A Blood Pressure Prediction Method Based on Imaging Photoplethysmography in combination with Machine Learning

光容积图 计算机科学 人工智能 血压计 血压 支持向量机 模式识别(心理学) 计算机视觉 医学 滤波器(信号处理) 放射科
作者
Meng Rong,Kaiyang Li
出处
期刊:Biomedical Signal Processing and Control [Elsevier]
卷期号:64: 102328-102328 被引量:62
标识
DOI:10.1016/j.bspc.2020.102328
摘要

This paper proposes a non-contact blood pressure implement (NCBP) system based on imaging photoplethysmography (IPPG) The system collects facial videos through a webcam under ambient light, and extracts pulse wave signals from the videos by means of IPPG technology. From the signals (also called IPPG signals), we extracted 26 features for estimating blood pressure (BP), and trained them through four machine learning algorithms. Finally, we selected the most accurate model for blood pressure prediction. By experimenting on 191 volunteers and comparing four models, support vector regression (SVR) is the best model for predicting blood pressure. The results of SVR are that the standard deviation (STD) and mean absolute error (MAE) of systolic blood pressure (SBP) are 3.35 mmHg, 9.97 mmHg, and those of diastolic blood pressure (DBP) are 2.58 mmHg, 7.59 mmHg respectively. We conclude that through our proposed system based on IPPG technology, blood pressure can be accurately predicted in a non-contact way. In addition, this paper proposes two new methods, the region of interest (ROI) selection method based on colormaps and robust peak extraction method, which solve the key steps in IPPG technology. Finally, we discussed the influence of light intensity on the experiment, and simplified the NCBP experimental device. The system has the potential of replacing the traditional cuff-based sphygmomanometers, and has guiding significance to the future development of blood pressure measurement devices.
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