rPPG: Vitalwerte messen per Handykamera - was sagt die Wissenschaft?

Gesundheitstracking ist oft mit Wearables, Brustgurten oder zusätzlichen Messgeräten verbunden und damit nicht immer alltagstauglich, bequem oder günstig. rPPG könnte das ändern: Die Technologie ermöglicht es, Vitalwerte wie den Puls kontaktlos über die Smartphone-Kamera zu erfassen. Doch wie zuverlässig ist diese Methode wirklich, was sagt die Wissenschaft dazu und wie funktioniert der neue Health Scan in der Teamfit App?

Definition von rPPG

rPPG steht für remote Photoplethysmographie und meint die kontaktlose Messung physiologischer Signale (z.B. den Puls) per Kamera.

Technologie & Funktionsweise

Unser Health Scan misst deine Herzfrequenz kontaktlos, nämlich allein über die Kamera deines Smartphones. Was nach Magie klingt, basiert auf etablierter Forschung: Winzige, für das Auge unsichtbare Farbveränderungen deiner Haut, ausgelöst durch deinen Puls, werden in Echtzeit analysiert. Mit jedem Herzschlag verändert sich nämlich die Blutmenge in den feinen Gefäßen der Haut minimal. Dadurch ändert sich auch die Lichtabsorption und Reflexion der Haut ganz leicht. Diese Farb- oder Helligkeitsschwankungen sind für das Auge kaum sichtbar, können aber in Videodaten gemessen und mathematisch ausgewertet werden. 

Welche Vitalparameter misst rPPG?

Mit rPPG können verschiedene Parameter erhoben werden. Primär eignet sich rPPG vor allem zur kontaktlosen Erfassung von Puls bzw. Herzfrequenz. Dieser Parameter ist wissenschaftlich am besten untersucht, da die pulssynchronen Farbveränderungen der Haut direkt mit dem Blutvolumenpuls zusammenhängen.

Zusätzlich kann rPPG auch die Atemfrequenz schätzen. Dabei werden atemabhängige Veränderungen im rPPG-Signal analysiert, etwa rhythmische Modulationen der Pulswelle oder leichte Bewegungen im Brust- und Gesichtsbereich. Die Atemfrequenz gilt als gut messbar, ist jedoch stärker von Signalqualität, Bewegung und Beleuchtung abhängig als die Herzfrequenz.

Technisch läuft rPPG meist in mehreren Schritten ab. Zuerst erkennt der Algorithmus im Videobild geeignete Hautregionen, zum Beispiel Stirn, Wangen oder andere gut beleuchtete Gesichtspartien. Dann werden aus diesen Bildbereichen die Farbwerte über die Zeit analysiert. Aus den winzigen periodischen Veränderungen dieser Farbwerte wird ein sogenanntes Blutvolumenpuls-Signal rekonstruiert.

Eine wichtige Rolle spielt dabei häufig der grüne Farbkanal. Der Grund: Hämoglobin im Blut absorbiert und reflektiert Licht je nach Wellenlänge unterschiedlich. Studien zur Auswertung einzelner RGB-Kanäle zeigen, dass der grüne Kanal in vielen Szenarien besonders gute Ergebnisse für die Erkennung volumetrischer Blutänderungen und die Schätzung der Herzfrequenz liefert. Das bedeutet aber nicht, dass rPPG einfach nur „den Grünwert misst“. Moderne Verfahren kombinieren mehrere Farbkanäle, filtern Störsignale heraus und nutzen teils klassische Signalverarbeitung oder maschinelles Lernen, um aus dem Videomaterial ein möglichst stabiles Vitalzeichen-Signal zu berechnen.

Gleichzeitig ist rPPG empfindlicher als klassische Kontaktsensoren. Bewegung, wechselndes Licht, Schatten, Make-up, Bartwuchs, Kamerakompression, niedrige Bildrate, Abstand zur Kamera und unterschiedliche Hauttöne können die Messqualität beeinflussen. Gerade diese Faktoren werden in der Forschung immer wieder als zentrale Herausforderungen genannt. 

Für die Praxis bedeutet das: rPPG ist eine wissenschaftlich fundierte Technologie, keine reine Spielerei. Sie kann besonders für kontaktlose, schnelle und niedrigschwellige Messungen nützlich sein, etwa in Telemedizin, Prävention, Fitness, Forschung oder Monitoring-Szenarien. Für medizinische Diagnosen oder Therapieentscheidungen sollte rPPG jedoch nicht unkritisch allein verwendet werden, sondern als ergänzende Messmethode verstanden werden.

Schritt-für-Schritt Anleitung

1. Wenn die Funktion für dich freigeschaltet ist, findest du auf deiner Homeseite die Kachel “Gesundheits-Scan”. Ein Klick darauf öffnet ein neues Fenster. Diesen kannst du einmal pro Tag durchführen. Hast du ihn an einem Tag bereits gemacht, so verschwindet die Kachel. 

2. Folge nun den Anweisungen auf dem Bildschirm und positioniere dein Gesicht im Rahmen. Für ein zuverlässiges Ergebnis sorgen eine gute, gleichmäßige Beleuchtung, ein ruhiger Sitz und ein frei sichtbares Gesicht. Wenn du bereit bist, klicke auf “Scan starten”.

3. Der Scan dauert etwa 30 Sekunden, versuche dich dabei möglichst ruhig zu verhalten. Auf dem Bildschirm siehst du deinen aktuellen Puls inklusive deiner Pulswelle, die Qualität der Messung, sowie einen Fortschrittsbalken. Du kannst den Gesundheits-Scan jederzeit abbrechen.

4. Wenn der Gesundheits-Scan beendet ist, werden dir die Ergebnisse eingeblendet. An dieser Stelle kannst du den Scan wiederholen oder ihn speichern. Hinweis: Der Health Scan ist ein Wellness- und Fitness-Feature und kein medizinisches Diagnosegerät.

5. Hast du deinen rPPG Gesundheits-Scan gespeichert, erhältst du automatisch 250 Punkte gutgeschrieben.

Der Beleg: Validierung gegen klinische Referenzmessung

Damit du dich auf die Ergebnisse verlassen kannst, haben wir diesen rPPG Gesundheits-Scan nicht nur entwickelt, sondern systematisch gegen medizinische Referenzdaten geprüft.

Wir haben unseren Algorithmus an einem unabhängigen Referenz-Videodatensatz getestet, bei dem zeitgleich die echte Herzfrequenz medizinisch erfasst wurde. Die Testpersonen deckten alle Hauttypen (Fitzpatrick I–VI) sowie ein breites Altersspektrum ab.

Die Ergebnisse im normalen Ruhepuls-Bereich (60–95 bpm):

•   ⌀ Abweichung von nur ~2,2 Schlägen pro Minute gegenüber der Referenz

•   ~9 von 10 Messungen innerhalb von ±5 bpm

•   100 % der Messungen innerhalb von ±10 bpm
  

Eine Abweichung von rund 2 bpm liegt unter guten Bedingungen im selben Genauigkeitsbereich wie gängige Fitness-Tracker und Smartwatches, nur, dass du dafür kein Gerät tragen musst. Ein kurzer Blick in die Kamera genügt.

rPPG zeigt, wie niedrigschwellig modernes Gesundheitstracking sein kann: Ein kurzer Blick in die Smartphone-Kamera genügt, um den Puls kontaktlos zu erfassen. Die wissenschaftliche Grundlage ist solide, besonders für die Messung der Herzfrequenz unter guten Bedingungen. Gleichzeitig gilt: rPPG ersetzt keine medizinische Diagnose, sondern ist als ergänzendes Wellness- und Fitness-Feature zu verstehen.

Mit dem Teamfit Health Scan kannst du diese Technologie direkt selbst ausprobieren: einfach, schnell und ohne zusätzliches Gerät. Achte auf gute Beleuchtung, halte dein Gesicht ruhig im Rahmen und starte deinen täglichen Scan. 

Teste den rPPG Gesundheits-Scan jetzt in der Teamfit App und entdecke, wie einfach Vitalwerte-Tracking per Smartphone-Kamera sein kann.