Clever Geek Handbook

50行のコードでWebサイトによるパルスを決定します

こんにちは、Habr。

あるとき、電話のカメラで心拍数を決定するAndroidアプリケーションの説明に出くわしました。カメラは指に当てられておらず、LEDで照らされていませんでした。興味深い点は、レビューアがそのようなパルス決定の可能性を信じておらず、申請が却下されたことです。プログラムの作者がどうやってできたのかはわかりませんが、それが可能かどうかを確認するのが面白くなりました。

何が起こったのかに興味がある人のために、カットの下での継続。

もちろん、Android用のアプリケーションは作成しません。Pythonでアイデアをテストする方がはるかに簡単です。

カメラからデータを受け取ります

まず、OpenCVを使用するWebサイトからストリームを取得する必要があります。コードはクロスプラットフォームであり、WindowsとLinux / OSXの両方で実行できます。

import cv2
import io
import time


cap = cv2.VideoCapture(0)
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 1920)
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 1080)
cap.set(cv2.CAP_PROP_FPS, 30)

while(True):
    ret, frame = cap.read()

    # Our operations on the frame come here
    img = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

    # Display the frame
    cv2.imshow('Crop', crop_img)
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break

cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

脈拍を決定するという考えは、血管内の血流によって皮膚の色調がわずかに変化することです。そのため、皮膚の断片のみを含む画像のトリミングが必要です。

x, y, w, h = 800, 500, 100, 100
crop_img = img[y:y + h, x:x + w]

cv2.imshow('Crop', crop_img)

すべてが正しく行われた場合、プログラムを開始するときに、カメラから次のようなものを取得し（プライバシー上の理由でぼやけています）、トリミングする必要があります。

処理

, , . .

heartbeat_count = 128
heartbeat_values = [0]*heartbeat_count
heartbeat_times = [time.time()]*heartbeat_count

while True:
    ...
    # Update the list
    heartbeat_values = heartbeat_values[1:] + [np.average(crop_img)]
    heartbeat_times = heartbeat_times[1:] + [time.time()]

numpy.average , , .

:

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)
while(True):
    ...

    ax.plot(heartbeat_times, heartbeat_values)
    fig.canvas.draw()
    plot_img_np = np.fromstring(fig.canvas.tostring_rgb(), dtype=np.uint8, sep='')
    plot_img_np = plot_img_np.reshape(fig.canvas.get_width_height()[::-1] + (3,))
    plt.cla()
    
    cv2.imshow('Graph', plot_img_np)

: OpenCV numpy, matplotlib , numpy.fromstring.

.

, , , " ", - . - !

, , , . , ! , 0.5% , " ", . , , 75bpm. , :

, .. , , .

, . , . , , OpenCV . , .

, - , ? , . cap = cv2.VideoCapture(0) cap = cv2.VideoCapture("video.mp4"), .

, .

Spoiler
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
import cv2
import io
import time

# Camera stream
cap = cv2.VideoCapture(0)
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 1920)
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 1280)
cap.set(cv2.CAP_PROP_FPS, 30)
# Video stream (optional)
# cap = cv2.VideoCapture("videoplayback.mp4")

# Image crop
x, y, w, h = 800, 500, 100, 100
heartbeat_count = 128
heartbeat_values = [0]*heartbeat_count
heartbeat_times = [time.time()]*heartbeat_count

# Matplotlib graph surface
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)

while(True):
    # Capture frame-by-frame
    ret, frame = cap.read()

    # Our operations on the frame come here
    img = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    crop_img = img[y:y + h, x:x + w]

    # Update the data
    heartbeat_values = heartbeat_values[1:] + [np.average(crop_img)]
    heartbeat_times = heartbeat_times[1:] + [time.time()]

    # Draw matplotlib graph to numpy array
    ax.plot(heartbeat_times, heartbeat_values)
    fig.canvas.draw()
    plot_img_np = np.fromstring(fig.canvas.tostring_rgb(), dtype=np.uint8, sep='')
    plot_img_np = plot_img_np.reshape(fig.canvas.get_width_height()[::-1] + (3,))
    plt.cla()

    # Display the frames
    cv2.imshow('Crop', crop_img)
    cv2.imshow('Graph', plot_img_np)
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break

cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

そしていつものように、すべての成功した実験



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