CN103083008B - 具心跳测量功能的装置以及提高测量心跳准确率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了提高测量心跳准确率的方法，包含检测一使用者的手指，以产生所述手指的检测图像，再根据所述手指的检测图像，得知所述手指的位移信息，然后以所述位移信息补偿所述手指的检测图像，最后以补偿过后的检测图像的亮度变化来测量所述使用者的心跳。本发明通过检测使用者手指的位移变化部分(即动态向量)，来修正心跳检测时所使用的检测图像，如此以提高测得心跳的准确度。而利用本发明的光学式触控器的手持式电子装置，使用者便能够时时检查心跳，提供给使用者更大的便利性。

Description

具心跳测量功能的装置以及提高测量心跳准确率的方法

技术领域

本发明有关一种光学式触控器，更明确地说，指一种具心跳测量功能的光学式触控器、具备光学式触控器的手持式电子装置以及相关的方法。

背景技术

手持式电子装置，如手机，已广泛为民众所使用。在市场的激烈竞争之下，各制造商无不致力于将手持式电子装置的功能推陈出新。现今的手机大部分都具有触控功能，以让使用者可直接在屏幕上操作以进行如拨号的动作。也因为触控功能的设置，衍生出了各式各样的软件，其中之一便是可以测量使用者的心跳/脉搏。然而受限于手机硬件的限制，所测量到的心跳的准确率相对来说是相当低的。若要较准确测量心跳，则需要如血氧计(pulse oximeter)之类的设备来进行测量，且价格高昂，又不像手机会常常携带在身边可以随时进行测量。因此，对于使用者来说，目前并没有较佳的方案。

发明内容

因此，本发明的实施例提供一种具心跳测量功能的光学式触控器。所述光学式触控器包含一图像检测器，用来检测一指示物接触光学触控器时，反射一特定光线的反射光，据以产生关于所述指示物的多个图像信号；一特定频率萃取器，用来根据所述多个图像信号以取得一频率信号与一位移信号，据此产生心跳信息，其中特定频率萃取器根据所述多个图像信号所代表的亮度变化部分，同时分离所述多个图像信号中所代表的位移变化部分以获得所述频率信号，所述频率信号代表位于一特定频率区间的频率，所述位移信号代表所述指示物接触所述光学触控器时于其上的位移信息。

本发明的实施例另提供一种具心跳测量功能的手持式电子装置。所述手持式电子装置包含一光学式触控器，光学式触控器包含一图像检测器与一特定频率萃取器，图像检测器用来检测一指示物接触光学触控器时，反射一特定光线的反射光，以据以产生关于所述指示物的多个图像信号，特定频率萃取器，用来根据所述多个图像信号以取得一频率信号与一位移信号，据此产生心跳信息，其中特定频率萃取器根据所述多个图像信号所代表的亮度变化部分，同时分离所述多个图像信号中所代表的位移变化部分以获得所述频率信号，所述频率信号代表位于一特定频率区间的频率，所述位移信号代表所述指示物接触所述光学触控器时于其上的位移信息。此外，手持式电子装置另包含一显示面板与一处理器，显示面板用来显示一目标物，处理器用来根据代表所述指示物的动态向量的信号，控制所述目标物在所述显示面板中的位置。

本发明的实施例另提供一种提高测量心跳准确率的方法。所述方法包含检测一指示物接触光学触控器时反射一特定光线的反射光，以产生关于所述指示物的多个图像信号；以及根据所述多个图像信号以取得一频率信号与一位移信号，据此产生心跳信息，其中特定频率萃取器根据所述多个图像信号所代表的亮度变化部分，同时分离所述多个图像信号中所代表的位移变化部分以获得所述频率信号，所述频率信号代表位于一特定频率区间的频率，所述位移信号代表所述指示物接触所述光学触控器时于其上的位移信息。

本发明通过检测使用者手指的位移变化部分(即动态向量)，来修正心跳检测时所使用的检测图像，如此以提高测得心跳的准确度。而利用本发明的光学式触控器的手持式电子装置，使用者便能够时时检查心跳，提供给使用者更大的便利性。

附图说明

图1说明本发明的具心跳测量功能的手持式电子装置的简略示意图。

图2说明本发明的具心跳测量功能的光学式触控器的示意图。

其中，附图标记说明如下：

100                       手持式电子装置

110                       显示面板

120                       光学式触控器

210                       滤光器

220                       图像检测器

250                       特定频率萃取器

280                       光源

130                       处理器

C                         游标

F                         手指

X                         距离

SC6、SC7                  信号

IR                        检测图像

具体实施方式

图1说明本发明的具心跳测量功能的手持式电子装置100的简略示意图，其主要用来使读者了解本发明的手持式电子装置100在使用者使用时的情况，而与本发明较无关的手机元件将予以忽略(如键盘、扬声器…等)。手持式电子装置100包含一显示面板110以及一光学式触控器120。显示面板110上面显示一目标物C(如游标)。当使用者欲移动游标C时，使用者可将手指F(指示物)置于光学式触控器120上面并予以移动，光学式触控器120在检测使用者手指F的移动时，游标C也会跟着移动。此外，手持式电子装置100可使用间接触控，也就是说，当手指F在光学式触控器120上移动X时，游标C会移动f(X)，其中f(X)为X的函数且基本上会大于X。这样光学式触控器120的面积，便不需要与显示面板110一样大，而能节省成本。

图2说明本发明的具心跳测量功能的光学式触控器120的示意图。光学式触控器120包含一滤光器210、一图像检测器220、一特定频率萃取器250以及一光源280。

滤光器210用来过滤一特定波段的光线，如可见光范围的波段。因此，图像检测器220所检测到的光线便集中于滤光器210所未滤除的波段，如不可见光的波段(红外光)。而光源280便根据此一特性，发射不可见光，经过手指F的反射，穿透滤光器210，来抵达图像检测器220，也就是说，滤光器210仅容许特定光线被图像检测器220所检测到。

特定频率萃取器250根据所述多个图像信号所代表的亮度变化部分，同时分离所述多个图像信号中所代表的位移变化部分以获得所述频率信号，所述频率信号代表位于一特定频率区间的频率，所述位移信号代表所述指示物接触所述光学触控器时于其上的位移信息，具体来说，特定频率萃取器250用来接收图像检测器220所产生的检测图像IR，并根据连续数个检测图像IR的变化，来判断手指F的移动轨迹(即移动方向与移动距离)，而产生/取得一位移信号(即为指示物接触光学触控器120时于其上的位移信息)。举例来说，手指F会被图像检测器220检测出一特定图案(如指纹)。在时刻T1时，所述特定图案在检测图像IR中的位置为(X1,Y1)；在时刻T2时，所述特定图案在检测图像IR中的位置为(X2,Y2)。则特定频率萃取器250便可比较这两个检测图像以得到位移信息为(X1-X2,Y1-Y2)。

之后，特定频率萃取器250依据图像检测器220所产生的检测图像IR，在一取样时间内，根据所接受到的连续数个检测图像IR的亮度变化部分，同时分离多个检测图像IR中所代表的位移变化部分以获得频率信号，其中所述频率信号所代表的是位于特定频率区间的频率，而所述特定频率区间对应于心跳频率，其中以较佳的实施方式来说，所述特定频率区间可设计为小于250Hz，此外，等效上来说，特定频率萃取器250也可被视为用以利用多个检测图像IR所形成的动态向量(即位移信息)来补偿所得的特定光检测图像的信号，以据以产生所述频率信号，而产生心跳信息SC7。实作上，在分离位移变化部分时，特定频率萃取器250可根据独立成份分析(independent componentanalysis,ICA)函数或盲源分离(blind source separation,BSS)技术来分离位移变化部分。

测量心跳的原理主要是通过在指尖的血液成份来进行。血液成份的多寡会影响到光的吸收量，而血液量会随心跳造成的脉动所引起的血液流入流出血管而产生变化，例如血液的含氧量、含氧容量以及血液容量等，均会因心跳脉动而变化。因此在使用者的手指F置于图像检测器220的检测范围时，图像检测器220所检测到的检测图像IR会由于手指F上的血液量而造成不同的亮度。如此，特定频率萃取器250便可根据在取样时间内亮度变化的次数，计算心跳以得出心跳信息SC7。

另外，值得注意的是，特定频率萃取器250也会根据位移信息，来计算心跳。若手指F有移动，则图像检测器220所检测到的检测图像IR同样会有亮度上的变化。因此若单以检测图像IR的亮度变化来计算心跳，会因为手指F的移动而造成误差。因此，本发明的特点即在于在计算心跳时，除了考虑检测图像IR的亮度变化外，同时也会考虑到手指F移动所造成的影响。是以，特定频率萃取器250会以位移信息(即位移变化部分)所代表的动态向量，来补偿检测图像IR由于手指F移动所造成的差异，进而能够得到较正确的心跳信息SC7。

然而，若手指F移动的程度太高，即动态向量过高时，有可能会造成根本无法测量心跳的状态，如手指F已经离开图像检测器210所能检测的范围。因此，在本发明中，可设定一临界值。当动态向量(即位移变化部分)超过所述临界值时，则可判断所测得的心跳信息SC7为无效，或者停止继续计算心跳，又或者通知使用者需将手指F移至适当位置以使心跳计算器250能够重新进行心跳测量。

此外，本发明的手持式电子装置100另包含一处理器130。处理器130接收上述的动态向量，并套入一预定的演算法，产生控制信号SC6，以移动显示面板110上的游标C。举例来说，当手指F在触控器120上左移X时，处理器130可以控制游标C同样地左移X，或者左移2X，端看其演算法的设计。

根据上面的论述，本发明可以区分为两种操作模式：正常模式与心跳检测模式。在正常模式下，特定频率萃取器250可以停止运作，而使用者可任意地移动手指F以移动显示面板110上的游标。在心跳检测模式下，特定频率萃取器250开始运作，此时使用者不能随意移动手指F，如果手指F移动的程度太大，处理器130会控制显示面板110于其上显示检测失败或者是需要重新检测。通过这样的控制机制，可以让最后测量得的心跳信息，具有较高的准确度。

另外，在实际应用上，在图像检测器前端一般会设置镜头与光圈，但由于为非本发明重点且为本领域的技术人员所熟知，故不赘述。若要提升图像检测器的检测品质，可以加强光源的强度或者是将光圈调大，都会有提升检测品质的效果。

综上所述，本发明的光学式触控器，除了可以提供使用者触控功能外，也能够提供心跳检测的功能。另外，再通过检测使用者手指的位移变化部分(即动态向量)，来修正心跳检测时所使用的检测图像，如此以提高测得心跳的准确度。而利用本发明的光学式触控器的手持式电子装置，使用者便能够时时检查心跳，提供给使用者更大的便利性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (18)

1.一种具心跳测量功能的光学式触控器，其特征是，包含：

一图像检测器，用来检测一指示物接触所述光学式触控器时，反射一特定光线的反射光，据以产生关于所述指示物的多个图像信号；

一特定频率萃取器，用来根据所述多个图像信号以取得一频率信号以及一位移信号，据此产生一心跳信息，其中所述特定频率萃取器根据所述多个图像信号所代表的亮度变化部分，同时分离所述多个图像信号中所代表的位移变化部分以获得所述频率信号，所述频率信号代表位于一特定频率区间的频率，所述位移信号代表所述指示物接触所述光学式触控器时，于其上的位移信息。

2.如权利要求1所述的光学式触控器，其特征是，当所述位移变化部分大于一预定值时，所述特定频率萃取器停止计算所述频率信号。

3.如权利要求1所述的光学式触控器，其特征是，所述特定频率区间对应心跳频率。

4.如权利要求1所述的光学式触控器，其特征是，所述特定频率萃取器以所述多个图像信号所形成的一动态向量，补偿所得的所述多个图像信号，据以产生所述频率信号。

5.如权利要求1所述的光学式触控器，其特征是，另包含一滤光器，仅容许所述特定光线被所述图像检测器所检测。

6.如权利要求1所述的光学式触控器，其特征是，所述特定频率萃取器根据独立成份分析函数来分离位移变化部分。

7.如权利要求1所述的光学式触控器，其特征是，所述特定光线为不可见光。

8.一种具心跳测量功能的手持式电子装置，其特征是，包含：

一光学式触控器，包含：

一图像检测器，用来检测一指示物接触所述光学式触控器时，反射一特定光线的反射光，以据以产生关于所述指示物的多个图像信号；以及

一特定频率萃取器，用来根据所述多个图像信号以取得一频率信号以及一位移信号，据此产生一心跳信息，其中所述特定频率萃取器根据所述多个图像信号所代表的亮度变化部分，同时分离所述多个图像信号中所代表的位移变化部分以获得所述频率信号，所述频率信号代表位于一特定频率区间的频率，所述位移信号代表所述指示物接触所述光学式触控器时，于其上的位移信息；

一显示面板，用来显示一目标物；以及

一处理器，用来根据代表所述指示物的所述位移变化部分的所述位移信号，控制所述目标物在所述显示面板中的位置。

9.如权利要求8所述的手持式电子装置，其特征是，当所述位移变化部分大于一预定值时，所述特定频率萃取器停止计算所述频率信号。

10.如权利要求8所述的手持式电子装置，其特征是，所述特定频率区间对应心跳频率。

11.如权利要求8所述的手持式电子装置，其特征是，所述特定频率萃取器以所述多个图像信号所形成的一动态向量，补偿所得的所述多个图像信号，据以产生所述频率信号。

12.如权利要求8所述的手持式电子装置，其特征是，另包含一滤光器，以仅容许所述特定光线被所述图像检测器所检测。

13.如权利要求8所述的手持式电子装置，其特征是，所述特定频率萃取器根据独立成份分析函数来分离位移变化部分。

14.如权利要求8所述的手持式电子装置，其特征是，所述特定光线为不可见光。

15.一种提高测量心跳准确率的方法，其特征是，包含：

检测一指示物接触光学式触控器时，反射一特定光线的反射光，据以产生关于所述指示物的多个图像信号；以及

根据所述多个图像信号以取得一频率信号以及一位移信号，据此产生一心跳信息；

其中取得所述频率信号的步骤根据所述多个图像信号所代表的亮度变化部分，同时分离所述多个图像信号中所代表的位移变化部分以获得所述频率信号；以及，所述频率信号代表位于一特定频率区间的频率，所述位移信号代表所述指示物接触所述光学式触控器时，于其上的位移信息。

16.如权利要求15所述的方法，其特征是，另包含：

当所述位移变化部分大于一预定值时，停止计算所述频率信号。

17.如权利要求15所述的方法，其特征是，所述特定频率区间对应心跳频率。

18.如权利要求15所述的方法，其特征是，产生所述频率信号的步骤包含有：

以所述多个图像信号所形成的一动态向量，补偿所得的所述多个图像信号，以据以产生所述频率信号。