[发明专利]用于处理至少包含代表生物中的周期现象的分量的信号的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理至少包含代表生物中的周期现象的分量的信号的方法和系统。本发明也涉及一种计算机程序。

背景技术

US5431170公开了一种包括传感器单元的脉率计，所述传感器单元附接到头带（headband），使得当穿戴头带时靠着前额施加传感器单元。传感器单元包括两个光发射器以及用于在来自各发射器的光在前额身体组织内反射之后接收该光的光传感器。一个发射器发射红外光，并且由接收来自该发射器的光的传感器提供的电信号将依照通过前额中的血管的血流的脉动而变化。另一个发射器发射不同的以及优选地短得多的波长的光，例如黄色光，使得来自其传感器的信号相对独立于由于流量脉动而引起的变化。然而，这两个信号确实依照由于运动而引起的前额振动而变化。噪声消除电路可以对来自各传感器的输出信号执行频率分析：所述两个信号中的相应频率或频率范围处的峰值被认为是噪声，并且来自红外传感器的信号中的其余频率代表脉率。

该已知系统的一个问题在于，它相对显眼（obtrusive）并且只能补偿一个特定身体部分（即传感器单元所附接的部分）的运动。例如手臂的运动将影响血流，但是不会被工作于较短波长处的发射器和接收器组合拾取，而该运动将使得检测由于呼吸或心跳而引起的血流变化更加困难。

发明内容

希望的是提供一种上述类型的方法、系统和计算机程序，其允许提供至少包含代表生物中的周期现象的分量的相对纯净的信号以供分析以便量化该周期现象，并且其能够补偿大范围的运动类型。

为此目的，依照本发明的一个方面，提供了一种用于处理至少包含代表生物中的周期现象的分量的信号的方法，该方法包括：

获得至少具有代表生物中的周期现象的分量的至少一个第一信号；

通过获得显示生物的与所述至少一个第一信号同步的图像序列并且对于该图像序列执行基于视频的运动分析而获得至少代表生物的运动周期分量的单独的数据；以及

使用该数据以便至少抑制第一信号的与生物的运动周期分量相应的分量。

通过获得显示生物的与所述至少一个第一信号同步的图像序列并且对于该图像序列执行基于视频的运动分析，可以以不显眼且相对高效的方式量化大范围的运动类型。只要图像序列中表示了生物的大部分，就可以检测甚至局部化的运动（例如仅仅手臂或腿的运动）。这可以利用单个视频照相机而不是大量传感器来完成。也避免了附接到身体的传感器。与其他类型的远程感测相比，可以检测许多不同方向上的运动，尤其是朝向和远离照相机的运动以及与图像平面平行的运动。据观察，获得至少代表生物的运动周期分量的单独的数据在使用涉及图像对准或者图像中的感兴趣区（ROI）的图像分析从图像序列中提取第一信号的情况下也是有益的。这样的对准对于由于运动而间接引入的图像伪像（例如阴影）并非总是鲁棒的。因此，甚至在这样的情形下，获得至少代表生物的运动周期分量的单独的数据并且使用该数据以便至少抑制第一信号的与生物的运动周期分量相应的分量将提高第一信号的质量。

从属权利要求中限定了本发明的优选实施例。应当理解的是，要求保护的系统和要求保护的计算机程序具有与要求保护的方法相似和/或相同以及如从属权利要求中所限定的优选实施例。

在一个实施例中，获得所述至少一个第一信号包括从图像序列中提取至少一个第一信号。

该实施例是相对高效的，因为它可以使用仅仅一个照相机形式的传感器以便拍摄一系列数字图像来实现。在这种情况下，第一信号与至少代表运动周期分量的单独的数据的同步问题变得微不足道。因此，使用所述数据以便至少抑制第一信号的与生物的运动周期分量相应的分量的步骤也变得更易于实现。

在一种变型中，从图像序列中提取所述至少一个第一信号包括从对应图像中获得与像素值组合相应的变量的值。

通过组合像素值，可以检测颜色和/或视亮度的非常小的变化。随机噪声通过该组合步骤而被移除，该组合步骤通常将包括可能地为加权和形式的求和操作。因此，利用该实施例可以提供一种形式的远程光电体积描记术（photoplethysmography）。

在另一变型中，从序列中提取所述至少一个第一信号包括仅仅确定所述变量在所述序列上的变化。

该变型基于以下认识：当表征周期生物现象时，只有视亮度或颜色的变化是令人感兴趣的。