3M: Measuring Vital Signs with Markov-Gauss Model

心跳 计算机科学 卡尔曼滤波器 雷达 隐马尔可夫模型 算法 马尔可夫模型 信号(编程语言) 人工智能 马尔可夫链 模式识别(心理学) 机器学习 电信 计算机安全 程序设计语言
作者
Chengyao Tang,Tian Jin,Yongpeng Dai,Zhi Li
出处
期刊:IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:28 (9): 5113-5123 被引量:1
标识
DOI:10.1109/jbhi.2024.3392250
摘要

Measuring vital signs (VS) contained in the echoes is crucial to the analyses of breathing and heartbeat signals using medical radar. Although many advanced signal processing algorithms have been developed for radar-based VS measurement and make some improved progress, existing schemes cannot achieve a good estimation of echo phases modulated by the respiratory and cardiac activities with high accuracy or low computation, and thus resulting in serious performance degradation on the subsequent separation of breathing and heartbeat patterns as well as the assessment of breathing rate (BR), heart rate (HR), and heart rate variability (HRV). In this paper, we propose a simple yet effective method to measure VS for medical radar, named 3M method. Specifically, our method firstly introduces the Markov-Gauss model to obtain the recursive expression of the echo phases carrying VS, and secondly derive a simple observation equation (SOE) to reflect the relationship between the observed signal and VS of radar measurement. Thirdly, the aforementioned Markov-Gauss model and SOE are fused by Kalman filter to measure VS with accurate estimation. The 3M method demonstrates an elegant structure, low complexity and excellent features introduced by Kalman filter. Simulation results show the superiority of 3M over other methods. Then, we conduct extensive experiments with insightful visualizations to validate the effectiveness of the 3M method. Comparative results on different scenarios illustrate that the 3M method not only achieves state-of-the-art VS measurement performance but also expresses robust properties to HRV analysis.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
闪闪蘑菇完成签到,获得积分10
1秒前
优秀纸鹤完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
hf发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
RUI完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
Savage发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
崔晓慧完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
LIZHIYAN发布了新的文献求助10
3秒前
爱撒娇的酸奶完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
纸月发布了新的文献求助10
5秒前
英勇的翅膀完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
完美世界应助叮叮采纳,获得10
5秒前
Sukuru完成签到,获得积分20
5秒前
智久完成签到 ,获得积分10
6秒前
infinity发布了新的文献求助10
6秒前
不二宋发布了新的文献求助10
6秒前
嘻嘻哈哈完成签到,获得积分10
7秒前
小伙子发布了新的文献求助10
7秒前
高妖丽发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
sun11完成签到,获得积分10
8秒前
Yang完成签到 ,获得积分10
8秒前
8秒前
Orange应助xiaqiang采纳,获得10
8秒前
精明人达发布了新的文献求助10
8秒前
完美世界应助l1563358采纳,获得10
8秒前
墨斗在拼搏完成签到,获得积分10
9秒前
安筠发布了新的文献求助10
9秒前
炎鸠声发布了新的文献求助10
9秒前
含蓄马里奥完成签到,获得积分10
9秒前
研友_VZG7GZ应助Vianne采纳,获得10
9秒前
安静大雁发布了新的文献求助10
10秒前
keyanseng发布了新的文献求助10
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The anomeric effect 1314
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7735198
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9285409
关于积分的说明 20171027
捐赠科研通 7313255
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3304855
关于科研通互助平台的介绍 2457454
邀请新用户注册赠送积分活动 2314222