최근 우리 사회에 직·간접적 트라우마로 불릴만한 큰 재난·재해나 사고들이 끊이지 않고 있으며, 교통사고를 포함한 사건 사고의 증가로 인한 트라우마가 사회적 이슈로 대두되고 있다. 이러한 트라우마와 같은 정신 질환을 분석하기 위해 객관적인 지표로서 생체 신호를 취득 및 분석한다. 대표적으로 바이오(생체) 정보는 다양한 분야에서 사용되고 있는 가운데, 심장 박동 수 및 HRV(...
최근 우리 사회에 직·간접적 트라우마로 불릴만한 큰 재난·재해나 사고들이 끊이지 않고 있으며, 교통사고를 포함한 사건 사고의 증가로 인한 트라우마가 사회적 이슈로 대두되고 있다. 이러한 트라우마와 같은 정신 질환을 분석하기 위해 객관적인 지표로서 생체 신호를 취득 및 분석한다. 대표적으로 바이오(생체) 정보는 다양한 분야에서 사용되고 있는 가운데, 심장 박동 수 및 HRV(Heart rate variability)는 의료 및 웰빙, 스포츠 응용 분야에서 사용되는 대표적인 생체 정보 중 하나이다. 특히 인간의 내면 상태를 파악하고 이를 통해 심리적 문제를 가지는 환자들을 치료하는 연구과 진행 중이다. 인간의 내면 상태를 파악하는데 심장 박동 수는 중요한 생체 정보이다. 대부분의 심장 박동 수 측정방법은 근거리, 센서 부착하는 방법을 사용한다. 대표적으로는 PPG(Photoplethysmography), ECG(Electrocardiography) 방법이 있다. 하지만 이러한 방법들은 센서 착용이 어려운 운동선수, 환자 및 유아에게는 적합하지 않은 방법이다. 또한, 얼마 전까지 비접촉 방법으로는 생체 신호를 측정하는 것이 불가능한 것으로 간주했다. 비접촉 방법을 목표로 레이저 변위 센서, 도플러 레이더 센서를 이용한 비접촉 방법이 연구되고 있지만, 장거리나 주변 환경, 환자의 움직임에 영향을 받는 단점을 가지고 있다. 그러나 최근 이미지 처리 기술의 진보에 따라 비접촉 방법으로도 생체 정보 취득이 가능해졌다. 본 논문에서는 센서를 부착하지 않고 심장 박동 수를 측정하는 방법을 제안한다. 원거리에서 열화상 카메라를 이용하여 사람의 심장 박동 수를 측정한다. 일반적으로 사람의 피부는 혈액 흐름에 의한 미세한 온도 변화가 발생한다. 혈관의 미세한 온도 변화는 열화상 카메라를 이용해도 육안으로 파악하기 힘든 수준이다. 열화상 카메라를 이용하여 사람의 혈관 위치를 추적한다. 이후 얼굴 피부의 혈류에 의한 미세한 온도 변화에서 노이즈를 제거 및 시계열 신호를 증폭한다. 증폭된 시계열 신호를 이용하여 심장 박동 수를 계산한다. 심장 박동 수를 계산하기 위해 시계열 신호를 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transfrom, DFT)하여 주파수 도메인으로 변경한다. 이후 심장 박동 수에 해당하지 않는 저주파와 고주파를 제거하고 사람의 심장 박동 수에 해당하는 주파수 대역에서 심장 박동 수(bpm, Beats per minute)를 계산한다. 제안하는 방법은 센서를 부착하지 않음으로써 센서 착용에 대한 거부감, 불편함을 제거하고 심장 박동 수를 측정하는 방법이다. 남녀 12명을 대상으로 실험한 결과 정확도 약 90.92%를 달성하였다. 혈관 탐색 실패 경우를 제외한 경우 정확도 94.54%를 달성하였다.
주요어: 생체 신호, 비접촉 센서, 심장 박동 수, 열화상 카메라
최근 우리 사회에 직·간접적 트라우마로 불릴만한 큰 재난·재해나 사고들이 끊이지 않고 있으며, 교통사고를 포함한 사건 사고의 증가로 인한 트라우마가 사회적 이슈로 대두되고 있다. 이러한 트라우마와 같은 정신 질환을 분석하기 위해 객관적인 지표로서 생체 신호를 취득 및 분석한다. 대표적으로 바이오(생체) 정보는 다양한 분야에서 사용되고 있는 가운데, 심장 박동 수 및 HRV(Heart rate variability)는 의료 및 웰빙, 스포츠 응용 분야에서 사용되는 대표적인 생체 정보 중 하나이다. 특히 인간의 내면 상태를 파악하고 이를 통해 심리적 문제를 가지는 환자들을 치료하는 연구과 진행 중이다. 인간의 내면 상태를 파악하는데 심장 박동 수는 중요한 생체 정보이다. 대부분의 심장 박동 수 측정방법은 근거리, 센서 부착하는 방법을 사용한다. 대표적으로는 PPG(Photoplethysmography), ECG(Electrocardiography) 방법이 있다. 하지만 이러한 방법들은 센서 착용이 어려운 운동선수, 환자 및 유아에게는 적합하지 않은 방법이다. 또한, 얼마 전까지 비접촉 방법으로는 생체 신호를 측정하는 것이 불가능한 것으로 간주했다. 비접촉 방법을 목표로 레이저 변위 센서, 도플러 레이더 센서를 이용한 비접촉 방법이 연구되고 있지만, 장거리나 주변 환경, 환자의 움직임에 영향을 받는 단점을 가지고 있다. 그러나 최근 이미지 처리 기술의 진보에 따라 비접촉 방법으로도 생체 정보 취득이 가능해졌다. 본 논문에서는 센서를 부착하지 않고 심장 박동 수를 측정하는 방법을 제안한다. 원거리에서 열화상 카메라를 이용하여 사람의 심장 박동 수를 측정한다. 일반적으로 사람의 피부는 혈액 흐름에 의한 미세한 온도 변화가 발생한다. 혈관의 미세한 온도 변화는 열화상 카메라를 이용해도 육안으로 파악하기 힘든 수준이다. 열화상 카메라를 이용하여 사람의 혈관 위치를 추적한다. 이후 얼굴 피부의 혈류에 의한 미세한 온도 변화에서 노이즈를 제거 및 시계열 신호를 증폭한다. 증폭된 시계열 신호를 이용하여 심장 박동 수를 계산한다. 심장 박동 수를 계산하기 위해 시계열 신호를 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transfrom, DFT)하여 주파수 도메인으로 변경한다. 이후 심장 박동 수에 해당하지 않는 저주파와 고주파를 제거하고 사람의 심장 박동 수에 해당하는 주파수 대역에서 심장 박동 수(bpm, Beats per minute)를 계산한다. 제안하는 방법은 센서를 부착하지 않음으로써 센서 착용에 대한 거부감, 불편함을 제거하고 심장 박동 수를 측정하는 방법이다. 남녀 12명을 대상으로 실험한 결과 정확도 약 90.92%를 달성하였다. 혈관 탐색 실패 경우를 제외한 경우 정확도 94.54%를 달성하였다.
Recently, trauma problems are increasing in our society due to major disasters, disasters and accidents. Trauma through indirect experience as well as the actual victim is a problem. Mental disorders such as trauma are rarely treated through objective data and most of them are treated through counse...
Recently, trauma problems are increasing in our society due to major disasters, disasters and accidents. Trauma through indirect experience as well as the actual victim is a problem. Mental disorders such as trauma are rarely treated through objective data and most of them are treated through counseling. To analyze such trauma-like mental disorders, biological signals are acquired and analyzed as objective indicators.Typically, bio-information is used in various fields, while heart rate and heart rate variability (HRV) are one of the representative biometric information used in medical, well-being and sports applications. Most heart rate measurement methods are near-field and sensor-attached methods. Typical methods include PPG (Photoplethysmography) and ECG (Electrocardiography) methods. However, these methods are not suitable for athletes, patients and infants who are difficult to wear sensors. It has also been considered impossible to measure biosignals by a non-contact method until recently. Non-contact methods using laser displacement sensors and Doppler radar sensors have been studied for the non-contact method, but they have disadvantages that they are affected by long distance, surrounding environment, and patient's motion. However, with the progress of imaging technology in recent years, it has become possible to acquire bio information by non-contact method. In this paper, we propose a method to measure the heart rate of a person using a thermal camera at a distance without attaching a sensor. In general, skin temperature of human skin changes due to blood flow. The minute temperature changes of the blood vessels can not be grasped visually even with a thermal imaging camera. It uses a thermal camera to track the position of a person's blood vessels, remove noise from minute temperature changes due to blood flow in the face skin, and amplify time series signals. The heart rate is calculated using the amplified temperature time series signal. To calculate the heart rate, the time-series signal is frequency-domain modified using discrete Fourier transform. Thereafter, the low frequency and high frequency not corresponding to the heart rate are removed, and the heart rate is calculated in the frequency band corresponding to the heart rate of the person. The proposed method removes the inconvenience to wear the sensor by not attaching the sensor and measures heart rate. Experiments with 12 male and female subjects showed that the accuracy was about 90.92%. Except for the failure of vessel retrieval, the accuracy was 94.54%.
Recently, trauma problems are increasing in our society due to major disasters, disasters and accidents. Trauma through indirect experience as well as the actual victim is a problem. Mental disorders such as trauma are rarely treated through objective data and most of them are treated through counseling. To analyze such trauma-like mental disorders, biological signals are acquired and analyzed as objective indicators.Typically, bio-information is used in various fields, while heart rate and heart rate variability (HRV) are one of the representative biometric information used in medical, well-being and sports applications. Most heart rate measurement methods are near-field and sensor-attached methods. Typical methods include PPG (Photoplethysmography) and ECG (Electrocardiography) methods. However, these methods are not suitable for athletes, patients and infants who are difficult to wear sensors. It has also been considered impossible to measure biosignals by a non-contact method until recently. Non-contact methods using laser displacement sensors and Doppler radar sensors have been studied for the non-contact method, but they have disadvantages that they are affected by long distance, surrounding environment, and patient's motion. However, with the progress of imaging technology in recent years, it has become possible to acquire bio information by non-contact method. In this paper, we propose a method to measure the heart rate of a person using a thermal camera at a distance without attaching a sensor. In general, skin temperature of human skin changes due to blood flow. The minute temperature changes of the blood vessels can not be grasped visually even with a thermal imaging camera. It uses a thermal camera to track the position of a person's blood vessels, remove noise from minute temperature changes due to blood flow in the face skin, and amplify time series signals. The heart rate is calculated using the amplified temperature time series signal. To calculate the heart rate, the time-series signal is frequency-domain modified using discrete Fourier transform. Thereafter, the low frequency and high frequency not corresponding to the heart rate are removed, and the heart rate is calculated in the frequency band corresponding to the heart rate of the person. The proposed method removes the inconvenience to wear the sensor by not attaching the sensor and measures heart rate. Experiments with 12 male and female subjects showed that the accuracy was about 90.92%. Except for the failure of vessel retrieval, the accuracy was 94.54%.
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