반려동물 IoT 디바이스용 심박 및 호흡수 측정 신호처리
Signal Processing Method for Heart Rate and Respiratory Rate Measurement in Pet IoT Devices
0
조회
0
다운로드
0
인용
0
참고문헌
키워드
초록
반려동물의 심박수(HR)와 호흡수(RR)를 측정하기 위한 기존의 주파수 영역 기반의 기법은 연산량이 많아 저전력 임베디드 디바이스에 부적함과 실시간성과 모션 아티팩트에 취약하다는 한계가 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 시간영역 기반 신호처리 기법을 적용하여 반려동물의 RR과 HR을 추정하는 새로운 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 모션 검출과 게이팅, 심박 비트 검출, 오검출된 심박수와 호흡수 제거 등의 과정으로 구성하였으며, 이를 반려견에게 적용한 결과 심박수와 호흡수의 평균 오차는 각각 3.0 bpm과 1.7 bpm으로 나타났다. 이러한 결과로부터 제안된 신호처리 기법은 저사양 MCU 기반 웨어러블 디바이스에 실시간 구현이 가능함을 보여주며, 반려동물의 일상적 건강 모니터링 및 수의학적 진단 보조 도구로 활용될 수 있음을 확인하였다.
Abstract
Conventional frequency-domain approaches for estimating the heart rate (HR) and respiratory rate (RR) of companion animals are computationally demanding, making them unsuitable for low-power embedded devices. They also suffer from limited real-time applicability and vulnerability to motion artifacts. To address these challenges, this study proposes a novel time-domain signal processing method for estimating HR and RR in companion animals. The proposed method consists of motion detection and gating, heartbeat detection, and the elimination of falsely detected HR and RR values. When applied to dogs, the proposed approach achieved mean errors of 3.0 bpm for HR and 1.7 bpm for RR. These results demonstrate that the method can be implemented in real time on low-power MCU-based wearable devices, highlighting its potential for daily health monitoring of companion animals as well as for use as an auxiliary tool in veterinary diagnostics.