能够消除或避免偏移干扰而可准确量测生理特征的电子装置及方法制造方法及图纸

一种量测生理特征之方法，包含：使用至少一发光单元，用以发射至少一光线，该至少一光线包含对应于一第一波长之一第一光线成份及对应于一第二波长之一第二光线成份，该第一波长不同于该第二波长；使用一影像感测电路，因应于该至少一光线，感测产生至少一生理特征量测讯号；对于该至少一生理特征量测讯号进行一偏移校正操作，以产生至少一校正后之生理特征量测讯号；以及，对该至少一校正后之生理特征量测讯号进行计算，以估测得到一生理特征结果。

【技术实现步骤摘要】
能够消除或避免偏移干扰而可准确量测生理特征的电子装置及方法
本专利技术系关于一种生理特征量测机制，尤指一种量测生理特征的电子装置及方法。
技术介绍
一般而言，传统的光体积描记法(Photoplethysmography，PPG)感测技术采用多波长侦测心跳讯号，但极易受到动作伪影(motionartifact)、光学感测系统本身及/或外部噪声的干扰影响，该些干扰易导致PPG讯号之估测产生偏移影响，致使心跳侦测错误，即便传统技术直接取两个不同波长的PPG讯号做比值处理，可以些微减轻部分噪声的干扰，然而始终无法解决光反射所造成之直流偏移的动作伪影、光学感测系统本身及/或外部噪声的干扰。
技术实现思路
因此，本专利技术之目的之一在于提供一种量测生理特征的电子装置及方法，以解决先前技术所遇到的问题。根据本专利技术实施例，其揭示了一种量测生理特征的电子装置。该电子装置包含一影像感测电路、至少一发光单元及一处理电路，至少一发光单元用以发射至少一光线，该至少一光线包含对应于一第一波长之一第一光线成份及对应于一第二波长之一第二光线成份，该第一波长不同于该第二波长。影像感测电路可因应于该至少一光线，感测产生至少一生理特征量测讯号。处理电路耦接至该影像感测电路，并用以对于该至少一生理特征量测讯号进行一偏移校正操作，以产生至少一校正后之生理特征量测讯号，以及对该至少一校正后之生理特征量测讯号进行计算，以估测得到一生理特征结果。根据本专利技术实施例，另揭示了一种量测生理特征之方法。该方法包含：使用至少一发光单元，用以发射至少一光线，该至少一光线包含对应于一第一波长之一第一光线成份及对应于一第二波长之一第二光线成份，该第一波长不同于该第二波长；使用一影像感测电路，因应于该至少一光线，感测产生至少一生理特征量测讯号；对于该至少一生理特征量测讯号进行一偏移校正操作，以产生至少一校正后之生理特征量测讯号；以及，对该至少一校正后之生理特征量测讯号进行计算，以估测得到一生理特征结果。根据本专利技术实施例，主要优点在于能够解决传统技术的问题，提高光体积描记法传感器抵抗动作伪影的能力，增加心跳侦测的准确率，可针对多波长的偏移调校，来改善心跳侦测受到动作伪影的影响，例如通过取两个不同波长的光体积描记法讯号，分别移除动作噪声的直流偏移影响，再对移除直流偏移后之两个不同波长讯号进行比值处理或动作噪声扣除技巧，可以有效改善动作伪影的影响。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例之用以量测生理特征之电子装置100的示意图。图2为图1之电子装置进行偏移校正之测试结果讯号的一范例的FFT频谱示意图。图3为图1之电子装置进行偏移校正之测试结果讯号的另一范例的FFT频谱示意图。图4为图1所示之处理电路的简要运作流程步骤图。附图标号说明：标号名称标号名称100电子装置120处理电路105影像感测电路1201偏移量决定单元110发光单元1202动作噪声校正单元115光源控制器1203生理特征估测单元本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。本专利技术的精神在于减少或避免动作伪影、光学感测系统本身及/或外部噪声对光体积描记法讯号之估测所造成的偏移影响，动作伪影主要肇因于使用者产生动作移动而造成生理特征感测的不准确，例如当使用者将一可侦测生理特征的手腕式电子装置穿戴于其手腕时，使用者轻微的打字动作已足可影响到该手腕式电子装置致使生理特征的感测不准确，光学感测系统本身所造成的偏移主要肇因于每一光学感测装置于组装时有些微差异而导致生理特征的感测不准确，此外，外部噪声的原因之一在于当光线进入皮肤反射要进入传感器时被传感器感到的外部噪声，该外部噪声亦将导致生理特征的感测不准确。以下本专利技术之电子装置及对应的方法能够减少或避免动作伪影、光学感测系统本身及/或外部噪声对光体积描记法讯号之估测所造成的偏移影响，尤其是减少或避免对光体积描记法讯号之估测所造成的直流偏移影响，通过估计并校正至少一光体积描记法讯号的偏移，令后续采用修正后之光体积描记法讯号来估测生理特征(例如心跳频率等)时可获得更精确的生理特征感测结果，不受到动作伪影、光学感测系统本身及/或外部噪声的干扰。以下详述本专利技术的实施方式。请参照图1，所绘示为本专利技术一实施例用以量测生理特征之电子装置100的示意图。电子装置100包含一影像感测电路105(例如一影像传感器数组)、至少一发光单元110、一光源控制器115及一处理电路120，实作上可以是一可携式电子装置或一穿戴式装置(例如智能手表或手环等)，处理电路120包含偏移量决定单元1201、动作噪声校正单元1202及生理特征估测单元1203。光源控制器115例如一发光二极管控制器，用以控制该至少一发光单元110，该至少一发光单元110例如发光二极管，用以发射至少一光线至电子装置100之用户人体皮肤表面，令使用者人体血液的红血球成份吸收所发射之光线，因不同光线之吸收率不同而反射成像于该影像感测电路105，以得到不同光线的光体积描记法(Photoplethysmography，PPG)讯号，据此估测计算用户的生理特征结果(例如心跳频率等)。实作上，该至少一发光单元110例如包含一白光发光二极管单元或包含对应多个不同光线波长的发光二极管单元(例如红光及绿光发光二极管单元，此非本案的限制)，该白光发光二极管单元所发射之光线包含具有多个不同光线波长的光线成份，而该多个不同波长的发光二极管单元用以分别在不同时间点独立发射各自具有不同光线波长的光线成份至人体皮肤表面；上述该至少一发光单元110的可能实施方式均落入本案的范畴。影像感测电路105用以感测具有不同光线波长的光线成份而产生不同的光体积描记法讯号，实作上，如果该发光单元110实作上仅包含白光发光二极管单元，则对应地影像感测电路105会采用一彩色滤波器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量测生理特征之电子装置，包含：至少一发光单元，用以发射至少一光线，该至少一光线包含对应于一第一波长之一第一光线成份及对应于一第二波长之一第二光线成份，该第一波长不同于该第二波长；一影像感测电路，可因应于该至少一光线，感测产生至少一生理特征量测讯号；以及一处理电路，耦接至该影像感测电路，用以对于该至少一生理特征量测讯号进行一偏移校正操作，以产生至少一校正后之生理特征量测讯号，以及对该至少一校正后之生理特征量测讯号进行计算，以估测得到一生理特征结果。

【技术特征摘要】
1.一种量测生理特征之电子装置，包含：至少一发光单元，用以发射至少一光线，该至少一光线包含对应于一第一波长之一第一光线成份及对应于一第二波长之一第二光线成份，该第一波长不同于该第二波长；一影像感测电路，可因应于该至少一光线，感测产生至少一生理特征量测讯号；以及一处理电路，耦接至该影像感测电路，用以对于该至少一生理特征量测讯号进行一偏移校正操作，以产生至少一校正后之生理特征量测讯号，以及对该至少一校正后之生理特征量测讯号进行计算，以估测得到一生理特征结果。2.如申请专利范围第1项所述之电子装置，其中该处理电路估计该至少一光线成份之至少一直流偏移校正量，并根据该至少一直流偏移校正量，对该至少一生理特征量测讯号进行一直流偏移校正操作。3.如申请专利范围第2项所述之电子装置，其中该至少一生理特征量测讯号包含有对应于该第一光线成份之一第一生理特征量测讯号及对应于该第二光线成份之一第二生理特征量测讯号，该处理电路包含：一决定单元，用以估计对应于该第一光线成份之一第一直流偏移校正量以及估计对应于该第二光线成份之一第二直流偏移校正量；一校正单元，用以分别根据该第一直流偏移校正量及该第二直流偏移校正量，对该第一生理特征量测讯号及该第二生理特征量测讯号执行该直流偏移校正操作，产生该校正后之第一生理特征量测讯号及该校正后之第二生理特征量测讯号；以及一估测单元，用以根据该校正后之第一生理特征量测讯号及该校正后之第二生理特征量测讯号，计算估测出该生理特征结果。4.如申请专利范围第3项所述之电子装置，其中该估测单元进行一色度空间转换，分别将该校正后之第一生理特征量测讯号及该校正后之第二生理特征量测讯号转换为一第一色度讯号及一第二色度讯号，并计算该第一色度讯号与该第二色度讯号之一比值，以及将该比值转换至一频率域，以计算得到该生理特征结果。5.如申请专利范围第2项所述之电子装置，其中该处理电路系于遮蔽环境光时量测一直流偏移作为该偏移校正操作所使用之一初步直流偏移校正量。6.如申请专利范围第5项所述之电子装置，其中该处理电路系通过逐步施加多个不同直流偏移测试量至该至少一光线成份所对应之至少一颜色通道，以产生多个不同的测试结果讯号，从该些不同的测试结果讯号，反推估测该直流偏移校正量，使用该直流偏移校正量来对该至少一生理特征量测讯号执行该偏移校正操作。7.如申请专利范围第6项所述之电子装置，其中该处理电路逐步施加该多个不同直流偏移测试量至该至颜色通道时，系通过一固定步阶大小来产生该些不同直流偏移测试量，或通过动态调整一步阶大小来产生该些不同直流偏移测试量。8.如申请专利范围第6项所述之电子装置，其中该处理电路系根据每一测试结果讯号之一频谱的一最大能量值以及一比值，产生一特定临界值，以及根据该每一测试结果讯号中超过该特定临界值之频率成份的一局部极值个数，从该些不同的测试结果讯号所对应之该些不同直流偏移量中，反推估测出该直流偏移校正量，其中当一特定测试结果讯号之一局部极值个数小于一特定个数时，该处理电路选取该特定测试结果讯号所对应之一直流偏移量作为该直流偏移校正量。9.如申请专利范围第1项所述之电子装置，其中该至少一生理特征量测讯号包括一数值矩阵，该处理电路系能够采用以像素单元(pixel)为单位、以像素行(column)为单位或以图框(frame)为单位来对该数值矩阵之数值进行计算，以算出该偏移校正操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：古人豪，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71