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智能手环能测出玩具的心率?华为、苹果、小米:我们都行 [复制链接]

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只看楼主 使用道具 电梯直达
楼主  发表于: 10-10
近年来,智能穿戴设备越来越受到人们的青睐,计步和心率是用户最为关注的两个功能。最近,有网友发帖称,他用小米手环 3 测了一卷卫生纸的心率,每分钟 86 次,比他自己的心率还高 。他吐槽说,感觉自己的智商受到了侮辱。随后,这个话题在网络上走红,网友们纷纷拿出自己的手环试了试,发现不少非人的物体竟然都能测出心率。


而专家认为,手环所运用的光电容积脉搏波描记法(PPG),本身已经是相当成熟的技术。同样,光照射到卫生纸、玻璃杯等物体上反射的信号,也被算法接收了,并拟合成了假的 " 心率 "。
网友发帖
小米手环测出了卷纸的心率
10 月 8 日,网友 " 张可 " 发帖说,自己用小米手环 3 测量出了卷纸的心率,并上传一段视频。在这段 20 多秒的视频中,一只小米手环像戴在手腕上一样,被绑在了一卷无芯卷纸上,在反应了一段时间后,手环的屏幕上显示出心率:86bpm。该网友说,这个数值比他自己的心率还高,随即吐槽:" 你(卷纸)怕不是怀了我的骨肉?"
不少网友被这个结果震惊到了,有人幽默地跟帖:" 手纸卷也很紧张啊。怎么办?要被人类发现了。"" 纸也有芯嘛,正常。"" 卷纸:潜伏这么多年居然暴露了。"
也有网友分析说,是因为在一段时间后手环没有检测到心率,于是给出了一个随机值,或者是之前测量到的心率的平均值。
记者实测
杯子、卷纸、矿泉水、玩具 居然都测出了心率
只有卷纸是能被测出心率,还是其他物体也可以?只有小米的手环能测卷纸,还是其他品牌也能测出来?10 月 9 日,现代快报记者找来华为、小米、苹果三个品牌的智能手环进行了实测,其中小米为发帖网友的同款小米手环 3,苹果为 2015 年推出的初代 Apple Watch
首先作为对比参照,记者先测量了自己的心率,苹果测得 68bpm,华为和小米都是 66bpm。
随后,我们将三个手环绑在一卷卷纸上,结果发现,苹果测量出了数据,显示心率为 84bpm。华为显示为 " 请戴好手环再测一次 ",无法测量出数据。小米也显示无法测出。


在玻璃杯上,只有苹果手表测出了心率
第二个测量的物体是没有装水的玻璃杯子,只有苹果测量出了数据,显示为 38bpm。


在一卷报纸上,除了小米手环,苹果和华为都测出了心率
第三次测量的是一卷报纸,苹果测量出数据为 79bpm,这次华为也测量出了数据,得到结果为 103bpm。


在半瓶矿泉水上也测出了心率
第四次测量时,记者将三个手环分别绑在一瓶矿泉水上,结果苹果和小米分别测出了心率为 61bpm 和 93bpm,华为无法检测。


华为手环在青苹果上测出心率
第五次测量的物体是一只青苹果,苹果和华为分别测出了心率 88bpm 和 106bpm,小米无法测量出来。
之后,又尝试测量了一个毛绒玩具兔子,在兔子的腰部,首次出现了三个手环都测量出心率的情况。其中华为和小米测量到的结果比较稳定,但相差较大,分别为 84bpm 和 65bpm。苹果的数据则波动较大,在 90bpm-177bpm 范围区间内不停地上下起伏。


毛绒玩具一样测出了心率
但换到兔子的头部时,小米手环又无法检测出来了,苹果则稳定在 67bpm,华为的数值反而开始波动了,在 92bpm 到 107bpm 之间。
最后,记者又试着将苹果手环紧贴着放在华为手环内,结果华为测量到,苹果的心率是 99bpm。换了个位置后,苹果测量到华为的心率是 104bpm。小米也进行了尝试,但没有测量出数据。
专家解答
手环测量心率是什么原理?
南京理工大学电子工程与光电技术学院教授常本康告诉记者,目前手环上采用测心率的方法基本上都是光电容积脉搏波描记法(PPG)。这种方法原理也很简单,手环通过 LED 发射一定波长的光照射在皮肤上,之后光束会通过透射和反射的方式再传到光线接收器。由于血液处于流动的状态,皮肤内的血液容积大小变化与心脏的舒张和收缩变化直接相关,所以接受器收到的光信号强度也会呈现脉动性变化,手环再将光信号转化为电信号,通过算法就能得到心率值。
为何卫生纸也能测得 " 心率 "?
这个问题也引起了很多科学界人士的讨论。果壳网科普作者 "@飞雪之灵 " 认为,卫生纸内的植物纤维是光信号的良好反射体," 我个人理解工程师对滤噪阈值的设定。因为手环所处工作环境随手部的运动一直在变化,意味着信号噪音很大,这就决定了手环必须在一个高噪音的数据中提取心率数据 ( 所以手环要求贴紧佩戴。这一点还和手机测心率不同 ) ,因此从随机的卫生纸信号中提取到‘心率’并不奇怪。"
"@飞雪之灵 " 认为,这件事的启发,并不是去责怪某家企业生产的产品怎么样,而是如何改进硬件和算法,让测定更加准确。比如在测定时加上一个强度阈值,或者不要那么高强度地去拟合。
为什么手环测心率会出现这样的误差?
其实,产生误差的原因有不少。首先,探测器的光源有波动,其次,接收器接受光信号时出现误差。最后,就是算法本身的阈值设定问题了。目前这种测量方式在生物医疗领域的运用已经非常成熟了,手环测心率的技术本身没有太大问题。类似原理的还有电子血压计。" 测血压的时候,错误的佩戴姿势也会导致错误的度数。"
尽管这种 "bug" 在原理上容易理解, 但是他认为," 手环就是戴在手上测量的,抛开适用范围说功能,就和茶水代尿检测一样的道理,非常不可取。"
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