【TECH】如何把摄像头帧变成心跳信号

当手指覆盖稳定之后，最容易犯的错就是立刻算 BPM。我最初也这么试过，确实能得到数字，但数字很便宜。真正有价值的是一条值得被测量的信号。

每一帧贡献一个红色强度值和一个时间戳，这一层后面的处理，都是为了让这条序列更诚实。

flowchart LR
    A[通过覆盖检测的相机帧] --> B[红色强度样本]
    B --> C[带时间戳的缓冲区]
    C --> D[去除基线漂移]
    D --> E[平滑高频噪声]
    E --> F[归一化波形]
    F --> G[峰值检测]

原始红色值不能直接用

指尖不是固定在实验夹具上的。用户会稍微按紧，又稍微放松；闪光灯会让皮肤变热；曝光会逐渐稳定；手会移动一毫米。这些都会让红色值产生慢变化。如果直接在原始值上找峰，找到的可能是姿势和曝光，而不是心跳。

用真实时间，不要只相信 30fps

默认 30fps 再用样本下标换算时间很简单，但真实手机会丢帧，处理队列也会丢弃迟到帧。MonoPump 保存每个样本的 presentation timestamp，并用实际窗口估算采样率。

sequenceDiagram
    participant C as Camera
    participant B as Buffer
    participant P as Preprocessor
    C->>B: t0 时刻的值
    C->>B: t1 时刻的值
    C->>B: t2 时刻的值
    B->>P: 值 + 时间戳
    P->>P: 估算真实采样率

BPM 是时间测量，不是数组下标测量。这个选择能消掉一类很隐蔽的错误。

去趋势和轻度平滑

脉搏是相对快的振荡，手指压力和曝光漂移更慢。MonoPump 用局部移动平均作为基线，从原始信号里减掉它，再用很小的移动平均压掉高频像素噪声。

detrended[i] = signal[i] - average(signal around i)

flowchart TD
    R[原始红色序列] --> D[减去局部基线]
    D --> S[3 点移动平均]
    S --> N[归一化]
    N --> W[显示给用户的波形]
    N --> P[峰值检测输入]

漂亮波形不等于有用波形。目标不是动画好看，而是保住时间信息。最终这一层会产出给界面看的波形、给峰值检测用的清洗信号，以及质量分。坏信号不应该变成一个看起来很确定的数字。