用于从特征信号提取信息的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种从检测到的特征信号提取信息的设备和方法。接收能够从对象（10）发射或反射的电磁辐射（20）导出的数据流（26）。所述数据流（26）包括连续或离散特征信号（68），所述连续或离散特征信号（68）包括指示要检测和利用的期望的对象运动的生理信息（30），以便提取至少一个至少部分地周期性的感兴趣生命信号。可以通过降维（66）来从数据流（26）导出多个特征指数元（60）。所述多个特征指数元（60）包括与扰动降低的指数元（40）相关联的定向运动分量（70），所述扰动降低的指数元（40）具有与指示期望的对象运动的参考运动方向（41）基本对齐的确定取向。因此，可以利用降维的数据来检测感兴趣生命信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种从检测到的特征信号提取信息的设备和方法。接收能够从对象（10）发射或反射的电磁辐射（20）导出的数据流（26）。所述数据流（26）包括连续或离散特征信号（68），所述连续或离散特征信号（68）包括指示要检测和利用的期望的对象运动的生理信息（30），以便提取至少一个至少部分地周期性的感兴趣生命信号。可以通过降维（66）来从数据流（26）导出多个特征指数元（60）。所述多个特征指数元（60）包括与扰动降低的指数元（40）相关联的定向运动分量（70），所述扰动降低的指数元（40）具有与指示期望的对象运动的参考运动方向（41）基本对齐的确定取向。因此，可以利用降维的数据来检测感兴趣生命信号。【专利说明】
本专利技术涉及，其中，特征信号被嵌入能够从电磁辐射导出的数据流中，具体而言，其中，所述数据流包括连续或离散信号，所述连续或离散信号包括指示感兴趣对象的至少一种至少部分地周期性的生命信号的生理信息，所述生理信息由对象运动所指示。
技术介绍
US2010/0061596A1公开了一种利用部分生理运动确定相似性的方法，该方法包括如下步骤:-获得对象的第一图像；-获得对象的第二图像；-确定第一图像和第二图像之间的相似性水平；以及-将已确定的第一图像和第二图像之间的相似性水平与部分生理运动相关联。该文献还公开了该方法的几种改进。尽管在计算性能方面已取得了巨大的进步，但是提供即时图像识别和图像处理以能够对期望生命信号进行实时或在线检测仍是一项挑战。这尤其适用于通常缺少足够计算能力的移动设备应用。针对期望信号的检测必须考虑的几个约束可能引起另一个挑战。通常，例如，在将标记应用于将被监测的对象时，通过应用压迫式测量可以提高检测质量。不过，诸如利用附着到人体的带或传感器的压迫式测量被认为是不舒适的并且不愉快的。此外，由于所记录的数据，例如捕获的反射的或发射的电磁辐射，尤其是记录的图像帧，除了包括要从其中提取的期望信号之外，还始终包括从总体扰动导出的信号分量，作为范例，例如由于亮度条件改变或被观察对象的扰动运动所产生的噪声，因而期望信号的详细的精确提取仍为这种数据的处理造成重大挑战。此外，与对象运动相关的信号，可以说，在感兴趣对象被例如衣服或者甚至毛毯覆盖的情况下被衰减。最终，尤其在扰动信号分量的振幅和/或标称值远大于将被提取的期望信号分量的振幅和/或标称值时，这是适用的。可能，可以预期到相应分量之间的差异大小甚至包括几个量级。应对这种挑战的可能方法可以旨在，在捕获嵌入了期望信号分量的感兴趣信号时提供精心准备的并且稳定的环境条件，以最小化覆盖该信号的扰动信号分量。不过，这样的实验室条件不能被转移到日常的现场应用，因为为此将需要大量努力和准备工作。例如，所需的准备可能包括例如几种标准光源的安装和取向，此外，包括用于固定要观察的对象以避免引起还要更大的噪声水平的扰动运动的措施。不过，这些措施被认为是不太可能用于日常应用，例如走动的或临床患者监测，或甚至是生活方式应用，例如体育和健康监测。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是提供一种设备和方法，用于从检测的特征信号提取信息，提供进一步的细化，以方便利用较少的努力(尤其是降低计算要求)获得期望信号。更有利的是提供一种设备，其适于对影响要处理和分析的捕获信号的扰动较不敏感。此外，有利的是提供一种设备，甚至适于在相当恶劣的环境条件下实现期望信号的提取，所述环境条件例如是小信噪比、变化的亮度条件和/或要观察对象的扰动运动与期望的感兴趣运动模式不同。在本专利技术的第一方面中，提供了一种用于从检测的特征信号提取信息的设备，该设备包括:-用于接收能够从对象发射或反射的电磁辐射导出的数据流的接口，所述数据流包括连续或离散特征信号，所述连续或离散特征信号包括指示期望的对象运动的生理信息，所述生理信息表示至少一个至少部分地周期性的生命信号，以及-提取器模块，其用于从所述数据流提取所述生理信息，所述提取器模块通过降维来从所述数据流导出多个特征指数元，所述多个特征指数元包括与扰动降低的指数元相关联的定向运动分量，所述扰动降低的指数元具有与参考运动方向基本对齐的确定取向，所述多个特征指数元指示包括生理信息的导出信号形式。本专利技术基于如下发现，在要提取期望生命信号时，通常必须要考虑差的信噪比。基本上，可以将该信噪比视为，特别是，期望的对象运动水平和对象或其他源导致的扰动运动水平之间显著差异的暗示。此外，期望的对象运动可以在一定程度上隐藏，例如，在对象被衣服或毛毯覆盖时。此外，必须预计到根据并非仅由运动(例如变化的亮度条件)导致的数据流分量的性质变化而发生扰动。而且，这些扰动的幅值可能比表示期望生命信号的期望的对象运动大很多。不过，尽管如此，可以通过所谓“接受”数据流中固有的扰动来促进期望信号的检测。此外，在考虑到期望的生命信号可能以通常区别于总体扰动的特定属性为特征时，可以显著改进信号检测。例如，所述特定属性可以包括特定频带、通常的优选方向和预计的幅度带，假设这些全部都相比于常规扰动随时间发生相当小的改变。因此可以将本专利技术的设备示范性地用于，但不限于，检测对象的呼吸率、呼吸率变化或它们的衍生。这样的生命体征包括在一定程度上容易假定的属性。而且，检测可以被指向更多至少部分周期性的生命信号，假定该生命信号至少在某种程度上与能够针对降维得出的相应定向运动模式相关联。换言之，例如，在需要提取对象当前的呼吸率时，可以假设由身体胸部的特征升降来表示吸入和呼出周期。无须说，也可以由腹部，甚至对象面部部分(例如鼻子或嘴)的特征运动表示呼吸。这种对象运动在某种程度上表示与其相关的生理信息，例如呼吸频率、相当小的呼吸幅度和人体相应部分脉动的特征方向，即参考运动方向。反之，从数据流中提取的对象运动，可以导出或更确切地说，恢复期望生命信号。于是，考虑参考运动方向一方面能够显著减少数据流信息，而另一方面仍然能够检测期望生命信号。因此，可以减少所需的计算量。此外，降维强调的是信号质量，因为可以在很大程度上从数据流消除不期望的扰动，例如与期望的对象运动方向无关的运动。换言之，输入的数据流，例如图像帧的序列，均具有在两个维度上布置的实体，其中所述实体还可以包括额外的图像属性，例如与色彩空间相关联的色彩性质，例如亮度、色调和饱和度，可以将输入的数据流转换为维度降低的元序列，即特征指数元序列中。特征指数元还可以包括其他与颜色相关或与一般数据流相关的信息。实质上，在特征指数元序列固有的时间变化中反映出期望生命信号。根据本专利技术，可以说以一种居间的方式将特征指数元与参考运动方向对齐。可以增强数据流的期望分量，同时可以减少甚至消除主要与其正交的扰动分量。于是，可以实现噪声减少和信号质量的很大改进。在该背景下，应当指出，可以将特征指数元与参考运动方向的对齐视为“居间”，因为可以将后者仅仅视为表示对象真实即时呼吸运动的理想矢量。换言之，参考运动方向随时间根据发生在对象上的最轻微扰动而变化并且存留在数据流中。并非意在将每个特征指数元与相应参考运动方向完美匹配。这会导致计算工作量庞大。相反，特征指数元的推导基于扰动降低的指数元，其优选与参考运动方向紧密对齐。无须说，与(理论)参考运动方向的小偏离，例如小于15°，优选小于10°，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从检测到的特征信号提取信息的设备，包括：?用于接收能够从对象（10）发射或反射的电磁辐射（20）导出的数据流（26）的接口（24），所述数据流（26）包括连续或离散特征信号（68），所述连续或离散特征信号（68）包括指示期望的对象运动的生理信息（30），所述生理信息（30）表示至少一个至少部分地周期性的生命信号（90），以及?提取器模块（28），其用于从所述数据流（26）提取所述生理信息（30），所述提取器模块（28）通过降维（66）来从所述数据流（26）导出多个特征指数元（60），所述多个特征指数元（60）包括与扰动降低的指数元（40）相关联的定向运动分量（70），所述扰动降低的指数元（40）具有与参考运动方向（41）基本对齐的确定取向，所述多个特征指数元（60）指示包括所述生理信息（30）的导出信号形式（86）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：G·德哈恩，M·J·巴尔图拉，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：
国别省市：