[發明專利]從視頻序列中提取生理信息的系統和方法

在審

• 申請號: 201880029545.1
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN110602978A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: A·C·登布林克爾;M·布盧特;V·讓娜;M·J·A·阿塞爾曼;G·M·克斯滕
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: A61B5/024
• 分類號: A61B5/024;A61B5/00;G06K9/00;A61B5/1455;A61B5/1171;A61B5/08
• 代理公司: 72002 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 劉兆君

提供了一種提取生理信息的方法，所述方法包括：在限定的時間段內，提取時域形式的多個信號段，根據其最大信號水平選擇所述多個信號段的子集，轉換至少一個所述子集以產生多個經變換的信號段，并且組合多個所述多個經變換的信號段的至少所述子集以產生組合的信號段。這樣做的好處是，通過刪除受原始信號段影響最嚴重的部分，可以減少運動和/或照明引起的變化對最終結果的影響。

技術領域

本發明涉及從視頻序列中提取信息，尤其涉及生理相關信息(通常稱為生命體征)的提取。

背景技術

可以分析活著的對象的視頻序列并檢測作為對象的生理過程的結果的圖像中的細微變化。這些生理過程包括血液流動、呼吸和出汗。

通過皮膚反射變化可以觀察到特定生理過程。人體皮膚可以被建模為具有至少兩層的對象，其中一層是表皮(薄表面層)而另一層是真皮(表皮下面的較厚層)。特定百分比5％的入射光線在皮膚表面被反射。剩余的光在兩個皮膚層內被散射和吸收，這種現象稱為體反射(在二色反射模型中描述)。通常存在于表皮和真皮邊界的黑色素表現得像光學濾波器，主要吸收光。在真皮中，光被散射和吸收。吸收取決于血液成分，因此吸收對血流變化敏感。真皮包含密集的血管網絡，約占成人總血管網絡的10％。這些血管根據體內的血流收縮和擴張。它們因此改變了真皮的結構，這影響了皮膚層的反射率。

其他生理過程(例如呼吸)會導致患者的表面移動。

其他生理過程(例如，血液中氧合水平的變化)可能會表現為小的顏色變化。

可以檢測和提取在這些變化中具有某些周期性內容的信號，并從中獲得諸如周期性過程情況下的頻率的結果。例如，可以用環境光照射對象并使用攝像機拍攝。通過分析圖像序列的幀之間的對應像素的值的變化，可以提取時變信號。可以使用諸如快速傅立葉變換之類的方法將該信號變換為類頻域，并且可以從頻域光譜中將對象的心率的值作為生理學測量結果來得到。這些生理測量通常被稱為生命體征。

像素值的變化通常較小，并且通常在一個顏色通道中比其他顏色通道更明顯。因此，所尋找的信號相應地較小。

像素值可能會有其他變化，例如由于總體圖像的變化而引起的變化，與信號相比，這些變化可能很大。還存在像素值的隨機變化的來源，例如對象的運動、照明的改變(例如閃爍)和圖像傳感器中的噪聲以及照明的變異性。從所有意圖和目的來看，所有這些都與正在尋找的信號無關。因此，信噪比很小，并且可能難以獲得有意義的生理測量結果。

發明內容

提供了一種提取生理信息的方法，所述方法包括：在限定的時間段內，提取時域形式的多個信號段，選擇所述多個信號段的子集，其中，選擇包括：拒絕具有高的最大信號水平的段；轉換至少所述子集以產生多個經變換的信號段；并且組合所述多個經變換的信號段的至少所述子集以產生組合的信號段。

這樣做的好處是，通過刪除受原始信號段影響最嚴重的部分，可以減少運動和/或照明引起的變化對最終結果的影響。

根據一個實施例，所述方法包括拒絕具有大于閾值的最大信號水平的段。這利用了這樣一個事實，即包含生理信息的感興趣信號是小的，并且因此可以認為大的信號是由于運動或照明變化引起的。

根據一個實施例，選擇包括利用與其最大信號水平具有逆關系的權重對片段進行加權。這具有不需要硬閾值的優點，所述閾值可能難以令人滿意地設置。

根據一個實施例，所述逆關系具有冪律或倒指數的形式，其優點是與大信號水平相比，對于小的信號水平提供強的選擇性。

根據一個實施例，使用功率譜密度函數、自相關函數或傅立葉變換中的一種來執行該轉換，所述功率譜密度函數、自相關函數或傅立葉變換提供類似頻率域中的信號，從所述信號中可以提取出頻率形式的生理信息。

根據一個實施例，所述信號段的組合包括對所述信號段求平均，所述信號段提供了具有進一步降低了不想要的分量的水平的信號。