В российской компании «Криптонит» (входит в «ИКС Холдинг») разработали метод удаленного измерения частоты дыхания. Он способен повысить доступность телемедицины для жителей удалённых регионов и персонала на изолированных объектах. Также инновационный метод имеет потенциал в сфере транспортной безопасности. С его помощью можно выполнять фоновый мониторинг состояния водителей, машинистов и пилотов. Об этом CNews сообщили представители «Криптонит».
Традиционный контроль частоты дыхания через нагрудные или носовые датчики неудобен и ограничивает свободу движений. Существующие бесконтактные аналоги неточны и требуют идеальных условий. Новая разработка «Криптонита» сочетает обычную веб-камеру и алгоритм, использующий нейросеть на одном из этапов обработки видеосигнала. Это позволяет отказаться от нательных датчиков и предложить доступное практическое решение без заметного ущерба точности.
Предложенный метод определения частоты дыхания базируется на сегментации изображения области груди и живота с помощью нейросети MediaPipe. Она создает маску, по которой выполняется анализ вертикальных смещений грудной клетки в кадре, характерных для вдоха и выдоха. Алгоритм отфильтровывает всё, что движется иначе — жесты рук, повороты головы и другие «недыхательные» движения.
Полученный сигнал — это временной ряд, отражающий движение грудной клетки. Сначала он сглаживается путём усреднения по скользящему окну, а затем к нему применяется фильтр низких частот. Такой подход удаляет большую часть шума и не затрагивает данные, связанные с дыханием. На финальном этапе алгоритм определяет пики, которые соответствуют вдохам, и по ним вычисляет частоту дыхания.
Тестирование проводилось на видеозаписях общей продолжительностью более 2,5 ч. В условиях свободной активности испытуемых ошибка метода составила менее 5%.
«Наш алгоритм решает ключевую проблему бесконтактной диагностики. Он отделяет дыхательные движения от любой другой активности человека. Это делает метод применимым в реальных условиях», — сказал автор метода Алексей Протопопов, специалист отдела перспективных исследований компании «Криптонит».
Разработанный метод оценки частоты дыхания по видео открывает новые возможности для массового дистанционного мониторинга показателей жизнедеятельности. Вот основные сценарии его применения — телемедицина: быстрая оценка жизненно важных показателей во время онлайн-консультаций; мониторинг водителей и операторов: выявление усталости, сонливости и уровня стресса по изменениям пульса и дыхания; изолированные профессии: самодиагностика для космонавтов, полярников, работников труднодоступных станций и удалённых объектов; общественные места: скрининг в залах ожидания аэропортов, вокзалов и других местах скопления людей для выявления лиц с признаками респираторных заболеваний или в состоянии стресса.
Разработка продолжает исследования компании «Криптонит» на стыке машинного зрения и медицины. Ранее «Криптонитом» был представлен метод бесконтактного измерения пульса с помощью веб-камеры. Новое решение логично дополняет его. Вместе эти методы формируют комплексную систему для дистанционной оценки двух ключевых показателей жизнедеятельности — сердечного ритма и частоты дыхания.
Поделиться
