用于检测对象的生命体征信息的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于检测对象(2)的生命体征信息的设备和方法。所提出的设备包括：输入单元(11)，其用于接收所述对象的图像数据，所述图像数据包括随时间的图像序列；ROI选择单元(12)，其用于选择图像内的初始感兴趣区域ROI；特征选择单元(13)，其用于选择所述初始ROI内的身体部分的一个或多个空间特征；运动信号提取单元(14)，其用于从所述图像数据在所述初始ROI内提取与所述对象的期望生命体征有关的所述身体部分的运动的方向和/或幅度；检测单元(15)，其用于检测所选择的所述空间特征中其运动与所述对象的所述期望生命体征不相关的一个或多个空间特征；跟踪单元(16)，其用于基于在所述初始ROI内的检测到的所述一个或多个空间特征的位置的变化来跟踪所述初始ROI，以获得最终ROI；以及生命体征提取单元(17)，其用于从所述最终ROI提取所述期望生命体征。

Apparatus and method for detecting vital signs information of an object

The present invention relates to an apparatus and method for detecting vital signs information of an object (2). The apparatus includes an input unit (11), which is used for receiving image data of the object, the image data including image sequence with time; ROI selection unit (12), which is used for selecting the initial image in the ROI region of interest; feature selection unit (13), which is used for selecting the one or more of the spatial characteristics of body parts in the initial ROI; motion signal extraction unit (14), which is used for extracting from the image data related to the expected signs of life body movement and the object direction and / or in the range of the initial detection unit (15 ROI;), the the space for feature detection in the selected motion of the object and the desired one or more spatial characteristics not related to vital signs; tracking unit (16), which is used for detection in the initial ROI based on to the A change in the position of one or more spatial features to track the initial ROI to obtain the final ROI; and a vital sign extraction unit (17) for extracting the desired vital signs from the final ROI.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测对象的生命体征信息的设备和方法
本专利技术涉及用于检测对象的生命体征信息的设备和对应的方法。本专利技术具体涉及对对象的呼吸率或脉搏率的远程测量。
技术介绍
人的生命体征，例如呼吸率或脉搏率(有时还被称为心率)，充当针对人的当前状态的指示器并且充当对严重医学事件的预测。出于该原因，在住院和门诊护理设施、在家里或者在其他健康、休闲和康复设施中广泛监测生命体征。对例如呼吸率或脉搏率的生命体征的基于相机的监测是用于完全无接触地测量人的生命体征的已知技术。由于感兴趣对象(即要被测量的人)能够被自由地定位在相机的视场中，应当从其中采集相应生命体征信息的相关区域必须被定义为针对相应信号的期望的输入。此外，相机提供2D信息，其允许多斑点和大面积测量，并且常常包含额外的背景信息。不像依赖于在相关测量点/区域上的正确放置的接触式传感器，被用于测量例如呼吸信号或脉搏率信号的生命体征的感兴趣区域(ROI)必须根据实际图像来确定。在针对无接触式生命体征测量的大多数应用中，手动地选择感兴趣区域，或者所使用的相机被事先指向感兴趣区域，然而，对象的移动导致不正确的测量结果以及对系统的不现实的使用。因此，期望对感兴趣区域的自动检测以改善对生命体征信息的基于相机的监测。在US2009/0141124A1中公开了基于诸如面部检测的轮廓检测来确定针对呼吸率或心率检测的感兴趣区域的常规方法。该方法的缺点在于，如果当要测量的对象的相应部分被毯子覆盖时，轮廓(即面部)被部分地或完全地遮挡或隐藏，则感兴趣区域不能够被可靠地检测到，其在医院中是常见情况，在医院中对呼吸率和脉搏率的检测是至关重要的。针对感兴趣区域的检测的基于形状分析(诸如胸部/胸腔检测)的其他方法受限于对象在视场内的位置或者穿着，从而那些检测方法是较不可靠的。例如根据EP0919184A1已知一种识别针对呼吸监测的感兴趣区域的方法，而感兴趣区域是基于从视场捕获的相继图像之间的变化部分来确定的，其中，在相继图像之间的变化能够基于不涉及生命体征的干扰信号。因此，从该文献中获知的方法是较不可靠的。根据US7431700B2已知用于监测对象的呼吸的另一种方法，其中，分析图像数据中基于时间的变化，并且周期性表现被检测为呼吸，然而，由于在整个视场中所有基于时间的变化被考虑并且不检测感兴趣区域，干扰信号的存在会导致呼吸率的不正确的测量结果。因此，在该文献中公开的方法是较不可靠的，并且具有增加的技术费力。更进一步地，WO2014/131850A1公开了一种用于确定来自对象的生命体征信息的装置，包括：检测单元，其用于检测来自视场的辐射，并且用于确定来自所述视场的不同区域的、包括对象的生命体征信息的特征参数；频率分析单元，其用于确定从所述不同区域导出的特征参数的谱参数；选择单元，其用于基于所述谱参数来选择所述视场的所述区域中的至少一个；以及计算单元，其用于基于来自至少一个选定区域的特征参数来计算生命体征信息。检测用于远程地检测来自对象的生命体征信息的感兴趣区域的已知方法中的一些的缺点在于，从视场中检测到的整幅图像被用于检测生命体征信息，使得这些方法易受视场中的干扰信号以及对象在视场内的移动的影响，使得用于确定来自对象的生命体征的已知方法是较不可靠的。此外，在测量呼吸信息的情况下，在不存在呼吸信号时(例如，由于呼吸暂停时刻)，ROI将是不可检测的，或者将丢失。因此，对患有呼吸暂停的患者的生命体征的可靠监测是不可能的。更进一步地，在身体的运动之后，先前选定的ROI不是最优的或者不是有效的。因此，应当重新初始化新ROI，由于对时序体征信号的分析，其可能要求大量的时间。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于检测对象的生命体征信息的经改进的装置以及对应的方法，其中，其较不易受干扰信号、要测量的对象的移动的影响，或者提供更高的响应性、准确性或可靠性。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于确定对象的生命体征信息的设备，包括：-输入单元，其用于接收所述对象的图像数据，所述图像数据包括随时间的图像序列，-ROI选择单元，其用于选择所述图像序列中的图像内的初始感兴趣区域ROI，-特征选择单元，其用于选择所述初始ROI内的所述对象的身体部分的一个或多个空间特征，-运动信号提取单元，其用于从所述图像数据在所述初始ROI内提取与所述对象的期望生命体征相关的所述身体部分的运动的方向和/或幅度，-检测单元，其用于检测所选择的所述空间特征中其运动与所述对象的所述期望生命体征不相关的一个或多个空间特征，-跟踪单元，其用于基于在所述初始ROI内的检测到的所述一个或多个空间特征的位置的变化来跟踪所述初始ROI，以获得最终ROI，以及-生命体征提取单元，其用于从所述最终ROI提取所述期望生命体征。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于确定对象的生命体征信息的对应的方法。在本专利技术的另一方面中，提供了一种计算机程序以及非暂态计算机可读记录介质，所述计算机程序包括程序代码模块，当所述计算机程序在计算机上执行时，所述程序代码模块用于令所述计算机执行在本文中所公开的方法的步骤，所述非暂态计算机可读记录介质在其中存储计算机程序产品，当所述计算机程序产品由处理器运行时，令在本文中所公开的方法被执行。在从属权利要求中限定了本专利技术的优选实施例。应当理解，所主张的方法、处理器、计算机程序和介质具有与所主张的设备以及如在从属权利要求中所限定的相似和/或相同的优选实施例。本专利技术的基本思想是，通过使用借助额外地选择和跟踪对象的具有事先选定的ROI的身体部分的空间特征而对在上文中提到的WO2014/131850A1中所描述的设备和方法的增强来改善所述设备和所述方法。这提供了对所提取的生命体征的准确性和SNR的改善，并且提供了对ROI的快速调整和跟踪。对用于测量生命体征信息、尤其是呼吸信号的ROI的自动检测的已知设备和方法基于对空间阻挡的时序分析和对空间区域的选择，其产生具有满足期望的生命体征信号(诸如呼吸信号或脉搏诱发的运动)的预定义描述的特征(幅度、周期性)的时序信号。这样的方法仅对于产生强的生命体征信号的那些区域的检测是非常有效的。例如，与从基于其他准则选定的ROI测量呼吸信号相比，基于对具有最强呼吸运动的空间阻挡的选择而对ROI的检测显著改善了提取信号的质量。这种方法是通过如下操作跟踪用于提取生命体征的ROI来改善的：选择在预先选定的空间区域内、即在初始ROI内的空间特征(也被称为特征点)，并且施加运动检测以检测所述空间特征中不受身体部分的生命体征不相关的运动影响的一个或多个特征的运动，即，其中，所述空间特征的运动不是由生命体征相关的运动(诸如由呼吸引起的胸部的运动或者由心跳引起的头部的运动)所引起的。运动估计或模式匹配技术然后可以被用于基于所检测的空间特征的运动(其不是由与生命体征相关的身体部分的运动所引起的)来调整(初始)ROI的位置。因此，新ROI(被称为最终ROI)是通过该跟踪来获得的，对ROI的该跟踪会是非常快速并且准确的。此外，这允许从稳定ROI检测生命体征信号(例如，呼吸暂停时刻)的不存在。换言之，根据本专利技术，对ROI的检测和跟踪基于对所测量的生命体征的组合分析并且基于对所测量的生命体征空间不变的特征。在初始ROI内部的、不受生命体征影响的空间特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测对象(2)的生命体征信息的设备，包括：‑输入单元(11)，其用于接收所述对象的图像数据，所述图像数据包括随时间的图像序列，‑ROI选择单元(12)，其用于选择所述图像序列中的图像内的初始感兴趣区域ROI，‑特征选择单元(13)，其用于选择所述初始ROI内的所述对象的身体部分的一个或多个空间特征，‑运动信号提取单元(14)，其用于从所述图像数据在所述初始ROI内提取与所述对象的期望生命体征相关的所述身体部分的运动的方向和/或幅度，‑检测单元(15)，其用于检测所选择的所述空间特征中其运动与所述对象的所述期望生命体征不相关的一个或多个空间特征，‑跟踪单元(16)，其用于基于在所述初始ROI内的检测到的所述一个或多个空间特征的位置的变化来跟踪所述初始ROI，以获得最终ROI，以及‑生命体征提取单元(17)，其用于从所述最终ROI提取所述期望生命体征。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.13 EP 14188574.91.一种用于检测对象(2)的生命体征信息的设备，包括：-输入单元(11)，其用于接收所述对象的图像数据，所述图像数据包括随时间的图像序列，-ROI选择单元(12)，其用于选择所述图像序列中的图像内的初始感兴趣区域ROI，-特征选择单元(13)，其用于选择所述初始ROI内的所述对象的身体部分的一个或多个空间特征，-运动信号提取单元(14)，其用于从所述图像数据在所述初始ROI内提取与所述对象的期望生命体征相关的所述身体部分的运动的方向和/或幅度，-检测单元(15)，其用于检测所选择的所述空间特征中其运动与所述对象的所述期望生命体征不相关的一个或多个空间特征，-跟踪单元(16)，其用于基于在所述初始ROI内的检测到的所述一个或多个空间特征的位置的变化来跟踪所述初始ROI，以获得最终ROI，以及-生命体征提取单元(17)，其用于从所述最终ROI提取所述期望生命体征。2.根据权利要求1所述的设备，还包括ROI重新初始化单元(18)，其用于将所述最终ROI重新初始化为新的初始ROI。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述跟踪单元(16)被配置为，在所述一个或多个空间特征的所述位置在若干图像帧上变得稳定之后，将根据对所述初始ROI的跟踪获得的所述ROI用作最终ROI。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述特征选择单元(13)被配置为选择在所述初始ROI内的一个或多个空间特征，所述一个或多个空间特征对于与所述对象的期望生命体征相关的所述身体部分的运动是不变的，优选为最不变的。5.根据权利要求1所述的设备，其中，与所述对象的期望生命体征相关的所述身体部分的所述运动是呼吸运动，并且其中，所述生命体征信息是呼吸信息。6.根据权利要求1所述的设备，其中，与所述对象的期望生命体征相关的所述身体部分的所述运动是心跳运动，并且其中，所述生命体征信息是脉搏率信息。7.根据权利要求5或6所述的设备，其中，所述特征选择单元(13)被配置为选择在所述初始ROI内的一个或多个空间特征，所述一个或多个空间特征对于呼吸运动或者心跳运动是不变的、尤其为最不变的，尤其是示出在所述初始ROI内沿着所述呼吸运动或所述心跳运动的主方向布置的、在图像中在所述初始ROI内的边缘或线的空间特征。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述检测单元(15)被配置为通过检测以下项来检测所选择的所述空间特征中其运动与对象的期望生命体征不相关的一个或多个空间特征：所述初始ROI内的所选择的...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·O·基伦科，
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