从智能手机面部视频中增强SpO2和心率估计,并动态选择最佳感兴趣区域
概括
这项研究引入了一种基于智能手机的新型系统,用于非侵入性监测血液氧和度 (SpO2) 和心率 (HR). 该框架使用人工智能来选择最佳的面部区域,确保准确的生命体征测量与临床标准相提并论.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 计算机科学 计算机科学
- 生理学 生理学 生理学
背景情况:
- 持续监测血液氧和度 (SpO2) 和心率 (HR) 对于评估心肺健康至关重要.
- 远程光波立体图 (rPPG) 为生命体征监测提供了一种非接触式方法,但其准确性取决于最佳感兴趣区域 (ROI) 选择.
- 目前的rPPG方法在动态ROI选择中面临挑战,以准确和强大的生命体征测量.
研究的目的:
- 从智能手机面部视频开发和验证用于SpO2和HR预测的非侵入性框架.
- 利用先进的神经模型进行动态的ROI识别和选择,不包括面部受阻区域.
- 通过在rPPG中优化ROI选择,确保可靠和精确的生命体征测量.
主要方法:
- 结合ResNet和CNN模型的新框架被开发用于从面部视频中动态的ROI选择.
- 该框架确定最佳的面部区域,提取rPPG信号,并预测SpO2和HR.
- 创建了一个综合面部和指尖视频的综合数据集,与临床设备 (Finapres NOVA,OMRON) 进行了基准测试.
主要成果:
- 拟议的框架在HR和SpO2预测方面实现了高精度,符合ISO,FDA和AAMI的性能标准.
- 人力资源的关键绩效指标包括MAE为0.697bpm和R平方为0.966.
- 对SpO2的关键性能指标包括MAE为0.73%,R平方为0.982,信号质量指数为HR的97.11%,SpO2的99.74%.
结论:
- 开发的非侵入性框架证明了使用智能手机面部视频的可靠和准确的SpO2和HR监控.
- 使用先进的神经网络进行动态ROI选择,提高了基于rPPG的生命体征测量的稳定性.
- 该系统显示出广泛,方便和非侵入性健康监测的巨大潜力.
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