使用摄像机和计算算法的生理学（例如心脏和肺）生理学的非侵入性，低成本和可扩展性测量的生命体征非常有吸引力。但是，代表各种环境，身体运动，照明条件和生理状态的各种数据是费力的，耗时且昂贵的。合成数据已被证明是机器学习的几个领域的有价值工具，但并未广泛用于摄像机测量生理状态。合成数据提供“完美”标签（例如，没有噪声且具有精确的同步），可能无法获得其他标签（例如，精确的像素级分段图），并提供了对数据集中变化和多样性的高度控制。我们提供Scamps，这是一个合成学数据集，其中包含2,800个视频（168万帧），并带有对齐的心脏和呼吸信号以及面部动作强度。 RGB框架与分割图一起提供。我们提供有关潜在波形的精确描述性统计数据，包括beat间间隔，心率变异性和脉搏到达时间。最后，我们介绍了这些合成数据和对现实世界数据集测试的基线结果培训，以说明可推广性。
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对医疗保健监控的远程工具的需求从未如此明显。摄像机测量生命体征利用成像装置通过分析人体的图像来计算生理变化。建立光学，机器学习，计算机视觉和医学的进步这些技术以来的数码相机的发明以来已经显着进展。本文介绍了对生理生命体征的相机测量综合调查，描述了它们可以测量的重要标志和实现所做的计算技术。我涵盖了临床和非临床应用以及这些应用需要克服的挑战，以便从概念上推进。最后，我描述了对研究社区可用的当前资源（数据集和代码），并提供了一个全面的网页（https://cameravitals.github.io/），其中包含这些资源的链接以及其中引用的所有文件的分类列表文章。
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基于相机的非接触式光电子溶血性描绘是指一组流行的非接触生理测量技术。目前的最先进的神经模型通常以伴随金标准生理测量的视频以监督方式培训。但是，它们通常概括域名差别示例（即，与培训集中的视频不同）。个性化模型可以帮助提高型号的概括性，但许多个性化技术仍然需要一些金标准数据。为了帮助缓解这一依赖性，在本文中，我们展示了一种名为Mobilememon的新型移动感应系统，该系统是第一个移动个性化远程生理传感系统，它利用智能手机上的前后相机，为培训产生高质量的自我监督标签个性化非接触式相机的PPG模型。为了评估MobilemeLephys的稳健性，我们使用39名参与者进行了一个用户学习，他们在不同的移动设备下完成了一组任务，照明条件/强度，运动任务和皮肤类型。我们的研究结果表明，Mobilephys显着优于最先进的设备监督培训和几次拍摄适应方法。通过广泛的用户研究，我们进一步检查了Mobilephys如何在复杂的真实环境中执行。我们设想，从我们所提出的双摄像机移动传感系统产生的校准或基于相机的非接触式PPG模型将为智能镜，健身和移动健康应用等许多未来应用打开门。
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能够可靠地估计来自视频的生理信号是低成本，临床前健康监测的强大工具。在这项工作中，我们提出了一种新的远程光学仪器描绘（RPPG）的新方法 - 从人脸或皮肤的观察结果测量血液体积的变化。类似于RPPG的当前最先进的方法，我们应用神经网络，以便在滋扰图像变异的不变性中学习深度表示。与此类方法相比，我们采用了一个完全自我监督的培训方法，这毫无依赖于昂贵的地面真理生理培训数据。我们所提出的方法在频率和时间光滑的频率和兴趣信号的时间平滑之前使用对比学习。我们在四个RPPG数据集中评估我们的方法，显示与最近监督的深度学习方法相比，可以实现可比或更好的结果，但不使用任何注释。此外，我们还将学习的显着重采样模块纳入了我们无监督的方法和监督基线。我们表明，通过允许模型来了解输入图像的位置，我们可以减少手工工程功能的需要，同时为模型的行为和可能的故障模式提供一些可解释性。我们释放守则以获得我们完整的培训和评估管道，以鼓励在这种激动人心的新方向上的可重复进展。
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Camera-based physiological measurement is a growing field with neural models providing state-the-art-performance. Prior research have explored various "end-to-end" models; however these methods still require several preprocessing steps. These additional operations are often non-trivial to implement making replication and deployment difficult and can even have a higher computational budget than the "core" network itself. In this paper, we propose two novel and efficient neural models for camera-based physiological measurement called EfficientPhys that remove the need for face detection, segmentation, normalization, color space transformation or any other preprocessing steps. Using an input of raw video frames, our models achieve strong performance on three public datasets. We show that this is the case whether using a transformer or convolutional backbone. We further evaluate the latency of the proposed networks and show that our most light weight network also achieves a 33% improvement in efficiency.
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远程光插图学（RPPG）是一种快速，有效，廉价和方便的方法，用于收集生物识别数据，因为它可以使用面部视频来估算生命体征。事实证明，远程非接触式医疗服务供应在COVID-19大流行期间是可怕的必要性。我们提出了一个端到端框架，以根据用户的视频中的RPPG方法来衡量人们的生命体征，包括心率（HR），心率变异性（HRV），氧饱和度（SPO2）和血压（BP）（BP）（BP）用智能手机相机捕获的脸。我们以实时的基于深度学习的神经网络模型来提取面部标志。通过使用预测的面部标志来提取多个称为利益区域（ROI）的面部斑块（ROI）。应用了几个过滤器，以减少称为血量脉冲（BVP）信号的提取的心脏信号中ROI的噪声。我们使用两个公共RPPG数据集培训和验证了机器学习模型，即Tokyotech RPPG和脉搏率检测（PURE）数据集，我们的模型在其上实现了以下平均绝对错误（MAE）：a），HR，1.73和3.95 BEATS- beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-beats-s-s-s-s-s-y-peats-beats-beats-beats-ship-s-s-s-in-chin-p-in-in-in-in-in-c--in-in-c-le-in-in- -t一下制。每分钟（bpm），b）分别为HRV，分别为18.55和25.03 ms，c）对于SPO2，纯数据集上的MAE为1.64。我们在现实生活环境中验证了端到端的RPPG框架，修订，从而创建了视频HR数据集。我们的人力资源估计模型在此数据集上达到了2.49 bpm的MAE。由于没有面对视频的BP测量不存在公开可用的RPPG数据集，因此我们使用了带有指标传感器信号的数据集来训练我们的模型，还创建了我们自己的视频数据集Video-BP。在我们的视频BP数据集中，我们的BP估计模型的收缩压（SBP）达到6.7 mmHg，舒张压（DBP）的MAE为9.6 mmHg。
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With the increase in health consciousness, noninvasive body monitoring has aroused interest among researchers. As one of the most important pieces of physiological information, researchers have remotely estimated the heart rate (HR) from facial videos in recent years. Although progress has been made over the past few years, there are still some limitations, like the processing time increasing with accuracy and the lack of comprehensive and challenging datasets for use and comparison. Recently, it was shown that HR information can be extracted from facial videos by spatial decomposition and temporal filtering. Inspired by this, a new framework is introduced in this paper to remotely estimate the HR under realistic conditions by combining spatial and temporal filtering and a convolutional neural network. Our proposed approach shows better performance compared with the benchmark on the MMSE-HR dataset in terms of both the average HR estimation and short-time HR estimation. High consistency in short-time HR estimation is observed between our method and the ground truth.
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从视频中估算心率可以通过患者护理，人类互动和运动中的应用进行非接触健康监测。现有的工作可以通过面部跟踪在一定程度的运动下稳健地测量心率。但是，在不受约束的设置中，这并不总是可以的，因为脸部可能会被遮住甚至在相机外面。在这里，我们介绍Intensephysio：具有挑战性的视频心率估计数据集，具有逼真的面部阻塞，严重的主题运动和充足的心率变化。为了确保在现实环境中的心率变化，我们记录每个主题约1-2小时。该受试者正在用附着的摄像机进行骑自行车计（以中等强度）锻炼（中度至高强度），没有关于定位或运动的指示。我们有11个主题，大约有20个小时的视频。我们表明，现有的远程照相拍摄方法在这种情况下估计心率很难。此外，我们提出了IBIS-CNN，这是一种使用时空超级像素的新基线，它通过消除了对可见面/面部跟踪的需求来改善现有模型。我们将尽快公开提供代码和数据。
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基于视频的远程生理测量利用面部视频来测量血量变化信号，这也称为远程光摄影学（RPPG）。 RPPG测量的监督方法达到了最新的性能。但是，有监督的RPPG方法需要面部视频和地面真理生理信号进行模型培训。在本文中，我们提出了一种无监督的RPPG测量方法，该方法不需要地面真相信号进行培训。我们使用3DCNN模型在不同的时空位置中从每个视频中生成多个RPPG信号，并以对比度损失训练模型，其中将来自同一视频的RPPG信号汇总在一起，而来自不同视频的那些视频则被推开。我们在五个公共数据集上测试，包括RGB视频和NIR视频。结果表明，我们的方法优于先前的无监督基线，并在所有五个数据集上实现了非常接近当前最佳监督RPPG方法的精度。此外，我们还证明了我们的方法可以以更快的速度运行，并且比以前的无监督基线更强大。我们的代码可在https://github.com/zhaodongsun/contrast-phys上找到。
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深度神经网络在人类分析中已经普遍存在，增强了应用的性能，例如生物识别识别，动作识别以及人重新识别。但是，此类网络的性能通过可用的培训数据缩放。在人类分析中，对大规模数据集的需求构成了严重的挑战，因为数据收集乏味，廉价，昂贵，并且必须遵守数据保护法。当前的研究研究了\ textit {合成数据}的生成，作为在现场收集真实数据的有效且具有隐私性的替代方案。这项调查介绍了基本定义和方法，在生成和采用合成数据进行人类分析时必不可少。我们进行了一项调查，总结了当前的最新方法以及使用合成数据的主要好处。我们还提供了公开可用的合成数据集和生成模型的概述。最后，我们讨论了该领域的局限性以及开放研究问题。这项调查旨在为人类分析领域的研究人员和从业人员提供。
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监督深度学习方法的最新进展是使用面部视频实现基于光电觉描绘的生理信号的远程测量。然而，这些监督方法的性能取决于大标记数据的可用性。作为自我监督方法的对比学习，最近通过最大化不同增强视图之间的互信息来实现学习代表数据特征的最先进的性能。然而，用于对比学学习的现有数据增强技术不是设计用于从视频中学习来自视频的生理信号，并且当存在复杂的噪声和微妙和微妙和周期性的颜色或视频帧之间的形状变化时，通常会失败。为了解决这些问题，我们为远程生理信号表示学习提供了一种新的自我监督的时空学习框架，其中缺乏标记的培训数据。首先，我们提出了一种基于地标的空间增强，其基于Shafer Dichromatic反射模型将面部分成几个信息部件，以表征微妙的肤色波动。我们还制定了一种基于稀疏的时间增强，利用奈奎斯特 - 香农采样定理来通过建模生理信号特征有效地捕获周期性的时间变化。此外，我们介绍了一个受限制的时空损失，为增强视频剪辑产生伪标签。它用于调节训练过程并处理复杂的噪声。我们在3个公共数据集中评估了我们的框架，并展示了比其他自我监督方法的卓越表现，并与最先进的监督方法相比实现了竞争精度。
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鉴于一个人的肖像图像和目标照明的环境图，肖像重新旨在重新刷新图像中的人，就好像该人出现在具有目标照明的环境中一样。为了获得高质量的结果，最近的方法依靠深度学习。一种有效的方法是用高保真输入输出对的高保真数据集监督对深神经网络的培训，并以光阶段捕获。但是，获取此类数据需要昂贵的特殊捕获钻机和耗时的工作，从而限制了对少数机智的实验室的访问。为了解决限制，我们提出了一种新方法，该方法可以与最新的（SOTA）重新确定方法相提并论，而无需光阶段。我们的方法基于这样的意识到，肖像图像的成功重新重新取决于两个条件。首先，该方法需要模仿基于物理的重新考虑的行为。其次，输出必须是逼真的。为了满足第一个条件，我们建议通过通过虚拟光阶段生成的训练数据来训练重新网络，该培训数据在不同的环境图下对各种3D合成人体进行了基于物理的渲染。为了满足第二种条件，我们开发了一种新型的合成对真实方法，以将光真实主义带入重新定向网络输出。除了获得SOTA结果外，我们的方法还提供了与先前方法相比的几个优点，包括可控的眼镜和更暂时的结果以重新欣赏视频。
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本文提出了一种评估RGB视频文件中可见人体组织灌注的方法。我们提出了源自远程光摄影（RPPG）信号的指标，以检测组织是否充分供应血液。灌注分析以三种不同的尺度进行，为不同的应用提供了灵活的方法。我们在每个尺度上独立地对局部定义的感兴趣区域独立执行平面正交到皮肤的RPPG。从提取的信号中，我们得出了信噪比，频域中的大小，心率，灌注指数以及特定RPPG信号之间的相关性，以便在局部评估人类组织特定区域的灌注。我们表明，本地解决的RPPG具有广泛的应用。作为示例性应用，我们介绍了术中术中灌注分析和可视化皮肤和器官移植期间的可视化，以及用于谋生评估以检测表现攻击到身份验证系统中的应用。
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Estimating human pose, shape, and motion from images and videos are fundamental challenges with many applications. Recent advances in 2D human pose estimation use large amounts of manually-labeled training data for learning convolutional neural networks (CNNs). Such data is time consuming to acquire and difficult to extend. Moreover, manual labeling of 3D pose, depth and motion is impractical. In this work we present SURREAL (Synthetic hUmans foR REAL tasks): a new large-scale dataset with synthetically-generated but realistic images of people rendered from 3D sequences of human motion capture data. We generate more than 6 million frames together with ground truth pose, depth maps, and segmentation masks. We show that CNNs trained on our synthetic dataset allow for accurate human depth estimation and human part segmentation in real RGB images. Our results and the new dataset open up new possibilities for advancing person analysis using cheap and large-scale synthetic data.
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基于远程的光摄影学（RPPG）的生理测量值在情感计算，非接触式健康监测，远程医疗监测等方面具有良好的应用值，这已经变得越来越重要，尤其是在Covid-19-19-19大流行期间。现有方法通常分为两组。第一个重点是从面部视频中挖掘微妙的血量脉冲（BVP）信号，但很少明确地模拟主导面部视频内容的声音。它们容易受到噪音的影响，在看不见的情况下可能会遭受泛滥能力。第二个重点是直接建模嘈杂的数据，由于缺乏这些严重的随机噪声的规律性，导致了次优性能。在本文中，我们提出了一个分解和重建网络（DRNET），重点是生理特征而不是嘈杂数据的建模。提出了新的周期损失来限制生理信息的周期性。此外，提出了插件空间注意块（SAB），以增强功能以及空间位置信息。此外，提出了有效的斑块种植（PC）增强策略，以合成具有不同噪声和特征的增强样品。在不同的公共数据集以及跨数据库测试上进行了广泛的实验证明了我们方法的有效性。
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新生儿重症监护病房（NICU）中的早产婴儿必须不断监测其心脏健康。常规的监测方法是基于接触的，使新生儿容易受到各种医院感染。基于视频的监视方法为非接触式测量开辟了潜在的途径。这项工作提供了一条管道，用于远程对NICU设置视频的心肺信号进行远程估算。我们提出了一个端到端深度学习（DL）模型，该模型集成了一种基于基于学习的方法来生成替代地面真理（SGT）标签以进行监督，从而避免了直接依赖对真实地面真相标签的依赖。我们进行了扩展的定性和定量分析，以检查我们提出的基于DL的管道的功效，并在估计的心率中达到了总平均平均绝对误差为4.6 BEATS（BPM）（BPM）和均方根均方根误差为6.2 bpm。
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在本文中，我们探讨了一个有趣的问题，即从$ 8 \ times8 $ Pixel视频序列中获得什么。令人惊讶的是，事实证明很多。我们表明，当我们处理此$ 8 \ times8 $视频带有正确的音频和图像先验时，我们可以获得全长的256 \ times256 $视频。我们使用新颖的视听UPPRAPLING网络实现了极低分辨率输入的$ 32 \ times $缩放。音频先验有助于恢复元素面部细节和精确的唇形，而单个高分辨率目标身份图像先验为我们提供了丰富的外观细节。我们的方法是端到端的多阶段框架。第一阶段会产生一个粗糙的中间输出视频，然后可用于动画单个目标身份图像并生成逼真，准确和高质量的输出。我们的方法很简单，并且与以前的超分辨率方法相比，表现非常好（$ 8 \ times $改善了FID得分）。我们还将模型扩展到了谈话视频压缩，并表明我们在以前的最新时间上获得了$ 3.5 \ times $的改进。通过广泛的消融实验（在论文和补充材料中）对我们网络的结果进行了彻底的分析。我们还在我们的网站上提供了演示视频以及代码和模型：\ url {http://cvit.iiit.ac.in/research/project/projects/cvit-projects/talking-face-vace-video-upsmpling}。
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动物运动跟踪和姿势识别的进步一直是动物行为研究的游戏规则改变者。最近，越来越多的作品比跟踪“更深”，并解决了对动物内部状态（例如情绪和痛苦）的自动认识，目的是改善动物福利，这使得这是对该领域进行系统化的及时时刻。本文对基于计算机的识别情感状态和动物的疼痛的研究进行了全面调查，并涉及面部行为和身体行为分析。我们总结了迄今为止在这个主题中所付出的努力 - 对它们进行分类，从不同的维度进行分类，突出挑战和研究差距，并提供最佳实践建议，以推进该领域以及一些未来的研究方向。
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本文介绍了一个新的大型多视图数据集，称为Humbi的人体表达式，具有天然衣物。 HUMBI的目标是为了便于建模特异性的外观和五个主要身体信号的几何形状，包括来自各种各样的人的凝视，面部，手，身体和服装。 107同步高清摄像机用于捕获772个跨性别，种族，年龄和风格的独特科目。使用多视图图像流，我们使用3D网格模型重建高保真体表达式，允许表示特定于视图的外观。我们证明HUMBI在学习和重建完整的人体模型方面非常有效，并且与人体表达的现有数据集互补，具有有限的观点和主题，如MPII-Gaze，Multi-Pie，Human 3.6m和Panoptic Studio数据集。基于HUMBI，我们制定了一种展开的姿态引导外观渲染任务的新基准挑战，其旨在大大延长了在3D中建模的不同人类表达式中的光敏性，这是真实的社会远程存在的关键能力。 Humbi公开提供http://humbi-data.net
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虚拟面部化身将在身临其境的沟通，游戏和元视频中发挥越来越重要的作用，因此至关重要的是包容性。这需要准确地恢复出现，无论年龄，性别或种族如何，都以反照率表示。尽管在估计3D面部几何形状方面取得了重大进展，但反照率估计受到较少的关注。该任务在根本上是模棱两可的，因为观察到的颜色是反照率和照明的函数，这两者都是未知的。我们发现，由于（1）偏爱较轻的色素沉着和（2）算法溶液，因此当前的方法偏向浅色肤色，而无视光/反照率的歧义。为了解决这个问题，我们提出了一个新的评估数据集（公平）和算法（Trust），以改善反照率估计以及公平性。具体而言，我们创建了第一个面部反照率评估基准，其中受试者在肤色方面保持平衡，并使用单个类型学角度（ITA）度量测量精度。然后，我们通过建立关键观察结果来解决光/反照率的歧义：与面部的裁剪图像相反，整个场景的图像包含有关照明的重要信息，可用于歧义。信任通过在面部区域和从场景图像中获得的全球照明信号进行调节来回归面部反照率。我们的实验结果表明，就准确性和公平性而言，与最先进的反照率估计方法相比，相比之下。评估基准和代码将用于研究目的，网址为https://trust.is.tue.mpg.de。
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