Можно ли измерить пульс через смартфон?
Популярная современная тенденция — создание мобильных приложений, предназначенных для отслеживания здоровья пользователя телефона.
Такие программы позволяют вести дневник тренировок, контролировать употребление жидкости и считать шаги. Также встречаются приложения, способные контролировать показатели организма, например, измерять частоту сердечных сокращений. Давайте разберемся, возможно ли это?
Как измерить пульс телефоном?
Практически все приложения, предназначенные для измерения пульса, работают по технологии фотоплетизмофии. Пользователю необходимо приложить указательный палец к объективу смартфона, запустить программу и дождаться результатов, которые будут готовы через 10-20 секунд. Во время измерений используется светодиодная вспышка — световое излучение пропускается через мягкие ткани и попадает на матрицу цифровой камеры. Специальный алгоритм анализирует изменения светового потока, на основе которого определяет частоту сердечных сокращений.
Причины низкой точности измерений
Самым популярным приложение для измерений частоты сердечных сокращений было iCare, которое в настоящее время удалено из Google Play. Есть мнение, что причиной изъятия стала неудовлетворительная точность измерений. Несмотря на это, программа обладала высокой популярностью, хотя многие пользователи писали отрицательные отзывы. На деле, приложение было предназначена для развлечения и не могло считаться профессиональным инструментом для получения точных медицинских измерений — зачастую расхождения в показателях составляли 10-30 единиц.
Основная причина — несовершенство фотоплетизмографии. Технология работает следующим образом: пользователь прикладывает палец к объективу камеры, запускает процесс измерения и через несколько секунд просматривает результат. Измерения ведутся на протяжении двух десятка секунд. Программа отображает усредненный показатель. Обычно реальный пульс может отличаться на 10-20 единиц. Причиной являются недоработанные программные алгоритмы и случайные действия самого пользователя.
Для получения точного результата необходимо держать руку со смартфоном на уровне сердца, не совершать случайных движений и находиться в сидячем положении. Даже небольшое движение способно повлиять на результаты измерений ЧСС. В этом плане фотоплетизмография уступает альтернативному способу измерения пульса — электрокардиографии, регистрирующей биоэлектрическую активность сердечной мышцы. Кроме того, причиной погрешности результатов может стать качество камеры телефона и яркость светодиодной подсветки.
Среди других недостатков iCare — большое количество рекламных уведомлений, отображающихся после запуска. Реклама мешала проводить пользователям измерения и получать другие возможности приложения. Разработчики предлагали приобрести профессиональную версию без рекламы, но в остальном функциональные возможности PRO-версии были идентичны бесплатному аналогу, а точность измерений оставалась аналогичной. Вскоре обе версии программы были удалены из Google Play.
Итоги
Результаты измерения пульса через телефон или смартфон не могут считаться достоверными. Сегодня мобильные приложения с подобными функциями удаляются из каталога Google Play, чтобы не вводить пользователей в заблуждение.
Google научит Android-смартфоны измерять пульс и дыхание
Немногие знают, что для того, чтобы замерить частоту пульса, совершенно необязательно покупать фитнес-браслет. Нет, я не предлагаю вам считать его самостоятельно, приложив указательный палец к запястью и отсчитав положенное время. Я говорю о способности практически любого современного смартфона производить подобного рода измерения с достаточной точностью, чтобы доверять им и не заниматься расчётом ЧСС по старинке. Достаточно было скачать соответствующее приложение. Поэтому было странно, что Google не предлагает ничего подобного. Видимо, ей просто было нужно время.
Камера, вспышка и приложение — всё, что нужно для замера пульса
Google готовится встроить в фирменное фитнес-приложение Google Fit функцию замена пульса и расчёта дыхания. Но если программный пульсометр – это штука довольно привычная, реализуемая при помощи приложения и камеры со вспышкой, то вот методика расчёта дыхания выглядит довольно необычно.
Как измерить пульс смартфоном
Замерить пульс можно даже с помощью смартфона
Замер пульса при помощи смартфона производится довольно примитивно. Вспышка просвечивает палец, а камера считывает изменения цвета крови, которая темнеет с каждым новым ударом сердца, которое эту самую кровь и перекачивает. Это только звучит очень сложно, а по факту камера просто фиксирует изменения цвета капилляров и всё.
Впрочем, для достижения максимальной точности измерения Google пришлось изрядно потрудиться. Разработчики из команды Google Fit обучили приложение компьютерному зрению, дабы исключить ошибочные срабатывания и приблизить результат замеров к результатам медицинского оборудования. На выходе, как заявляет руководитель проекта, у разработчиков получилось добиться высокоточных показателей измерения, сопоставимых с клиническими.
Фронтальная камера будет считывать вздымание грудной клетки для замера ЧДД
А вот с частотой дыхательных движений (ЧДД) – показателем, который представляет важность наравне с частотой сердечных сокращений – всё немного иначе. За его измерение отвечает только камера. Она отслеживает мельчайшие вздымания туловища при вдохах и выдохах. Для этого сгодится даже фронтальная камера, сдобренная специальными алгоритмами, которые занимаются подсчётом таких телодвижений.
Несмотря на то что для замеров ЧДД тоже использовалось компьютерное зрение, исследователям Google пришлось привлечь к участию в проекте несколько групп добровольцев как с респираторными заболеваниями, так и без. Это было необходимо для того, чтобы добиться максимальной точности считывания, независимо от того, страдает человек какими-либо расстройствами дыхательного аппарата или нет.
Как Google обновляет старые Android-смартфоны
Обе новых функции появятся в приложении Google Fit, но доступны будут не сразу и не всем
Моя команда работает над раскрытием потенциала смарт-устройств, которыми мы пользуемся на постоянной основе. Наш круг интересов включает в себя не только смартфоны, но и многие другие гаджеты, но смартфоны являются наиболее показательным примером того, насколько личными могут быть электронные устройства. Поэтому мы стараемся задействовать для поддержания здоровья пользователей, даже те датчики, которые вроде бы предназначены совсем для другой цели, — говорит руководитель проекта Google Health Шветак Патель.
Первое время обе функции будут доступны только пользователям смартфонов Google Pixel, но в обозримом будущем их планируется выпустить для широкой аудитории. Google не стала оглашать сроков наступления обозримого будущего, но дала понять, что это произойдёт уже в этом году. Видимо, компания хочет протестировать нововведения на узкой группе пользователей, чтобы в случае чего не опозориться перед всеми.
Планируется, что функции измерения ЧСС и ЧДД будут доступны на всех устройствах с Android 6.0 и выше. Несмотря на то что нововведения доберутся до пользователей в составе приложения Google Fit, а не системных обновлений, сам факт того, что Google продолжает поддерживать старые устройства даже таким опосредованным способом, дорогого стоит. В конце концов, обновления Android как таковые уже пару лет как не несут в себе ничего ценного, поэтому пользователям остаётся полагаться только на софт.
Как измерить пульс при помощи Android
Сегодня рынок наводнен дешевыми фитнес-трекерами, умными часами и другими гаждетами, которые предлагают множество функций для ведения здорового образа жизни. Шагомер, подсчет количества калорий и так далее. Но особняком стоит опция отслеживания сердечного ритма, ведь сердце — это один из важнейших органов нашего организма. Как измерить пульс и частоту сердечных сокращений при помощи смартфона на Android? И нужно ли для этого покупать специальный браслет? Давайте разбираться.
С одной стороны, можно обойтись и без дополнительных устройств. С другой же, точность в таком случае будет оставлять желать лучшего. Для этого стоит понять, как вообще работает технология измерения пульса на мобильных устройствах.
Как датчики сердечного ритма измеряют пульс?
Датчики сердечного ритма, установленные в смарт-устройствах и фитнес-трекерах, используют свет. Если вы посветите фонариком на руку, вы увидите свет, проходящий через кожу. Сенсоры сердечного ритма тоже испускают свет, который проникает под кожу и отражается кровеносными сосудами. Колебания сосудов улавливаются датчиком и этот сигнал преобразуется в показатель пульса.
В большинстве случаев частота пульса равняется частоте сердечных сокращений, но при ряде состояний в этих показателях могут быть расхождения, что может говорить о проблемах со здоровьем. Так что полностью полагаться на эту технологию не стоит.
Измерение пульса на Android
В Google Play Store есть много приложений, которые дадут вам достаточно хорошие результаты в измерении пульса. Например, программа Accurate Heart Rate Monitor. Она позволяет измерять пульс с помощью камеры и вспышки смартфона. Приложение поддерживает Google Fit и может вести статистику. Приложение работает не так быстро, как фитнес-трекеры, но является при этом весьма точным.
Чтобы измерить частоту сердечных сокращений с помощью приложения, установите его на свой телефон и откройте. Приложение попросит вас предоставить доступ к камере, чтобы она могла включить фонарик и записать данные. После того, как вы дадите разрешение, как только вы положите палец на датчик камеры, программа начнет свою работу.
С другой стороны, специализированные фитнес-трекеры, хоть и работают по тому же принципу, находятся на запястье куда дольше, чем вы держите палец у камеры смартфона. А значит, что объем получаемых данных является более полным. Помимо этого, многие трекеры и часы оснащены функцией предупреждения, если вдруг ваш пульс опускается или поднимается выше определенной отметки. Добиться такого же эффекта в мониторинге при помощи камеры смартфона не так уж просто. Поэтому если вам важна точность — ваш выбор узкоспециализированное устройство. В противном случае можно обойтись и обычной камерой со вспышкой.
А вы пользуетесь фитнес-трекерами или смарт-часами? Расскажите об этом в нашем чате в Телеграм.
Определяем пульс по вебкамере в 50 строчек кода
Однажды мне попалось описание приложения для Android, которое определяло пульс по камере телефона, просто по общей картинке. Камера не прикладывалась к пальцу, не просвечивалась светодиодом. Интересный момент был в том, что ревьюеры не поверили в возможность такого определения пульса, и приложение было отклонено. Чем дело кончилось у автора программы, не знаю, но стало интересно проверить, возможно ли это.
Для тех кому интересно что получилось, продолжение под катом.
Разумеется, я не буду делать приложение под Android, гораздо проще проверить идею на языке Python.
Получаем данные с камеры
Сначала мы должны получить поток с вебкамеры, для чего воспользуемся OpenCV. Код является кроссплатформенным, и может работать как под Windows, так и под Linux/OSX.
Идея определения пульса состоит в том, что оттенок кожи слабо меняется из-за протекания крови в сосудах, поэтому нам понадобится кроп картинки, на котором будет только фрагмент кожи.
Если все было сделано правильно, при запуске программы мы должны получить примерно такую картинку с камеры (заблюрено из соображений приватности) и кропа:
Обработка
После того, как у нас есть поток с камеры, все довольно просто. Для выбранного фрагмента мы получаем усредненное значение цвета и добавляем его в массив вместе со временем измерения.
Функция numpy.average вычисляет среднее из двухмерного массива, на выходе мы получаем число, которое и является усредненной яркостью.
Остается вывести график на экран в реальном времени:
Тут есть небольшая тонкость: OpenCV работает с изображениями в формате numpy, поэтому мы должны получить из matplotlib график в виде массива, для чего используется функция numpy.fromstring.
Возможно, из заголовка не совсем очевидно, но камера не прикладывается к коже, мы просто анализируем общую картинку с человеком на экране. И удивительно, что даже на таком расстоянии изменение оттенка кожи вполне уверенно фиксируется камерой! Как видно из картинки, реальная разница яркости составляет менее 0.5% и конечно, не видна «невооруженным глазом», но на графике уверенно различима. Разумеется, по клеточкам считать не точно, примерный пульс получился около 75bpm. Для сравнения, результат с поверенного китайскими мастерами пульсоксиметра:
В комментариях был вопрос, меняется ли измеренный камерой пульс в зависимости от физ.нагрузки. Да, меняется, пример наложения двух графиков до и после зарядки приведен ниже в комментариях.
Заключение
Как ни странно, но это действительно работает. Если честно, в результате я был не уверен. Разумеется, для реального использования нужно сначала найти лицо на изображении, но встроенная функция поиска лиц в OpenCV также есть. И конечно, нужна несложная математика для выделения периода из достаточно шумных данных.
Для желающих поэкспериментировать, исходный код целиком под спойлером.
App Store Как измерить пульс с помощью камеры iPhone
Вы не ослышались. Никаких пульсометров. Только фотокамера телефона.
В последнее время многие крупные производители уделяют особое внимание теме здоровья. Проектируется огромное количество различных устройств в этой нише: всевозможные браслеты, трекеры, и даже электронные бутылки, подсчитывающие количество выпитых литров воды. Одним из базовых показателей состояния человека служит его сердечный пульс, который принято измерять с помощью тех же браслетов или иных устройств, не считая метода «потрогать пальцами». Но есть и другой, менее известный способ измерить пульс с помощью обычной встроенной камеры.
Существует ряд приложений, использующих программный алгоритм определения пульса. Среди них:
Суть метода проста: во время ударов сердца приток крови насыщает и затемняет кожу. Если подсветить палец встроенной вспышкой, камера телефона сможет зафиксировать различия и вычислит частоту изменения тона кожи в минуту. Полученное число и будет искомым ответом — частотой сердечного ритма.
Остановимся на русскоязычном приложении — «Мониторинг Сердечного Ритма». Оно имеет поддержку HealthKit. Для измерения нужно сделать несколько простых действий:
1. Запускаем приложение и сразу попадаем на экран с короткой инструкцией и единственной кнопкой «Начать Измерение».
2. Прикладываем палец к камере телефона таким образом, чтобы он одновременно накрыл собой встроенную вспышку. Здесь нужно будет потренироваться. В зависимости от толщины и свойств кожи, прикладываем палец только на камеру или одновременно на камеру и вспышку — это будет понятно после первых 2-3 измерений.
3. Нажимаем кнопку «Начать Измерение». Первым делом запустится короткая калибровка, затем – измерение пульса. Причем график будет строиться в реальном времени у вас на глазах.
5. Сразу после измерения попадаем на экран истории, где в верхней строке отобразится результат, а данные автоматически отправятся в приложение «Здоровье».
Приложение удобное, приятное, но предоставляет только 20 бесплатных попыток измерения. Дополнительные попытки можно покупать в разделе «Инфо». Есть и другой аналогичный софт, в котором ограничений либо нет, либо они незначительны. Разве что интерфейс не столь приятный.
Такой метод измерения предоставляет относительно высокую точность и приемлемую скорость. С использованием данных в медицинских целях все неоднозначно, но для личной статистики сойдёт. Расхождение с традиционными способами — 1-2 удара в минуту. Это может быть обусловлено неравномерностью пульса. Скорость измерения составляет 15-25 секунд, что сравнимо со всеми остальными способами.
Кроме того, из полученных данных можно собирать статистику и просматривать ее в приложении «Здоровье». А оно, кстати, собирает активность в фоновом режиме (шаги, дистанцию, эквивалент преодоленных этажей). Зря убрали его в дальнюю папку, пора доставать.
В итоге – полезный «кирпичик» в общую диагностику своего организма.