使用瞳孔反应来检测频域心脏信息的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于使用瞳孔反应来检测频域心脏信息的方法及系统，所述方法包括：从受试者获取瞳孔的移动图像；从所述移动图像提取瞳孔大小变化(PSV)；通过对所述瞳孔大小变化执行包括频率分析的处理程序来提取心率变异性(HRV)频谱；以及通过分析所述心率变异性频谱来计算多个频带中的至少一者的功率。

Method and system for detecting cardiac information in frequency domain using pupillary reaction

The present invention provides a method and system for detecting heart information in frequency domain using pupil response. The method includes: acquiring a moving image of the pupil from a subject; extracting a pupil size variation (PSV) from the moving image; and extracting a heart rate variation by performing a processing program including frequency analysis on the pupil size variation. Heterosexual (HRV) spectrum; and calculating the power of at least one of a plurality of bands by analyzing the heart rate variability spectrum.

【技术实现步骤摘要】
使用瞳孔反应来检测频域心脏信息的方法及系统相关申请的交叉参考本申请主张于2017年2月17日在韩国知识产权局提出申请的韩国专利申请第10-2017-0021522号以及于2017年11月7日在韩国知识产权局提出申请的第10-2017-0147610号韩国专利申请的权利，所述韩国专利申请的公开内容全文并入本案供参考。
一个或多个实施例涉及一种使用瞳孔反应来检测生理信息的方法及一种使用所述方法的系统，且更具体来说，涉及一种依据瞳孔大小变化来检测频域心脏信息的方法及一种使用所述方法的系统。
技术介绍
传感器来获取生理信息。此种生理信息包括心电图(electrocardiogram，ECG)、光电体积描记(photo-plethysmograph，PPG)、血压(bloodpressure，BP)、皮肤电反应(galvanicskinresponse，GSR)、皮肤温度(skintemperature，SKT)、呼吸作用(respiration，RSP)、及脑电图(electroencephalogram，EEG)。心脏及大脑是人体的两个主要器官，且对心脏及大脑的分析提供了评估人类行为以及获得可在对事件的反应中及在医疗诊断中使用的信息的能力。生命信号监测可适用于例如普适健康照护(ubiquitoushealthcare，U-healthcare)、情绪信息与沟通技术(emotionalinformationandcommunicationtechnology，e-ICT)、人类因素与工效学(humanfactorandergonomics，HF&E)、人机界面(humancomputerinterface，HCI)、及安全系统等各种领域中。关于心电图及脑电图，附装到身体的传感器用于测量生理信号，且因此可对患者造成不便。也就是说，当使用传感器来测量此类信号时，人体会感受到相当大的应力及不便。另外，就所附装传感器的使用成本及受试者的移动(因附装有传感器硬件)来说，存在负担及限制。因此，为在以低成本实现自由移动的同时使用非接触式、无创伤性及非侵入性方法来测量生理信号，需要使用生命信号监测技术。最近，生命信号监测技术已被并入到无线可穿戴装置中，从而能够开发出便携式测量设备。这些便携式装置可使用嵌入到例如手表、手镯或眼镜等附件中的生命信号监测来测量心率(heartrate，HR)及呼吸作用。据预测，可穿戴装置技术不久便会从便携式装置发展成“可附装”装置。还预测出，可附装装置将转变成“可食用”装置。已开发出使用以低成本实现自由移动的非接触式、无创伤性及非侵入性方法来测量生理信号的生命信号监测技术。在生命信号监测将继续在技术上进步的同时，也需要开发创新的基于视力的生命信号监测技术。
技术实现思路
一个或多个实施例包括一种用于使用无创伤性及非侵入性方法以低成本来推断及检测人类生命征象的系统及方法。详细来说，一个或多个实施例包括一种用于使用瞳孔反应或瞳孔大小变化来检测频域心脏信息的系统及方法。额外方面将部分地在以下说明中被阐述，且部分地将依据所述说明而显而易见，或者可通过实践所呈现实施例而被习得。根据一个或多个示例性实施例，所述检测频域心脏信息的方法包括：从受试者获取瞳孔的移动图像；从所述移动图像提取瞳孔大小变化(pupilsizevariation，PSV)；通过对所述瞳孔大小变化执行包括频率分析的处理程序来提取心率变异性(heartratevariability，HRV)频谱；以及依据所述心率变异性频谱来计算多个频带中的至少一者的至少一个功率。根据一个或多个示例性实施例，一种执行所述方法的系统包括：视频捕获单元，被配置成捕获所述受试者的所述移动图像；以及基于计算机架构的分析系统，包括分析工具，所述分析工具被配置成处理、分析所述移动图像并计算所述功率中的至少一者。根据一个或多个示例性实施例，所述处理程序包括使用带通滤波器(bandpassfilter，BPF)进行滤波并使用快速傅里叶变换(fastFouriertransformation，FFT)进行频率分析。根据一个或多个示例性实施例，所述多个频带与从心电图(ECG)信号提取的多个频带相同。根据一个或多个示例性实施例，所述多个频带包括以下中的至少一者：处于0.0033Hz至0.04Hz范围中的甚低频(verylowfrequency，VLF)、处于0.04Hz至0.15Hz范围中的低频(lowfrequency，LF)、以及处于0.15Hz至0.4Hz范围中的高频(highfrequency，HF)。附图说明通过结合附图阅读以下对实施例的说明，这些和/或其他方面将变得显而易见且更易于了解，在附图中：图1示出根据一个或多个实施例用于选择在示例性测试中使用的声音刺激代表的程序。图2示出根据一个或多个实施例用于测量上身中的移动量的实验程序。图3是根据一个或多个实施例用于解释实验程序的框图。图4(A)至图4(D)示出根据一个或多个实施例用于检测瞳孔区的程序。图5示意性地示出依据瞳孔大小变化(PSV)的瞳孔直径信号及心电图(ECG)信号来获得频域心脏参数的过程。图6示出上身中的移动量的平均数的样本。图7示出用于从瞳孔大小变化及心电图信号提取心率变异性(HRV)的处理实例。图8(A)至图8(E)示出在无运动条件(motionlessnesscondition，MNC)下从瞳孔反应及心电图信号提取的心脏频率指数的比较例。图9(A)至图9(E)示出在自然移动条件(naturalmovementcondition，NMC)下从瞳孔反应及心电图信号提取的心脏频率指数的比较例。图10示出根据一个或多个实施例用于捕获瞳孔图像的红外网络摄像机系统。图11示出根据一个或多个实施例的实时系统的界面屏幕。附图标号说明S11、S12、S13、S14、S15、S31、S32、S33：步骤具体实施方式现在将详细参照实施例，所述实施例的实例在附图中示出，其中在所有附图中相同的参考编号指代相同的元件。就此来说，本专利技术实施例可具有不同的形式，而不应被视为仅限于本文所述的说明。因此，以下通过参照各附图来阐述实施例仅是为了阐释本说明的各方面。在下文中，参照附图来阐述根据本专利技术概念用于推断及检测生理信号的方法及系统。然而，本专利技术可实施为许多不同的形式，而不应被视为仅限于本文所述的实施例；而是，提供这些实施例仅是为了使本专利技术将透彻及完整起见，且将向所属领域中的普通技术人员全面地传达本专利技术的概念。在附图中，相同的参考编号表示相同的元件。在附图中，元件及区是示意性地示出。因此，本专利技术的概念并不受附图中所示的相对大小或距离限制。本文所使用的术语仅出于阐述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。本文所使用的单数形式“一个(a、an)”及“所述(the)”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清晰指示。应进一步理解，当在本说明书中使用用语“包括(comprise和/或comprising、或者include和/或including)”时，是指明存在所陈述特征、数目、步骤、操作、元件、和/或组件，但并不排除一个或多个其他特征、数目、步骤、操作、元件、组件、和/或其群组的存在或添加。除非另有定义，否则本文所使用的所有用语(包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测频域心脏信息的方法，其特征在于，所述方法包括：从受试者获取瞳孔的移动图像；从所述移动图像提取瞳孔大小变化；通过对所述瞳孔大小变化执行包括频率分析的处理程序来提取心率变异性频谱；以及依据所述心率变异性频谱来计算多个频带中的至少一者的至少一个功率。

【技术特征摘要】
2017.02.17 KR 10-2017-0021522;2017.11.07 KR 10-2011.一种检测频域心脏信息的方法，其特征在于，所述方法包括：从受试者获取瞳孔的移动图像；从所述移动图像提取瞳孔大小变化；通过对所述瞳孔大小变化执行包括频率分析的处理程序来提取心率变异性频谱；以及依据所述心率变异性频谱来计算多个频带中的至少一者的至少一个功率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理程序包括使用带通滤波器进行滤波并使用快速傅里叶变换进行频率分析。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个频带与从心电图信号提取的多个频带相同。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多个频带包括以下中的至少一者：处于0.0033Hz至0.04Hz范围中的甚低频、处于0.04Hz至0.15Hz范围中的低频、以及处于0.15Hz至0.4Hz范围中的高频。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个频带包括以下中的至少一者：处于0.0033Hz至0.04Hz范围中的甚低频、处于0.04Hz至0.15Hz范围中的低频、以及处于0.15Hz至0.4Hz范围中的高频。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个频带包括以下中的至少一者：处于0.0033Hz至0.04H...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄珉哲，朴相仁，元明珠，李东原，
申请(专利权)人：祥明大学校产学协力团，财团法人实感交流人体感应研究团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR