基于光电容积脉搏波描记法的柔性血压传感器标定方法研究 被引量：1

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作者 时未 董林玺 +3 位作者 翁斌辉 程家根 杨伟煌 刘超然 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2648-2658,共11页

基于光电容积脉搏波描记法(Photo Plethysmo Graphy,PPG)的柔性传感器可进行心率(Heart Rate,HR)和血压(Blood Pressure,BP)检测,但是对其检测结果的标定报道甚少.据此,本文提出一种基于模拟血液循环的反射式PPG心率检测和血压标定系统... 基于光电容积脉搏波描记法(Photo Plethysmo Graphy,PPG)的柔性传感器可进行心率(Heart Rate,HR)和血压(Blood Pressure,BP)检测,但是对其检测结果的标定报道甚少.据此,本文提出一种基于模拟血液循环的反射式PPG心率检测和血压标定系统.以蠕动泵来产生脉动流,通过调节其转速的大小来控制模拟血液输送的频率和压力,从而引起弹性乳胶管内模拟血液体积的变化,而改变反射光的信号周期与强度,贴近于人体脉搏测量过程的实际场景.该系统心率检测误差均值为0.27778,95%一致性界限为(-2.59562,3.15117),所测收缩压(Systolic Blood Pressure,SBP)和舒张压(Diastolic Blood Pressure,DBP)的拟合优度分别为0.97185和0.98111.经标定后的柔性PPG传感器对4名志愿者检测的SBP和DBP的平均偏差(Mean Deviation,MD)±标准差(Standard Deviation,SD)均值分别为(1.21±2.16)mmHg和(0.76±2.02)mmHg,均符合且远小于美国医疗仪器促进协会(Association for the Advancement of Medical Instrumentation,AAMI)所制定的衡量血压计精度的标准指标(5±8)mmHg.结果表明,该系统能够准确高效地标定柔性PPG传感器,为实现便携式可穿戴设备的精准血压检测提供标定基础. 展开更多

关键词 柔性可穿戴传感器 光电容积脉搏波描记法 脉搏波传输时间 血压标定 心率检测

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基于遥测光电容积脉搏波描记法的心率测量综述 被引量：2

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作者 吕相文 田子 +1 位作者 吕东岳 袁柳 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第2期448-456,共9页

遥测光电容积脉搏波描记法(remote photoplethysmography,rPPG)是一种无需接触即可实现心率等生理信号测量的技术,在重症监护、情绪感知、驾驶员状态评估等医疗和工业领域中都有较大的应用潜力。然而基于遥测光电容积脉搏波描记法的非... 遥测光电容积脉搏波描记法(remote photoplethysmography,rPPG)是一种无需接触即可实现心率等生理信号测量的技术,在重症监护、情绪感知、驾驶员状态评估等医疗和工业领域中都有较大的应用潜力。然而基于遥测光电容积脉搏波描记法的非接触心率测量容易受到光照、运动等多种因素干扰,为提高非接触式生理指标测量的精度,中外学者做了大量的研究工作。系统性地综述了基于rPPG的非接触式心率为代表的生理指标测量研究进展。首先,概述了rPPG技术的背景和原理,而后对比分析了基于rPPG心率测量的主流传统方法,此外对基于深度学习的rPPG心率测量最新研究进展进行了分类阐述,最后讨论了非接触心率测量的前景以及未来研究方向。 展开更多

关键词 面部视频 心率测量 非接触 深度学习 遥测光电容积脉搏波描记法(remote photoplethysmography rPPG)

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基于光电容积脉搏波描记法的无创连续血压测量 被引量：53

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作者 李章俊 王成 +2 位作者 朱浩 金凡 马俊领 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期607-614,共8页

为了摆脱传统血压计充气袖带的束缚、实现长期连续的血压监测,很多学者开展了基于PPG实现无创、连续血压监测的研究。阐述基于光电容积脉搏波描记法(PPG)实现无创、连续血压测量的基本原理。将当前基于PPG无创血压监测的研究分为3类,分... 为了摆脱传统血压计充气袖带的束缚、实现长期连续的血压监测,很多学者开展了基于PPG实现无创、连续血压监测的研究。阐述基于光电容积脉搏波描记法(PPG)实现无创、连续血压测量的基本原理。将当前基于PPG无创血压监测的研究分为3类,分别为心电(ECG)与PPG结合的血压测量技术、两路PPG结合的血压测量技术、脉搏波特征参数血压测量技术,分析这3类技术的基本测量原理、测量精度及其优缺点。在此基础上,论述基于PPG实现无创、连续监测血压的发展方向。 展开更多

关键词 血压 光电容积脉搏波描记法 无创

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基于光电容积脉搏波的心血管多参数检测系统 被引量：10

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作者 张振强 陈真诚 +1 位作者 顾爽 韩慧茹 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第20期8383-8388,共6页

为了实现人体心血管多参数检测,设计了一种基于光电容积脉搏波描记法(photoplethysmography,PPG)的心血管多参数检测系统。该系统采用S5PV210处理器为控制核心,设计了指端脉搏波采集及滤波电路,提取指端脉搏波信号特征,测量人体心率、... 为了实现人体心血管多参数检测,设计了一种基于光电容积脉搏波描记法(photoplethysmography,PPG)的心血管多参数检测系统。该系统采用S5PV210处理器为控制核心,设计了指端脉搏波采集及滤波电路,提取指端脉搏波信号特征,测量人体心率、血氧饱和度、血压值。结果表明:与标准仪器对比,心率测量最大误差为5次/min;血氧饱和度测量最大误差为2%;血压测量满足ANSI/AA-MI国际电子血压仪标准。 展开更多

关键词 心血管 多参数 光电容积脉搏波描记法 指端脉搏波 信号特征

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基于PbS量子点光电探测器的脉搏检测系统研究 被引量：2

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作者 李力 耿会娟 +1 位作者 张天昊 朱建平 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1236-1243,共8页

脉搏蕴含人体丰富的血流信息,检测脉搏并推导出人体心血管系统健康状态正成为研究的热点。本文利用热注射法合成得到尺寸为3 nm的PbS量子点,在金叉指电极表面通过旋涂的方法构筑PbS量子点光电探测器。基于已制备的PbS量子点光电探测器... 脉搏蕴含人体丰富的血流信息,检测脉搏并推导出人体心血管系统健康状态正成为研究的热点。本文利用热注射法合成得到尺寸为3 nm的PbS量子点,在金叉指电极表面通过旋涂的方法构筑PbS量子点光电探测器。基于已制备的PbS量子点光电探测器研制了数据可视化的脉搏检测系统。运用光电容积脉搏波描记法,对同一测试者不同运动状态以及不同测试者同一运动状态进行测量,经过电路处理将测得的数据显示在电子显示屏上。结果表明,探测器在15.2μW·cm^(-2)光强度照射下,其响应度(R)和探测率(D^(*))在-3 V偏压下分别为0.33 A/W和1.33×10^(12) Jones。将其应用于测量脉搏电路中,系统能够有效接收并测得人体脉搏信号。上述结果表明基于PbS量子点光电探测器的脉搏检测系统在灵敏度、稳定性以及可靠性均满足应用要求。 展开更多

关键词 硫化铅量子点 光电探测器 光电容积脉搏波描记法 脉搏波测量

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融合rPPG和人脸三维法向量的非接触情绪感知技术

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作者 王宇 刘宇昂 +9 位作者 赵梦洁 涂晓光 牛知艺 杨明 刘建华 殷举航 朱新宇 石臣鹏 章超 张铖方 《电讯技术》 北大核心 2024年第10期1667-1676,共10页

近年来,基于深度学习的情绪识别技术取得了显著进展。然而,现有方法主要集中在面部图像或视频上,忽略了其他模态信息,导致鲁棒性和稳定性不足。为了解决这一问题,提出了一种融合多模态信息的面部表情识别方法。首先将输入的人脸视频进... 近年来,基于深度学习的情绪识别技术取得了显著进展。然而,现有方法主要集中在面部图像或视频上,忽略了其他模态信息,导致鲁棒性和稳定性不足。为了解决这一问题,提出了一种融合多模态信息的面部表情识别方法。首先将输入的人脸视频进行远程光电容积脉搏波(Remote Photo plethysmography,rPPG)信号和人脸三维法向量的提取,其次将这两种模态的信息输入其相应的情绪特征提取子网络,提取出对应的情绪特征向量。然后,将这两种模态提取出的情绪特征向量进行融合,生成一个丰富的特征向量,最后将其输入分类器进行情绪分类任务。通过这种多模态信息融合的方式,提高了面部表情识别的准确性和稳定性。对所提方法在不同数据集上进行了验证,实验结果表明,该方法在多样化面部表情识别中的表现优于当前先进的情感识别方法,具有更高的鲁棒性和稳定性。 展开更多

关键词 非接触情绪感知 多模态表情识别 远程光电容积脉搏波描记法(rppG) 人脸三维法向量

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一种高效实时脉搏血氧监测系统的研究 被引量：11

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作者 张根选 石波 +2 位作者 刘胜洋 陈建方 TSAUYoung 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期187-191,共5页

针对传统的脉搏血氧监测存在光电检测电路复杂、实时性差等缺点，本文提出了一种高效实时的监测方法。以光电容积脉搏波描记法（PPG）为基本原理，构建了以光频转换技术为核心的全数字硬件系统，采用零相移数字滤波和小波分析技术实现... 针对传统的脉搏血氧监测存在光电检测电路复杂、实时性差等缺点，本文提出了一种高效实时的监测方法。以光电容积脉搏波描记法（PPG）为基本原理，构建了以光频转换技术为核心的全数字硬件系统，采用零相移数字滤波和小波分析技术实现脉搏血氧信号的预处理，运用线性回归分析完成血氧饱和度的计算。采用Fluke的Index2血氧模拟仪产生的标准信号进行测试，在70％～100％范围，误差小于2％。结果表明，该方法切实有效，具有电路简单、数据利用率高等优点，可以实现血氧值的秒级更新。 展开更多

关键词 脉搏血氧饱和度 光电容积脉搏波描记法 光频转换 线性回归分析 SATURATION (SpO2)

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基于Photoplethysmography和弹性常数的动脉弹性检测方法 被引量：2

8

作者 季忠 胡锐兴 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期873-877,976-977,共5页

针对目前无创动脉弹性检测存在检测费时,操作不便的问题,研究一种基于光电容积脉搏波描记法(photoplethysmography,简称PPG)和弹性常数评估糖尿病患者动脉弹性的检测方法。依据动脉径向振动的压力波方程和弹簧常数模型推导出评估动脉弹... 针对目前无创动脉弹性检测存在检测费时,操作不便的问题,研究一种基于光电容积脉搏波描记法(photoplethysmography,简称PPG)和弹性常数评估糖尿病患者动脉弹性的检测方法。依据动脉径向振动的压力波方程和弹簧常数模型推导出评估动脉弹性的弹性常数,研究弹性常数与臂踝脉搏波传播速度(brachial ankle pulse wave velocity,简称baPWV)的相关性。统计分析结果表明,基于PPG和桡动脉搏波的弹性常数具有明显的相关关系(p<0.001,r=0.85)。baPWV和基于PPG的弹性常数具有明显的负相关关系(p<0.001,r=-0.701);多元回归分析同样表示两者明显相关。此外,用t检验研究实验组和对照组之间弹性常数的差异;P<0.05表明两组之间的差异有统计学意义。基于PPG的弹性常数法可以有效区分实验组和对照组的动脉弹性特征,是一种快速、有效的动脉弹性检测方法。 展开更多

关键词 动脉弹性 光电容积脉搏波描记法 弹性常数 臂踝脉搏波传播速度 糖尿病患者

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近场通信技术下的无源心率检测方法 被引量：3

9

作者 张帆 王文廉 王玉 《中国测试》 CAS 北大核心 2021年第12期14-22,共9页

可穿戴的实时检测和诊断设备在生物医学领域的需求日益增加,而电源是可穿戴设备发展的薄弱环节。利用现有的近场通信(NFC)技术,设计一种无源无线柔性心率检测系统。测量端通过微型NFC天线从智能手机获得能量,利用光电容积脉搏波描记法(P... 可穿戴的实时检测和诊断设备在生物医学领域的需求日益增加,而电源是可穿戴设备发展的薄弱环节。利用现有的近场通信(NFC)技术,设计一种无源无线柔性心率检测系统。测量端通过微型NFC天线从智能手机获得能量,利用光电容积脉搏波描记法(PPG)完成脉搏信号采集,并把信号处理结果发送到手机,进行记录和分析。对多名志愿者进行不同身体状态(运动状态、工作状态、休息状态)的心率测试,分析心率值和脉搏速率变异性(PRV)。实验结果表明,系统能够快速实时测量人体心率数据,实现无源无线生理信号监测,满足柔性可穿戴设备的设计需求。 展开更多

关键词 心率测量 近场通信 可穿戴测量 光电容积脉搏波描记法

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基于生成对抗网络的PPG⁃ECG信号转换方法 被引量：1

10

作者 周韡鼎 陈兆学 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2023年第3期608-615,共8页

心电(Electrocardiogram,ECG)信号的长期检测与评估对心血管疾病的诊断和预防至关重要。心电信号的检测通常需要在患者身上安装电极,易使受试者产生不适感,适用范围有限。相对而言,使用光电容积描记法(Photoplethysmography,PPG)检测得... 心电(Electrocardiogram,ECG)信号的长期检测与评估对心血管疾病的诊断和预防至关重要。心电信号的检测通常需要在患者身上安装电极,易使受试者产生不适感,适用范围有限。相对而言,使用光电容积描记法(Photoplethysmography,PPG)检测得到的脉搏波(Pulse wave)信号不仅包含丰富的心血管生理和病理信息,而且易于测量。考虑到PPG与ECG信号间存在固有的映射关系,本文基于生成对抗网络(Generative adversarial network,GAN)提出了一种将PPG转换为ECG信号的模型。该模型生成器由Unet模型组成,并且在特征图融合方面参考了Unet++的结构,而其判别器由卷积神经网络组成。在训练过程中,采用梯度惩罚方式增加了生成模型的稳定性。基于公用数据集进行了实验,通过对比53名受试者样本的处理结果,新模型所生成ECG信号的均方根误差(Root mean square error,RMSE)、Pearson相关系数(ρ)和Fréchet距离(Fréchet distance,FD)三个指标分别提升了3.4%、5.5%和0.4%,证明新模型具有更好的PPG⁃ECG转换效果。 展开更多

关键词 光电容积描记法 心电 脉搏波 生成对抗网络 深度学习

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基于生成对抗学习的标准rPPG信号生成

11

作者 涂晓光 胡哲昊 +5 位作者 胡俊强 刘建华 雷霞 刘宇昂 王宇 冯子亮 《电讯技术》 北大核心 2024年第7期1088-1094,共7页

为了提高生成远程光电容积脉搏波描记法(remote Photoplethysmography,rPPG)信号的波形规律性,降低心率计算难度,提出了一种标准化rPPG的信号生成方法。将人脸视频输入到生成对抗网络的生成器中,生成器通过有标签数据进行监督训练,预测... 为了提高生成远程光电容积脉搏波描记法(remote Photoplethysmography,rPPG)信号的波形规律性,降低心率计算难度,提出了一种标准化rPPG的信号生成方法。将人脸视频输入到生成对抗网络的生成器中,生成器通过有标签数据进行监督训练,预测得到人脸视频中蕴含的rPPG信号。为了进一步优化生成器的预测结果,使用数学建模方法生成标准的rPPG信号,并将其与生成器预测的信号同时输入至判别器中进行对抗学习,不断优化生成器参数,使得生成器能够学习标准信号的波形分布。这样,生成器预测的信号波形在形态上更接近于真实rPPG信号的波形分布,从而有利于后续心率计算。在不同数据集上进行的实验结果表明,该方法可以显著提高预测的准确性,且拥有更高的信噪比。 展开更多

关键词 非接触式心率测量 远程光电容积脉搏波描记法 生成式对抗网络

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运用视觉和主成分分析的非接触式心率测量 被引量：2

12

作者 李铁军 王旭之 +2 位作者 刘今越 田浩辰 齐恒佳 《机床与液压》 北大核心 2018年第22期72-75,共4页

图像光电容积脉搏波描记法(PPGi)是一种利用视觉采集并分析人体皮肤由于充放血所引起的颜色变化来测量心率的方法。与传统的使用电极的方法相比较,这种方式能够提供更舒适的生理信息提取,在一些非医疗场景的健康监测和人机交互场景中是... 图像光电容积脉搏波描记法(PPGi)是一种利用视觉采集并分析人体皮肤由于充放血所引起的颜色变化来测量心率的方法。与传统的使用电极的方法相比较,这种方式能够提供更舒适的生理信息提取,在一些非医疗场景的健康监测和人机交互场景中是非常重要的。一种运用自动人脸追踪和主成分分析RGB三色通道来提取脉搏信号的方法被提出,分别对10名实验者进行视频拍摄,并在日光、灯光和日光与灯光同时存在的3种情况下实验,在视频拍摄人脸的同时用一个多导睡眠仪(用来测心电图)作对比。实验结果表明:该算法在准确提取出脉搏心率的同时,能够大幅降低运算时间。 展开更多

关键词 计算机视觉 非接触式测量 脉搏信号 图像光电容积脉搏波描记法 主成分分析 去趋势化

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非接触式心率测量研究初步 被引量：9

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作者 冯军 汤文明 +1 位作者 曹剑剑 余瑛 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期627-631,共5页

基于Matlab软件平台,通过图像光电容积脉搏波描记法(iPPG),提取心率波信号。结合人脸检测与跟踪技术,选取脸部三角区域作为感兴趣区域(ROI),从中分析提取i PPG信号,然后采用快速傅里叶变换计算出心率。通过对20名志愿者的实验,结果显示... 基于Matlab软件平台,通过图像光电容积脉搏波描记法(iPPG),提取心率波信号。结合人脸检测与跟踪技术,选取脸部三角区域作为感兴趣区域(ROI),从中分析提取i PPG信号,然后采用快速傅里叶变换计算出心率。通过对20名志愿者的实验,结果显示在不同颜色通道(R、G、B)提取出的心率信号的信噪比不同,其中G通道的心率信号最强。分析数据显示,与医用心电测量仪相比,该方法测量的平均误差为1.73 beat/min。采用光容积成像技术检测方法,可进一步实现血液灌注三维可视化,能检测动脉血氧饱和度、呼吸率、神经系统的生理活动和新生儿监护,甚至能应用于家庭移动医疗、运动检测等大众场合,提高便捷性,降低医疗成本。 展开更多

关键词 图像光电容积脉搏波描记法(iPPG) 非接触 心率 人脸检测 跟踪

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