論文の概要: Spatial Artifact Coherence Determines Codec Robustness in Patch-Based rPPG
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.04198v1
- Date: Tue, 02 Jun 2026 20:33:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-04 20:44:18.374031
- Title: Spatial Artifact Coherence Determines Codec Robustness in Patch-Based rPPG
- Title（参考訳）: 空間アーチファクトコヒーレンスによるパッチベースrPPGのコーデックロバスト性決定
- Authors: Achraf Ben Ahmed,
- Abstract要約: Photoplethysmography (r) は、遠隔医療、新生児ICU、ドライバ疲労の応用において、圧縮されたビデオチャネル上に展開されているベンチマークで低い心拍数誤差を達成している。
事前の作業では、圧縮下でのグローバル射影法を上回る物理量を決定するものはない。
本研究では,4x4のグリーンチャネル間グリーンチャネルにおいて,オフパスと対角エネルギーの比として定義される空間アーチファクトコヒーレンス(マクロ)を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Remote photoplethysmography (rPPG) achieves low heart-rate error on uncompressed benchmarks yet is deployed over compressed video channels in telehealth, neonatal ICU, and driver fatigue applications. No prior work identifies the physical quantity determining when spatial decomposition outperforms global-projection methods under codec compression. We propose Spatial Artifact Coherence (SAC), defined as the ratio of off-diagonal to diagonal energy in the 4x4 inter-patch Green-channel covariance matrix (bandpass 0.75-2.5 Hz), and the PatchPCA algorithm family (four codec-aware rPPG algorithms). We evaluate 280 subjects across three public datasets, 11 codec degradation variants (MPEG-4, H.265, H.264, JPEG, chroma subsampling), and 13 algorithms via Wilcoxon tests (BH-FDR, q < 0.05, 904 tests). SAC explains 93.8% of between-variant variance in PCA advantage (r = +0.969), with zero overlap between codec families: non-MPEG-4 variants cluster at SAC 0.10-0.18 with 84-90% PCA win rates, while MPEG-4 variants cluster at SAC 0.48-0.59 with 61% win rate and a 5.8x reduction in mean improvement. Within subjects, 78% confirm the expected pattern (p < 10^-22, dz = 0.73). Within-variant subject-level SAC correlation is r = +0.099, confirming SAC classifies codec families rather than predicting individual outcomes. MPEG-4's effect is structural (macroblock DCT geometry, not noise amplitude), governed by source codec state, not resolution. P-Hybrid is identified as the most deployment-robust algorithm. Two necessary operating conditions for PatchPCA advantage are established: SAC < 0.30 and low-to-moderate motion, directly ruling out raw-to-MPEG-4 transcoding pipelines. SAC provides a physically grounded metric for codec-aware rPPG algorithm selection in clinical remote monitoring systems.
- Abstract（参考訳）: 遠隔プラチスモグラフィー (rPPG) は, 遠隔医療, 新生児ICU, 運転者疲労の応用において, 圧縮されたビデオチャネル上に展開される非圧縮ベンチマークの心拍数誤差を低くする。
空間分解がコーデック圧縮の下で大域射影法を上回ったときの物理量を決定する以前の研究はない。
本研究では, 4x4 個のグリーンチャネル共分散行列(バンドパス 0.75-2.5 Hz)と PatchPCA アルゴリズムファミリ (4コーデック対応 rPPG アルゴリズム) の非対角エネルギーと対角エネルギーの比として定義される空間アーチファクトコヒーレンス (SAC) を提案する。
我々は3つの公開データセット、11のコーデック分解変種(MPEG-4, H.265, H.264, JPEG, クロマサブサンプリング)、13のアルゴリズムをウィルコクソン試験(BH-FDR, q < 0.05, 904)で評価した。
SACはPCAの変種間差異の93.8%(r = +0.969)とコーデックファミリー間の重複がゼロである: SAC 0.10-0.18の非MPEG-4変種クラスタと84-90%のPCA変種クラスタ、SAC 0.48-0.59のMPEG-4変種クラスタと61%の勝利率と平均改善の5.8倍の減少である。
被験者の78%が予測パターン(p < 10^-22, dz = 0.73)を確認した。
変量レベルのSAC相関は r = +0.099 であり、SACは個々の結果を予測するのではなくコーデックファミリーを分類する。
MPEG-4の効果は構造的(ノイズ振幅ではなくマクロブロックDCT)であり、解像度ではなくソースコーデック状態によって制御される。
P-Hybridは最もデプロイ・ロバストなアルゴリズムである。
PatchPCAの利点のためには、SAC < 0.30と低モデレート動作という2つの操作条件が確立され、生からMPEG-4のトランスコーディングパイプラインを直接排除した。
SACは、臨床遠隔監視システムにおいて、コーデックを意識したrPPGアルゴリズムの選択のための物理的根拠付きメトリクスを提供する。
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