用于监测设备的运动与定向的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于监测设备的运动与定向的设备和方法，其中该设备包括用于随着时间的推移获得图像的成像单元（10）、用于保持所述成像单元以便从该设备的周围环境获得图像的保持装置（12，13）以及用于通过检测随后获得的图像的变化来检测该设备的运动与定向的处理单元（14）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监测设备的运动与定向的设备和方法
本专利技术涉及用于监测人的运动与定向（orientation）的设备和方法。进一步，本专利技术涉及用于在这样的设备中使用的处理器和处理方法。最后，本专利技术涉及用于在计算机上实现所述处理方法的计算机程序。
技术介绍
呼吸率（RR）（respirationrate）和呼吸量（RV）（respirationvolume）是在住院病人或卧床不起的病人中监测的生命体征。当前根本不执行RR和/或RV的测量，或相当不准确地执行RR和/或RV的测量，或以耗时的方式（例如，手动地，由护士在定义的时间段上对病人的吸入进行计数，随后将度量记录在图表中）执行RR和/或RV的测量。自动化方法因此是所希望的。已知的系统和方法特别地使用环绕胸部安装的张力带、放置在胸部上面的加速度计或配备有视频分析算法的瞄准胸部的照相机。除了针对卧床不起的病人的RR的常规监测之外，很可能具有极大的兴趣来执行详细的睡眠研究。1982年5月27日的DE3040452A1(BATTELLEINSTITUTEV)披露了使用温度传感器和包括测量从动物的身体反射的光的光传感器的PPG（photoplethysmographic）传感器来测量动物特别是猪的心率、呼吸率和温度变化。2008年3月20日的US2008/071177A1(YANAGIDAIRAMASATOSHIETAL)披露了使用嵌入汽车座椅中的照相机而非座椅压力传感器，其从所记录的图像中检测人的身体的特定部分的造型线，从中提取呼吸。2006年4月12日的EP1645840A1(SUMITOMOOSAKACEMENTCOLTD;UNIVKEIO)披露了典型地在投影设备的一定距离和角度上安装的图像捕获装置，以捕获在目标区域中的对象或人的3D图像。2007年8月2日的WO2007/085241A1(KLETTROLF)披露了将图形标记器放置在身体部分上并利用图像记录相机来记录身体部分，以记录图形标记器（从而身体部分）的位置与运动。2010年6月17日的WO2010/066824A2(PNEUMACARLTD;ILESRICHARD;CAMERONJONATHAN;ROBERTS)披露了将辐射的图案投射到对象上，并记录对象的一组图像，从中导出对象的配置在3D中的变化。诸如智能电话或照相机之类的其他现代设备也包括用于确定设备的运动与定向的三轴加速度计或陀螺仪，例如，以便将屏幕中所示的显示切换到正确的定向。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于监测人的运动与定向的设备和方法。本专利技术的进一步目的是能够监测主体（subject）的呼吸而不侵犯病人的隐私，但是提供高灵敏度，并且除了呼吸率的测量之外优选地还可以允许测量呼吸量。进一步，应提供相应的处理器、处理方法和计算机程序。在本专利技术的第一方面中，提供一种用于监测人的运动与定向的设备，该设备包括：成像单元，用于随着时间的推移获得图像，保持装置，用于保持所述成像单元，以便从该人的周围环境（surrounding）获得图像，所述保持装置包括保持器，用于将成像单元放置在该人上面，以致成像单元背朝着该人，和处理单元，用于通过检测随后获得的图像的变化来检测该人的运动与定向。在本专利技术的进一步方面中，提供一种用于监测人的运动与定向的方法，该方法包括：利用背朝着该人的成像单元随着时间的推移获得图像，以便从该人的周围环境获得图像，和通过检测随后获得的图像的变化，检测该人的运动与定向。在本专利技术的进一步方面中，提供一种用于在用于监测人的运动与定向的设备中使用的处理器，该设备包括用于从该人的周围环境随着时间的推移获得图像的背朝着该人的成像单元，所述处理器被配置成通过检测随后获得的图像的变化来检测该人的运动与定向。在本专利技术的进一步方面中，提供一种用于在用于监测人的运动与定向的设备中使用的处理方法，该设备包括用于从该人的周围环境随着时间的推移获得图像的背朝着该人的成像单元，所述处理方法包括通过检测随后获得的图像的变化来检测该人的运动与定向。在本专利技术的还一方面中，提供一种计算机程序，其包括程序代码装置，用于当所述计算机程序在计算机上执行时导致所述计算机执行处理方法的步骤。本专利技术的优选实施例定义在从属权利要求中。应该明白：所请求保护的方法、处理器和计算机程序具有与所请求保护的设备以及与在从属权利要求中所定义的相类似和/或相同的优选实施例。已发现：利用本专利技术，借助于诸如简单照相机之类的成像单元能够提供与现代的智能电话中存在的三轴加速度计或陀螺仪的功能相类似的功能。在设备（例如，智能电话）中嵌入的已知的三轴加速度计通常测量该设备在空间的移动与定向。然而，一般地，通过评估随后获得的图像以便从随后的图像之间的变化中检测是否该设备已移动以及该设备已在哪个方向移动或该设备的定向与先前的定向相比如何，也能够获得相同的信息（运动与定向）。本专利技术以该设备经历与对象相同的运动的方式将该设备附着到（attachto）该对象，使之有可能通过如上所述评估图像数据来检测对象的移动。因此，将注意：该设备需要以这样的方式被附着到该对象，以致成像单元背朝着该对象并且拍摄该对象的周围环境的图像。换句话说，由于利用成像单元仅观测对象而没有对象的运动的直接（视觉）检测，但是评估所拍摄的周围环境的图像的变化。特别地，根据本专利技术，通过观测来自对象的周围环境例如天花板、墙壁、房间中的任何设备、在天花板或墙壁上的阴影或其他特征（固定）标记等等的随后获得的图像的变化，能够间接地监测有关对象的运动的信息。在这个上下文中，应注意：运动的检测可以包括设备的加速度的检测。进一步，术语“对象”并不仅仅覆盖无生命设备，而且也包括有生命的主体（人类，动物，植物），即，本专利技术也可以用于检测主体的运动和/或定向。更进一步，应注意：处理单元不一定要被嵌入与成像单元和保持装置相同的公共实体或外壳中，但也可以单独地远离成像单元进行安排并且可以（有线或无线）连接到成像单元，以接收图像数据。一般地，通过将本专利技术嵌入独立的专用设备或智能电话中，本专利技术能够用于许多不同的应用，其包括医疗保健和生活方式应用。例如，睡眠阶段闹钟使用加速计（accelerometric）传感器来检测睡眠者的运动，以便在该人不在REM（RapidEyeMovement快速眼动）阶段中的时候能够叫醒他/她，因此更容易唤醒。根据优选实施例，所述处理单元被配置成在所获得的图像中检测周围环境的一个或多个特征尤其静态标记或光的梯度（gradient）的周期性位移，以检测该人的运动，尤其加速度和/或周期性运动。成像单元可以被配置成连续或定期获得图像，尤其通过使用静态图像照相机、摄像机和/或红外照相机来获得静态图像或视频数据。优选地，红外照相机对于在夜间或在暗室获得图像数据是有用的。可以给予用户应获得图像的间隔的选择权。这可以取决于应在其中使用所提议的系统和方法的情况。例如，如果在用于病人监测的ICU（重症监护室）环境中使用的话，将连续进行呼吸监测，而对于健康状态的观测或提供该人尤其老年人是否活着的信息而言，仅在白天和夜晚监测几次可能就足够了。一般地，图像的频率能够取决于所预期的测量信号的频率。例如，不期望呼吸的频率大于每分钟60次呼吸；用于呼吸监测的足够的帧速率能够是每秒15帧。为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监测设备的运动与定向的设备，包括：成像单元（10），用于随着时间的推移获得图像，保持装置（12，13），用于保持所述成像单元以便从该设备的周围环境获得图像，以及处理单元（14），用于通过检测随后获得的图像的变化来检测该设备的运动与定向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.20 US 61/5493661.一种用于监测人的运动与定向的设备，该设备包括：成像单元（10），用于随着时间的推移获得图像，保持装置（12，13），用于保持所述成像单元以便从该人的周围环境获得图像，其特征在于，所述保持装置（12，13）包括保持器，用于将所述成像单元（10）放置在该人的胸部上面，以致所述成像单元（10）背朝着该人的胸部，以便从该人的周围环境获得图像，以及处理单元（14），用于通过检测随后获得的图像的变化来检测该人的运动与定向，其中所述处理单元（14）被配置成：通过检测随后获得的图像的变化来检测由于呼吸引起的该人的胸部的周期性运动，并从检测到的该人的胸部的周期性运动中确定该人的呼吸率和/或呼吸量。2.如权利要求1所请求保护的设备，其中所述处理单元（14）被配置成：在所获得的图像中检测周围环境的一个或多个特征的周期性位移，以检测该人的运动。3.如权利要求2所请求保护的设备，其中所述特征是静态标记或光的梯度，并且其中所述运动是该人的加速度和/或周期性运动。4.如权利要求1所请求保护的设备，其中所述成像单元（10）被配置成：连续或定期获得图像。5.如权利要求4所请求保护的设备，其中所述成像单元（10）被配置成：通过使用静态图像照相机、摄像机和/或红外照相机来获得静态图像或视频数据。6.如权利要求1所请求保护的设备，进一步包括用于允许图像被远程访问的连接。7.如权利要求1所请求保护的设备，其中所述成像单元（10）被放置在覆盖该人的胸部的衣服或覆盖物上面。8.如权利要求1所请求保护的设备，其中所述处理单元（14）被配置成：从检测到的随后获得的图像的变化的周期中确定该人的呼吸率。...

【专利技术属性】
技术研发人员：A宾德斯祖斯，W维克鲁伊斯塞，IO基伦科，MJ巴图拉，
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