Bezkontaktowy pomiar z kamery RGB
Algorytm przetwarzania obrazu wykrywa subtelne ruchy klatki piersiowej w zdefiniowanym obszarze, więc nie są potrzebne pasy ani elektrody.
iMotions / moduł
Oddech przez kamerę
Moduł Webcam Respiration szacuje oddech uczestnika na podstawie ruchów klatki piersiowej widocznych na obrazie z kamery internetowej. Zastępuje pas oddechowy w badaniach, w których nie da się założyć czujników, zwłaszcza zdalnych.
O modalności
Oddech przez kamerę: co to jest i do czego służy
Webcam Respiration to moduł iMotions, który wyznacza oddech uczestnika wyłącznie z obrazu wideo. Zamiast pasa oddechowego algorytm wykorzystuje zwykłą kamerę RGB: lokalizuje na obrazie głowę, ramiona i klatkę piersiową, a następnie śledzi drobne ruchy klatki piersiowej związane z wdechem i wydechem, odfiltrowując ruchy niezwiązane z oddychaniem. W odróżnieniu od metod opartych na zmianach koloru skóry (rPPG) pomiar dotyczy więc przemieszczenia klatki piersiowej.
Na wyjściu moduł podaje częstość oddechu, liczbę cykli oddechowych i czas trwania cyklu, a każdy punkt danych ma wskaźnik jakości uwzględniający ruch i zmiany pozycji ciała. Sygnał przechodzi przez filtry wycinające i pasmowoprzepustowe. Oddech jest wskaźnikiem pobudzenia fizjologicznego i emocjonalnego, dlatego często zestawia się go z innymi sygnałami.
W iMotions moduł działa zarówno w iMotions Lab, jak i w zdalnym zbieraniu danych. Uczestnik nie musi mieć założonych czujników, więc pomiar można prowadzić na dużych próbach przez internet. Dane oddechowe łączy się z webcam eye trackingiem, analizą mimiki twarzy i analizą głosu, co daje pełniejszy obraz reakcji na bodziec.
Walidacja producenta obejmowała porównanie z pasem oddechowym w laboratorium oraz zdalne badanie z udziałem ponad 195 uczestników, w którym wykryto zmiany oddechu w reakcji na różne bodźce wideo. Metoda ma ograniczenia: wymaga widocznej klatki piersiowej, jest wrażliwa na ruch uczestnika, kąt kamery i oświetlenie, i nie zastępuje sprzętu medycznego.
Możliwości
Co daje moduł Oddech przez kamerę w iMotions
Podstawowe metryki oddechu
Moduł podaje częstość oddechu (oddechy na minutę), liczbę cykli oddechowych oraz czas trwania cyklu w sekundach.
Filtrowanie sygnału
Sygnał jest przetwarzany filtrami wycinającymi (notch) i pasmowoprzepustowymi, co ogranicza szum niezwiązany z oddychaniem.
Ocena jakości każdego punktu danych
Każdy punkt otrzymuje wskaźnik jakości uwzględniający zmiany pozycji ciała i ruch uczestnika, co ułatwia wykluczanie niewiarygodnych fragmentów.
Walidacja względem pasa oddechowego
W badaniu laboratoryjnym uzyskano współczynnik korelacji wewnątrzklasowej (ICC) równy 0,815 dla częstości oddechu względem tradycyjnego pasa oddechowego.
Pełny cykl pracy z danymi
Dane surowe i przetworzone można zbierać, wizualizować, analizować i eksportować, a moduł działa w iMotions Lab oraz w zdalnym zbieraniu danych.
Moduł iMotions
Wymagania i funkcje modułu
Moduł Webcam Respiration rejestruje, analizuje i eksportuje dane o oddechu za pomocą zwykłej kamery internetowej, bez potrzeby stosowania specjalistycznego sprzętu.
Wymagania: iMotions Core.
- Połączenie przez kamerę internetową
- Rejestracja, wizualizacja, analiza i eksport danych zarówno przetworzonych, jak i surowych
- Zastosowanie filtracji notch
- Zintegrowane R-Notebooks do automatycznego wykrywania oddechów, filtrowania oraz obliczania częstości oddechu, liczby cykli, tempa i czasu trwania
Zastosowania
Obszary zastosowania
Neuromarketing i testy reklam
Porównuje się częstość oddechu podczas oglądania ekscytujących i neutralnych materiałów wideo, aby ocenić pobudzenie odbiorcy bez sprzętu.
Psychologia
Oddech jest wskaźnikiem pobudzenia fizjologicznego i emocjonalnego w badaniach prowadzonych na odległość, gdzie nie można założyć czujników.
Badania zdrowotne
Moduł pozwala na zdalną, nieinwazyjną obserwację wzorców oddechu jako jednego ze wskaźników pobudzenia w badaniach zdrowotnych, bez zastępowania sprzętu medycznego.
Edukacja
Zdalne mierzenie pobudzenia uczniów lub studentów podczas materiałów dydaktycznych, bez konieczności zakładania czujników.
Łączenie z eye trackingiem i mimiką twarzy
Oddech dodaje wymiar pobudzenia do danych o uwadze i wyrazie twarzy, co pozwala lepiej odróżnić emocje odczuwane od okazywanych.
Badania odbioru wydarzeń kulturalnych
Pomiar oddechu razem z tętnem, reakcją skórną i mimiką wykorzystano w badaniu reakcji publiczności na różne formaty koncertów muzyki klasycznej (z użyciem czujników kontaktowych).
Human factors i motoryzacja
Częstość cykli oddechowych bada się razem z innymi sygnałami, aby opisać stres i obciążenie poznawcze kierowców w symulatorze (z użyciem czujników kontaktowych).
Katalog
Sprzęt kompatybilny z modułem
To moduł programowy: nie wymaga dedykowanego sprzętu z katalogu. Do pracy potrzebujesz iMotions Core i podstawowego wyposażenia wskazanego w opisie modułu.
Badania naukowe
Publikacje z użyciem Oddech przez kamerę
Wybrane publikacje naukowe, w których wykorzystano iMotions do badań z tą modalnością.
- Concert formats influence how audiences experience live classical musicW 11 koncertach z udziałem 802 osób zebrano dane samoopisowe, fizjologiczne (w tym oddech) i nagrania mimiki, aby porównać wpływ formatu koncertu; oddech mierzono czujnikiem, nie kamerą.
- In-Lab and Remote webcam-based Respiration: A promising candidate for neuromarketing?Porównano oddech mierzony pasem w laboratorium z oddechem z kamery internetowej podczas oglądania ekscytującego i bazowego wideo; obie metody wykazały wzrost częstości oddechu przy humorystycznym materiale.
- Systematic Evaluation of Driver’s Behavior: A Multimodal Biometric StudyOpisano stres i obciążenie poznawcze kierowców w trzech scenariuszach symulatora, mierząc m.in. liczbę cykli oddechowych na minutę; oddech mierzono czujnikiem, nie kamerą.
FAQ
Najczęstsze pytania
Jak działa pomiar oddechu z kamery internetowej?
Algorytm rozpoznaje na obrazie głowę, ramiona i klatkę piersiową, a następnie śledzi subtelne ruchy klatki w kolejnych klatkach wideo. Nie opiera się więc na zmianach koloru skóry, jak metody rPPG.
Jakie warunki musi spełniać uczestnik?
Powinien być widoczny w kadrze mniej więcej od klatki piersiowej w górę, najlepiej siedząc przed ekranem, przy odpowiednim oświetleniu. Ruch i zmiany pozycji obniżają jakość sygnału, dlatego każdy punkt danych ma wskaźnik jakości.
Jak dokładny jest ten pomiar?
W badaniu laboratoryjnym uzyskano ICC równe 0,815 dla częstości oddechu względem pasa oddechowego. Moduł jest przeznaczony do badań naukowych i nie zastępuje sprzętu medycznego.
Jakie dane otrzymuję z modułu?
Częstość oddechu w oddechach na minutę, liczbę cykli oddechowych oraz czas trwania cyklu w sekundach, zarówno w postaci surowej, jak i przetworzonej.
Zobacz Oddech przez kamerę w działaniu
Umów prezentację, a dobierzemy moduły i sprzęt do projektu badawczego.