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基于PPG的视频信号心率提取及心理健康预测

“吼”组

Macos Ubuntu MinGW

一、项目介绍

1. 产品前景

​ 如今,人们对医疗、安全与健康的需求日益增长。心率监测是分析人体生理与心理健康状况的重要手段,通过对心率的监测,可以实现对用户的生理和心理健康状态的分析,从而实现在医疗、安全等领域的应用。汽车上,通过心率监测及健康状态估计可以掌握驾驶员的疲劳状况,从而适时提醒,避免疲劳驾驶及安全问题。部分监控场合,也可通过测量心率获取被监控对象的心理生理健康状况,从而及时进行救助。

​ 我们的软件可以通过获取视频中的人脸反映出的心率信息,结合对心率信息的经典分析方法,实现对人的心率监测和简单的健康状况估计,力图为公众的安全健康保障添砖加瓦。

2. 产品功能

​ 目前,医院最普遍的方法是采用心电图机(EEG)检查患者的心脏功能,但监测时间较短且人力物力成本较高。大多消费类电子设备如穿戴式手环、手表通常是监测用户的运动心率,且受限于功耗,通常五分钟或十分钟才测一次,医学参考价值不大,且应用场景受限(需要佩戴手环)。

​ DARMA是一家创立于美国硅谷的创新医疗健康科技公司,旗下的一款监测垫可以非接触式的测量心率,无需穿戴、无需直接接触便可以进行心率、呼吸频率等生命体征的监测。但仅能监测睡眠时的健康状况,对普通民众的应用场景有限。

​ 综上可知,目前的心率监测方式存在使用场景受限的问题。因此,我们希望实现一款非接触式的心率监测软件,能够通过摄像机对目标区域的拍摄获取被监测者的面部图像,分析得到对应的PPG信号,并结合对指夹器信号的学习,实现对心率的监测。

3. 预期用户

​ 我们的软件能够在非接触、甚至不知情的情况下对人员的心率进行监测。因此,我们的软件及设备可以用于机动车中,用来监测司机的心率以确保驾驶的安全等。此外,在某些重大的刑事案件、或关乎国家安全等重要事件的调查中,可以在被监测方不知情的情况下检测其心率,并从而获知其基本的心理健康等状态。

二、人员分工

  • 顾炜伦、胡彦:人脸检测及检测选框算法
    • 初步:检测人脸后确定选框计算表征心率的值,优化选框位置抖动现象,基本实现有效的信号采集功能;
    • 进阶:选择合适方法提取信号,如比较均值与其他滤波、不同相机、不同颜色空间等;C++版本;
  • 席大鹏、吴研:图形界面开发
    • 初步:学习 Qt,尝试使用 Qt 基本功能、视频流获取与显示、文件浏览器等;
    • 进阶:使用 Qt 开发界面;集成 OpenCV;
  • 刘雨辰、何炜华:信号滤波与心率提取
    • 初步:对检测组得到的信号进行滤波,得到平滑且不失真的心率信号;提取基本信息如周期、幅值等;信号切片与格式化保存(为训练做初步准备);
    • 进阶:使用在线算法;训练神经网络识别简单情绪;
  • 苏星宇:统筹及相关
    • 初步:各部分需求与接口设计,确立时间节点,完善任务分配;协助各组;
    • 进阶:支持 cmake 编译,协调各组完成最终软件的开发;
  • 田洋:实验及相关
    • 初步:实验安排及开展、基本数据处理;协助各组;
    • 进阶:待定;

Releases

No releases published

Packages

No packages published

Languages

  • C++ 98.3%
  • CMake 0.7%
  • Cuda 0.5%
  • C 0.3%
  • Python 0.2%
  • Java 0.0%