CN105050502B - 用于根据图像数据确定呼吸体积信号的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于确定来自对象(12)的呼吸体积信号的装置(10)，所述装置包括：处理单元(28)，其用于接收从视场(42)检测到的图像数据(26)，并且用于根据所述图像数据(26)来确定包括所述对象(12)的生命体征信息(R)的交变信号(S)；分析单元(30)，其用于基于所述交变信号(S)来确定与所述对象(12)的呼吸参数相对应的至少一个特性参数(A)；校准单元(32)，其用于基于借助于空气流测量或空气体积测量在所述对象(12)的吸气和/或呼气期间测得的呼吸量来确定校准值(V1、V2)；以及计算单元(34)，其用于基于所述校准值(V1、V2)和所述至少一个特性参数(A)来计算所述对象(12)的所述呼吸体积。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确定来自对象的呼吸体积信号的装置和一种对应的方法，具体地，本发明涉及能够用于远程地确定对象的呼吸体积的测量，其中，自动地确定感兴趣区域并且通过远程测量来频繁地或连续地确定对象的呼吸体积。
背景技术
人的生命体征(例如，呼吸速率)用作针对人的当前状态的指示符，并且用作对严重的医学事件的预测。因此，在住院护理环境和门诊护理环境、在家、或者在另外的健康、休闲或健身环境中广泛地监测生命体征。
对生命体征或生理信号(例如，呼吸速率)的基于相机的监测是用于远程地或非接触地测量人的生命体征的已知技术。对生命体征的基于相机的监测除了完全非接触的优点以外还允许二维信息，所述二维信息使得能够进行多点且大面积的测量，并且对生命体征的基于相机的监测常常包含额外的背景信息。该额外的信息可以被使用在对额外的生命体征(例如，呼吸体积)的测量中。
呼吸体积测量对于呼吸疾病诊断以及诸如睡眠诊断和新生儿学的治疗评价是重要的。临床实践中的用于测量呼吸体积的常见系统要求对肺活量计的使用，然而，这些肺活量计是笨重的，要求许多探头并且是基于流量的测量，这强迫对象通过管来吸入或呼出，这对于用户来说是极其不方便的。该测量还高度地依赖于患者的合作，并且其干涉对象的正常呼吸，并且对于具有呼吸困难的患者难以使用。
现有的基于相机的呼吸体积测量要求对整个胸腔的三维图的计算或者需要被附着到对象的标记。三维表面重建要求相机对整个胸腔的准确估计，并且需要活跃的源辐射源或多个相机来提供可靠的三维图，这是大的技术努力。备选地，对必须被附着到对象的胸腔的标记的使用在实践中是不方便的。
例如根据WO 2009 36312 A2已知一种用于使用用于测量身体移动的阻抗接触探头来测量呼吸变化性的对应的装置。
已知使用深度感测相机或三维相机来检测呼吸并确定对象的呼吸体积的其他方法。
用于测量来自对象的呼吸体积的已知方法的缺点是技术努力归因于对呼吸体积的复杂的三维光学测量而增加，或者对已知系统的使用归因于使用了用于检测对象的胸腔的运动的肺活量计或标记而是不方便的。
US 2013/0002832 A1公开了一种用于监测目标的方法和系统，所述方法和系统包括将辐射样式投影到所述目标上；在第一时间处记录表示所述目标上的经投影的辐射样式的部分的第一图像数据，其中，所述第一图像数据表示在第一时间处所述目标的三维配置；在第二时间处记录表示所述目标上的经投影的辐射样式的部分的第二图像数据，其中，所述第二图像数据表示在第二时间处所述目标的三维配置；并且处理所述第一图像数据和所述第二图像数据，以生成表示在所述第一时间与所述第二时间之间所述目标的所述配置的变化的不同数据。
WO 2012/140531 A1公开了一种用于从特征信号提取信息的设备和方法，其中，能从由目标发出或反射的电磁辐射导出的数据流被接收，并且其中，所述数据流包括连续的或离散的特性信号，所述特性信号包括指示要被检测并且将被利用的期望的目标运动的生理信息，以便提取至少一个至少部分地周期性的感兴趣生命体征。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于确定来自对象的呼吸体积信号的改进的装置和对应的改进的方法，所述改进的装置和所述对应的改进的方法对于用户来说更方便并且能够利用低技术努力而被实施。
根据本发明的一方面，提供了一种用于确定来自对象的呼吸体积信号的装置，包括：
-处理单元，其用于接收从视场确定的图像数据，并且用于根据接收到的图像数据来确定包括所述对象的生命体征信息的交变信号，
-分析单元，其用于基于所述交变信号来确定与所述对象的呼吸参数相对应的至少一个特性参数，
-校准单元，其用于基于借助于空气流测量或空气体积测量在所述对象的吸气和/或呼气期间测得的呼吸量来确定校准值，以及
-计算单元，其用于基于所述校准值和所述至少一个特性参数来计算所述对象的所述呼吸体积。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于确定来自对象的呼吸体积信号的方法，包括以下步骤：
-接收从视场确定的图像数据，
-根据接收到的图像数据来确定包括所述对象的生命体征信息的交变信号，
-基于所述交变信号来确定与所述对象的呼吸参数相对应的至少一个特性参数，
-基于借助于空气流测量或空气体积测量在所述对象的吸气和/或呼气期间测得的呼吸量来确定校准值，并且
-基于所述校准值和所述特性参数来计算所述对象的所述呼吸体积。
在本发明的又另外的方面中，提供了一种包括程序代码单元的计算机程序以及一种非瞬态计算机可读记录介质，所述程序代码单元用于当所述计算机程序在计算机上运行时令计算机执行处理方法的步骤，所述非瞬态计算机可读记录介质在其中存储计算机程序产品，当由处理器运行时，所述计算机程序产品令本文中所公开的所述方法被执行。
在从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。应当理解，要求保护的方法具有与要求保护的设备以及与在从属权利要求中所定义的相似和/或相同的优选实施例。
本发明基于这样的想法，即，基于从视场确定的图像数据借助于远程测量来确定交变信号，并且借助于空气流测量或空气体积测量来对测量结果进行校准，并且使两种测量相关，以便基于所述远程测量来计算所述对象的绝对呼吸体积。由于所述远程测量是借助于空气流测量或空气体积测量而被校准的，因此所述远程测量能够用于确定所述绝对呼吸体积，使得对所述呼吸体积的连续的或频繁的远程测量是可能的，而不需要额外的标记或对所述对象的三维测量。
因此，能够利用对于用户来说方便的低技术努力来提供对对象的所述呼吸体积的远程测量。
在优选实施例中，所述处理单元被连接到图像检测单元，所述图像检测单元用于提供来自所述视场的图像数据。这是用于利用低技术努力以非接触的方式确定来自所述对象的呼吸信息的简单的可能的方案。
在优选实施例中，所述交变信号是基于从所述图像数据导出的移动样式而被确定的。这是用于确定来自所述对象的所述呼吸信息的可靠的可能的方案，这是因为检测到的所述对象的移动具有与呼吸速率的对应性。
根据优选实施例，所述交变信号是基于根据所述移动样式所确定的移动向量而被确定的。这是用于以高精确度和低技术努力来确定与所述对象的呼吸相对应的所述交变信号的简单的解决方案。
根据优选实施例，所述处理单元包括选择单元，所述选择单元用于基于从所述视场确定的多个交变信号来选择所述视场中的至少一个区。这是用于基于所述视场中的所述对象的移动来确定来自所述视场的感兴趣区域以便增加所述测量的可靠性并且降低错误测量的可能性的简单的解决方案。
优选地，所述分析单元适于确定所述交变信号的谱参数以用于选择所述至少一个区。这是用于增加可靠性的可能的方案，这是因为交变信号的谱用于选择所述感兴趣区域，使得对于对所述感兴趣区域的选择，干扰信号和噪声并不被考虑。
根据另外的优选实施例，所述分析单元适于基于从所选择的区确定的所述交变信号来确定所述特性参数。这是用于进一步地增加对所述呼吸信号的检测的可靠性的可能的方案，这是因为所述交变信号是从作为所述感兴趣区域的所选择的区确定的。
所述至少一个特性参数是基于从所述视场的不同区确定的多个交变信号而被确定的。这是用于增加对所述特性参数的确定的可靠性的可能的方案，这是因为所述生命体征的信号强度能够被增大并且噪声能够被减小。
从所述不同区确定的所述交变信号通过权重因子而被加权。这是用于基于信号质量来对来自不同区的所述交变信号进行不同考虑的可能的方案。
还优选地，所述特性参数是所述交变信号的幅度。这是用于使所述对象的对应于呼吸的移动与由所述校准单元测得的所述呼吸体积相关以便在初始校准之后连续地确定所述绝对呼吸体积的可能的方案。
还优选地，所述校准单元适于在吸气或呼气循环期间测量所述对象的所述呼吸量。这是用于确定所述对象的完整的呼气与完整的吸气之间的整个呼吸量的可能的方案。
还优选地，所述校准单元包括空气流测量设备，以用于测量所述呼吸量。这是用于利用低技术努力来校准测量结果的简单的可能的方案，这是因为基于空气流测量，肺活量计能够利用低技术努力来精确地确定空气体积。
在优选实施例中，所述校准单元适于使所述特性参数与测得的呼吸量相关，以确定所述校准值并计算所述呼吸体积。这是用于将对所述对象的呼吸的两种测量组合并用于确定所述校准值以便提供连续的呼吸量测量的精确的可能的方案。
在优选实施例中，所述校准单元适于在吸气和呼气循环期间测量所述对象的所述呼吸量，其中，最大吸气体积与所述特性参数的对应的最大值相关，并且最小吸气体积与所述特性参数的对应的最小值相关，以确定所述校准值，并且其中，所述特性参数根据所确定的校准值而被缩放，以连续地计算所述呼吸体积。这是用于利用低技术努力来使两种不同的测量相关以便在校准之后远程地确定所述呼吸体积的可能的方案。
在优选实施例中，所述计算单元适于计算针对对所述校准值的所述确定之后的呼吸循环的所述呼吸体积。这是用于在已经在所述测量的开始处执行了所述校准之后完全非接触地确定所述呼吸体积的简单的可能的方案。
如以上所提及的，本发明基于这样的想法，即，基于两种不同的测量来确定所述呼吸体积。一种测量基于空气流，以便校准所述测量，而第二种测量是基于从所述对象接收到的辐射的非接触测量，其中，两种测量是相关的，以便基于远程测量来频繁地和/或连续地确定所述对象的所述呼吸体积。由于所述两种不同的测量的结果由所述装置使用并由所述装置进行相关，因此能够利用低技术努力并以对于患者的高舒适度来确定所述呼吸体积。
附图说明
参考下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将是明显的并且得到阐明。
图1示出了用于确定来自对象的呼吸体积信号的装置的总体布局的示意性图示，
图2示出了指示呼吸信号的对象的运动的示意性图示，
图3示出了与呼吸信号相对应的、从对象导出的交变信号的时序图，
图4示出了图3中示出的交变信号的频率谱，
图5示出了用于图示选择视场中的感兴趣区域以用于确定呼吸信号的示意性图像，
图6示出了从视场的图像数据导出的呼吸信号的示意性时序图，
图7示出了呼吸信号以及与呼吸体积的校准测量结果的相关性的时序图，并且
图8示出了表示用于确定来自对象的呼吸体积信号的方法的实施例的步骤的方框图。
具体实施方式
图1示出了总体上由10指代的、用于确定来自对象12的呼吸体积信号的装置的示意性绘图。对象12(例如，待在床上的患者)位于支撑体14上。对象的头16通常是关于对象的呼吸的非指示性部分，其中，胸18是关于对象12的呼吸的指示性部分。图1示出的常见情形的一般问题是，不能够利用低技术努力来远程地或非接触地测量呼吸体积。一般地，借助于相机系统或远程系统，通常仅检测呼吸速率或心率。
装置10包括图像检测设备22，例如，能够用于记录对象12的图像帧的单色相机。能够从由对象12发出或反射的电磁辐射24导出图像帧。为了从图像数据26(例如，图像帧的序列)提取图像信息，图像数据26被提供到图像处理单元28。单色相机22向图像处理单元28提供二维图像或图像数据26。
图像检测设备22适于捕捉属于电磁辐射24的至少谱分量的图像。图像检测设备22可以提供从包括要被测量的对象12的视场捕捉到的图像帧的离散序列或连续图像数据。
图像处理单元28适于接收来自图像检测设备22的图像数据26，以总体评价图像数据26并检测对象12的感兴趣区域(即，作为对对象12的呼吸的指示性部分的胸腔18)。为了检测感兴趣区域(例如，胸腔18)，图像处理单元28适于将捕捉到的图像划分成视场的场的段或区，并且适于单独地评价图像段，以便确定感兴趣区域。图像处理单元28将捕捉到的图像划分成图像段，并且检测来自视场中与目标的运动相对应的不同段的运动向量，所述目标的运动包括对象12的作为对呼吸的指示性部分的胸18或胸腔区域18的运动。借助于图像段中的样式检测或借助于图像段中的边缘检测来确定运动向量。例如，WO 2012/140531 A1公开了一种用于边缘检测或样式检测并且用于从捕捉到的图像帧导出运动向量的方法。
图像处理单元28根据运动向量来确定交变信号，并且借助于如以下详细描述的被包括在图像处理单元28中的频率分析单元来确定所述交变信号中的每个的谱参数。由选择单元来分析图像数据26的段中的每个的谱参数，所述选择单元是图像处理单元28的部分。选择单元对从其中导出交变信号的图像数据的那些段进行选择，所述交变信号被认为是与呼吸信号相对应的。选择单元基于各自的谱参数来选择段。所述谱参数是交变信号的频率谱或谱能量分布。由于对象12的呼吸信号具有特性谱能量分布或特性频率，因此选择单元能够选择包括对象12的呼吸信号的段，并且因此，选择单元10在图像数据26中识别对象12的胸18或胸腔区域18，以用于确定呼吸信号。
选择单元依赖于如以下所描述的频率分析来确定针对不同的图像段中的每个的权重因子。
图像处理单元28被连接到分析单元30，并且向分析单元30提供交变信号以用于确定与对象12的呼吸相对应的呼吸信号。分析单元30接收来自不同的图像段的交变信号以及来自图像处理单元28的针对不同的图像段的各自的权重因子，并且基于所述交变信号和所述权重因子来计算呼吸信号。因此，基于图像数据26来计算呼吸信号，并且完全非接触地确定呼吸信号。分析单元30确定呼吸信号的至少一个特性参数，例如，呼吸信号的幅度和/或呼吸信号的最大值和最小值，以便如以下所描述地确定呼吸体积。
装置10还包括校准单元32，所述校准单元32用于校准装置10的呼吸体积测量结果。校准单元32被连接到肺活量计33，所述肺活量计33通过测量在对象12的吸气和呼气期间的空气流来测量对象的呼吸体积。为了校准装置10和对呼吸的各自的远程测量结果，对象被要求做出完整的呼气和完整的吸气循环，以检测针对对于对象12来说可能的整个呼吸范围的呼吸信号幅度。在该完整的呼气和吸气循环期间，由肺活量计33来测量由对象12吸入和呼出的空气体积，同时图像检测设备22捕捉来自对象12(即，来自由图像处理单元28确定的感兴趣区域)的图像数据26，并且其中，分析单元30根据远程测量结果来确定呼吸信号。因此，在借助于校准单元32的校准期间，借助于肺活量计33来测量呼吸体积，并且借助于图像检测设备22、图像处理单元28以及分析单元30来远程地确定呼吸信号，以便估计针对呼吸信号的绝对呼吸体积。由分析单元30确定的呼吸信号被提供到计算单元34。由肺活量计33测量的测得的呼吸体积借助于校准单元32被作为校准值附送到计算单元34，以便使来自远程测量的呼吸信号或特性参数与由肺活量计33测得的绝对呼吸体积相关。
由于借助于肺活量计33来测量对象12的呼吸体积的至少最大值或最小值，并且对象12的呼吸体积的至少最大值或最小值与来自远程测量结果的呼吸信号或特性参数相关，因此还能够基于校准值和从远程测量结果导出的呼吸信号来计算绝对呼吸体积，以提供对对象12的呼吸体积的频繁的或连续的测量，而不需要肺活量计测量。为了连续地确定呼吸体积，呼吸信号的幅度和/或最大值和最小值被线性地缩放并被内插在肺活量计测量结果的最大校准值与最小校准值之间。因此，在校准之后，能够单独地在非接触测量结果上计算呼吸体积。
能够将如此计算出的呼吸体积提供到显示器36，以连续地或频繁地显示测得的呼吸体积。
因此，在借助于校准单元32和肺活量计33的初始校准之后，总体上能够借助于装置10来远程地确定对象12的绝对呼吸体积。
图2示出了对象12的示意性图示，以便描述对对象12的呼吸的远程测量。对象12经历指示性部分18(胸18)归因于呼吸的特性运动。当进行呼吸时，肺的扩张和收缩引起生物的特性部分的微小运动，例如，胸18的上升和下降。腹式呼吸还能够引起对象的身体12的各自的部分的特性运动。生理过程包括的至少部分周期性的运动样式能够出现在许多生物中，具体在人类或动物中。
如由箭头40所指示的，指示性部分18随时间推移在由附图标记18a、18c指示的收缩位置与由18b指示的扩张位置之间移动。实质上，基于该运动样式，例如能够借助于捕捉到的图像序列中的样式检测或边缘检测来评估呼吸速率或呼吸速率变化性。当指示性部分18随时间推移搏动时，头16作为非指示性部分保持基本不运动。
当然，头16也随时间推移经历各种各样的运动。然而，这些运动并不与胸18的周期性搏动相对应，并且能够借助于频率分析而被区分。
图3示出了从移动样式和/或从不同的图像段的运动向量导出的交变信号的时序图，所述运动向量能够例如基于各自的图像段中的帧检测或边缘检测而被确定。交变信号总体上由S(t)指代。在该具体情况下，交变信号S与从图像段导出的对象12的胸18的移动相对应，所述图像段与从各自的指示性部分18接收到的图像数据相对应。交变信号S示出了与胸18的移动(即，对象12的呼吸)相对应的特性变化。交变信号S还示出了重叠到呼吸的高频噪声。
从视场的图像段中的每个导出交变信号S，其中，多个图像段包括诸如呼吸率的生命体征信息，并且许多图像段可以包括不与对象12的生命体征信息有关的干扰信号或包括主要是高频噪声的其他交变信号。为了识别能够从其中导出生命体征信息的那些图像段，图像处理单元28包括频率分析设备，以执行对交变信号的频率分析。优选地通过对交变信号S进行滤波和/或通过执行对交变信号S的傅立叶变换(具体为快速傅里叶变换(FFT))来执行频率分析。从交变信号导出频率谱，以便如以下所描述地识别包括与对象12的呼吸相对应的生命体征信息的图像段。
图4示出了总体上由F(f)指代的、在图3中示出的交变信号S的频率谱。频率谱F示出了低频带中的大频率分量，在该具体情况下在0与1赫兹之间，所述大频率分量与通常不高于1赫兹(即，每分钟60次呼吸)的成人的呼吸率相对应。高于预定义的频带(例如，对于成人为1赫兹并且对于幼儿为2赫兹)的频率分量通常干扰图像数据26中的信号或者与交变信号S的噪声相对应。为了表征交变信号S的质量，交变信号S的谱能量被确定，并且如果预定义的频带中的交变信号S的谱能量超过预定义的阈值水平或与第二频带(例如，整个频率谱)相比超过谱能量的百分比，则图像段被定义为包括生命体征信息的图像段。例如，如果0与1或2赫兹之间的谱能量大于预定义的阈值水平(例如，大于交变信号S的整个谱能量的50％或大于预定义的谱范围(例如2……3Hz、3……4Hz、……))，则基于谱能量来评价图像段以选择视场中的图像段并如以下所描述地确定感兴趣区域。
图5示出了来自视场的示意性图像，以用于解释基于检测到的图像数据26来对来自对象的呼吸信号的检测。图5中示出的由图像检测设备22检测到的视场总体上由42指代。由图像检测设备22捕捉到的、表示视场42的图像帧44示出了对象12，在该情况下所述对象12为要被测量的人类。在图像帧44中，网格46将图像帧44划分成不同的部分，并且定义图像段48以区分视场42中的不同区并确定视场42中的不同的运动向量。为了确定感兴趣区域(即，对象12的胸18)，从图像帧44的图像段48中的每个导出移动样式，并且如以上所描述的，根据利用图像段48中的每个的移动样式所确定的运动向量来确定交变信号S。通过在不同的图像段之内的样式检测或边缘检测来确定运动向量。基于如以上所描述的频率分析，确定不同的图像段的移动样式是否与视场42中的对象12的呼吸信号相对应，或者确定移动样式是否是干扰信号或噪声。如以上所描述的，基于谱参数和/或谱能量来执行对移动样式是否包括呼吸信号的确定，以及谱能量是否在大于各自的交变信号的整个谱能量的预定义的百分比的频带中。基于针对图像段48中的每个而被确定的这些数据，选择单元选择包括呼吸信号的那些图像段，并且将那些所选择的图像段48组合成感兴趣区域，在图5中所述感兴趣区域总体上由50指代。
基于从感兴趣区域50的图像段48导出的交变信号S，分析单元30确定呼吸信号。图像处理单元28确定针对感兴趣区域50的所选择的图像段48中的每个的权重因子，以便基于信号质量来对不同的段48的交变信号S进行加权。可以基于这样的频率来计算权重因子：即，多经常繁地由选择单元选择各自的图像段48。换言之，来自较经常地被选择为所选择的图像段48的那些图像段48的交变信号被给予更多的权重，并且较不经常地被选择的图像段被给予较少的权重，以计算呼吸信号。根据不同的交变信号，分析单元30将呼吸信号确定为单个交变信号。
图6示出了由分析单元30确定并总体上由R(t)指代的呼吸信号的时序图。从对象12的胸18的运动导出呼吸信号R(t)。能够根据如此确定的呼吸信号R来确定对象12的呼吸速率。如果校准单元32的校准值与由分析单元30确定的呼吸信号相关，则如以下所描述的能够由计算单元34来连续地计算对象12的绝对呼吸体积。
图7示出了在借助于校准单元32的校准期间的呼吸信号R(t)的时序图。首先，对象12被要求执行完整的呼气和吸气循环，其中，对象12首先如在t1处所示地完全地呼气，之后是如在t2处所示的完整的吸气，以便确定各自的校准值。
如图7所示，与t1处的完整的呼气相对应的空气体积V1(对于成人来说例如是500ml)被测量并被定义为0体积，并且完整的吸气空气体积V2(对于成人来说例如是3000ml)被测量并被定义为1。呼吸体积的这些测得的值V1、V2被用作校准值。1与0之间的呼吸体积V1、V2被线性地缩放，使得由分析单元30远程确定的呼吸信号R的幅度A能够用于计算对象12的绝对呼吸体积。如图7所示的缩放比例能够与完全呼吸空气体积一起用于确定针对后续的借助于装置10来远程确定的吸气和呼气循环中的每个的绝对呼吸体积。因此，能够利用低技术努力连续地或频繁地远程确定对象12的呼吸体积，并且这对于用户来说是舒适的。
在已经执行了校准之后，对象12可以相对于相机22移动，结果引起从作为指示性部分的胸腔18接收到的交变信号S与用于校准的图像相比的变化。对象12可以垂直于相机查看方向移动，或者可以平行于相机查看方向移动，即，可以减小或增大到相机22的距离。在全部两种情况下，必须检测对象12的移动，并且针对图像评价和针对呼吸信号R的确定必须考虑对象12的移动。为了考虑垂直移动，检测图像中的某些特征(如对象12的轮廓或样式，如衣服或纽扣)，并且能够通过识别并跟随视场42中的那些轮廓或样式来检测对象12的移动。基于在视场之内的那些样式的移动，感兴趣区域50被相应地调整，使得在对象12的垂直移动之后不必进行重新校准。如果对象12平行于相机22的查看方向移动，则感兴趣区域50必须被缩放，以便确定来自对象12的正确的交变信号和真实的呼吸体积信号。通过对对象12的轮廓检测来执行缩放，使得对象12的整个轮廓大小的增大或减小引起对对象12的平行于相机22的查看方向的移动的检测。测得的交变信号S被相应地缩放，以便校正远程测量结果。
因此，如果对象12在视场42之内移动，则重新校准不是必须的。只有在对象12转动使得作为指示性部分的胸18只能被相机22部分可见的情况下，重新校准才是必须的。
图8示出了图示用于检测来自对象12的呼吸体积信号的方法步骤的方框图。所述方法总体上由60指代。方法60以步骤62开始。在步骤64处，借助于图像检测设备22来检测图像帧44。在步骤66处，由图像处理单元28接收图像帧44或图像数据26，并且由图像处理单元28借助于样式检测或边缘检测来评价图像帧44或图像数据26，并且针对如以上所描述的图像段48中的每个来确定运动向量。依赖于运动向量，针对图像段48中的每个来计算对应的交变信号S。在步骤68处，基于由图像处理单元28分析的交变信号S来确定感兴趣区域50。
在步骤70处，分析单元30分析交变信号S。在步骤72处，确定呼吸信号R并且计算呼吸信号R的幅度A。
在步骤74处，校准单元32借助于肺活量计33测量对象12的呼吸体积，并且向计算单元34提供校准值V1、V2或多个校准值V1、V2。在步骤76处，基于校准值V1、V2以及呼吸信号R来确定呼吸体积。这通常是通过计算呼吸信号R的局部最小值与局部最大值之间的幅度A来执行的，所述幅度A作为特性参数并与最大呼气空气体积与最大吸气空气体积之间的差相关，所述最大呼气空气体积和所述最大吸气空气体积之间作为借助于肺活量计33所确定的校准值V1、V2。局部最大值和局部最小值通常关于校准值而被缩放，以远程确定呼吸体积。
在步骤78处，借助于显示器36来显示呼吸体积。
在步骤80处，方法60结束。
因此，在校准之后，能够利用低技术努力来完全非接触地确定呼吸体积。
尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了某些措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由因特网或其他有线或无线的电信系统。
权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。
Claims (13)
1.一种用于确定来自对象(12)的呼吸体积信号的装置(10)，包括：
-处理单元(28)，其用于接收从视场(42)检测到的图像数据(26)，并且用于根据所述图像数据(26)来确定来自所述视场的不同区(48)的、包括所述对象(12)的生命体征信息(R)的多个交变信号(S)，
-分析单元(30)，其用于基于所述多个交变信号(S)来确定与所述对象(12)的呼吸参数相对应的至少一个特性参数(A)，其中，所述多个交变信号(S)通过权重因子而被加权，
-校准单元(32)，其用于基于借助于空气流测量或空气体积测量在所述对象(12)的吸气和/或呼气期间测得的呼吸量来确定校准值(V1、V2)，以及
-计算单元(34)，其用于基于所述校准值(V1、V2)和所述至少一个特性参数(A)来计算所述对象(12)的所述呼吸体积。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理单元(28)被连接到图像检测单元(22)，所述图像检测单元用于提供来自所述视场(42)的所述图像数据(26)。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个交变信号(S)是基于从所述图像数据(26)导出的移动样式而被确定的。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理单元(28)包括选择单元，所述选择单元用于基于从所述视场(42)确定的所述多个交变信号(S)来选择所述视场(42)中的至少一个区(50)。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述处理单元(28)适于确定所述多个交变信号(S)的谱参数，以用于选择所述至少一个区(50)。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述分析单元(30)适于基于从所选择的区(50)确定的所述多个交变信号(S)来确定所述特性参数(A)。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述特性参数(A)是所述多个交变信号(S)的幅度(A)。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述校准单元(32)适于在吸气和/或呼气循环期间测量所述对象(12)的所述呼吸量。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述校准单元(32)包括空气流测量设备(33)，以用于测量所述呼吸量。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述校准单元(32)适于使所述特性参数(A)与测得的呼吸量相关，以确定所述校准值(V1、V2)并计算所述呼吸体积。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述校准单元(32)适于在吸气和呼气循环期间测量所述对象(12)的所述呼吸量，其中，最大吸气体积(V1)与所述特性参数(A)的对应的最大值相关，并且最小吸气体积(V2)与所述特性参数(A)的对应的最小值相关，以确定所述校准值(V1、V2)，并且其中，所述特性参数(A)根据所确定的校准值(V1、V2)而被缩放，以连续地计算所述呼吸体积。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述计算单元(34)适于计算针对在对所述校准值(V1、V2)的所述确定之后的呼吸循环的所述呼吸体积。
13.一种用于确定来自对象(12)的呼吸体积信号的方法(60)，包括以下步骤：
-接收(66)从视场(42)检测到的图像数据(26)，
-根据接收到的图像数据(26)来确定(66)来自所述视场的不同区(48)的、包括所述对象(12)的生命体征信息(R)的多个交变信号(S)，
-基于所述多个交变信号(S)来确定(72)与所述对象(12)的呼吸参数相对应的至少一个特性参数(A)，其中，所述多个交变信号(S)通过权重因子而被加权，
-基于借助于空气流测量在所述对象(12)的吸气和/或呼气期间测得的呼吸量来确定(74)校准值(V1、V2)，并且
-基于所述校准值(V1、V2)和所述特性参数(A)来计算(76)所述对象(12)的所述呼吸体积。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20180529 Termination date: 20200312 |