组织解剖结构特性建立了六层层状模型,并给出了皮肤组织各层的特性参数;考虑了氧合血红蛋白和还原血红蛋白的吸收特性,依据皮肤组织各层的水、血、脂肪、血氧饱和度含量以及血管大小给出了皮肤组织各层的光谱吸收系数;对不同波长散射系数做了适当简化,给出了皮肤组织各层的光谱散射系数。利用蒙特卡罗方法仿真血管组织在收缩与舒张两种状态下, 400~1 000 nm波长光在皮肤组织多层模型中的传输过程,并通过统计大量光子的分布特性,获得了皮肤组织光谱反射系数,并利用模拟所得的两种状态下的反射系数计算得到了光谱容积脉搏波幅度。仿真结果表明,当入射光强一定时,绿光的容积脉搏波幅度优于红光和蓝光。通过计算不同波长光沿皮肤组织深度方向光能流率衰减为1/e时对应的皮肤组织深度,获得了皮肤组织光谱穿透深度。结果显示,血管舒张状态下蓝光和绿光的穿透深度较小,蓝光大部分只能达到表皮层,绿光能到达微循环层,红光可直达真皮层。考虑到光在皮肤组织中传播包含了一个从收缩到舒张的动态过程,基于此,根据穿透深度定义了脉搏波信号产生深度,利用血管舒张与收缩两种不同状态下的穿透深度计算得到了光谱产生深度。结果表明,不同波长光产生深度大于其穿透深度,蓝光产生深度较浅,且其受到的血液吸收调制较小,因而其获得的脉搏信号易受噪声干扰;红光的容积脉搏波产生深度较大,但是相比于绿光其受血液吸收调制较小,且绿光产生深度足够达到真皮血管层,因而红光容积脉搏波的幅度小于绿光。上述仿真结果明确了皮肤组织部分光谱特性,为皮肤组织多光谱容积脉搏波的精确获取及其他相关研究提供了一定的理论基础。
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关键词
皮肤组织
光谱散射
光谱吸收
光谱穿透深度
光谱产生深度
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职称材料
基于指尖视频图像的自适应脉搏信号提取算法研究
被引量：
5
2
作者
余江军
周亮
+2 位作者
刘朝晖
李治国
单秋莎
《生物医学工程学杂志》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第1期150-157,共8页
针对手指视频图像R分量饱和失真现象,本文提出了一种基于迭代的阈值分割算法,自适应生成R分量待检测区域,通过计算待检测区域灰度均值,从而提取出人体脉搏信号。原始脉搏信号存在基线漂移及高频噪声,结合脉搏信号特征,设计了零相位数字...
针对手指视频图像R分量饱和失真现象,本文提出了一种基于迭代的阈值分割算法,自适应生成R分量待检测区域,通过计算待检测区域灰度均值,从而提取出人体脉搏信号。原始脉搏信号存在基线漂移及高频噪声,结合脉搏信号特征,设计了零相位数字滤波器来滤除噪声干扰。在不同智能手机上采集了指尖视频图像,利用本文提出的算法提取出了待检测区域。考虑到每次测量时指尖压力会有所不同,本文对不同压力下提取的脉搏信号做了对比分析。为了验证本文提出的算法在心率检测方面的准确性,做了心率检测对比实验。结果表明,本文提出的算法能准确提取出人体心率信息,同时具备一定的可移植性,为进一步在智能手机平台上开发生理监测应用提供了一定的理论帮助。
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关键词
视频图像处理
脉搏信号提取
心率检测
智能手机
原文传递
题名
皮肤组织容积脉搏波400~1000 nm光谱特性仿真研究
被引量：
5
1
作者
周亮
余江军
刘朝晖
李治国
单秋莎
机构
中国科学院西安光学精密机械研究所
中国科学院大学
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第4期1071-1075,共5页
基金
国家自然科学基金项目(61805275)
中国科学院“西部之光”人才培养引进计划(XAB2017B27)资助。
文摘
根据皮肤组织解剖结构特性建立了六层层状模型,并给出了皮肤组织各层的特性参数;考虑了氧合血红蛋白和还原血红蛋白的吸收特性,依据皮肤组织各层的水、血、脂肪、血氧饱和度含量以及血管大小给出了皮肤组织各层的光谱吸收系数;对不同波长散射系数做了适当简化,给出了皮肤组织各层的光谱散射系数。利用蒙特卡罗方法仿真血管组织在收缩与舒张两种状态下, 400~1 000 nm波长光在皮肤组织多层模型中的传输过程,并通过统计大量光子的分布特性,获得了皮肤组织光谱反射系数,并利用模拟所得的两种状态下的反射系数计算得到了光谱容积脉搏波幅度。仿真结果表明,当入射光强一定时,绿光的容积脉搏波幅度优于红光和蓝光。通过计算不同波长光沿皮肤组织深度方向光能流率衰减为1/e时对应的皮肤组织深度,获得了皮肤组织光谱穿透深度。结果显示,血管舒张状态下蓝光和绿光的穿透深度较小,蓝光大部分只能达到表皮层,绿光能到达微循环层,红光可直达真皮层。考虑到光在皮肤组织中传播包含了一个从收缩到舒张的动态过程,基于此,根据穿透深度定义了脉搏波信号产生深度,利用血管舒张与收缩两种不同状态下的穿透深度计算得到了光谱产生深度。结果表明,不同波长光产生深度大于其穿透深度,蓝光产生深度较浅,且其受到的血液吸收调制较小,因而其获得的脉搏信号易受噪声干扰;红光的容积脉搏波产生深度较大,但是相比于绿光其受血液吸收调制较小,且绿光产生深度足够达到真皮血管层,因而红光容积脉搏波的幅度小于绿光。上述仿真结果明确了皮肤组织部分光谱特性,为皮肤组织多光谱容积脉搏波的精确获取及其他相关研究提供了一定的理论基础。
关键词
皮肤组织
光谱散射
光谱吸收
光谱穿透深度
光谱产生深度
Keywords
Skin tissue
Spectral scattering
Spectral absorption
Spectral penetration depth
Spectral generation depth
分类号
O433.4 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
基于指尖视频图像的自适应脉搏信号提取算法研究
被引量：
5
2
作者
余江军
周亮
刘朝晖
李治国
单秋莎
机构
中国科学院西安光学精密机械研究所
中国科学院大学
出处
《生物医学工程学杂志》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第1期150-157,共8页
基金
国家自然科学基金（61805275）
文摘
针对手指视频图像R分量饱和失真现象,本文提出了一种基于迭代的阈值分割算法,自适应生成R分量待检测区域,通过计算待检测区域灰度均值,从而提取出人体脉搏信号。原始脉搏信号存在基线漂移及高频噪声,结合脉搏信号特征,设计了零相位数字滤波器来滤除噪声干扰。在不同智能手机上采集了指尖视频图像,利用本文提出的算法提取出了待检测区域。考虑到每次测量时指尖压力会有所不同,本文对不同压力下提取的脉搏信号做了对比分析。为了验证本文提出的算法在心率检测方面的准确性,做了心率检测对比实验。结果表明,本文提出的算法能准确提取出人体心率信息,同时具备一定的可移植性,为进一步在智能手机平台上开发生理监测应用提供了一定的理论帮助。
关键词
视频图像处理
脉搏信号提取
心率检测
智能手机
Keywords
video image processing
pulse signal extraction
heart rate detection
smartphone
分类号
R54 [医药卫生—心血管疾病]
TP391.41 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
TN911.7 [电子电信—通信与信息系统]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
皮肤组织容积脉搏波400~1000 nm光谱特性仿真研究
周亮
余江军
刘朝晖
李治国
单秋莎
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
5
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于指尖视频图像的自适应脉搏信号提取算法研究
余江军
周亮
刘朝晖
李治国
单秋莎
《生物医学工程学杂志》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
5
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