Journal of information and communication convergence engineering
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v.8
no.1
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pp.112-115
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2010
The heart rate is the most important vital sign in diagnosing heart status. The simple method to measure the heart rate in the mobile healthcare device is using the PPG signal. In developing the mobile healthcare device using the PPG signal, the most important issue is the inaccuracy of the measured heart rate because the PPG signal is distorted from the user's motions. To improve the problem, this study proposed the new method that is to estimate the heart rate without an additional sensor in real life. The proposed method in this study is using the histogram filter. In order to evaluate the performance of the proposed method, the study compares its results with the moving average method in motion environment. According to the experimental results, the performance of the proposed method was more than 40% better than the performances of the MAF.
Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology
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v.9
no.6
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pp.701-709
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2019
Recently, heart rate signal, which is one of biological signals, have been used in various fields related to healthcare. Conventionally, most of the proposed heart rate signal detection methods are contact type methods, but there is a problem of discomfort that the subject have to contact with the device. In order to solve the problem, detection study by non-contact method has been progressed recently. The detected heart rate signal can be used for finger vein liveness detection and various application using heart rate. In this paper, we propose a method to obtain heart rate signal by using finger vein imaging system. The proposed method detected the signal from the changes of the brightness value in the time domain of the infrared finger vein images and converted it into the frequency domain using the image processing algorithm. After the conversion, we removed the noise not related to the heart rate signal through band-pass filtering. In order to evaluate the accuracy of the signal, we analyzed the correlation with the signal obtained simultaneously with the finger vein acquisition device and contact type PPG sensor approved by KFDA. As a result, it was possible to confirm that the heart rate signal detected in non-contact method through the finger vein image coincides with the waveform of actual heart rate signal.
Heart related diseases mainly caused by heavy work load and increasing stress in human daily life. Therefore, researches on mobile healthcare monitoring for daily life has been carried out. Notably, wearable healthcare monitoring system which has least restriction has been tried to provide an emergency alert of abnormal heart rate. In this study, we developed chair type unconstrained BCG measurement system which able to perform continuous heart status monitoring at the office and daily life in the unconstrained way. Furthermore, adaptive threshold is used to detect the heart rate from BCG signals. The HRV(heart rate variability) is calculated from heart rate interval. ECG signal measured using conventional method and BCG signal measured using unconstraint system are carried out simultaneously for the purpose of performance evaluation. From the comparison result, BCG signal shows a similar heart beat characteristic as ECG signal. This proves the possibility of practical implementation of unconstraint healthcare monitoring system. In addition, medical examination like valsalva maneuver is performed to observe the changes in HRV due to stress. By performing valsalva maneuver, heart is said to be placed under an artificial physical stress condition. Under this artificial physical stress condition, the time and frequency domain of HRV parameters are evaluated.
A method of measuring heart rate using photoplethysmograph(PPG) signal during exercise is proposed. PPG's are composed of strong base tones and their harmonics, and the strong base tones are trackable by the adaptive notch filter (ANF) which adjusts its coefficients to minimize the output power. The proposed heart rate measurement algorithm continuously notches the frequency component with the maximum power in the measured PPG, so that the fundamental frequency corresponding to heart rate is traced. We also presents methods of detecting degeneration and impulsive noise blocks to minimize the coefficient fluctuation. Experiments were conducted using real PPG signals captured during exercise. Results showed that the proposed algorithm is capable of consistently tracking the heart rate embedded in the noisy PPG's.
Digital fetal monitoring system based on the personal computer combined with the digital signal processing (DSP) board was implemented. The DSP board acquires and digitally processes ultra- sound fetal Doppler signal for digital signal conditioning, rectification, low -pass filtering, autocorrealtion function calculation and its peak detection. The personal computer interfaced with the DSP board is in charge of graphic display, hardcopy, data transmission and on -line analysis of fetal heart rate change including on - line warning system, base -line estmation, acceleration, deceleration and variability. It is one of the most suitable situation to apply the DSP chip for siganl conditioning, digital filtering of ultrasound fetal Dopier signal and fetal heart rate estimation using autocorrelation technique .
Most sleep apnea patients exhibit severe snoring, and long-lasting sleep apnea may cause insomnia, hypertension, cardiovascular diseases, stroke, and other diseases. Although polysomnography is the typical sleep diagnostic method to accurately diagnose sleep apnea by measuring a variety of bio-signals that occur during sleep, it is inconvenient as the patient has to sleep with attached electrodes at the hospital for the diagnosis. In this study, a diagnostic pillow is designed to measure respiration, heart rate, and snoring during sleep, using only one polyvinylidene fluoride (PVDF) sensor. A PVDF sensor with piezoelectric properties was inserted into a specially made instrument to extract accurate signals regardless of the posture during sleep. Wavelet analysis was used to identify the extractability and frequency domain signals of respiration, heart rate, and snoring from the signals generated by the PVDF sensor. In particular, to separate the respiratory signal in the 0.2~0.5 Hz frequency region, wavelet analysis was performed after removing 1~2 Hz frequency components. In addition, signals for respiration, heart rate, and snoring were separated from the PVDF sensor signal through a Butterworth filter and median filter based on the information obtained from the wavelet analysis. Moreover, the possibility of measuring sleep apnea from these separated signals was confirmed. To verify the usefulness of this study, data obtained during sleeping was used.
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.20
no.1
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pp.51-56
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2019
This paper proposes an improved heartbeat signal extraction method for ballistocardiography(BCG)-based heart-rate measurement on mobile environment. First, from a mobile facial video, a handshake-free head motion signal is extracted by tracking facial features and background features at the same time. Then, a novel signal periodicity computation method is proposed to accurately separate out the heartbeat signal from the head motion signal. The proposed method could robustly extract heartbeat signals from mobile facial videos, and enabled more accurate heart rate measurement (measurement errors were reduced by 3-4 bpm) compared to the existing method.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.14
no.3
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pp.723-728
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2010
This study proposed a design of a portable device for measuring heart rate using photoplethysmograph signal to minimize load of a nurse increased from insufficiency of an internal hospital nurse, and algorithm to measure reliable heart rate in PPG signals despite the existence of patient's motion artifacts. The proposed method for measuring heart rate is the method to minimize the motion interference by using the adaptive filter based on harmonic characteristic of PPG signal. To evaluate the performances of the a portable device implemented by the proposed method, we used several motion artifacts including finger and wrist movements; we then compared out results with the performance of the moving average filter. In this results, the proposed method showed a better performance than that of the moving average filter. Therefore, when nurses use the a portable device for measuring heart rate proposed in this study, it will enable to improve nurse work and to measure the reliable heart rate.
In this study, we attempt to design a real-time autonomic nervous system(ANS) evaluation system usable during exercise using heart instantaneous frequency(HIF). Although heart rate variability(HRV) is considered to be a representative signal widely used ANS evaluation system, the R-peak detection process must be included to obtain an HRV signal, which involves a high sampling frequency and interpolation process. In particular, it cannot accurately evaluate the ANS using HRV signals during exercise because it is difficult to detect the R-peak of electrocardiogram(ECG) signals with exposure to many noises during exercise. Therefore, in this study, we develop the ground for a system that can analyze an ANS in real-time by using the HIF signal circumventing the problem of the HRV signal during exercise. First, we compare the HRV and HIF signals in order to prove that the HIF signal is more efficient for ANS analysis than HRV signals during exercise. Further, we performed real-time ANS analysis using HIF and confirmed that the exerciser's ANS variation experiences massive surges at points of acceleration and deceleration of the treadmill(similar to HRV).
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.67
no.6
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pp.794-798
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2018
There is a growing need for a care system that can continuously monitor, manage and effectively relieve stress for modern people. In recent years, mobile healthcare devices capable of measuring heart rate have become popular, and many stress monitoring techniques using heart rate variability analysis have been actively proposed and commercialized. In addition, respiratory biofeedback methods are used to provide stress relieving services in environments using mobile healthcare devices. In this case, breathing information should be measured well to assess whether the user is doing well in biofeedback training. In this study, we extracted the heart beat interval signal from the PPG and used the oscillator based notch filter based on the IIR band pass filter to track the strongest frequency in the heart beat interval signal. The respiration signal was then estimated by filtering the heart beat interval signal with this frequency as the center frequency. Experimental results showed that the number of breathing could be measured accurately when the subject was guided to take a deep breath. Also, in the timeing measurement of inspiration and expiration, a time delay of about 1 second occurred. It is expected that this will provide a respiratory biofeedback service that can assess whether or not breathing exercise are performed well.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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