用于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)確定呼吸體積信號(hào)的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于確定來(lái)自對(duì)象的呼吸體積信號(hào)的裝置和一種對(duì)應(yīng)的方法，具體地，本發(fā)明涉及能夠用于遠(yuǎn)程地確定對(duì)象的呼吸體積的測(cè)量，其中，自動(dòng)地確定感興趣區(qū)域并且通過(guò)遠(yuǎn)程測(cè)量來(lái)頻繁地或連續(xù)地確定對(duì)象的呼吸體積。
【背景技術(shù)】
[0002]人的生命體征(例如，呼吸速率)用作針對(duì)人的當(dāng)前狀態(tài)的指示符，并且用作對(duì)嚴(yán)重的醫(yī)學(xué)事件的預(yù)測(cè)。因此，在住院護(hù)理環(huán)境和門(mén)診護(hù)理環(huán)境、在家、或者在另外的健康、休閑或健身環(huán)境中廣泛地監(jiān)測(cè)生命體征。
[0003]對(duì)生命體征或生理信號(hào)(例如，呼吸速率)的基于相機(jī)的監(jiān)測(cè)是用于遠(yuǎn)程地或非接觸地測(cè)量人的生命體征的已知技術(shù)。對(duì)生命體征的基于相機(jī)的監(jiān)測(cè)除了完全非接觸的優(yōu)點(diǎn)以外還允許二維信息，所述二維信息使得能夠進(jìn)行多點(diǎn)且大面積的測(cè)量，并且對(duì)生命體征的基于相機(jī)的監(jiān)測(cè)常常包含額外的背景信息。該額外的信息可以被使用在對(duì)額外的生命體征(例如，呼吸體積)的測(cè)量中。
[0004]呼吸體積測(cè)量對(duì)于呼吸疾病診斷以及諸如睡眠診斷和新生兒學(xué)的治療評(píng)價(jià)是重要的。臨床實(shí)踐中的用于測(cè)量呼吸體積的常見(jiàn)系統(tǒng)要求對(duì)肺活量計(jì)的使用，然而，這些肺活量計(jì)是笨重的，要求許多探頭并且是基于流量的測(cè)量，這強(qiáng)迫對(duì)象通過(guò)管來(lái)吸入或呼出，這對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)是極其不方便的。該測(cè)量還高度地依賴于患者的合作，并且其干涉對(duì)象的正常呼吸，并且對(duì)于具有呼吸困難的患者難以使用。
[0005]現(xiàn)有的基于相機(jī)的呼吸體積測(cè)量要求對(duì)整個(gè)胸腔的三維圖的計(jì)算或者需要被附著到對(duì)象的標(biāo)記。三維表面重建要求相機(jī)對(duì)整個(gè)胸腔的準(zhǔn)確估計(jì)，并且需要活躍的源輻射源或多個(gè)相機(jī)來(lái)提供可靠的三維圖，這是大的技術(shù)努力。備選地，對(duì)必須被附著到對(duì)象的胸腔的標(biāo)記的使用在實(shí)踐中是不方便的。
[0006]例如根據(jù)WO 2009 36312 A2已知一種用于使用用于測(cè)量身體移動(dòng)的阻抗接觸探頭來(lái)測(cè)量呼吸變化性的對(duì)應(yīng)的裝置。
[0007]已知使用深度感測(cè)相機(jī)或三維相機(jī)來(lái)檢測(cè)呼吸并確定對(duì)象的呼吸體積的其他方法。
[0008]用于測(cè)量來(lái)自對(duì)象的呼吸體積的已知方法的缺點(diǎn)是技術(shù)努力歸因于對(duì)呼吸體積的復(fù)雜的三維光學(xué)測(cè)量而增加，或者對(duì)已知系統(tǒng)的使用歸因于使用了用于檢測(cè)對(duì)象的胸腔的運(yùn)動(dòng)的肺活量計(jì)或標(biāo)記而是不方便的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種用于確定來(lái)自對(duì)象的呼吸體積信號(hào)的改進(jìn)的裝置和對(duì)應(yīng)的改進(jìn)的方法，所述改進(jìn)的裝置和所述對(duì)應(yīng)的改進(jìn)的方法對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)更方便并且能夠利用低技術(shù)努力而被實(shí)施。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于確定來(lái)自對(duì)象的呼吸體積信號(hào)的裝置，包括:
[0011]-處理單元，其用于接收從視場(chǎng)確定的圖像數(shù)據(jù)，并且用于根據(jù)接收到的圖像數(shù)據(jù)來(lái)確定包括所述對(duì)象的生命體征信息的交變信號(hào)，
[0012]-分析單元，其用于基于所述交變信號(hào)來(lái)確定與所述對(duì)象的呼吸參數(shù)相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)特性參數(shù)，
[0013]-校準(zhǔn)單元，其用于基于借助于空氣流測(cè)量或空氣體積測(cè)量在所述對(duì)象的吸氣和/或呼氣期間測(cè)得的呼吸量來(lái)確定校準(zhǔn)值，以及
[0014]-計(jì)算單元，其用于基于所述校準(zhǔn)值和所述至少一個(gè)特性參數(shù)來(lái)計(jì)算所述對(duì)象的所述呼吸體積。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于確定來(lái)自對(duì)象的呼吸體積信號(hào)的方法，包括以下步驟:
[0016]-接收從視場(chǎng)確定的圖像數(shù)據(jù)，
[0017]-根據(jù)接收到的圖像數(shù)據(jù)來(lái)確定包括所述對(duì)象的生命體征信息的交變信號(hào)，
[0018]-基于所述交變信號(hào)來(lái)確定與所述對(duì)象的呼吸參數(shù)相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)特性參數(shù)，
[0019]-基于借助于空氣流測(cè)量或空氣體積測(cè)量在所述對(duì)象的吸氣和/或呼氣期間測(cè)得的呼吸量來(lái)確定校準(zhǔn)值，并且
[0020]-基于所述校準(zhǔn)值和所述特性參數(shù)來(lái)計(jì)算所述對(duì)象的所述呼吸體積。
[0021]在本發(fā)明的又另外的方面中，提供了一種包括程序代碼單元的計(jì)算機(jī)程序以及一種非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，所述程序代碼單元用于當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)令計(jì)算機(jī)執(zhí)行處理方法的步驟，所述非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)在其中存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)由處理器運(yùn)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品令本文中所公開(kāi)的所述方法被執(zhí)行。
[0022]在從屬權(quán)利要求中定義了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，要求保護(hù)的方法具有與要求保護(hù)的設(shè)備以及與在從屬權(quán)利要求中所定義的相似和/或相同的優(yōu)選實(shí)施例。
[0023]本發(fā)明基于這樣的想法，S卩，基于從視場(chǎng)確定的圖像數(shù)據(jù)借助于遠(yuǎn)程測(cè)量來(lái)確定交變信號(hào)，并且借助于空氣流測(cè)量或空氣體積測(cè)量來(lái)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)，并且使兩種測(cè)量相關(guān)，以便基于所述遠(yuǎn)程測(cè)量來(lái)計(jì)算所述對(duì)象的絕對(duì)呼吸體積。由于所述遠(yuǎn)程測(cè)量是借助于空氣流測(cè)量或空氣體積測(cè)量而被校準(zhǔn)的，因此所述遠(yuǎn)程測(cè)量能夠用于確定所述絕對(duì)呼吸體積，使得對(duì)所述呼吸體積的連續(xù)的或頻繁的遠(yuǎn)程測(cè)量是可能的，而不需要額外的標(biāo)記或?qū)λ鰧?duì)象的三維測(cè)量。
[0024]因此，能夠利用對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)方便的低技術(shù)努力來(lái)提供對(duì)對(duì)象的所述呼吸體積的遠(yuǎn)程測(cè)量。
[0025]在優(yōu)選實(shí)施例中，所述處理單元被連接到圖像檢測(cè)單元，所述圖像檢測(cè)單元用于提供來(lái)自所述視場(chǎng)的圖像數(shù)據(jù)。這是用于利用低技術(shù)努力以非接觸的方式確定來(lái)自所述對(duì)象的呼吸信息的簡(jiǎn)單的可能的方案。
[0026]在優(yōu)選實(shí)施例中，所述交變信號(hào)是基于從所述圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)出的移動(dòng)樣式而被確定的。這是用于確定來(lái)自所述對(duì)象的所述呼吸信息的可靠的可能的方案，這是因?yàn)闄z測(cè)到的所述對(duì)象的移動(dòng)具有與呼吸速率的對(duì)應(yīng)性。
[0027]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，所述交變信號(hào)是基于根據(jù)所述移動(dòng)樣式所確定的移動(dòng)向量而被確定的。這是用于以高精確度和低技術(shù)努力來(lái)確定與所述對(duì)象的呼吸相對(duì)應(yīng)的所述交變信號(hào)的簡(jiǎn)單的解決方案。
[0028]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，所述處理單元包括選擇單元，所述選擇單元用于基于從所述視場(chǎng)確定的多個(gè)交變信號(hào)來(lái)選擇所述視場(chǎng)中的至少一個(gè)區(qū)。這是用于基于所述視場(chǎng)中的所述對(duì)象的移動(dòng)來(lái)確定來(lái)自所述視場(chǎng)的感興趣區(qū)域以便增加所述測(cè)量的可靠性并且降低錯(cuò)誤測(cè)量的可能性的簡(jiǎn)單的解決方案。
[0029]優(yōu)選地，所述分析單元適于確定所述交變信號(hào)的譜參數(shù)以用于選擇所述至少一個(gè)區(qū)。這是用于增加可靠性的可能的方案，這是因?yàn)榻蛔冃盘?hào)的譜用于選擇所述感興趣區(qū)域，使得對(duì)于對(duì)所述感興趣區(qū)域的選擇，干擾信號(hào)和噪聲并不被考慮。
[0030]根據(jù)另外的優(yōu)選實(shí)施例，所述分析單元適于基于從所選擇的區(qū)確定的所述交變信號(hào)來(lái)確定所述特性參數(shù)。這是用于進(jìn)一步地增加對(duì)所述呼吸信號(hào)的檢測(cè)的可靠性的可能的方案，這是因?yàn)樗鼋蛔冃盘?hào)是從作為所述感興趣區(qū)域的所選擇的區(qū)確定的。
[0031]還優(yōu)選地，所述至少一個(gè)特性參數(shù)是基于從所述視場(chǎng)的不同區(qū)確定的多個(gè)交變信號(hào)而被確定的。這是用于增加對(duì)所述特性參數(shù)的確定的可靠性的可能的方案，這是因?yàn)樗錾w征的信號(hào)強(qiáng)度能夠被增大并且噪聲能夠被減小。
[0032]優(yōu)選地，從所述不同區(qū)確定的所述交變信號(hào)通過(guò)權(quán)重因子而被加權(quán)。這是用于基于信號(hào)質(zhì)量來(lái)對(duì)來(lái)自不同區(qū)的所述交變信號(hào)進(jìn)行不同考慮的可能的方案。
[0033]還優(yōu)選地，所述特性參數(shù)是所述交變信號(hào)的幅度。這是用于使所述對(duì)象的對(duì)應(yīng)于呼吸的移動(dòng)與由所述校準(zhǔn)單元測(cè)得的所述呼吸體積相關(guān)以便在初始校準(zhǔn)之后連續(xù)地確定所述絕對(duì)呼吸體積的可能的方案。
[0034]還優(yōu)選地，所述校準(zhǔn)單元適于在吸氣或呼氣循環(huán)期間測(cè)量所述對(duì)象的所述呼吸量。這是用于確定所述對(duì)象的完整的呼氣與完整的吸氣之間的整個(gè)呼吸量的可能的方案。
[0035]還優(yōu)選地，所述校準(zhǔn)單元包括空氣流測(cè)量設(shè)備，以用于測(cè)量所述呼吸量