Устройство и способ для извлечения информации из дистанционно обнаруживаемых характеристических сигналов

Устройство и способ для извлечения информации из дистанционно обнаруживаемых характеристических сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к устройству и к способу для извлечения информации из дистанционно обнаруживаемых характеристических сигналов, при этом характеристические сигналы включены в поток данных, получаемый из электромагнитного излучения, в частности, причем поток данных содержит непрерывный или дискретный характеристический сигнал, включающий в себя физиологическую информацию, показывающую по меньшей мере один по меньшей мере частично периодический сигнал жизнедеятельности.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Работа YU SUN ET AL: «Motion-compensated noncontact imaging photoplethysmography to monitor cardiorespiratory status during exercise», JOURNAL OF BIOMEDICAL OPTICS, vol. 16, ni. 7, 1 January 2011 (2011-01-01) на странице 077010 раскрывает способ подавления артефактов для фотоплетизмографии на основе формирования изображений, при этом способ содержит компенсацию плоского движения и слепое разделение сигналов. Способ предназначен для применения при бесконтактном измерении показателей жизнедеятельности и дистанционной физиологической оценки и может применяться при спортивных тренировках.

Работа STEFANO ALLINEY ET AL: «Digital Image Registration Using Projections», TRANSACTIONS ON PATTERN ANALYSIS AND MACHINE INTELLIGENCE, IEEE, PISCATAWAY, USA, vol. 30, no. 2, 1 March 1986 (1986-03-01) на страницах 222-233 раскрывает способ компенсации движения в последовательностях изображений, при этом смещение каждого изображения в последовательности относительно изображения, выбранного в качестве опорного, предварительно определяется посредством алгоритма для совмещения, который использует одномерные Фурье-преобразования, чтобы получить стабильное отображение.

Документ US 2009/0141124 A1 раскрывает способ оценки сигналов жизнедеятельности из пассивного тепловизора, содержащий этап приема инфракрасного видеосегмента субъекта, этап сегментирования контуров видеосегмента, чтобы выбрать область пикселей, представляющую участок субъекта, этап выравнивания выбранной области пикселей по множеству кадров видеосегмента, этап обнаружения сигнала от выбранной области с использованием способа обнаружения сигнала на основе распространения тепловых волн, этап пространственной фильтрации сигнала для удаления шума, не относящегося к показателю жизнедеятельности, подлежащему измерению, этап выполнения нелинейной фильтрации сигнала, соответствующего каждому выровненному пикселю выбранной области, этап удаления резко отклоняющихся значений сигнала с использованием алгоритма кластеризации пикселей, этап выбора частотного максимума сигнала с использованием метода мажоритарной выборки с доминантной частотой и этап усреднения выбранного частотного максимума, чтобы вычислить среднюю оценку по меньшей мере одного показателя жизнедеятельности.

Документ US 2010/0013919 A1 раскрывает способ обнаружения движения объекта в первом изображении, при этом упомянутый способ содержит этап определения взвешенных средних значений строк и столбцов первого изображения и этап обнаружения движения объекта на основании определенных взвешенных средних значений строк и столбцов опорного изображения и первого изображения.

Документ WO 2011/161307 A1 раскрывает способ, содержащий этап обнаружения участка лица в кадре из множества кадров мультимедийного контента, этап отслеживания участка лица в по меньшей мере одном последующем кадре после кадра и этап выполнения отслеживания цвета участка лица при срыве отслеживания участка лица в по меньшей мере одном последующем кадре, при этом отслеживание цвета выполняется для повторного отслеживания участка лица в по меньшей мере одном последующем кадре.

Документ WO 2011/021128 A2 раскрывает способ и систему для анализа изображений, включающие в себя следующие этапы:

- получают последовательность изображений;

- выполняют анализ с помощью видеосистемы на по меньшей мере одном из последовательности изображений, чтобы получить данные для классификации состояния субъекта, представленного на изображениях;

- определяют по меньшей мере одно значение физиологического параметра живого существа, представленного на по меньшей мере одном из последовательности изображений, при этом по меньшей мере одно значение физиологического параметра определяют посредством анализа данных изображений из той же последовательности изображений, из которой взято по меньшей мере одно изображение, на котором выполнен анализ с помощью видеосистемы; и

- классифицируют состояние субъекта с использованием данных, полученных путем анализа с помощью видеосистемы, и по меньшей мере одного значения физиологического параметра.

Этот документ дополнительно раскрывает несколько усовершенствований способа и системы. Например, обсуждается применение дистанционного фотоплетизмографического (PPG) анализа.

Документ WO 2011/042858 A1 раскрывает дополнительные способ и систему, решающие задачу обработки сигнала, включающего в себя по меньшей мере составляющую, представляющую периодический симптом в живом существе. Дополнительные основные подходы к дистанционной плетизмографии описаны в работе Verkruysse, W. et al. (2008), «Remote plethysmographic imaging using ambient light», Optics Express, Optical Society of America, Washington, D.C., USA, Volume 16, No. 26, pages 21434-21445.

Однако записанные данные, например, собранное, отраженное или испущенное электромагнитное излучение (например, записанные кадры изображения) всегда содержат, кроме искомого сигнала, подлежащего извлечению из него, дополнительные составляющие сигнала, происходящие вследствие общих искажений, например, таких как шумы, обусловленные изменением условий освещенности или перемещением наблюдаемых объектов. Следовательно, подробное точное извлечение искомых сигналов по-прежнему представляет большие проблемы при обработке упомянутых данных.

Несмотря на то, что достигнут значительный прогресс в области производительности вычислений, еще существует проблема обеспечения моментальных распознавания изображений и обработки изображений, допускающих немедленное или так называемое «онлайновое» обнаружение искомых сигналов жизнедеятельности. Это относится, в частности, к областям применения мобильных устройств, еще не имеющих достаточных вычислительных мощностей. Кроме того, пропускная способность передачи данных может быть ограниченной в некоторых средах. Например, многие мобильные пользователи по-прежнему полагаются на контракты мобильной связи с, так называемой, «оплатой по факту». При условии, изложенном выше, по-прежнему остается потребность в сохранении небольших объемов данных и вычислительных затрат.

Возможный подход к приведенной проблеме может быть направлен на обеспечение хорошо подготовленных и устойчивых внешних условий при сборе представляющего интерес сигнала, в который включена искомая составляющая сигнала, чтобы минимизировать возмущающие составляющие сигнала, накладывающиеся на сигнал. Однако упомянутые лабораторные условия невозможно перенести для применения при повседневной эксплуатации, так как в связи с этим потребуются значительные усилия и подготовительная работа.

В конце концов, обнаружение сигналов жизнедеятельности осуществляется еще сложнее, когда амплитуды и/или номинальные значения возмущающих составляющих сигнала намного больше, чем амплитуды и/или номинальные значения искомых составляющих сигнала, подлежащих извлечению. В области дистанционной фотоплетизмографии (PPG) можно ожидать, что величина разности между соответствующими составляющими составит несколько порядков.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следовательно, целью настоящего изобретения является обеспечение системы и способа для извлечения информации из дистанционно обнаруживаемых характеристических сигналов, обеспечивающих дополнительные усовершенствования, облегчающие получение упомянутых искомых сигналов с повышенной точностью и, предпочтительно, с уменьшенным объемом вычислений.

Кроме того, предпочтительно было бы обеспечить устройство и способ, еще более приспособленные для предоставления возможности ошибкоустойчивого извлечения искомых сигналов в достаточно плохих окружающих условиях, например, при небольшом отношении сигнала к шуму, по меньшей мере частично проистекающего из установившегося или даже неустановившегося движения объекта, подлежащего наблюдению, или из движения самого измерительного устройства. Предпочтительно было бы дополнительно обеспечить устройство, приспособленное для проявления меньшей чувствительности к возмущениям, влияющим на собираемые сигналы, подлежащие обработке и анализу.

В первом аспекте настоящего изобретения представлено устройство для извлечения информации из дистанционно обнаруживаемых характеристических сигналов, при этом устройство содержит:

- интерфейс для приема потока данных, получаемого из электромагнитного излучения, испускаемого или отраженного объектом, причем поток данных содержит последовательность кадров, причем по меньшей мере некоторые из кадров содержат секцию кадра, представляющую область интереса, относимую к объекту, причем область интереса издает непрерывный или дискретный характеристический сигнал, включающий в себя физиологическую информацию, причем физиологическая информация представляет по меньшей мере один по меньшей мере частично периодический сигнал жизнедеятельности, последовательность кадров дополнительно содержит участок возмущающего сигнала, по меньшей мере частично показывающий нежелательное движение объекта, причем участок возмущающего сигнала отрицательно влияет на характеристический сигнал,

- средство стабилизирующей обработки, содержащее:

- преобразователь для получения производной формы сигнала из по меньшей мере некоторых кадров упомянутой последовательности кадров посредством уменьшения в размерах, причем производная форма сигнала содержит по меньшей мере первую составляющую сигнала и вторую составляющую сигнала, показывающие позиционную информацию,

- компаратор для оценки позиционного сдвига текущей производной формы сигнала относительно предыдущей производной формы сигнала, причем позиционный сдвиг представляет нежелательное движение объекта,

- компенсатор для определения текущей секции кадра с учетом оцененного позиционного сдвига, причем текущая секция кадра по меньшей мере частично представляет область интереса, так что область интереса можно отслеживать для по меньшей мере частичной компенсации нежелательного движения объекта,

- экстрактор для извлечения характеристического сигнала из последовательности кадров с учетом последовательности определенных секций кадров, причем характеристический сигнал связывается с пространством сигналов, представляющим характеристики электромагнитного излучения,

причем характеристический сигнал связывается с пространством сигналов, представляющим характеристики электромагнитного излучения,

причем преобразователь дополнительно сконфигурирован для получения опорной производной формы сигнала из кадра упомянутой последовательности кадров в течение начальной стадии, причем опорная производная форма сигнала содержит по меньшей мере первую опорную составляющую и вторую опорную составляющую, показывающие опорную позиционную информацию,

причем компаратор дополнительно сконфигурирован для оценки позиционного сдвига каждой из множества последующих производных форм сигнала в течение последующей стадии относительно опорной производной формы сигнала, и

причем средство стабилизирующей обработки дополнительно сконфигурировано для запуска преобразовательного средства таким образом, что по меньшей мере дополнительную опорную производную форму сигнала можно получить из кадра в течение последующей стадии.

Движение объекта представляет большие проблемы при обнаружении сигнала, в частности, когда требуется моментальное обнаружение сигнала, и/или когда ограничена вычислительная мощность. Все же вычислительную мощность можно считать критическим параметром для обнаружения сигналов жизнедеятельности, особенно, когда используют мобильные устройства. Кроме того, движение объекта может вызывать изменения освещения и связанные возмущения, еще больше отрицательно влияющие на характеристический сигнал. Следовательно, целесообразно решить проблему компенсации движения.

Вышеупомянутое устройство сконфигурировано для выполнения предпочтительного алгоритма компенсации движения. Обычно компенсация движения требует очень больших вычислительных мощности и затрат. Поэтому мгновенной компенсации движения достичь сложно, особенно для мобильных устройств. Например, компенсация движения может быть основана на обнаружении лица, примененном к каждому отдельному кадру последовательности. В результате, объект, подлежащий контролю и наблюдению, можно соответственно отслеживать. Однако при наличии производительности вычислений обычных мобильных устройств обнаружение лица занимает много времени и вряд ли может быть реализовано для моментального обнаружения сигналов жизнедеятельности. Следует понимать, что моментальное обнаружение в контексте настоящей заявки содержит также почти моментальное обнаружение. Другими словами, обнаружение сигнала можно считать моментальным, когда пользователь не замечает значительной временной задержки.

Следует понимать, что дорогие современные мобильные устройства, фактически, реализуют подходы к обнаружению лиц. Однако данные традиционные подходы направлены на индивидуальные (или отдельные) выполнения программы обнаружения, а не на долговременное обнаружение и отслеживание лица. Например, обнаружение лица можно использовать для селективного «отпирания» запертого устройства. Однако упомянутые подходы подвержены ошибкам. Например, можно выполнять обнаружение лиц спереди или почти спереди в очень хороших условиях освещения. Кроме того, обнаружение лица часто не выполняется вследствие неблагоприятной ориентации объекта и/или плохих условий освещения.

Поэтому представленный выше подход полезен тем, что компенсация движения не требует обнаружения лица и т.п. в каждом кадре (или: в большом числе кадров). Это достигается посредством преобразования основной проблемы в достаточно упрощенную «замещающую» проблему.

Например, обработку изображений, требующую много времени вычислений, можно превратить в обработку упрощенных производных элементов. Иначе говоря, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, задачу обработки двумерного изображения можно превратить в две задачи обработки одномерного изображения.

Данный подход основан на идее, что по меньшей мере два характеристических одномерных образа, полученных из данного двумерного (изображения) образа, могут содержать достаточно позиционной информации, позволяющей оценить позиционный сдвиг объекта, подлежащего наблюдению. Кроме того, устройству необязательно должен быть «известен» характер объекта, подлежащего отслеживанию. Кроме того, позиционный сдвиг можно оценивать посредством наблюдения (сравнения) характеристических одномерных образов с течением времени. Например, секцию кадра, представляющую область интереса, можно выбрать в начале наблюдения объекта интереса. Упомянутый выбор может выполняться вручную или с использованием алгоритмов обнаружения образов. Однако первоначальный выбор секции кадра можно считать, по существу, однозначно процедурой для определения опорной секции, подлежащей отслеживанию. Последующая компенсация движения основана на заменителях кадров, содержащих заменители секции кадра, подлежащие отслеживанию. Заменители, а именно, производные формы сигнала, легко вычисляются и обрабатываются. В частности, необязательно в явной форме моделировать область интереса (которая находится за выбранной секцией кадра) для каждого одиночного кадра.

Следует отметить, что общеизвестные подходы к обнаружению образов, по существу, требуют, чтобы обязательно наблюдались некоторые особые области объекта. Например, человеческое лицо можно считать такой особой областью, поскольку глаза, нос и рот можно обнаруживать посредством традиционных алгоритмов, уже реализованных в нескольких устройствах для обработки изображений, например, функций обнаружения лица и/или обнаружения улыбки цифровых камер. Однако представляющий интерес сигнал жизнедеятельности представляется также другими областями объекта, которые необязательно должны содержать лицо объекта. Например, дистанционную PPG можно применить к участкам кожи лица (не всего лица), шеи, рук или даже кистей рук объекта интереса. Следовательно, представленный выше подход является намного более гибким, чем подходы, основанные на обнаружении лица на изображениях, следующих одно за другим, и т.п.

Следует дополнительно отметить, что в соответствии с представленным выше подходом может допускаться отслеживание более чем одной области интереса. Множество областей интереса могут принадлежать одному и тому же или даже разным объектам, подлежащим наблюдению. По существу, заменяющие производные формы сигнала еще содержат позиционную информацию обо всем кадре. Поэтому при условии, что компаратор и компенсатор соответственно выполнены, можно отслеживать более чем одну область интереса. С данной целью компаратор может быть сконфигурирован для оценки более чем одного характеристического сдвига текущей производной формы сигнала относительно предыдущей производной формы сигнала. Соответственно, компенсатор может быть сконфигурирован для определения более чем одной текущей секции кадра с учетом оцененного позиционного(ых) сдвига(ов) областей интереса, подлежащих отслеживанию.

Следует понимать, что движение объекта может содержать движение объекта, подлежащего наблюдению, относительно устройства, и, наоборот, движение устройства относительно объекта интереса. Следовательно, термин движение объекта содержит относительное движение между объектом интереса и устройством, которое можно соответственно скомпенсировать.

Последовательность кадров может быть осуществлена серией кадров изображений, содержащих цветовую информацию, например, RGB-изображения. Кадры изображений могут представлять объект интереса и дополнительные элементы. По существу, по меньшей мере некоторые из дополнительных элементов не показывают искомые сигналы, подлежащие извлечению из характеристических сигналов.

Существует несколько вариантов осуществления экстрактора и средства стабилизирующей обработки, содержащего преобразователь, компаратор и компенсатор. В первом, достаточно простом варианте осуществления как средство стабилизирующей обработки, так и экстрактор осуществлены блоком обработки, в частности, блоком обработки мобильного устройства, который приводится в действие (или: управляется) соответствующими логическими командами. Данный блок обработки может также содержать подходящие интерфейсы ввода и вывода.

Однако, в качестве альтернативы, каждое из средств стабилизирующей обработки, включающих в себя преобразователь, компаратор и компенсатор, и экстрактор могут быть осуществлены отдельными блоками обработки (или: управляться) или управляемыми соответствующими командами. Следовательно, каждый соответствующий блок обработки может быть выполнен для своей конкретной цели. Поэтому можно применить распределение задач, когда отдельные задачи обрабатываются (или: выполняются) в процессоре сигналов мультипроцессорного блока обработки, или когда задачи, связанные с обработкой изображений, выполняются в процессоре изображений, тогда как другие операционные задачи выполняются в центральном процессоре.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, устройство дополнительно содержит анализатор для определения временных вариаций характеристического сигнала и для обнаружения по меньшей мере одного, по меньшей мере частично периодического сигнала жизнедеятельности, представленного физиологической информацией, заключенной в характеристическом сигнале.

Целесообразно, чтобы анализатор был осуществлен центральным процессором или по меньшей мере частью мультипроцессорного блока обработки, соответственно управляемого логическими командами. Разумеется, что к характеристическому сигналу можно применить дополнительные меры по оптимизации сигнала перед обнаружением по меньшей мере одного по меньшей мере частично периодического сигнала жизнедеятельности. Таким образом, еще больше возмущающих составляющих сигнала, по существу, не показывающих искомого сигнала жизнедеятельности, можно ослабить или даже исключить из потока данных.

В соответствии с дополнительным аспектом устройства, преобразователь сконфигурирован для интегрирования элементов кадра вдоль первого направления и вдоль второго направления по меньшей мере некоторых кадров упомянутой последовательности кадров, чтобы получить производную форму сигнала, при этом первая составляющая сигнала, предпочтительно, содержит уменьшенное в размерах отображение строк кадра, и причем вторая составляющая сигнала, предпочтительно, содержит уменьшенное в размерах отображение столбцов кадра.

Другими словами, элементы кадра можно проецировать вдоль линий в первом направлении и втором направлении, которые содержат разные ориентации. Предпочтительно, первое направление и второе направление находятся под прямым углом одно к другому (например, горизонтальное и вертикальное). Проекции могут содержать интеграл или сумму элементов кадра (например, соответствующих RGB-значений) вдоль строк и столбцов кадров.

В контексте настоящей заявки элемент может содержать одиночный пиксель или субинтеграцию пикселей. При наличии строк и столбцов элементов (пикселей) кадр может содержать пиксельный образ. Другими словами, каждый из кадров может содержать матричную структуру. В качестве альтернативы, кадры могут также содержать сотовую структуру. Разумеется, можно представить дополнительные формы. Строки и столбцы кадров могут быть расположены в соответствии с системой координат, предпочтительно, системой декартовых координат. В качестве альтернативы можно также воспользоваться полярной системой координат, дополнительными подходящими системами координат и их производными.

Разумеется, координатное преобразование также можно применить к системе координат исходного кадра перед уменьшением в размерах. Следовательно, секция кадра, подлежащая обработке, может быть приведена в такую подходящую ориентацию, что строки и столбцы, подлежащие обработке, представляют очевидную позиционную информацию. Например, края, относимые к объекту (или: переходу объект-фон), которые присутствуют в кадрах, могут быть выставлены по меньшей мере, по существу, ортогонально строкам или столбцам, подлежащим обработке для взятия производной. В общем, в основном, ортогональные (например, горизонтальные или вертикальные) края могут вызывать мощные сигналы позиционной информации, которые можно легко обнаруживать и обрабатывать. Высококонтрастные зоны, относимые к объекту, также вызывают мощные сигналы позиционной информации.

В соответствии с еще одним аспектом устройства, по меньшей мере один по меньшей мере частично периодический сигнал жизнедеятельности выбирается из группы, состоящей из частоты сердечных сокращений, цикла сердечных сокращений, частоты дыхания, изменчивости частоты сердечных сокращений, волн Траубе-Геринга-Майера и насыщения кислородом.

Предпочтительно по меньшей мере некоторые из сигналов жизнедеятельности могут быть преобразованы один в другой. Например, характеристический сигнал может содержать RGB-значения одиночных пикселей или пиксельного образа, показывающие цвет кожи объекта интереса. Небольшие флуктуации данных значений во времени могут быть названы физиологической информацией. Обработка и анализ характеристического сигнала позволяет обнаружить представляющий(ие) интерес сигнал(ы) жизнедеятельности. Например, небольшие колебания характеристических сигналов можно анализировать и интерпретировать, чтобы обеспечивать обнаружение сигналов цикла сердечных сокращений или частоты сердечных сокращений. Кроме того, следует понимать, что, в общем, искомый(ые) сигнал(ы) жизнедеятельности можно получать прямо или косвенно из по меньшей мере частично периодического сигнала, который издается объектом интереса. Разумеется, устройство (и способ) в соответствии с изобретением можно объединять с дополнительными мерами по обнаружению и анализу, чтобы дополнительно повышать качество извлекаемых сигналов.

Удаленная фотоплетизмография может использовать несколько подходов для обнаружения представляющих интерес сигналов жизнедеятельности. Например, в частности, когда кадры содержат RGB-значения или аналогичную цветовую информацию, можно определять отношение между красным (R) и зеленым (G) сигналами. Упомянутое отношение можно считать отчетливо показывающим искомые сигналы, подлежащие извлечению. Кроме того, можно применить нормирование, при котором красный и зеленый сигналы делят на их соответствующие средние (по времени) значения. Нормирование может сделать составляющие сигнала по меньшей мере частично независимыми от суммарных возмущений. В соответствии с альтернативным подходом, можно внимательно рассматривать отношение между красным (R) и инфракрасным (IR) сигналом для извлечения представляющих интерес сигналов жизнедеятельности.

Представляющий интерес сигнал жизнедеятельности может содержать дискретные значения, например, значения частоты сердечных сокращений (ударов в минуту). В качестве альтернативы, форма сигнала во времени также может представлять интерес для получения возможности дополнительных выводов.

В соответствии с другим аспектом устройства, пространство сигналов является пространством цветовых сигналов, содержащим по меньшей мере два дополнительных канала, при этом по меньшей мере два дополнительных канала относятся к заданным спектральным участкам, причем характеристический сигнал содержит по меньшей мере две главных составляющих, каждая из которых относится к соответствующему дополнительному каналу.

В примерном варианте осуществления пространство сигналов может быть пространством RGB-сигналов или соответствующим производным. Следовательно, пространство сигналов может содержать три составляющие, представляющие значения трех главных составляющих характеристического сигнала. Альтернативные пространства сигналов могут содержать или быть получены из сигналов CIE XYZ, HSV, HSL, sRGB и xvYCC. Можно также использовать их производные. Следует отметить, что для обнаружения искомых сигналов можно использовать, в основном, линейные RGB-сигналы. Поэтому пространства нелинейных сигналов (например, сигналов с гамма коррекцией) можно преобразовывать соответственно. Дополнительно можно предусмотреть объединение нескольких отдельных пространств сигналов по меньшей мере частично, чтобы обеспечить более широкую спектральную основу для требуемых процедур анализа. Например, можно также применить, так называемые, RGBY-сигналы. В пространстве RGBY-сигналов дополнительно к красному, зеленому и синему цветовую информацию могут также нести желтые сигналы. В случае, если входной поток данных относится к субъективной цветовой модели, например, CMYK, то данные можно передавать соответственно, чтобы прийти к пространству аддитивных сигналов. Дополнительные спектральные составляющие можно использовать для извлечения искомого(ых) сигнала(ов) жизнедеятельности от потока данных. В этой связи можно также применить составляющие инфракрасного или ближнего инфракрасного излучения. Например, отношение между красным и инфракрасным сигналами может отчетливо показывать искомые сигналы.

Кроме того, предпочтительно, чтобы пространство сигналов было сконфигурировано так, что по меньшей мере частично периодический сигнал жизнедеятельности заключен в небольших временных флуктуациях по меньшей мере одной из по меньшей мере двух главных составляющих характеристического сигнала.

В соответствии с изобретением, преобразователь дополнительно сконфигурирован для получения опорной производной формы сигнала из кадра упомянутой последовательности кадров в течение начальной стадии, при этом опорная производная форма сигнала содержит по меньшей мере первую опорную составляющую и вторую опорную составляющую, показывающие опорную позиционную информацию, и причем компаратор дополнительно сконфигурирован для оценки позиционного сдвига каждой из множества последующих производных форм сигнала в течение последующей стадии относительно опорной производной формы сигнала.

Другими словами, производную форму сигнала каждого из множества последующих кадров можно прослеживать обратно (или связывать) с одиночным (или статическим) опорным кадром, обработанным в начале процедуры обработки сигналов. Например, первый кадр последовательности может быть обработан для получения (статической) опорной производной формы сигнала. Следовательно, опорную производную форму сигнала (или первую опорную составляющую и вторую опорную составляющую) можно буферизовать, чтобы обеспечить устойчивую основу для стабилизирующей обработки. Таким образом, можно избежать использования процедуры обработки «скользящего» сдвига, требующей постоянного вычисления изменяющихся производных форм сигнала в качестве опорных.

Это полезно тем, что искаженные кадры не могут служить основой для получения опорной производной формы сигнала, что может помешать определению секций следующих по порядку секций кадров для следующих по порядку кадров. В контексте настоящей заявки можно считать, что искаженные кадры содержат ошибочное представление области интереса. Например, искаженные кадры могут содержать заграждения, например, дополнительные объекты, скрывающие объект интереса. Искаженные кадры могут испытывать вредное влияние помех (изображений), например, шумов и т.п. Кроме того, в искаженном кадре объект интереса может быть расположен вне зафиксированной зоны кадра. Кроме того, объект интереса может быть неблагоприятно ориентирован в искаженном кадре, например, изогнут, скручен или повернут.

В данной связи предпочтительно, чтобы устройство дополнительно содержало буферное средство, предназначенное для буферизации опорной производной формы сигнала в течение всей процедуры обработки. Тем самым можно обеспечить устойчивую основу для оценки сдвига и компенсации движения. Необязательно выводить опорную производную форму сигнала из кадра, имеющего установленный интервал (или шаг последовательности) относительно каждого текущего кадра последовательности, подлежащей обработке.

В соответствии с изобретением, средство стабилизирующей обработки дополнительно сконфигурировано для запуска преобразовательного средства таким образом, что по меньшей мере дополнительную производную форму сигнала можно получить из кадра в течение последующей стадии.

Например, пусковые события можно выбирать из группы, содержащей прошлые периоды времени, некоторое число обработанных кадров и дополнительные параметры обработки. Поэтому пусковые события могут быть, в основном, периодическими. С другой стороны, можно применять непериодический запуск. Например, преобразовательное средство может запускаться для получения нового опорного производного сигнала в случае, если было обработано некоторое число искаженных кадров. Можно предположить дополнительные пусковые события, имеющие отношение к качеству. Таким образом, процедура обработки может подразделяться на несколько подпериодов, каждый из которых имеет опорный кадр, содержащий опорный производный сигнал, служащий основой для оценки позиционного сдвига в течение данного конкретного срока. В предпочтительном варианте может также допускаться ручной запуск. Таким образом, пользователь может перезапускать (или: восстанавливать) процедуру обработки сигналов.

В соответствии с другим вариантом осуществления устройства, средство стабилизирующей обработки дополнительно содержит обнаружитель образов для определения секции кадра, по меньшей мере частично представляющей область интереса в по меньшей мере одном кадре упомянутой последовательности кадров в течение начальной стадии таким образом, что секцию начального кадра можно определить как опорную секцию кадра.

Следует понимать, что в данном варианте осуществления обнаружение образа также требуется просто для одиночного кадра или небольшого числа кадров (например, опорных кадров) относительно абсолютного числа обрабатываемых кадров.

В предпочтительном варианте обнаружитель образов может быть связан со средством стабилизирующей обработки таким образом, чтобы запуск преобразователя запускал также (автоматическое) обнаружение образов. Например, упомянутое обнаружение может запускаться, когда оценка смещения не выполняется из-за искаженных кадров. Обнаружитель образов может быть сконфигурирован для обнаружения лица, обнаружения кожи и т.п.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления средство стабилизирующей обработки дополнительно содержит средство смещения для коррекции оцененных значений позиционного сдвига с учетом текущих оценок абсолютного сдвига и/или временного постоянства текущих оценок сдвига.

Коррекция оцененных значений позиционного сдвига может содержать уменьшение влияний на значения сдвига, получающиеся из достаточно больших рассогласований и/или не постоянных во времени оценок смещений. Для применения функции смещения можно рассмотреть несколько допущений, некоторые из которых будут представлены ниже.

В соответствии с дополнительным предпочтительным аспектом, устройство содержит интегрированное воспринимающее средство, выполненное с возможностью собирать поток данных, содержащий последовательность кадров.

В предпочтительном варианте устройство является мобильным устройством, например, мобильным телефоном, персональным электронным секретарем (PDA), мобильным компьютером, мобильным планшетным компьютером и/или мобильным специализированным или универсальным медицинским сканирующим или контрольным устройством. Кроме того, устройство может находиться в транспортном средстве либо как нераздельная часть, либо как съемная аппаратура транспортного средства.

В соответствии с другим вариантом осуществления, устройство для извлечения информации дополнительно содержит фильтр для селективного ослабления или усиления составляющих характеристического сигнала.

Например, частотный фильтр можно использовать для повышения качества составляющей сигнала в полосе частот от 0,05 Гц до 10 Гц, предпочтительно от 0,5 Гц до 3,5 Гц. Данный диапазон можно считать особенно подходящим диапазоном для измерения цикла сердечных сокращений. Для измерения частоты дыхания, например, диапазон может содержать значения частот от приблизительно 0,1 Гц до приблизительно 2 Гц. Для обнаружения волн Траубе-Геринга-Майера диапазон может содержать значения частот от приблизительно 0,05 Гц до приблизительно 0,2 Гц. Постфильтрация обработанного сигнала может дополнительно повысить отношение сигнала к шуму. Таким образом, из потока данных могут быть исключены дополнительные возмущающие составляющие сигнала, не показывающие искомых сигналов жизнедеятельности.

В качестве альтернативы или дополнительно можно применить рекурсивный временной фильтр. Например, устройство может дополнительно содержать средство взвешивания для селективного влияния на составляющие характеристического сигнала. В данной связи следует напомнить, что представляющий интерес сигнал жизнедеятельности считается заключенным в небольшие флуктуации физиологической информации, представляемой характеристическими сигналами. Можно ожидать, что общие возмущения должны быть намного больше по величине, чем искомые представляющие интерес сигналы.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения предлагается способ извлечения информации из дистанционно обнаруженных характеристических сигналов, при этом способ содержит следующие этапы:

- принимают поток данных, получаемый из электромагнитного излучения, испу