Kamerabasierte Messung von Vitalparametern mit verbesserter Störsicherheit

Abstract

Die kontaktfreie, kamerabasierte Messung von Vitalparameter des Menschen bietet diverse Vorteile gegen über klassischen kontaktbasierten Methoden. Verfahren aus dem Stand der Technik haben jedoch verschiedene Probleme in realistischen Anwendungsszenarien. So verursachen Bewegungen oder Verdeckungen, zum Beispiel durch Haare oder Brillen, Störsignale, welche die Messgenauigkeit einschränken. In dieser Arbeit werden unterschiedliche Ansätze zur Verbesserung der Störsicherheit für die Messung verschiedener Vitalparameter vorgestellt. Dabei werden alle Teile der Signalverarbeitungskette betrachtet. Neue Methoden für die Wahl der Region of Interest, Signalverarbeitung und Korrekturverfahren werden vorgestellt. Zudem wurden grundlegende Untersuchungen des Einflusses der Videokompression auf die Genauigkeit und die Messung der Vitalparameter in einem breiten Spektrum im Nahinfrarotbereich, durchgeführt. Die kontaktlose Vitalparametermessung wurde zudem in zwei Anwendungsfällen validiert, der Lebenderkennung und der Messung der Vitalparameter in einem MRT. Die Messgenauigkeit und Störsicherheit konnte durch die vorgestellten Methoden deutlich verbessert und neue Ansätze für die zukünftige Nutzung der Technologie erschlossen werden.

The non-contact, camera-based measurement of human vital signs offers various advantages over classical contact-based methods. However, stateof- the-art methods have various problems in realistic application scenarios. For example, movements or occlusions, e.g. by hair or glasses, cause interfering signals that limit the measurement accuracy. In this work, different approaches to improve the noise robustness for the measurement of different vital signs are presented. All parts of the signal processing chain are considered. New methods for region of interest selection, signal processing and correction techniques are presented. In addition, fundamental studies of the influence of video compression on the accuracy, and measurement of vital signs in a wide spectrum in the near-infrared range, have been carried out. The non-contact vital sign measurement was also validated in two use cases, life detection and vital sign measurement in an MRI. The measurement accuracy and noise immunity could be significantly improved by the presented methods and new approaches for the future use of the technology could be developed.