3D Blood Pulsation Maps

📄 arXiv: 2512.10517v1 📥 PDF

作者: Maurice Rohr, Tobias Reinhardt, Tizian Dege, Justus Thies, Christoph Hoog Antink

分类: cs.CV

发布日期: 2025-12-11

备注: 9 pages (without references), supplementals attached, waiting for publication. In order to access the dataset,see https://github.com/KISMED-TUDa/pulse3dface

💡 一句话要点

提出Pulse3DFace数据集以解决3D血液脉动映射问题

🎯 匹配领域: 支柱八：物理动画 (Physics-based Animation)

关键词: 3D血液脉动 数据集 脉搏估计 多视角视频 生理特征 光电容积描记法 面部扫描 照明影响

📋 核心要点

  1. 现有方法在动态面部血液脉动估计中缺乏有效的数据集，导致模型训练和验证困难。
  2. 论文提出Pulse3DFace数据集，通过多视角视频和3D扫描技术，提供丰富的脉动映射数据。
  3. 数据集的评估显示其在不同照明条件下保持一致性，并有效捕捉生理特征，具有良好的应用潜力。

📝 摘要（中文）

我们提出了Pulse3DFace，这是首个用于估计3D血液脉动映射的数据集。这些映射可用于开发动态面部血液脉动模型，进而生成合成视频数据，以改善和验证通过光电容积描记法进行的远程脉搏估计。此外，该数据集还促进了基于多视角的新方法研究，以减轻血液脉动分析中的照明影响。Pulse3DFace包含来自15名受试者的原始视频，记录频率为30 Hz，使用RGB相机从23个视角拍摄，配有血脉搏参考测量和使用单目运动重建技术生成的面部3D扫描。数据集还包括与3D头模型FLAME的纹理空间兼容的处理后3D脉动映射，提供信噪比、局部脉搏幅度、相位信息及补充数据。我们对数据集的照明条件、映射一致性及其捕捉面部和颈部皮肤区域生理特征的能力进行了全面评估。

🔬 方法详解

问题定义：本论文旨在解决动态面部血液脉动映射缺乏有效数据集的问题。现有方法在脉搏估计中面临数据不足和照明变化带来的挑战。

核心思路：通过构建Pulse3DFace数据集，结合多视角视频和3D面部扫描，提供高质量的脉动映射数据，以支持模型的开发与验证。

技术框架：数据集包含原始视频、血脉搏参考测量和3D扫描，采用单目结构光重建技术生成3D模型，并提供与FLAME模型兼容的脉动映射。

关键创新：Pulse3DFace是首个专注于3D血液脉动映射的数据集，填补了现有研究的空白，能够有效支持远程脉搏估计方法的研究。

关键设计：数据集中的视频以30 Hz的频率从23个视角录制，处理后的3D脉动映射提供信噪比、局部脉搏幅度和相位信息，确保数据的丰富性和准确性。

📊 实验亮点

实验结果表明，Pulse3DFace数据集在不同照明条件下保持了良好的映射一致性，能够有效捕捉面部和颈部皮肤区域的生理特征。数据集的信噪比和局部脉搏幅度等指标均显示出优越的性能，为后续研究提供了可靠的基础。

🎯 应用场景

该研究的潜在应用领域包括医疗监测、虚拟现实和增强现实等场景。通过提供高质量的脉动映射数据，研究人员可以开发更为精准的远程脉搏估计技术，提升健康监测的效率和准确性。未来，该数据集可能推动相关领域的研究进展，促进新技术的应用与发展。

📄 摘要（原文）

We present Pulse3DFace, the first dataset of its kind for estimating 3D blood pulsation maps. These maps can be used to develop models of dynamic facial blood pulsation, enabling the creation of synthetic video data to improve and validate remote pulse estimation methods via photoplethysmography imaging. Additionally, the dataset facilitates research into novel multi-view-based approaches for mitigating illumination effects in blood pulsation analysis. Pulse3DFace consists of raw videos from 15 subjects recorded at 30 Hz with an RGB camera from 23 viewpoints, blood pulse reference measurements, and facial 3D scans generated using monocular structure-from-motion techniques. It also includes processed 3D pulsation maps compatible with the texture space of the 3D head model FLAME. These maps provide signal-to-noise ratio, local pulse amplitude, phase information, and supplementary data. We offer a comprehensive evaluation of the dataset's illumination conditions, map consistency, and its ability to capture physiologically meaningful features in the facial and neck skin regions.