[發明專利]用于從特征信號提取信息的設備和方法

有效

• 申請號: 201280018153.8
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN103503024A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: G·德哈恩;M·J·巴爾圖拉
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;劉炳勝

技術領域

本發明涉及用于從特征信號提取信息的設備和方法，其中，特征信號被嵌入能夠從電磁輻射導出的數據流中，具體而言，其中，所述數據流包括連續或離散信號，所述連續或離散信號包括指示感興趣對象的至少一種至少部分地周期性的生命信號的生理信息，所述生理信息由對象運動所指示。

背景技術

US2010/0061596A1公開了一種利用部分生理運動確定相似性的方法，該方法包括如下步驟：

-獲得對象的第一圖像；

-獲得對象的第二圖像；

-確定第一圖像和第二圖像之間的相似性水平；以及

-將已確定的第一圖像和第二圖像之間的相似性水平與部分生理運動相關聯。

該文獻還公開了該方法的幾種改進。盡管在計算性能方面已取得了巨大的進步，但是提供即時圖像識別和圖像處理以能夠對期望生命信號進行實時或在線檢測仍是一項挑戰。這尤其適用于通常缺少足夠計算能力的移動設備應用。

針對期望信號的檢測必須考慮的幾個約束可能引起另一個挑戰。通常，例如，在將標記應用于將被監測的對象時，通過應用壓迫式測量可以提高檢測質量。不過，諸如利用附著到人體的帶或傳感器的壓迫式測量被認為是不舒適的并且不愉快的。

此外，由于所記錄的數據，例如捕獲的反射的或發射的電磁輻射，尤其是記錄的圖像幀，除了包括要從其中提取的期望信號之外，還始終包括從總體擾動導出的信號分量，作為范例，例如由于亮度條件改變或被觀察對象的擾動運動所產生的噪聲，因而期望信號的詳細的精確提取仍為這種數據的處理造成重大挑戰。此外，與對象運動相關的信號，可以說，在感興趣對象被例如衣服或者甚至毛毯覆蓋的情況下被衰減。

最終，尤其在擾動信號分量的振幅和/或標稱值遠大于將被提取的期望信號分量的振幅和/或標稱值時，這是適用的。可能，可以預期到相應分量之間的差異大小甚至包括幾個量級。

應對這種挑戰的可能方法可以旨在，在捕獲嵌入了期望信號分量的感興趣信號時提供精心準備的并且穩定的環境條件，以最小化覆蓋該信號的擾動信號分量。不過，這樣的實驗室條件不能被轉移到日常的現場應用，因為為此將需要大量努力和準備工作。

例如，所需的準備可能包括例如幾種標準光源的安裝和取向，此外，包括用于固定要觀察的對象以避免引起還要更大的噪聲水平的擾動運動的措施。不過，這些措施被認為是不太可能用于日常應用，例如走動的或臨床患者監測，或甚至是生活方式應用，例如體育和健康監測。

發明內容

因此本發明的目的是提供一種設備和方法，用于從檢測的特征信號提取信息，提供進一步的細化，以方便利用較少的努力（尤其是降低計算要求）獲得期望信號。

更有利的是提供一種設備，其適于對影響要處理和分析的捕獲信號的擾動較不敏感。此外，有利的是提供一種設備，甚至適于在相當惡劣的環境條件下實現期望信號的提取，所述環境條件例如是小信噪比、變化的亮度條件和/或要觀察對象的擾動運動與期望的感興趣運動模式不同。

在本發明的第一方面中，提供了一種用于從檢測的特征信號提取信息的設備，該設備包括：

-用于接收能夠從對象發射或反射的電磁輻射導出的數據流的接口，所述數據流包括連續或離散特征信號，所述連續或離散特征信號包括指示期望的對象運動的生理信息，所述生理信息表示至少一個至少部分地周期性的生命信號，以及

-提取器模塊，其用于從所述數據流提取所述生理信息，所述提取器模塊通過降維來從所述數據流導出多個特征指數元，所述多個特征指數元包括與擾動降低的指數元相關聯的定向運動分量，所述擾動降低的指數元具有與參考運動方向基本對齊的確定取向，所述多個特征指數元指示包括生理信息的導出信號形式。

本發明基于如下發現，在要提取期望生命信號時，通常必須要考慮差的信噪比。基本上，可以將該信噪比視為，特別是，期望的對象運動水平和對象或其他源導致的擾動運動水平之間顯著差異的暗示。此外，期望的對象運動可以在一定程度上隱藏，例如，在對象被衣服或毛毯覆蓋時。此外，必須預計到根據并非僅由運動（例如變化的亮度條件）導致的數據流分量的性質變化而發生擾動。而且，這些擾動的幅值可能比表示期望生命信號的期望的對象運動大很多。

不過，盡管如此，可以通過所謂“接受”數據流中固有的擾動來促進期望信號的檢測。此外，在考慮到期望的生命信號可能以通常區別于總體擾動的特定屬性為特征時，可以顯著改進信號檢測。例如，所述特定屬性可以包括特定頻帶、通常的優選方向和預計的幅度帶，假設這些全部都相比于常規擾動隨時間發生相當小的改變。