用于获得远程光体积描记波形的改进的信号选择制造技术

本发明专利技术涉及一种用于处理与对象(10)的生命体征有关的输入信号(34a、34b)的设备(22)，所述设备包括：接口(24)，其用于接收无创检测的输入信号(34a、34b)；特征提取模块(26)，其用于提取所述输入信号(34a、34b)的至少一个特征，所述至少一个特征包括所述输入信号(34a、34b)的瞬时频率表示(40a、40b)和/或所述输入信号(34a、34b)的瞬时幅度表示(42a、42b)；处理模块(28)，其用于基于至少一个提取的特征来确定针对所述输入信号(34a、34b)的信号信息内容参数(52)，所述信号信息内容参数(52)指示被包括在所述输入信号(34a、34b)中的关于所述对象(10)的生命体征的信息；以及组合模块(30)，其用于基于多个输入信号的所述信号信息内容参数(52)来将所述多个输入信号组合成表征所述对象(10)的所述生命体征的组合的输出信号。本发明专利技术还涉及一种对应的方法并且涉及一种用于远程地监测对象(10)的生命体征的监测系统(12)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于处理输入信号的设备和方法。本专利技术还涉及一种用于远程地监测对象的生命体征的监测系统。具体地，本专利技术涉及评估远程检测的光学信号以便获得有意义的远程光体积描记(RPPG)波形。
技术介绍
人的生命体征，例如心率(HR)、呼吸率(RR)或者血氧饱和度，用作人的当前状态的指标并且用作严重医学事件的强大预测器。出于该原因，生命体征在住院患者和门诊患者护理设置中，在家或者在进一步健康、休闲和健身设置中广泛地被监测。测量生命体征的一个方式是光体积描记术。光体积描记术通常是指对器官或身体部分的体积变化的测量并且尤其是指对由于随每次心跳行进通过对象的身体的心血管脉搏波的体积变化的检测。光体积描记术(PPG)是评估感兴趣区或体积的反射或透射的时变变化的光学测量技术。PPG基于如下原理：血液比周围组织吸收更多的光，因此血液体积随每次心跳的变化对应地影响透射或反射。除了关于心率的信息，PPG波形能够包括可归因于诸如呼吸的另外的生理现象的信息。通过评估在不同波长(通常是红色和红外的)处的透射率和/或反射率，能够确定血氧饱和度。用于测量对象的心率和(动脉)血氧饱和度的常规脉搏血氧计附着到对象的皮肤，例如附着到手指尖、耳垂或前额。因此，它们被称为‘接触式’PPG设备。典型的脉搏血氧计包括作为光源的红色LED和红外LED以及用于检测已经透射通过患者组织的光的一个光电二极管。市场上可购得的脉搏血氧计在红色波长处的测量与红外波长处的测量之间快速切换，并且因此测量组织的相同区或者体积在两个不同波长处的透射率。这被称为时分复用。在每个波长处的关于时间的透射率给出针对红色和红外波长的PPG波形。尽管接触式PPG被视为基本上是非侵入技术，但是接触式PPG测量常常被体验为是不舒适的，这是由于脉搏血氧计被直接附着到对象并且任何线缆限制运动的自由。最近，用于非侵扰测量的非接触式、远程PPG(R-PPG)设备已经被引进。远程PPG利用被设置为远离感兴趣对象的光源，或者一般而言，辐射源。类似地，检测器，例如相机或者相片检测器，也能够被设置为远离感兴趣对象。因此，远程光电体积描记术系统和设备被视为非侵扰的并且非常适于医学以及非医学日常应用。Verkruysse等人的“Remoteplethysmographicimagingusingambientlight”，OpticsExpress，16(26)，第21434-21445页(2008年12月22日)证明能够使用环境光和常规消费者水平摄像机来测量光电体积描记信号。基于相机的生命体征监测优于在体传感器的主要优点之一是高度易于使用：无需附着传感器，仅将相机瞄准对象的皮肤/胸部是足够的。基于相机的生命体征监测优于在体传感器的另一优点是实现运动鲁棒性的潜力：相机具有显著的空间分辨率，而接触传感器大部分包括单个元件检测器。对于该技术的关键挑战之一是要能够提供在运动/光扭曲下的鲁棒测量。已经开发了若干方法来使得能够进行鲁棒的基于相机的生命体征测量。针对这种测量，通常基于对所捕获的图像或图像序列的图像处理来捕获多个信号。多个信号可以源自于传感器的不同像素或者也来自一个像素的不同颜色通道或者具有相同空间位置的不同颜色通道。然后，基于多个信号来形成光体积描记波形。该波形是用于进一步分析的基础，进一步分析诸如为对对象的生命体征的确定。在WO2013/027027A2中，公开了一种用于通过检测由诸如网络摄像头的摄像机拍摄的对象的图像中的PPG信号来远程地监测生命体征的方法。通过对从对象的皮肤上的感兴趣区域反射的环境光的自回归分析来识别PPG信号。通过对从未在对象的皮肤上(例如在背景中)的感兴趣区域反射的环境光的自回归分析来抵消环境光的频率分量和从摄像机的帧率得到的混叠伪影。这揭露了环境光的谱内容允许识别对象的PPG信号。在US2013/041277Al中，公开了一种用于提取腹式呼吸的特征的方法和使用该方法的系统。所述方法能够提取腹式呼吸的特征，而无需腹式呼吸的标准模型和在用于提取腹式呼吸的特征的方法之前运行的学习过程的运行。借助于计算与接收的腹式呼吸信号相对应的多个固有模式函数、欧拉角度函数和多个固有模式函数中的每个的瞬时频率函数，并且将多个瞬时频率函数与预定零点阈值区域进行比较，用于提取腹式呼吸的特征的方法定义多个瞬时频率函数中的一个作为腹式呼吸特征函数，其包含腹式呼吸的特征。以这种方式，腹式呼吸的特征被提取。存在当其到达选择正确的信号集合的点时依靠谱能量来形成远程光体积描记波形(即，对象的PPG信号)的各种其他方法。然而，这暗示呈现在心率带宽(0.5-3.5Hz)内部的强频率分量的任何扭曲也可以被感知为针对远程光体积描记波形生成的良好候选。这常常导致不可靠的波形。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种用于处理与对象的生命体征有关的无创检测的信号的设备和方法，其改进了对象的可靠生命体征的采集。在本专利技术的第一方面中，提出了一种用于处理与对象的生命体征有关的输入信号的设备，其包括：接口，其用于接收无创检测的输入信号；特征提取模块，其用于提取所述输入信号的至少一个特征，所述至少一个特征包括所述输入信号的瞬时频率表示和/或所述输入信号的瞬时幅度表示；处理模块，其用于基于至少一个提取的特征来确定针对所述输入信号的信号信息内容参数，所述信号信息内容参数指示被包括在所述输入信号中的关于所述对象的生命体征的信息；以及组合模块，其用于基于多个输入信号的所述信号信息内容参数来将所述多个输入信号组合成表征所述对象的所述生命体征的组合的输出信号。在本专利技术的又一方面中，提出了一种用于处理与对象的生命体征有关的输入信号的对应的方法。在本专利技术的又一方面中，提出了一种用于远程地监测对象的生命体征的监测系统，包括：传感器，其用于将从感兴趣区域反射的光转换成数据流并且用于从所述数据流中提取至少一个输入信号；如上文所述的设备；以及评估单元，其用于基于所述至少一个输入信号来确定所述对象的生命体征信息。在本专利技术的再一方面中，提供了一种包括程序代码单元的计算机程序，当在计算机上执行所述计算机程序时，所述程序代码单元用于令所述计算机执行本文公开的方法的步骤；并且提供了一种在其中存储有计算机程序产品的非暂态计算可读记录介质，所述计算机程序产品当由处理器运行时，令本文公开的方法被执行。本专利技术的优选实施例被限定在从属权本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理与对象(10)的生命体征有关的输入信号(34a、34b)的设备(22)，包括：接口(24)，其用于接收无创检测的输入信号(34a、34b)；特征提取模块(26)，其用于提取所述输入信号(34a、34b)的至少一个特征，所述至少一个特征包括所述输入信号(34a、34b)的瞬时频率表示(40a、40b)和/或所述输入信号(34a、34b)的瞬时幅度表示(42a、42b)；处理模块(28)，其用于基于至少一个提取的特征来确定针对所述输入信号(34a、34b)的信号信息内容参数(52)，所述信号信息内容参数(52)指示被包括在所述输入信号(34a、34b)中的关于所述对象(10)的生命体征的信息；以及组合模块(30)，其用于基于多个输入信号的所述信号信息内容参数(52)来将所述多个输入信号组合成表征所述对象(10)的所述生命体征的组合的输出信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.01 EP 13186810.11.一种用于处理与对象(10)的生命体征有关的输入信号(34a、34b)
的设备(22)，包括：
接口(24)，其用于接收无创检测的输入信号(34a、34b)；
特征提取模块(26)，其用于提取所述输入信号(34a、34b)的至少一
个特征，所述至少一个特征包括所述输入信号(34a、34b)的瞬时频率表
示(40a、40b)和/或所述输入信号(34a、34b)的瞬时幅度表示(42a、42b)；
处理模块(28)，其用于基于至少一个提取的特征来确定针对所述输入
信号(34a、34b)的信号信息内容参数(52)，所述信号信息内容参数(52)
指示被包括在所述输入信号(34a、34b)中的关于所述对象(10)的生命
体征的信息；以及组合模块(30)，其用于基于多个输入信号的所述信号信
息内容参数(52)来将所述多个输入信号组合成表征所述对象(10)的所
述生命体征的组合的输出信号。
2.根据权利要求1所述的设备(22)，其中，所述组合模块(30)被
配置为确定所述多个输入信号的平均，所述平均是基于将相等权重分配给
所述多个输入信号或者基于将个体权重分配给所述多个输入信号计算的，
尤其地，个体权重是基于所述多个输入信号的所述信号信息内容参数(52)
计算的。
3.根据权利要求1所述的设备(22)，其中，所述特征提取模块(26)
被配置为：通过将希尔伯特变换应用到所述输入信号(34a、34b)来确定
所述输入信号(34a、34b)的解析表示，并且确定所述输入信号(34a、34b)
的所述解析表示的绝对值，以提取所述输入信号(34a、34b)的所述瞬时
幅度表示(42a、42b)。
4.根据权利要求1所述的设备(22)，其中，所述至少一个提取的特
征还包括所述输入信号(34a、34b)的谱表示。
5.根据权利要求1所述的设备(22)，其中，为了提取所述输入信号
(34a、34b)的所述瞬时频率表示(40a、40b)，所述特征提取模块(26)
被配置为：
通过将希尔伯特变换应用到所述输入信号(34a、34b)来确定所述输
入信号(34a、34b)的解析表示，从所述输入信号(34a、34b)的所述解析
表示来提取所述输入信号(34a、34b)的瞬时相位表示，并且确定所述输
入信号(34a、34b)的所述瞬时相位表示的导数；或者
确定在所述输入信号(34a、34b)的相继零交叉点之间的距离的均值
和/或方差作为指示所述输入信号的所述瞬时频率表示的参数。
6.根据权利要求1所述的设备(22)，其中，所述处理模块(28)被
配置为通过计算所述输入信号(34a、34b)的所述瞬时频率表示(40a、40b)
的平均来确定所述输入信号(34a、34b)的主导频率分量。
7.根据权利要求1所述的设备(22)，其中，所述处理模块(28)被
配置为：
确定所述输入信号(34a、34b)的所述瞬时频率表示(40a、40b)的标
准差；和/或
确定所述输入信号(34a、34b)的所述瞬时幅度表示(42a、42b)的标
准...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·C·登布林克尔，M·布卢特，V·让娜，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL