利用微弱头部运动进行基于相机的呼吸检测
图像与视频处理
2019-06-20 v1 信号处理
摘要
近年来，从视频序列中非接触式检测呼吸率取得了显著进展。常见技术要么直接评估由呼吸引起的胸部运动，要么基于通过分析由于皮肤组织血液动力学特性而产生的细微颜色变化，借助远程光体积描记(rPPG)来实现。然而，从rPPG提取血液动力学参数通常较为困难，尤其在皮肤对相机不可见时。相比之下，从胸部运动提取呼吸信号被证明是一种鲁棒的方法。但是，胸部区域的可见性无法在任何应用场景中保证，例如当相机设置被优化以提供头部特写图像时。在这种情况下，需要一种替代的呼吸检测方法。有理由假设胸部与头部之间的机械耦合会诱发头部的微小运动，其如同在rPPG中一样也可从细微颜色变化中检测到。尽管这些运动的强度预计在尺度上要小得多，但感知这些强度变化可为后续的呼吸率分析提供相当合适的呼吸信号。为研究此耦合，我们对12名受试者进行了实验研究，并应用基于运动和基于rPPG的方法从头部区域和胸部估计呼吸频率。我们的结果表明，可以从面部区域推导出与胸部运动相关的信号。当rPPG信号无法可靠导出且胸部运动检测也无法应用时，该方法是基于rPPG的呼吸率估计的可行替代方案。
引用
@article{arxiv.1906.08192,
title = {Exploiting Weak Head Movements for Camera-based Respiration Detection},
author = {Fabian Schrumpf and Christoph Moench and Gerold Bausch and Mirco Fuchs},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.08192},
year = {2019}
}