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光的偏振特性对rPPG信号的影响研究
论文题目：光的偏振特性对rPPG信号的影响研究
摘要：
随着科技的发展，人们在生命科学领域中逐渐使用非接触式的光学传感技术来测量生理信号，作为一种有效的测量技术，反射式光学成像技术已被广泛应用。受检对象的脉冲反射波（rPPG）信号被视为一种非接触监测心率和心血管健康的实用方法。但是，光源的偏振特性对反射性PPG信号的影响尚未被充分研究。本文旨在评估偏振光源对rPPG信号的影响，并讨论可能解释这种影响的机制。
首先，我们介绍了反射成像式PPG技术的基本原理和相关的信号分析方法。然后，我们详细分析了光源的偏振特性对rPPG信号的影响。我们首先使用仿真模型模拟了不同偏振光源的电极响应，结果表明，当偏振面与电极的角度为0°和90°时，rPPG信号的振幅最小。接下来，我们进行了实验验证，结果表明，偏振光源的偏振方向与检测电极的夹角对rPPG信号的振幅和谐波能量产生了显著影响。
最后，我们讨论了可能的机制来解释偏振光源的影响。我们推测这是由于检测区域内存在多次散射的光线（Mie散射和Rayleigh散射），而这些散射光线的偏振状态被偏振光源所敏感，从而影响了rPPG信号的振幅和谐波能量。
因此，我们的研究表明，光源的偏振特性对rPPG信号有显著的影响，这应当引起rPPG信号测量中的注意。这也为今后在反射式PPG技术中应用偏振光源提供了重要的理论指导。
关键词：偏振特性，反射式PPG，rPPG信号，光散射，心率监测
Abstract:
Withthedevelopmentoftechnology,non-contactopticalsensingtechnologyhasbeengraduallyappliedinthefieldoflifesciencestomeasurephysiologicalsignals.Asaneffectivemeasurementtechnology,reflectedopticalimagingtechnologyhasbeenwidelyused.Thereflectedpulsewave(rPPG)signalofthesubjectisregardedasapracticalmethodfornon-contactmonitoringofheartrateandcardiovascularhealth.However,theeffectofpolarizationoflightsourceonreflectedPPGsignalhasnotbeenfullystudied.ThispaperaimstoevaluatetheinfluenceofpolarizedlightsourceonrPPGsignalanddiscussesthepossiblemechanismsthatmayexplainthisinfluence.
Firstly,weintroducethebasicprincipleofreflectedimagingPPGtechnologyandrelatedsignalanalysismethods.Then,weanalyzedindetailtheinfluenceofthepolarizationcharacteristicsoflightsourceonrPPGsignal.Wefirstsimulatedtheelectroderesponseofdifferentpolarizedlightsourcesusingasimulationmodel,andtheresultsshowedthattheamplitudeoftherPPGsignalwasminimizedwhenthepolarizationplanewasat0°and90°withrespecttotheelectrode.Then,weconductedexperimentalverification,andtheresultsshowedthatthepolarizationdirectionofthepolarizedlightsourcehadasignificantinfluenceontheamplitudeandharmonicenergyoftherPPGsignal.
Finally,wediscussthepossiblemechanismstoexplaintheinfluenceofpolarizedlightsource.Wespeculatethatthisisduetotheexistenceofmultiplescatteredlightinthedetectionarea(MiescatteringandRayleighsc