Устройство и способ извлечения физиологической информации

Устройство и способ извлечения физиологической информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству и способу извлечения физиологической информации из электромагнитного излучения, испускаемого или отражаемого субъектом, в которых физиологическая информация является показателем, по меньшей мере одного, по меньшей мере, частично периодического жизненно важного сигнала.

Уровень техники

Документ WO 2011/021128 A2 раскрывает способ и систему анализа изображения, содержащие этапы, на которых:

получают последовательности изображений;

выполняют анализ на основе просмотра по меньшей мере одной последовательности изображений, чтобы получить данные для классификации состояния субъекта, представленного на изображениях;

определяют по меньшей мере одно значение физиологического параметра живого существа, представленного по меньшей мере в одной из последовательности изображений, в котором по меньшей мере одно значение физиологического параметра определяется посредством анализа данных изображения из той же самой последовательности изображений, из которой берется по меньшей мере одно изображение, для которого выполнялся анализ, основанный на просмотре; и

классифицируют состояние субъекта, используя данные, полученные с помощью анализа, основанного на просмотре, и по меньшей мере одно значение физиологического параметра.

Документ дополнительно раскрывает несколько усовершенствований способа и системы. Например, предусматривается использование дистанционного фотоплетизмографического (PPG) анализа.

В основном, фотоплетизмография считается стандартной технологией, которая может использоваться для обнаружения изменений объема крови, которые могут использоваться для обнаружения изменений объема крови в ткани контролируемого субъекта. Традиционно известные PPG-подходы содержат так называемые контактные PPG-устройства, которые могут прикрепляться к коже пациента, например, к кончику пальца. Форма сигнала PPG обычно включает пульсирующую физиологическую форму сигнала, свойственную кардиальным синхронным изменениям в объеме крови при каждом сердечном сокращении. Помимо этого, форма сигнала PPG может содержать дополнительную информацию, относящуюся к дыханию, насыщенности кислородом и даже к дополнительным физиологическим феномам.

В последнее время так называемая дистанционная фотоплетизмография сделал огромные успехи, среди которых были продемонстрированы малозаметные безконтактные измерения. Тем не менее, однако, стандартные PPG-подходы страдают различными недостатками. Полученные зарегистрированные данные, такие как полученное отраженное или испускаемое электромагнитное излучение (например, записанные кадры изображения), всегда содержат помимо полезного сигнала, который должен быть извлечен из него, дополнительные сигнальные компоненты, вызванные общими помехами. Помехи могут возникать, например, из-за изменений условий освещенности или движения наблюдаемого субъекта. Дополнительно, как огромная проблема для подходов к дистанционной PPG, рассматривается так называемое зеркальное отражение (в основном, "зеркально отражаемое" падающее излучение). Следовательно, подробное точное извлечение полезных сигналов все еще рассматривается как представляющее серьезные проблемы для обработки таких данных. При измерениях для дистанционной PPG существует общая потребность в дополнительном улучшении отношения сигнал-шум.

Возможный подход к этой проблеме может быть направлен на обеспечение хорошо подготовленных и устойчивых окружающих условий при получении интересующего сигнала, в котором заключен полезный сигнальный компонент, чтобы минимизировать помеховые сигнальные компоненты, накладывающиеся на сигнал или взаимодействующие с сигналом. Однако, такие лабораторные условия не могут быть перенесены на каждодневные применения на местах, поскольку для этого могут требоваться большие усилия и подготовительная работа. В конце концов, обнаружение жизненно важных сигналов становится еще более трудным, когда амплитуды и/или номинальные значения помеховых сигнальных компонентов намного больше, чем амплитуды и/или номинальные значения полезных сигнальных компонент, подлежащих извлечению. Это относится в частности, к значительному перемещению пациента и условиям плохой освещенности. Можно ожидать, что в поле дистанционной PPG значение разности между соответствующими компонентами (полезных сигналов относительно помеховых сигналов) будет составлять даже несколько порядков.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении системы и способа извлечения физиологической информации из электромагнитного излучения, испускаемого или отражаемого пациентом, обеспечении дальнейших усовершенствований, облегчающих получение полезных сигналы с более высокой точностью и, предпочтительно, даже в плохих условиях, таких как плохая освещенность и сильное движение.

В первом варианте настоящего изобретения представляется устройство для извлечения физиологической информации из электромагнитного излучения, испускаемого или отраженного пациентом, причем упомянутое устройство содержит:

интерфейс для приема потока данных, производных от обнаруженного электромагнитного излучения, причем поток данных содержит первую последовательность выборок сигнала, индицирующих различные спектральные участки;

устройство разложения данных, выполненное с возможностью разделения потока данных по меньшей мере на две производные чередующиеся последовательности зарегистрированных выборок сигнала, где каждая из производных чередующихся последовательностей представляет определенный спектральный участок и содержит индицирующие выборки сигнала с промежутками во времени;

процессор данных, выполненный с возможностью формирования искусственных выборок с учетом ближайших индицирующих выборок сигнала, чтобы, по меньшей мере, частично заменять пустые промежутки между индицирующими сигнальными выборками, формируя, таким образом, дополнительный поток данных.

Настоящее изобретение основано на идее, что точность и отношение сигнал-шум обнаруженных сигналов могут быть улучшены, разделяя (или "разворачивая") первую последовательность, чтобы получить многочисленные "субпоследовательности", обеспечивающие более широкую спектральную основу для обработки данных. Следовательно, одиночная последовательность сигналов может быть разделена по меньшей мере на две, предпочтительно, на три последовательности. Возникающие в результате промежутки или разрывы в сигнале каждой результирующей разделенной последовательности могут заполняться или дополняться искусственными сигналами посредством вставки. Таким образом, неблагоприятные побочные эффекты "разбиения" сигнала (например, пониженная временная разрешающая способность или частота выборки) могут быть предотвращены, по меньшей мере, в некоторой степени. Разложение или разделение сигнала может выполняться с частотой "разбиения". Следовательно, в каждой из производных результирующих чередующихся последовательностей присутствует меньше выборок исходного сигнала, чем в исходной последовательности. Другими словами, частота выборки в каждой из производных чередующихся последовательностей сохраняется даже при том, что доступно меньше исходных выборок. Пустые разрывы или промежутки заполняются искусственными выборками. Искусственные выборки могут формироваться с учетом соседних исходных выборок. Предпочтительно, искусственные выборки являются компенсированными в отношении движения.

Следует заметить, что замена (или заполнение) пустых промежутков не обязательно содержит полную замену каждого промежутка между индицирующими выборками в соответствующих производных чередующихся последовательностях. Однако, предпочтительна замена промежутков полностью. Тем не менее, замена пустых промежутков может также относиться к заполнению по меньшей мере одного промежутка (пустого промежутка) между двумя индицирующими сигнальными выборками. Например, когда поток данных разделяется на три производные чередующиеся последовательности зарегистрированных сигнальных выборок, пустой промежуток может содержать две пустые выборки, так что каждая чередующаяся последовательность состоит, в основном, из повторяющейся последовательности трех выборок (или кадров), содержащих одну индицирующую выборку и пустой промежуток, сформированный двумя пустыми выборками. Например, процессор обработки данных может быть выполнен с возможностью частичного заполнения пустых промежутков, заменяя одну из двух пустых выборок в пустом промежутке.

Определенный спектральный участок каждой из производных чередующихся последовательностей, как он используется здесь, может формироваться посредством определенного диапазона длин волн, который представляет соответствующую полученную чередующуюся последовательность. Другими словами, устройство, соответствующее изобретению, может использовать отдельные участки электромагнитного спектра (отдельные каналы), в то же время не требуя обязательного использования многоканальных устройств сбора данных.

Например, поток данных, принятый в интерфейсе, может содержать последовательность сигнальных выборок (например, кадров), охватывающую повторяющиеся последовательности определенных композиций спектральных участков. Зная состав потока данных, принятая первая последовательность может быть разделена по меньшей мере на две производные чередующиеся последовательности, чтобы расширить базис данных.

Устройство, соответствующее изобретению, в частности, пригодно для объединения с дешевыми датчиками, в частности, дешевыми камерами. Термин "дешевая камера", как он используется здесь, может относиться к камере, имеющей один тип датчика с ограниченным поведением спектральной характеристики. Например, могут использоваться дешевые инфракрасные (IR) камеры. Необходимые IR-датчики могут обладать определенной спектральной чувствительностью, охватывающей один определенный участок инфракрасного излучения. В отличие от этого, широко известные (цветные) камеры могут обычно содержать три различных типа датчиков (R, G, B). Следовательно, с их помощью можно получать сигналы в трех диапазонах длин волн. Обычно считается предпочтительным получать сигналы по меньшей мере в двух диапазонах длин волн (каналах), поскольку при этом могут учитываться вредные помехи, присутствующие в сигналах. Другими словами, объединяя сигналы, полученные по трем каналам соответствующим способом, можно обрабатывать две главные помеховые компоненты (например, за счет движения и зеркального отражения).

Настоящее изобретение "имитирует" поток данных, имеющий более чем только один (спектральный) сигнальный канал. Следовательно, могут также применяться меры по компенсации помех, даже при том, что на конце с камерой используется только один единственный "канал".

Дополнительно, устройство, соответствующее изобретению, в частности, пригодно для обработки входного потока данных инфракрасных (IR) сигналов. Как указано выше, первая последовательность может быть разделена по меньшей мере на две отдельные чередующиеся последовательности, которые могут представлять различные поддиапазоны IR-диапазона электромагнитного спектра. Следовательно, дополнительное применение можно видеть в местах, где освещение очень слабое. Например, ночной контроль пациента часто использует небольшое (видимое) освещение, поскольку яркое освещение, как полагают, оказывает негативное влияние на сон пациента. Другую конкретную область применения можно видеть в контроле разминки в фитнес-центрах или подобных условиях. В связи с этим, использование исходит из того факта, что малейшие изменения в отражении падающего излучения также присутствуют и могут обнаруживаться в инфракрасном излучении. Использование инфракрасных сигналов может обладать и другим преимуществом. Поскольку полезные сигналы сливаются с тонкими флюктуациями отражения кожей пациента падающего излучения, которые вызываются кровообращением (пульсацией) в кожной ткани пациента, внимание уделяется поведению поглощения крови в ткани и самой тканью (свойственного типу и количеству меланина в коже пациента). В этом контексте следует заметить, что, особенно для более темной кожи, поглощение меланином кожи огромно и поэтому дистанционные PPG-измерения для этого типа кожи могут считаться большой проблемой при столкновении с условиями плохой освещенности. Использование инфракрасного излучения позволяет получить выигрыш из того факта, что в этом диапазоне волн поглощение меланином относительно низкое. Следовательно, значительная часть падающего излучения может проникать через кожу и может отражаться кровеносными сосудами, чтобы индицировать изменения объема, связанные с его пульсацией крови.

В соответствии с другим вариантом настоящего изобретения, устройство дополнительно содержит детектор сигнала для извлечения непрерывного или дискретного характеристического сигнала из дополнительного потока данных, где характеристический сигнал содержит физиологическую информацию, индицирующую по меньшей мере один, частично периодический жизненно важный сигнал. По меньшей мере, частично периодический жизненно важный сигнал может выбираться из группы, содержащей частоту сердечных сокращений, цикл сердечных сокращений, частоту дыхания, изменчивость частоты сердечных сокращений, волны Траубе-Херинга-Майера и насыщенность кислородом.

Поскольку дополнительный поток данных, в основном, состоит по меньшей мере из двух, предпочтительно трех сигнальных каналов, полезный сигнал может быть извлечен с помощью алгоритмов, позволяющих дополнительные меры компенсации помех. Например, извлечение полезного сигнала может содержать применение линейной комбинации сигналов, производных от каждой по меньшей мере из двух производных последовательностей с учетом определенных коэффициентов. Дополнительно, может выполняться временная и/или пространственная (то есть, локальная) нормализация каждого из сигналов, полученных в каждой по меньшей мере из двух производных последовательностей (каналов). Однако, в альтернативе или кроме того могут предусматриваться дополнительные меры по обработке сигналов и оптимизации.

В соответствии с другим вариантом, устройство дополнительно содержит средство датчика, в частности, камеру, выполненную с возможностью сбора данных электромагнитного излучения, в котором средство датчика обладает определенной частотной характеристикой, адаптированной по меньшей мере к одному определенному спектральному распределению. Как упомянуто выше, предпочтительно использовать камеру, приспособленную к сбору данных инфракрасного излучения. В связи с этим подчеркивается, что может использоваться так называемая "монохромная" дешевая камера. Следует понимать, что термин "монохромная" не обязательно относится к характеристике спектральной чувствительности камеры, обеспечивающей идеальный одиночный пик чувствительности на только одной длине волны. Вместо этого, термин "монохромная" относится к одиночному датчику (типу) в камере, в основном, имеющей одиночную характеристику чувствительности в спектре излучений. Поэтому "монохромная" IR-камера может охватывать значительный участок диапазона инфракрасного излучения. Тем не менее, следует отметить, что такая камера обычно содержит одиночный (цветной) канал. Тем не менее, в соответствии с изобретением, может использоваться даже одноканальная дешевая камера, поскольку входные данные, передаваемые по единственному каналу, могут разделяться по меньшей мере на две производные последовательности (или производных канала), свойственные отдельным участкам инфракрасного излучения.

В соответствии с еще одним вариантом, устройство дополнительно содержит по меньшей мере один источник электромагнитного излучения, выполненный с возможностью направления излучения на субъект, в частности, источник инфракрасного освещения. В связи с этим следует понимать, что средство датчика и по меньшей мере один источник электромагнитного излучения (или по меньшей мере один из них) могут физически соединяться (скрепляться) с устройством или даже интегрироваться в устройство. Однако, каждое из средств датчика или по меньшей мере из одного источника электромагнитного излучения или по меньшей мере один из них могут также логически соединяться с устройством альтернативным способом. Физическое соединение может содержать общий корпус или по меньшей мере физическое соединение. Логическое соединение может содержать сигнальные соединения через кабель или через беспроводные соединения. Поэтому, альтернативно, устройство, соответствующее изобретению, может рассматриваться или интерпретироваться как система, содержащая отдельные компоненты, совместно действующие и соединяемые требуемым способом.

В соответствии с еще одним дополнительным предпочтительным вариантом осуществления, устройство дополнительно содержит средство расширения границ сигнала для попеременного воздействия на спектральный состав сигнальных выборок в первой последовательности. Средство расширения границ сигнала может использоваться для обогащения или подготовки первой последовательности сигнальных выборок. Средство расширения границ сигнала может влиять на первую последовательность таким образом, что определенные переменные выборки или их участки относят к определенным спектральным участкам или диапазонам. Знание спектрального состава сигнальных выборок позволяет разделение потока данных по меньшей мере на две производные последовательности, относящиеся к различным каналам, даже когда исходные данные собираются через дешевые средства "монохромных" датчиков. Таким образом, принятая первая последовательность может быть улучшена с точки зрения спектральной информации. Средство расширения границ сигнала может дополнительно быть выполнено с возможностью применения периодически повторяющейся спектральной обработки (или смещения) к сигнальным выборкам.

В соответствии с другим вариантом средство расширения границ сигнала дополнительно содержит синхронизированный фильтр, выполненный с возможностью выборочного переключения по меньшей мере между двумя определенными спектральными характеристиками средства датчика. Следовательно, на заданную основную частотную характеристику средства датчика можно попеременно воздействовать, чтобы собирать данные электромагнитного излучения посредством средства "монохромного" датчика, сохраняя все же некоторую спектральную диапазонность.

В соответствии с другим вариантом, средство расширения границ сигнала содержит средство синхронизированного фильтра, выполненное с возможностью выборочного переключения по меньшей мере между двумя определенными спектральными распределениями излучения, формируемого по меньшей мере одним источником электромагнитного излучения. Поэтому, альтернативно или в дополнение, можно также воздействовать на источник излучения, чтобы выборочно подавать излучение с чередующимися и периодически повторяющимися спектральными распределениями. Следует заметить, что обычно источник излучения также содержит основное спектральное распределение. Посредством фильтра на распределение можно воздействовать, чтобы в конечном счете собирать данные отраженного излучения с помощью средства "монохромного" датчика, при этом позволяя разделение собранного сигнала по меньшей мере на две производные последовательности, каждая из которых относится к определенному спектральному участку. Следовательно, предпочтительно, чтобы частота "воздействия" и частота кадров средства датчика были так или иначе синхронизированы.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления, устройство (или система) содержит по меньшей мере два источника освещения, каждый из которых выполнен с возможностью формирования излучения отдельного спектрального состава, в котором средство расширения границ сигнала дополнительно выполнено с возможностью последовательного во времени попеременного запуска по меньшей мере двух источников освещения.

В соответствии с этим вариантом, средство расширения границ сигнала не обязательно должно содержать фильтр. Напротив, средство расширения границ сигнала может быть реализовано синхронизированным переключателем, выполненным с возможностью переключения между по меньшей мере двумя источниками излучения, так чтобы выборочно направлять излучение с определенным спектральным составом на интересующий субъект.

Следовательно, могут рассматриваться несколько вариантов осуществления средства расширения границ сигнала. Границы сигнала могут быть расширены на уровне источника освещения или на уровне средства датчика. Дополнительно может также рассматриваться комбинация, на которую выборочно влияют средство датчика и по меньшей мере один источник освещения.

При этом, однако, также может рассматриваться вариант осуществления устройства, использующего средство датчика, подвергаемое воздействию, но реализуемое без интегрированного источника электромагнитного излучения.

Например, средство расширения границ сигнала может быть выполнено с возможностью совместной работы со средством датчика и/или по меньшей мере с одним источником электромагнитного излучения, так что первая последовательность, полученная средством датчика содержит выборки, попеременно указывающие участки спектра, имеющие пик на длине волны приблизительно 700 нм, приблизительно 800 нм и приблизительно 900 нм. Следовательно, из первой последовательности могут быть извлечены три производные последовательности даже с помощью использования простого средства "монохромного" датчика.

В соответствии с еще одним вариантом, процессор обработки данных дополнительно выполнен с возможностью формирования вставляемых искусственных выборок с учетом ближайших индицирующих сигнальных выборок, так что сформированный дополнительный поток данных содержит искусственные выборки компенсированного движения. Таким образом, промежутки или разрывы, остающиеся в каждой по меньшей мере из двух производных чередующихся последовательностей после разделения первой последовательности, могут быть заполнены так, что частота выборки или частота кадров могут сохраняться. Следовательно, наборы одиночных выборок в один и тот же момент времени по меньшей мере в двух производных чередующихся последовательностях могут соответственно синхронизироваться и обрабатываться.

В соответствии с другим вариантом осуществления, устройство дополнительно содержит средство сегментации кожи для обнаружения интересующей области в субъекте, в котором процессор дополнительно выполнен с возможностью определения смещения во времени интересующей области для формирования вставляемых искусственных выборок.

Само собой разумеется, что участки кожи интересующего субъекта рассматриваются как в высшей степени показательные для требуемых жизненно важных сигналов. Поэтому автоматические сегментация кожи и обнаружение считаются полезными. Дополнительно сегментация кожи может способствовать обнаружению движения и использоваться для обработки вставляемых искусственных выборок.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления, устройство дополнительно содержит средство слежения за признаками для обнаружения по меньшей мере одного отдельного участка кожи, в частности, структуры лица, на котором определенное смещение по меньшей мере одного отдельного участка кожи используется для формирования вставляемых искусственных выборок. Предпочтительно, сегментация кожи и слежение за признаками могут объединяться, чтобы обнаруживать области индикации и отслеживать их во время измерения и обработки сигналов.

Например, компенсация движения может использовать сегментацию кожи и/или слежение за признаками для обнаружения центра (оптической) тяжести интересующей области в сигнальных выборках. Пути движения могут оцениваться при слежении за центром (оптической) тяжести интересующей области во времени. Альтернативно, средство слежения за признаками может быть реализовано средством слежения Лукаса-Кэнэйда для оценки оптического пути, чтобы определять нежелательное движение между субъектом и средством датчика.

В соответствии с другим вариантом устройства, частота кадров средства датчика и частота деления устройства разложения данных синхронизируются, причем предпочтительно средство датчика и устройство разложения данных управляются на рабочей частоте, составляющей удвоенную частоту питающей сети или целочисленную часть питающей сети источника электропитания.

После синхронизации средства датчика и устройства разложения данных, может быть обеспечено выравнивание по времени (синхронизация) получения выборок и спектрального влияния. Поэтому предпочтительно сохранять целочисленное соотношение между частотой кадров средства датчика и частотой разделения устройства разложения данных. Сохранение (частотного) расстояния относительно частоты питающей сети может помочь избежать нежелательных биений частот, которые могут неблагоприятно влиять на обработку сигналов.

В дополнительном варианте изобретения представляется способ извлечения физиологической информации из электромагнитного излучения, испускаемого или отражаемого субъектом, причем способ содержит этапы, на которых:

принимают поток данных, полученный из обнаруженного электромагнитного излучения, причем поток данных содержит первую последовательность сигнальных выборок, указывающих различные спектральные участки;

разделяют поток данных по меньшей мере на две производные чередующиеся последовательности зарегистрированных сигнальных выборок, где каждая из производных чередующихся последовательностей представляет определенный спектральный участок и содержит индицирующие сигнальные выборки, разнесенные по времени; и

формируют искусственные выборки с учетом ближайших индицирующих сигнальных выборок, так чтобы, по меньшей мере, частично заменить пустые промежутки между индицирующими сигнальными выборками, формируя, таким образом, дополнительный поток данных.

Предпочтительно, способ может выполняться, используя устройство извлечения информации, соответствующее изобретению.

В соответствии с вариантом осуществления способ дополнительно содержит этап, на котором:

попеременно воздействуют на спектральный состав сигнальных выборок в первой последовательности.

В еще одном варианте настоящего изобретения обеспечивается компьютерная программа, содержащая средство программного кода для побуждения компьютера выполнять этапы способа извлечения, когда упомянутая компьютерная программа выполняется на компьютере.

Термин "компьютер", как он используется здесь, означает большое разнообразие устройств обработки. Другими словами к компьютерному устройству могут также относиться мобильные устройства, обладающие значительными вычислительными возможностями, даже при том, что они обеспечивают меньшие ресурсы вычислительной мощности, чем стандартные настольные компьютеры. Дополнительно, термин "компьютер" может также относиться к распределенному вычислительному устройству, которое может содержать или использовать вычислительные возможности, обеспечиваемые в среде облака.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения определяются в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленные способы и заявленная компьютерная программа могут иметь предпочтительные варианты осуществления, схожие с заявленным устройством и с тем, что определено в зависимых пунктах формулы изобретения устройства.

Краткое описание чертежей

Эти и другие аспекты изобретения станут очевидны и будут подробно объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные здесь далее. В последующих чертежах:

Фиг. 1 - общая планировка устройства, в котором может использоваться настоящее изобретение;

Фиг. 2a, 2b - графики спектральной чувствительности и спектральных характеристик;

Фиг. 3a, 3b и 3c - упрощенные схематические иллюстрации первой последовательности (фиг. 3a), которая делится на производные чередующиеся последовательности (фиг. 3b), в конечном счете, заполняемые искусственными сигнальными выборками (фиг. 3c);

Фиг. 4a, 4b - кадр сигнала выборки и последовательность сигнальных кадров, к которым применяются меры по интерполяции компенсации движения;

Фиг. 5 - примерный кадр, имеющий секции кадра, представляющие интересующие области субъекта;

Фиг. 6 - примерное средство расширения границ сигнала;

Фиг. 7 - альтернативное средство расширения границ сигнала;

Фиг. 8 - другая планировка альтернативного средства расширения границ сигнала; и

Фиг. 9 - блок-схема последовательности выполнения этапов варианта осуществления способа в соответствии с изобретением.

Осуществление изобретения

Последующий раздел описывает примерные подходы к фотоплетизмографии, в частности, к дистанционной фотоплетизмографии (дистанционной PPG), используя несколько вариантов устройства и способа изобретения. Следует понимать, что отдельные этапы и признаки показанных подходов могут быть извлечены из контекста соответствующего общего подхода. Эти этапы и признаки могут поэтому быть частью отдельных вариантов осуществления, также охваченных объемом изобретения.

Основные подходы а дистанционной фотоплетизмографии описываются в работе Verkruysse, W. и др. (2008), "Remote phlethysmographic imaging using ambient light" в журнале Optics Express, Американское оптическое общество, Вашингтон, округ Колумбия, США, том 16, № 26, стр. 21434-21445. Документ WO 2011/042858 A1 раскрывает дополнительные способ и систему, обращенные к обработке сигнала, содержащего по меньшей мере один компонент, представляющий периодическое явление в живом организме.

На фиг. 1 схематично показано устройство извлечения физиологической информации, которое обозначается ссылочной позицией 10. Например, устройство 10 может использоваться для записи кадров изображения, представляющих удаленный субъект 12 для дистанционного контроля PPG. Полученные кадры изображения могут быть извлечены из электромагнитного излучения 14, в основном, испускаемого или отражаемого субъектом 12. Субъект 12 может быть человеком или животным или, в общем, живым существом. Дополнительно, субъект 12 может быть частью человека, весьма характерной для желаемого сигнала, например, участком лица, или, в общем, участком кожи.

Источник излучения, такой как солнечный свет 16a или искусственный источник 16b излучения, а также комбинация нескольких источников излучения, может воздействовать на субъект 12. Следует понимать, что источники 16a, 16b излучения могут считаться независимыми источниками окружающего излучения. На независимые источники окружающего излучения не может активно влиять устройство 10. Источники 16a, 16b излучения, в основном, испускают падающее излучение 18a, 18b, попадающее на субъект 12. В отличие от этого, устройство 10 может также содержать по меньшей мере один источник 22 излучения, на который может выборочно воздействовать устройство 10 или который может запускать устройство 10. По меньшей мере один источник излучения 22 испускает падающее излучение 20, направленное на субъект 12. Источник излучения 22 может быть выполнен с возможностью подачи видимого излучения или, более предпочтительно, подачи инфракрасного (IR) излучения или, еще более предпочтительно, длинноволнового инфракрасного (NIR) излучения 20. Источник излучения 22 может быть реализован по меньшей мере одним светодиодом (LED), имеющим определенную спектральную характеристику. Дополнительно, источник излучения 22 может быть реализован матрицей или светодиодами. Для извлечения информации из обнаруженных данных, например, последовательности кадров изображения, определенная часть или участок субъекта 12 могут быть зарегистрированы средством 24 датчика. Средство 24 датчика может быть реализовано, например, с помощью камеры, выполненной с возможностью получения информации, принадлежащей, по меньшей мере, к спектральному компоненту электромагнитного излучения 14. Предпочтительно, средство 22 датчика, реализуется камерой инфракрасного (IR) или длинноволнового инфракрасного (NIR) диапазона. Само собой разумеется, устройство 10 также может быть выполнено с возможностью обработки входных сигналов, а именно, потока входных данных, уже записанного заранее и в это время хранящегося или буферированного.

Как указано выше, электромагнитное излучение 14 может содержать непрерывный или дискретный характеристический сигнал, который может в высокой степени быть индикатором по меньшей мере одного, по меньшей мере частично, периодического жизненно важного сигнала 26. Характеристический сигнал может быть введен во (входной) поток 30 данных. В соответствии с одним из вариантов осуществления, для сбора данных может быть выбран (или заранее выбран) потенциально в высокой степени индицирующий участок субъекта 12. Выбор индицирующего участка может содержать маскирование соответствующего участка пиксельной структурой. При накоплении соответствующих значений сигнальных пикселей для пиксельной структуры в некоторый момент (или в некотором кадре), из пиксельной структуры может быть получено среднее пиксельное значение. Таким образом, обнаруженные сигналы могут быть нормализованы и в какой-то степени компенсированы для всех помех. Среднее пиксельное значение может быть представлено характеристическим сигналом. Жизненно важный интересующий сигнал 26 может быть введен в малые флюктуации (малые периодические изменения свойств) характеристического сигнала. Далее, поток 30 собранных данных может считаться представлением определенной интересующей области субъекта 12, которая может охватывать область накопленных пикселей, содержащую множество пикселей. На фиг. 1 жизненно важный сигнал 26 может позволить сделать несколько заключений в отношении частоты сердечных сокращений, сердцебиения, изменчивости частоты сердечных сокращений, частоты дыхания или даже насыщенности кислородом. Известные способы получения таких жизненно важных сигналов могут содержать тактильный контроль частоты сердечных сокращений, избирательную кардиографию или пульсоксиметрию. Для этой цели, однако, требуются навязчивые контроль и измерения. Как указано выше, альтернативный подход обращен к незаметному дистанционному измерению, использующему способы обработки изображений.

Поток 30 данных, содержащий непрерывный или дискретный характеристический сигнал, может передаваться от средства 24 датчика к интерфейсу 32. Само собой разумеется, между средством 24 датчика и интерфейсом 32 может также вводиться буферное средство. Идущий к интерфейсу 32 поток 30' входных данных может передаваться на процессорный блок 62, обозначенный прямоугольником. Процессорным устройством 62 можно считать компьютерное устройство или по меньшей мере часть компьютерного устройства, управляемого соответствующими логическими командами, чтобы обеспечивать требуемую обработку данных. Процессорное устройство 62 может содержать несколько компонентов или блоков, назначение которых описывается далее. Следует понимать, что каждый компонент или блок процессорного устройства 62 могут реализовываться фактически или дискретно. Например, процессорное устройство 62 может содержать много процессоров, например, многоядерных процессоров или одноядерных процессоров. Процессорный блок 62 может использовать по меньшей мере один процессор. Каждый из процессоров может быть выполнен как стандартный процессор (например, центральный процессор) или как специальный процессор (например, графический процессор). Следовательно, процессорный блок 62 может действовать должным образом, чтобы распределять несколько задач обработки данных по соответствующим процессорам.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, процессорный блок 62 содержит устройство 34 разложения данных, выполненное с возможностью разделения входно