Обнаружение сигнала с уменьшенным искажением

Обнаружение сигнала с уменьшенным искажением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к устройству и способу для извлечения информации из характеристических сигналов, причем характеристические сигналы заключены в потоке данных, который можно получать из электромагнитного излучения, в частности, где поток данных содержит непрерывный или дискретный характеристический сигнал, содержащий физиологическую информацию и помеховую часть сигнала, физиологическая информация представляет по меньшей мере один по меньшей мере частично периодический сигнал жизнедеятельности объекта, представляющего интерес, помеховая часть сигнала представляет по меньшей мере одну из части движения объекта и/или непоказательной отраженной части. Изобретение дополнительно направлено на обнаружение сигнала с уменьшенным искажением.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В WO 2011/021128 A2 раскрыт способ и система для анализа изображения, которые содержат:

получение последовательности изображений;

осуществление анализа на основе визуального восприятия по меньшей мере одного из последовательности изображений для того, чтобы получать данные для классификации состояния субъекта, представленного на изображениях;

определение по меньшей мере одного значения физиологического параметра живого существа, представленного по меньшей мере одно значение физиологического параметра определяют посредством анализа данных изображения из той же последовательности изображений, из которой берут по меньшей мере одно изображение, анализ на основе визуального восприятия которого осуществляют; и

классификацию состояния субъекта с использованием данных, получаемых с использованием анализа на основе визуального восприятия и по меньшей мере одного значения физиологического параметра.

В документе, кроме того, раскрыты некоторые усовершенствования способа и системы. Например, предусмотрено использование удаленного фотоплетизмографического (PPG) анализа. В целом, в области обработки изображения произошел огромный прогресс в том отношении, что стал возможным глубокий анализ зарегистрированных данных. В этом контексте, можно продумать извлечение информации из зарегистрированных данных таким образом, чтобы сделать возможными детализированные заключения относительно физического состояния или даже здоровья наблюдаемого живого индивидуума.

В WO 2011/042858 A1 раскрыты последующие способ и система, направленные на обработку сигнала, содержащего по меньшей мере компонент, представляющий периодический феномен живого существа. Дополнительные базовые подходы к удаленной фотоплетизмографии описаны авторами Verkruysse, W. et al (2008), ʺRemote plethysmographic imaging using ambient lightʺ в Optics Express, Optical Society of America, Washington, D.C., USA, том. 16, № 26, страницы 21434-21445.

В Ming-Zher Poh et. al.: ʺNon-contact, automated cardiac pulse measurements using video imaging and blind source separationʺ, Opt. Express, том 18, номер 10, 7 мая 2010, страницы 10762-10774 раскрыт дополнительный способ обработки сигналов RGB с использованием слепого разделения сигналов с последующим анализом спектра мощности для того, чтобы выбирать независимый компонент, который наиболее вероятно представляет показатель жизнедеятельности, подлежащий извлечению.

Однако, зарегистрированные данные, такие как захваченное отраженное или испускаемое электромагнитное излучение, в частности, зарегистрированные кадры изображения, всегда содержат, помимо желаемого сигнала, подлежащего извлечению из них, дополнительные компоненты сигнала, получаемые из-за общих возмущений, в качестве примера, таких как шум из-за изменения условий яркости или движения наблюдаемых объектов. Таким образом, детализированное точное извлечение желаемых сигналов все еще составляет основную задачу при обработке таких данных.

Несмотря на то, что произошел значительный прогресс в области вычислительных характеристик, все еще сложно обеспечить мгновенное распознавание образов и обработку изображений, делающую возможной незамедлительное обнаружение, так сказать, в реальном времени, желаемых сигналов жизнедеятельности. В частности, это применимо в приложении к мобильным устройствам, у которых обыкновенно недостает достаточной вычислительной мощности. Кроме того, в некоторых применениях способность передавать данные может быть ограничена.

Возможный подход к этой задаче может быть направлен на предоставление хорошо подготовленных и стабильных условий окружающей среды при захвате сигнала, представляющего интерес, в котором заключен желаемый компонент сигнала, чтобы минимизировать помеховые компоненты сигнала, накладывающиеся на сигнал. Однако такие лабораторные условия не могут быть перенесены на каждодневное применение в полевых условиях, поскольку для этого потребуются большие усилия и подготовительные работы.

Кроме того, обнаружение сигнала жизнедеятельности становится еще более сложным, когда амплитуды и/или номинальные значения помеховых компонентов сигнала значительно больше, чем амплитуды и/или номинальные значения желаемых компонентов сигнала, подлежащих извлечению. Потенциально, можно ожидать, что величина разницы между соответствующими компонентами составляет даже несколько порядков.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следовательно, цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить систему и способ для извлечения информации из обнаруживаемых характеристических сигналов, которые предоставляют дополнительные усовершенствования, способствующие получению желаемых сигналов с более высокой точностью.

Кроме того, будет благоприятно предоставить устройство и способ, даже адаптированные для того, чтобы делать возможным извлечение желаемых сигналов в существенно плохих условиях окружающей среды, например, при низком отношении сигнала к шуму, в условиях изменяющейся яркости и/или стабильные или даже нестабильные движения объекта, подлежащего наблюдению. Кроме того, будет благоприятно предоставить устройство, адаптированное быть менее восприимчивым к возмущениям, оказывающим влияние на захватываемые сигналы, подлежащие обработке и анализу.

В первом аспекте настоящего изобретения представлена система для извлечения информации из обнаруживаемых характеристических сигналов, система содержит:

интерфейс для приема потока данных, извлекаемых из электромагнитного излучения, отражаемого объектом, поток данных содержит непрерывный или дискретный характеристический сигнал, содержащий физиологическую информацию и помеховую часть сигнала, физиологическая информация представляет по меньшей мере один по меньшей мере частично периодический сигнал жизнедеятельности, помеховая часть сигнала представляет по меньшей мере одну из части движения объекта и/или непоказательной отраженной части, характеристический сигнал ассоциирован с дополнительным пространством сигналов, пространство сигналов содержит дополнительные каналы для представления характеристического сигнала,

преобразующее средство для переноса характеристического сигнала посредством преобразования по меньшей мере трех абсолютных компонентов характеристического сигнала, связанных с соответствующими дополнительными каналами, в по меньшей мере два разностных компонента характеристического сигнала, причем каждый из по меньшей мере двух разностных компонентов можно получать посредством соответствующего арифметического преобразования, учитывая по меньшей мере два из по меньшей мере трех абсолютных компонентов, причем арифметическое преобразование содержит аддитивные и субтрактивные коэффициенты, помеховую часть сигнала по меньшей мере частично подавляют в переносимом сигнале,

извлекающее средство для извлечения сигнала жизнедеятельности из переносимого сигнала, предпочтительно сигнал жизнедеятельности извлекают с учетом аддитивного или субтрактивного выражения или отношения по меньшей мере двух разностных компонентов.

Движение объекта и изменение условий освещения составляют основные проблемы при обнаружении сигнала, в частности, когда требуется моментальное обнаружение сигнала. Например, обнаруживаемые изменения освещения могут быть обусловлены движением объекта. В частности, это применимо, когда слежение за объектом имеет ограничения, такие как временная задержка, или даже когда освещение подходит только в очень маленькой области. Кроме того, условия освещения могут ухудшаться из-за нестабильных источников освещения, например, меняющегося окружающего света.

Значительную часть связанных с освещением возмущений можно объяснить зеркальным отражением. Коэффициент зеркального отражения представляет собой ʺидеальноеʺ отражение падающего излучения на границе раздела. В основном, падающий луч соответствует отраженному лучу. Угол отражения равен углу падения. Другими словами, зеркальное отражение подразумевает зеркальноподобное отражение на поверхностях и границах раздела. Кроме того, отраженный луч многое говорит об источнике электромагнитного излучения, а именно об источнике освещения. Эта зависимость была использована.

Понятно, что преимущественно диффузное отражение предоставляет желаемые сигналы жизнедеятельности. Диффузное отражение по существу содержит отражение тела вместо отражения границы раздела. Например, на отражение тела влияют небольшие изменения цвета области тела, представляющей интерес. Изменения цвета могут быть вызваны, среди прочего, пульсацией сосудов из-за циркуляции крови. Из них можно получать желаемые сигналы жизнедеятельности. Кроме того, может в определенной степени происходить поглощение падающего излучения. Однако, поддающиеся обнаружению отраженные сигналы наиболее вероятно содержат часть, вызывающую помехи в зеркальном отражении. Зеркальное отражение в основном подразумевает отражение падающего излучения без влияния свойств объекта, присутствующего под границей раздела, например, верхней поверхности кожи. В частности потеющие области кожи и жирные или сальные области кожи очень восприимчивы к зеркальным отражениям. В определенных условиях, например, при занятиях спортом, тренировках, тяжелом физическом труде или даже болезни большая часть электромагнитного излучения, отраженного объектом, может быть связана с коэффициентом зеркального отражения. Таким образом, полагают, что характеристический сигнал имеет плохое, т.е. обоснованно низкое, отношение сигнала к шуму.

Дополнительные неблагоприятные эффекты, оказываемые на отношение сигнала к шуму, могут возникать, когда объект, представляющий интерес, имеет темный цвет кожи. В основном, темные цвета поглощают большую часть падающего излучения, чем светлые цвета. Следовательно, объекты, имеющие светлый цвет кожи, поглощают меньше излучения. Поскольку только отраженное излучение может нести желаемые сигналы, отношение сигнала к шуму еще больше ухудшается для темной кожи.

В качестве примера, поток данных можно захватывать посредством датчика на устройстве с зарядовой связью (CCD). Обычно, интересующий объект, например, захватываемый посредством одного CCD пикселя, или пиксельного массива, охватывает части излучения, свойственные непоказательному зеркальному отражению и показательному диффузному отражению. Кроме того, при суммировании захватываемого излучения паттерна пикселей, наиболее вероятно комбинацию (диффузного) рассеивающего отражения плюс идеальное (зеркальное) отражение можно заключать во вводимые данные.

Настоящее изобретение основано на идее о том, что, когда применяют дополнительное пространство сигналов, характеристический сигнал в основном состоит из компонентов, связанных с отдельными каналами, или, так сказать, осями. Дополнительное пространство сигналов может быть связано с пространством дифференцированных сигналов или моделью сигнала. В основном, в пространстве дифференцированных сигналов используют другой подход для составления характеристического сигнала. Среди других возможных компонентов, модель дифференцированного сигнала или представление сигнала основано на разностных компонентах вместо абсолютных компонентов. Предпочтительно, разностные компоненты делают возможным представление сигнала, где зеркальное отражение можно подавлять, по меньшей мере, в определенной степени.

Другими словами, когда переносят характеристический сигнал на модель дифференцированного сигнала, между прочим, значимые части помеховой части сигнала можно устранять из характеристического сигнала. В характеристическом сигнале можно по меньшей мере частично компенсировать движение объекта и/или непоказательное отражение тела. Отношение сигнала к шуму можно усовершенствовать таким образом. Тем самым, можно упрощать анализ нисходящего сигнала, даже в существенно сложных условиях. Кроме того, требуемый объем данных можно снизить, поскольку требуется меньше ʺканаловʺ для того, чтобы нести желаемые сигналы жизнедеятельности.

Не стоит и говорить о том, что дополнительные меры по оптимизации сигнала можно применять к потоку данных, содержащему характеристические сигналы. Эти меры могут включать компенсацию движения, обнаружение паттернов, например, обнаружение лица, или меры по нормализации.

Нормализация может делать компоненты сигнала по меньшей мере частично независящими от общих возмущений. Стоит напомнить, что, в этом контексте, в повседневных условиях сигналы, представляющие интерес, очень малы по сравнению с непоказательными возмущениями.

Поток данных может содержать последовательность данных, например, последовательность кадров изображения, содержащих такую цветовую информацию, как RGB изображения. Кадры изображения могут представлять объект, представляющий интерес, и дополнительные элементы. В основном, дополнительные элементы не являются показательными для желаемых сигналов, подлежащих извлечению из потока данных.

Существует несколько вариантов осуществления преобразующего средства и извлекающего средства. В первом, довольно простом варианте осуществления оба, детекторное средство и преобразующее средство, реализованы посредством блока обработки, в частности, блока обработки персонального компьютера или мобильного устройства, который приводят в действие посредством соответствующих логических команд. Такой блок обработки также может содержать подходящие интерфейсы ввода и вывода.

Однако, в альтернативе, каждое из преобразующего средства и извлекающего средства может быть реализовано посредством отдельного блока обработки, который приводят в действие или можно приводить в действие посредством соответствующих команд. Таким образом, каждый соответствующий блок обработки можно адаптировать для его конкретной цели. Следовательно, можно применять распределение заданий, где обработка отдельных заданий, например, их исполнение, происходит на одном процессоре многопроцессорного блока обработки, или, снова возвращаясь к персональному компьютеру, задания, связанные с обработкой изображения, исполняют на процессоре изображений, тогда как другие рабочие задачи исполняют в центральном блоке обработки.

Не стоит и говорить о том, что субтрактивное выражение также можно рассматривать как аддитивное выражение, содержащее отрицательные коэффициенты, по меньшей мере, частично.

Согласно дополнительному аспекту изобретения, преобразующее средство дополнительно адаптируют для переноса характеристического сигнала с учетом арифметического преобразования, где арифметическое преобразование включает по меньшей мере частично вычитание по меньшей мере одного из по меньшей мере трех абсолютных компонентов из оставшихся абсолютных компонентов, и где арифметическое преобразование для каждого из по меньшей мере двух разностных компонентов содержит коэффициенты по меньшей мере по существу суммируемые до нуля.

Например, преобразование может соответствовать следующей схеме

,

где (Δ₁ Δ₂)^T представляет разностные компоненты, где (R G B)^T представляет абсолютные компоненты, где a₁, a₂, a₃ и b₁, b₂, b₃ представляют коэффициенты, и где a₁+a₂+a₃=0 и b₁+b₂+b₃=0. Вектор (R G B)^T может быть представлен в дополнительном пространстве сигналов.

В качестве примера, в предпочтительном варианте осуществления коэффициенты могут иметь следующие значения: a₁=1, a₂=-1, a₃=0 и b₁=1, b₂=1, b₃=-2.

В другом предпочтительном варианте осуществления коэффициенты могут принимать следующие значения: a₁=0,5, a₂=-0,5, a₃=0 и b₁=0,25, b₂=0,25, b₃=-0,5.

Эти варианты осуществления позволяют значительно улучшить отношение сигнала к шуму, что содействует дальнейшему анализу сигнала. В этой связи, необязательное обобщенное дополняющее выражение для членов Δ₁ и Δ₂ можно читать следующим образом: Δ₁^*=cos(φ)Δ₁+sin(φ)Δ₂ и Δ₂^*=sin(φ)Δ₁+cos(φ)Δ₂, где 0<φ<2π. Таким образом, подходящие разностные компоненты можно выбирать из возможного набора членов извлекаемых разностных компонентов Δ₁^* и Δ₂^*, все еще отвечающих изложенным выше требованиям. Кроме того, для некоторых вариантов осуществления может быть предпочтительным, чтобы оба члена разностных компонентов Δ₁ и Δ₂ (или, Δ₁^* и Δ₂^*), определяемые посредством арифметического преобразования, в конечном итоге имели одинаковые знаки.

Приведенную выше схему можно дополнительно расширить на

в случае, если предпочтительно сохранять информацию о яркости. Коэффициенты l₁, l₂, l₃ могут отвечать требованию l₁+l₂+l₃=1. Например, коэффициенты могут иметь следующие значения: l₁=0,33, l₂=0,33, l₃=0,33. Однако информация о яркости более не требуется обязательно для извлечения желаемых сигналов жизнедеятельности.

Разумеется, что для некоторых применений символ ʺ=ʺ можно заменить на ʺ≈ʺ, не отступая от объема настоящего описания.

Например, созданные PPG подходы в основном могут использовать отношение двух отдельных (абсолютных) компонентов сигнала, например, отношение между красными и инфракрасными сигналами, или отношение между красными и зелеными сигналами. Для дальнейшего рассмотрения, можно строить график зависимости отношения от времени. Небольшие периодические изменения отношения могут делать возможной оценку желаемых сигналов.

Полагая, что на подаваемые абсолютные сигналы одновременно оказывают влияние (например, идентично влияет белое осветительное средство) меняющиеся условия освещения (например, изменяющееся зеркальное отражение), предлагается основать обнаружение сигнала на отношении разностных сигналов, подлежащих извлечению из абсолютных сигналов. Этот аспект происходит из идеи о том, что непоказательное зеркальное отражение в основном аналогичным образом присутствует в абсолютных сигналах, например, красном сигнале, зеленом сигнале и синем сигнале. Когда сравнивают по меньшей мере два из этих сигналов, например, когда из них извлекают разностный сигнал, можно делать предположение о том, что зеркальное отражение по меньшей мере по существу подавляют в разностном сигнале.

Другими словами, с точки зрения векторного представления, абсолютные сигналы, а именно по меньшей мере три абсолютных компонента, можно считать компонентами вектора, представляющего характеристический сигнал. Каждый из по меньшей мере двух разностных компонентов можно получать посредством применения указанного преобразования к по меньшей мере двум из по меньшей мере трех абсолютных компонентов. Разумеется, каждый из по меньшей мере трех абсолютных компонентов следует учитывать для определения по меньшей мере одного из по меньшей мере двух разностных компонентов. Таким образом, когда рассматривают вместе, разностные компоненты все еще могут представлять каждый из исходных абсолютных компонентов, по меньшей мере до определенной степени. Вектор характеристического сигнала, имеющий по меньшей мере три компонента, можно заменять для дополнительных мер по обнаружению сигнала на разностный вектор, содержащий меньшее число компонентов, например, уменьшенное на один, когда сравнивают с компонентами вектора характеристического сигнала. ʺСокращенныйʺ компонент представляет часть коэффициента зеркального отражения, по меньшей мере, до определенной степени.

Однако, помимо этого, вектор характеристического сигнала также можно считать линейной комбинацией показательного вектора, представляющего физиологическую информацию, представляющую интерес, и непоказательного вектора, представляющего часть зеркального отражения.

Не стоит и говорить о том, что дополнительные помеховые части могут содержаться в векторе характеристического сигнала. Однако, настоящее изобретение в первую очередь направлено на вопросы зеркального отражения и вопросы движения объекта, связанные с ними.

Согласно следующему варианту осуществления устройства, пространство сигналов представляет собой пространство сигнала дополнительного цвета, где по меньшей мере три абсолютных компонента представляют три отдельных цветовых компонента, обозначаемых посредством дополнительных каналов, где дополнительные каналы связаны с определенными спектральными частями.

Например, можно применять пространство сигналов RGB. Альтернативные пространства сигналов могут содержать или быть извлечены из сигналов CIE XYZ, HSV, HSL, sRGB и xvYCC. Также можно использовать их производные. Следует отметить, что в основном линейные сигналы RGB можно использовать для обнаружения желаемого сигнала. Следовательно, нелинейные пространства сигналов (например, сигналов с гамма-коррекцией) можно преобразовывать соответствующим образом. Можно дополнительно предусмотреть комбинирование нескольких отдельных пространств сигналов по меньшей мере частично с тем, чтобы предоставить более широкий спектральный базис для требуемых процессов анализа. Например, также можно применять так называемые сигналы RGBY. В пространстве сигналов RGBY в дополнение к красному, зеленому и синему, также желтые сигналы могут нести цветовую информацию.

В случае, если вводимый поток данных связан с субтрактивной цветовой моделью, например, CMYK, данные можно переносить в соответствии с тем, чтобы достигать дополнительного пространства сигналов.

Дополнительные спектральные компоненты можно использовать для извлечения желаемого сигнала(ов) жизнедеятельности из потока данных. В этой связи, также можно применять компоненты инфракрасного излучения. Например, отношение между красным и инфракрасным сигналами может быть очень показательным для желаемых сигналов. Также инфракрасное излучение может зависеть от коэффициента зеркального отражения.

Кроме того, пространство сигналов может быть показательным для информации о яркости и информации о цветности, информацию о цветности можно представлять посредством по меньшей мере двух разностных компонентов.

Для обнаружения желаемого сигнала(ов), представляющего интерес, предпочтительно использовать преимущественно информацию о цветности. Таким образом, зеркальные отражения, по существу влияющие на информацию о яркости, можно ʺигнорироватьʺ. Другими словами, использование информации о цветности, представленной посредством (цветовых) разностных сигналов, может сделать переносимый сигнал по существу независимым от преимущественно помехового компонента яркости. Следует понимать, что предпочтительно используют линейные сигналы. Нелинейные сигналы, например, сигналы с гамма-коррекцией, можно (повторно) преобразовывать соответствующим образом.

Согласно еще одному дополнительному варианту осуществления, информация о яркости по существу приведена в соответствие с элементом показателя яркости в пространстве сигналов, элемент показателя яркости является по существу показательным для выбранного источника электромагнитного излучения.

Предпочтительно элемент показателя яркости представляет ожидаемую или измеряемую характеристику источника света, например, цвет источника света или цветовую температуру источника излучения.

Источник электромагнитного излучения может быть реализован посредством искусственных источников света, солнечного света, источников излучения, испускающих излучение, имеющее невидимые компоненты, или их сочетаний. Излучение можно направлять непосредственно на объект, представляющий интерес. Также можно применять непрямое излучение, например, окружающий свет.

Для большинства применений можно легко допустить, что источник излучения, а именно источник света, испускает в основном чистый белый свет. Таким образом, предполагая дополнительное пространство сигналов, состоящее из трех цветовых каналов, элемент показателя яркости можно представлять посредством диагонального вектора, пересекающего пространство сигналов. Например, точку черного, показывающую наименьшее значение яркости, можно реализовать посредством нулевой точки пространства сигналов (0, 0, 0). Точка черного может совпадать с общей начальной точкой осей, представляющих аддитивные компоненты, например, красный, зеленый и синий. В пространстве сигналов может быть расположена точка белого, диагонально противоположная точке черного. Точка белого может обозначать точку наибольшего значения яркости. В случае, если пространство сигналов представляет собой ʺединичноеʺ пространство сигналов, точка белого может быть реализована посредством точки (1, 1, 1). Точка белого может дополнительно обозначать конечную точку элемента показателя яркости. Так, с учетом этих допущений, элемент показателя яркости можно реализовать посредством вектора (1, 1, 1)^T в пространстве сигналов.

Согласно дополнительному аспекту устройства, по меньшей мере два разностных компонента являются по существу ортогональными элементу показателя яркости, предпочтительно по меньшей мере два разностных компонента по существу ортогональны друг другу.

Это применимо, в частности, когда с соответствующими компонентами обращаются с точки зрения векторного представления. Диагональную плоскость, пересекающую пространство сигналов и являющуюся по существу ортогональной элементу показателя яркости, можно считать плоскостью цветности. Плоскость цветности представляет ʺсрезʺ пространства сигналов, который по существу не зависит информации о яркости.

Согласно дополнительному варианту осуществления устройства, по меньшей мере один по меньшей мере частично периодический сигнал жизнедеятельности выбирают из группы, состоящей из частоты сердечных сокращений, сердцебиения, частоты дыхания, вариабельности частоты сердечных сокращений, волн Траубе-Геринга-Майреа и насыщения кислородом.

Предпочтительно по меньшей мере некоторые из этих сигналов жизнедеятельности можно преобразовывать друг в друга. Небольшие колебания характеристических сигналов можно анализировать и интерпретировать с тем, чтобы прийти к обнаружению желаемых сигналов жизнедеятельности. Кроме того, понятно, что, в целом, желаемый сигнал(ы) жизнедеятельности можно получать непосредственно или опосредованно из по меньшей мере одного по меньшей мере частично периодического сигнала, который показывает объект, представляющий интерес. Не стоит и говорить о том, что устройство и способ по изобретению можно комбинировать с дополнительными обнаруживающими и анализирующими мерами с тем, чтобы дополнительно улучшать извлечение сигнала.

Как указано выше, в фотоплетизмографии можно использовать отношение двух отдельных (абсолютных) компонентов сигнала, например, отношение между красным и зеленым сигналами. Например, можно применять нормализацию, где красный и зеленый сигналы делят на соответствующие им средние значения (по времени). В частности, этот подход применяют, когда абсолютные компоненты с малой вероятностью приобретают нулевые значения. В обычных условиях ни красный (или средний красный) сигнал, ни зеленый (или средний зеленый) сигнал не станет равен нулю, так что деление на ноль маловероятно. В основном, такой подход также можно применять к разностным компонентам.

Однако, в определенных условиях отношение разностных компонентов (а также отношение абсолютных компонентов) может вести к неправильному члену деления на ноль. Это справедливо, в частности, когда выбранные части (временной частоты) разностных компонентов, а также их временные средние значения, или увеличиваются или уменьшаются. Например, удаление непоказательных спектральных частей может вести к тому, что обработанные разностные компоненты более не проявляют ʺстабильныеʺ части. Следовательно, их среднее значение потенциально может стать равно нулю. Таким образом, общая нормализация с учетом средних значений может столкнуться со случаем деления на ноль. Следовательно, простой учет отношения между двумя разностными компонентами может столкнуться с дополнительными трудностями. Возможным решением этого исхода может быть преобразование члена отношения (частного). Например, логарифмические тождества можно считать допускающими альтернативное представление логарифма частного, а именно разности между логарифмом числителя частного и логарифмом знаменателя частного. Кроме того, учитывая расширение Тейлора для логарифмов и предполагая ожидаемые значения логарифмических членов, (обратная) аддитивная комбинация двух разностных компонентов все еще делает возможным обнаружение желаемых сигналов. В этом контексте, ссылаются на соответствующие уравнения, изложенные ниже применительно к подробному описанию образцового варианта осуществления. Кроме того, следует напомнить, что желаемые сигналы, например, частота сердечных сокращений, в основном можно извлекать посредством анализа небольших временных вариаций характеристических сигналов вместо их абсолютных значений.

Однако, согласно альтернативному подходу, желаемые сигналы жизнедеятельности в действительности можно извлекать с учетом отношения между по меньшей мере двумя разностными компонентами. В этой связи, при нормализации, сталкиваясь с указанной выше ситуацией деления на ноль, рекомендуют применять нормализацию разностных компонентов, основанную на делении на соответствующее им стандартное отклонение вместо соответствующего им среднего значения. Этот подход основан на идее о том, что амплитуды используемых разностных компонентов по меньшей мере частично пропорциональны их средним значениям.

Кроме того, в еще одном другом варианте осуществления, например, когда субтрактивное выражение используют разностные компоненты, дополнительно предпочтительно, чтобы устройство содержало взвешивающее средство для взвешивания по меньшей мере двух разностных компонентов с тем, чтобы получать взвешенный переносимый сигнал из переносимого сигнала с учетом по меньшей мере двух взвешенных разностных компонентов, предпочтительно взвешивание направлено на то, чтобы минимизировать разброс взвешенного переносимого сигнала.

Взвешивающее средство может вносить вклад в дополнительное улучшение обнаружения сигнала. Взвешивающее средство может содержаться между преобразующим средством и извлекающим средством. Также взвешивающее средство можно реализовать посредством общего блока обработки.

Разброс также можно обозначать статистической дисперсией, статистической вариабельностью или вариацией. Например, разброс может быть представлен посредством значений дисперсии или стандартного отклонения.

В отношении подхода разностных компонентов по изобретению, дополнительно предпочтительно сигнал, представляющий интерес, извлекать с учетом взвешенной суммы (или разности) по меньшей мере двух разностных сигналов. Взвешивающее средство может давать возможность моментального определения весового коэффициента. Дополнительные подходы могут быть предусмотрены, не отступая от объема настоящего описания.

Кроме того, в этом варианте осуществления разработано, что взвешивание содержит определение значения отклонения, предпочтительно стандартного отклонения, каждого из по меньшей мере двух разностных компонентов, где значение отклонения каждого из по меньшей мере двух разностных компонентов определяют с учетом их временных вариаций в пределах скользящего окна, применяемого к последовательности каждого из по меньшей мере двух разностных компонентов.

Значение отклонения может быть показательным для статистической дисперсии каждого из по меньшей мере двух разностных компонентов. Таким образом, получаемая взвешенная сумма может иметь очень маленькую дисперсию. Таким образом, обнаружение сигнала дополнительно можно усовершенствовать. Это применимо, в частности, когда общие возмущения (т.е. не свойственные зеркальному отражению), являются очень большими по сравнению с желаемыми сигналами, представляющими интерес.

Согласно еще одному дополнительному варианту осуществления устройства, по меньшей мере одно из преобразующего средства и извлекающего средства дополнительно адаптируют для того, чтобы нормализовать переносимый сигнал с учетом значения его отклонения, предпочтительно стандартного отклонения, в пределах скользящего окна, применяемого к последовательности переносимого сигнала.

Таким образом, желаемые сигналы можно дополнительно улучшать посредством удаления статистической дисперсии, отражающей помеховое общее отклонение. В частности, амплитуду сигнала, представляющего интерес, дополнительно можно ʺстабилизироватьʺ таким образом.

По другому аспекту, устройство дополнительно содержит анализирующее средство, анализирующее средство содержится в извлекающем средстве или соединено с ним, где анализирующее средство адаптируют для частотного анализа по меньшей мере одного по меньшей мере частично периодического сигнала жизнедеятельности, предпочтительно анализирующее средство дополнительно адаптируют для фильтрации обработанного переносимого сигнала и для усиления компонента сигнала в полосе частот между 0,2 Гц и 10 Гц, предпочтительно между 0,5 Гц и 3,5 Гц. Таким образом, даже дополнительные помеховые компоненты сигнала, не отражающие желаемые сигналы жизнедеятельности, можно удалять из потока данных.

Согласно еще одному дополнительному аспекту, устройство содержит блок обработки, содержащий преобразующее средство, извлекающее средство и анализирующее средство. Также взвешивающее средство можно реализовать посредством блока обработки. Блок обработки может представлять собой часть персонального компьютера, мобильного устройства или даже мобильный телефон.

Согласно другому варианту осуществления устройства, предпочтительно по меньшей мере одно из преобразующего средства, извлекающего средства и анализирующего средства дополнительно адаптировать для доставки сжатого выходного сигнала, где выходной сигнал содержит информацию о яркости, представленную посредством сигнала яркости, и информацию о цветности, представленную посредством по меньшей мере двух разностных компонентов, где выборочные коэффициенты сжатия применяют к информации о яркости и информации о цветности, где информацию о цветности сжимают с меньшим коэффициентом сжатия, чем информацию о яркости.

Сжатие с более низким коэффициентом сжатия эквивалентно сжатию с более высокой скоростью передачи данных (скоростью цифрового потока).

Сжатие для каждого из выходных компонентов можно осуществлять с использованием постоянных скоростей цифрового потока или переменных скоростей цифрового потока. Отдельные коэффициенты сжатия учитывают требуемую плотность информации, облегчающую обнаружение сигнала. Поскольку информацию о яркости в основном можно не учитывать для обнаружения и вычисления желаемых сигналов, нет необходимости держать и хранить наименьшие изменения сигнала информации о яркости. С другой стороны, сигналы, представляющие интерес, преимущественно представлены небольшими изменениями в разностных компонентах. Таким образом, разумно применять более высокую скорость цифрового потока для информации о цветности.