[發(fā)明專利]用于皮膚檢測的設(shè)備、系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780010379.6
• 申請日: 2017-02-08
• 公開（公告）號: CN108701357B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王文錦;G·德哈恩
• 申請（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06V10/764;G06V10/72;A61B5/00;A61B5/024
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;劉炳勝

本發(fā)明涉及一種用于皮膚檢測的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。為了實現(xiàn)可靠、準(zhǔn)確并且快速的檢測，所提出的設(shè)備包括：輸入接口(30)，其用于獲得場景的圖像數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù)據(jù)包括圖像幀的時間序列；提取單元(31)，其用于從所述圖像數(shù)據(jù)的感興趣區(qū)域提取光體積描記(PPG)信號；變換單元(32)，其用于將所述PPG信號變換成譜信號；排序單元(33)，其用于對所述譜信號進(jìn)行排序以獲得表示描述符的經(jīng)排序的譜信號；以及分類器(34)，其用于基于所述描述符將所述感興趣區(qū)域分類為生物的皮膚區(qū)域或非皮膚區(qū)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于皮膚檢測的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

人的生命體征，例如心率(HR)、呼吸率(RR)或動脈血氧飽和度(SpO2) 用作人的當(dāng)前健康狀態(tài)的指示器并且用作嚴(yán)重醫(yī)學(xué)事件的強(qiáng)有力的預(yù)測器。出于該原因，在住院和門診患者護(hù)理設(shè)施中、在家里或者在另外的健康、休閑和健身設(shè)施中廣泛監(jiān)測生命體征。

測量生命體征的一種方式是體積描記術(shù)。體積描記術(shù)通常指代對器官或身體部分的體積變化的測量，并且特別指代對由于隨著每次心跳而行進(jìn)通過對象的身體的心臟-脈管脈搏波造成的體積變化的檢測。

光體積描記術(shù)(PPG)是評估感興趣皮膚區(qū)域或體積的光反射或透射的時間變化改變的光學(xué)測量技術(shù)。PPG是基于血液比周邊組織吸收更多光的原理，因此，隨著每次心跳的血液體積的變化對應(yīng)地影響透射或反射。除了關(guān)于心率的信息，PPG波形能夠包括歸因于諸如呼吸的另外的生理現(xiàn)象的信息。通過評估在不同波長(通常為紅光和紅外光)處的透射率和/或反射率，能夠確定血氧(或其他血液氣體/物質(zhì))飽和度。

最近，已經(jīng)引入了非接觸式、遠(yuǎn)程PPG(rPPG)設(shè)備(也被稱為相機(jī) rPPG設(shè)備)以用于不突兀的測量。遠(yuǎn)程PPG利用遠(yuǎn)離感興趣對象而設(shè)置的光源，或者通常為輻射源。類似地，例如相機(jī)或光檢測器的檢測器能夠遠(yuǎn)離感興趣對象而設(shè)置。因此，遠(yuǎn)程光體積描記系統(tǒng)和設(shè)備被認(rèn)為是不突兀的，并且也適合于醫(yī)學(xué)以及非醫(yī)學(xué)日常應(yīng)用。該技術(shù)特別針對要求對諸如具有極端脆弱皮膚的新生兒重癥監(jiān)護(hù)病房(NICU)患者、早產(chǎn)嬰兒或者具有大面積燒傷的患者進(jìn)行生命體征監(jiān)測的、具有極端皮膚敏感度的患者具有獨特優(yōu)點。

Verkruysse等人在Optics Express，16(26)，2008年12月22日，第21434-21445頁上的“Remote plethysmographic imaging using ambient light”一文表明，能夠使用環(huán)境光和常規(guī)消費級的視頻相機(jī)，使用紅色、綠色和藍(lán)色通道來遠(yuǎn)程地測量光體積描記信號。

除了完全無接觸的優(yōu)點之外，相機(jī)(一般被稱為成像設(shè)備)提供2D信息，其允許多斑點以及大面積測量，并且常常包含額外的背景信息。不像依賴于在特定測量點/區(qū)域上的正確放置的接觸式傳感器，用于使用rPPG 技術(shù)測量脈搏信號的區(qū)域是根據(jù)實際圖像來確定的。因此，在任何照明狀況下的可靠的對皮膚區(qū)域的準(zhǔn)確檢測在基于相機(jī)的rPPG設(shè)備和方法的處理鏈中是至關(guān)重要的部分。

目前，存在已知用于對皮膚區(qū)域的可靠檢測和跟蹤的兩種主要的方案。

一種方案是基于皮膚顏色(基于RGB的)的檢測和分割。根據(jù)該方案的方法在利用皮膚顏色對區(qū)域的檢測和跟蹤兩者中是快速的。然而，其對于環(huán)境光的改變(其將改變從皮膚區(qū)域反射的光的顏色)是不魯棒的，并且不能夠在低照明狀況下或者在黑暗中檢測皮膚區(qū)域。此外，這樣的方法不能夠總是將皮膚與具有相同顏色的其他表面區(qū)分開。

另一種方案是基于所提取的PPG信號(基于PPG)的。根據(jù)該方案的方法在區(qū)分真實皮膚區(qū)域與相同皮膚顏色的其他對象的區(qū)域的過程中是更魯棒的。該方法也能夠被用于分割皮膚區(qū)域，這具有更強(qiáng)的PPG信號(最周期性的信號)。然而，所述方案的可靠性依賴于PPG信號提取的魯棒性，因此，其受對象的運動以及血液灌注水平影響。因此，如果脈搏信號不是周期性的或微弱的，基于相機(jī)的系統(tǒng)將難以檢測/分割皮膚區(qū)域。此外，所述方案在計算上是昂貴的。