https://github.com/void2610/python-remote-photoplethysmography
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JSON representation
- Host: GitHub
- URL: https://github.com/void2610/python-remote-photoplethysmography
- Owner: void2610
- Created: 2025-12-04T04:17:05.000Z (7 months ago)
- Default Branch: main
- Last Pushed: 2025-12-04T05:09:27.000Z (7 months ago)
- Last Synced: 2025-12-07T10:42:52.224Z (7 months ago)
- Language: Python
- Size: 165 KB
- Stars: 0
- Watchers: 0
- Forks: 0
- Open Issues: 0
-
Metadata Files:
- Readme: README.md
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README
# リモート心拍数測定システム (Remote Heart Rate Monitoring)
Webカメラ動画から人間の皮膚の色変化を検出し、非接触で心拍数を測定するPythonシステムです。
## 概要
このプロジェクトは、rPPG (remote photoplethysmography) 技術を使用して、カメラ映像から心拍数をリアルタイムで推定します。論文「Remote Heart Rate Sensing and Projection to Renew Traditional Board Games and Foster Social Interactions」のアイデアを基に実装されています。
### 主要機能
- 🎥 **Webカメラからのリアルタイム心拍数測定**
- 👤 **MediaPipeによる高精度顔検出**
- 📊 **複数のrPPGアルゴリズム実装**
- GREEN法（最もシンプル）
- CHROM法（実用的精度）
- POS法（最高精度）
- ICA法（独立成分分析）
- 📈 **リアルタイム可視化**
- 🔬 **連続ウェーブレット変換による瞬時心拍数推定**
## セットアップ
### 必要な環境
- Python 3.8以上
- Webカメラ
### インストール
```bash
# リポジトリのクローン
cd remoteHeartRate
# 仮想環境の作成と依存ライブラリのインストール
uv sync
```
## 使用方法
### 基本的な使い方
```bash
# Webカメラからリアルタイム測定
uv run rppg-webcam
# 動画ファイルから測定
uv run rppg-video --input path/to/video.mp4
# オプション指定の例
uv run rppg-webcam --algorithm green --buffer-size 300 --fps 30
# ヘルプを表示
uv run rppg-webcam --help
```
### Pythonコードでの使用例
```python
from src.main import HeartRateMonitor
# モニターの初期化（CHROM法を使用）
monitor = HeartRateMonitor(algorithm='chrom', buffer_size=300)
# Webカメラから測定開始
monitor.run_webcam()
```
### アルゴリズムの選択
```python
# GREEN法（最もシンプル、学習用）
monitor = HeartRateMonitor(algorithm='green')
# CHROM法（推奨、バランスの良い精度と速度）
monitor = HeartRateMonitor(algorithm='chrom')
# POS法（最高精度、照明変化に強い）
monitor = HeartRateMonitor(algorithm='pos')
# ICA法（独立成分分析）
monitor = HeartRateMonitor(algorithm='ica')
```
## プロジェクト構造
```
remoteHeartRate/
├── README.md # このファイル
├── requirements.txt # 依存ライブラリ
├── docs/
│ └── IMPLEMENTATION_PLAN.md # 詳細な実装計画書
├── src/
│ ├── core/ # 顔検出、信号抽出
│ ├── algorithms/ # rPPGアルゴリズム
│ ├── signal_processing/ # フィルタ、周波数解析
│ ├── utils/ # ユーティリティ
│ └── main.py # メインアプリケーション
├── tests/ # テストコード
├── examples/ # サンプルスクリプト
└── data/ # テストデータ、結果保存
```
## 技術詳細
### アルゴリズムの仕組み
1. **顔検出**: MediaPipe Face Meshで468個のランドマークを検出
2. **ROI抽出**: 額と頬領域から皮膚色の変化を抽出
3. **信号処理**: RGB信号をバンドパスフィルタで処理（0.75-3.5 Hz = 45-210 BPM）
4. **rPPG処理**: CHROM/POS法などで血液容積脈波（BVP）信号を抽出
5. **心拍数推定**: FFTまたはウェーブレット変換で周波数解析
### 推奨される測定条件
- ✅ 明るい照明（自然光または均一な室内照明）
- ✅ 顔全体がカメラに映っている
- ✅ 頭部を比較的安定させる
- ✅ カメラから50-100cm程度の距離
- ❌ 過度な動き、表情の変化を避ける
- ❌ 逆光、極端な照明変化を避ける
## 実装計画
詳細な実装計画は [`docs/IMPLEMENTATION_PLAN.md`](docs/IMPLEMENTATION_PLAN.md) を参照してください。
### 実装フェーズ
- **フェーズ1 (5日)**: MVP - 基本的な心拍数測定
- **フェーズ2 (4日)**: 精度向上 - CHROM/POS法実装
- **フェーズ3 (3日)**: ロバスト性向上 - GUI、動きアーティファクト除去
- **フェーズ4 (7日)**: 高度な機能 - 深層学習、複数人測定（オプション）
## テスト
```bash
# 単体テスト実行
uv run pytest tests/ -v
# 特定のテストのみ実行
uv run pytest tests/test_basic.py -v
```
## 参考文献
1. **Bousefsaf et al. (2013)** - "Continuous wavelet filtering on webcam photoplethysmographic signals"
2. **De Haan & Jeanne (2013)** - "Robust Pulse Rate From Chrominance-Based rPPG"
3. **Wang et al. (2016)** - "Algorithmic Principles of Remote PPG"
## ライセンス
MIT License
## 貢献
プルリクエストを歓迎します。大きな変更を行う場合は、まずissueを開いて変更内容を議論してください。
## 注意事項
このシステムは研究・教育目的です。医療用途には使用しないでください。正確な心拍数測定が必要な場合は、医療機器を使用してください。