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零接觸、少風險, 最新心率及呼吸偵測技術

採訪撰文/邱詩琁、圖片提供/國立雲林科技大學智慧辨識產業服務研究中心
護心與科技
1 min
近幾年,在COVID-19 疫情推波助瀾之下,誕生了不少零接觸的相關科技技術, 「零接觸檢測——心率及呼吸偵測技術」即是一例,因應疫情等特殊狀況, 避免接觸帶來的感染風險,無需碰觸到檢測者,即可偵測到其心率和呼吸。

由國立雲林科技大學智慧辨識產業服務研究中心研發的「零接觸檢測――心率及呼吸偵測技術」,透過攝影鏡頭結合AI及電腦視覺技術,觀察臉部因心臟跳動、呼吸時所產生的微震動、膚色及溫度變化,以估算受測者的心率及呼吸。

靈活運用三種偵測技術

計畫主持人國立雲林科技大學張傳育教授表示,該偵測技術包含了三種技術運用,可因應環境和使用情境,採取最合適的技術以達成非接觸量測的最佳結果。第一種為微震動技術,心臟跳動時所打出的強力血壓,會讓頭部跟著微震動,一般人體不會察覺,但透過攝影鏡頭一秒鐘30 格的影像紀錄,再透過訊號處理器、濾波器處理,結合AI技術輔助,便可從震動次數推算出心率和呼吸。

第二種為遠程光電容積脈搏波(rPPG)技術,心臟收縮和舒張時輸送至微血管和回流的血液會有微小顏色變化,透過觀察額頭微血管因血流經過所造成膚色變化的時間,進一步推算出週期和心率。

第三種熱顯像儀技術在疫情期間被廣泛運用。因血液送出和回流時的溫度並不一樣,鼻子呼吸所呼出的氣體亦會造成溫度變化,呼氣時溫度較高,吸氣時較低。這些細微的溫度變化便足以讓熱顯像儀技術判別呼吸和心率。

在過暗的環境中,rPPG技術難以辨識膚色微小變化,但熱顯像和微震動技術可突破環境光源的限制。因應不同需求和使用環境,相關產品開發可結合最適技術。

零接觸呼吸及心率檢測技術受邀展出

輕鬆快速檢測,應用場域廣泛

想像一下,早晨起床,你站在鏡子前,透過鏡子裡的內嵌鏡頭,你的心率和呼吸立即被判讀出來,這些數據若記錄下來,可作為長期觀察健康變化的指標之一。若是應用在長照或嬰幼兒照護上,將鏡頭放置於床頭,判讀後的數據或異常通報直接傳送至護理站或嬰幼兒父母的手機App,可即時掌握長輩或嬰幼兒的健康狀況。

張傳育教授表示,疫情期間,曾經和防疫旅館合作,在房內設置量測鏡頭,量測結果直接傳送至控制中心,省去旅館工作人員一天要幫染疫者量測三次的時間,更重要的是,大幅降低了感染風險。

零接觸技術的心率偵測誤差目前約±4下/ 分,呼吸率偵測誤差為±1次/ 分,準確度趨近醫療級的生理量測儀器。並且可同時偵測單人、多人,若整合生理訊號量測系統、嬰兒監視器、魔鏡等系統裝置;可運用於負壓隔離病房、月子中心、居家等場域,或是健身房、演唱會等多人進出的入口,降低人與人接觸的感染風險。

張傳育
國立雲林科技大學 資訊工程系
特聘教授
現職
● 國立雲林科技大學資訊工程系特聘教授
● 國立雲林科技大學智慧辨識產業服務研究中心主任
● 工業技術研究院服務系統科技中心數位長

學歷
● 國立成功大學電機工程學博士

經歷
● 中華民國影像處理與圖形識別學會理事長
● 工業技術研究院服務系統科技中心技術長、副執行長
● 臺灣網路智能學會理事長
● 國立雲林科技大學研究發展處研發長
● 國立雲林科技大學產學與智財育成營運中心主任

專長
● 人臉偵測與辨識
● 新生兒哭聲偵測與辨識
● 醫學影像處理
● 機器學習
● 類神經網路
● 自動化光學檢測(AOI)