CN103156622A - 心冲击图分析装置、方法和在车上使用心冲击图的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种心冲击图（BCG）分析装置、方法和在车上使用心冲击图的系统。在启动BCG测量时选择基本模式。在预定时间段内测量与BCG有关的数据。通过比较被测数据与基本模式来判断基本模式是否适于被测数据。如果基本模式适于被测BCG数据，则收集与BCG有关的连续数据。使用连续数据，基于模式匹配来执行信号处理。利用信号处理的结果来识别被检查者的生物状态。测量被检查者的姿势，并且如果被检查者的姿势改变，则搜索模式DB，将基本模式变为适合模式，然后执行信号处理。

Description

心冲击图分析装置、方法和在车上使用心冲击图的系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月15日提交的韩国专利申请第10-2011-0135569号的优先权，该申请的全部内容为所有目的通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及以下技术，即测量并分析乘客的心冲击图，进而利用心冲击图执行后续动作，诸如执行通风或按摩乘客。

背景技术

心冲击图（BCG）涉及测量身体对心脏射血的反力，然后使心脏的状态能够被估计。测量的原理为，根据心脏射血的反力，通过测量血液加速的微小变化或者体重变化来获得BCG信号。

图1示出了常规BCG测量的原理。即，将能够测量压力或重力的传感器设置在人和地面之间，并且传感器构造成测量一段时间内的变化。如图所示，BCG与心电图（ECG）一起测量，然后用于基于ECG的R峰值来确定BCG的大小、时间间隔、倾斜等，从而使BCG信号能够被分析。

例如，图2示出了上述BCG信号分析的实例，其中I表示在心脏经由大动脉射血时所发出的信号，并且J表示在血液向下流至身体的下部时所发出的信号，从而左心室的收缩力可源自I和J信号的大小。

上述BCG信号分析的基本步骤是，根据已经获得的BCG波形在时间轴线上确定J峰值的位置。常规的检测峰值方法包括阈值化、模板匹配、小波分析等，并且在这些方法中因BCG信号的特性，致使模板匹配使用最广泛。

然而，该模板匹配的缺点在于，当所准备的标准模板与已被测量并输入的BCG信号不匹配时，在峰值检测中可能引起严重的误差。

特别地，为了使用模板匹配在被检测BCG信号易于因被检查者的姿势或环境（如在车中）而发生变化的特定环境下分析BCG信号，此时除非模板适当地变化并且存在应对该环境的方法，否则不可能适当地分析BCG信号并基于分析结果来采取后续动作。

即，在车等中检测并分析BCG信号然后检测乘客（诸如驾驶员）的物理状态并基于该物理状态采取适当的动作的系统构造中，用于检测BCG信号的传感器通常必须安装在座椅下方。在该情形下，当由人体产生的BCG信号传送至传感器时，座椅的罩、缓冲垫等可能会影响并改变BCG信号的形状。此外，由于生成最强的BCG的方向随心脏相对于地面的方向而变化，因此由传感器测得的信号形状可能根据被检查者的姿势，诸如被检查者的上体向前/向后和向左/向右倾斜或者上体的弯曲度而变化。结果，仅当用于分析BCG信号的模板必须能够根据被检查者的姿势等适当地改变并使用时，才能准确地分析BCG信号。

本背景部分所公开的信息仅仅为了增强理解本发明的主要背景，并且不应该被视为承认或者在任何形式上暗示，该信息构成已经为本领域技术人员所熟知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面提供一种心冲击图（BCG）分析装置和方法，以及在使用该装置和方法的车上使用BCG的系统，其可以通过适当地考虑被检查者在易变环境（诸如车中）中姿势等的变化来适当地分析从被检查者所测的BCG信号，由此使被检查者的物理状态能够被精确诊断，并且根据物理状态来采取适当的后续动作。

本发明的各个方面提供一种心冲击图（BCG）分析方法，其包括：在启动BCG测量时选择基本模式；在预定时间段内测量与BCG有关的数据；通过比较被测数据与所述基本模式来判断所述基本模式是否适于所述被测数据；如果判断出所述基本模式适于被测BCG数据，则收集与所述BCG有关的连续数据；使用所述连续数据，基于模式匹配来执行信号处理；利用所述信号处理的结果来识别所述被检查者的生物状态；以及测量所述被检查者的姿势，并且如果所述被检查者的姿势改变，则搜索模式数据库（DB），将基本模式变为适合模式，然后执行信号处理。

本发明的各个方面提供一种心冲击图（BCG）分析方法，包括测量被检查者的姿势；根据所测的姿势选择模式；利用所选模式，通过执行模式匹配来处理信号；以及利用在所述处理信号步骤中所获得的结果来识别所述被检查者的生物状态。

本发明的各个方面提供一种心冲击图（BCG）分析装置，包括姿势测量传感器，其测量被检查者的姿势；模式数据库（DB），其通过对被检查者的多个个别姿势的BCG信号进行标准化并且提取典型模式来构造；BCG测量单元，其测量所述被检查者的BCG信号；信号处理单元，其对由所述BCG测量单元测得的BCG信号进行处理，以使BCG信号与所述模式DB的模式匹配，由此计算期望数据；以及生物状态识别单元，其利用由所述信号处理单元获取的结果值来识别所述被检查者的生物状态。

本发明的各个方面提供一种在车上使用心冲击图（BCG）的系统，包括姿势测量传感器，其测量被检查者的姿势；模式数据库（DB），其通过使被检查者的多个个别姿势的BCG信号标准化并且提取典型模式来构造；BCG测量单元，其测量所述被检查者的BCG信号；信号处理单元，其对由所述BCG测量单元测得的BCG信号进行处理，以使BCG信号与所述模式DB的模式匹配，由此计算期望数据；生物状态识别单元，其利用由所述信号处理单元获取的结果值来识别所述被检查者的生物状态；以及状态管理单元，其根据由所述生物状态识别单元识别的生物状态来驱动车中可能影响所述被检查者的生物状态的设备。

本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1是示出BCG信号的常规测量的视图。

图2是示出BCG信号的常规分析实例的视图。

图3是示出根据本发明的示例性BCG分析方法的流程图。

图4是示出根据本发明的示例性BCG分析装置的框图。

图5是示出根据本发明的在车上使用心冲击图的示例性系统的框图。

具体实施方式

下面详细参考本发明的各个实施例，其实例示出在附图中并且在下文中进行描述。虽然将结合示例性实施例描述本发明，但应该理解该描述的意图不是将本发明限制于那些示例性实施例。相反，本发明意在不仅覆盖示例性实施例，而且还覆盖可包含在由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的各种替代、修改、等同物和其它实施例。

参考图3，根据本发明心冲击图（BCG）分析方法的实施例包括：姿势测量步骤S10，其测量被检查者的姿势；模式选择步骤S20，其根据被测姿势来选择模式；信号处理步骤S30，其利用被选模式通过执行模式匹配来处理信号；以及识别步骤S40，其利用信号处理步骤S30的结果来识别被检查者的生物状态。

即，模式选择步骤S20根据在姿势测量步骤S10中所测得的被检查者的姿势来执行，以便不管被检查者呈现出的各种姿势和被检查者变化的姿势，总是可以通过执行适当的模式匹配来执行信号处理步骤S30，从而能够执行更快速且精确的BCG分析。

在姿势测量步骤S10之后，可以进一步执行姿势改变判断步骤，即判断被检查者的姿势是否改变。如果判断出被检查的姿势已经改变，则从模式数据库（DB）中选择新的模式，然后执行信号处理步骤S30。

用这种方法来连续监视被检查者的姿势，并且实时地合并姿势变化，从而总是可以准确且快速地分析BCG，进而可以预期各种服务（诸如，基于分析结果的按摩或通风）的感受性和操作精度。

作为搜索模式DB的结果，如果判断出不存在与被检查者的被测姿势匹配的模式，则该方法可以构造成，还执行模式生成步骤S50以便根据与类似于被检查者当前姿势的姿势对应的模式来生成最适于被检查者的当前姿势的模式，其后执行信号处理步骤S30。

即，由于模式DB不能存储所有可能姿势的模式，因此如果测量模糊姿势，即难于确定被测姿势对应哪一个特定模式，则可以根据与类似于被测姿势的姿势对应的模式来生成适于被测姿势的新模式，然后可以将该新模式应用于该方法。

具体而言，图3的实施例包括：步骤S101，其在启动BCG测量时选择基本模式；步骤S102，其在预定时间段内测量与BCG有关的数据；步骤S103，其通过比较被测数据与基本模式，来判断基本模式是否适于被测数据；步骤S104，如果基本模式适于被测数据，则步骤S104收集与BCG有关的连续数据；步骤S105，其使用连续数据基于模式匹配来执行信号处理；步骤S106，其使用执行信号处理的结果来识别被检查者的生物状态；以及步骤S107，其测量被检查者的姿势，并且如果姿势改变，则在模式DB中搜索适合模式，将基本模式变为适合模式，然后执行信号处理。

即，一旦BCG测量启动，就选择基本模式。然后，在预定时间段内，例如在一秒内测量并收集BCG数据，并且将BCG数据与基本模式相比较，从而判断基本模式是否适于BCG数据。如果判断出基本模式适于BCG数据，则收集连续BCG数据，然后利用该模式执行模式匹配，并且执行信号处理以提取所需的其它块信息。可以利用信号处理结果来识别被检查者的生物状态，诸如被检查者的压力水平或觉醒状态。

当然，作为通过比较被测数据与基本模式来判断基本模式是否适于被测数据的结果，如果基本模式不适合，则执行步骤S108，即搜索模式DB然后将基本模式变为适合模式。作为搜索模式DB的结果，如果发现没有模式适于被检查者的姿势，则还执行步骤S109，即根据与类似于当前姿势的姿势对应的模式来生成最适于被检查者的当前姿势的模式。

以下，参考图4描述用于实现根据本发明的BCG分析方法的BCG分析装置的构造。BCG分析装置包括姿势测量传感器1、模式DB 3、BCG测量单元5、信号处理单元7和生物状态识别单元9。姿势测量传感器1测量被检查者的姿势，并且模式DB 3通过对被检查者的多个个别姿势的BCG信号进行标准化并且提取典型的模式来构造。BCG测量单元5测量被检查者的BCG信号。信号处理单元7对由BCG测量单元5测得的BCG信号进行处理，以使BCG信号与模式DB的模式匹配，由此计算期望数据。生物状态识别单元9利用由信号处理单元7获得的结果值来识别被检查者的生物状态。

BCG分析装置还可以包括模式生成单元11，以便当在模式DB中没有发现与由姿势测量传感器1测得的姿势对应的模式时，根据与类似于被检查者的当前姿势的姿势对应的模式来生成最适于被检查者的当前被测姿势的模式。

在该情形下，姿势测量传感器1可以作为用于捕捉被检查者的照相机、安装在人体上的惯性传感器、用于座椅的倾斜传感器、用于座椅带子的弹性传感器、嵌入在座椅中的压力传感器等的选择性组合来实现。使用这些传感器，姿势测量传感器1检测被检查者的重心移动并且确定被检查者的向前/向后和向左/向右倾斜或者被检查者的弯曲度。

同时，在车上使用BCG的系统可以利用上述BCG分析方法和装置来构造。该系统包括姿势测量传感器1、模式DB 3、BCG测量单元5、信号处理单元7、生物状态识别单元9和状态管理单元13。姿势测量传感器1测量被检查者的姿势，并且模式DB 3通过对被检查者的多个个别姿势的BCG信号进行标准化并且提取典型的模式来构造。BCG测量单元5测量被检查者的BCG信号。信号处理单元7对由BCG测量单元5测得的BCG信号进行处理，以使BCG信号与模式DB的模式匹配，由此计算期望数据。生物状态识别单元9利用由信号处理单元7获得的结果值来识别被检查者的生物状态。状态管理单元13根据由生物状态识别单元9识别的生物状态来驱动车中可能影响被检查者的生物状态的设备。

即，该系统实现为，将状态管理单元13添加至根据本发明的BCG分析装置。状态管理单元13可以是用于显示被检查者的生物状态以使被检查者能够观察生物状态的显示设备，用于生成语音引导的语音提示设备，用于执行通风的通风设备或设置在座椅上的按摩设备。

如上所述，本发明的优点在于，可以通过适当地考虑在易变环境中（诸如在车中）被检查者的姿势变化等来适当地分析从被检查者测得的BCG信号，从而可以准确地诊断被检查者的物理状态，以便可以基于物理状态采取适当的后续动作，诸如为车中的被检查者提供按摩功能等或者使车的内部通风，因此使车的适销性最大化。

为了便于在所附权利要求书中进行解释和精确定义，术语上或下，前或后，内或外等用于参考图中示出的示例性实施例的特征的位置描述这些特征。

出于说明和描述的目的给出以上本发明具体示例性实施例的描述。其目的不在于穷举或将本发明限定为所公开的确切形式，并且显然可以根据以上教导进行许多修改和变型。选择并且描述示例性实施例是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使本领域技术人员能够构造和利用本发明的各种示例性实施例，以及其各种替代和修改。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同内容限定。

Claims (9)

1.一种心冲击图分析方法，包括：

在启动心冲击图测量时选择基本模式；

在预定时间段内测量与心冲击图有关的数据；

通过比较被测数据与所述基本模式来判断所述基本模式是否适于所述被测数据；

如果判断出所述基本模式适于被测心冲击图数据，则收集与所述心冲击图有关的连续数据；

使用所述连续数据，基于模式匹配来执行信号处理；

利用所述信号处理的结果来识别被检查者的生物状态；以及

测量所述被检查者的姿势，并且如果所述被检查者的姿势改变，则搜索模式数据库，将基本模式变为适合模式，然后执行信号处理。

2.根据权利要求1所述的心冲击图分析方法，其中作为所述通过比较被测数据与基本模式来判断基本模式是否适于被测数据的结果，如果判断出所述基本模式不适合，则通过搜索所述模式数据库来将所述基本模式变为适合模式。

3.根据权利要求1所述的心冲击图分析方法，还包括：

作为搜索所述模式数据库的结果，如果发现没有模式适于被检查者的姿势，则根据与类似于所述被检查者的当前姿势的姿势对应的模式来生成最适于所述被检查者的当前姿势的模式。

4.一种心冲击图分析方法，包括：

测量被检查者的姿势；

根据所测的姿势选择模式；

利用所选模式，通过执行模式匹配来处理信号；以及

利用在所述处理信号步骤中所获得的结果来识别所述被检查者的生物状态。

5.根据权利要求4所述的心冲击图分析方法，还包括，在测量姿势之后，判断所述被检查者的姿势是否改变，

其中，如果判断出所述被检查者的姿势已改变，则从模式数据库中选择新模式，其后执行所述处理信号步骤。

6.根据权利要求5所述的心冲击图分析方法，还包括：

作为搜索所述模式数据库的结果，如果判断出在所述模式数据库中没有发现与被检查者的被测姿势匹配的模式，则根据与类似于所述被检查者的当前姿势的姿势对应的模式来生成最适于所述被检查者的当前姿势的模式，

其中，在生成最适合模式之后，执行所述处理信号的步骤。

7.一种心冲击图分析装置，包括：

姿势测量传感器，用于测量被检查者的姿势；

模式数据库，所述模式数据库通过对被检查者的多个个别姿势的心冲击图信号进行标准化并且提取典型模式来构造；

心冲击图测量单元，用于测量所述被检查者的心冲击图信号；

信号处理单元，所述信号处理单元对由所述心冲击图测量单元测得的心冲击图信号进行处理，以使心冲击图信号与所述模式数据库的模式匹配，由此计算期望数据；以及

生物状态识别单元，所述生物状态识别单元利用由所述信号处理单元获取的结果值来识别所述被检查者的生物状态。

8.根据权利要求7所述的心冲击图分析装置，还包括：

模式生成单元，如果在模式数据库中没有发现与由所述姿势测量传感器测得的姿势对应的模式时，所述模式生成单元根据与类似于所述被检查者的当前被测姿势的姿势对应的模式来生成最适于所述被检查者的当前被测姿势的模式。

9.一种在车上使用心冲击图的系统，包括：

姿势测量传感器，用于测量被检查者的姿势；

模式数据库，所述模式数据库通过对被检查者的多个个别姿势的心冲击图信号进行标准化并且提取典型模式来构造；

心冲击图测量单元，用于测量所述被检查者的心冲击图信号；

信号处理单元，所述信号处理单元对由所述心冲击图测量单元测得的心冲击图信号进行处理，以使心冲击图信号与所述模式数据库的模式匹配，由此计算期望数据；

生物状态识别单元，所述生物状态识别单元利用由所述信号处理单元获取的结果值来识别所述被检查者的生物状态；以及

状态管理单元，用于根据由所述生物状态识别单元识别的生物状态来驱动车中影响所述被检查者的生物状态的设备。

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