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基于欧拉视频放大技术的视频图像微变化分析与研究

【摘要】:人类的视觉系统具有有限的时空敏感性,但是低于人类视觉系统识别能力的一些信号往往含有一定的信息量,比如伴随着血液循环人们的肤色会伴有轻微的变化,然而这个对人眼来说不可见的变化却可以被用来辅助诊断人体健康。同样的,对于人眼看不见或可见度很小的小振幅运动可以通过放大来揭示有意义的医学行为以及我们周围的精彩世界。 本文采用空间和时间相结合的处理方法来放大视频中物体的细微变化从而来揭示我们周围生活环境中的重要信息。欧拉视频放大算法以一种指示性的方式来揭示视频序列中人眼很难发现或者人眼看不见的颜色变化和运动变化,使得通过拍摄某人的一段视频来测量他的脉搏并获取血液在人脸上流动的方式成为可能,同时也使一些微小形变可视化成为可能。该算法以标准视频序列作为输入,把其分解成不同的空间频率,然后采用滤波器提取感兴趣信号再进行放大,最后把放大后的信号与原信号相加后作为输出视频序列。此算法可以实时显示发生在由用户选定的频率上的变化。该方法可以用于医疗诊断,或者以后可以用来检测任何较小的运动,例如结构工程师可以检测风使建筑物或起重机摇摆或变形的情况以及螺栓的微小变动,可以预防和减少事故的发生。 文章针对欧拉视频放大技术不仅设计了系统的框架,通过系统流程图的方式很直观地展示该技术的实现过程,还针对技术中的每一步进行理论分析和仿真,而且对欧拉视频放大技术进行理论推导,对于放大因子、滤波器的选取也都有一定的理论分析和研究,接着使用该技术来实现人体脉搏和人脸颜色的变化的放大,并对实验结果的每一步进行仿真和分析,最后通过多人多次实验得到合适的脉搏和人脸颜色放大因子的范围。 本文的方法可以为医疗诊断提供一种更直观的方式。由于老人和婴幼儿的皮肤较脆弱,接触式传感器测量脉搏容易对人体造成危害,文中使用欧拉视频放大技术来放大脉搏,不仅可以实现无接触式脉搏测量,而且可以实现动态脉搏信号的实时检测。本文一方面针对能看到脉搏跳动的放大因子进行了多次实验,最后得出放大因子的取值范围。另一方面人脸颜色放大是从另外一个角度来反映人体健康的,同样也是针对心脏波动引起的变化进行的研究,是人体脉搏放大的一个辅助。同样针对人脸颜色变化的也做了实验,并得出能看到人脸颜色变化的放大因子的范围。

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