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Enregistrement W3105211913 · doi:10.2196/10140

Instant Stress: Detection of Perceived Mental Stress Through Smartphone Photoplethysmography and Thermal Imaging

2018· article· en· W3105211913 sur OpenAlexvenueno aff
Youngjun Cho, Simon Julier, Nadia Bianchi‐Berthouze

Notice bibliographique

RevueJMIR Mental Health · 2018
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueNon-Invasive Vital Sign Monitoring
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPhotoplethysmogramMental stressStress (linguistics)PsychologyMedicineComputer scienceComputer visionInternal medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: A smartphone is a promising tool for daily cardiovascular measurement and mental stress monitoring. A smartphone camera-based photoplethysmography (PPG) and a low-cost thermal camera can be used to create cheap, convenient, and mobile monitoring systems. However, to ensure reliable monitoring results, a person must remain still for several minutes while a measurement is being taken. This is cumbersome and makes its use in real-life situations impractical. OBJECTIVE: We proposed a system that combines PPG and thermography with the aim of improving cardiovascular signal quality and detecting stress responses quickly. METHODS: Using a smartphone camera with a low-cost thermal camera added on, we built a novel system that continuously and reliably measures 2 different types of cardiovascular events: (1) blood volume pulse and (2) vasoconstriction/dilation-induced temperature changes of the nose tip. 17 participants, involved in stress-inducing mental workload tasks, measured their physiological responses to stressors over a short time period (20 seconds) immediately after each task. Participants reported their perceived stress levels on a 10-cm visual analog scale. For the instant stress inference task, we built novel low-level feature sets representing cardiovascular variability. We then used the automatic feature learning capability of artificial neural networks to improve the mapping between the extracted features and the self-reported ratings. We compared our proposed method with existing hand-engineered features-based machine learning methods. RESULTS: First, we found that the measured PPG signals presented high quality cardiac cyclic information (mean pSQI: 0.755; SD 0.068). We also found that the measured thermal changes of the nose tip presented high-quality breathing cyclic information and filtering helped extract vasoconstriction/dilation-induced patterns with fewer respiratory effects (mean pSQI: from 0.714 to 0.157). Second, we found low correlations between the self-reported stress scores and the existing metrics of the cardiovascular signals (ie, heart rate variability and thermal directionality) from short measurements, suggesting they were not very dependent upon one another. Third, we tested the performance of the instant perceived stress inference method. The proposed method achieved significantly higher accuracies than existing precrafted features-based methods. In addition, the 17-fold leave-one-subject-out cross-validation results showed that combining both modalities produced higher accuracy than using PPG or thermal imaging only (PPG+Thermal: 78.33%; PPG: 68.53%; Thermal: 58.82%). The multimodal results are comparable to the state-of-the-art stress recognition methods that require long-term measurements. Finally, we explored effects of different data labeling strategies on the sensitivity of our inference methods. Our results showed the need for separation of and normalization between individual data. CONCLUSIONS: The results demonstrate the feasibility of using smartphone-based imaging for instant stress detection. Given that this approach does not need long-term measurements requiring attention and reduced mobility, we believe it is more suitable for mobile mental health care solutions in the wild.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,004

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,008
Tête enseignante GPT0,259
Écart entre enseignants0,251 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations100
Publié2018
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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