非接触式脉搏波特征信息的光学测量方法是一种基于光学图像、激光散斑、干涉测量等光学和计算机技术发展起来的远距离测量人体健康信息和识别活体生命特征的技术方法。非接触式脉搏波方法,因其无侵入、无需直接接触人体皮肤、无需昂贵设备等优点,在专业医学、个人健康监护、活体识别、灾难求援、技侦等领域中都有着广阔的应用前景。本论文主要研究了基于常规光学视频和激光散斑视频的非接触式脉搏波特征信息测量方法和提取算法,为脉搏波特征参数的非接触式测量和感知提供了新的思路和技术途径。测量和提取的脉搏波特征信息包括脉搏波频率(心率)、脉搏波传播时延和脉搏波波形。通过对不同环境和身体状态下脉搏波相关参数的测量并与理论数据进行比较分析,证实了基于常规视频和动态激光散斑分析的脉搏波特征信息测量方法的可行性、准确性和可靠性。论文的主要工作如下:(1)系统阐述了脉搏波特征参数测量的医学价值和现实意义,从脉搏波的基本概念、形成原理和脉图的角度详细介绍了脉搏波的基本医学理论,并对脉图中各特征点和曲线走势的医学意义做系统的阐述;对典型的非侵入式测量脉搏波信号的光电脉搏容积描记法的实现原理进行分析,并对基于光电分析的接触式和非接触式脉搏波频率测量方法和基本原理进行分析。(2)进行了非接触式、自动化和智能化人体脉搏波频率测量的原理分析和算法研究。实现了通过普通摄像头分析人脸皮肤微弱变化信息,准确快速测量人体脉搏波频率。提出了通过人脸检测算法自动提取待检测皮肤区域,弱化复杂背景图像;再利用最大类间方差法分离出目标皮肤区域和背景图像,提取原始目标像素信息;利用图像腐蚀膨胀算法巩固并保证待测皮肤区域的准确性,实现全程无需人工操作且人脸无需保持静止不动的全自动化,高鲁棒性脉搏波频率测量。(3)进行了基于常规视频微变化的非接触式脉搏波时延测量方法的研究和算法分析。提出通过频域分析法获取人体不同皮肤部位的脉搏波相位差异信息,并将脉搏波传播至不同皮肤部位的相位差转化为时间延迟量,实现了通过视频微变化分析对脉搏波传播时延参数的提取。利用该方法,测量了不同环境和不同人体机能状态下不同皮肤部位的人体脉搏波时延情况,分析不同情况下脉搏波时延数据的变化趋势,并与医学理论比较分析,结果表明该方法测量人体脉搏波时延的可行性和准确性。(4)进行了基于常规视频微变化的非接触式脉搏波波形测量方法研究和算法分析。在常规视频微变化分析和视频图像处理算法的技术基础上,通过分析皮下血管中血红蛋白对不同光波段吸收程度不同造成的视频微变化,精确得到视频每帧图像间通道像素值的差异情况,滤波得到与正常脉搏波波形非常接近的曲线图形。并验证了测量所得的脉搏波波形图的准确性和可靠性。(5)进行了基于激光散斑动态变化的人体脉搏波频率初步的实验研究。将激光入射到人体裸露皮肤产生动态散斑,通过CCD摄像机以一定的帧率连续拍摄散斑变化图样,MATLAB分析每帧散斑图像亮度的变化情况,得到人体脉搏波频率。动态散斑图样中的亮暗程度、形态变化、强度分布等特殊规律蕴含着生物活性信息,通过数据分析散斑动态变化规律可提取人体脉搏波频率,并验证了基于激光散斑动态变化测量人体脉搏波频率的可行性。