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一种利用手指图像测量人体心率的方法.pdf
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2014年 1O月 西安电子科技大学学报
自然科学版 oct．2014
第 41卷 第 5期 J0URNAL 0F XIDIAN UNIVERSITY Vo1．41 No．5
doi：10．3969／j．issn．．6 一
种利用手指图像测量人体心率的方法 杨 增 印 ，马建 峰 ，孙
聪 ， 黄 德 俊 ， 叶春 晓 ， 陆地 群 1．西安 电子科技大学 计算机学院，陕西 西安 710071； 2．西安 电子科技大学 技术物理学院，陕西 西安 710071 摘要：在智能手机上，仅利用手机摄像头采集手指颜色的变化图像，实现人体心率的测量．采用图像频谱 分割法对采集的手指图像进行滤波，结合 3种像素包含的信息及包含的信息的差异性，利用 3种像素功率 密度谱加权计算 出光 电容积脉搏波．通过相隔点检测波峰法检测光 电容积脉搏波信号，测 出人体心率．将 测量结果与标准仪器测量结果进行对 比，平均误差为 1．82 ，与真实值的相关系数大于 9O ，证明了从手 指图像测量出入体心率参数的可靠性．将该测量方法应用到手机上，能极大地方便慢性病人对 自己健康状 态 的监控． 关键词：数字图像处理；光电容积脉搏波；图像频谱分割；智能手机；心率 中图分类号：TP317．4
文献标识码 ：A 文章编号： 1―07 M easurementofhuman heartrateusingfingerpictures YANGZengyin ，MAJianfeng ，SUN Cong ，HUANGDejun ， YE Chunxiao ．L己，Diqun 1．SchoolofComputerScienceandTechnology，XidianUniv．，Xi’an 710071，China 2．SchoolofTechnicalPhysics，XidianUniv．，Xi’an 710071，China Abstract： On thesmartphone，aphonecameraisusedto capturefingerimagestoachieveheartrate measurements．First，weapplythespectrum divisionmethodtofilterthecollectedfingerimages，andthen usetheweightedpowerdensityspectrum ofthethreepixeltocalculatethePPG
PhotoPlethysmoGraphy ． basedontheinformationanditsdifferenc
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从手部可以看出人体的疾病
手诊脚掌上的皮肤特点和手掌上是一样的，所以观察脚掌上的纹也可以看病，只是脚上的神经系统没有手上丰富和反应灵敏。脚掌的微循环也没有手掌丰富，而且皮肤也比手掌上的粗糙，观察起来极不方便，但在足底按摩治疗运用足穴压痛法诊病的还是很多的。&&手掌是末梢神经的集中区；手的神经反应直接传到大脑，大脑的指令也可以直接迅速的传达到手上。手与脑之间有精密的协调功能，手的活动直接调动着脑的思维反应。手掌皮肤的敏感度较高，它对冷热软硬，干湿涩滑的感觉比任何部位都细微，这种丰富的末梢神经活动对掌纹的生成变化有着不可低估的作用。如果微循环畅通，皮肤得到充分的濡养，掌纹就会显示出协调均匀的色泽。如果微循环受阻局部濡养失调，掌面就会萎缩，局部就会塌陷。当细胞分解和代谢受到影响，手部就会出现局部的隆起和塌陷，掌纹就会生长和消退。当微循环中二氧化碳过高时，多余的脂肪颗粒就会被送到手掌上堆积成丘，而这时人们往往也没感觉到血脂高的症状。因此手部掌色、掌丘、掌纹的变化是与神经传导功能，血液循环情况，人体微循环情况有着密切的关系。人手上共有374个穴位，其中经穴64个，手穴感应点74个，新针手穴42个，经外奇穴194个，手部集中着大量的人体信息，是我们由表识里判断健康的重要窗口。不仅掌纹和疾病有关，手的形态，手的色泽，手指与手掌的比例，掌丘的丰满程度均于疾病有关。因此。手掌珍病从五个方面谈起，采取和互相结合，互相认证的方式。把面诊，舌诊，耳诊结合起来，进一步提高诊病的准确性。第一部分&&&&&&&&&&&&& 掌形与疾病手的形态，大小，软硬均反应于人的脏腑血流状况，功能运行状况有关。&1．细长型掌面& 指的是掌面长度大于宽度的掌型，属内外相间的性格，多见于十八九岁的未成人和白领族，是善于思考型体质的一个特殊群体，易得失眠，健忘，神经衰弱类疾病。2．方型掌面&& 指的是掌面长度和宽度基本相同或者不超过1：0.8的比例，这类人性格内向，经营能力强，35岁以后易得心脑血管疾病。3.横短型掌面&&& 指的是掌面宽度大于长度，属外向性格，爱打抱不平，易得消化系统和肝胆疾病，掌面小指外缘突出者尤其明显。手的大小应与身高成正比，手的胖瘦应与体重成正比，若不成比例则是体内出现症状的象征。4.手小&&& 手小心脏就会相对小，常会有心悸的感觉。同时伴有血压偏低，血糖偏低易患头痛，经常感受到疲乏，女性还会痛经或月经不调，手小的人应该加强体育锻炼补充胶原蛋白，使心跳有力，手便会逐渐变大起来的。手小是因为缺钙造成的，因当补充胶原蛋白；每天步行1300步从而使心跳有力，手便会慢慢的大起来5．手大&&& 手大是骨质疏松的表现，小孩子的手与身躯发育相比显得很大要抓紧补钙，手指节长得快，提示体内的钙出现分布失调，手大往往易患心血管疾病。6．手胖&&& 手胖预示脂肪堆积，大鱼际挤压看会不会有深深的凹边区陷且迟迟不消失，心肌有缺血现象微循环就不好，若掌色发红，就要赶快查查血压，防止中风。肾病以及功能失调造成的浮肿也会导致手胖。7．手瘦&&& 胃肠功能弱，性格弱，易患神经衰弱。8．手软&&& 指骨骼软得可向掌背弯曲，不仅表明脾胃虚弱，同时还伴有胃肠神经衰弱，性格上优柔寡断，多思多虑，容易因心理暗示而引起情绪的变化，进而影响到消化系统功能，通过使用B族和钙及充足的蛋白质对消化系统进行调整，使体质强壮起来手也随之坚实、坚硬起来。9．手很硬&& 手硬指的是骨骼僵硬，分四种情况：A类风湿关节炎，发生晨僵和变形时易导致手硬。B肝病到了晚期，随着病情的加重，掌色越变越黄暗，手也会渐渐变硬，这时通过手的软硬就可以鉴别病情的轻重了。C肾病综合症的病人，因反复水肿的压迫，也会变硬得硬起来。D一般人没有原因的手硬：健康老人手硬——补肾壮骨&&小孩子手硬——补脾骨 女人手硬——活血化淤&男人手硬——清肝火10．手发亮&& 预示三个月后腰腿关节痛第二部分&&&&&& 掌色与疾病人的疾病有很多种，随着生存环境的改变，工业技术的发达，气候因素的改变出现了许多的现代疾病，这就要求我们在手掌诊病过程中要全方位观察、分析、区别征象。比如急性病与慢性病的区别，肝胆病与肠胃病的区别；当急性病发作时，因掌纹还未生成，应以观察掌色为主。慢性病应以观察掌纹为主，而慢性病急性发作时，掌色就很重要了，掌色不仅要看满手的色泽而且要观察病理纹的色，观察线上的色，观察内脏反映区的色。掌色的变化反映人体脏腑的血液循环和气流运行状况，健康人的掌色应为淡红色，用手按压褪色后很快恢复，表明血循环正常。如果不能迅速恢复，就要考虑贫血倾向。掌色诊病大体分为以下几种情况：一、&&&&&&& 内热掌掌面红白相间，为内分泌失调，主要症状为口苦、口干、晨起口有异味，偶尔胸闷气短。（与肾阳虚有关，脾胃不合）二、&&&&&&& 气滞掌掌面呈现红色，呼吸系统病症居多，易感冒、咳嗽有白色痰液失眠怕冷。这种人应当补充集中在食指指腹部和大小鱼际边缘，应注意检查血糖和尿糖，假如掌色从淡红渐渐向鲜红色发展，注意观察血压变化，特别是脉压差，健康人的脉压就该是40，高于或不是这个数值都属于血压不正常。这种变化和动脉硬化有关这种掌色常见于输血后，大病初愈后；练气功的人，更年期群体。三、血瘀掌&& 肝气郁结紫红色掌：（黑、暗）应考虑严重的心脏病，如冠心病、肺心病、哮喘病，应抓紧通过化瘀活血的方法改善掌色，当体内炎症得不到控制向败血病发展时，掌色也会出现因微循环瘀血引起的紫红色，这时可是危险信号，大意不得！这种掌色常伴有手发凉中指象蒜头，若中指扁平、方型，掌红但手心发白可考虑糖尿病的征象。四、寒症痛症掌：多见于大鱼际中部发青，[男性表现为急性腹痛腹泻、女性青春期月经不调痛经等]下部发青，关节炎和类风湿病。五、肝病掌：[爱吸烟者表现为指甲麻黄、平黄等15天后必得急病]手心发黄，全掌黄，黄中带红，肝胆病症，脸黄白眼球黄，急性黄胆性肝炎。六、免疫力低下掌：掌面红黄青相杂色，健康状况差，肝脾免疫功能差，往往有严重的慢性病，常常伴有肿瘤、疼痛、发热、脏器瘀血肿大，骨痛抽筋情绪波动等；女性还会有月经不调，小孩子会有夜啼、哭闹、消疲、厌食、消化不良、发育迟缓等症状；老年人出现这种掌色提示慢性或痛性疾病伴有炎症发作，应该引起重视要预防慢性病向癌症转化，吸烟成瘾的人在食指上会出现黄褐色，若黄褐色发暗、发黑、遍布掌面，表示肾衰、恶性肿瘤疑难杂症，血管瘤等。七、宿便掌[右掌心有青筋的回盲瓣部有摅宿便，便后会头疼和腹胀；左掌心有青筋的横截肠部有宿便、结肠癌、血脂等问题]掌面血管怒胀，大鱼际处明显，顽固性便秘直接影响心肝病患者，造成动脉硬化肝硬化、肝孵水、脸部三角区额头有痘痘者严重便秘；精神压力过大内分泌失调、失眠，手掌上表盘出现在不同的位置代表不同的疾病。1、手腕部出现青筋：为腹部寒凝的征兆，男性会有性功能减退，不育症，肾虚女性多为痛经，月经不调，不孕症等，小孩子多提示脾肾虚寒发育不良。（补铁和维）2、大鱼际出现青筋：多提示感冒发热，病愈后这种青筋可以褪去。若常年不褪提示心脏功能有损害。3、食指根部有青筋经常头痛。右手掌有青筋盲肠有粪便停滞，右手指根部青筋，结肠部有粪便停滞。左手掌青筋，乙状结肠有粪便停滞。左手指根部青筋，降结肠有粪便停滞。八、贫血掌太过苍白的手，表示患有贫血症，失血症，属于中医的虚寒症，气血亏损症的范围，苍白的掌色还要防止雷若氏终和症。手很白而且搓一搓不能变红的，需要靠药物加营养品调理，改善微循环手的颜色改变了，表示全身的体质在改变，如果只是手掌的某个局部发白，那就要根据手掌脏器对应图来判断原因了。1、大拇指根部出现苍白区，表示经常头痛，属于血管性头痛应采取改善脑血管供血的药物治疗。2、手掌的大鱼际部位出现苍白区，提示慢性消化不良，长期的苍白区是经常腹痛或痛经引起的。3、手掌的小鱼际部位出现苍白区，最常见的是月经不调，闭经子宫功能性出血，更年期综合症引起的。十个手指根部出现苍白区，提示慢性胃炎；十二指肠炎症引起的疼痛很久了。第三部分&&&& 手指的形态与疾病不仅掌纹和疾病有关，手的形态手指与手掌的比例同样与疾病有关。手指为人体的远端，也是血液回流的起点之一。中医自古认为五指能反映五脏六腑的盛衰。拇指与疾病[反应冠状动脉硬化的前兆]拇指与先天脑发育有关，可体现意志力一般以长而健壮为佳。1、拇指肿胀如鼓槌状多易患先天性心脏病或支气管扩张等胸部疾病。2、拇指节较短，过于坚硬不易弯曲，大多见于高血压，头痛；心脏病及中风患者。3、拇指过于薄弱再有弯曲现象，易出现神经衰弱，头痛失眠纳差等症状。 4、拇指第二节散乱多纹，指节纹散乱不清，易患头部疾病。5、拇指第一节较短过于坚硬，不易弯曲易患中风、头痛及心脏疾病。心理学家发现：拇指多过于粗壮，则脾气暴躁，拇指过于薄弱则柔弱胆小。二、食指与疾病[反映肝症状]&&& 一般从指节柔软富于弹性，圆长健壮为佳，指节的长度以第一节最长，二三节依次递减。食指偏曲指间有漏缝苍白瘦弱，容易劳累，萎靡不振，提示肝脏机能较差，易患消化系统疾病，第一节两侧露有青筋，提示肝脏排毒不畅第二节可提示肝脏表面变化，指肚部位可提示双目视力状况。三、中指与疾病[反映心脏症状]&& 中指一般以圆长健壮为佳，指型直而不偏曲，大多心脏机能好，元气旺盛，精神饱满而少病。1、中指苍折细弱，提示心脏机能较差，造血功能欠佳。2、中指偏曲，指间漏缝提示循环系统功能较差，还会影响肠道功能。3、中指的三个指节不对称，第二节特别长，提示钙质吸收功能较差，易患骨骼、牙齿方面的疾病。（中指突出的胆固醇高）四、无名指与疾病&&& 无名指又称“药指”以圆秀为佳，指型直不曲，指节圆润有力，指节纹清爽为佳无名指与人的整体健康状况有关，大多提示肾脏和生殖系统功能的强弱。1、无名指太长，易因生活不规律而影响身体健康。2、无名指太短，多提示元气太虚精神不振。3、无名指的第一节与性功能强弱有关，过于粗壮易内分泌失调，性功能亢进。4、无名指的第二节，与人的筋骨强弱有关，第二节过长，指节纹散布乱而苍白、瘦弱提示钙质代谢功能较差，骨骼和牙齿会较脆弱。5、无名指弯曲指节漏缝，提示泌尿系统功能较弱，同时又容易出现神经衰弱、头痛、失眠等症状。无名指第二节边缘出现褶纹，称“病约纹”[表示肾脏曾经受到过多药物伤害或因换肤而引起的]五、小指与疾病[主要反映性功能方面]&&&& 1、小指以指关节长短相称2、小指短小，提示生育机能弱，肾气不足易患难与共头晕、耳鸣、腰酸腿痛等病，女性多为子宫小或月经不调，男性多为性功能较弱。3、小指苍白细小且瘦弱易患肠道疾病，引起吸收不良或排便不畅。4、小指过度弯曲，女性多见卵巢功能差，易患不孕症，男性多见性功能障碍，易患阳痿、早泄等。通过手指诊病还应该注意指甲的形态、颜色、凹凸情况。1、大指甲：患难与共呼吸系统疾病和心血管疾病；小指甲：患消化系统疾病、不孕症；长指甲：抗病能力差，易感冒、抑郁症；窄指甲：心脏病，颈椎、腰椎病和骨质增生；短指甲：体格健壮，性情暴躁，易患难与共肝病和高血压及性功能低下。短而方的指甲没有半月弧患心脏病；方指甲：长度比例基本相同，甲板上出现红斑红紫相间，提示心脏病已经发生；三角指甲：易患脑中风；贝壳指甲：易患结核病、肺肿瘤、脊髓病变。2、凹指甲：患慢性消耗性疾病的征兆；凸指甲：患肺部疾病，哮喘、结核；纵嵴指甲：神经衰弱，免疫力差，支气管炎，上呼吸道重复感染；横纹指甲：凸起的横纹是心肌梗塞前兆，肝疾病人严重缺Va也会出现横纹指甲指甲纵构：深浅不匀形成沟状者：A、内分泌疾患，如糖尿病B、类风湿关节炎，银屑病、免疫系统病C、肝病、贫血指甲凹陷且深：A、心脏病（拇指上颜色发暗）B、严重营养不良C、麻疹& D、伤寒、猩红热、尿糖或药物中毒汤匙指甲：A、胃病&&& B、贫血及维生素缺乏扁平指甲：消化不良，慢性胃炎指甲自裂：高血压、糖尿病3、指甲半月瓣应为指甲的1/5——1/4，健康人的半月瓣应弧度圆润、色泽红润；半月瓣过大近2/3进，中风、高血压、冠心病的征兆；半月瓣过小，提示有低血压，并且免疫力下降，神经质的征兆，脑老化，健忘。半月弧向拇指方向偏斜带青色，心脏二间瓣有偏移现象，半月弧向小指方向偏斜带青紫色，提示肝胆不合，血压偏低和胆囊有问题。4、指甲白色斑点，表示缺锌，缺铁及人体所需矿物质在指甲诊病时还应注意以下几个方面，全指甲凹陷，提示肝血不足，软指甲，甲板脆、软、半透明状，易纵裂破碎为营养不良，体虚慢性肠胃症状，常见的白色指甲有这样的几种情况：1、整个指甲呈现白色：血虚、气血不足、贫血、手术后病人、月经过多或吸收障碍，指甲白且软萎，压之光华暗淡，多见于肝血不荣，元气亏损及脾虚寒湿，指甲呈现蜡白色，出血病晚期，如上消化道出血，肝硬化致食道，静脉曲张破裂，妇科子宫大出血，指甲苍白且指甲肉消瘦，手心寒凉脾胃虚寒如慢性结肠炎、痢疾2、点状白：缺钙、体内有寄生虫、习惯性便秘、神经质、体力透支者&&&& 3、线状白：肝硬化、心肌硬塞、铝砷中毒、肾炎、低蛋白症指甲呈现红色1、深红紫色：心脏供血不好，若口唇青紫，心脏缺氧，脑血栓前兆& 2、鲜红：皮肤病&&& 3、前端红：甲根玻璃白色：慢性肾衰&& 4、后端红带：胃炎，心脏瓣膜病变[指甲呈现黑色：恶习性、消耗性疾病]手指长于手掌胃功能较差，手掌长于手指，十二指肠功能差，男性无名指应长于食指，表示先天机能足，女性食指应长于无名指，长多少表示先天机能强多少，反之表示先天不足，男性两只手越是不对称的人，其体内精子活动能力就越低&根据现代医学的脊髓神经反射理论和中医的经络理论的研制开发，经多年临床验证认为捏指疗法对多种疾病具有预防和治疗作用。1、肝病：揿捏右手拇指的两个关节2、耳鸣：揿捏双手无名指的三个关节3、糖尿病：揿捏左手拇指的两个关节4、高血压：揿捏左手小指的根部5、心脏病：揿捏左手小指三个关节的内侧6、皮炎：揿捏双手食指根7、痛经：揿捏双手食指的三个关节8、眼睛疲劳：揿捏右手中指的三个关节9、增强体力：揿捏左手中指的三个关节病理纹的出现，要早于疾病症状的出现。例如：手上出现“+”表示体内有了炎症，发展成“＃”有些人会感到不适或疼痛，即便是掌上出现“＃”产生的不适症状，仍引不起大多数人的重视，好多人只有症状严重了，影响工作和生活了才会去就医，而这时掌上的纹已形成“*”纹。高血压的病理纹，在青年时期就可以出现，及时防护完全可以推迟发病的年龄。肿瘤早期的病理纹，临床价值更高，只要识别准确，越早发现越好，病理纹呈红色：急性炎症，呈白色：慢性炎症，呈青色：寒症，呈黄色：虚症。一般的说，正常人的手上最容易出现的病理纹有八种：1、“+”字纹，表示某脏器功能失调，某部位发生炎症，较“*”“＃”纹预示病情较轻，病程较短，处于疾病早期或或提示病情好转，疾病将愈，在线纹中央出现的含义比单独出现大如“+”的含义比斜“+”大在3线起端出现是幼年营养不良， 3线末端出现提示体力减退，在2线上出现要防止突发性疾病发生。如“+”纹呈深红色表示病症正在发生。2、“＃”字纹表明炎症时间长，变化绶慢，不发生实质性变化，如出现在胆区，提示有炎症无结石。3、“*”字纹表明某脏器存在气滞血淤现象，出现在胆区预示着胆结石，出现在心区预示着将发生心绞痛，并表明病程长病情节较严重。4、星形纹：出现在3线上或1线上，易患突发性疾病或癫痫带脑伤，或缺血型血管意外病变，五、六十岁时出现偏瘫的比率较高，但愈后情况较好，死亡率低。5、三角形纹：三角形纹表明的病情比“＃”轻、比“+”重并向“*”发展。独立的三角形纹比在各主要掌褶纹形成的三角纹的意义大、横过主线的三角纹为疾病的征兆、提示相关脏器功能障碍，1线末端的三角纹有心脑血管疾病潜伏隐患，病情呈发展趋势是晚年易患心脑血管疾病的特征。6、方格纹：为各种疤痕（手术外伤等诸因所致）的掌纹表现，有保护和增强各区丘所提示的疾病向健康良好方面发展的功能。7、岛形样纹：在主线上多为恶兆，提示相关脏器功能障碍，可能有炎症肿块和肿瘤向恶性变化，岛纹越小越有意义，过大的岛纹则只预示所在区域代表的脏器虚弱。2线上的岛纹提示身体虚弱，多病或头部受伤，理智失常。1线上的岛纹，提示心脏疾病。3线、4线上的岛纹多是疾病的符号，变色的岛纹表明肿瘤和癌变。8、环形样纹：与外伤有关，受到较重外伤一般可在掌纹上留下环型纹。掌纹的变化，急性病症的纹10——15天就会改变，慢性病的纹三个月左右也会发生变化。掌丘诊病应与掌纹诊病有机结合的同时，还应注意左右手的区别，不同的病症左右手的征象将有所不同：脾胃病以左手为准&& 肝胆病以右手为准&&&& 心脏病看双手卵巢和乳腺：哪只手发现病理纹就考虑哪侧；无论何病双手同时出现病理纹就确诊无疑了。右手的“木丘星”上出现的“＃”比左手多，表明胆病重于胃病，反之胃病重于胆病。肝病：右手肝区纹多于左手，表示肝病重于胃病，肝气郁结、肝瘀。
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