感知技术 · 非接触感知技术
rPPG、毫米波雷达与接触式PPG有什么区别?怎样选择?
了解三种技术的采集原理、硬件要求和使用条件,按项目需求选择。
rPPG观察视频中的光学变化,毫米波雷达观察回波反映的目标运动,接触式PPG记录贴近皮肤的光学脉动。三者在接触要求、硬件、遮挡与运动条件上各有取舍,选择应从具体应用需要出发。
本文目录 · 8 个问题
三种技术分别采集什么信号?
rPPG从皮肤反射光的视频变化中提取脉搏相关信息;接触式PPG将发光和接收器件贴近身体,记录局部光学信号;毫米波雷达则通过无线电回波,分析身体细微位移等信息。[1][2][3]
信号来源不同,影响因素也不同。rPPG需要考虑照明和可见皮肤区域;雷达需要从回波中分离目标运动;接触式PPG则需要保持合适的接触。
图示可在框内左右滑动查看。
rPPG:评估能否复用现有摄像头
在摄像头能够看到合适皮肤区域时,rPPG可以与一般视觉任务共享部分输入。已有镜头、屏幕和计算资源的交互设备,可以评估现有视频是否适合rPPG。
它的挑战是视频同时包含人体、环境与相机处理的变化。光照、运动、有效区域和时间连续性都需要考虑。[4][5] 复用摄像头前,需要确认视频质量和处理方式是否适合目标生理功能。
毫米波雷达:不依赖可见皮肤颜色,但也会受干扰
雷达可观察目标的细微运动,相关技术演示研究呼吸运动及心搏相关微动。TI的官方生命体征演示介绍了用毫米波器件观察这类运动的方法。[3]
毫米波雷达的采集不依赖可见光,但身体大幅运动、多目标、反射环境和安装方式都会影响回波分析。能否隔着某种材料工作,还要看材料和雷达配置。
接触式PPG:距离更近,但需要稳定的接触关系
手腕或手指的光学传感器靠近皮肤,能够建立相对直接的采集路径。代价是需要佩戴、握持或接触;松紧、接触位置和运动也可能改变信号。
接触式PPG并不自动包含所有生理功能。普通单一脉搏传感器与采用相应光学配置的血氧设备,不应被当成同一种产品。穿戴设备支持哪些功能,还取决于其光学配置、计算方法和验证结果。[2]
采集原理、设备与使用条件对照
小屏阅读:表格可在框内左右滑动。
| 维度 | 视频rPPG | 毫米波雷达 | 接触式PPG |
|---|---|---|---|
| 主要物理线索 | 皮肤反射光随时间变化 | 回波中的目标运动与细微位移 | 贴近皮肤的光学脉动 |
| 是否需要接触 | 不需要 | 不需要 | 需要 |
| 脉搏或心搏相关信息 | 可研究和估计脉搏节律 | 可研究心搏相关微动 | 可记录局部脉搏波 |
| 呼吸相关信息 | 依运动或光学调制方法 | 可观察呼吸运动 | 可研究脉搏中的呼吸调制 |
| 常见影响因素 | 光照、运动、遮挡、视频处理 | 运动、目标分离、反射环境 | 接触、位置、运动 |
| 与既有设备结合 | 可能复用适合的摄像头 | 需要相应雷达硬件 | 需要接触传感单元 |
表格比较三种技术的采集原理和使用条件。比较准确性时,还要明确测量指标、参考方法和各自的测试条件;具体功能以所选产品资料为准。
DMS为什么没有放进第四列?
DMS是驾驶员监测系统,是一个应用系统概念;rPPG、雷达和PPG是感知方式。一个DMS可以使用摄像头,也可能与其他传感器结合。所以“rPPG与DMS谁更好”实际上混合了不同层次。
更准确的问题是:某个DMS希望增加什么信息,哪种传感方式适合当前车辆?同样,OMS关注更广泛的乘员,健康座舱再把感知与交互服务连接起来。术语之间的关系见《DMS与DMS+有什么区别?如何扩展驾驶员状态感知?》。
按使用任务怎样选型?
面对面交互终端已有清楚的视频输入,可以先讨论rPPG;更关心一定范围内的呼吸运动,可以考察匹配的雷达方案;愿意佩戴且需要贴身连续记录的使用方式,则可能更适合接触传感。具体型号还需结合现场条件和测试结果确定。
多传感器也可以互补,但新增一路意味着额外成本、同步、安装和数据管理。增加传感器前,应明确它能补充什么信息,以及这些信息是否用于项目任务。
不拍人脸,不等于不涉及个人信息
雷达通常不生成常规人脸照片,但与身份关联的生理或行为结果仍可能需要保护。摄像头方案也可以讨论本地处理与最少数据路径。隐私不能只凭传感器名称判断,应结合实际采集、关联和使用方式。[6]
选型时先确认用户怎样使用、需要哪些信息,以及现场的采集条件,再决定采用哪种传感方式或组合。
参考资料与延伸阅读
- 论文Poh M-Z; McDuff D J; Picard R W. Non-contact, automated cardiac pulse measurements using video imaging and blind source separation.
Optics Express 18(10):10762–10774, 2010. DOI: 10.1364/OE.18.010762
引用范围:视频脉搏感知的研究路径;不代表任意摄像头的产品性能。
- 学术综述Schäfer A; Vagedes J. How accurate is pulse rate variability as an estimate of heart rate variability? A review on studies comparing photoplethysmographic technology with an electrocardiogram.
International Journal of Cardiology 166(1):15–29, 2013. DOI: 10.1016/j.ijcard.2012.03.119
引用范围:脉率变异性与心率变异性并非在所有条件下等同。
- 官方技术文档Texas Instruments. Vital Signs Overview / User Guide — Radar Toolbox.
官方雷达演示技术说明,访问于2026-10-10
引用范围:毫米波观察细微运动并用于生命体征相关演示的原理;不推广为所有雷达规格。
- 论文Wang W; den Brinker A C; Stuijk S; de Haan G. Algorithmic Principles of Remote PPG.
IEEE Transactions on Biomedical Engineering 64(7):1479–1491, 2017. DOI: 10.1109/TBME.2016.2609282
引用范围:皮肤光学模型及远程PPG的算法原理。
- 研究数据集/论文Tang J; Chen K; Wang Y; Shi Y; Patel S; McDuff D; Liu X. MMPD: Multi-Domain Mobile Video Physiology Dataset.
作者公开稿 arXiv:2302.03840, 2023;EMBC 2023
引用范围:移动视频中的光照、运动、皮肤差异等场景因素。
- 法律原文全国人民代表大会常务委员会. 中华人民共和国个人信息保护法.
2021年通过;官方政府网站法律文本
引用范围:个人信息处理及敏感个人信息相关基本要求;不替代具体项目的法律判断。

