A contactless heart rate variability estimation method based on digital video analysis

In the past ten years the advancements in the understanding of human physiology, physics, electronics and algorithms allowed the emergence of a novel field of study called: Contact-less multi-parameter physiological measurements. The aim of the thesis project regards the implementation of a robust, contactless (1 meter distance) method for the acquisition of the heart blood volume pulse (BVP) signal. The measure is performed by processing the recorded video of a human face (videoPPG technology). The acquisition system is constituted only by an unscented commercial RGB camera. In particular, this study aim at the measure of heart rate and the estimation of heart rate variability (HRV) from an indirect signal, the videoPPG (vPPG), with a correct identification of the pulse interbeat intervals. The system proved to be a worthy substitution of the EKG in HR and HRV monitoring applications.

Negli ultimi dieci anni i progressi fatti nella comprensione della fisiologia umana, nella fisica, l'elettronica e le capacità computazionali dei dispositivi di calcolo hanno permesso l'affermazione di un nuovo campo di studio chiamato: Sistemi di misura per parametri fisiologici senza contatto. Lo scopo di questo progetto di tesi riguarda l'implementazione di un metodo robusto, e a distanza, per l'acquisizione del volume pulsatile del cuore (BVP). La misura è eseguita elaborando la registrazione video di un volto umano (tecnologia videoPPG). Il sistema di acquisizione è costituito solamente da una telecamera RGB commerciale e non modificata. In particolare, questo studio mira alla misura del battito cardiaco e la stima della variabilità cardiaca (HRV) da un segnale indiretto, il videoPPG (vPPG), identificando correttamente gli intervalli inter-battito. Il sistema si è dimostrato un valido sostituto del segnale ECG per le applicazioni di monitoraggio HR e HRV.