CN105283130A - 用于监测光和声音对人的影响的系统、方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监测光和声音对人的影响的系统。所述系统包括：光捕捉单元(2)，其用于随时间捕捉所述人处的周围环境光；声音捕捉单元(3)，其用于随时间捕捉所述人处的周围环境声音；阈值单元(6、9)，其在所捕捉的周围环境光的亮度超过亮度水平时和/或在所捕捉的周围环境声音的声音水平超过声音阈值时生成并发出触发信号；应激水平处理器(15)，其确定所述人的应激水平；存储单元(10)，其响应于接收到的触发信号而存储在接收所述触发信号的时刻附近所捕捉的周围环境光和周围环境声音的片段以及在接收所述触发信号的时刻附近所述人的应激水平信息的片段；审查单元(11)，其被提供为审查所存储的周围环境光、周围环境声音和应激水平信息的片段，以允许识别在所审查的片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因，并且允许导出指示如何避免由所识别的根本原因引起的那样的光和/或声音的指导信息。

Description

用于监测光和声音对人的影响的系统、方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于监测光和声音对人，尤其是诸如早产儿的患者的影响的系统、方法和设备。
背景技术
过量的光和声学噪声已经被认定为妨碍早产儿的最优发育的主要原因。婴孩的睡眠周期需要被保护，这通常与护理者和访问者通过说话和工作产生噪声的日程安排相冲突。生命支持和患者监测仪器都通过听得见的警报和其他声音而产生噪声。
WO2012/082297A2公开了一种用于监测婴儿的生理状况、包括监测婴儿微环境的系统。运动传感器被设置在微环境周围。处理器被通信地连接到该运动传感器。所述处理器接收来自所述运动传感器的运动信号并处理所述运动信号以导出婴儿的应激水平(stresslevel)的指示。一种监测婴儿的生理状况的方法包括利用运动传感器检测婴儿的运动。利用处理器根据检测到的运动导出婴儿的基线运动。利用辅助传感器来监测至少一个辅助参数的发作(onset)或改变。在至少一个辅助参数的发作或改变之后利用运动传感器来监测婴儿的运动。利用处理器根据监测到的婴儿的运动导出婴儿的应激水平。
发明内容
本发明的目标是提供一种用于监测光和声音对人的影响的改进的系统、方法和设备。
在本发明的第一方面中，提出了一种用于监测光和声音对人的影响的系统，包括
-光捕捉单元，其用于随时间捕捉所述人处的周围环境光，
-声音捕捉单元，其用于随时间捕捉所述人处的周围环境声音，
-应激水平处理器，其用于确定所述人的应激水平，
-存储单元，其用于响应于接收到的触发信号而存储在接收所述触发信号的时刻附近所捕捉的周围环境光和周围环境声音的片段以及在接收所述触发信号的时刻附近所述人的应激水平信息的片段，
-审查单元，其用于审查所存储的周围环境光、周围环境声音和应激水平信息的片段，以允许识别在所审查的片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因，并且允许导出指示如何避免由所识别的根本原因引起的那样的光和/或声音的指导信息。
在本发明的另外的方面中，提出了一种用于监测光和声音对人的影响的对应的设备，所述设备例如呈以处理器或计算机的形式，所述处理器或计算机可以被用作所公开的系统的部分，所述设备包括
-阈值单元，其用于在随时间捕捉的所述人的所捕捉的周围环境光的亮度超过亮度水平时和/或在随时间捕捉的所述人的周围环境声音的声音水平超过声音阈值时生成并发出触发信号，
-应激水平处理器，其用于确定所述人的应激水平，
-存储单元，其用于响应于接收到的触发信号而存储在接收所述触发信号的时刻附近所捕捉的周围环境光和周围环境声音的片段以及在接收所述触发信号的时刻附近所述人的应激水平信息的片段，
-审查单元，其用于审查所存储的周围环境光、周围环境声音和应激水平信息的片段，以允许识别在所审查的片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因，并且允许导出指示如何避免由所识别的根本原因引起的那样的光和/或声音的指导信息。
在本发明的又另外的方面中，提出了用于监测光和声音对人的影响的对应的方法。
在本发明的又一方面中，提供了一种包括程序代码单元的计算机程序，所述程序代码单元用于当所述计算机程序在计算机以及在存储计算机程序产品的非瞬态计算机可读记录介质上被执行时令计算机执行在本文中所公开的方法的步骤，当所述计算机程序产品被计算机运行时，所述计算机程序产品令在本文中所公开的方法被执行。
本发明的优选实施例在从属权利要求中得以定义。应当理解，要求保护的设备、方法、计算机程序和介质具有与要求保护的系统和与在从属权利要求中定义的相似和/或相同的优选实施例。
本发明基于分别通过对应的光捕捉器件和声音捕捉器件，例如通过对具有麦克风的标准网络摄像头的使用来监测和跟踪照明水平和声音水平的想法，以提供识别这些对被监测的人的有害刺激的原因并使所述原因最小化的必要支持。使用所捕捉的(原始)声音和光数据片段来记录获得的测量结果，以识别应当被消除或被避免的大声事件和闪光事件的根本原因，从而去除或至少减少光和声音对被监测的人的影响。
优选应当被保护免受那样的有害刺激的被监测的人可以例如为婴儿、新生儿或早产儿，并且本发明可以给予护理者必要支持。现代的新生儿童重症监护室(NICU)通过应用被本发明进一步支持的所谓的发育护理模型来处理这些影响。其他被监测的人是医院中，尤其是重症监护室(ICU)中的患者、老年人或一般地对噪声和/或光非常敏感并且需要特殊注意和保护免受那些噪声事件和/或照明事件的所有人。
在实施例中，所述光捕捉单元包括相机，例如，视频相机或网络摄像头，所述相机用于当所述人位于预定的标准位置时捕捉包括至少所述人的眼睛的记录区的图像，尤其是视频数据。具体地，感兴趣的是所述人的眼睛区域，这是因为所述眼睛区域反映应当核查光是否超过预定阈值(亮度水平)的所述光的影响。然而，捕捉所述人的整个面部、头部或甚至整个身体的图像或捕捉人通常被放置的区(例如，患者的床或早产儿的保育箱)的图像也是可能的。为了进行评价，感兴趣区域(优选包括人的眼睛)可以例如在对图像的分割之后被选择。所述图像一般被连续地记录，但是也可以被间隔地记录。
在优选实施例中，所述系统还包括全景相机，所述全景相机用于捕捉所述人的环境的全景图像，尤其是视频数据，其中，所述存储单元被配置为响应于接收到的触发信号而存储在接收所述触发信号的时刻附近所捕捉的全景图像的片段，并且其中，所述审查单元被配置为允许除了审查所存储的周围环境光和周围环境声音的片段之外还审查所存储的全景图像的片段，以识别在所审查的片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因。这改进了对过量的声音事件和光事件的识别，这是因为所述事件可以在被记录的全景图像上被可视地辨识出，并且甚至可以有助于识别否则不能被辨识出的根本原因。
优选地，所述审查单元被配置为除了审查所存储的周围环境光和周围环境声音的片段之外还自动审查所存储的全景图像的片段，以识别在所审查的片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因。
例如，在实施例中，所存储的周围环境光和/或周围环境声音的片段可以与存储针对例如根据较早的检测而已经知晓根本原因的较早记录的片段的数据库进行比较。因此，所述系统可以是自学习系统，在所述系统中，所识别的根本原因和相关联的声音和/或光的片段被记录在数据库中以用于稍后的识别。
有利地，所述审查单元被配置为审查所存储的周围环境光和周围环境声音的片段，以识别在所述片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因并导出指示如何避免由所识别的根本原因引起的那样的光和/或声音的指导信息。为此目的，统计学测量、(声音和/或光)辨识器件、图像辨识器件、运动模式辨识器件等可以被使用。
这样的指导信息可以包括针对护理者在被监测的人附近做什么和避免什么、使用哪些设备或不使用哪些设备等的指令。这些指令可以作为用于新人员的训练或用于对人员的行为准则的定期更新的训练材料，以例如支持发育护理模型。
在另一实施例中，所述系统还包括声音处理器，所述声音处理器用于在如下操作之前处理所捕捉的周围环境声音：由所述阈值单元通过应用表示人类谱听觉灵敏度(spectralhumanhearingsensitivity)、尤其是与所监测的人可比较的人的谱听觉灵敏度的加权来核查所捕捉的周围环境声音的声音水平是否超过声音阈值。这进一步改进了监测的准确性，并且避免了对人来说实际上不是负面噪声事件的错误辨识，或另一方面，确保了真正负面噪声事件被可靠地辨识出。
关于光事件的可靠辨识的类似改进通过进一步提供光处理器得以实现，所述光处理器被配置为在如下操作之前处理所捕捉的图像：由所述阈值单元通过应用表示人类眼睛灵敏度、尤其是与所监测的人可比较的人的眼睛灵敏度的加权来核查捕捉的图像的光水平是否超过光阈值。
在另一实施例中，所述系统还包括图像处理器，所述图像处理器用于在如下操作之前处理所捕捉的图像：由所述阈值单元通过选择图像中包括或邻近所述人的眼睛的感兴趣区域并且通过借助于对所述感兴趣区域中的所有像素的强度取平均或选择最亮像素的强度来导出所述感兴趣区域的亮度测度来核查所捕捉的图像的光水平是否超过光阈值，其中，所述亮度测度被用作光水平，以供所述阈值单元核查所捕捉的图像的光水平是否超过光阈值。再一次，该实施例进一步改进了对负面光事件的辨识的准确性和可靠性。
在另一实施例中，警报单元被提供用于在所捕捉的周围环境光的亮度超过亮度水平时和/或在所捕捉的周围环境声音的声音水平超过声音阈值时生成警报。因此，对负面事件的立即辨识能够被立即发出信号以使得能够立即做出反应。
所提出的系统还包括应激水平处理器，所述应激水平处理器用于确定所述人的应激水平，其中，所述存储单元被配置为响应于接收到的触发信号而存储在接收所述触发信号的时刻附近所述人的应激水平信息的片段，并且其中，所述审查单元被配置为允许除了审查所存储的周围环境光和周围环境声音的片段之外还审查所存储的应激水平信息的片段，以识别在所审查的片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因。各种类型的传感器可以用于得到能够用于确定所述人的应激水平的传感器信号。这样的传感器可以包括但不限于以下中的一个或多个：心率传感器、呼吸速率传感器、ECG传感器、SpO2传感器、皮肤电导率传感器、皮肤水分传感器、运动传感器等。所述传感器信号然后被提供给所述应激传感器处理器以确定所述人的应激水平。用于根据这样的类型的信号确定应激水平(也被称为生理状况)的方法在本领域中，例如从以上引用的WO2012/082297A2、WO2009/138923A1或WO2012/140537A1中是公知的。知晓所述人的应激水平进一步改进了对针对人的真正负面的噪声事件或光事件的识别，所述针对人的真正负面的噪声事件或光事件通过指示所述人的应激增加的应激水平来证明，这因此还改进了如何避免或减少这样的噪声事件或光事件的指导信息的生成。
又另外，在改进的实施例中，所述光捕捉单元包括相机，所述相机用于当所述人位于预定的标准位置时捕捉包括至少所述人的眼睛的记录区的图像，尤其是视频数据，其中，所述系统还包括远程光体积描记(远程PPG)处理器，所述远程PPG处理器用于根据所捕捉的图像来导出所述人的生命体征，以供所述应激水平处理器使用来使用如通常已知并且如上面提及的方法来确定所述人的应激水平。因此，有利地，相机不仅用于捕捉所述人的图像，而且所述人的所述图像也被评价以根据远程PPG的已知原理导出生命体征(尤其是呼吸速率、心率、SpO2)。这样的原理和生命体征的导出例如由Verkruysse等人的“Remoteplethysmographicimagingusingambientlight”(OpticsExpress，16(26)，2008年12月22日，第21434-21445页)或Wieringa等人的“ContactlessMultipleWavelengthPhotoplethysmographicImaging:AFirstStepToward"SpO2Camera"Technology”(Ann.Biomed.Eng.33，第1034-1041页，2005年)进行了描述，Verkruysse等人证实了光体积描记信号能够使用周围环境光和常规消费者水平视频相机而被远程地测量，Wieringa等人公开了一种用于基于在不同波长处的光体积描记信号的测量结果对组织中的动脉血氧饱和度进行非接触式成像的远程PPG系统。以此方式获得的生命体征然后能够再次用于，可能与其他传感器信号结合用于确定所述人的应激水平。
在另外的实施例中，所述系统还包括用于支撑所述人的患者支撑物，尤其是床、儿童床或婴儿暖房或保育箱，其中，所述人为患者、婴儿或新生儿。例如，所述人(例如，早产儿)位于诸如保育箱的微环境中，所述光捕捉单元和所述声音捕捉单元被布置在这样的微环境中(或至少靠近这样的微环境)。
附图说明
参考在下文中所描述的(一个或多个)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。在附图中
图1示出了根据本发明的用于监测光和声音对人的影响的系统的实施例的示意性图示，并且
图2示出了根据本发明的用于监测光和声音对人的影响的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用于监测光和声音对人的影响的系统100的实施例的示意性图示。在该实施例中，人，这里为婴孩1，位于如床、婴儿床或婴儿暖房的开放环境中或位于封闭式保育箱13(有时也被称为婴孩的微环境)中。视频相机2和麦克风3(有利地被包括在视频相机2中)被定位为接近婴孩1，以便捕捉与婴孩的感觉相关的周围环境声音和周围环境光。
在保育箱13的情况中，这意味着麦克风3优选被布置在保育箱13的内部或至少被声学地连接到保育箱13的内部，以便测量相关的声音。一方面，可以存在由保育箱13的叶轮和加热系统产生的额外噪声和由跟婴孩有关系的打开和关闭保育箱门产生的噪声，但是另一方面，保育箱壁遮蔽周围环境房间噪声，即，不论是将麦克风3布置在保育箱13的内部还是外部，麦克风都可以依赖于那些其他噪声源。
相机2优选被布置在保育箱13的外部，只要相机2拍摄得到婴孩1。由相机2捕捉的图像优选包括至少婴孩1的眼睛或头部，这是因为这跟光影响有关系。在固定安装的相机2的情况中，当人位于预定的标准位置时(如图1所示)，相机2一般指向包括人的眼睛或头部的记录区20。由于婴孩1可以移动，因此在优选实施例中，相机2优选也是可移动的，例如，取决于婴孩的头部或眼睛的位置而通过以机械方式移动或转动相机或通改变观察角度并且因此改变记录区20。为此目的，所捕捉的图像可以用于辨识出婴孩1的位置，并且因此用于相应地控制相机2。在另一实施例中，如果婴孩1的眼睛或面部在图像中不再是可见的，则可以使相机的观察角度更大。
在开放系统中，相机2和麦克风3的位置影响不大，但是在婴孩1附近对捕捉表示到达婴孩的眼睛和耳朵的信号的光水平和声音水平是有用的。
在音频路径提供放大和AD单元4以对所捕捉的音频信号进行放大和AD(模拟到数字)转换。放大和AD单元4的输出馈送给(任选的)声音处理器5和音频-视频(AV)记录器7。
声音处理器5优选处理覆盖典型听觉频率范围(20Hz至20000Hz)的原始音频波数据。声音处理器5可以导出在噪声监测领域中的已知典型参数，如等效连续声压水平Leq、如L10(噪声超过10％倍数L10)的限制水平、中间水平L50以及类似的感兴趣参数。声音处理器5可以允许应用如在噪声监测标准中用于表示在频率带内的人类听觉灵敏度的A曲线的加权曲线(或加权函数)。应当理解，可以应用更好地表示到被监测的各自的人1(这里，在该范例中为早产儿)的噪声应激的任何其他加权函数。虽然A曲线被广泛地接受用于成人噪声发出影响，但是A曲线可能不是用于婴孩的最佳曲线，优选对婴孩应用更合适的函数。
系统100还包括例如被实施在声音后处理器中的声音阈值单元6(也被称为声音阈值检测器)，在声音水平超过预定(例如，用户可定义的)的声音阈值时，所述声音阈值单元6产生声音触发信号T1。所述声音触发信号T1引起AV记录器记录在触发事件附近的声音数据的片段S1(更一般地：周围环境声音)和视频数据的片段S2(更一般地：周围环境光)，即，在接收声音触发信号T1的时刻附近分别由相机2和麦克风3捕捉的视频数据和声音数据的片段。所述片段S1、S2连同触发事件(即，声音触发信号T1)一起优选被存储在趋势数据库10(一般为存储单元)中以用于稍后的审查和使用，这将在下面进行解释。
声音处理器5的输出优选为例如以上提及的在噪声监测领域中的如Leq、L10、L50或类似的感兴趣参数的已知典型参数中的一种或多种的形式的连续声音测度L。所述声音测度L直接或经由声音阈值单元6(如图1所示)被存储在数据库10中，以用于进行趋向和稍后审查。然而，声音的连续记录不是强制性的；最少地，声音记录和相关联的声音测度L的片段用于对事件的强度进行分类。在又一实施例中，仅光被监测并被记录，但是声音没有被监测并且没有被记录。
在视频路径提供(任选的)图像处理器8以对所捕捉的图像数据进行处理。在实施例中，图像处理器8被配置为从包括或尽可能靠近婴孩1的眼睛的完整视频帧中拾取感兴趣区域(ROI)，以便将光应激匹配到婴孩1。在另外的实施例中，图像处理器8对ROI中的所有像素的强度取平均，以导出亮度测度。例如，ROI中的最亮的斑可以被用作亮度的指示。
相机2能够是一次给出三色帧的标准RGB相机、仅具有一个检测器的单色相机或具有在由专用滤波器确定的波长处的多个检测器的特殊相机。在如RGB的各种颜色成分的情况中，各种颜色成分能够被加权并被相加以产生单个输出亮度图像和总体值。类似于以上解释的声音处理器5，加权函数(光度函数)优选被选择为表示引起以勒克斯为单位测量的感受到的照明水平的人类眼睛灵敏度。应当理解，可以应用与被监测的人，例如，在该范例中为早产儿1的光学应激更好有关的加权方案的任何其他加权方案。
为了标准化(“校准”)来自ROI的周围环境光反射，在优选实施例中，(白色或灰色)参考标记(光学标准)可以被定位在ROI中。这能够期望消除当估计入射光强度时皮肤颜色或ROI中的其他目标的影响，并且使测量结果更加准确以匹配测光计结果。
系统100还包括例如被实施在图像后处理器中的光阈值单元9(也被称为光阈值检测器)，在光水平超过预定(例如，用户可定义的)的光阈值时，所述光阈值单元9产生光触发信号T2。类似于声音触发信号T1，所述光触发信号T2引起AV记录器记录在触发事件附近的声音数据的片段S1(更一般地：周围环境声音)和视频数据的片段S2(更一般地：周围环境光)，即，在接收声音触发信号T2的时刻附近分别由相机2和麦克风3捕捉的视频数据和声音数据的片段。所述片段S1、S2连同触发事件(即，光触发信号T1)一起优选被存储在趋势数据库10(一般为存储单元)中以用于稍后的审查和使用，这将在下面进行解释。
光处理器8的输出优选为如发光度(Mv)或照明度(Ev)或非标准定义的连续亮度测度B。强度流B直接或经由光阈值单元9(如图1所示)被存储在数据库10中，以用于进行趋向和稍后审查。然而，光的连续记录不是强制性的；最少地，光记录和相关联的亮度测度B的片段用于对光的强度进行分类。在又一实施例中，仅声音被监测并被记录，但是光没有被监测并且没有被记录。
在优选实施例中，如图1所示的系统100呈现出声音阈值单元6和光阈值单元9两者，并且这两个单元都能够生成引起AV记录器7将在触发事件附近所捕捉的光和声音的片段记录在数据库10中的对应的触发信号。然而，在其他实施例中，仅呈现了阈值单元6或光阈值单元9，并且能够生成对应的触发信号。
系统100优选包括警报单元12(例如，闪光、红灯、扬声器等)，所述警报单元12被配置为或能够被编程为在光阈值或声音强度阈值被超过时产生视觉警报和/或听觉警报。警报单元12优选被触发信号T1、T2中的一个触发。
系统100还包括审查单元11，以回顾性地核查被监测的强加于婴孩1的周围环境光和周围环境声音的水平，即，审查所存储的周围环境光和周围环境声音的片段以允许识别在所审查的片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因。在优选实施例中，连同所存储在数据库10中的片段一起，用户能够审查超过预设阈值并且最可能为婴孩1上的应激的首要因素的事件。优选地，最初的视频和声音序列同样且在手边被存储，这能够进一步有助于识别根本原因。
审查单元11还被配置为允许导出的指示如何避免由所识别的根本原因引起的那样的光和/或声音的指导信息。换言之，知晓显著的噪声事件和光事件能够有助于训练NICU中的工作人员和访问者以提供更好的发育护理。以此方式，安静的、光线暗淡的、促进安全和睡眠的私人环境能够被提供。另外，它能够确保新生儿重症监护室中的连续的背景声音和瞬时声音不超过每小时45分贝(dB)的连续噪声水平(Leq)和每小时50dB的L10(噪声水平超过10％倍数)。另外，它能够确保瞬时声音或Lmax(单个最高声音水平)不应超过65dB。另外，周围环境光水平在10–600勒克斯和1–60英尺烛光之间的范围是可调节的并在每个婴儿床空间处能够进行测量。
在更先进的实施例中，审查单元11被配置为除了审查所存储的周围环境光和周围环境声音的片段之外还自动审查所存储的全景图像的片段，以识别在所审查的片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因。因此，针对超过噪声和/或光的事件的原因的识别是自动的。优选地，基于识别的指导信息的生成也是自动的。
例如，在实施例中，审查单元11被配置为使得声音事件和光事件能够被实时识别。(立即的)反馈然后能够例如以明文(例如，“大声说话”)的形式被给予使用，或者甚至(立即的)指令(“指导信息”)能够被输出(例如，“降低语音”)。针对光事件，反馈或指令能够是“使室光变暗”、“关闭窗帘”等。相同的反馈和指令能够在稍后(即，非实时地)被生成，以被使用在一般指导或稍后的人员反馈中。
为了生成指导信息，声音记录和光记录两者(以及其他可能的信息，例如，房间的视频数据)优选被评价以识别根本原因(例如，根据某个动作或人正在做某件事的房间的视频数据)能够被辨识出。视频数据的片段然后可以被包括在指导信息中，以告诉人员哪些动作要禁止以避免某一声音事件和/或光事件。任选地，系统100还包括全景相机14，所述全景相机14用于捕捉婴孩1的环境，尤其是视频数据，所述婴孩1的环境例如为包括完整的保育箱13及其周围的区的整个房间、甚至可以包括房间的门和窗户的全景图像。响应于接收到的触发信号T1或T2，在接收触发信号的时刻附近所捕捉的全景图像的片段S3也被存储，使得除了所存储的周围环境光和周围环境声音的片段之外，所存储的全景图像的片段S3也可以被审查单元11用于使得能够识别或自动识别在所审查的片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因。以此方式，对根本原因的识别能够被改进，这是因为例如在这样的全景图像中，过量的噪声或过量的光的起源(例如，某个设备)或起源物(例如，使用制造噪声的设备的护理者)可以是可见的。这也改进了指导信息的生成。在另外的改进的系统中，不仅单个全景相机而且多个全景相机被提供在被监测的人的环境中，以递送该环境的不同区的图像。另外，在实施例中，不仅全景图像的片段S3被记录，而且全景图像也被连续地记录。
作为另外的选择，系统100可以额外地包括应激水平处理器15，所述应激水平处理器15用于确定婴孩1的应激水平。响应于接收到的触发信号T1或T2，在接收触发信号的时刻附近所捕捉的婴孩1的应激水平信息的片段S4然后被记录在数据库10中。除了所存储的周围环境光和周围环境声音的片段之外，这些所存储的应激水平信息的片段S4然后也可以被审查单元11用于使得能够识别或自动识别在所审查的片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因。这可以增加对指导信息的识别和生成的准确性和可靠性，这是因为通过对所确定的应激水平的使用，能够容易地确认实际提供的过量的光水平或声音水平是否对被监测的人有负面影响。
为了确定应激水平，优选评价人的一个或多个生理信号，这样的生理信号包括以下中的一个或多个：心率、呼吸速率、ECG、血液氧合、皮肤电导率、皮肤水分、身体运动等。为了获得这样的生理信号，可以在一个实施例中使用(如由传感器16示意性地指示的)被附接到被监测的人的专用传感器。
备选地或额外地，至少为了获得这些生理信号中的一些，相机2的图像数据可以使用远程光体积描记术(远程PPG)的一般原则而被评价。为此目的，在实施例中，远程光体积描记处理器17被任选地提供，所述远程光体积描记处理器17根据(优选已经提供的相机2的或来自额外的相机(未示出)的)所捕捉的图像导出人的生命体征。这些生命体征(例如，人的呼吸速率、心率和/或SpO2)然后被提供给应激水平处理器15，以用于确定人的应激水平(在有或(优选)没有可以由一个或多个其他传感器16提供的其他生理信号的情况下)。
简要地概括，光体积描记术(PPG)是评价感兴趣区或体积的光反射或光透射的时变变化的光学测量技术。PPG基于血液比周围组织吸收更多的光的原理，因此血液体积随着每一次心跳的变化对应地影响透射或反射。除了关于心率的信息以外，PPG波形能够包括可归属于诸如呼吸的另外的生理现象的信息。通过评价不同波长(通常为红光和红外光)处的透射率和/或反射率，血氧饱和度能够被确定。
用于测量对象的心率和(动脉)血氧饱和度的常规脉搏血氧计被附接到对象的皮肤，例如，被附接到指尖、耳垂或前额。因此，它们被称为“接触式”PPG设备。典型的脉搏血氧计包括作为光源的红光LED和红外光LED以及一个用于检测已经被透射通过患者组织的光的光电二极管。商业上可获得的脉搏血氧计在红光波长处的测量结果与红外光波长处的测量结果之间快速地切换，并且从而测量相同的组织的区或体积在两个不同波长处的透射率。这被称为时分复用。在每个波长处随时间的透射率给出针对红光波长和红外光波长的PPG波形。尽管接触式PPG被认为是基本上无创的技术，但是接触式PPG测量通常以不舒服的方式被经历，这是因为脉搏血氧计被直接附接到对象，并且任何缆线都限制了移动的自由。
近年来，用于非干扰性测量的非接触式远程PPG设备已经被引入。远程PPG利用被设置为远离感兴趣对象的光源或一般为辐射源。类似地，检测器，例如，相机或光电检测器能够被设置为远离感兴趣对象。因此，远程光体积描记系统和设备被认为是非干扰性的，并且非常适合于医学日常应用以及非医学日常应用。然而，远程PPG设备通常实现更低的信噪比。
除了评价时变透射率和/或反射率以外，基于相机的PPG还能够评价对象的身体移动。脉搏以及呼吸运动能够被评价。
该已知技术已经同时在许多出版物和专利申请中被描述，例如在以上引用的Verkruysse等人的出版物和Wieringa等人的出版物中以及在专利申请WO2012/093358A1或WO2013/030745A1中(仅举几例)，通过引用将其内容，尤其是对远程PPG的原理的解释并入本文。
独立于生理信号或生命体征被如何获得，分别根据生理信号或生命体征对人的应激水平的确定在本领域中也是公知的。例如，在WO2012/082297A2中，描述了一种用于测量用户的精神应激水平的装置和方法。该装置包括第一测量单元、第二测量单元和处理单元，其中，所述第一测量单元用于测量用户的心率变异性(HRV)信号，所述第二测量单元用于获得用户的呼吸信号，所述处理单元用于取决于所获得的呼吸信号和所测量的HRV信号而生成表示用户的精神应激水平的指示性信号。在WO2012/140537A1中，描述了一种用于确定用户的应激，尤其是长期应激的水平的应激测量设备和方法。该应激测量设备包括用于接收指示用户的皮肤电导的皮肤电导信号的输入接口，随时间的所述皮肤电导信号形成皮肤电导轨迹数据。应激测量设备还包括用于处理皮肤电导轨迹数据的处理单元，所述处理单元适于在皮肤电导轨迹数据的至少部分上确定皮肤电导轨迹数据的至少两个不同点之间的上升时间的值，以确定上升时间值的频率分布，并且适于基于所确定的频率分布来确定用户的应激的水平。这些方法和其他方法可以根据本发明的包括应激水平处理器15的系统的实施例来使用。
因此，本发明教导了具有麦克风的相机(例如，网络摄像头)如何能够在NICU环境中用于监测光水平和声音水平，以便支持发育护理模型。过量的光和声学噪声已经被认定为妨碍早产儿的最优发育的主要原因。婴孩的睡眠周期需要被保护，这通常与护理者和访问者通过说话和工作产生噪声的日程安排相冲突。由标准网络摄像头仪器监测和跟踪照明水平和声音水平能够为护理者提供必要的支持，以识别针对早产儿的这些有害刺激的原因并使所述原因最小化。
在一实施例中可以使用专用的麦克风和显示模块来测量和跟踪声学噪声，但是这也可以使用标准的网络摄像头途径来实现。内置型麦克风能够被校准并被均衡，以充当低成本测声计。对声音水平的校准或评价能够包括使用人类耳朵灵敏度函数(A加权滤波器)。针对婴孩，胎儿在母亲的子宫中经历的声音频率分布图应当充当参考。假设胎儿在子宫状况下发育良好，这意味着更高音调的声音比更低音调的声音更讨人厌。本领域技术人员应当理解，声音监测系统能够被归一化为任何期望的频率灵敏度函数。
标准水平计(levelmeter)的另一优点是，网络摄像头能够跟踪显著事件并将允许回顾性地审查这些事件并识别来源的视频和音频的片段存储在一起。这使得能够发现并消除不健康的噪声事件和光事件的根本原因，并且改进早产儿的发育情况。
因此，提出的声音和光监测系统的实际实施方式包括
具有麦克风的网络摄像头，
用于导出声压和光水平(平均值)以及针对婴孩的相关的事件(峰值，阈值漂移)的处理单元；
用于记录针对显著事件的音频和视频的存储片段的器件；
历史和事件的审查能力；
用于对光事件和声音事件的自动识别和分类的器件；以及
可以位于婴孩处(立即反馈)或位于远程中心点处的显示和警报能力。
事件的自动识别能够易于对噪声历史和光历史的审查。如说话、婴孩哭泣、撞击门、仪器警报等的标准声音模式能够通过声音辨识系统来检测。另外，在空间有限的NICU中针对如生命体征监测的其他应用共享具有麦克风的视频相机避免了额外的设备。
最后，在图2中描绘了提出的用于监测光和声音对人的影响的方法的实施例的流程图。在步骤S1中，随时间捕捉人处的周围环境光。并行地，在步骤S2中，随时间捕捉人处的周围环境声音。在步骤S4中，在所捕捉的周围环境光的亮度超过亮度水平时和/或在所捕捉的周围环境声音的声音水平超过声音阈值时，生成并发出触发信号，在步骤S3中对所捕捉的周围环境光的亮度超过亮度水平和/或所捕捉的周围环境声音的声音水平超过声音阈值进行核查。在步骤S5中，响应于接收到的触发信号，对在接收触发信号的时刻附近所捕捉的周围环境光和周围环境声音的片段进行记录。最后，在步骤S6中，对所存储的周围环境光和周围环境声音的片段进行审查，以允许识别在所审查的片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因，并且允许导出指示如何避免由所识别的根本原因引起的那样的光和/或声音的指导信息。
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。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，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/分布在合适的非瞬态介质上，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，例如经由互联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 (14)

1.一种用于监测光和声音对人的影响的系统，包括：
-光捕捉单元(2)，其用于随时间捕捉所述人处的周围环境光，
-声音捕捉单元(3)，其用于随时间捕捉所述人处的周围环境声音，
-阈值单元(6、9)，其用于在所捕捉的周围环境光的亮度超过亮度水平时和/或在所捕捉的周围环境声音的声音水平超过声音阈值时生成并发出触发信号，
-应激水平处理器(15)，其用于确定所述人的应激水平，
-存储单元(10)，其用于响应于接收到的触发信号而存储在接收所述触发信号的时刻附近所捕捉的周围环境光和周围环境声音的片段以及在接收所述触发信号的时刻附近所述人的应激水平信息的片段，
-审查单元(11)，其用于审查所存储的周围环境光、周围环境声音和应激水平信息的片段，以允许识别在所审查的片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因，并且允许导出指示如何避免由所识别的根本原因引起的那样的光和/或声音的指导信息。
2.根据权利要求1所述的系统，
其中，所述光捕捉单元(2)包括相机，所述相机用于当所述人位于预定的标准位置时捕捉包括至少所述人的眼睛的记录区的图像，尤其是视频数据。
3.根据权利要求1所述的系统，
还包括全景相机(14)，所述全景相机用于捕捉所述人的环境的全景图像，尤其是视频数据，
其中，所述存储单元(10)被配置为响应于接收到的触发信号而存储在接收所述触发信号的时刻附近所捕捉的全景图像的片段，并且
其中，所述审查单元(11)被配置为允许除了审查所存储的周围环境光和周围环境声音的片段之外还审查所存储的全景图像的片段，以识别在所审查的片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因。
4.根据权利要求3所述的系统，
其中，所述审查单元(11)被配置为除了审查所存储的周围环境光和周围环境声音的片段之外还自动审查所存储的全景图像的片段，以识别在所审查的片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因。
5.根据权利要求1所述的系统，
其中，所述审查单元(11)被配置为自动审查所存储的周围环境光和周围环境声音的片段，以识别在所述片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因并导出指示如何避免由所识别的根本原因引起的那样的光和/或声音的指导信息。
6.根据权利要求1所述的系统，
还包括声音处理器(5)，所述声音处理器用于在如下操作之前处理所捕捉的周围环境声音：由所述阈值单元通过应用表示人类谱听觉灵敏度、尤其是与所监测的人可比较的人的谱听觉灵敏度的加权来核查所捕捉的周围环境声音的声音水平是否超过声音阈值。
7.根据权利要求1所述的系统，
还包括光处理器(5)，所述光处理器用于在如下操作之前处理所捕捉的图像：由所述阈值单元通过应用表示人类眼睛灵敏度、尤其是与所监测的人可比较的人的眼睛灵敏度的加权来核查所捕捉的图像的光水平是否超过光阈值。
8.根据权利要求2所述的系统，
还包括图像处理器(5)，所述图像处理器用于在如下操作之前处理所捕捉的图像：由所述阈值单元通过选择图像中包括或邻近所述人的眼睛的感兴趣区域并且通过借助于对所述感兴趣区域中的所有像素的强度取平均或选择最亮像素的强度来导出所述感兴趣区域的亮度测度来核查所捕捉的图像的光水平是否超过光阈值，其中，所述亮度测度被用作光水平，以供所述阈值单元核查所捕捉的图像的光水平是否超过光阈值。
9.根据权利要求1所述的系统，
还包括警报单元(12)，所述警报单元用于在所捕捉的周围环境光的亮度超过亮度水平时和/或在所捕捉的周围环境声音的声音水平超过声音阈值时生成警报。
10.根据权利要求1所述的系统，
其中，所述光捕捉单元(2)包括相机，所述相机用于当所述人位于预定的标准位置时捕捉包括至少所述人的眼睛的记录区的图像，尤其是视频数据，
其中，所述系统还包括远程光体积描记处理器，所述远程光体积描记处理器用于根据所捕捉的图像导出所述人的生命体征，以供所述应激水平处理器使用来确定所述人的应激水平。
11.一种监测光和声音对人的影响的方法，包括：
-随时间捕捉所述人处的周围环境光，
-随时间捕捉所述人处的周围环境声音，
-在所捕捉的周围环境光的亮度超过亮度水平时和/或在所捕捉的周围环境声音的声音水平超过声音阈值时生成并发出触发信号，
-确定所述人的应激水平，
-响应于接收到的触发信号而存储在接收所述触发信号的时刻附近所捕捉的周围环境光和周围环境声音的片段以及在接收所述触发信号的时刻附近所述人的应激水平信息的片段，
-审查所存储的周围环境光、周围环境声音和应激水平信息的片段，以允许识别在所审查的片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因，并且允许导出指示如何避免由所识别的根本原因引起的那样的光和/或声音的指导信息。
12.一种用于监测光和声音对人的影响的设备，包括：
-阈值单元(6、9)，其用于在随时间捕捉的所述人的所捕捉的周围环境光的亮度超过亮度水平时和/或在随时间捕捉的所述人的周围环境声音的声音水平超过声音阈值时生成并发出触发信号，
-应激水平处理器(15)，其用于确定所述人的应激水平，
-存储单元(10)，其用于响应于接收到的触发信号而存储在接收所述触发信号的时刻附近所捕捉的周围环境光和周围环境声音的片段以及在接收所述触发信号的时刻附近所述人的应激水平信息的片段，
-审查单元(11)，其用于审查所存储的周围环境光、周围环境声音和应激水平信息的片段，以允许识别在所审查的片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因，并且允许导出指示如何避免由所识别的根本原因引起的那样的光和/或声音的指导信息。
13.一种监测光和声音对人的影响的方法，包括：
-在随时间捕捉的所述人的所捕捉的周围环境光的亮度超过亮度水平时和/或在随时间捕捉的所述人的周围环境声音的声音水平超过声音阈值时生成并发出触发信号，
-确定所述人的应激水平，
-响应于接收到的触发信号而存储在接收所述触发信号的时刻附近所捕捉的周围环境光和周围环境声音的片段以及在接收所述触发信号的时刻附近所述人的应激水平信息的片段，
-审查所存储的周围环境光、周围环境声音和应激水平信息的片段，以允许识别在所审查的片段中所存储的周围环境光和周围环境声音的根本原因，并且允许导出指示如何避免由所识别的根本原因引起的那样的光和/或声音的指导信息。
14.一种包括程序代码单元的计算机程序，所述程序代码单元用于当所述计算机程序在计算机上被执行时令计算机执行根据权利要求13所述的方法的步骤。
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