空間アーティファクトコヒーレンスがパッチベースrPPGのコーデック堅牢性を決定する
本研究は、空間アーティファクトコヒーレンス（SAC）と呼ばれる指標を提案し、コードc圧縮下でパッチベースのrPPG手法が全局投影法より優れる条件を定量化。280名の被験者、11のコーデック変種での実験により、SACはPCA優位性の分散の93.8%を説明。非MPEG-4コーデック（SAC 0.10-0.18）ではPCA勝率84-90%、MPEG-4（SAC 0.48-0.59）では61%で改善幅が5.8倍減少。P-Hybridが最も堅牢なアルゴリズムと特定され、パッチPCAの利点にはSAC<0.30かつ低〜中程度の動きが必要。
遠隔光電式容積脈波記録法（rPPG）は、非圧縮ベンチマークでは低心拍誤差を達成するが、遠隔医療、新生児ICU、運転手疲労監視などの実用的アプリケーションでは圧縮ビデオチャネルを介して展開される。これまでの研究では、コーデック圧縮下で空間分解法が全局投影法より優れる場合を決定する物理量を特定していなかった。
この問題に対して、研究者らは空間アーティファクトコヒーレンス（SAC）を提案した。SACは、4×4パッチ間の緑チャネル共分散行列（帯域0.75-2.5 Hz）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。同時に、4つのコーデック認識rPPGアルゴリズムからなるPatchPCAアルゴリズムファミリーを設計した。研究では、3つの公開データセット上の280名の被験者、11のコーデック劣化変種（MPEG-4、H.265、H.264、JPEG、クロマサブサンプリング）、および13のアルゴリズムをWilcoxon検定（BH-FDR、q<0.05、合計904検定）により評価した。
結果として、SACはPCA優位性の変種間分散の93.8%を説明し（r=+0.969）、コーデックファミリー間に重複はなかった。非MPEG-4変種はSAC 0.10-0.18に集まり、PCA勝率84-90%であったのに対し、MPEG-4変種はSAC 0.48-0.59に集まり、勝率61%、平均改善幅は5.8倍減少した。被験者内では78%が期待パターンに適合した（p<10^-22, dz=0.73）。変種内の被験者レベルでのSAC相関はr=+0.099であり、SACがコーデックファミリーの分類には有効であるが、個人の結果予測には適さないことが確認された。MPEG-4の影響は構造的（マクロブロックDCT幾何形状、ノイズ振幅ではない）であり、ソースコーデック状態によって決まり、解像度には依存しない。
P-Hybridが最も展開堅牢なアルゴリズムとして特定された。また、パッチPCAの利点が発揮されるための2つの必要条件が確立された：SAC<0.30かつ低〜中程度の動き。これにより、生からMPEG-4へのトランスコーディングパイプラインは直接除外される。SACは、臨床遠隔監視システムにおけるコーデック認識rPPGアルゴリズム選択のための物理的根拠を提供する。