CN102869305B - 呼吸运动检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测人的呼吸运动的呼吸运动检测装置(1)。照射器(3)用照射图案(11)照射人(2)，并且检测器(4)随时间检测人(2)上的照射图案(11)。呼吸运动信号确定单元(5)根据检测的照射图案确定时间呼吸运动信号，该时间呼吸运动信号指示人(2)的呼吸运动。照射图案随着人的略微移动而显著变形。因此，由于呼吸运动信号确定单元(5)适于根据检测的照射图案确定时间呼吸运动信号，所以甚至可以确定人的略微呼吸移动。因此可以提高检测人的呼吸移动的灵敏度。

Description

呼吸运动检测装置

技术领域

本发明涉及一种用于检测人的呼吸运动的呼吸运动检测装置、呼吸运动检测方法和呼吸运动检测计算机程序。

背景技术

DE 10 2004 033 907A1公开一种用于监视在家庭环境中关于气息中断和/或打鼾患者的装置。该装置包括用于照射患者的红外线光源和用于从患者捕获红外线图像的红外线相机。该装置进一步包括用于检测患者的气息声音的有向麦克风。捕获的红外线图像和检测的气息声音用于确定气息中断和/或打鼾。

需要附加有向麦克风用于检测气息声音，因为红外线检测系统的灵敏度对于确定气息中断和/或打鼾而言太低。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于检测人的呼吸运动的呼吸运动检测装置、呼吸运动检测方法和呼吸运动检测计算机程序，其中可以通过使用光检测器来提高检测呼吸运动的灵敏度。

在本发明的第一方面中，呈现一种用于检测人的呼吸运动的呼吸运动检测装置，其中呼吸运动检测装置包括：

-照射器，用于用照射图案照射人，

-检测器，用于随时间检测人上的照射图案，

-呼吸运动信号确定单元，用于根据检测的照射图案确定时间呼吸运动信号，该时间呼吸运动信号指示人的呼吸运动。

照射图案随着人的略微移动而显著变形，这些移动例如在未用照射图案照射的人的时间连续图像中几乎不可检测。由于呼吸运动信号确定单元适于根据检测的照射图案、即根据照射图案的变形来确定时间呼吸运动信号，所以甚至可以确定人的略微呼吸移动。因此可以提高检测人的呼吸移动的灵敏度。

呼吸检测装置优选地不引人注目地(unobtrusive)确定人的呼吸运动。优选地无需附着到人的传感器。呼吸运动检测装置可以安装于远程距离。一般而言，如传感器在枕头中或者在床的床垫之下的情形，只要人在视线内就不强迫具体位置。为了检测呼吸运动，优选地至少在人的胸部投射照射图案。由于照射图案对人的胸部运动很敏感，所以呼吸运动检测装置可以适于检测人的深度和浅度气息二者。

照射优选地适于向可能躺在床上的人上投射照射图案。检测器优选地是用于随时间捕获人的图像的视频相机，这些图像示出照射图案。检测器因此优选地捕获照射图案的视频，该视频示出照射图案的由人的呼吸移动引起的变形。

照射器可以适于用照射图案照射一个或者若干人，其中检测器可以适于随时间捕获一个或者多个人上的照射图案。呼吸运动信号确定单元然后优选地适于根据覆盖若干人的检测的照射图案确定若干时间呼吸运动信号，这些时间呼吸运动信号指示相应人的呼吸运动。与人关联的呼吸运动信号优选地是数据流、即如果若干人由照射图案照射，则为不同人确定数据流，这些数据流指示相应人的呼吸运动。

优选地，并非必需的是向人上(即向人的皮肤上)直接投射照射图案。照射器可以适于在随着人的呼吸运动而移动的表面上投射照射图案。该表面例如是人的衣物的或者覆盖人的毛毯的表面。照射器因此优选地适于在人躺在其中的床上投射照射图案。

照射器优选地适于用静止照射图案照射人。照射器可以基于用于生成照射图案、即纹理化光图案的滑动投射器。照射器可以包括用于在360度的周界中投射光的投射系统，其中检测器可以是捕获照射的区域的相机。可以使用可选地基于凸反射器透镜的宽角度光学器件来构建这样的相机。照射器也可以包括用于在人上创建清晰照射图案的相干光源，比如激光器和衍射光学器件。这样的照射图案一般未受到散焦模糊或者透镜像差。

照射器优选地适于用对于人类而言不可见的照射图案照射人。照射器优选地适于用红外线光、特别地用近红外线光照射人，并且检测器优选地是用于随时间捕获人的图像的红外线相机、特别地为近红外线相机，这些图像示出照射图案。照射器例如是发射近红外线光的发光二极管。人因此未被利用照射图案的照射打扰。例如，如果人是睡眠者，则人的睡眠未被照射图案打扰。

在又一实施例中，照射器可以适于生成用于用紫外线照射图案照射人的紫外线光。在这一情况下，检测器适于检测人上的紫外线照射图案。具体而言，检测器是用于捕获紫外线照射图案的视频的紫外线视频相机。

在一个实施例中，照射器包括照射源和空间光调制器。照射源可以是优选地发射红外线光的非相干光源、比如发光二极管。如果照射源为非相干光源，则空间光调制器优选地是衰减掩模或者载玻片(slide)。如果照射源是发射优选为红外线光的的相干光源、比如激光器，则空间光调制器优选地是衰减掩模和/或衍射元件。最后的实施方式具有无论在照射器与照射的表面之间的距离如何、可以总是获得清晰的投射照射图案这样的优点。也在这一实施例中，照射源可以适于发射紫外线光而不是优选的红外线光。

呼吸运动检测装置可以包括用于根据确定的呼吸运动信号将输出信号输出的输出单元。输出信号适于根据确定的呼吸运动信号影响人。例如可以输出信号提供的声音、光、温度和/或空气组成的改变来影响人的睡眠/放松状态。另外如果确定的呼吸运动信号指示呼吸不规律，则输出信号可以向人报警，并且例如可以建议医生的访诊。

优选的是照射器适于在照射方向上照射人，并且检测器适于在检测方向上检测人上的照射图案，其中照射方向和检测方向不同。照射器和检测器因此优选地布置于不同位置。例如照射器和检测器可以具有约10cm的距离。

进一步优选的是照射器和检测器适于允许：a)照射器在照射角度之下用照射图案照射人的表面，该照射角度限定为在照射方向与垂直于照射的表面的轴之间的角度，并且b)检测器在检测角度之下检测表面上的照射图案，该检测角度限定为在检测方向与垂直于照射的表面的轴之间的角度，其中照射角度大于检测角度。在一个实施例中，照射角度是90度，并且检测角度大于0度而小于90度。这进一步增加检测的照射图案对人的呼吸移动的灵敏度、因此增加呼吸运动检测装置的灵敏度。

在一个优选实施例中，照射器和检测器适于允许照射器在大于70度的照射角度之下用照射图案照射人的表面并且检测器在小于20度的检测角度之下检测该表面上的照射图案。进一步优选的是照射角度大于80度，并且更进一步优选的是照射角度大于85度。另外进一步优选的是检测角度小于10度，并且更进一步优选的是检测角度小于5度。这进一步增加检测呼吸运动的灵敏度。

优选地预对准照射器和检测器，从而检测的照射图案的表观运动在量值上大于人的、具体为人的呼吸运动的表观运动。优选地，对于照射器的不同位置和定向和/或检测器的不同位置和定向，检测所检测照射图案的表观运动和人的表观运动，并且选择照射器的位置和定向和/或检测器的位置和定向，针对其优化所检测照射图案的表观运动与人的表观运动之间的量值差值。

优选的是检测器适于在不同时间检测照射图案的若干图像，其中呼吸运动信号确定单元适于根据时间连续图像中的对应位置的图像值的绝对差值之和确定时间呼吸运动信号。这意味着与时间连续图像内的相同位置对应的图像值彼此相减用于为照射图案的两个时间连续图像生成若干差值并且将这些差值的绝对值求和用于生成在已经捕获两个时间连续图像时的时间的呼吸运动信号。这一时间例如是已经获取两个时间连续图像时的时间的平均或者已经获取两个时间连续图像中的第一或者第二图像时的时间。通过为照射图案的若干对时间连续图像确定呼吸运动信号，可以计算时间呼吸运动信号。这允许呼吸运动检测装置仅以很低计算成本以简单方式计算呼吸运动信号。

在又一实施例中，呼吸运动信号确定单元适于根据时间上接近图像中的对应位置的图像值的绝对差值之和确定时间呼吸运动信号，该时间上接近图像并非必须是时间连续图像。在一个实施例中，一个图像可以用作参考图像，其中已经标识参考图像在呼吸周期中的位置。例如在呼气暂停的时刻的图像适合作为用于相同和/或其它呼吸周期的后继图像的参考图像。在吸入/呼出转变的图像也可以用作参考图像。然后可以计算在参考图像与后继图像之间的绝对差值之和(SAD)用于确定呼吸运动信号，该呼吸运动信号也可以视为气息波形或者可以根据该呼吸运动信号推导气息波形。

呼吸运动检测装置优选地适于低通滤波呼吸运动信号。这允许呼吸运动检测装置平滑呼吸运动信号并且减少噪声。如下文将描述的那样，优选地低通滤波呼吸运动信号用于确定呼出/吸入转变。

进一步优选的是呼吸运动检测装置包括用于根据确定的时间呼吸运动信号确定人的呼吸特性的呼吸特性确定单元。这允许呼吸运动检测装置高准确性地并且不引人注目地确定呼吸特性。

呼吸特性确定单元可以适于确定呼吸周期、吸入时段、呼出时段、吸入-呼出转变和呼出-吸入转变中的至少一项。

如果在人睡眠之时生成呼吸运动信号，则呼吸特性确定单元可以适于确定睡眠效率指标。在人已经醒来之后可以向人提供睡眠效率指标。可以根据人的睡眠模式确定睡眠效率指标，该睡眠模式根据根据呼吸运动信号来确定。可以计算睡眠效率指标为总睡眠时间与在床上时间之比。可以通过使用图案变形作为指示符来确定在床上时间。当图案未变形时，无人存在。可以根据通过处理照射图案的捕获图像而执行的呼吸和活动记录分析来估计总睡眠时间。可以用如下方式计算总睡眠时间，该方式与用加速度计或者由PhilipsRespironics制造并且通常佩戴于人的手腕周围的ActiWatch完成的方式相同。例如在McGraw Hill Companies的Lawrence J.Epstein等人的“The Harvard Medical School Guide to a Good Night’s Sleep”(2007)中公开了这样的方法。

优选的是呼吸特性确定单元适于根据呼吸运动信号示出局部最小值时的时间确定吸入/呼出转变和呼出/吸入转变。由于可以容易检测局部最小值，所以呼吸运动检测装置可以用低计算成本确定吸入/呼出转变和呼出/吸入转变。

进一步优选的是呼吸特性确定单元适于根据高频局部最小值确定吸入/呼出转变并且根据低频局部最小值确定呼出/吸入转变。与对应于更小时间频率并且具有与邻近局部最大值的更大距离的低频局部最小值相比，高频局部最小值对应于更大时间频率并且具有与邻近局部最大值的更小距离。例如可以限定距离阈值或者频率阈值，并且如果局部最小值与两个邻近局部最大值的最长距离小于距离阈值或者局部最小值对应的频率大于频率阈值，则局部最小值优选地用于确定吸入/呼出转变，并且如果这一最长距离大于距离阈值或者这一频率小于频率阈值，则局部最小值优选地用于确定呼出/吸入转变。可以通过用呼吸运动信号以及吸入/呼出和呼出/吸入转变的已知时间位置和/或频率位置校准呼吸运动检测装置来确定距离阈值和/或频率阈值。

在又一实施例中，呼吸特性确定单元适于通过确定呼出/吸入转变的时间并且通过使用在这一时间捕获的照射图案的图像作为参考帧来确定吸入/呼出转变，其中在参考帧与一个气息周期内的后继帧(即照射图案的后继视频图像)之间的绝对差值的最大求和对应于继确定的呼出/吸入转变之后的吸入/呼出转变。在参考帧与后继帧之间的绝对差值之和可以由下式限定：

$\mathrm{SAD}(n,n+i)=\underset{(x,y)\∈W}{\mathrm{\Σ}}|I_n(x,y)-I_{n+i}(x,y)|,---\left(1\right)$

其中n表示参考图像的编号、即也可以视为参考图帧的参考图像的帧号，i表示在参考图像与也可以视为帧的后继图像之一之间的图像数目，x，y分别表示图像I_n和I_n+i中的坐标，并且W表示所有可能像素坐标。

优选的是呼吸特性确定单元适于：

-低通滤波呼吸运动信号，从而滤除高频最小值，

-确定低通滤波的呼吸运动信号的局部最小值，

-根据确定的局部最小值确定呼出/吸入转变。这也允许呼吸运动检测装置以低计算成本确定呼出/吸入转变。可以通过用呼吸运动信号校准呼吸运动检测装置来确定低通滤波器，该呼吸运动信号包括与吸入/呼出和呼出/吸入转变对应的已知频率。可以通过卷积呼吸运动信号与用于消除高频最小值的方形或者矩形滤波器来执行低通滤波。可以通过卷积低通滤波的呼吸运动信号与一阶高斯导数或者相似滤波器并且通过确定所得信号的过零点来执行局部最小值的确定。+/-过零点限定局部最大值，并-/+过零点限定低频局部最小值。

进一步优选的是呼吸特性确定单元适于：

-计算呼吸运动信号的流标准偏差，

-确定计算的流标准偏差的局部最大值，

-确定计算的流标准偏差的峰值的峰值位置，这些峰值具有比预定的阈值更大的幅度，

-为局部最大值中的每个局部最大值在确定的峰值位置之中确定与相应局部最大值的位置最近的峰值位置，并且

-根据确定的峰值位置确定吸入/呼出转变。优选地用实验、具体通过校准测量来确定预定阈值。

进一步优选的是呼吸特性确定单元适于在确定峰值位置之前对计算的流标准偏差加权，其中如果对应呼吸运动信号值位于呼吸运动信号的局部最小值或者谷值中，则用于计算的流标准偏差值的权值更大，并且其中如果对应呼吸运动信号值未位于呼吸运动信号的局部最小值或者谷值中，则用于计算的流标准偏差值的权值更小。更大权值例如是1000，并且更小权值例如是1。为了确定某个呼吸运动信号值是否位于呼吸运动信号的局部最小值或者谷值中，呼吸特性确定单元可以适于确定是否a)包围(具体地)某个呼吸运动信号值的第一区域中的呼吸运动信号值之和小于在时间向后方向上与第一区域近邻的第二区域中的呼吸运动信号值之和，以及b)包围(具体地)某个呼吸运动信号值的第三区域中的呼吸运动信号值之和小于在时间向前方向上与第三区域近邻的第四区域中的呼吸运动信号值之和。例如如果某个呼吸运动信号值对应于帧号n，则第一区域可以由帧号n-1和n限定，第二区域可以由帧号n-3和n-2限定，第三区域可以由帧号n+1和n限定，并且第四区域可以由帧号n+3和n+2限定。第一区域和第三区域可以相同。

照射器适于用正弦照射图案和锯齿照射图案中的至少一个照射图案照射人。正弦图案和锯齿照射图案对人的移动很敏感、即人的即使很小移动也造成照射图案的显著变形。通过使用正弦照射图案和/或锯齿照射图案，因此可以进一步提高呼吸运动检测装置的灵敏度。

进一步优选的是照射器适于在一个或者多个空间方向上用照射图案照射人，该照射图案是重复图案。优选的是照射器适于用空间高频照射图案照射人。具体由于在两帧之间的绝对差值之和的计算中的更大差值，照射图案越高频，就可以执行越灵敏的气息分析。在一个实施例中，选择照射图案的空间频率尽可能地高、但是选择成未由于检测器的(特别地为相机)光学系统的调制传递函数而衰减的值。

呼吸运动检测装置可以包括呼吸运动滤波单元，该呼吸运动滤波单元用于对时间呼吸运动信号滤波，从而减少(特别地消除)由于人的其它运动而对时间呼吸运动信号的影响。可以通过用人的已知呼吸移动和已知非呼吸移动执行校准测量来校准这一呼吸运动信号滤波单元。

进一步优选的是呼吸运动检测装置适于检测若干人的呼吸运动，其中：

-照射器适于通过照射图案照射若干人，并且

-呼吸运动信号确定单元适于向若干人分配检测的照射图案的不同区域并且根据检测的照射图案的向相应人分配的区域确定若干人中的人的呼吸运动信号。因此标识并且向若干人分配(如下视频的)检测的照射图案的不同空间区域，该视频示出照射图案的变形，并且基于照射图案在检测的照射图案的不同空间区域中的变形来确定人的呼吸运动信号。这允许呼吸运动检测装置确定房间中的具体躺在一张或者多张床上的不同人的呼吸运动。

在本发明的又一方面中，提供一种用于检测人的呼吸运动的呼吸运动检测方法，其中呼吸运动检测方法包括：

-用照射图案照射人，

-随时间检测人上的照射图案，

-根据检测的照射图案确定呼吸运动信号，该呼吸运动信号指示人的呼吸运动。

在本发明的又一方面中，提供一种用于检测人的呼吸运动的呼吸运动检测计算机程序，其中计算机程序包括程序代码装置，该程序代码装置用于在计算机程序在控制如权利要求1所述的呼吸运动检测装置的计算机上运行时，使如权利要求1所述的呼吸运动检测装置执行如权利要求14所述的呼吸运动检测方法的步骤。

应当理解权利要求1的装置、权利要求14的呼吸运动检测方法和权利要求15的呼吸运动检测计算机程序具有具体如在从属权利要求中限定的相似和/或相同优选实施例。

应当理解本发明的一个优选实施例也可以是从属权利要求与相应独立权利要求的任何组合。

参照下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得清楚并且将得以阐明。

附图说明

在以下附图中：

图1示意地和示例地示出了用于检测人的呼吸运动的呼吸运动检测装置的一个实施例，

图2示意地和示例地示出了照射图案，

图3和图4图示了呼吸运动信号的放大，

图5示意地和示例地示出了略微低通滤波的呼吸运动信号，

图6示意地和示例地示出了强低通滤波的呼吸运动信号，

图7示意地和示例地示出了一阶高斯导数，

图8示意地和示例地示出了基于谷值的加权标准偏差，

图9示意地和示例地示出了胸部膨胀和胸部膨胀的绝对时间导数，

图10示意地和示例地示出了包括呼吸运动检测装置的照射器和检测器的圆柱形布置，

图11示意地和示例地示出了锯齿照射图案，并且

图12示出了流程图，该流程图示例地图示了用于检测人的呼吸运动的呼吸运动检测方法的一个实施例。

具体实施方式

图1示意地和示例地示出了用于检测人2的呼吸运动的呼吸运动检测装置1的一个实施例。人2躺在床7上，其中人2的头部位于枕头8上并且人2由毛毯6覆盖。呼吸运动检测装置1包括用于用照射图案照射人2的照射器3、用于随时间检测人2上的照射图案的检测器4和用于根据检测的照射图案确定时间呼吸运动信号的呼吸运动信号确定单元5，该时间呼吸运动信号指示人2的呼吸运动。呼吸运动检测装置安装于远距离、例如安装于床7位于其中的房间的天花板、墙壁或者地板。

照射器3适于用照射图案照射人2的胸部。具体而言，毛毯6的部分由照射图案照射，该部分覆盖人2的胸部。由于检测的照射图案的变形对人2的胸部的运动很敏感，所以呼吸运动检测装置1可以适于检测人2的深度和浅度气息二者。

照射器3适于用静止照射图案照射人2。照射器3可以包括用于生成照射图案、即纹理化光图案的滑动投射仪。照射器3可以包括用于在360度的周界中投射光的投射系统，其中检测器4可以是捕获照射的区域的视频相机。可以通过使用可选地基于凸反射器透镜的宽角度光学器件来构建这样的视频相机。照射器3也可以包括用于在人2上创建清晰照射图案的相干光源、比如激光器或者发光二极管和衍射光学器件。

照射器3适于用红外线光、具体用近红外线光或者用紫外线光照射人2。照射器3可以适于在一个或者多个空间方向上用重复图案照射人。具体而言，照射器3可以适于用正弦照射图案和锯齿照射图案的至少之一照射人2。照射图案优选地在空间上高频。在图2中示出了人上的示例照射图案11。

检测器4是用于随时间捕获人2上、具体为人2的毛毯6上的照射图案11的视频图像的视频相机。检测器4因此捕获照射图案11的视频，该视频示出照射图案11的由人2的呼吸移动引起的变形。在这一实施例中，照射器3优选地适于用红外线照射图案照射覆盖人2的毛毯6，其中检测器4是用于检测毛毯6上的红外线照射图案、具体用于检测毛毯6上的红外线照射图案的由人2的呼吸运动生成的变形的红外线敏感视频相机。

照射器3适于在照射方向12上照射人2、具体为覆盖人2的毛毯6，并且检测器4适于在检测方向13上检测人2上的照射图案，其中照射方向12和检测方向13不同。优选地，照射器3和检测器4适于允许照射器3在大于70度的照射角度之下用照射图案照射人2的表面14，其中照射角度限定为在照射方向12与垂直于照射的表面14的轴15之间的角度，并且允许检测器4在小于20度的检测角度之下检测表面14上的照射图案，其中检测角度限定为在检测方向14与垂直于照射的表面14的轴15之间的角度。进一步优选的是照射角度大于80度，并且更进一步优选的是照射角度大于85度。另外也优选的是检测角度小于10度，并且更进一步优选的是检测角度小于5度。因此优选照射角度几乎为90度并且检测角度几乎为0度。这一配置使观测的照射图案以比表面本身的观测的运动更大的幅度移动。在下文将参照图3和图4举例说明这一点。

在图3中，表面由投射的照射图案照射。如果表面14向图3中14’所示位置移动距离Δz，则检测器检测在检测角度β之下的这一移动为射线15向图3中15’所示位置移动距离d。在图3中，射线15源于点A，并且在15’所示位置的移位射线源于点A已经移向的位置A’。

在图4中，在表面14上在照射角度α之下投射并且在检测角度β之下检测入射光16。表面14向位置14’移位距离Δz，从而投射点A向点A”移位水平距离Δx。通过检测反射的射线15向图4中15’所示位置的移位来观测这一移位为在检测器的检测方向上投射的表观移位d’。在图4中，标号16’指示入射光在表面14已经移向标号14’所示位置之后在位置A”生成照射。由于距离d’比d大得多，所以与图3中所示配置相比可以在图4中所示配置中检测更小竖直运动。

在无投射的照射图案时并且对应于图3，在观测的移位d与从A到A’的实际竖直移位Δz之间的关系可以由下式描述：

d＝Δzsin β，(2)

式(2)限定的观测的移位d可以视为观测的竖直移位，因为这一观测的移位由实际竖直移位Δz引起。

根据图4中所示配置，在照射角度α之下向表面14投射照射图案，并且在观测的移位d’与从A到A”的实际竖直移位Δz之间的关系可以由下式描述：

d′＝Δztanαcosβ.(3)

可以在移位现象在它们出现于检测器上时、具体在它们出现于相机传感器上时的距离增加方面表达成角度投射的优点。所得增益G可以根据下式限定为新位移与旧位移之比：

$G=\frac{d^{\′}}{d}=\frac{\mathrm{\Δ}z\tan \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}}{\mathrm{\Δ}z\sin \mathrm{\β}}=\frac{\tan \mathrm{\α}}{\tan \mathrm{\β}}---\left(4\right)$

如式(4)中清楚地可见，如果也可以视为投射角度的照射角度α尽可能大、具体为与表面14几乎平行，并且也可以视为观测角度的检测角度β尽可能小、优选为检测器的光轴垂直于表面14，则增益G最大化。

应当注意，照射图案投射于其上的表面14当然一般不是平面。与照射的表面14垂直的轴因此优选地是照射的表面的法线的平均。

呼吸运动信号确定单元5优选地适于通过计算在检测器4捕获的连续视频帧之间的SAD来量化照射图案的表观运动、因此量化人的呼吸运动。作为时间的函数的SAD值序列视为时间呼吸运动信号并且优选地与照射图案的表观运动的平均速率的绝对值实质上线性成比例。具体而言，检测器4适于在不同时间检测照射图案的若干图像，其中呼吸运动信号确定单元5适于根据时间上连续的图像中的对应位置的图像值的绝对差值之和确定时间呼吸运动信号。这意味着与时间上连续的图像内的相同位置对应的图像值彼此相减用于为照射图案的两个在时间上连续的图像生成若干差值并且将这些差值的绝对值求和以生成在已经捕获两个时间连续图像的时间的呼吸运动信号。这一时间例如是已经获取两个时间连续图像的时间的平均或者已经获取两个时间连续图像中的第一或者第二图像的时间。通过为照射图案的若干对在时间连续图像确定呼吸运动信号，可以根据下式计算时间呼吸运动信号：

${\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{lum}}\left(n\right)=\underset{x,y}{\mathrm{\Σ}}|(f(x,y,n)-f(x,y,n-1)).---\left(5\right)$

其中Δ_lum(n)表示在与已经捕获相应帧时的时间有关的帧号n的绝对帧差值、即SAD。帧内的像素坐标由x、y指示，并且在相应像素坐标的也可以视为照度值的图像值由f表示。

呼吸运动检测装置5优选地适于低通滤波呼吸运动信号以便平滑呼吸运动信号并且减少噪声。

图5按照归一化单位示意地和示例地示出了略微低通滤波的绝对帧差值Δ_lum(n)。更强低通滤波器可以用来如下文将进一步描述的那样确定呼出/吸入转变。

再次参照图1，呼吸运动检测装置1进一步包括呼吸特性确定单元9，该呼吸特性确定单元用于根据确定的时间呼吸运动信号确定人2的呼吸特性，该时间呼吸运动信号优选地是根据式(5)的绝对帧差值。呼吸特性确定单元9优选地适于确定呼吸周期、吸入时段、呼出时段、吸入/呼吸转变和呼出/吸入转变中的至少一项。另外，在人睡眠之时，如果生成呼吸运动信号，则呼吸特性确定单元9可以适于确定睡眠效率指标。在人已经醒来之后可以向人提供睡眠效率指标。可以计算睡眠效率指标为总睡眠时间与在床上时间之比。可以通过使用时间呼吸运动信号作为指示符来确定在床上时间。如果无时间呼吸运动信号，则可以推断人不在床上、即可以确定在床上时间为如下时间段，在该时间段期间可以确定时间呼吸运动信号。为了基于时间呼吸运动信号确定总睡眠时间，可以使用如下方法，这些方法根据加速度计信号或者由Philips Respironics制造并且通常佩戴于人的手腕周围的ActiWatch确定总睡眠时间。由于提出的呼吸运动检测装置和方法的不引入注目性质及其不明显且计算复杂性低的操作，呼吸运动检测装置和方法可以向多种健康护理和消费者产品打开大门。

呼吸特性确定单元9优选地适于根据呼吸运动信号示出局部最小值时的时间确定吸入/呼出转变和呼出/吸入转变。呼吸特性确定单元9优选地进一步适于根据确定的吸入/呼出和呼出/吸入转变确定呼吸周期、吸入时段和呼出时段中的至少一项。具体而言，呼吸特性确定单元9可以适于根据高频局部最小值确定吸入/呼出转变并且根据低频局部最小值确定呼出/吸入转变。与对应于更小时间频率并且具有与邻近局部最大值的更大距离的低频局部最小值相比，高频局部最小值对应于更大时间频率并且具有与邻近局部最大值的更小距离。例如可以限定距离阈值或者频率阈值，并且如果局部最小值与邻近局部最大值的最长距离小于距离阈值或者局部最小值对应的频率大于频率阈值，则局部最小值优选地用于确定吸入/呼出转变，并且如果这一最长距离大于距离阈值或者这一频率小于频率阈值，则局部最小值优选地用于确定呼出/吸入转变。可以通过用呼吸运动信号以及吸入/呼出和呼出/吸入转变的已知时间位置和/或频率位置校准呼吸运动检测装置1来确定距离阈值和/或频率阈值。

吸入/呼出转变存在于如下位置，如例如图5中所示呼吸运动信号在这些位置示出局部最小值，因为照射模式与个人的胸部由于吸入或者呼出移动而移动时对照在那里几乎未变形。

在图5中，吸入/呼出转变由方形20指示，并且呼出/吸入转变由圆圈21指示。

呼吸特性确定单元9可以适于低通滤波呼吸运动信号，从而滤除高频最小值，其中确定低通滤波的呼吸运动信号的局部最小值并且根据确定的局部最小值确定呼出/吸入转变。可以通过用呼吸运动信号校准呼吸运动检测装置1来确定用于滤除高频最小值的低通滤波器，该呼吸运动信号包括与吸入/呼出和呼出/吸入转变对应的已知频率。可以通过如下式描述的那样卷积呼吸运动信号Δ_lum(n)与用于消除高频最小值的方形或者矩形滤波器来执行低通滤波：

Δ_{lp_lum}(n)＝Δ_lum(n)*rect(k)，(6)

其中rect(k)表示方形或者矩形滤波器。

根据帧号n在图6中示意地和示例地示出了已经与方形或者矩形滤波器卷积的绝对帧差值Δ_{lp_lum}(n)、即呼吸运动信号。与产生图5中所示信号的略微低通滤波相比，也可以通过卷积呼吸运动信号、即绝对帧差值与另一低通滤波器来执行这一相对强低通滤波。

为了确定图6中所示低通滤波的呼吸运动信号的局部最小值，低通滤波的呼吸运动信号可以与一阶高斯导数或者相似滤波器卷积，并且可以确定所得信号的过零点。+/-过零点限定局部最大值，并且-/+过零点限定低频局部最小值。一阶高斯导数dg(m)在图7中示意地和示例地示出并且可以由下式描述：

$\mathrm{dg}\left(m\right)=\frac{-m}{\sqrt{2{\mathrm{\π\σ}}^3}}{e}^{\frac{m^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}},---\left(7\right)$

其中：

σ＝8，m＝[-3σ，3σ].(8)

低通滤波的帧差值Δ_{lp_lum}(n)与一阶高斯导数的卷积可以由下式描述：

Δ_{lp_lum}(n)*dg(m).(9)

呼吸特性确定单元9优选地进一步适于通过确定与低频最大值接近的谷形流标准偏差的峰值来确定吸入/呼出转变。如图5中可见，吸入/呼出转变位于局部最大值的最近邻域内。计算流标准偏差信号将给出高响应，在该响应中，信号示出更高频分量。这是对于吸入/呼出转变的位置、但是也对于迅速吸入或者呼出时段而言的情况，在这些时段中例如大量吸入/呼出大量空气或者很快吸入/呼出空气。呼吸特性确定单元9因此可以适于计算呼吸运动信号的流标准偏差并且在确定峰值位置之前对计算的流标准偏差加权，其中如果对应呼吸运动信号值位于呼吸运动信号的局部最小值或者谷值中，则用于计算的流标准偏差值的权值更大，并且其中如果对应呼吸运动信号值未位于呼吸运动信号的局部最小值或者谷值中，则用于计算的流标准偏差值的权值更小。更大权值例如是1000，并且更小权值例如是1。为了确定某个呼吸运动信号值是否位于呼吸运动信号的局部最小值或者谷值中，呼吸特性确定单元9可以适于确定a)包围(具体地)某个呼吸运动信号值的第一区域中的呼吸运动信号值之和是否小于在时间向后方向上与第一区域近邻的第二区域中的呼吸运动信号值之和，以及b)包围(具体地)某个呼吸运动信号值的第三区域中的呼吸运动信号值之和是否小于在时间向前方向上与第三区域近邻的第四区域中的呼吸运动信号值之和。例如如果某个呼吸运动信号值对应于帧号n，则第一区域可以由帧号n-1和n限定，第二区域可以由帧号n-3和n-2限定，第三区域可以由帧号n-1和n限定，并且第四区域可以由帧号n+3和n+2限定。第一区域和第三区域可以相同。

图8示例地示出了依赖于帧号n的加权流标准偏差WS。

呼吸特性确定单元优选地适于确定加权流标准偏差的局部最大值、确定加权流标准偏差的具有比预定的阈值更大的幅度的峰值的峰值位置、为局部最大值中的每个局部最大值确定在确定的峰值位置之中与相应局部最大值的位置最近的峰值位置，并且根据确定的峰值位置确定吸入/呼出转变。具体而言，确定吸入/呼出转变为图8中的与局部最大值最靠近的峰值，其中优选地与局部最小值类似地确定局部最大值。可以通过在图8中搜寻与局部最大值最靠近的峰值来发现吸入/呼出转变点，因为吸入/呼出转变点位于局部最大值中间。

图9示意地和示例地示出了例如在磁共振成像扫描期间用气动呼吸带以任意单位测量的作为时间的函数的胸部膨胀30。另外，图9以任意单位示出了胸部膨胀30的绝对时间导数31。如图9中可见，胸部膨胀30的绝对时间导数31与图5中所示呼吸运动信号相关。这示出时间呼吸运动信号与照射图案的表观运动的平均速率的绝对值实质上线性成比例

再次参照图1，呼吸运动检测装置1进一步包括用于根据确定的呼吸运动信号将输出信号输出的输出单元10。在这一实施例中，输出单元适于通过根据由呼吸特性确定单元9确定的人2的呼吸特性将输出信号输出来间接根据确定的呼吸运动信号输出该输出信号。然而在另一实施例中，呼吸运动检测装置也可以适于允许输出单元直接根据确定的呼吸运动信号将输出信号输出。例如输出单元可以适于通过由输出信号提供的声音、光、温度和/或空气组成的改变来影响人的睡眠/放松状态。另外，如果确定的呼吸运动信号和/或呼吸特性指示呼吸不规律，则输出信号可以向人报警，并且例如可以建议医生的访诊。

照射器3优选地位于检测器4之下。例如，如图10中示意地和示例地所示，照射器和检测器可以集成到圆柱形布置40中。圆柱形布置40包括下部43和上部44。在下部43中提供开口45，该开口允许红外线光41离开圆柱形布置40用于用红外线照射图案照射人。圆柱形布置40的上部44包括开口46，该开口用于允许从人反射的光42由凸镜47向用于检测人上的照射图案的红外线视频相机上反射。凸镜47经由类似于比如虚线48在图10中示意地所示保持结构的保持元件连接到圆柱形布置40的中部。

图10中所示圆柱形布置提供对躺在床上毛毯之下的睡眠者的气息运动的全方位检测。这样提供易于安装和相对于睡眠对象的定位稳健性。圆柱形布置内的视频相机观测凸镜47用于捕获具有投射的照射图案的场景的全方位视频图像。可以修改圆柱形结构使得允许红外线光的若干照射图案经过在各种高度的开口逃逸，其中在每个高度发射略微向下瞄准的圆形对称光锥。每个圆形对称光锥可以适于投射圆形对称重复线图案，该图案是照射图案。视频相机然后优选地适于捕获具有投射的照射图案的场景的全方位图像。

如已经提到的那样，照射图案可以是锯齿图案。在图11中示意地和示例地示出了这样的锯齿图案50。在图11中，竖直尺度是光强度I，并且水平尺度是空间尺度。

呼吸运动检测装置可以包括呼吸运动滤波单元，该呼吸运动滤波单元用于对时间呼吸运动信号滤波，从而减少(特别地消除)由于人的其它运动而对时间呼吸运动信号的影响。

在下文中，将参照图12中所示流程图描述用于检测人的呼吸运动的呼吸运动检测方法的一个实施例。

在步骤101中，照射器3用照射图案11照射人2，并且在步骤102中，随时间检测人2上的照射图案11。优选地，红外线照射图案照射人2(特别地为覆盖人2的毛毯6)，并且捕获人上的这一红外线照射图案的视频。在步骤103中，根据检测的照射图案确定呼吸运动信号，该呼吸运动信号指示人的呼吸运动。具体而言，根据式(5)确定绝对帧差值为呼吸运动信号。在步骤104中，根据确定的时间呼吸运动信号确定人的呼吸特性、比如人的吸入/呼出转变或者呼出/吸入转变。可以省略步骤104，并且在步骤103中确定的呼吸运动信号可以用于其它目的、特别地可以仅在显示器上示出。

虽然在上文描述的实施例中，呼吸运动检测装置适于检测单个人的呼吸运动，但是呼吸运动检测装置也可以适于检测若干人的呼吸运动。在这一情况下，照射器优选地适于通过照射图案照射若干人，并且呼吸运动信号确定单元优选地适于向若干人分配检测的照射图案的不同区域并且根据检测的照射图案的向若干人中的一个人分配的区域确定相应人的呼吸运动信号。因此标识并且向若干人分配检测的照射图案的、即如下视频的不同空间区域，该视频示出照射图案的变形，并且基于照射图案在检测的照射图案的不同空间区域中的变形来确定人的呼吸运动信号。这允许呼吸运动检测装置确定房间中的具体躺在一张或者多张床上的不同人的呼吸运动。不同呼吸运动信号的分离因此优选地基于视频帧在单独空间区域中的分割，其中这样的图像分割的最容易实施方式是通过绘制感兴趣的分离区域的轮廓的手工注解。然而自动分割算法也可以用于在与不同人关联的不同区域中自动分割视频帧。例如基于估计的如下运动矢量的出现，可以分割存在于图像中的人并且单独分析他们的气息运动，如例如在G.de Haan、P.W.A.C.Biezen、H.Juijgen、O.A.Ojo在IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology，1993年10月，第368-379页的“True-motion estimation with 3-Drecursive search block matching”中描述的那样，这些运动矢量可以根据照射图案的图像来估计。也可以通过使用多个投射仪如多个照射器的盲源分离来执行用于为不同人确定单独呼吸运动信号的分析。

在也提供跟随多个人的呼吸运动这样的可能性的呼吸运动检测装置的又一实施例中，呼吸运动信号确定单元适于首次为所有人确定优选为绝对帧差值的时间呼吸运动信号，并且基于对首次确定的总时间呼吸运动信号的分析在可以向不同人分配的若干呼吸运动子信号中分离首次确定的呼吸运动信号。在捕获的投射照射图案覆盖多个气息对象、即多个人的情况下，首次确定的时间呼吸运动信号实质上包含个别呼吸运动子信号之和。由于每个个别呼吸运动子信号往往不同、但是为个别个人的特性，所以可以将首次确定的时间呼吸运动分离成它的个别分量、即它的个别呼吸运动子信号。各种方法可用于这样的信号分解、比如主分量分析。

优选为数据流的呼吸运动信号可以用来与人或者与外部设备交互。另外，呼吸运动信号可以与其它感测设备的数据流组合。

呼吸运动确定装置的照射器优选地是红外线光源、特别地为近红外线光源。对应地，检测器可以是使用日光切割滤波器以便检测光谱的近红外线范围的消费者相机或者网络摄像头。

在健康护理领域中，可以辅助对睡眠/呼吸紊乱和心脏疾病的诊断并且由于系统的易于使用和不引入注目而更靠近患者而又仍然让他享受他的自然睡眠环境，因为无需体上传感器。

呼吸运动检测装置和方法可以用于在健康护理领域中和在睡眠紊乱诊断中感测睡眠。然而也可以在作为用于睡眠增强产品的机会领域的消费者生活方式领域中使用呼吸运动检测装置和方法。通过分析睡眠者的呼吸，可以如例如在Murray D.Altose、YoshikazuKawakami的论文“Control of breathing in health and disease”(第135卷，ISBN：0-8247-9854-6，1999年)中描述的那样标识更轻度睡眠阶段和REM睡眠。

因此可以确定身体的恰当唤醒时刻，并且让用户以饱满精力和良好情绪开始他的一天。另一应用将是发现用于彻夜加深人的睡眠的恰当时刻。当人进入更轻度睡眠阶段时，可以应用外部刺激如床上的温度增加/减少以加深人的睡眠。另外，不明显呼吸分析可以辅助其中希望有不明显传感器的睡眠放松领域，因为人可以在躺在床上之时执行松弛练习并且可以顺利入睡而无需解开体上传感器或者关断系统。

呼吸运动检测装置和方法优选地允许自动测量细微呼吸运动。它们优选地基于视频并且使用人眼不可见的红外线光图案。呼吸运动检测装置和方法优选地能够检测每个呼吸周期、吸入时段、呼出时段以及吸入/呼出和呼出/吸入转变。呼吸功能的远程分析在医疗领域轴杆和在消费者生活方式中均有价值。可以在对象的呼吸模式中观测大量疾病如呼吸疾病和心脏疾病的症状。在生活方式领域中，可以运用提出的系统作为改进的放松解决方案或者睡眠改进控制工具。

在健康护理中，可以通过分析呼吸模式来识别大量疾病(例如心衰竭、呼吸或者肺疾病、肾衰竭)。例如当心衰竭进展时，Cheyne-Stokes呼吸(定期气息)可能发展。尤其如果病因是心脏病发作，则心衰竭症状可能突然开始。然而多数人在心脏首次开始发展问题时无症状。症状然后按天至月或者年逐渐发展。最常见症状是呼吸短缺和疲劳。心衰竭可能稳定数段时间、但是经常缓慢而暗中进展。

右侧心衰竭和左侧心衰竭产生不同症状。虽然两类心衰竭可能存在，但是一侧衰竭症状经常为主导。最终，左侧心衰竭引起右侧衰竭。左侧心衰竭造成肺中的流体积累，这引起呼吸短缺。首先，呼吸短缺仅在用力期间出现，但是随着心衰竭进展，它在用力越来越少时出现并且最终甚至在休息时出现。具有严重左侧心衰竭的人可能在躺下时呼吸短缺(称为端坐呼吸的疾患)，因为重力使更多流体移入肺中。端坐使一些流体排向肺的底部并且使呼吸更容易。

当心衰竭进展时，Cheyne-Stokes呼吸(定期气息)可能发展。在这一不常见气息模式中，人迅速和深度、然后更慢呼吸、但是完全未持续若干秒。Cheyne-Stokes呼吸发展，因为向脑部的血流减少并且控制呼吸的脑部区域因此未接收足够氧。

有心衰竭的一些人经历端坐呼吸、阵发性夜间呼吸困难或者二者。端坐呼吸是在人躺下时的因端坐而缓解的呼吸短缺。阵发性夜间呼吸困难是在睡眠期间的突然、经常可怕的呼吸短缺发作。这一病状是端坐呼吸的极端形式和严重心衰竭的征兆。

呼吸困难也出现于由于向组织输送氧的红血细胞的数目减少而具有贫血或者失血的人中。人在用于试图增加血液中氧数量的反射努力中迅速和深度呼吸。

具有严重肾衰竭或者糖尿病突然恶化的一些人或者已经摄入某些药物或者毒药的一些人感觉呼吸不济并且可能由于在血液中积累大量酸(称为代谢性酸中毒的疾患)而开始快速气喘。贫血和心衰竭也可能在具有肾衰竭的人中造成呼吸困难。

除了可以在呼吸模式中观测的心脏疾病之外，呼吸疾病也是普遍的，其中早期干预或者更简单直接的诊断将有益于患者的健康和健康护理成本。英国肺基金揭示有多于40项疾患影响肺和/或气道并且影响人的气息能力。它们包括肺癌、肺结核、哮喘、COPD(慢性阻塞性肺部疾病)、囊肿纤维化、睡眠呼吸暂停、禽流感、细支气管炎和许多其它疾患。

呼吸控制在消费者生活方式领域中、特别对于放松而言有价值。如今由于不规律睡眠、轮班、绩效压力和紧张而更难以以放松方式入睡。围绕放松的解决方案变得越来越重要。人的放松状态与他的/她的气息特性密切联系。由于气息模式在整个入睡过程内改变，所以呼吸分析可以提供用于睡眠增强干预的控制参数、比如用于放松的步调式气息。

让提出的系统感兴趣的第三领域是使用气息分析以提高人的睡眠质量。我们将我们的生命的几乎三分之一用在睡眠上。良好质量的睡眠是良好健康和安宁所必需的。然而生活方式和环境因素越来越多地引起睡眠困难。如今由于疾病、不规律睡眠、轮班、绩效压力和紧张而有增加的睡眠质量恶化。不良睡眠对我们的行为、情绪、绩效、安全(倾向于事故)、精神和身体健康具有负面影响。

睡眠阶段或者醒来/睡眠状态与气息特性有联系。这一信息可以用来影响人的睡眠并且随之提高他的/她的睡眠质量。提出的远程感测技术因此不仅用于诊断疾病而且用作改进的放松解决方案或者睡眠改进控制工具。

在现有技术中，通常用佩戴于胸部周围的呼吸感应体积描记法带监视和测量呼吸。

为了让人享受他的/她的自然睡眠环境，呼吸运动检测装置和方法可以适于提供远程技术，该技术可以提供气息速率、吸入-呼出和呼出-吸入转变时间二者、呼出时段以及吸入时段。

提出的设备可由躺卧者以简单直接方式设置，该方式使呼吸监视设备的普及和使用成为可能。可以向专家发送记录的数据，该专家可以在例如心衰竭的早期阶段干预以便防止疾病的进一步恶化。

在消费者生活方式领域中，气息可以用作放松工具以便减少紧张、消除全身张力并且实现精神的平静和安宁状态。市面上的各种产品赋予用来向消费者给予(例如呼吸特性的)生物反馈的触摸传感器。然而，消费者并不喜欢用于呼吸分析的体上传感器，因为它们非常不舒服和不方便。作为对照，呼吸运动检测装置和方法允许以更少接触的方式确定呼吸运动。

呼吸运动检测方法优选地只要人、具体为胸部区域在图像中可见(在毛毯上方或者之下)就不随检测器的位置变化并且优选地预先无需任何训练和数据集。隐藏的身体部分(例如被毛毯遮盖或者其它身体部分)未对执行建议的方法带来关键限制。实验已经表明图案变形在薄和厚毛毯以及躺卧者的不同姿态(仰卧、侧卧、趴卧)可见。

可以适配呼吸运动检测装置和方法使得可以确定已知方法由于亚像素运动幅度而不可检测的呼吸特性。

上文参照图4描述的配置对表观运动的量化可与通常用于量化深度并且例如在J.C.Wyant于1998年在University of Arizona的Course材料发表的论文“Phase-Shifting Interferometry”中公开的相移干涉测量比较。优选地通过创建在照射器与检测器之间的距离、即“基线”来实现高运动检测。

虽然在上文描述的一个实施例中已经通过使用流标准偏差来确定吸入/呼出转变，但是在其它实施例中，可以确定呼吸特性、具体为吸入/呼出转变而未使用流标准偏差。例如SAD可以直接用于确定呼吸特性而未执行流标准偏差。

本领域技术人员可以在实施要求保护的本发明时从对附图、公开内容和所附权利要求的研读中理解和实现对公开的实施例的其它变化。

在权利要求中，字眼“包括”未排除其它单元或者步骤，并且不定冠词“一个/一种”未排除多个/多种。

单个单元或者设备可以实现权利要求中记载的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施这仅有的事实未指示不能有利使用这些措施的组合。

一个或者多个单元或者设备执行的确定如确定呼吸运动信号和确定呼吸特性可以由任何其它数目的单元或者设备执行。例如步骤103和104可以由单个单元或者由任何其它数目的不同单元执行。可以将确定实施为计算机程序的程序代码装置和/或实施为专用硬件，这些确定具体为根据呼吸运动检测方法的计算和/或对呼吸运动检测装置的控制。

计算机程序可以存储/分布于与其它硬件一起或者作为其它硬件的部分供应的适当介质如光学存储介质或者固态介质上、但是也可以用其它形式、比如经由因特网或者其它有线或者无线电信系统分布。

权利要求中的任何标号不应解释为限制范围。

本发明涉及一种用于检测人的呼吸运动的呼吸运动检测装置。照射器用照射图案照射人，并且检测器随时间检测人上的照射图案。呼吸运动信号确定单元根据检测的照射图案确定时间呼吸运动信号，该时间呼吸运动信号指示人的呼吸运动。照射图案随着人的略微移动而显著变形。因此，由于呼吸运动信号确定单元适于根据检测的照射图案确定时间呼吸运动信号，所以甚至可以确定人的略微呼吸移动。因此可以提高检测人的呼吸移动的灵敏度。

Claims (13)

1.一种用于检测人的呼吸运动的呼吸运动检测装置，所述呼吸运动检测装置(1)包括：

-照射器(3)，用于用正弦照射图案和锯齿照射图案的至少之一照射所述人(2)，

-检测器(4)，用于随时间检测所述人(2)上的所述照射图案(11)，

-呼吸运动信号确定单元(5)，用于根据所检测的照射图案确定时间呼吸运动信号，所述时间呼吸运动信号指示所述人(2)的所述呼吸运动。

2.如权利要求1所述的呼吸运动检测装置，其中所述照射器(3)适于在照射方向(12)上照射所述人(2)，并且所述检测器(4)适于在检测方向(13)上检测所述人(2)上的所述照射图案(11)，其中所述照射方向(12)和所述检测方向(13)不同。

3.如权利要求2所述的呼吸运动检测装置，其中所述照射器(3)和所述检测器(4)适于允许：

-所述照射器(3)在照射角度之下用所述照射图案照射所述人(2)的表面(14)，所述照射角度被限定为在所述照射方向(12)与垂直于所照射的表面(14)的轴之间的角度，并且

-所述检测器(4)在检测角度之下检测所述表面(14)上的所述照射图案，所述检测角度被限定为在所述检测方向(13)与垂直于所照射的表面(14)的轴之间的角度，

其中所述照射角度大于所述检测角度。

4.如权利要求1所述的呼吸运动检测装置，其中所述检测器(4)适于在不同时间检测所述照射图案的多个图像，其中所述呼吸运动信号确定单元(5)适于根据时间连续图像中的对应位置的图像值的绝对差值之和确定所述时间呼吸运动信号。

5.如权利要求1所述的呼吸运动检测装置，其中所述呼吸运动检测装置进一步包括用于根据所确定的时间呼吸运动信号确定所述人的呼吸特性的呼吸特性确定单元(9)。

6.如权利要求5所述的呼吸运动检测装置，其中所述呼吸特性确定单元(9)适于根据所述呼吸运动信号示出局部最小值时的时间确定吸入/呼出转变和呼出/吸入转变。

7.如权利要求6所述的呼吸运动检测装置，其中所述呼吸特性确定单元(9)适于根据高频局部最小值确定所述吸入/呼出转变并且根据低频局部最小值确定所述呼出/吸入转变。

8.如权利要求7所述的呼吸运动检测装置，其中所述呼吸特性确定单元适于：

-对所述呼吸运动信号进行低通滤波，以便滤除高频最小值，

-确定低通滤波后的呼吸运动信号的低频局部最小值，

-根据所确定的低频局部最小值确定所述呼出/吸入转变。

9.如权利要求7所述的呼吸运动检测装置，其中所述呼吸特性确定单元适于：

-计算所述呼吸运动信号的流式标准偏差，

-确定所计算的流式标准偏差的局部最大值，

-确定所述计算的流式标准偏差的峰值的峰值位置，所述峰值具有比预定义的阈值更大的幅度，

-针对所述局部最大值中的每个局部最大值，确定所确定的峰值位置之中与相应局部最大值的位置最近的峰值位置，以及

-根据所述确定的峰值位置确定所述吸入/呼出转变。

10.如权利要求9所述的呼吸运动检测装置，其中所述呼吸特性确定单元进一步适于在确定所述峰值位置之前对所述计算的流式标准偏差加权，其中如果对应呼吸运动信号值位于所述呼吸运动信号的局部最小值或者谷值，则用于所述计算的流式标准偏差值的权值更大，并且其中如果对应呼吸运动信号值未位于所述呼吸运动信号的局部最小值或者谷值，则用于所述计算的流式标准偏差值的权值更小。

11.如权利要求1所述的呼吸运动检测装置，其中所述照射器(3)适于用空间高频照射图案照射所述人。

12.如权利要求1所述的呼吸运动检测装置，其中所述呼吸运动检测装置适于检测多个人的所述呼吸运动，其中：

-所述照射器适于通过所述照射图案照射所述多个人，以及

-所述呼吸运动信号确定单元适于向所述多个人分配所述检测的照射图案的不同区域并且根据所述检测的照射图案的向所述多个人中的一个人分配的区域确定所述一个人的所述呼吸运动。

13.一种用于检测人的呼吸运动的呼吸运动检测方法，所述呼吸运动检测方法包括：

-用正弦照射图案和锯齿照射图案的至少之一照射所述人(2)，

-随时间检测所述人(2)上的所述照射图案，

-根据所检测的照射图案确定呼吸运动信号，所述呼吸运动信号指示所述人(2)的所述呼吸运动。