適応的関心領域に基づくビデオ心拍数測定

CHEN Sen-lu ,  

LIU Yu-liang ,  

XU Tuan-wei ,  

摘要

ビデオベースの非接触型光電容積脈波(Photoplethysmography, PPG)は、非接触心拍数モニタリングを実現できます。非接触PPG信号の品質向上と非接触PPG技術による心拍数検出の精度向上のために、適応的関心領域(Region of Interest, ROI)手法を提案します。独立ベクトル解析を用いて顔を領域分割し、その後正規化分割を使用して、信号対雑音比と相関度が最も高い小さなブロックを適応的ROIとして選択して心拍数を取得します。適応的ROIの加重平均および周波数領域処理により非接触PPG信号を得ます。事前に定めたROI手法と比較して、本手法は頭部静止状態における心拍数誤差の平均値と標準偏差を(4.72±6.46)回/分から(0.52±1.49)回/分に低減し、二乗平均平方根誤差(Root Mean Square Error, RMSE)を7.96回/分から1.50回/分に下げ、平均誤差率を9.45%から1.73%に減少させました。頭部運動状態での誤差は(1.02±2.91)回/分、RMSEは2.11回/分で、誤差は50%以上低減されました。Bland-Altmanおよび相関分析を用いて本手法と接触型PPG計器で得られた心拍数を比較し、頭部静止時の95%信頼区間は-2.44~3.48回/分、運動時は-2.76~4.79回/分と算出されました。最後に接触型PPG信号の波形と比較することで、本手法が詳細なPPG信号を取得できたことを証明しました。実験結果は、本手法がPPG信号の品質と心拍数の精度を大幅に向上させたことを示しています。

关键词

光電容積脈波;非接触心拍数;適応的関心領域;独立ベクトル解析;正規化分割;信号対雑音比

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