CN106073728B - 处理车辆中的光电容积描记信号的系统、方法和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于处理车辆中的光电容积描记信号的系统、方法和存储介质。具体地，提供了一种用于处理车辆中的光电容积描记(PPG)信号的系统和方法。所述系统和方法包括从光学传感器接收PPG波形信号。所述系统和方法还可包括基于所述PPG波形信号处理PPG测量信号。所述系统和方法额外地包括从座椅部件传感器、车辆传感器和车辆系统中的至少一个接收噪声波形信号。此外，所述系统和方法包括基于所述噪声波形信号处理运动伪影测量信号。所述系统和方法进一步包括处理精细PPG信号，以抑制来自所述PPG测量信号的所述运动伪影测量信号。

Description

处理车辆中的光电容积描记信号的系统、方法和存储介质
本申请是于2013年4月6日提交的美国申请号13/858,038的部分继续申请案，并要求其优先权，所述申请号的整个申请通过引用的方式并入本文。
技术领域
本申请的实施方案涉及车辆中的光电容积描记(PPG)信号的处理，具体地，涉及用于捕获并净化车辆中的光电容积描记信号的系统和方法。
背景技术
光电容积描记(PPG)提供一种非侵入式光学技术以检测生物体中的血液容量和血液成分的变化。然而，PPG读数易受呈运动伪影形式的噪声污染，其可影响有关生物学解释的PPG数据的有用性。具体而言，在车辆环境内，运动伪影可基于噪声、路面振动、个人移动、车辆移动、惯性移动以及其它方式增强。运动伪影成为被捕获的PPG信号的特殊属性，其污染PPG读数并提供扭曲的生物学解释。
发明内容
根据一个方面，一种用于处理车辆中的光电容积描记PPG信号的计算机实施的方法包括从光学传感器接收PPG波形信号。方法还包括基于PPG波形信号处理PPG测量信号。方法额外地包括从座椅部件传感器、车辆传感器和车辆系统中的至少一个接收噪声波形信号。此外，方法包括基于噪声波形信号处理运动伪影测量信号。方法进一步包括处理精细PPG信号，以抑制来自PPG测量信号的运动伪影测量信号。
根据进一步方面，一种用于处理车辆中的光电容积描记PPG信号的系统包括包括处理器的计算装置。系统还包括PPG确定模块，其被包括为从光学传感器接收PPG波形信号并基于PPG波形信号处理PPG测量信号的计算装置的模块。此外，系统包括运动伪影确定模块，其被包括为从座椅部件传感器、车辆传感器和车辆系统中的至少一个接收噪声波形信号并基于噪声波形信号处理运动伪影测量信号的计算装置的模块。系统进一步包括PPG信号过滤模块，其被包括为处理精细PPG信号以抑制来自PPG测量信号的运动伪影测量信号的计算装置的模块。
根据另一方面，一种包括指令的计算机可读介质，所述指令在被处理器执行时执行用于处理车辆中的光电容积描记(PPG)信号的方法，所述方法包括从光学传感器接收PPG波形信号。方法还包括基于PPG波形信号处理PPG测量信号。方法额外地包括从座椅部件传感器、车辆传感器和车辆系统中的至少一个接收噪声波形信号。此外，方法包括基于噪声波形信号处理运动伪影测量信号。方法进一步包括处理精细PPG信号，以抑制来自PPG测量信号的运动伪影测量信号。
附图说明
图1是根据示例性实施方案的用于实施用于捕获并净化车辆中的PPG信号的系统和方法的操作环境的示意图；
图2A是根据示例性实施方案的光学传感器的示意图；
图2B是根据示例性实施方案的示例性PPG测量信号、噪声测量信号和精细PPG信号的示意表示；
图3是根据示例性实施方案的用于处理来自图1的操作环境的一个或多个PPG波形信号的PPG测量信号的示例性方法的过程流程图；以及
图4是根据示例性实施方案的用于处理来自图1的操作环境的车辆中的PPG信号的方法的过程流程图。
具体实施方式
下文包括本文所采用的选定术语的定义。定义包括落在术语的范围内可用于实施的部件的各种实例和/或形式。实例不旨在为限制性的。
如本文使用的“总线”指的是可操作地连接到计算机内或计算机之间的其它计算机部件的互连架构。总线可在计算机部件之间传送数据。总线可为存储器总线、存储器控制器、外围总线、外部总线、交叉开关和/或局部总线以及其它设备。总线还可为使用诸如面向媒体的系统传输(MOST)、控制器局域网络(CAN)、局部互连网络(LIN)及其它的协议使车辆内的部件互连的车辆总线。
如本文使用的“计算机通信”指的是两个或更多个计算装置(例如，计算机、个人数字助理、蜂窝电话、网络装置)之间的通信，并且可为例如网络传送、文件传送、小应用程序传送、电子邮件、超文本传送协议(HTTP)传送等。计算机通信可跨例如无线系统(例如，IEEE802.11)、以太网系统(例如，IEEE 802.3)、令牌环系统(例如，IEEE 802.5)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、点对点系统、电路切换系统、封装切换系统及其它系统发生。
本文所述的“磁盘”例如可为磁盘驱动器、固态硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、Zip驱动器、闪存卡和/或记忆棒。此外，硬盘可为CD-ROM(高密度磁盘ROM)、CD可记录驱动器(CD-R驱动器)、CD可重写驱动器(CD-RW驱动器)和/或数字视频ROM驱动器(DVD ROM)。磁盘可存储控制或分配计算装置的资源的操作系统。
如本文使用的“数据库”可指的是表格、一组表格、一组数据存储和/或用于访问和/或操作那些数据存储的方法。一些数据库可与如上文定义的磁盘合并。
如本文使用的“存储器”可包括易失性存储器和/或非易失性存储器。非易失性存储器可包括例如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)和EEPROM(电可擦除PROM)。易失性存储器可包括例如RAM(随机存取存储器)、同步RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双倍数据速率SDRAM(DDR SDRAM)和直接RAM总线RAM(DRRAM)。存储器可存储控制或分配计算装置的资源的操作系统。
如本文使用的“模块”包括但不限于存储指令的非临时性计算机可读介质、在机器上执行的指令、硬件、固件、在机器上执行的软件和/或每个的组合以执行功能或动作，和/或导致来自另一模块、方法和/或系统的功能或动作。模块还可包括逻辑、软件受控微处理器、离散逻辑电路、模拟电路、数字电路、编程逻辑装置、含有执行指令的存储器装置、逻辑门、门的组合和/或其它电路部件。多个模块可组合成一个模块，并且单个模块可分布在多个模块之间。
“可操作连接”或连接(通过该连接“可操作地连接”实体)是在其中可发送和/或接收信号、物理通信和/或逻辑通信的一个连接。可操作连接可包括无线接口、物理接口、数据接口和/或电气接口。
如本文使用的“处理器”处理信号并执行通用的计算和算术功能。由处理器处理的信号可包括可被接收、传输和/或检测的数字信号、数据信号、计算机指令、处理器指令、消息、位、位流或其它方式。通常，处理器可为各种处理器，其包括多个单个和多核处理器和协处理器和其它多个单个和多核处理器和协处理器架构。处理器可包括各种模块以执行各种功能。
如本文使用的“便携装置”为计算装置，其通常具有有用户输入(例如，触摸、键盘)的显示屏幕和用于计算的处理器。便携式装置包括但不限于手持装置、移动装置、智能手机、膝上型计算机、平板计算机和电子阅读器。在一些实施方案中，“便携装置”可指的是包括用于计算的处理器和/或用于远程接收并传输数据的通信接口的远程装置。
如本文使用的“车辆”指的是能够运载一个或多个乘客并由任何形式的能源供电的任何移动车辆。术语“车辆”包括但不限于：汽车、卡车、货车、小型货车、SUV、摩托车、踏板车、船、卡丁车、娱乐骑行车(amusement ride car)、铁路运输、个人船只和飞机。在一些情况下，机动车辆包括一个或多个引擎。进一步地，术语“车辆”可指的是电动车(EV)，其能够运载一个或多个乘客并全部或部分地由电池供电的一个或多个电动机供电。EV可包括电池电动车(BEV)和插电式混合动力车(PHEV)。术语“车辆”还可指的是由任何形式的能源供电的自主车辆和/或自驾车辆。自主车辆可或不可运载一个或多个乘客。进一步地，术语“车辆”可包括具有预定路径的自动化或非自动化的车辆或自由行驶的车辆。
如本文使用的“车辆系统”可包括但不限于可用于增强车辆行驶和/或安全性的任何自动或手动系统。如本文使用的“车辆系统”可包括但不限于可用于增强车辆行驶和/或安全性的任何自动或手动系统。示例性车辆系统包括但不限于：电子稳定性控制系统、防抱死制动系统、制动辅助系统、自动预制动系统、低速随动系统、巡航控制系统、碰撞警报系统、碰撞缓解制动系统、自动巡航控制系统、车道偏离警报系统、盲点指示器系统、车道保持辅助系统、导航系统、传输系统、制动踏板系统、电子动力转向系统、视觉装置(例如，摄像机系统、近距离传感器系统)、气候控制系统、电子预拉伸系统、监控系统、乘客检测系统、车辆悬置系统、车辆座椅配置系统、车辆客舱照明系统、音频系统、传感器系统及其它系统。
如本文使用的“可穿戴计算装置”可包括但不限于可由用户穿戴和/或拥有的具有电路的计算装置部件(例如，处理器)。换言之，可穿戴计算装置为被归入用户的个人空间的计算机。可穿戴计算装置可包括显示器，并可包括用于感测并确定与用户相关联的各种参数的各种传感器。例如，位置、运动和生物信号(生理)参数及其它。一些可穿戴计算装置具有用户输入和输出功能。示例性可穿戴计算装置可包括但不限于手表、眼镜、衣服、手套、帽子、衬衫、珠宝、戒指、耳环项链、臂章、鞋、耳塞、耳机和个人健康装置。
I.系统概述
现在参考附图，其中所示出的附图用于图示一个或多个示例性实施方案的目的，而非用于限制所述一个或多个示例性实施方案的目的，图1示出根据示例性实施方案的用于实施用于捕获并净化车辆中的光电容积描记(PPG)信号的系统100和方法。图1示出的系统100可在车辆102内实施。将明白，系统100的部件及本文讨论的其它系统和架构的部件可组合、省略或组织成不同价格用于各种实施方案。还将明白，还可包括图1未示出的其它部件(例如，显示装置、通信单元/网关、通信网络和总线)或图1示出的部件的若干实例。
系统100可单独实施或结合计算装置104(例如，控制器、头部单元等)实施。计算装置104包括可经由总线(未示出)和/或其它有线和无线技术操作地连接以用于计算机通信的处理器106、存储器108和磁盘110。
计算装置104可执行充当监控器的软件，并监督车辆102的引擎(未示出)以及车辆102的其它部件或系统的各种参数。例如，计算装置104能够从包括传感器和装置的车辆102的部件接收信号。来自传感器和装置的信号输出可被发送到计算机装置104，并存储在存储器108和/或磁盘110上。进一步地，计算装置104可促进车辆102的部件之间的信息传送和/或促进对车辆102的部件的控制。实时信号和电子存储的信号二者可由处理器106根据存储在存储器108和/或磁盘110上的软件来处理。
在一些实施方案中，计算装置104可将传感器和装置输出的信号处理为包括值和水平的数据格式。此类值和水平可包括但不限于，数值或其它种类的值或水平(诸如百分比)、非数值、离散状态、离散值、连续值以及其它值。例如，在一些情况下，X的值或水平可提供为0％与100％之间的百分比。在其它情况下，X的值或水平可提供为在1与10之间的范围中的值。在另外其它情况下，X的值或水平可能不是数值，但是可与确定状态(例如，驱动状态)相关联。
在示例性实施方案中，计算装置104还包括PPG确定模块112、运动伪影确定模块114和PPG信号过滤模块116。如将在下文进行更详细描述，PPG确定模块112与车辆102的一个或多个部件通信，以便处理与车辆102的驾驶员118相关联的PPG测量信号(图2B中示出)。运动伪影确定模块114与被放置在车辆102的不同位置处的一个或多个传感器通信，以确定表示运动伪影的运动伪影波形，所述运动伪影至少部分由驾驶员118和/或车辆102引起且以运动伪影测量信号(图2B中示出)的形式存在。此外，PPG信号过滤模块116可与PPG确定模块112和运动伪影确定模块114通信，以接收PPG测量信号和运动伪影测量信号，以便处理精细PPG信号(图2B中示出)。如在下文进行更详细描述，PPG信号过滤模块116可处理从运动伪影净化的精细PPG信号。计算装置104可使用精细PPG信号来确定与驾驶员118相关联的生物学数据和/或驾驶员状态。
在图1的示出实施方案中，系统100还包括传感器组件120，其机械地耦和到车辆座椅122(例如，驾驶员的侧车辆座椅)。将明白，本文讨论的系统和方法可使用任何数量的传感器组件120来实现。虽然本文讨论的一些实施方案指的是传感器组件120，但是将明白，多个传感器组件120可机械地耦和到车辆座椅122。
传感器组件120可包括一个或多个传感器组件(并非全部单独示出)，其可包括接触传感器和/或非接触传感器。多个传感器组件传感器可包括电流/电势(例如，近距离传感器、电感式、电容式)、超声波(例如，压电式、静电式)、振动、光学、视觉、光电或氧传感器及其它传感器。应明白，所述一个或多个传感器组件传感器可操作以感测与驾驶员118、车辆102、车辆环境、一个或多个车辆系统124和/或车辆102的乘客相关联的数据的测量，并且可将指示一个或多个数据测量的一个或多个数据信号输出到计算装置104。计算装置104可将数据信号转换成其它数据格式，以便产生其它数据度量和参数，诸如如上所述的值或水平。
在示例性实施方案中，一个或多个特定传感器组件传感器可包括光学传感器(图2A中示出)，其用于感测PPG信号和额外信号以确定与驾驶员118和/或车辆102相关联的驾驶员的生理状态和/或运动伪影，如下文更详细描述。传感器组件传感器可额外地包括但不限于压力传感器、加速度计和生理传感器。在一些实施方案中，生理传感器可包括但不限于电流/电势传感器、近距离传感器、光学传感器、视觉传感器、声波传感器和使用光学和光(例如，红外)的额外光电传感器。传感器组件传感器可提供各种类型的生理数据，其可由计算装置104进行评估以确定驾驶员118的生理状态。可从传感器组件传感器接收的各种类型的生理数据包括但不限于，与驾驶员118的自主神经系统或其它生物系统有关的心脏信息(诸如心率、血压、血流、血氧含量、血乙醇含量(BAC))、脑信息(诸如功能近红外光谱(fNIRS))、呼吸率信息以及其它种类的信息
如在图1的实施方案内示出，车辆座椅122可与机械地耦和到不同位置处的车辆座椅122的多个传感器组件120(被示出为放置在车辆座椅122内的圆形部件)一起呈现。然而，将明白，在各种实施方案中，一个或多个传感器组件120可被放置在图1的示例性实施方案中可能未示出的车辆座椅122的不同区域处。例如，多个传感器组件120可被放置在车辆座椅122的后部分126、车辆座椅122的前部128以及车辆座椅122的(内)侧部130处。
在示例性实施方案中，车辆座椅122可包括头枕132、座椅靠背134和座椅底座136，然而车辆座椅122的其它配置可被预期。如在图1的示出实施方案中示出，多个传感器组件120可机械地耦和到车辆座椅122，如放置在头枕132、座椅靠背134和座椅底座136内。应理解，多个传感器组件120可为任何数量的组件(例如，两个、三个或更多个)，并且可被定位在车辆座椅122的不同位置和配置中。在一些实施方案中，将多个传感器组件120放置在被确定为最适于感测与驾驶员118相关联的生物数据、基于接触的表面运动数据和/或基于非接触的运动数据的位置中。
在一个或多个实施方案中，放置在车辆座椅122内的多个传感器组件120可机械地耦和到允许将噪声(例如，引擎噪声、路面噪声、路面振动、驾驶员移动等)均匀地分配到全部传感器组件120的常用的结构耦合材料。多个传感器组件120的机械耦合可降低运动伪影的影响，因为伪影被分配以均匀地影响传感器组件120中的每一个。
在一些实施方案中，可将多个传感器组件120放置在车辆102的任何部分中。例如，座椅安全带138、底板140、方向盘142、仪表板144、后视镜146等可包括一个或多个传感器组件120，其包括不同类型的传感器组件传感器(例如，光学、视觉、电容式传感器、电极等)。另外，在一些情况下，一个或多个传感器组件120可被包括在由驾驶员118穿戴的一个或多个可穿戴装置(未示出)内。可穿戴装置可包括但不限于，可穿戴戒指、眼镜和衣服物品。在其它实施方案中，一个或多个传感器组件120可被包括在被定位成靠近驾驶员118的诸如手机或类型装置的便携式装置(未示出)内，或与驾驶员118穿戴的衣服物品相关联。
车辆102可额外地包括所述一个或多个车辆传感器148。车辆传感器148可包括与一个或多个车辆传感器124和/或车辆102的其它部件相关联的传感器。车辆传感器148可感测并测量与车辆102和/或一个或多个特定车辆系统124相关联的刺激物(例如，信号、属性、测量或数量)。在一些实施方案中，车辆传感器148还可感测并测量与驾驶员118相关联的刺激物，如下文进行更详细描述。车辆传感器148可输出表示来自车辆传感器148的一个或多个刺激物的一个或多个数据信号。车辆传感器148可被放置在车辆102的乘客舱内的各种位置处，其包括但不限于底板140、仪表板144等。额外地，车辆传感器148可位于车辆102的外部，诸如侧视镜(未示出)、门板(未示出)、前保险杠和后保险杠(未示出)、车轮(未示出)、车辆引擎(未示出)等。
具体而言，所述一个或多个车辆传感器148(并非全部单独示出)，其可包括但不限于加速度计、磁强计、陀螺仪、环境光传感器、近距离传感器、全球定位传感器系统、侧向加速度传感器等。此外，车辆传感器148可包括但不限于车速传感器、转向角传感器、油门踏板传感器、制动传感器、节气门位置传感器、车轮传感器、凸轮轴传感器、电子停车传感器及其它传感器。车辆传感器148还可包括呈安装到车辆102的内部的摄像机150形式的视觉传感器和摄像机、雷达传感器和安装到车辆102的外部的激光传感器。进一步地，车辆传感器148可包括位于车辆102外部并且例如经由网络访问的传感器。这些传感器可包括位于车辆与车辆网络中的其它车辆上的外部摄像机、雷达和激光传感器、街道摄像机、监控摄像机、盲点指示器系统、车道保持辅助系统及其它系统。
在示例性实施方案中，上文讨论的一个或多个车辆系统124(并非全部单独示出)可包括数据存储机制(例如，存储器)，其用于存储被所述车辆系统124使用的数据，例如，敏感数据，诸如接触数据、路由数据、密码数据、驾驶员行为配置文件、驾驶员生理数据配置文件及其它。
车辆传感器148和车辆系统124可将车辆数据提供给计算装置104，计算装置104可被使用来确定关于驾驶员118和车辆102的各种度量。具体而言，车辆数据可包括驾驶员和/或车辆条件、状态、情形、行为和相关联的信息。如下文详细讨论，在示例性实施方案中，车辆传感器148和车辆系统124可捕获一个或多个伪影，并且可输出与驾驶员118和/或车辆102的移动相关联的相应信号。
II.处理与驾驶员相关联的PPG测量信号
再次参考图2A，根据示例性实施方案示出光学传感器202的示意图。如上讨论，传感器组件120中的一个或多个包括光学传感器202。光学传感器202可被配置来在多个频率下发射多个光源(近红外、红外、激光等)，以捕获并测量表示与驾驶员118相关联的生理数据的各种信号。光学传感器202还被配置来增加或减小从多个光源发射的光的强度，以便基于光学传感器202的位置和由光学传感器120输出的测量类型来发射多个波长。
在示例性实施方案中，一个或多个光学传感器202被配置来发射近红外或红外LED光源，以便读取并测量驾驶员118的PPG信号和/或车辆102的乘客。所述一个或多个光学传感器202可被配置来提供驾驶员的血液容量和血液成分的容积测量，以确定与可对驾驶员的心率有影响的驾驶员的血氧含量水平有关的度量。具体而言，所述一个或多个光学传感器202可使用脉搏血氧仪，其提供由驾驶员的身体内部的组织对红外或近红外光的各种波长的吸收的反射PPG测量。所述一个或多个光学传感器202可各自测量由组织反射的光量，以便确定被驾驶员的身体吸收的光量。换言之，光学传感器202可测量驾驶员的血液容量相对于氧饱和度的搏动变化，因为较多血液将吸收更高光量，而较少血液将吸收较少光量。
在示例性实施方案中，每个光学传感器202位于被放置在(驾驶员的)车辆座椅122和车舱的其它位置内的一个或多个传感器组件120内。多个传感器组件120可具体定位在与驾驶员的皮肤和/或衣服的表面接触或不接触的区域中，以便光学传感器202清楚地测量驾驶员的PPG信号。例如，一个或多个传感器组件120可被放置在车辆座椅122和/或车辆102的位于驾驶员身体具有更薄皮肤表层的区域(例如，耳垂、指尖)附近的区域处。此外，一个或多个传感器组件120可被放置在位于驾驶员身体具有厚血管的区域(例如，背部、大腿)附近的区域处。
在一个实施方案中，光学传感器202可包括源电路204和检测器电路206。具体而言，源电路204可包括近红外或红外LED光源和/或激光源等，其在驾驶员118位于车辆座椅122内时朝向驾驶员的身体的各个区域发射光。更具体而言，源电路204可包括多个LED和激光源(未示出)，其被配置来提供各种光色和强度。例如，多个LED光源可发射具有不同波长(例如，660-1600nm)和不同频率(430THz-300 GHz)的光，所述光照射驾驶员的皮肤。光学传感器202中的每一个的源电路204可被配置来增加或减小发射光的强度，以便基于光学传感器202的位置和光学传感器202输出的测量类型来发射多个波长。例如，对于光学传感器202的位置，源电路204可在其中定位有光学传感器202的区域处利用较短波长的光，所述光学传感器202在与光通常可直接发射到驾驶员的皮肤的区域(例如，颈部、手部)相对的在其中驾驶员118被期望穿衣服的区域处(例如，背部、侧部)发射光。在一些实施方案中，源电路204可通过最初发射可用于在皮肤上捕获一个或多个测量(诸如PPG信号)的较低强度的较长波长来校准各种类型的光的强度。然后，源电路204可递增地修改光波长的强度，以便穿透驾驶员的衣服以允许对血管进行问诊。在一些实施方案中，光的强度还可被驾驶员的皮肤的不透明度影响。例如，在源电路204进行校准期间，可将驾驶员的皮肤颜色的效果用作修改LED光源的强度的因素。
在一个或多个实施方案中，检测器电路206可包括被配置来读取散射光的量的光电二极管，所述散射光透射通过血液灌注组织并且在所述组织的相对侧上测量作为源电路204提供的光和/或反射回所述组织的相同侧作为源电路204提供的光。在一些实施方案中，检测器电路206可包括一个或多个摄像机(代替或除光电二极管之外)，其被配置来捕获图像，以便分析并提供关于透射光和/或反射光的测量。在一些配置中，检测器电路206可被定位，以便测量反射回源电路204的来自源电路204的光源的光的一个或多个路径。在读取反射回到检测器电路206的散射光的量之后，每个光学传感器202可以一个或多个PPG波形信号的形式提供其读数的表示。在替代配置中，可定位检测器电路206，以便从源电路204的光源测量穿过组织的光的一个或多个路径。在读取穿过组织以到达检测器电路206的散射光的量之后，每个光学传感器202可以一个或多个PPG波形信号的形式提供其读数的表示。
在示例性实施方案中，一个或多个光学传感器202各自可在预定的时间频率(例如，10ms)内将相应的PPG波形信号(未示出)输出至PPG确定模块112。由光学传感器202的每一个输出的每个PPG波形信号可包括多个信号分段(未示出)。信号分段可包括驾驶员118的PPG信号的测量连同由驾驶员和车辆移动造成的伪影，伪影对光学传感器202提供的PPG信号的读数有影响。相应地，在一些情况下，由所述一个或多个光学传感器120输出的PPG波形信号可受伪影污染并可提供扭曲的PPG信号。此外，每个PPG波形信号可包括诸如信号峰值的信号特征(未示出)，其可被进一步评估以确定PPG信号测量和噪声测量。可被评估的额外信号特征包括频率、持续时间、波幅及其它。应明白，PPG波形信号的其它特性还可被识别为信号特征。
图2B是根据示例性实施方案的示例性PPG测量信号208、噪声测量信号210和精细PPG信号212的示意表示，其图示示例性PPG测量信号208。PPG确定模块112可使用各种方法来处理PPG测量信号208，PPG测量信号208可包括驾驶员的血液容量和血液成分的聚合测量。通过PPG确定模块112完成的处理通常包括转换单个PPG波形信号或将多个PPG波形信号聚合到PPG测量信号208中。处理可包括放大、混合和过滤多个PPG波形信号，以及在本领域中已知的其它信号处理技术(下文进行更详细讨论)。
每个PPG测量信号208可包括多个信号分段214(仅示出一个信号分段214)。将明白，一个或多个信号分段214可包括PPG测量信号208的任何大小和/或部分。信号分段214可包括驾驶员118的PPG信号的测量(从一个或多个PPG波形信号编译)连同由驾驶员和车辆移动导致的伪影。此外，每个PPG测量可包括诸如信号峰值216的信号特征，其可被进一步评估以确定PPG信号测量和噪声测量。可被评估的额外信号特征包括频率、持续时间、波幅、局部最大和最小点、和拐点(与PPG的二次导数相关)及其它(未示出)。应明白，PPG测量信号208的其它特性还可被识别为信号特征。
现在参考图3，其示出根据示例性实施方案的用于处理来自一个或多个PPG波形信号的PPG测量信号208的示例性方法300的过程流程图。图3将结合图1、图2A和图2B的系统/部件/图示进行描述，然而将明白，图3的方法可与其它系统/部件一起使用。在一些实施方案中，方法300的一些或全部步骤可由PPG确定模块112执行。在其它实施方案中，其它模块可执行使用方法300描述的一些或全部步骤。
在方框302处，方法包括接收一个或多个PPG波形信号。在一个实施方案中，PPG确定模块112与被放置在车辆座椅122和/或车辆102的各个区域处的一个或多个传感器组件120进行通信，以便接收所述一个或多个光学传感器202输出的一个或多个PPG波形信号。在接收一个或多个PPG波形信号之后，PPG确定模块112可将与一个或多个PPG波形信号的信号特征有关的数据存储到计算装置104的存储器108和/或磁盘110中，以便被进一步评估。
在方框304处，方法包括评估一个或多个PPG波形信号，以便确定最一致的PPG波形信号。在一个实施方案中，PPG确定模块112访问与来自存储器108和/或磁盘110的一个或多个PPG波形信号的信号特征有关的数据，并可基于在一个或多个经确定的均值信号特征类别内的一个或多个信号特征来确定包括类似波形图案的一个或多个PPG波形信号。更具体而言，PPG确定模块112可评估PPG波形信号的每一个的信号特征，包括频率、持续时间、波幅、信号峰值之间的测量、局部最大和最小点、和拐点(与PPG的二次导数相关)等。在评估信号特征之后，PPG确定模块112可确定与信号特征的每一个相关联的测量值(例如，距离/时间测量)，以便计算与信号特征的每一个相关联的平均值。
在确定与信号特征的每一个相关联的平均值之后，PPG确定模块112可确定与信号特征的每一个相关联的一个或多个信号特征类别。所述一个或多个信号特征类别可包括在来自均值信号特征值的预定范围内的所述一个或多个PPG波形信号的信号特征的分类。例如，均值信号特征类别可包括峰值信号测量类别，其包括在来自多个波形信号的每一个的峰值信号之间的测量的平均值的范围内的值的预定范围。PPG确定模块112可进一步评估包括落在预定量的信号特征类别内的信号特征的PPG波形信号，以便确定最一致的PPG波形信号。将明白，PPG确定模块112可使用各种其它方法来评估所述一个或多个PPG波形信号，以便确定最一致的PPG波形信号。
通过确定最一致的PPG波形信号，PPG确定模块112可捕获已从车辆座椅122和/或车辆102捕获的驾驶员的PPG信号的更准确表示。例如，PPG确定模块112可评估由十个光学传感器202提供的十个PPG波形信号，以便确定包括信号特征的三个PPG波形信号，所述信号特征包括落在预定量的信号特征类别内的值。
在方框306处，方法包括丢弃不一致的PPG波形信号。在一个实施方案中，PPG确定模块112移除存储在存储器108和/或磁盘110上的不一致的PPG波形信号，以便确保此类数据不影响驾驶员的PPG信号的测量。具体而言，PPG确定模块112移除不被确定为落在预定量的信号特征类别内的PPG波形信号。具体而言，通过基于在方框304处进行的评估而丢弃不一致的PPG信号波形208，PPG确定模块112确保在处理PPG测量信号208时未占用位于车辆座椅122和/或车辆102的区域中的光学传感器202(可能尚未完全或准确地从其捕获PPG读数)。
在方框308处，方法包括聚合最一致的PPG波形信号并输出PPG测量信号208。在示例性实施方案中，PPG确定模块112将最一致的PPG波形信号(如在方框304处确定)聚合到表示驾驶员的PPG信号的最一致测量的PPG测量信号208中。
再次参考图1、图2A和图2B，在另一实施方案中，PPG确定模块112可确定从多个光学传感器202输出的多个PPG波形信号选出的最佳PPG波形信号(未示出)。最佳PPG波形信号可由PPG确定模块112确定为对驾驶员的PPG信号的最准确测量。在一个实施方案中，PPG确定模块112可通过确定由发射最低量的LED光强度的光学传感器202输出的PPG波形信号来确定最佳PPG波形信号，以便捕获驾驶员的PPG信号。换言之，最佳PPG波形信号被确定为最可能靠近驾驶员的皮肤捕获的PPG波形信号，从而确保驾驶员的衣服或传感器与驾驶员118之间的空间的最小干扰。
在另一实施方案中，PPG确定模块112可通过与被包括在一个或多个传感器组件120内的一个或多个压力传感器通信而确定最佳PPG波形信号，以便确定测量由位于车辆座椅122内的驾驶员118导致的最高压力测量的压力传感器。具体而言，包括压力传感器的一个或多个传感器组件120可被放置在车辆座椅122的特定位置处，在其中检测到由驾驶员118造成的压力变化。压力传感器可将压力测量数据传达到PPG确定模块112，相对于PPG确定模块112，压力传感器测量由驾驶员118造成的最高压力测量，以便确定最佳PPG波形信号。换言之，将最佳PPG波形信号确定为最可能被包括在传感器组件120内的光学传感器202捕获的PPG波形信号，传感器组件120被确定为位于被驾驶员118充分使用的车辆座椅120的位置处(即，在其中可发生一致/恒定测量的位置)。在确定最佳PPG波形信号之后，PPG确定模块112可将最佳PPG波形信号转换成PPG测量信号208。
在额外实施方案中，PPG信号确定模块112可通过分别评估从车辆座椅122的相应区域捕获的PPG波形信号来处理PPG测量信号208，以便确定从车辆座椅122的每个区域捕获的最佳PPG波形信号。例如，PPG确定模块112可确定由位于座椅靠背134和座椅底座136中的每一个处的光学传感器202捕获的四个最佳PPG波形信号。在确定最佳PPG波形信号之后，PPG确定模块112可将从车辆座椅122的每个区域捕获的最佳PPG波形信号聚合到PPG测量信号208。将明白，PPG确定模块112可使用各种其它方法来处理来自由多个光学传感器202提供的一个或多个PPG波形信号的PPG测量信号208。
如上讨论，PPG波形信号可受到由驾驶员118和/或车辆102导致的运动伪影污染。因此，由PPG确定模块112处理的PPG测量信号208的一个或多个信号分段214还包括运动伪影。相应地，PPG确定模块112将经处理的PPG测量信号208发送到PPG信号过滤模块116，以便过滤运动伪影并提取精细PPG信号212。
除了被配置来读取并测量驾驶员118的PPG信号之外，多个光学传感器202还可在多个频率下发射多个光源，以便读取与关于驾驶员118和/或车辆102的乘客的额外生理数据相关联的信号。例如，光学传感器202可发射信号以基于与物理特性(例如，姿势、位置、移动)和生物特性(例如，血压、血流、血氧含量等)相关联的感测信号确定与驾驶员118和/或乘客有关的物理信息，包括驾驶员118和/或乘客的生物识别。
在一个实施方案中，光学传感器202可在多个频率下发射多个光源，以便非侵入式地测量驾驶员和/或乘客血液酒精水平。例如，光学传感器202的源电路204可将光发射到驾驶员的皮肤。光学传感器202可基于由皮肤反射回到检测器电路206的光量来测量组织酒精浓度。此外，光学传感器202可通过确定生物信号而非侵入式地监控驾驶员118的状况，诸如从包括在被放置在车辆座椅122的座椅靠背134处的传感器组件120内的一个或多个光学传感器202检测来自驾驶员后背的身体躯干容积描记和呼吸。具体而言，一个或多个过滤的信号可被评估来确定处于正常状态与醉酒状态之间的驾驶员的PPG信号，以便确定驾驶员醉酒。这种技术由K.Murata等人在“Noninvasive Biological Sensor System forDetection of Drunk Driving,”IEEE Transactions on Information Technology inBiomedicine,第15卷,第1期,2011年中描述，所述全部内容以引用的方式并入。
在额外的实施方案中，光学传感器202可发射各种光源，以便经由生物识别非侵入式地识别驾驶员118和/或车辆102的乘客。例如，一个或多个生理信号(例如，PPG信号等)可被光学传感器202测量，以便确定可与收录的生物模板的数据库匹配的生物信号。收录的生物模板的数据库可包括来自驾驶员118和/或车辆102的乘客的生物模板。生物识别技术的实例在本申请的原申请内描述。额外的示例性生物技术由A.
Figure GDA0002576905590000141
等人在“Anovel feature ranking algorithm for biometric recognition with PPG signals,”Computer in Biology and Medicine,第49卷,2014,1-14中描述以及Agrafito等人在2012年5月10日申请，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文。
III.处理与驾驶员和车辆相关联的运动伪影测量信号
参考回图1和图2B，现在将描述确定与驾驶员118和车辆102相关联的运动伪影的若干技术。在示例性实施方案中，运动伪影确定模块114可与一个或多个传感器组件传感器、一个或多个车辆传感器148和/或一个或多个车辆系统124通信，以便在驾驶员118驾驶车辆102时，确定与位于车辆座椅122和/或车辆102自身内的驾驶员118相关联的运动伪影。
在示例性实施方案中，可由各种类型的座椅组件传感器、车辆传感器148和/或车辆系统124将呈在预定时间频率(例如，10ms)内输出的一个或多个噪声波形信号(未示出)形式的数据提供给运动伪影确定模块114。如下文讨论，运动伪影确定模块114可转换一个噪声波形信号或将由多个传感器组件传感器、车辆传感器148和车辆系统124的多个噪声波形信号聚合到运动伪影测量信号210。
下文将结合图1、图2A和图2B讨论使用特定类型的传感器组件传感器、车辆传感器148和车辆系统124来确定与驾驶员118和车辆102相关联的运动伪影的一些示例性实施方案。然而，应明白，在下文讨论的示例性实施方案内不明确公开的传感器还可被单独使用或结合另一传感器使用，以确定运动伪影测量信号210。
在一个或多个实施方案中，光学传感器202可发射蓝色/近UV可见光源，其被配置来朝向驾驶员的皮肤表层发射光。具体而言，蓝色/近UV可见光源可被配置来增加或减小发射光的强度，以便基于光学传感器202相对于驾驶员118的位置来发射多个波长。例如，蓝色/近UV可见光源可在与在其中光通常可直接透射到驾驶员的皮肤的区域(例如，颈部、手部)相对的在其中驾驶员118被期望穿衣服的区域处(例如，背部、侧部)发射较短波长的光。光学传感器202的检测器电路206可确定由驾驶员的皮肤表面吸收的光的反射率，以便确定驾驶员在车辆座椅122内的移动。一个或多个光学传感器202可输出指示驾驶员在车辆座椅122内的移动的一个或多个噪声波形信号。
在一个或多个实施方案中，包括但不限于加速度计(未示出)、陀螺仪(未示出)、近距离检测器(未示出)、磁强计(未示出)等的座椅部件传感器可被单独或组合使用，以将一个或多个噪声波形信号输出到运动伪影确定模块114。在一个实施方案中，被包括在一个或多个传感器组件120内的一个或多个加速度计可确定与驾驶员118相关联的运动伪影。具体而言，一个或多个加速度计可传达指示驾驶员在车辆座椅122内的移动的数据。在一些实施方案中，一个或多个加速度计可被定位在光学传感器202的顶部，每个加速度计可彼此垂直而定向，以便捕获可最直接干扰由光学传感器202输出的驾驶员的PPG信号的测量的运动伪影。具体而言，一个或多个加速度计还可包括电容式加速度计，其可用于确定并测量车辆座椅122内的驾驶员118的移动的程度的变化。例如，当驾驶员118加速并制动车辆102时，加速度计可在驾驶员118可在车辆座椅122内前后移动时确定驾驶员118的移动的变化率。
此外，在一些实施方案中，被包括在上文讨论的一个或多个传感器组件120内的一个或多个压力传感器可用于确定与驾驶员118相关联的运动伪影。具体而言，可将包括压力传感器的一个或多个传感器组件120放置在车辆座椅122的特定位置处，在其中驾驶员的移动可基于驾驶员118在车辆座椅122内移动时的压力变化来确定。压力传感器可包括被配置来基于如通过在车辆座椅122内转移驾驶员的体重检测到的压力变化来确定驾驶员118的移动。例如，位于车辆座椅122的座椅靠背134内的一个或多个压力传感器可确定并测量驾驶员118的移动中的变化，当驾驶员118在车辆座椅122内向前后或向后移动时，驾驶员的体重远离并朝向座椅靠背134分布。压力传感器可将一个或多个噪声波形输出到运动伪影确定模块114。
在额外实施方案中，被包括在一个或多个传感器组件120和/或车辆传感器148内的一个或多个振动传感器(未示出)还可用于确定与驾驶员118和/或车辆102相关联的运动伪影。一个或多个振动传感器可包括压电式传感器，其用于检测与车辆座椅122和/或车辆102相关联的机械振动。例如，一个或多个振动传感器可感测由引擎、车辆102行驶的道路和/或驾驶员在车辆座椅122内的移动导致的振动。振动传感器可将一个或多个噪声波形信号输出到运动伪影确定模块114。
在一些实施方案中，被包括在一个或多个传感器组件120和/或车辆传感器148内的一个或多个近距离传感器(未示出)还可用于确定与驾驶员118和/或车辆102相关联的运动伪影。例如，多个近距离传感器可操作以在驾驶员118在车辆座椅122内移动时确定他或她的位置。具体而言，每个近距离传感器可基于驾驶员118的接近度来将近距离测量输出到相应传感器。近距离传感器可将一个或多个噪声波形信号输出到运动伪影确定模块114。
在替代实施方案中，一个或多个可穿戴装置可被驾驶员118穿戴，其还可测量驾驶员在车辆座椅122内的移动。可穿戴装置可包括一个或多个移动追踪传感器(例如，加速度计、陀螺仪等)。可穿戴装置可包括被配置来追踪并测量穿戴可穿戴装置的驾驶员118的移动的装置逻辑。可穿戴装置可将一个或多个噪声波形信号输出到运动伪影确定模块114。
在一些实施方案中，被包括为车辆传感器148的一部分的(内部)摄像机150可遍布车辆102。具体而言，一个或多个摄像机150可被定位在车辆座椅122前方、上方和/或周围的各个区域中，以便在车辆102被驾驶时捕获驾驶员118的实时图像。所述一个或多个摄像机150可包括硬件，其被配置来解释由摄像机150感测到的视频或图像数据以识别与车辆座椅122内的驾驶员118相关联的任何移动。在一个实施方案中，处理器106可包括摄像机逻辑，其可估计由一个或多个摄像机150输出的图像数据，并可编译图像数据以确定并测量车辆座椅122内的驾驶员118的移动的变化。所编译的数据可以一个或多个噪声波形信号的形式被提供到运动伪影确定模块114。
额外车辆传感器148可结合另一车辆传感器使用，以在车辆102在路面上行驶时提供有关车辆102的车体移动的数据。例如，被放置在车辆102的每个车轮的车辆传感器148可测量车辆102的行驶水平，以及被包括为车辆传感器148的一部分的一个或多个加速度计可测量车辆102的垂直车体加速度，以便准确地测量道路噪声。车辆传感器148还可用于将车辆102的转向角、侧倾、俯仰、侧向加速度和横摆确定为车辆102对可影响光学传感器202捕获一个或多个PPG信号的转弯、加速度、制动和道路噪声做出反应的指示。例如，包括转向传感器、陀螺仪、侧向加速度传感器、加速度踏板传感器、制动传感器、车速传感器等的一个或多个车辆传感器148可被单独使用或结合另一传感器使用，以将噪声波形信号输出到运动伪影确定模块114。
在一些实施方案中，一个或多个车辆系统124可将一个或多个波形信号提供到运动伪影确定模块114。例如，电子稳定性控制系统(未示出)可监控车辆102的横摆率，并且可以噪声波形信号的形式输出移动数据。
在示例性实施方案中，在从传感器组件传感器接收一个或多个噪声波形信号之后，车辆传感器148和/或车辆系统124、运动伪影确定模块114可将一个或多个噪声波形信号处理为运动伪影测量信号210。由运动伪影确定模块114完成的处理通常包括转换一个噪声波形信号或将多个噪声波形信号聚合到运动伪影测量信号210中。处理可包括放大、混合和过滤一个或多个噪声波形信号，以及在本领域中已知的其它信号处理技术。运动伪影测量信号210可包括类似于PPG测量信号208的信号分段(未示出)和信号特征(未示出)，其表示与驾驶员118和车辆102相关联的运动伪影。
在一些实施方案中，在从传感器组件传感器、车辆传感器148和/或车辆系统124接收多个噪声波形信号之后，运动伪影确定模块114可将权重分配到所接收到的噪声波形信号中的每一个。被分配到噪声波形信号中的权重可与每个感测到的噪声波形信号对污染PPG测量信号208的运动伪影的影响的确定水平相关联。影响的水平可通过评估由一个或多个传感器组件传感器、车辆传感器148和/或车辆系统124输出的一个或多个噪声波形信号来确定。在评估一个或多个噪声波形信号之后，运动伪影确定模块114可基于输出噪声波形信号的传感器/系统的类型、输出波形信号的传感器/系统的位置、将相应的权重应用到每个噪声波形信号、输出噪声波形信号的传感器/系统在捕获/测量的数据类型、和对捕获由一个或多个光学传感器202输出的PPG波形信号的噪声波形信号的影响来将相应权重应用到每个噪声波形。例如，由位于车辆座椅122内的一个或多个传感器组件120内的生物学传感器输出的一个或多个波形信号可被确定具有高水平影响，并且可因此被分配比位于车辆102的其它区域处的非生物学传感器提供的其它噪声波形信号高的权重。在确定每个噪声波形信号的权重之后，运动伪影确定模块114可基于分配的权重将多个噪声波形信号聚合到影响经处理的运动伪影测量信号210。
再又一实施方案中，在接收多个噪声波形信号之后，运动伪影确定模块114可单独地评估由驾驶员118的移动造成的噪声波形信号(除了由车辆102本身的移动噪声的噪声波形信号之外)，以确定驾驶员运动伪影测量信号(未示出)和车辆运动伪影测量信号(未示出)。具体而言，运动伪影确定模块114可将由驾驶员118的移动造成的噪声波形信号聚合到驾驶员运动伪影测量信号中。类似地，运动伪影确定模块114可将由车辆102的移动造成的噪声波形信号聚合在车辆运动伪影测量信号中。
应明白，额外方法可由运动伪影确定模块114使用，以便处理运动伪影测量信号210。在示例性实施方案中，在确定运动伪影测量信号210之后，运动伪影确定模块114可将经处理的运动伪影测量信号210发送到PPG信号过滤模块116，以便过滤PPG测量信号208并处理精细PPG信号212。
III.处理精细PPG信号以及抗额外运动伪影技术
PPG信号过滤模块116可使用一个或多个技术从与驾驶员118和车辆102本身的运动伪影净化由PPG确定模块112处理的PPG测量信号208。由PPG信号过滤模块116完成的处理可包括放大、混合和过滤PPG测量信号208和运动伪影测量信号210，以及在本领域中已知的其它信号处理技术，下文将讨论其中的一些技术。
在示例性实施方案中，在接收运动伪影测量信号210之后，PPG信号过滤模块116可在PPG确定模块112输出的PPG测量信号208上应用过滤器，以便处理精细PPG信号212。精细PPG信号212指示从与驾驶员118和车辆102相关联的一个或多个运动伪影净化的驾驶员的血液容量和血液成分的测量。
参考图1和图2B，当应用过滤器时，PPG信号过滤模块116可评估运动伪影测量信号210和PPG测量信号208，以处理从PPG测量信号208过滤的精细PPG信号212。具体而言，PPG信号过滤模块116可确定PPG测量信号208的信号分段214，其包括由PPG测量信号208引起的数据和由运动伪影测量信号210引起的数据。换言之，PPG信号过滤模块116可确定由与驾驶员118和车辆102相关联的运动伪影引起的PPG测量信号208的一个或多个信号分段214，如由运动伪影测量信号210表示。
在确定包括运动伪影的PPG测量信号208的信号分段214之后，PPG信号过滤模块116可过滤由运动伪影(如由运动伪影测量信号210表示)引起的PPG测量信号208的一个或多个信号分段214，以便提取表示精细PPG信号212的一个或多个信号分段214。在提取表示精细PPG信号212的一个或多个信号分段214之后，PPG信号过滤模块116可处理并输出精细PPG信号212(该过程最好由图2B中呈现的最好实例进行图示)。
在替代实施方案中，如上文讨论，运动伪影确定模块114可以各自分别与驾驶员118和车辆102相关联的驾驶员运动伪影测量信号和车辆运动伪影测量信号的形式提供单独的运动伪影测量信号。在接收驾驶员运动伪影测量信号和车辆运动伪影信号之后，PPG信号过滤模块116可将多级过滤应用到PPG测量信号208，以便分别从由车辆运动伪影测量信号引起的一个或多个信号分段214过滤由驾驶员运动伪影测量信号引起的PPG测量信号208的一个或多个信号分段214。将明白，额外的方法可由PPG信号过滤模块116使用，以便处理精细运动伪影信号。
在一个或多个实施方案中，精细PPG信号212可由PPG信号过滤模块116提供到计算装置104的处理器106，以便由一个或多个车辆系统124用于生物学解释。具体而言，计算装置104可评估精细PPG信号212，以便确定与驾驶员118相关联的生物学数据。计算装置104可进一步使用这种生物学数据，以便确定可用于控制车辆HMI输出、车辆系统124和/或车辆102的自主驾驶的一个或多个驾驶员状态。如本文使用的“驾驶员状态”指的是驾驶员的生物学系统的状态的测量。驾驶员状态可为警报、警惕、昏昏欲睡、疏忽、分心、紧张、喝醉或其它一般的受损状态、其它情绪状态和/或一般健康状态及其它。
在替代实施方案中，替代方法可被系统100使用，以便处理精细PPG信号212。在一个实施方案中，可使用信号调制和解调的方法，以便从运动伪影净化PPG测量信号208。更具体而言，可在用于产生并解调振幅调制信号(例如，PPG测量信号208)的被识别噪声分量(例如，噪声波形信号)的谐波的计算频率下产生载波频率，以便降低信号干扰。这种方法在Anderson等人于2005年11月3日提交的美国专利号7,623,990中描述，所述专利的全部内容通过引用的方式并入本文。
在另一实施方案中，代替从运动伪影测量信号210过滤PPG测量信号208以便处理精细PPG信号212，系统100可使用用于在PPG信号的测量期间最小化运动伪影的影响的方法。例如，使用振幅调制光的方法可用于编码PPG信号(例如，PPG波形信号、PPG测量信号208)，以便从噪声区分出测量的PPG信号。在一个实施方案中，光学传感器202的源电路204可产生呈Barker二进制代码序列形式的振幅调制代码序列，其由检测器电路206接收。Barker二进制代码序列可用于基于确定激活的光源和去激活的光源检测与噪声相关联的信号的分段，以便从噪声区分PPG信号。这种技术由R.Gircys等人在“Movement ArtefactResistant Photoplethysmographic Probe,”Elektronika IR Elektrontechnika,ISSN1392-1215,第20卷,2014年中描述，其全部内容通过引用的方式并入。
IV.用于处理车辆中的PPG信号的方法
现在参考图4，根据示例性实施方案从图1的操作环境提供用于车辆102中的PPG信号的示例性计算机实施的方法400的过程流程图。图4将结合图1、图2A和图2B的部件进行描述，然而应理解，图4的方法可与其它系统/部件结合使用。在方框402处，方法包括从光学传感器接收PPG波形信号。在一个实施方案中，如上所述，被包括在一个或多个传感器组件120内的一个或多个光学传感器202可各自输出相应的PPG波形信号至PPG确定模块112。
在方框404处，方法包括基于PPG波形信号处理PPG测量信号208。在示例性实施方案中，在接收一个或多个PPG波形信号之后，PPG确定模块112可转换一个PPG波形信号(例如，最佳PPG波形信号)或聚合多个PPG波形信号，以便处理PPG测量信号208。在方框406处，方法包括从座椅组件传感器、车辆传感器和车辆系统中的至少一个接收噪声波形信号。如上文详细讨论，一个或多个座椅组件传感器、车辆传感器148和/或车辆系统124可将一个或多个噪声波形信号输出到运动伪影确定模块114。
在方框408处，方法包括基于噪声波形信号处理运动伪影测量信号210。在示例性实施方案中，在接收一个或多个噪声波形信号之后，运动伪影确定模块114可转换一个噪声波形信号或聚合多个噪声波形信号，以便处理运动伪影测量信号210。
在方框410处，方法包括处理精细PPG信号212，以抑制来自PPG测量信号208的运动伪影测量信号210。如讨论，在一个实施方案中，PPG信号过滤模块116可分别从PPG确定模块112和运动伪影确定模块114接收PPG测量信号208和运动伪影信号。PPG信号过滤模块116可通过确定包括由运动伪影测量信号210引起的数据的PPG测量信号208的一个或多个分段来过滤PPG测量信号208。PPG信号过滤模块116可过滤由运动伪影测量信号210表示的运动伪影引起的PPG测量信号208的一个或多个信号分段214，以便处理精细PPG信号212。精细PPG信号212指示从与驾驶员118和/或车辆102相关联的一个或多个运动伪影净化的驾驶员的血液容量和血液成分的测量。
本文讨论的实施方案还可在存储计算机可执行指令的非临时性计算机可读存储介质的上下文中描述并实施。非临时性计算机可读存储介质包括计算机存储介质和通信介质。例如，闪存驱动器、数字通用光盘(DVD)、光盘(CD)、软盘和磁带盒。非临时性计算机可读存储介质可包括用存储诸如计算机可读指令、数据结构、模块或其它数据的信息的任何方法或技术实施的易失性和非易失性、可移动性和不可移动性介质。非临时性计算机可读存储介质排除临时性和传播的数据信号。
将明白，可期望地将上文公开的各种实施方案和其它特征和功能或其替代形式或种类组合到许多其它不同的系统或应用中。随后可由本领域的技术人员在其中进行各种目前未预见或未预期的替代形式、修改、变化或改进，这些也旨在由以下权利要求涵盖。

Claims (20)

1.一种用于处理车辆中的光电容积描记PPG信号的计算机实施的方法，其包括：
从多个光学传感器接收多个PPG波形信号；
从所述多个PPG波形信号中确定最佳PPG波形信号，其中所述最佳PPG波形信号基于所述车辆中驾驶员的位置；
基于所述最佳PPG波形信号处理PPG测量信号；
从座椅部件传感器、车辆传感器和车辆系统中的至少一个接收噪声波形信号；
基于所述噪声波形信号处理运动伪影测量信号，其中处理所述运动伪影测量信号包括放大、混合和过滤所述噪声波形信号；以及
处理精细PPG信号以抑制来自所述PPG测量信号的所述运动伪影测量信号，其中处理所述精细PPG信号包括过滤所述PPG测量信号，
其中过滤所述PPG测量信号包括：
确定由所述运动伪影测量信号表示的与所述车辆的驾驶员和所述车辆相关联的运动伪影引起的、所述PPG测量信号的至少一个信号分段；
过滤由所述运动伪影测量信号表示的所述运动伪影引起的所述PPG测量信号的信号分段，以便提取表示所述精细PPG信号的信号分段；以及
输出所述精细PPG信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学传感器被包括在机械地耦和到所述车辆中的车辆座椅的传感器组件内。
3.根据权利要求2所述的方法，其中从所述光学传感器接收所述PPG波形信号包括所述光学传感器在多个频率下发射多个光源，其中所述光学传感器还被配置来增加或减小从所述多个光源发射的光的强度，以便基于多个光学传感器的位置和由所述多个光学传感器输出的测量的类型来发射多个波长。
4.根据权利要求1所述的方法，其中处理所述PPG测量信号包括将从多个光学传感器接收的多个PPG波形信号聚合到所述PPG测量信号中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述最佳PPG波形信号被确定为由发射最低量的LED光强度的所述光学传感器输出的所述PPG波形信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其中处理所述运动伪影测量信号包括将从所述座椅部件传感器、所述车辆传感器和所述车辆系统中的至少一个接收的多个噪声波形信号聚合到所述运动伪影测量信号中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中聚合多个噪声波形信号包括将权重分配到从所述座椅部件传感器、所述车辆传感器和所述车辆系统中的至少一个接收的每个噪声波形信号，并且基于所分配的权重将所述多个噪声波形信号聚合到影响所述运动伪影测量信号的每一个。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述精细PPG信号指示从与所述车辆的驾驶员和所述车辆相关联的一个或多个运动伪影净化的所述驾驶员的血液容量和血液成分的测量。
9.一种用于处理车辆中的光电容积描记PPG信号的系统，其包括：
计算装置，其包括处理器；
PPG确定模块，其被包括为所述计算装置的如下模块，该模块从多个光学传感器接收多个PPG波形信号，从所述多个PPG波形信号中确定最佳PPG波形信号，并基于所述最佳PPG波形信号处理PPG测量信号，其中所述最佳PPG波形信号基于所述车辆中驾驶员的位置；
运动伪影确定模块，其被包括为所述计算装置的如下模块，该模块从座椅部件传感器、车辆传感器和车辆系统中的至少一个接收噪声波形信号，并处理运动伪影测量信号，包括放大、混合和过滤所述噪声波形信号；以及
PPG信号过滤模块，其被包括为处理精细PPG信号以抑制来自所述PPG测量信号的所述运动伪影测量信号的所述计算装置的模块，其中所述PPG信号过滤模块过滤所述PPG测量信号，
其中所述PPG信号过滤模块确定由所述运动伪影测量信号表示的与所述车辆的驾驶员和所述车辆相关联的运动伪影引起的、所述PPG测量信号的至少一个信号分段；过滤由所述运动伪影测量信号表示的所述运动伪影引起的所述PPG测量信号的信号分段，以便提取表示所述精细PPG信号的信号分段；并且输出所述精细PPG信号。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述光学传感器被包括在机械地耦和到所述车辆中的车辆座椅的传感器组件内。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述光学传感器被配置来在多个频率下发射多个光源，其中所述光学传感器还被配置来增加或减小从所述多个光源发射的光的强度，以便基于所述多个光学传感器的位置和由所述多个光学传感器输出的测量的类型来发射多个波长。
12.根据权利要求9所述的系统，其中所述PPG确定模块将从多个光学传感器接收的多个PPG波形信号聚合到所述PPG测量信号中。
13.根据权利要求9所述的系统，其中所述最佳PPG波形信号被确定为由发射最低量的LED光强度的所述光学传感器输出的所述PPG波形信号。
14.根据权利要求9所述的系统，其中所述运动伪影确定模块将从所述座椅部件传感器、所述车辆传感器和所述车辆系统中的至少一个接收的多个噪声波形信号聚合到所述运动伪影测量信号中。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述运动伪影确定模块将权重分配到从所述座椅部件传感器、所述车辆传感器和所述车辆系统中的至少一个接收的每个噪声波形信号，其中所述运动伪影确定模块基于所分配的权重将所述多个噪声波形信号聚合到影响所述运动伪影测量信号的每一个中。
16.根据权利要求9所述的系统，其中所述精细PPG信号指示从与所述车辆的所述驾驶员和所述车辆相关联的一个或多个运动伪影净化的所述驾驶员的血液容量和血液成分的测量。
17.一种非临时性计算机可读存储介质，其存储在被处理器执行时执行动作的指令，所述动作包括：
从多个光学传感器接收多个PPG波形信号；
从所述多个PPG波形信号中确定最佳PPG波形信号，其中所述最佳PPG波形信号基于车辆中驾驶员的位置；
基于所述最佳PPG波形信号处理PPG测量信号；
从座椅部件传感器、车辆传感器和车辆系统中的至少一个接收噪声波形信号；
基于所述噪声波形信号处理运动伪影测量信号，其中处理所述运动伪影测量信号包括放大、混合和过滤所述噪声波形信号；以及
处理精细PPG信号以抑制来自所述PPG测量信号的所述运动伪影测量信号，其中处理所述精细PPG信号包括过滤所述PPG测量信号，
其中过滤所述PPG测量信号包括：
确定由所述运动伪影测量信号表示的与所述车辆的驾驶员和所述车辆相关联的运动伪影引起的、所述PPG测量信号的至少一个信号分段；
过滤由所述运动伪影测量信号表示的所述运动伪影引起的所述PPG测量信号的信号分段，以便提取表示所述精细PPG信号的信号分段；以及
输出所述精细PPG信号。
18.根据权利要求17所述的计算机可读存储介质，其中从所述光学传感器接收所述PPG波形信号包括所述光学传感在多个频率下发射多个光源，其中所述光学传感器还被配置来增加或减小从所述多个光源发射的光的强度，以便基于多个光学传感器的位置和由所述多个光学传感器输出的测量的类型来发射多个波长。
19.根据权利要求17所述的计算机可读存储介质，其中处理所述PPG测量信号包括将从多个光学传感器接收的多个PPG波形信号聚合到所述PPG测量信号中。
20.根据权利要求17所述的计算机可读存储介质，其中所述精细PPG信号指示从与所述车辆的所述驾驶员和所述车辆相关联的一个或多个运动伪影净化的所述驾驶员的血液容量和血液成分的测量。
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