睡眠研究的“无感之眼”——擎烽启航非接触式rPPG技术如何拓展心理实验室的夜间监测能力

睡眠研究是心理实验室的重要研究方向。从失眠机制到睡眠呼吸暂停,从梦境解析到睡眠与记忆巩固的关系,多导生理记录仪一直是睡眠研究的核心设备。传统睡眠多导生理记录仪需要被试者头部粘贴多个电极、胸部佩戴呼吸带、手指夹着血氧探头——这种“全副武装”的测量方式本身就会干扰被试者的自然睡眠。在心理实验室的睡眠研究中,“测量行为干扰被测量对象”的问题尤为突出——被试者知道自己正在被多导生理记录仪监测,往往难以进入正常的睡眠状态。

擎烽启航自主研发的非接触式生理心理检测系统(rPPG) ,为心理实验室的睡眠研究提供了一种全新的“无感测量”方案。rPPG技术利用普通摄像头捕捉人体面部或皮肤表面的微弱颜色变化——每一次心跳都伴随着血液在血管中的搏动,这种搏动会引起皮肤反射光线的周期性波动。通过高灵敏度的信号处理算法,系统可以从视频图像中提取出心率心率变异性等关键生理指标。在心理实验室的睡眠研究中,被试者无需佩戴任何电极或传感器,只需在自然睡眠环境中被摄像头记录,即可完成整夜的心率心率变异性监测。

擎烽启航的rPPG技术准确率可达95%以上。更高的准确率得益于公司自主研发的基于3D卷积神经网络(3D CNN) 的rPPG信号提取方法,该方法已申请国家发明专利。与传统rPPG算法相比,3D CNN能够同时捕捉视频图像中的空间信息和时间信息,有效抑制了头部微小运动和环境光线变化带来的干扰噪声。在心理实验室的睡眠研究中,这意味着即使被试者在睡眠中有轻微的翻身动作,系统依然能够稳定地提取心率信号。

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人因实验室同样可以从rPPG技术中获益。在人因实验室的驾驶模拟研究中,非接触式生理信号采集可以在不干扰驾驶员操作的前提下完成心率心率变异性的实时监测。在人因实验室的长时程疲劳研究中,rPPG技术可以连续数小时监测被试者的生理指标变化,无需担心电极脱落或皮肤过敏等问题。

心理实验室的睡眠研究不再需要电极束缚,当人因实验室的疲劳监测不再需要传感器干扰,rPPG非接触式生理采集技术正在让生理信号测量从“接触式”走向“无感式”。擎烽启航,正在用rPPG技术为心理实验室人因实验室的睡眠研究与疲劳监测开启一扇“无感之眼”。

#多导生理记录仪#

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