心率 (HR) 估計(jì)是健康監(jiān)測(cè)的重要組成部分，可提供有關(guān)人類生理和情緒狀態(tài)的有用見解。在過(guò)去十年左右的時(shí)間里，研究人員探索了非接觸式心率估計(jì)的新方法，主要是為了克服與需要身體接觸的傳統(tǒng)方法相關(guān)的不適或皮炎。使用相機(jī)進(jìn)行非接觸式 HR 估計(jì)就是此類方法的一個(gè)示例。
該方法的重點(diǎn)是血量脈沖(BVP)，它會(huì)導(dǎo)致視頻中捕獲的面部膚色發(fā)生輕微的時(shí)間變化。通過(guò)檢查這些顏色變化，可以估計(jì) HR。然而，由于這些顏色變化幅度較小，HR 估計(jì)的準(zhǔn)確性會(huì)受到面部運(yùn)動(dòng)、環(huán)境照明變化和噪聲的不利影響。
為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，日本的一組研究人員現(xiàn)已開發(fā)出一種利用血脈時(shí)間特征的新方法。重要的是，它建立在脈沖表現(xiàn)出準(zhǔn)周期性行為的能力之上，這將其與噪聲偽影區(qū)分開來(lái)。
該研究由東京理科大學(xué)電氣工程系初級(jí)副教授 Yoshihiro Maeda 博士領(lǐng)導(dǎo)，并發(fā)表在IEEE Access上。東京理科大學(xué)的 Takayuki Hamamoto 教授和 Kosuke Kurihara 教授以及津田大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系的 Daisuke Sugimura 副教授也參與了這項(xiàng)研究。
所提出的方法利用動(dòng)態(tài)模式分解(DMD)，這是一種分析多維時(shí)間序列信號(hào)中的時(shí)空結(jié)構(gòu)的技術(shù)。它還采用基于心率頻率醫(yī)學(xué)知識(shí)的最佳時(shí)空結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)選擇。
Kosuke Kurihara 解釋說(shuō)：“我們的方法與以前的 DMD 應(yīng)用不同，通過(guò)將物理信息 DMD 納入時(shí)滯坐標(biāo)系中，有效地建模和提取 BVP 信號(hào)，同時(shí)考慮到 BVP 動(dòng)力學(xué)的非線性和準(zhǔn)周期性。”博士學(xué)位學(xué)生。
所提出的方法僅依賴于跟蹤人臉視頻中的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，無(wú)需在人的身體上安裝任何檢測(cè)器。在該方法中，監(jiān)控連續(xù)變化的面部視頻時(shí)間序列被轉(zhuǎn)換為RGB時(shí)間序列信號(hào)，這有助于提取皮膚下發(fā)生的血量變化信息。在有效處理可能滲透到數(shù)據(jù)中的噪聲或錯(cuò)誤信息后，觀察到的 RGB 信號(hào)將轉(zhuǎn)換為脈搏波信息數(shù)據(jù)。
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