Fotopletismografia Remota.pptx

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1. Introdução à Fotopletismografia Remota Medição do pulso cardíaco mediante imagens de vídeo Dr. José D. Bermúdez Castro [email protected]

2. O que é a Fotopletismografia ? ‹#›

3. Fotopletismografia ‹#›

4. Fotopletismografia Definição: A Fotopletismografia (PPG - Photoplethysmography) é um método ótico para a medição da reflectância ou transmissão da luz da pele que pode ser usado para a detecção do pulso . Princípio de Funcionamento: ‹#› Esquerda: artérias mais estreitas e menos absorção (maior refletividade) da fonte de luz verde. Direita: artérias mais largas e mais absorção de luz (menor refletividade) Credits: https://theconversation.com/how-reliable-is-your-wearable-heart-rate-monitor-98095

5. Fotopletismografia Definição: A Fotopletismografia (PPG - Photoplethysmography) é um método ótico para a medição da reflectância ou transmissão da luz da pele que pode ser usado para a detecção do pulso . ‹#›

6. Princípio de Funcionamento: Fotopletismografia (PPG) ‹#› Esquerda: pessoa quieta, mostrando um sinal de frequência cardíaca facilmente identificado. À direita: o mesmo sensor minutos depois, durante a caminhada. Credits: https://theconversation.com/how-reliable-is-your-wearable-heart-rate-monitor-98095

7. Fatores que afetam a PPG : Volume sanguíneo Movimento da parede dos vasos sanguíneos Orientação das células vermelhas Fotopletismografia (PPG) ‹#›

8. Aplicações : Frequência cardíaca e o ciclo cardíaco Respiração Saturação de oxigênio (Covid-19) Pressão arterial Impressão digital (antifraude) Fotopletismografia (PPG) ‹#›

9. O que é a Fotopletismografia Remota ? ‹#›

10. Princípio de Funcionamento : Os fenômenos explorados no rPPG estão intimamente relacionados ao ciclo cardíaco. Durante cada ciclo , o sangue circula do coração para a cabeça através das artérias carótidas. Esse influxo periódico de sangue afeta tanto as propriedades ópticas da pele facial quanto o movimento mecânico da cabeça , permitindo aos pesquisadores medir a FC remotamente. Fotopletismografia Remota (rPPG) ‹#› Rouast, P. V., Adam, M. T., Chiong, R., Cornforth, D., & Lux, E. (2018). Remote heart rate measurement using low-cost RGB face video: a technical literature review. Frontiers of Computer Science , 12 (5), 858-872.

11. Princípio de Funcionamento: Credits: Wang et al. (2017). Algorithmic principles of remote-PPG. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 64(7), 1479–1491. DOI: 10.1109/TBME.2016.2609282 Fotopletismografia Remota (rPPG) ‹#›

12. Conceitos: A rPPG mede a variação das mudanças de reflexão da luz (vermelha, verde e azul) na pele , como o contraste entre a reflexão especular e a reflexão difusa. A reflexão especular é a reflexão pura da luz da pele. A reflexão difusa é o reflexo que permanece da absorção e dispersão no tecido da pele, que varia com as alterações do volume sanguíneo. Fotopletismografia Remota ‹#›

13. Princípio de Funcionamento: Fotopletismografia Remota ‹#›

14. Fotopletismografia Remota Aplicações: Frequência cardíaca e o ciclo cardíaco Anti fraude Covid-19 Monitoramento de Crianças ‹#›

15. Princípio de Funcionamento: credits: http://alumni.media.mit.edu/~djmcduff/assets/remote-physiology.html Fotopletismografia Remota ‹#›

16. Pipeline de processamento : Fotopletismografia Remota ‹#› Boccignone, G., Conte, D., Cuculo, V., D’Amelio, A., Grossi, G., & Lanzarotti, R. (2020). An Open Framework for Remote-PPG Methods and their Assessment. IEEE Access , 8 , 216083-216103.

17. Extração da Face : Fotopletismografia Remota ‹#›

18. Extração da Face: Dada uma sequência de vídeo v(t) , o objetivo é extrair a cada frame o quadro que contém o rosto . Fotopletismografia Remota ‹#› Extractor de Face Boxes [y, x, h, w] v(t)

19. Extração da Face: Dada uma sequência de vídeo v(t) , o objetivo é extrair a cada frame o quadro que contém o rosto . Métodos: Métodos clássicos Viola & Jones 1 Deep Learning MTCNN 2 Tracking Kalman Filter [1] Viola, P., & Jones, M. (2001, December). Rapid object detection using a boosted cascade of simple features. In Proceedings of the 2001 IEEE computer society conference on computer vision and pattern recognition. CVPR 2001 (Vol. 1, pp. I-I). IEEE. [2 ]Zhang, K., Zhang, Z., Li, Z., & Qiao, Y. (2016). Joint face detection and alignment using multitask cascaded convolutional networks. IEEE Signal Processing Letters , 23 (10), 1499-1503. Fotopletismografia Remota ‹#›

20. Extração da Face: MTCNN: Exemplos Robusto a iluminação, escala, pose. Fotopletismografia Remota ‹#›

21. Extração da Face: Tracking Fotopletismografia Remota ‹#›

22. Princípio de Funcionamento: Fotopletismografia Remota ‹#›

23. Processamento da Região de Interesse (ROI) : Objetivo: Coletar pixels contendo os componentes de sinal mais informativos para a estimativa da frequência cardíaca. Melhores regiões: Todo o rosto Regiões retangulares predeterminadas a testa, o nariz ou as bochechas. A seleção de ROI é um processo crítico que muitas vezes requer refinamentos a fim de remover ruídos e artefatos , preservando elementos confiáveis para detecção de batimento Fotopletismografia Remota ‹#›

24. Processamento da Região de Interesse (ROI): Tracking dos Pontos fiduciais usando Modelos Ativos de Apariencia (AAM) Fotopletismografia Remota ‹#›

25. Processamento da Região de Interesse (ROI): Fotopletismografia Remota ‹#›

26. Princípio de Funcionamento: Fotopletismografia Remota ‹#›

27. Processamento do Sinal RGB: Para cada frame t , e para cada banda, Computar estatísticas (média, mediana) dos pixels de cada região R , Fotopletismografia Remota ‹#›

28. Princípio de Funcionamento: Fotopletismografia Remota ‹#›

29. Preprocessing Reduzir ruído e artefatos. Movimentos da fase, mudanças na iluminação, etc. Manter a informação mais relevante Fotopletismografia Remota ‹#›

30. Preprocessing Fotopletismografia Remota ‹#› Sinal no Tempo Sinal na Frequência Frequências posiveis: [0.7 Hz, 4 Hz] → [42 bpm, 240 bpm]

31. Métodos: Fotopletismografia Remota ‹#›

32. M étodos: Fotopletismografia Remota ‹#› x ( t )

33. Métodos: Análise de Componentes Principais (PCA) Análise de Componentes Independentes (ICA) Análise da Banda Verde Análise do Chroma ( CHROM ) Métodos Baseados em DL. ... Fotopletismografia Remota ‹#›

34. Métodos: Fotopletismografia Remota ‹#› x ( t )

35. Métodos: Fotopletismografia Remota ‹#›

36. Métodos: Análise de Componentes Principais Fotopletismografia Remota ‹#› R B R B R B

37. Métodos: CHROM Fotopletismografia Remota ‹#›

38. Espectro : Fotopletismografia Remota ‹#›

39. Espectro Fotopletismografia Remota ‹#› Transformada de Fourier Peak Max

40. Introdução à Fotopletismografia Remota Medição do pulso cardíaco mediante imagens de vídeo Dr. José D. Bermúdez Castro [email protected]

41. Paso a paso Baixar python e instalar python: https://www.anaconda.com/products/individual Criar um ambiente para python 3.7 (abrir o cmd de Anaconda) conda create --name rPPG python==3.7 Ativar o ambiente: conda activate rPPG Execução em tempo real dum sistema de rPPG para medir o pulso cardíaco. ‹#›