想象一下這樣的生活片段：你拿起手機(jī) 30 秒，屏幕立刻跳出提醒，“當(dāng)前心率 78，壓力中等，建議深呼吸”；家里的智能攝像頭靜靜看著午睡的寶寶，突然通過(guò) App 提醒你：“寶寶心率偏快，呼吸略顯急促，建議進(jìn)屋查看”；養(yǎng)老院里，巡檢機(jī)器人通過(guò)一次擦身而過(guò)的對(duì)視，便能感知到老人今天情緒低落，且血氧飽和度略低于往常......

這些曾經(jīng)只存在于科幻電影中的“讀心術(shù)”，正由一家名為微面科技（FacePhys）的公司變成現(xiàn)實(shí)。這家聚焦 AI 機(jī)器視覺(jué)核心技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的初創(chuàng)公司，憑借自主可控的遠(yuǎn)程光電容積描記技術(shù)（rPPG），打造了一個(gè)可端側(cè)推理人體生理、情緒狀態(tài)的智能攝像頭系統(tǒng)，讓機(jī)器不僅能看見(jiàn)世界，更能洞察人類的生理與情感。

微面科技核心團(tuán)隊(duì)來(lái)自清華大學(xué)。創(chuàng)始人唐健凱是清華大學(xué)新雅書院和計(jì)算機(jī)系在讀博士生，長(zhǎng)期深耕機(jī)器視覺(jué)與生理計(jì)算方向，曾在 Science Advances 等頂級(jí)期刊和會(huì)議發(fā)表 20 余項(xiàng)研究成果，谷歌學(xué)術(shù)引用超 1,600 次；聯(lián)合創(chuàng)始人張藝儒就讀于清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系碩士，研究方向?yàn)槿藱C(jī)交互與遠(yuǎn)程生理感知，曾在 UbiComp、CHI 等頂會(huì)發(fā)表相關(guān)成果；聯(lián)合創(chuàng)始人張銘宇出身清華軟件學(xué)院，具備深厚的工程落地與產(chǎn)品化經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)籌技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向量產(chǎn)的全鏈路交付。

圖 | 創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)（來(lái)源：受訪者提供）

實(shí)時(shí)監(jiān)控百余項(xiàng)生理與情緒參數(shù)

故事始于 2022 年的暑假。彼時(shí)，正在清華讀大三的唐健凱參與了與華盛頓大學(xué)的聯(lián)合項(xiàng)目，第一次接觸到“通過(guò)自拍測(cè)心率”的課題。

“一開始其實(shí)挺心虛的，這事對(duì)誰(shuí)來(lái)說(shuō)可能都有點(diǎn)奇怪”，唐健凱回憶道，“那時(shí)候的技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室里很完美，但一到現(xiàn)實(shí)環(huán)境，人稍作移動(dòng)、光照環(huán)境一變，監(jiān)測(cè)精度就會(huì)大幅下降?！?/p>

唐健凱所說(shuō)的技術(shù)，正是遠(yuǎn)程光電容積描記技術(shù)，這是一種通過(guò)普通攝像頭，在不接觸人體的情況下，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)心率、呼吸和血氧等生理參數(shù)的技術(shù)。

具體來(lái)說(shuō)，人體每次心跳引起的血液流動(dòng)會(huì)造成皮膚組織的微血管中血量的周期性變化，進(jìn)而導(dǎo)致皮膚吸收和反射光具有周期性規(guī)律，具體表現(xiàn)為皮膚表面顏色的周期性變化，盡管人眼無(wú)法分辨這一微小變化，但是通過(guò)攝像頭可以捕捉，通過(guò)分析該信號(hào)可以獲取脈搏率、呼吸率和血氧飽和度等生理指標(biāo)。

“所以，本質(zhì)上來(lái)講，我們測(cè)的是皮膚微小顏色變化的速度?！碧平P補(bǔ)充道。

在那個(gè)暑假快結(jié)束的時(shí)候，唐健凱及團(tuán)隊(duì)成員利用攝像頭成功捕捉到了心跳。在后續(xù)研發(fā)中，他們建成了全球首個(gè)基于手持手機(jī)采集的多模態(tài)生理數(shù)據(jù)庫(kù)，并將整套處理流程標(biāo)準(zhǔn)化開源為 rPPG-Toolbox，供全球研究者使用。

也正是在這次實(shí)踐中，通過(guò)完整搭建攝像頭采集、算法實(shí)現(xiàn)與測(cè)試的全套系統(tǒng)，唐健凱驗(yàn)證了原理的可行性，并下定決心將其做成產(chǎn)品?！霸硗?，剩下的就是用 AI 和更多數(shù)據(jù)去消除噪聲?！?/p>

rPPG 通過(guò)普通攝像頭捕捉面部皮膚微弱顏色變化來(lái)提取心率、呼吸等信號(hào)時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度極弱，僅占總背景的 0.1%–1%，極易被環(huán)境噪聲淹沒(méi)，包括運(yùn)動(dòng)偽影、光影干擾、膚色差異等。

比如當(dāng)受試者說(shuō)話、頭部晃動(dòng)或手持設(shè)備拍攝時(shí)，皮膚像素在圖像中的位置會(huì)發(fā)生偏移，產(chǎn)生巨大的非生理性信號(hào)波動(dòng)；環(huán)境光線的明暗變化、陰影遮擋或車內(nèi)快速移動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)光源，會(huì)直接改變相機(jī)捕捉到的顏色數(shù)值。

為了解決該問(wèn)題，唐健凱及團(tuán)隊(duì)采集了不同膚色、不同生理狀態(tài)、不同場(chǎng)景下的海量數(shù)據(jù)，通過(guò) AI 算法和底層優(yōu)化讓算法學(xué)會(huì)在復(fù)雜環(huán)境中提取有效信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)了心率監(jiān)測(cè)誤差< 0.7BPM 的醫(yī)療級(jí)精度、響應(yīng)速度低至<10ms，建立起堅(jiān)實(shí)的技術(shù)壁壘。

如今，微面科技僅憑一顆攝像頭，即可實(shí)時(shí)輸出 100 余項(xiàng)生理與情緒參數(shù)，還能連續(xù)監(jiān)測(cè)眼動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)視線追蹤、注視分析等功能。更重要的是，微面科技實(shí)現(xiàn)了端側(cè)本地化部署，無(wú)需將視頻傳到云端，在毫秒級(jí)響應(yīng)的同時(shí)，從底層規(guī)避了隱私泄露的風(fēng)險(xiǎn)。

（來(lái)源：受訪者提供）

“其中，心率、血氧飽和度以及情緒識(shí)別功能已經(jīng)較為成熟，可以通過(guò)攝像頭捕捉表情和心率變異性的指征來(lái)判斷用戶的情緒狀態(tài)，甚至能初步識(shí)別抑郁傾向?！?/p>

唐健凱解釋道，心率變異性是指連續(xù)心跳間隔的時(shí)間變化，是評(píng)估自主神經(jīng)系統(tǒng)功能的非侵入性指標(biāo)。近年來(lái)，心率變異性相關(guān)指標(biāo)被應(yīng)用于個(gè)體抑郁的檢測(cè)和評(píng)估中。研究發(fā)現(xiàn)，抑郁與心率變異性呈負(fù)相關(guān)，即抑郁或長(zhǎng)期壓力患者的心率變異性通常偏低。

做機(jī)器人的“眼睛”

目前，微面科技的 rPPG 技術(shù)，已在嬰兒健康監(jiān)測(cè)、康養(yǎng)機(jī)器人、智能座艙、醫(yī)院臨床驗(yàn)證等領(lǐng)域落地。

比如，在嬰兒健康檢測(cè)上，通過(guò)紅外補(bǔ)光實(shí)現(xiàn)夜間零干擾監(jiān)測(cè)，能實(shí)時(shí)捕捉寶寶的心率、呼吸、睡眠狀態(tài)，甚至哭鬧行為，一旦出現(xiàn)生理指標(biāo)異常，便會(huì)第一時(shí)間向家長(zhǎng)的手機(jī)推送告警。據(jù)悉，團(tuán)隊(duì)還做了專項(xiàng)算法優(yōu)化，即使寶寶輕微移動(dòng)，MAR 算法也能有效去除運(yùn)動(dòng)偽影，保證監(jiān)測(cè)精度。

在汽車上，可以通過(guò)智能攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)駕駛員和乘客的健康狀態(tài)，提前預(yù)警疲勞駕駛和情緒變化，以及監(jiān)控車內(nèi)嬰幼兒健康，提升行車安全。據(jù)唐健凱透露，該技術(shù)已獲得車企認(rèn)可，計(jì)劃于下一代“健康汽車”集成此功能，實(shí)現(xiàn)車內(nèi)健康數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)匯報(bào)。

在醫(yī)療康養(yǎng)領(lǐng)域，微面科技正與安貞醫(yī)院展開深度產(chǎn)學(xué)研合作，共同完成了上千人規(guī)模的臨床隊(duì)列驗(yàn)證，數(shù)據(jù)覆蓋多病種、多年齡層，為算法的醫(yī)療級(jí)精度提供了有力的臨床支撐。唐健凱透露，“雙方共同研發(fā)的‘健康鏡’兼顧算法與硬件一體化設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)的復(fù)雜束縛式醫(yī)療監(jiān)測(cè)優(yōu)化為非接觸的快速篩查方式，得到了臨床專家與患者群體的一致認(rèn)可，具備廣泛的社會(huì)價(jià)值與推廣前景?！?/p>

（來(lái)源：受訪者提供）

除了深耕垂直場(chǎng)景，微面科技還將目光投向了極具想象力的機(jī)器人賽道。在唐健凱看來(lái)，rPPG 技術(shù)可以成為機(jī)器人的“眼睛”——一套能讓機(jī)器真正“看見(jiàn)”生理與情感的感知系統(tǒng)。

他解釋道，無(wú)論是服務(wù)機(jī)器人、康養(yǎng)陪護(hù)機(jī)器人，還是正在規(guī)模落地的人形機(jī)器人，都迫切需要具備對(duì)使用者生理狀態(tài)與情緒意圖的實(shí)時(shí)感知能力。微面科技的 rPPG 視覺(jué)感知模塊，則可作為標(biāo)準(zhǔn)化感知組件嵌入各類機(jī)器人平臺(tái)，賦予機(jī)器人“讀懂人”的能力。

目前，該公司已完成數(shù)百萬(wàn)美元的融資，用于加速核心算法迭代、拓展行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，并推進(jìn)機(jī)器人感知模塊的規(guī)?；虡I(yè)部署。

創(chuàng)業(yè)的路上并非一帆風(fēng)順，唐健凱團(tuán)隊(duì)也曾經(jīng)歷過(guò)商業(yè)模式的試錯(cuò)。2024 年，他們?cè)鴧⒖己Ｍ饽Ｊ酵瞥鼋】灯脚_(tái)，試圖通過(guò)線上醫(yī)療問(wèn)診抽成實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，卻忽略了中國(guó)醫(yī)療體系的特點(diǎn)——國(guó)內(nèi)線下問(wèn)診效率高，線上輕問(wèn)診的需求遠(yuǎn)不如海外，這次嘗試并未取得預(yù)期效果。

之后，團(tuán)隊(duì)調(diào)整方向，深耕非接觸生理情緒感知領(lǐng)域，陸續(xù)推出了基于瀏覽器的網(wǎng)頁(yè)版實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及面向個(gè)人用戶的 APP，并完成了 C01、KY01 型號(hào)智能攝像頭及 FINDINGS 科研級(jí)采集主機(jī)的研發(fā)工作。

如今，微面科技已構(gòu)建起覆蓋云端 API/SDK、整組模式、插件模式的集成方案：云端 API/SDK 方案實(shí)現(xiàn)零硬件改動(dòng)、2 周快速對(duì)接，采用 SaaS 訂閱制；整組模式提供深度定制，完整攝像頭模組交付，算法固化于芯片，低延遲低功耗，適配旗艦級(jí)規(guī)模量產(chǎn)；插件模式可串聯(lián)現(xiàn)有攝像頭，不改變?cè)屑軜?gòu)，實(shí)現(xiàn)快速部署升級(jí)。

談及未來(lái)，唐健凱的愿景清晰而堅(jiān)定：讓千萬(wàn)臺(tái)機(jī)器更有“情商”，讓機(jī)器人不僅看到世界，更能讀懂人的生理與情感。

運(yùn)營(yíng)/排版：何晨龍