Radar Signal Processing · Multimodal Cardiac Research

비접촉 흉벽 미세운동에서
심기계 타이밍 후보를 찾다.

ECG의 전기적 기준점, SCG의 기계적 참조, FMCW Radar의 비접촉 형태를 beat-wise 시간축에 정렬해 AO/AC 후보와 PEP·LVET·QS2 분석 경로를 구현한 연구 프로토타입입니다.

처리 경로 보기알고리즘 문서코드 레퍼런스
3 signalsECG · SCG · FMCW Radar
Beat-wiseR-peak 기준 시간 정렬
AO / AC형태 기반 후보 이벤트
PEP · LVET · QS2CTI 분석 출력

Actual Experiment Evidence

직접 구성하고 측정한 하드웨어

아래 사진은 실제 ECG·SCG·FMCW Radar 연구 장비와 측정 장면입니다. 생성형 이미지나 장비 합성이 아니며, 공개본은 방향 보정·고정식 크롭·리사이즈·배경 개인정보 블러만 적용했습니다.

ECG, SCG, FMCW Radar 실제 실험 장비와 측정 장면 6장을 구성한 콜라주
실제 실험 사진 6장: ECG 획득부, SCG 모듈, STM32 취득 보드, 착용 장면, Lead II 전극, BGT60TR13C Radar.
Breadboard ECG 아날로그 프론트엔드와 STM32 NUCLEO-F411RE가 포함된 ECG 획득부
실험 시스템 개요다중 생체신호 실험의 ECG 획득부 중심 구성입니다. 이 사진만으로 전체 ECG·SCG·Radar 구성을 주장하지 않습니다.
ESP-32S와 MPU6050 IMU로 구성한 실제 SCG 측정 모듈
ESP-32S·MPU6050 SCG 모듈6축 IMU를 결합해 흉부의 기계적 진동 성분을 취득하도록 구성했습니다.
Breadboard ECG 회로와 STM32 NUCLEO-F411RE 실제 연결 구성
ECG AFE·STM32F411증폭·필터 회로와 NUCLEO-F411RE를 연결한 ADC 취득 및 UART 전달 구성입니다.
피험자 흉부에 SCG 모듈을 고정한 실제 측정 장면
SCG 모듈 착용 측정흉부에 모듈을 고정해 후속 beat 정렬에 사용할 SCG 신호를 취득하는 장면입니다.
사지 전극 클립을 사용한 실제 Lead II ECG 측정 구성
Lead II ECG 측정ECG R-peak를 ECG·SCG·Radar beat alignment의 기준점으로 사용합니다. AO/AC ground truth는 아닙니다.
비접촉 흉부 미세 움직임 측정에 사용한 Infineon BGT60TR13C Radar 평가 모듈
Infineon BGT60TR13C Radar비접촉 흉부 미세 움직임을 취득합니다. Radar-derived AO/AC는 직접 판막 영상이 아닌 형태 기반 후보 시점입니다.

01 · Radar Path

거리 셀에서 심장 성분까지

Range FFT로 관심 거리를 선택한 뒤 위상 변위를 추출하고, 호흡·동작 성분을 억제해 beat 분석에 사용할 레이더 cardiac morphology를 구성합니다.

FMCW radar range FFT와 관심 거리 셀 예시
1. Range FFT and ROI selection
선택 거리 셀의 위상 변위 추출 예시
2. Phase displacement extraction
레이더 신호의 호흡 성분 억제 예시
3. Respiration and motion suppression

02 · Alignment

세 신호를 한 박동 축으로

ECG R-peak를 안정적인 beat anchor로 사용하고, SCG 참조와 radar morphology를 같은 상대 시간축에서 비교합니다. 정렬 전후를 분리해 타이밍 해석의 출발점을 명확히 했습니다.

ECG R peak 검출 알고리즘 예시
Electrical beat anchor
ECG 기준 beat 정렬 전후 예시
Beat-relative alignment

03 · Detection

단일 규칙이 아닌 후보 융합

Slope, morphology, template, wavelet, notch 등 여러 후보 검출기의 타이밍을 결합하고 confidence와 SQI로 불안정한 beat를 거릅니다.

여러 AO AC 후보 검출기의 타이밍 융합 예시
Detector ensemble and candidate fusion
SQI 기반 beat accept reject 예시
Signal-quality gate
AO candidate

초기 수축기 형태

upstroke·slope·template 유사도를 통해 가능한 opening-related landmark를 제안합니다.

AC candidate

후기 수축기 형태

notch·inflection·temporal continuity를 조합해 closure-related landmark 후보를 추적합니다.

Quality

수용·제외를 기록

beat quality와 검출기 합의를 저장해 결과만이 아니라 제외 이유도 검토할 수 있게 설계했습니다.

04 · Paper-source evidence

논문에 포함된 실제 분석 그림

첨부 논문 PDF의 삽입 이미지를 전수 감사해 마스크 레이어를 제외한 4개 실제 도형만 공개했습니다. 원시 참가자 데이터나 subject-level CSV는 포함하지 않습니다.

ECG SCG Radar 취득부터 AO AC 비교까지의 논문 처리 흐름
Paper workflow · Source-Derived
동일 시간 구간의 ECG SCG Radar 정규화 파형
Multimodal waveform excerpt · Source-Derived
ECG R peak 기준 ECG SCG Radar landmark와 AO AC 후보
Beat-relative landmarks · Source-Derived
SCG reference 대비 Radar AO AC 상대 시점 차이 상자그림
Relative timing distribution · Source-Derived

04 · Evidence Boundary

구현과 검증을 구분하다

저장소에는 분석 코드, 펌웨어, 설정, 합성 알고리즘 도식이 있습니다. 원시 피험자 데이터와 수치 결과는 공개 저장소에 포함되지 않으므로 성능 수치를 주장하지 않습니다.

PEP LVET QS2 심장 시간 간격의 개념 예시
CTI definitions derived after beat-wise landmark selection
항목저장소 상태의미
분석 알고리즘ImplementedPython 처리·detector·SQI·export 경로 문서화
Embedded acquisitionDocumentedSTM32 ECG 및 ESP32 MPU6050 SCG 펌웨어 포함
공개 원시 데이터Not included피험자 데이터 없이 합성 설명 도식만 공개
절대 판막 이벤트 검증Future validationEcho·ICG·PCG 같은 독립 modality가 필요