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题名基于多通道雷达数据融合的人体心率精准测量
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作者
郭洪瑞
曹汇敏
杨克奇
张朱珊莹
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机构
中南民族大学生物医学工程学院
认知科学国家民委重点实验室
医学信息分析及肿瘤诊疗湖北省重点实验室
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出处
《生物医学工程学杂志》
EI
CAS
北大核心
2024年第3期461-468,共8页
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基金
国家自然科学基金(61178087)。
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文摘
为实现人体心率的非接触式测量并提高其测量的精准度,本文提出一种基于多通道雷达数据融合的人体心率测量方法。雷达数据首先依次对每个通道数据进行人体位置识别、相位提取与解缠绕、相位差分、功率谱熵优化的带通滤波以及快速独立成分分析提取。再将四通道数据叠加融合后,使用霜冰优化的变分模态分解分离出心跳信号。最后引入线性调频Z变换进行心率估计。经过40组数据验证,本文方法的平均均方根误差为2.35次/分,平均错误率为2.39%,皮尔逊相关系数为0.97,置信区间为[–4.78,4.78]次/分,一致性误差为–0.04次/分。实验结果显示,本文提出的测量方法在准确性、相关性、一致性方面表现出色,能够实现人体心率的精准测量。
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关键词
雷达信号处理
多通道数据融合
非接触心率测量
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Keywords
Radar signal processing
Multi-channel data fusion
non-contact heart rate measurement
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分类号
R318
[医药卫生—生物医学工程]
TN957.51
[医药卫生—基础医学]
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题名非规律运动伪迹干扰鲁棒的人脸视频心率检测
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作者
成娟
殷辰楚
宋仁成
付静
刘羽
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机构
合肥工业大学生物医学工程系
合肥工业大学测量理论与精密仪器安徽省重点实验室
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出处
《中国图象图形学报》
CSCD
北大核心
2024年第7期2024-2034,共11页
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基金
国家自然科学基金项目(62171176,62176081,62271186)
中央高校基本科研业务费专项资金资助(JZ2021HGPA0061)。
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文摘
目的 基于远程光电容积脉搏波描记法(remote photoplethysmograph,rPPG)的非接触人脸视频心率检测广泛应用于移动健康监护领域,由于其携带的生理参数信息幅值微弱,容易受到运动伪迹干扰。据此,提出了一种结合非负矩阵分解(nonnegative matrix factorization,NMF)和独立向量分析(independent vector analysis,IVA)的非规律运动伪迹去除的视频心率检测方法,记为NMF-IVA。方法 首先,将面部感兴趣区域(region of interest,RoI)分为多个子区域(sub RoIs,SRoIs),利用平均光照强度、光照强度变化、信噪比这3个指标筛选出3个最优质的SRoIs,并获取每个SRoI的绿色通道时间序列。其次,将3个绿色通道时间序列去趋势、带通滤波后送入NMF-IVA进行盲源分离。然后,对分离后的源信号进行功率谱密度分析,并且将峰值信噪比最高且主频落在心率感兴趣范围内的源信号确定为血容量脉冲(blood volume pulse,BVP)信号。最后,将BVP信号的主频确定为所测量心率的主频,从而计算出心率值。结果 实验在2个公开数据集UBFC-RPPG和UBFC-PHYS,及1个真实场景自采数据集上与最相关的7种典型的rPPG方法进行比较,在UBFC-RPPG数据集上,相比于性能第2的单通道滤波(single channel filtering,SCF)方法,均方根误差提升了1.39 bpm(beat per minute)、平均绝对误差提升了1.25 bpm、皮尔逊相关系数提升了0.02;在UBFC-PHYS数据集上的T2情况下,其性能提升最为显著,相比于性能第2的独立向量分析(IVA)方法,均方根误差提升了16.42 bpm、平均绝对误差提升了9.91 bpm、皮尔逊相关系数提升了0.64;在自采数据集上,除了低于深度学习方法性能之外,所提NMF-IVA方法在传统方法中取得了最好的结果。结论 所提NMF-IVA方法对规律信号提取具有敏感性,即便是在头部存在剧烈非规律运动情况下,相比于传统方法亦能取得最优结果,该结果能够媲美基于深度学习的方法。
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关键词
远程光电容积脉搏波描记法(rPPG)
非接触式心率检测
盲源分离(BSS)
非负矩阵分解(NMF)
独立向量分析(IVA)
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Keywords
remote photoplethysmograph(rPPG)
non-contact heart rate measurement
blind source separation(BSS)
nonnegative matrix factorization(NMF)
independent vector analysis(IVA)
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分类号
TN911.7
[电子电信—通信与信息系统]
TP751.1
[电子电信—信息与通信工程]
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题名基于监控视频的非接触式心率信号检测方法
被引量：2
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作者
吕东岳
邹博超
田子
黎宏河
谢海永
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机构
中国电子科学研究院
社会安全风险感知与防控大数据应用国家工程实验室
首都医科大学人脑保护高精尖创新中心
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出处
《中国电子科学研究院学报》
北大核心
2020年第12期1163-1169,共7页
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基金
国家科技重大专项重大新药创制(2018ZX09201-014)
国家自然科学基金项目(U19B2032)
+2 种基金
全国一体化国家大数据中心先导工程(20500908,17111001,17111002)
社会安全风险感知与防控大数据应用国家工程实验室主任基金项目(18112403)
精神疾病诊断与治疗北京市重点实验室资助(2018JSJB03)。
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文摘
针对基于成像式光电容积描记(Imaging Photo Plethysmography,IPPG)原理的非接触式心率测量技术在实际应用中面临的两大问题:①人脸局部遮挡、整形、化妆;②成像设备帧率不稳定、监控视频信号传输延时造成的非均匀采样,提出了一种基于人脸面部区域选择与信号重采样的脉搏波信号预处理方法,对从监控视频信息中采集的特征信号进行预处理,实现了脉搏波信号的准确、均匀提取。实验结果表明,经过本方法预处理得到的脉搏波信号能够在实际使用中获得更加准确的测量结果。
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关键词
非接触式心率测量
面部区域选择
信号重采样
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Keywords
non-contact heart rate measurement
face region selection
signal resampling
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分类号
TP391
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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题名基于交叉滑动窗口模型算法的非接触心率测量方法
被引量：1
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作者
汤春明
张凯凯
王慧泉
田磊
于翔
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机构
天津工业大学电子与信息工程学院
天津工业大学生命科学学院
天津工业大学工程教学实习训练中心
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出处
《天津工业大学学报》
CAS
北大核心
2020年第2期54-60,共7页
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基金
武汉工程大学协作项目(2301/028663)。
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文摘
为解决传统接触式心率测量系统设备昂贵、操作复杂的问题,在远程光电容积描记法(remote photoplethysmography,r PPG)测量心率的基础上,提出一种基于交叉滑动窗口模型(cross sliding window model,CSWM)算法的非接触心率测量方法。首先调用人脸检测模型SSD300检测视频中的人脸,然后使用Otsu算法对人脸皮肤区域进行分割,并用形态学方法腐蚀皮肤之间的眼睛、嘴巴区域,同时用KCF算法跟踪人脸,并将人脸区域均分为2×2的大小,然后使用CHROM算法提取rPPG波形,最后运用CSWM方法对rPPG波形进行处理,得到实时变化的心率。实验结果表明:该方法计算出的心率与同时用脉搏血氧仪测出的心率之间的平均准确率为97.9217%,Bland-Altman一致性系数达0.962302,完全满足临床要求。
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关键词
远程光电容积描记法(rPPG)
人脸检测模型SSD300
OTSU算法
KCF算法
交叉滑动窗口模型(CSWM)
非接触心率测量
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Keywords
remote photoplethysmography(rPPG)
face detection model SSD300
Otsu algorithm
KCF algorithm
cross sliding window model(CSWM)
non-contact heart rate measurement
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分类号
TP261.1
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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