Устройство для получения показателя жизненно важных функций объекта

Устройство для получения показателя жизненно важных функций объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к устройству, способу и системе для получения показателя жизненно важных функций, в частности информации о дыхании, объекта. В частности, настоящее изобретение относится к подходу бесконтактного оптического измерения, который может быть использован для обнаружения показателей жизненно важных функций наблюдаемого объекта, например человека или животного.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Показатели жизненно важных функций человека, например частота (HR) сердечных сокращений, частота (RR) дыхания или насыщенность крови кислородом, служат в качестве индикаторов текущего состояния человека и в качестве существенных показателей серьезных медицинских случаев. По этой причине, показатели жизненно важных функций широко отслеживаются в учреждениях стационарного и амбулаторного лечения, на дому или в дополнительных оздоровительных учреждениях, учреждениях для отдыха и занятий спортом.

WO 2012/140531 A1 раскрывает устройство обнаружения дыхательного движения для обнаружения дыхательного движения человека. Это устройство обнаружения обнаруживает электромагнитное излучение, излучаемое и/или отражаемое человеком, причем это электромагнитное излучение содержит непрерывный или дискретный сигнал характерного движения, связанный с частотой дыхания человека и другими артефактами движения, связанными с перемещением человека или связанными с условиями окружающей среды. Это устройство увеличивает надежность измерения частоты дыхания путем использования средства обработки данных, выполненного с возможностью отделения сигнала частоты дыхания от общих помех путем учета заданного диапазона частот, общего заданного направления или ожидаемого диапазона амплитуд и/или профиля амплитуд, чтобы отличать различные сигналы.

Неинвазивные измерения частоты дыхания могут быть выполнены оптически путем использования неподвижной видеокамеры. Видеокамера фиксирует дыхательные перемещения грудной клетки пациента в потоке изображений. Дыхательные перемещения приводят к временной модуляции определенных признаков изображения, причем частота модуляции соответствует частоте дыхания отслеживаемого пациента. Примеры таких признаков изображения представляют собой среднюю амплитуду в исследуемой пространственной области около грудной клетки пациента, или местоположение максимального значения пространственной кросс-корреляции исследуемой области в последовательных изображениях. Качество и надежность полученной информации о показателе жизненно важных функций в значительной степени зависит от качества входных данных изображения, зависящих от подходящего выбора контрастности изображения и выбранной исследуемой области.

Отслеживание дыхания с помощью камеры основано на обнаружении незначительного дыхательного движения в выбранной исследуемой области (ROI) в грудной/брюшной области. В сценариях использования в реальной жизни статический шум, присутствующий на изображении (включая ROI), может быть зарегистрирован, усилен и (ошибочно) распознан в качестве сигнала дыхания. Это может происходить в случаях, когда анализируется только ROI, а также, когда целое изображение разделено на пространственные блоки, которые анализируются отдельно. Разумеется, шум может быть зарегистрирован в качестве сигнала дыхания, если конечный восстановленный сигнал используется для оценки его достоверности, так как в этом случае отделение шума от дыхания выполняется на основании амплитуды и/или частоты конечного одномерного сигнала.

US 2010/130873 A1 раскрывает физиологический датчик движения на основании радара. Сигналы с доплеровским сдвигом могут быть извлечены из сигналов, принимаемых датчиком. Сигналы с доплеровским сдвигом могут быть оцифрованы и далее обработаны для извлечения информации, связанной с кардиопульмональным движением в одном или более объектах. Информация может включать в себя частоты дыхания, частоты сердечных сокращений, формы волн из-за дыхательной и сердечной деятельности, направление прихода, патологическое или парадоксальное дыхание и т.д. В различных вариантах выполнения извлеченная информация может быть отображена на дисплее.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства, способа и системы для получения информации о дыхании объекта простым и недорогим образом, в частности, для обеспечения отличия сигнала дыхания от шума в проекции, основанной на регистрации показателей жизненно важных функций.

В первом аспекте настоящего изобретения представлено устройство для получения показателя жизненно важных функций объекта, которое содержит:

интерфейс для приема набора кадров изображения объекта,

блок анализа для определения количества изменений направления и/или временных интервалов между изменениями направления в исследуемой области в поднаборе кадров изображения, содержащем несколько кадров изображения указанного набора, причем изменение направления указывает изменение направления движения, появляющееся в указанной исследуемой области,

блок оценки для определения, содержит ли указанная исследуемая область в указанном поднаборе кадров изображения информацию о показателе жизненно важных функций и/или шум, посредством использования определенного количества изменений направления и/или временных интервалов для указанного поднабора кадров изображения, и

процессор для определения требуемого показателя жизненно важных функций объекта из указанной исследуемой области в указанном поднаборе кадров изображения, если определено, что указанная исследуемая область в указанном поднаборе кадров изображения содержит информацию о показателе жизненно важных функций.

Во втором аспекте настоящего изобретения представлен способ получения показателя жизненно важных функций объекта, который содержит этапы, на которых:

принимают набор кадров изображения объекта,

определяют количество изменений направления и/или временные интервалы между изменениями направления в исследуемой области в поднаборе кадров изображения, содержащем несколько кадров изображения указанного набора, причем изменение направления указывает изменение направления движения, появляющееся в указанной исследуемой области,

определяют, содержит ли указанная исследуемая область в указанном поднаборе кадров изображения информацию о показателе жизненно важных функций и/или шум посредством использования определенного количества изменений направления и/или временных интервалов для указанного поднабора кадров изображения, и

определяют требуемый показатель жизненно важных функций объекта из указанной исследуемой области в указанном поднаборе кадров изображения, если определено, что указанная исследуемая область в указанном поднаборе кадров изображения содержит информацию о показателе жизненно важных функций.

В дополнительных аспектах настоящего изобретения представлена система для получения показателя жизненно важных функций объекта, причем указанная система содержит блок изображения для получения набора кадров изображения объекта и устройство, которое здесь раскрыто, для получения показателя жизненно важных функций объекта посредством использования указанного набора кадров изображения объекта.

В еще дополнительных аспектах настоящего изобретения обеспечена компьютерная программа, которая содержит средство программного кода, чтобы заставлять компьютер выполнять этапы способа обработки, когда указанная компьютерная программа выполняется на компьютере, а также долговременную считываемую компьютером среду для записи, которая хранит в себе компьютерный программный продукт, который при выполнении процессором вызывает выполнение способа, раскрытого здесь.

Предпочтительные варианты выполнения изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Должно быть понятно, что заявленный способ, система, компьютерная программа и среда имеют подобные и/или идентичные предпочтительные варианты выполнения, как заявленное устройство, и как определено в зависимых пунктах формулы изобретения.

Вышеописанная проблема может быть решена посредством анализа векторов движения на каждый блок пикселей исследуемой области. Например, однородная область движения, создаваемая смежными пространственными блоками, будет указывать, что обнаруженный сигнал представляет собой дыхательное движение. Однако этот способ является очень дорогостоящим (требует точной оценки движения), требует тщательной настройки параметров для анализа векторов движения, и, тем не менее, не решает проблему для всех случаев (например, поверхностное дыхание может быть нераспознаваемым посредством оценки движения). Другие возможные решения могут основываться на частотном анализе для отделения непериодического сигнала шума от дыхания. Однако сигнал дыхания часто также является непериодическим. Более того, из-за низкой частоты сигнала дыхания частотный анализ может требовать очень большого временного окна.

Настоящее изобретение обеспечивает простые, недорогие устройство и способ для надежного отделения показателя жизненно важных функций, в частности, сигнала поверхностного дыхания, от шума в регистрации показателей жизненно важных функций с использованием набора кадров изображения, получаемых, например, от камеры. Настоящее изобретение основано на идеи фокусирования на необработанных входных значениях (т.е. кадрах изображения), которые используются для создания восстановленного сигнала (т.е. информационного сигнала показателя жизненно важных функций или показателя жизненно важных функций, получаемого из информационного сигнала показателя жизненно важных функций), а не на восстановленном сигнале, и наблюдениях количества изменений направления и/или временных интервалов между изменениями направления в исследуемой области, измеренных в единицу времени (т.е. в поднаборе кадров изображения, содержащем заданное или изменяющееся количество последовательных кадров изображения) для отделения информации о показателе жизненно важных функций и шума. Это, в частности, решается, если из кадров изображения поднабора, может быть извлечен показатель жизненно важных функций, предпочтительно, если имеется достаточно большое отношение сигнала к шуму для получения показателя жизненно важных функций с требуемой точностью и надежностью, или, если используемые кадры изображения главным образом содержат шум. Изобретение основано на наблюдении этих необработанных входных значений, которые показывают, что количество изменений направления (или изменений показателя) в (зашумленном) статическом отображении гораздо выше, и/или временные интервалы между изменениями направления ниже, чем, когда отображение содержит дыхательное движение.

Согласно варианту выполнения указанный блок оценки выполнен с возможностью определения, ниже ли определенное количество изменений направления, чем заданное пороговое значение изменений направления, указывающее, что указанная исследуемая область в указанном поднаборе кадров изображения содержит информацию о показателе жизненно важных функций. Указанное пороговое значение изменений направления может быть заданным или изменяемым, например, адаптируемым согласно частоте кадров в поднаборе или устанавливаемым пользователем. Изменение направления в общем относится к (изменению) направления корреляционного пика между двумя последовательными кадрами изображения. Изменение направления также может быть определено посредством обнаружения пересечения нуля в пределах проекции, как будет объяснено ниже. После изменений направления проекция пересекает нулевую ось так, что пересечение нуля может быть использовано в качестве индикатора изменения направления.

Согласно другому варианту выполнения обеспечен основанный на проекции подход, согласно которому указанный блок анализа выполнен с возможностью определения профиля проекции в заданном направлении из указанного поднабора кадров изображения и с возможностью определения указанного количества изменений направления из указанного профиля проекции. Отслеживание дыхания с помощью проекций описано в вышеупомянутом WO 2012/140531 A1. Концепция создания проекции и профиля проекции (совокупности профилей проекций, называемой здесь профиль движения; причем конечный одномерный сигнал может быть восстановлен из профиля движения), как описано в WO 2012/140531 A1, оценена здесь. Конечный одномерный сигнал может быть восстановлен из «профиля движения». Связанные объяснения WO 2012/140531 A1, таким образом, включены здесь путем ссылки.

В общем профиль представляет собой одномерное представление кадра изображения, полученное с помощью преобразований проекций. В более широком смысле, профиль может представлять собой любую функцию, которая фиксирует информацию о текстуре, границах или любых других деталях, присутствующих в кадре изображения. В его наиболее простой форме профиль может быть таким же, как проекция (скопление пиксельных значений в одном направлении); в более широком смысле, профиль может представлять собой продукт проекции и другой функции пикселей (например, стандартного отклонения). Таким образом, проекция представляет собой часть профиля.

Предпочтительно профиль построен для каждого кадра.

Пример проекции представляет собой построчное (или постолбцовое) объединение (например, совокупность) пиксельных значений с кадром изображения.

В другом варианте выполнения указанный блок анализа выполнен с возможностью определения двух профилей проекций в двух заданных ортогональных направлениях из указанного поднабора кадров изображения и с возможностью определения указанного количества изменений направления из указанных профилей проекций. Это увеличивает надежность и точность отделения информации о показателе жизненно важных функций и шума.

Это может быть дополнительно улучшено с помощью варианта выполнения, согласно которому указанный блок оценки выполнен с возможностью принятия решения, что указанная исследуемая область указанного поднабора кадров изображения содержит информацию о показателе жизненно важных функций, если изменения направления проявляются по существу в одни и те же моменты времени в обоих профилях проекций.

Предпочтительно блок управления обеспечен для управления количеством кадров изображения указанного поднабора кадров изображения, используемых для определения количества изменений направления, заданного порогового значения изменений направления и/или исследуемой области в пределах указанных кадров изображения. Таким образом, количество кадров изображения может быть изменено, и последовательные поднаборы кадров изображения также могут быть перекрывающимися и содержать несколько одинаковых кадров изображения, т.е. подход со скользящим «окном» (соответствующем поднабору кадров изображения) может быть использован в варианте выполнения.

Согласно варианту выполнения указанный блок оценки выполнен с возможностью определения, превышает ли количество определенных последовательных временных интервалов между изменениями направления заданное пороговое значение временных интервалов, указывающее, что указанная исследуемая область в указанном поднаборе кадров изображения содержит информацию о показателе жизненно важных функций. Также указанное пороговое значение временных интервалов может быть заданным или изменяемым, например, адаптируемым согласно количеству кадров изображения в пределах поднабора или устанавливаемым пользователем.

На начальном этапе должна быть выбрана исследуемая область. С этой целью устройство предпочтительно содержит блок выбора ROI для выбора исследуемой области в указанном поднаборе кадров изображения посредством

определения двух профилей проекций в двух заданных ортогональных направлениях из указанного поднабора кадров изображения,

разделения указанных профилей проекций на области проекций,

определения количества изменений направления и/или временных интервалов между изменениями направления в указанных областях проекций,

выбора двух или более смежных областей проекций, имеющих наименьшие количества изменений направления и/или наибольшие временные интервалы между изменениями направления, причем указанные выбранные области проекций представляют собой исследуемую область.

Указанный блок выбора ROI предпочтительно выполнен с возможностью

выбора областей проекций, имеющих количество изменений направления ниже первого порогового значения областей проекций и/или временных интервалов выше второго порогового значения областей проекций,

выбора среди указанных областей проекций пары областей проекций в обоих профилях проекций, имеющих по существу равное количество изменений направления и/или по существу равные временные интервалы, причем указанные пары областей проекций образуют отдельные исследуемые области.

Таким образом, одна или более оптимальных исследуемых областей могут быть автоматически обнаружены.

Хотя изобретение может быть использовано для получения различных видов показателей жизненно важных функций, оно предпочтительно подходит для получения информации о дыхании, в частности, частоты дыхания объекта. Соответственно указанный процессор предпочтительно выполнен с возможностью определения информации о дыхании объекта из указанной исследуемой области в указанном поднаборе кадров изображения.

В предпочтительном варианте выполнения предложенное устройство дополнительно содержит блок изображения, в частности, камеру, для удаленного обнаружения электромагнитного излучения, излучаемого или отражаемого от объекта. Блок изображения, в частности, подходит для применения в удаленном отслеживании. Блок изображения может содержать один или более элементов изображения. Например, блок изображения может содержать группу фотодиодов или устройств с зарядовой связью. Согласно одному варианту выполнения блок изображения содержит по меньшей мере две группы элементов изображения, каждая из которых выполнена для обнаружения одного из компонентов сигнала данных. Согласно другому варианту выполнения блок изображения может использовать одну группу элементов изображения, имеющую характеристику чувствительности, обеспечивающую обнаружение компонентов сигнала данных. Блок изображения может быть дополнительно выполнен с возможностью фиксации последовательности кадров изображения, альтернативно представляющей компоненты сигнала данных.

В другом предпочтительном варианте выполнения предложенное устройство дополнительно содержит источник излучения, в частности, источник света для направления электромагнитного излучения к объекту. Источник излучения может быть выполнен посредством широкополосного источника освещения и/или может использовать одну группу, или две, или даже больше групп элементов излучения. Однако предложенное устройство необязательно должно содержать источник излучения, но также может использовать внешние источники света, которые не соединены с устройством.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты изобретения будут понятны и объяснены со ссылкой на вариант(ы) выполнения, описанный(ые) далее на чертежах, где:

Фиг. 1 показывает схематическую иллюстрацию движения объекта, указывающего примерный сигнал жизненно важных функций,

Фиг. 2 показывает схематическую иллюстрацию общей схемы известного устройства,

Фиг. 3 показывает схематическую иллюстрацию расположения объекта для отслеживания,

Фиг. 4 показывает схематическую иллюстрацию примерного кадра потока данных, из которого может быть получен характерный указательный элемент,

Фиг. 5 показывает схематическое примерное изображение последовательности кадров потока данных, из которой может быть получено множество характерных указательных элементов,

Фиг. 6 показывает дополнительный схематический примерный кадр потока данных и уменьшенный в размере характерный указательный элемент, полученный из него,

Фиг. 7 иллюстрирует примерное получение характерного указательного элемента на Фиг. 6

Фиг. 8 показывает упрощенную схематическую последовательность характерных указательных элементов,

Фиг. 9 показывает растянутый подробный вид упрощенной схематической последовательности характерных указательных элементов на Фиг. 8,

Фиг. 10 иллюстрирует схематическую последовательность характерных указательных элементов, к которой применено интегральное преобразование, и примерную иллюстрацию полученной последовательности диапазона значений,

Фиг. 11 показывает схематическую иллюстрацию производной формы сигнала,

Фиг. 12 показывает дополнительную схематическую иллюстрацию производной формы сигнала, к которой применена примерная компенсация для компонентов сигнала помехи,

Фиг. 13 показывает схематическую диаграмму устройства согласно настоящему изобретению, и

Фиг. 14 показывает диаграмму, иллюстрирующую определение значения из двух профилей проекций.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1 показывает схематическую иллюстрацию объекта 10, который совершает движение, указывающее исследуемый сигнал. Объект 10 совершает характерное движение показательного участка 12 вследствие дыхания. При дыхании расширение и сжатие легких вызывает незначительное движение характерных участков живых существ, например, подъем и опускание грудной клетки. Также брюшное дыхание может вызывать характерное движение соответственных частей корпуса объекта. По меньшей мере частично периодические траектории движения, вызываемые физиологическими процессами, могут происходить у многих живых существ, в частности, у людей или животных.

С течением времени, как обозначено стрелкой 16, показательный участок 12 перемещается между сжатым положением, обозначенным ссылочной позицией 12a, 12c, и расширенным положением, обозначенным ссылочной позицией 12b. В сущности, на основании этой траектории движения, например, может быть оценена частота дыхания или вариабельность частоты дыхания. Хотя показательный участок 12 пульсирует с течением времени, непоказательный участок 14 остается по существу неподвижным. Разумеется, также непоказательный участок 14 совершает разнообразные движения с течением времени. Однако эти движения не соответствуют периодической пульсации показательного участка 12.

В этом контексте, на Фиг. 2 устройство, которое описано в WO 2012/140531 A1, для извлечения информации проиллюстрировано и обозначено ссылочной позицией 18. Устройство 18 может быть использовано для записи кадров изображения, представляющих объект 10. Кадры изображения могут быть получены из электромагнитного излучения 20, излучаемого или отражаемого объектом 10. Для извлечения информации из записанных данных, например, последовательности кадров изображения, определенная часть или участок объекта 10 может наблюдаться средством 22 обнаружения. Средство 22 обнаружения может быть выполнено, например, посредством камеры, выполненной с возможностью фиксации информации, принадлежащей по меньшей мере спектральному компоненту электромагнитного излучения 20. Устройство 18 также может быть выполнено с возможностью обработки входных сигналов, а именно входного потока данных, уже записанного заранее и в то же время сохраненного или буферизованного. Как обозначено выше, электромагнитное излучение 20 может содержать непрерывный или дискретный характерный сигнал, который может быть весьма показательным в отношении по меньшей мере одного по меньшей мере частично периодического сигнала жизненно важных функций.

Известные способы получения таких сигналов жизненно важных функций содержат тактильное отслеживание частоты дыхания или удаленное отслеживание частоты дыхания, основанное на метках, нанесенных на исследуемый объект. Как обозначено выше, альтернативный подход направлен на бесконтактное удаленное измерение с использованием способов обработки изображения.

Поток 26 данных, содержащий непрерывный или дискретный характерный сигнал, может быть доставлен от средства 22 обнаружения к интерфейсу 24. Разумеется, буферное средство также может быть помещено между средством 22 обнаружения и интерфейсом 24. После интерфейса 24 обеспечено средство 28 извлечения, которое выполнено с возможностью извлечения требуемой физиологической информации (а именно встроенной в характерные указательные элементы для получения из них) из проводимого потока 26' данных, принимаемого интерфейсом 24. Физиологическая информация 30 может быть получена путем извлечения, но, тем не менее, содержит компоненты сигнала помехи. Дополнительно далее может следовать средство 32 преобразования, которое выполнено с возможностью обработки физиологической информации 30, получаемой средством 28 извлечения. Предварительно обработанный сигнал, извлекаемый средством 28 извлечения, тем не менее, может содержать большие компоненты, показывающие шум. В связи с этим средство 32 преобразования может быть применено для выделения и усиления требуемого компонента сигнала, указывающего исследуемый сигнал жизненно важных функций, из общего сигнала, доставляемого ему.

После извлечения преобразованного компонента 34 сигнала, дополнительная последующая обработка данных может быть выполнена средством 36 анализа. С этой целью последующая обработка может содержать ограничение, фильтрацию ширины диапазона и/или анализ Фурье. Дополнительно могут быть предусмотрены измерения последующей обработки, способствующие еще дополнительно улучшенному обнаружению требуемого исследуемого сигнала, например, пика частоты, указывающего преобладающую частоту дыхания, в непрерывном или дискретном характерном сигнале.

Средство 28 извлечения, средство 32 преобразования и средство 36 анализа могут быть выполнены совместно посредством общего блока 38 обработки, например, центрального блока обработки, имеющего один процессор или множество процессоров. Также интерфейс 24 может быть соединен с ними в общем устройстве обработки, вмещающем соответственные подкомпоненты. Путем примера, устройство 38 обработки может быть выполнено посредством персонального компьютера, приводимого в действие соответственными логическими командами. В случае, когда средство 22 обнаружения также совместно соединено с интерфейсом 24 посредством аппаратного обеспечения, блок фиксации данных может вмещать соответственные подкомпоненты. Например, мобильное устройство, например, смартфон или мобильное устройство для контроля состояния здоровья, содержащее камеру или соединяемое с камерой, также может быть использовано для осуществления варианта выполнения изобретения.

Однако в качестве альтернативы может быть предусмотрено объединение отдельного средства 22 обнаружения с устройством 38 обработки. Это соединение может быть установлено посредством кабельных связей или посредством беспроводных связей. Вместо средства 22 обнаружения средство хранения, содержащее предварительно записанные данные, также может быть соединено с устройством 28 обработки.

На Фиг. 3 представлена общая ситуация, в которой бесконтактное обнаружение и отслеживание сигнала жизненно важных функций сталкивается с серьезными проблемами. Объект 10, например, пациент, находящийся на кровати, лежит на опоре 39. Голова объекта, содержащая непоказательный участок 14, открыта и лежит на подушке, в то время как показательный участок 12 покрыт одеялом 45. Таким образом, сигнал, вызываемый движением показательного участка 12, ослабляется. В связи с этим бесконтактное обнаружение сигнала значительно осложняется. Средство 22 обнаружения расположено так, чтобы наблюдать показательный участок 12. С этой целью примерная система координат представляет собой направление, в котором может ожидаться показательное дыхательное движение. Это направление показано указательным элементом 40 с уменьшенными помехами. Дополнительно ортогональный указательный элемент 42 (т.е. направление, в котором может быть построен профиль проекции) представляет собой направление, в котором может ожидаться небольшое указывающее дыхание движение или даже его отсутствие.

При условии, что требуемая пульсация ориентирована в одном ссылочном направлении, должно быть понятно, что ортогональный указательный элемент 42 может покрывать всю плоскость, ортогональную к указательному элементу 40 с уменьшенными помехами.

В основном, средство 22 обнаружения может быть размещено в любом направлении, при условии, что движение объекта вдоль указательного элемента 40 с уменьшенными помехами может в достаточной степени улавливаться. В связи с этим предпочтительно, если средство 22 обнаружения ориентировано по существу ортогонального указательному элементу 40 с уменьшенными помехами. Однако значительные отклонения также могут возникать, когда обнаружение требуемых сигналов, тем не менее, не обеспечивается. Таким образом, значительное движение объекта, например, когда он поднимается и поворачивается в кровати, также может быть учтено. К тому же, размещение средства 22 обнаружения по существу параллельно указательному элементу 40 с уменьшенными помехами будет вызывать серьезные отрицательные влияния на обнаружение сигнала. Снова со ссылкой на общее расположение, обеспеченное на Фиг. 3, должно быть понятно, что для некоторых потенциальных ориентаций средства обнаружения, следует ожидать, что эти отрицательные условия могут возникать, например, при размещении средства обнаружения латерально длинной стороне опоры 39. В результате при повороте на кровати указательный элемент 40 с уменьшенными помехами также поворачивается, тем самым уменьшая эффективный угол между ориентацией средства обнаружения и указательным элементом 40 с уменьшенными помехами, приводя к уменьшенному уровню сигнала.

В этом контексте, может предполагаться расположение двух или даже более средств обнаружения в различных положениях относительно объекта 10 так, чтобы обеспечивать, так сказать, стереометрическое отслеживание с возможностью отслеживания всех возможных ориентаций указательного элемента 40 с уменьшенными помехами.

Фиг. 4 изображает примерный зафиксированный кадр 44 изображения, показывающий представление объекта 10 в показательном участке 48 всего кадра. Показательный участок 48 может быть обнаружен на этом раннем этапе во время этапа предварительной обработки, обеспечивая уменьшение области обзора, тем самым уменьшая объем потока данных. Для упрощения последующей обработки преобразование координат может быть применено к обработанному кадру 44’ изображения. Таким образом, отклонение между системой 52 координат, лежащей в основе исходного зафиксированного кадра 44 изображения, и системы 54 координат указывает, что указательный элемент 40 с уменьшенными помехами и ортогональный указательный элемент 42 могут быть компенсированы.

Дополнительно Фиг. 4 показывает ссылочный участок 50 кадра 44 изображения. Ссылочный участок может представлять собой постоянные объекты изображения, которые могут быть выделены в качестве ссылочного образца для компенсации движения. Остальные участки 46 кадра 44 изображения могут быть скрыты и не учитываться для последующего анализа данных.

Фиг. 5 иллюстрирует последовательность кадров 44a, 44b, 44c изображения, представляющих дыхательное движение объекта 10, уже обозначенное на Фиг. 1. Требуемый исследуемый сигнал жизненно важных функций представлен физиологической информацией, обозначенной стрелкой 30, а именно подъемом и опусканием грудной клетки. Извлекаемая физиологическая информация 30 выровнена с указательным элементом 40 с уменьшенными помехами. Движение, выровненное с ортогональным указательным элементом 42, ориентированным ортогонально указательному элементу 40 с уменьшенными помехами, считается нехарактерным для исследуемого сигнала. Для полноты описания ссылочное направление 41 движения и ортогональное ссылочное направление 43 также проиллюстрированы на Фиг. 5. Как обозначено выше, моментальное определение указательного элемента 40 с уменьшенными помехами, например, отдельно для каждого кадра изображения может создавать серьезные проблемы. В этом контексте, отметим, что даже значительное отклонение между указательным элементом 40 с уменьшенными помехами и ссылочным направлением 41 движения не приводит к значительной потере сигнала. Вследствие этого, в любом случае, необязательно точно определять указательный элемент 40 с уменьшенными помехами с высокой точностью.

В связи с этим небольшие отклонения между указательным элементом 40 с уменьшенными помехами и ссылочным направлением 41 движения могут быть допустимы. Это обеспечивает значительное уменьшение требований компьютерной обработки. Дополнительно, принимая во внимание отношение между ожидаемыми частотами обнаруживаемого сигнала жизненно важных функций и общими частотами кадров, используемыми для обработки изображения, должно быть понятно, что для определения указательного элемента 40 с уменьшенными помехами множество кадров изображения могут быть пропущены, например, всего один из пяти или даже десяти кадров изображения должен быть рассмотрен. Например, может быть установлена схема управления, в которой установлено пороговое значение, описывающее допустимое отклонение. В случае превышения порогового значения указательный элемент 40 с уменьшенными помехами регулируется. Наконец, новое пороговое значение может быть определено.

На Фиг. 6 и 7 объяснено примерное получение характерного указательного элемента 60, представляющего информацию о направленном движении. Фиг. 6 показывает показательный участок 48 кадра изображения. Координаты, описывающие положение элементов изображения, например, одиночные пиксели, обозначены ссылочными позициями 56, 58, причем ось 56 обозначает координаты x, а ось 58 координаты y. За счет преобразования координат на Фиг. 4 и 5 указательный элемент 40 с уменьшенными помехами выровнен с осью 58. При применении уменьшения размера цель заключается в объединении свойств кадра изображения в один характерный указательный элемент 60 без значительной потери сигнала в отношении требуемой физиологической информации 30, указывающей исследуемый сигнал жизненно важных функций.

В этом контексте Фиг. 7 описывает объединение и проекцию подэлементов 62, 64 для указательного элемента 40 с уменьшенными помехами. Подэлементы 62a, 62b, …, 62n и 64a, 64b, …, 64n представляют собой соответственные положения пикселей в кадре изображения. В случае, когда физиологическая информация 30 в достаточной степени представлена движением вдоль оси 58, построчное объединение соответственных пиксельных значений обобщает соответствующую информацию каждой строки в единое целое на характерном указательном элементе 60. Преобразование обозначено стрелкой 66. Путем примера, строки 62a и 62b предполагаются в качестве весьма показательных в отношении требуемого сигнала, в виде формы показательного участка 12, грудной клетки, форм значительной границы, выполняющей дыхательное движение. С другой стороны, безусловно, может быть предположено, что строка 62n, отображающая заднюю сторону объекта 10, является менее показательной. Как указано выше, кроме простых пиксельных значений дополнительные свойства изображения также могут быть выделены для объединения.

Фиг. 8 и 9 иллюстрируют примерный профиль движения, получаемый путем последовательного расположения множества характерных указательных элементов 60a, 60b, …, 60n (представляющих последовательность кадров изображения) с течением времени. Объединение отдельных элементов приводит к квазинепрерывной или непрерывной форме волны. Для визуализации профиль движения следует понимать, как представленный строго упрощенным. Различные штриховки обозначают различные результаты построчного объединения. Более того границы, обеспеченные в профиле движения, представляют собой контрастные границы в исходном кадре изображения (при условии, что они по существу ортогональны указательному элементу 40 с уменьшенными помехами). Временная пульсация границ должна п