Panoptic 估算器

NOTE

僅限網頁 SDK 即時估算功能目前僅適用於網頁版 SDK（JavaScript、React、Vue）。不適用於行動裝置 SDK（iOS、Android、Flutter、React Native）。

概述

Panoptic 估算器是一個醫療級心率測量系統，使用進階訊號處理分析面部影片的光體積描記（PPG）訊號。它提供 Panoptic 級準確度，無需外部 AI 模型，非常適合醫療應用程式和即時初始化。

IMPORTANT

專有技術 Panoptic 估算器是 PanopticAI 開發的專有軟體。核心演算法在 WebAssembly 中執行以保護智慧財產權。

主要特點

✅ 醫療級：Panoptic 級準確度
✅ 即時初始化：無需模型載入
✅ 零依賴：無需外部檔案
✅ 確定性：相同輸入 → 相同輸出
✅ 輕量級：< 200 KB 記憶體佔用
✅ 自適應：~8 秒內首次估算，~15 秒內最佳

基本用法

typescript

import { createVitalSignCamera, RealtimeEstimatorType } from 'ts-vital-sign-camera';

const camera = createVitalSignCamera({
  realtimeEstimationConfig: {
    estimatorType: RealtimeEstimatorType.Panoptic
  }
});

camera.onVideoFrameProcessed = (event) => {
  const estimation = event.realtimeEstimation;
  if (!estimation) return;
  
  console.log(`心率：${estimation.heartRate} BPM`);
  console.log(`信心度：${estimation.confidence}`);
  console.log(`訊噪比：${estimation.snr}`);
};

TIP

最簡設定：使用 enableRealtimeEstimation: true 即可啟用 Panoptic 估算器預設值 — 無需額外配置。

配置

適用於消費者應用程式

typescript

{
  estimatorType: RealtimeEstimatorType.Panoptic,
  debug: false
}

適用於醫療應用程式

typescript

{
  estimatorType: RealtimeEstimatorType.Panoptic,
  signalQualityDelay: 10,  // 延長品質計算等待時間
  debug: false
}

SDK 行為

初始化

typescript

// Panoptic 估算器即時初始化（無非同步載入）
const camera = createVitalSignCamera({
  realtimeEstimationConfig: {
    estimatorType: RealtimeEstimatorType.Panoptic
  }
});

// 立即就緒 - 無需等待
camera.startScan();

處理時間軸

0秒 ────► 5秒 ────► 8秒 ────► 15秒 ────► 30秒
│        │        │        │         │
│        │        │        │         └─ 掃描完成
│        │        │        └─ 最佳準確度（15秒視窗）
│        │        └─ 首次估算（暖機完成，3+ 估算）
│        └─ 訊號品質延遲（5秒）
└─ 掃描開始（即時初始化）

暖機與平滑化

Panoptic 估算器應用內建暖機和平滑化機制，以確保穩定可靠的讀數。

暖機閘門

在估算器收集到 150 個 RGB 樣本（30fps 下約 5 秒）並累積至少 3 次估算之前，不會發出任何心率估算值。這可防止緩衝區填滿期間出現早期無效值。

典型首次估算時間：~8 秒（5 秒緩衝 + 3 次估算週期，以 1Hz 執行）
暖機期間，onVideoFrameProcessed 事件的 realtimeEstimation 為 null。

1Hz 節流

訊號處理以 1 Hz（每秒一次）而非每幀執行。這確保每次估算都基於有意義的時間視窗，並使 EWMA 平滑化以自然速率調節。

EWMA 平滑化

指數加權移動平均平滑心率輸出：

typescript

// EWMA formulation used by the estimator
HR_smooth[t] = 0.4 * HR_raw[t] + 0.6 * HR_smooth[t-1]

α = 0.4 — 平衡反應速度與雜訊抑制（~2 秒時間常數）
種子值：所有暖機期間估算的中位數（抗離群值）
在不隱藏真實心率變化的情況下穩定顯示

變化率限制

連續估算之間的最大心率變化：±5 BPM/秒。這可防止動作偽影造成的突然跳動，同時仍追蹤真實趨勢。

typescript

// Clamp prevents artifactual jumps
if (Math.abs(delta) > 5) {
  HR_output = HR_previous + sign(delta) * 5;
}

自適應時間視窗

Panoptic 估算器使用自適應時間視窗，隨著更多資料到達而增長：

經過時間	視窗大小	準確度	狀態
< 5 秒	—	—	暖機中（尚無估算）
8 秒	8秒	±5-8 BPM	首次估算
15+ 秒	15秒	±2-3 BPM	最佳 ✓

typescript

camera.onVideoFrameProcessed = (event) => {
  const estimation = event.realtimeEstimation;
  if (!estimation) {
    showMessage('分析中... 請保持靜止');
    return;
  }
  
  if (getCurrentScanTime() < 15) {
    showHeartRate(estimation.heartRate, '精煉中...');
  } else {
    showHeartRate(estimation.heartRate, '穩定 ✓');
  }
};

效能特性

指標	值
初始化	即時（< 10毫秒）
首次結果	~8 秒
最佳準確度	~15 秒
處理速度	每幀 5-10 毫秒
記憶體使用	< 200 KB
套件大小	約 100 KB（WASM）
典型誤差	±2-3 BPM
心率範圍	50-140 BPM

品質指標

訊噪比（SNR）

Panoptic 估算器提供 SNR 值以指示訊號品質：

SNR	信心度	品質	解釋
10+	1.0	優秀	完全信任 ✓
8-10	0.8-1.0	非常好	高度可靠 ✓
6-8	0.6-0.8	良好	可靠
4-6	0.4-0.6	尚可	可接受
2-4	0.2-0.4	差	考慮重試
< 2	0.0-0.2	非常差	需要重試

typescript

camera.onVideoFrameProcessed = (event) => {
  const estimation = event.realtimeEstimation;
  if (!estimation) return;
  
  if (estimation.snr && estimation.snr > 6) {
    showQualityIndicator('優秀');
  } else if (estimation.snr && estimation.snr > 4) {
    showQualityIndicator('良好');
  } else {
    showQualityIndicator('差');
    showTip('改善光線或減少移動');
  }
};

優勢

🏥 醫療級品質

Panoptic 級準確度
符合已驗證的伺服器實作
適合醫療應用程式
有利於法規合規

📦 零依賴

無需下載模型檔案
即時初始化
立即離線運作
較小的套件大小

⚡ 快速初始化

無需非同步載入
立即可用
無需等待模型
更簡單的錯誤處理

🔒 智慧財產權保護

WebAssembly 中的核心演算法
保護專有實作
二進位格式防止逆向工程

🎯 確定性

相同輸入 → 相同輸出
無 AI 隨機性
可重現結果
更易於除錯

何時使用

✅ 最適合

醫療和健康照護應用程式
法規合規要求
需要即時初始化
需要最小套件大小
離線優先應用程式
嵌入式系統和物聯網裝置

❌ 避免使用

使用者會大幅移動
光線條件不受控制
需要最大動作容忍度
需要開源授權
偏好 AI 驅動功能

疑難排解

低信心度分數

症狀：信心度 < 0.6，讀數不穩定

解決方案：

typescript

// 1. 改善環境條件
const instructions = [
  "使用自然日光",
  "避免背光",
  "確保均勻照明",
  "移除臉部陰影"
];

// 2. 減少動作
const motionTips = [
  "保持完全靜止",
  "測量期間不要說話",
  "如果可能使用手機支架",
  "保持穩定距離"
];

// 3. 檢查人臉偵測 - 注意：人臉偵測事件因 SDK 而異
// 對於網頁 SDK，檢查 VideoFrameProcessedEvent 中的 scanConditions
camera.onVideoFrameProcessed = (event) => {
  if (event.scanConditions && !event.scanConditions.centered) {
    showWarning('保持臉部居中且穩定');
  }
};

不穩定讀數

症狀：心率跳動

解決方案：

typescript

// 引導使用者
camera.onVideoFrameProcessed = (event) => {
  const estimation = event.realtimeEstimation;
  if (!estimation) return;
  
  if (estimation.confidence < 0.6) {
    showTip('請保持靜止並改善光線');
  }
};

最佳實踐

1. 漸進式回饋

typescript

camera.onVideoFrameProcessed = (event) => {
  const estimation = event.realtimeEstimation;
  
  if (!estimation) {
    showMessage("分析中... 請保持靜止");
    return;
  }
  
  if (getCurrentScanTime() < 15) {
    if (estimation.confidence > 0.4) {
      showHeartRate(estimation.heartRate, "精煉中...");
    } else {
      showMessage("調整中... 如果可能請改善光線");
    }
  } else {
    if (estimation.isStable) {
      showHeartRate(estimation.heartRate, "穩定 ✓");
    } else {
      showMessage("信心度低。在更好的條件下重試。");
    }
  }
};

2. 品質指示器

typescript

function getQualityIndicator(estimation: RealtimeEstimation): string {
  if (estimation.confidence >= 0.8) return "優秀 ⭐⭐⭐⭐⭐";
  if (estimation.confidence >= 0.6) return "非常好 ⭐⭐⭐⭐";
  if (estimation.confidence >= 0.4) return "良好 ⭐⭐⭐";
  if (estimation.confidence >= 0.2) return "尚可 ⭐⭐";
  return "差 ⭐";
}

camera.onVideoFrameProcessed = (event) => {
  const estimation = event.realtimeEstimation;
  if (!estimation) return;
  
  updateQualityDisplay(getQualityIndicator(estimation));
};

3. 重試邏輯

typescript

let retryCount = 0;
const MAX_RETRIES = 3;

camera.onVideoFrameProcessed = (event) => {
  const result = event.healthResult;
  if (!result) return;
  
  if (result.confidence < 0.6 && retryCount < MAX_RETRIES) {
    retryCount++;
    showMessage(`信心度低。重試中（${retryCount}/${MAX_RETRIES}）...`);
    camera.reset();
    camera.startScan();
  } else {
    retryCount = 0;
    displayFinalResult(result);
  }
};

4. 使用者指導

typescript

const guidanceMessages = {
  lowConfidence: "改善光線或保持靜止",
  noFace: "將您的臉部置於中央",
  unstable: "保持您的臉部穩定",
  success: "測量完成 ✓"
};

camera.onVideoFrameProcessed = (event) => {
  const estimation = event.realtimeEstimation;
  if (!estimation) return;
  
  if (estimation.confidence < 0.4) {
    showGuidance(guidanceMessages.lowConfidence);
  } else if (estimation.isStable) {
    showGuidance(guidanceMessages.success);
  }
};

與 ME-rPPG 估算器比較

特點	Panoptic	ME-rPPG
準確度	⭐⭐⭐⭐⭐ 醫療級	⭐⭐⭐⭐⭐ 最先進
動作容忍度	⭐⭐⭐⭐ 良好	⭐⭐⭐⭐⭐ 優秀
光線容忍度	⭐⭐⭐⭐ 良好	⭐⭐⭐⭐⭐ 優秀
初始化	⭐⭐⭐⭐⭐ 即時	⭐⭐⭐ (1-2秒)
套件大小	⭐⭐⭐⭐⭐ 約100 KB	⭐⭐⭐ 約10 MB
記憶體使用	⭐⭐⭐⭐⭐ < 200 KB	⭐⭐⭐ 約4 MB
授權	專有	開源
首次結果	~8 秒	~3 秒
最適合	醫療應用，嵌入式	消費者應用，挑戰性條件

範例：完整實作

typescript

import { createVitalSignCamera, RealtimeEstimatorType } from 'ts-vital-sign-camera';

// 使用 Panoptic 估算器建立相機
const camera = createVitalSignCamera({
  realtimeEstimationConfig: {
    estimatorType: RealtimeEstimatorType.Panoptic,
    debug: false
  }
});

// Panoptic 立即就緒（無非同步載入）
document.getElementById('start-btn').disabled = false;

// 處理即時更新
camera.onVideoFrameProcessed = (event) => {
  const estimation = event.realtimeEstimation;
  if (!estimation) return;
  
  updateHeartRateDisplay(estimation.heartRate);
  updateConfidenceBar(estimation.confidence);
  
  // 如果可用則顯示 SNR
  if (estimation.snr) {
    updateSNRDisplay(estimation.snr);
  }
  
  // 品質指示器
  if (estimation.isStable && estimation.confidence > 0.7) {
    showQualityIndicator('優秀');
  } else if (estimation.confidence > 0.5) {
    showQualityIndicator('良好');
  } else {
    showQualityIndicator('差');
    showTip('改善光線或減少移動');
  }
};

// 檢查最終結果
let scanCompleted = false;
camera.onVideoFrameProcessed = (event) => {
  const results = event.healthResult;
  if (results && !scanCompleted) {
    scanCompleted = true;
    if (results.confidence > 0.7) {
      displayFinalResults(results);
    } else {
      showRetryOption();
    }
  }
};

// 開始掃描
document.getElementById('start-btn').onclick = () => {
  camera.startScan();
};

範例：醫療應用程式

typescript

// 醫療級配置
const camera = createVitalSignCamera({
  realtimeEstimationConfig: {
    estimatorType: RealtimeEstimatorType.Panoptic,
    signalQualityDelay: 10,  // 延長品質計算等待時間
    debug: false
  }
});

// 僅記錄高信心度測量
camera.onVideoFrameProcessed = (event) => {
  const estimation = event.realtimeEstimation;
  if (!estimation) return;
  
  if (estimation.isStable && estimation.confidence > 0.7) {
    recordMeasurement({
      heartRate: estimation.heartRate,
      confidence: estimation.confidence,
      snr: estimation.snr,
      timestamp: new Date()
    });
  }
};

// 儲存前驗證
let validationCompleted = false;
camera.onVideoFrameProcessed = (event) => {
  const results = event.healthResult;
  if (results && !validationCompleted) {
    validationCompleted = true;
    if (results.confidence > 0.7 && results.snr > 5) {
      saveMedicalRecord(results);
    } else {
      requestRetry('測量品質低於醫療閾值');
    }
  }
};

下一步

ME-rPPG 估算器 - 與 AI 方法比較
選擇指南 - 選擇正確的估算器
訊號視覺化器 - 視覺化 PPG 訊號
API 參考 - 完整 API 文件

Panoptic 估算器 ​

概述 ​

主要特點 ​

基本用法 ​

配置 ​

適用於消費者應用程式 ​

適用於醫療應用程式 ​

SDK 行為 ​

初始化 ​

處理時間軸 ​

暖機與平滑化 ​

暖機閘門 ​

1Hz 節流 ​

EWMA 平滑化 ​

變化率限制 ​

自適應時間視窗 ​

效能特性 ​

品質指標 ​

訊噪比（SNR） ​

優勢 ​

🏥 醫療級品質 ​

📦 零依賴 ​

⚡ 快速初始化 ​

🔒 智慧財產權保護 ​

🎯 確定性 ​

何時使用 ​

✅ 最適合 ​

❌ 避免使用 ​

疑難排解 ​

低信心度分數 ​

不穩定讀數 ​

最佳實踐 ​

1. 漸進式回饋 ​

2. 品質指示器 ​

3. 重試邏輯 ​

4. 使用者指導 ​

與 ME-rPPG 估算器比較 ​

範例：完整實作 ​

範例：醫療應用程式 ​

下一步 ​

Panoptic 估算器

概述

主要特點

基本用法

配置

適用於消費者應用程式

適用於醫療應用程式

SDK 行為

初始化

處理時間軸

暖機與平滑化

暖機閘門

1Hz 節流

EWMA 平滑化

變化率限制

自適應時間視窗

效能特性

品質指標

訊噪比（SNR）

優勢

🏥 醫療級品質

📦 零依賴

⚡ 快速初始化

🔒 智慧財產權保護

🎯 確定性

何時使用

✅ 最適合

❌ 避免使用

疑難排解

低信心度分數

不穩定讀數

最佳實踐

1. 漸進式回饋

2. 品質指示器

3. 重試邏輯

4. 使用者指導

與 ME-rPPG 估算器比較

範例：完整實作

範例：醫療應用程式

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