本發(fā)明涉及受試者的生理參數(shù)的監(jiān)測。本發(fā)明特別涉及用于監(jiān)測受試者的生理參數(shù)的設(shè)備，用于監(jiān)測受試者的生理參數(shù)的方法以及用于執(zhí)行該方法的步驟的計算機程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

受試者的生理參數(shù)的監(jiān)測可以提供對該人的健康、表現(xiàn)或其他狀況的洞察。例如，生理監(jiān)測在醫(yī)院和醫(yī)生辦公室進行，以監(jiān)測患者的健康狀況的發(fā)展。然而，生理監(jiān)測不僅在具有差的或至少受損的健康狀況的患者中進行，而且在健康的人和動物受試者中也廣泛使用。例如，可以監(jiān)測運動員的訓練進度或健康幸福、尤其是年老的人的健康幸福。如今，即使在健康的人中，例如循環(huán)系統(tǒng)的監(jiān)測也變得越來越流行，因為相關(guān)的健康事件可能突然發(fā)生并具有嚴重后果。

在使用現(xiàn)有的裝置時，人或動物受試者的生理參數(shù)的監(jiān)測，例如循環(huán)系統(tǒng)(例如心率)或其他生命體征(溫度或呼吸)的生理參數(shù)的監(jiān)測，通常需要將一個或多個傳感器與被監(jiān)測受試者直接接觸。根據(jù)監(jiān)測的類型和所使用的設(shè)備，在現(xiàn)有技術(shù)中，有時甚至必須侵入性地進行測量，即，通過將傳感器至少部分地插入受試者的身體內(nèi)或身體上。進行有侵入性或需要身體接觸的測量不僅會使受試者不適，而且還會影響在測量期間受試者的行為，和/或甚至直接影響所測量的參數(shù)，例如，在監(jiān)測睡眠實驗室中的患者時。許多生理監(jiān)測技術(shù)對于受試者來說可能是侵入性的，不適用于某些環(huán)境，或者出于某些目的缺乏閱讀質(zhì)量或準確性。

健康人的一種非常流行且廣泛應用的生理監(jiān)測涉及對嬰兒和新生兒在其睡眠期間的監(jiān)測。然而，大多數(shù)嬰兒監(jiān)測器的功能非常簡單，并且通常僅基于捕獲嬰兒的聲音和/或圖像。如果嬰兒醒來并開始哭泣，則父母能夠遠程聽到或看到嬰兒和/或由監(jiān)測設(shè)備警示。大多數(shù)當前可獲得的嬰兒監(jiān)測器限于此簡單的功能。

wo2018/034799a1中公開了一種嬰兒監(jiān)測器，其提供了關(guān)于嬰兒的健康狀況的進一步信息。在該文獻中，公開了具有飛行時間(tof)傳感器的設(shè)備，以便還捕獲關(guān)于例如嬰兒的呼吸頻率或心律的信息。tof傳感器能夠基于已知的光速以良好的空間分辨率來分辨距離，以便針對例如圖像的每個點測量在傳感器和受試者之間光信號的傳播時間。通過tof傳感器，可以高分辨率測量例如患者或嬰兒的身體或其一部分(例如，軀干)的運動，使得例如可以確定呼吸或心率。

盡管在現(xiàn)有技術(shù)中，tof傳感器的首次應用以監(jiān)測生理參數(shù)顯示出令人鼓舞的結(jié)果，但是該技術(shù)仍然不夠魯棒和可靠，而無法被常規(guī)且廣泛地應用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)備，該設(shè)備不僅允許安全可靠地監(jiān)測受試者的生理參數(shù)，而且還可以容易地應用。

該目的通過如權(quán)利要求1所述的用于監(jiān)測受試者的生理參數(shù)的設(shè)備得以解決。在從屬權(quán)利要求2至13中提供了該設(shè)備的其他實施例。權(quán)利要求14要求保護一種用于監(jiān)測受試者的生理參數(shù)的方法，以及在權(quán)利要求15中提供了一種計算機程序產(chǎn)品，其包括用于執(zhí)行該方法的軟件代碼部分。

因此，本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)測受試者的生理參數(shù)的設(shè)備，即系統(tǒng)，包括：

多個成像傳感器，其中至少一個成像傳感器是飛行時間(tof)成像傳感器；和

連接至多個成像傳感器的處理裝置，處理裝置適于：

從多個成像傳感器接收數(shù)據(jù)流；

從數(shù)據(jù)流中提取時間參數(shù)數(shù)據(jù)；

從提取的時間參數(shù)數(shù)據(jù)中識別生理參數(shù)；以及

從提取的時間參數(shù)數(shù)據(jù)中提供生理參數(shù)的指標。

多個成像傳感器還包括熱成像裝置。

因此，該設(shè)備包括至少兩個成像傳感器，其中一個是tof成像傳感器，另一個是熱成像裝置或傳感器。通過除了tof成像傳感器之外還具有熱成像裝置，獲得了用于監(jiān)測受試者的生理參數(shù)的易于操作的設(shè)備，其允許更加安全和可靠的監(jiān)測。熱成像裝置可以例如用于識別關(guān)注區(qū)域(roi，region-of-interest)用以tof成像傳感器的數(shù)據(jù)的分析，該分析例如可以指向呼吸節(jié)律(rhythm)、心臟搏動等?？赡艿膔oi可能是例如皮膚的未覆蓋區(qū)域，其可以通過tof成像傳感器的數(shù)據(jù)對呼吸節(jié)律、心律等進行分析。替代地或附加地，由熱成像裝置生成的數(shù)據(jù)可用于測量受試者的溫度，例如核心溫度，以例如檢測發(fā)燒和/或體溫過低，在這種情況下，例如，設(shè)備可以生成警報。還可以想到測量受試者的胸部和四肢之間的溫度差，以便例如獲得關(guān)于受試者的血液灌注的信息。熱成像裝置也可以用于測量受試者的骨骼運動，即總體運動。這樣，熱成像裝置組合tof成像傳感器可有助于通過例如將熱成像裝置的溫度數(shù)據(jù)與tof成像傳感器確定的關(guān)于受試者的呼吸節(jié)律的數(shù)據(jù)相組合來檢測受試者的不適或休克狀態(tài)。與僅具有tof成像傳感器的設(shè)備相比，提供熱成像裝置因此允許改進對tof成像傳感器生成的數(shù)據(jù)的分析，并且還允許生成與受試者的狀況有關(guān)的附加數(shù)據(jù)，所述附加數(shù)據(jù)可以與tof成像傳感器生成的數(shù)據(jù)相組合。通過將tof成像傳感器的數(shù)據(jù)與熱成像裝置的數(shù)據(jù)相組合，可以獲得特別精確和可靠的所監(jiān)測的生理參數(shù)的指標。因此，在具有tof成像傳感器的設(shè)備中提供熱成像裝置能夠進行特別可靠和魯棒的生理監(jiān)測。

設(shè)備有利地是非侵入性設(shè)備，即，允許非侵入性地監(jiān)測受試者的生理參數(shù)的設(shè)備。特別有利的是，該設(shè)備甚至是非接觸式設(shè)備，其允許監(jiān)測受試者的生理參數(shù)，而無需在任何時間與受試者進行任何物理接觸。

受試者可以是人類或動物受試者。其可以例如為患者，在家中健康或患病的成人或嬰兒。該設(shè)備可以是嬰兒監(jiān)測器或新生兒監(jiān)測器，或者用于監(jiān)測病房中的患者或在護理、休息或特殊護理院中的老年人。其可以例如用于監(jiān)測患有帕金森癥(parkinson)或阿爾茨海默癥(alzheimer)或患有癲癇病的患者。此外，該設(shè)備可以用于監(jiān)測在睡眠實驗室中的受試者。該設(shè)備的目的尤其可以是防止新生兒突然死亡、睡眠呼吸暫停和/或心血管疾病。

處理裝置基于所提取的時間參數(shù)數(shù)據(jù)提供的指標可例如是患者的實際心率、關(guān)于嬰兒的睡眠狀態(tài)的指標、受試者的核心溫度等。在另一實施例中，指標可以是嬰兒是否正在仰臥睡覺和/或安撫奶嘴在其嘴中，以例如降低新生兒突然死亡的風險。在此方面，還可以用嬰兒或患者的閉眼和睜眼來追蹤眼睛的運動，以檢測被監(jiān)測的受試者是否即將入睡或醒來。追蹤眼睛運動可以例如通過對roi內(nèi)的tof成像傳感器的數(shù)據(jù)進行相應分析來完成，所述roi通過熱成像裝置的數(shù)據(jù)以及可選地組合rgb成像裝置(請參閱下文)的數(shù)據(jù)來確定。此外，以下對象可被考慮在內(nèi)：所述對象在受試者的區(qū)域內(nèi)(尤其是嬰兒的區(qū)域內(nèi))并且可能會對受試者造成干擾甚至造成危險(枕頭、寵物、玩具等)。

如果例如受試者的所識別的溫度(例如，核心溫度)低于某個特定閾值或超過某個特定閾值，或檢測到需要立即治療的受試者的休克狀態(tài)，或受試者即將醒來和/或已經(jīng)醒來，則所提供的指標可導致由設(shè)備產(chǎn)生警報。

在其他實施例中，設(shè)備例如也可用于閉環(huán)控制中，以控制呼吸輔助系統(tǒng)，例如醫(yī)用呼吸機。在這種情況下，tof或rgb成像傳感器的數(shù)據(jù)優(yōu)選地單獨使用或與熱成像裝置組合使用，以檢測受試者的呼吸速率和/或呼吸量。

熱成像裝置可以特別適合于測量在近紅外范圍內(nèi)(即在780nm至3μm的波長范圍內(nèi))的紅外輻射。

該設(shè)備優(yōu)選地包括照明部件，以提供窄頻照明(narrowfrequencyillumination)或結(jié)構(gòu)照明(structuredillumination)中的一個或多個。窄頻照明和/或結(jié)構(gòu)照明允許通過tof成像傳感器獲得有關(guān)受試者的更多信息。

多個成像傳感器優(yōu)選地進一步包括rgb成像裝置。rbg成像裝置可以是二維(2d)或三維(3d)相機，并且優(yōu)選地為cmos相機或ccd相機的形式。借助于rgb成像裝置，可以從受試者獲得其他數(shù)據(jù)，例如受試者的皮膚顏色。對于tof成像傳感器的數(shù)據(jù)的分析，rgb成像裝置的數(shù)據(jù)例如還可以用于roi識別(作為通過熱成像裝置的數(shù)據(jù)的roi識別的替代或與其組合)。rgb成像裝置的數(shù)據(jù)還可以例如用于識別骨骼運動和/或識別受試者的眼睛是睜開還是閉合，這例如可以與通過熱成像裝置的數(shù)據(jù)識別的roi組合，和/或與tof成像傳感器的數(shù)據(jù)組合。因此，可以將另外的數(shù)據(jù)與tof成像傳感器和熱成像裝置的數(shù)據(jù)相組合，以便進一步改善監(jiān)測的可靠性和魯棒性。rgb成像裝置可以特別適于測量小于700nm范圍內(nèi)的波長。rgb成像裝置還可適于在受限的波長范圍內(nèi)進行測量，例如在在可見光(400至700nm)范圍內(nèi)、紫外光(10至400nm)范圍內(nèi)或紅外光(700至1050nm)范圍內(nèi)。rbg成像裝置還可以用于將視頻信號發(fā)送到遠程設(shè)備，以允許例如父母或醫(yī)護人員視覺地觀察所監(jiān)測的環(huán)境。

當將tof成像傳感器的數(shù)據(jù)、熱成像裝置的數(shù)據(jù)和rgb成像裝置的數(shù)據(jù)相組合以提供生理參數(shù)的指標時，能獲得特別魯棒和可靠的結(jié)果。這樣做時，優(yōu)選地將與距離、溫度和顏色有關(guān)的數(shù)據(jù)相組合，以提供生理參數(shù)的指標。事實證明，這種特定的數(shù)據(jù)組合提供了多種可能性以便以特別可靠和魯棒的方式來監(jiān)測受試者的重要數(shù)據(jù)。

該設(shè)備優(yōu)選地包括麥克風，以在由多個成像傳感器監(jiān)測的環(huán)境中接收音頻數(shù)據(jù)。麥克風可以是單向麥克風，也可以是多個麥克風的組合，以確定方向性。音頻數(shù)據(jù)可以與tof或rgb成像傳感器的數(shù)據(jù)和/或熱成像裝置的數(shù)據(jù)組合，以便進一步改善監(jiān)測的可靠性和魯棒性。替代地或附加地，音頻數(shù)據(jù)可以用于通過遠程裝置來聽覺地觀察所監(jiān)測的環(huán)境。

為了從所接收的數(shù)據(jù)流中提取時間參數(shù)數(shù)據(jù)，處理裝置優(yōu)選地還適于識別數(shù)據(jù)流的至少一個的邊緣并且監(jiān)測所檢測到的邊緣的運動特征。因此，處理裝置優(yōu)選地適于執(zhí)行邊緣檢測和/或邊緣追蹤，所述邊緣檢測和/或邊緣追蹤是在圖像處理、機器視覺和計算機視覺中眾所周知的術(shù)語。

在本文的上下文中，術(shù)語“時間參數(shù)數(shù)據(jù)”通常是指可以隨時間潛在變化的參數(shù)數(shù)據(jù)。時間參數(shù)數(shù)據(jù)可以涉及例如距離、溫度、色值、聲級或其任意組合。

處理裝置優(yōu)選地還適于確定所接收的數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)的信噪比，并基于所確定的信噪比來對高于第二數(shù)據(jù)流的第一數(shù)據(jù)流進行加權(quán)。處理裝置還有利地適于基于第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)的相對權(quán)重來將從數(shù)據(jù)流中提取的時間參數(shù)數(shù)據(jù)相組合，以識別生理參數(shù)。在此方面應注意的是，數(shù)據(jù)流通常由每個成像傳感器產(chǎn)生。因此，通過基于數(shù)據(jù)流的信噪比對數(shù)據(jù)流進行加權(quán)，可以獲得更魯棒的數(shù)據(jù)分析，同時仍考慮了盡可能多的多個成像傳感器的所接收的信息。

為了提取時間參數(shù)數(shù)據(jù)，處理裝置還有利地適于執(zhí)行圖案識別(patternrecognition)，以確定在所接收的數(shù)據(jù)流中的所識別的圖案的運動。圖案識別是圖像處理中眾所周知的術(shù)語，是指對數(shù)據(jù)(例如成像數(shù)據(jù))中的圖案和規(guī)律的自動識別。圖案識別優(yōu)選地通過機器學習或人工智能，特別是通過深度學習來執(zhí)行。因此，處理裝置優(yōu)選地適于執(zhí)行機器學習或人工智能，特別是深度學習。

處理裝置有利地適于基于在第二成像傳感器的第二數(shù)據(jù)流中識別的呼吸頻率來對一個成像傳感器的第一數(shù)據(jù)流進行濾波。替代地或附加地，處理裝置有利地適于基于在第二成像傳感器的第二數(shù)據(jù)流中識別的心臟搏動的頻率來對一個成像傳感器的第一數(shù)據(jù)流進行濾波。

生理參數(shù)優(yōu)選為呼吸速率、溫度或心率中的一個或多個。呼吸速率、溫度和心率是生理參數(shù)，其不僅從根本上表征了受試者的健康狀況，而且還提供了例如受試者是否在睡覺或即將入睡或醒來的指標。

但是，設(shè)備還可以包括脈搏血氧裝置，以提供關(guān)于受試者的心率的進一步數(shù)據(jù)。脈搏血氧裝置的數(shù)據(jù)可以用作成像傳感器的數(shù)據(jù)的替代或補充，以確定受試者的心率。該設(shè)備還可以包括腦電圖(eeg)裝置，以獲得有關(guān)腦電波的數(shù)據(jù)，和/或用于測量受試者的呼吸的流量計。處理裝置優(yōu)選地適于將脈搏血氧裝置和/或eeg裝置和/或流量計的數(shù)據(jù)與成像傳感器的數(shù)據(jù)相組合，以提供生理參數(shù)的指標。

在特別優(yōu)選的實施例中，用于監(jiān)測受試者的生理參數(shù)的設(shè)備適于監(jiān)測生理參數(shù)，而不接觸受試者。

多個成像傳感器和處理裝置可以集成在單個的優(yōu)選緊湊的殼體中。顯示器、揚聲器和/或信號發(fā)生器可以集成在殼體中，以視覺和/或聽覺地反映由處理裝置提供的生理參數(shù)的指標。替代地或附加地，顯示器、揚聲器和/或信號發(fā)生器也可以提供在遠程主機接口上，由處理裝置向其發(fā)送生理參數(shù)的指標，以在距處理裝置一定距離處受到指示。從處理裝置到遠程主機接口的傳輸可以是有線或無線(例如，wi-fi或藍牙)傳輸。為此，設(shè)備可以包括無線傳輸裝置，該無線傳輸裝置可以是處理裝置的一部分，或者可以與處理裝置連接。遠程主機接口可以是例如計算機或智能手機。

設(shè)備優(yōu)選地適于將數(shù)據(jù)流、時間參數(shù)數(shù)據(jù)、生理參數(shù)和/或生理參數(shù)的指標發(fā)送到云計算基礎(chǔ)設(shè)施或直接發(fā)送到主機裝置。在云計算基礎(chǔ)設(shè)施中，可以存儲、收集和/或處理從多個這樣的設(shè)備接收的數(shù)據(jù)。在云計算基礎(chǔ)設(shè)施中對所接收的數(shù)據(jù)的處理優(yōu)選借助于人工智能來執(zhí)行，所述人工智能尤其包括深度學習或其他算法。借助于云計算基礎(chǔ)設(shè)施，可以使用所收集的“大數(shù)據(jù)”來改善用于從數(shù)據(jù)流中提取時間參數(shù)數(shù)據(jù)、用于識別生理參數(shù)和/或用于提供生理參數(shù)的指標的設(shè)備的算法。云計算基礎(chǔ)設(shè)施可以特別地適于改善信號處理，特別是圖像處理，例如邊緣檢測和圖案識別。

本發(fā)明還涉及一種用于監(jiān)測受試者的生理參數(shù)的方法，特別是通過使用如上所述的設(shè)備。該方法包括至少以下方法步驟：

通過處理裝置從多個成像傳感器的每一個接收多個數(shù)據(jù)流，其中，至少一個成像傳感器是飛行時間成像傳感器；

從數(shù)據(jù)流中提取時間參數(shù)數(shù)據(jù)；

通過處理裝置從提取的時間參數(shù)數(shù)據(jù)中識別生理參數(shù)；以及

從提取的時間參數(shù)數(shù)據(jù)中提供生理參數(shù)的指標。

多個成像傳感器還包括熱成像裝置。

此外，本發(fā)明涉及可直接加載到數(shù)字計算機的內(nèi)部存儲器中的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品包括，當所述產(chǎn)品在計算機上運行時，用于執(zhí)行如上所述方法的方法步驟的軟件代碼部分(例如，hdl、程序語言、軟件、固件等)。因此，當在計算機上運行時，計算機程序產(chǎn)品的軟件代碼部分適于執(zhí)行上述用于監(jiān)測受試者的生理參數(shù)的方法，特別是通過使用如上所述的裝置。因此，計算機程序產(chǎn)品優(yōu)選地適于被加載到計算機或控制器的存儲器中，其用于控制設(shè)備或如上所述地監(jiān)測受試者的生理參數(shù)。計算機程序產(chǎn)品優(yōu)選地存儲在計算機可讀的存儲裝置上。因此，計算機程序產(chǎn)品包括可執(zhí)行的指令以執(zhí)行所述的方法。優(yōu)選地，提供了一種非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其包括用于執(zhí)行所述的方法的計算機程序。

因此，當在計算機的處理器中執(zhí)行時，計算機程序適于執(zhí)行如上所述的方法的中心部分。優(yōu)選地，提供一種計算機程序產(chǎn)品，其可以直接加載到數(shù)字或模擬計算機的內(nèi)部存儲器中，并且包括當產(chǎn)品在計算機上運行時導致上述方法被執(zhí)行的軟件段。該計算機程序可以被實現(xiàn)為計算機程序代碼元素，其包括計算機實現(xiàn)的指令，以使處理器執(zhí)行相應的方法。其可以以任何合適的形式來提供，包括源代碼或目標代碼。特別地，其可以存儲在計算機可讀介質(zhì)上或體現(xiàn)在數(shù)據(jù)流中。該數(shù)據(jù)流可以通過諸如因特網(wǎng)的網(wǎng)絡來訪問。

受試者的各種參數(shù)的生理監(jiān)測可用在多種設(shè)置(settings)中，以改善受試者的健康或幸福。所監(jiān)測的生理參數(shù)可能包括心率、呼吸、溫度、血壓或受試者健康或狀況的其他指標。生理監(jiān)測可以在醫(yī)院、醫(yī)生辦公室、兒童床，運動訓練設(shè)施、家庭、老年人護理設(shè)施或任何其他環(huán)境中進行，在這些環(huán)境中，知曉受試者的當前健康參數(shù)可提供其他好處。

本文公開了用于監(jiān)測個體的生理參數(shù)的設(shè)備，即裝置和方法。盡管通常描述為監(jiān)測人類受試者的監(jiān)測，但是本文描述的設(shè)備和方法可以用于監(jiān)測多個受試者或非人類受試者。另外，本文描述的各種配置可以包括不同的過程(processes)或裝置，其在所描述的范圍內(nèi)。

在一些實施例中，傳感器陣列可以包括數(shù)個傳感器，其接收代表目標受試者或所監(jiān)測的環(huán)境的信號。例如，傳感器單元可以包括光學傳感器，諸如cmos相機、麥克風、熱成像裝置、飛行時間(tof)成像裝置等。在一些實施例中，傳感器陣列可以包括更少或附加的裝置，以生成用于確定和監(jiān)測目標受試者的生理參數(shù)的不同或附加的信號。

在一些實施例中，監(jiān)測設(shè)備可以包括待與一個或多個傳感器一起使用的一個或多個照明裝置。例如，可以將閃光或調(diào)制光與tof傳感器設(shè)計為接收的特定頻率的光一起使用。在一些實施例中，結(jié)構(gòu)照明也可以與tof或rgb(例如，cmos或ccd)傳感器一起使用，以提供通過tof或rgb傳感器接收的附加信息。

由傳感器陣列中的各種傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可用于確定受試者的一個或多個生理參數(shù)。在一些實施例中，可以連續(xù)地或離散增量地來提供從每個傳感器接收的數(shù)據(jù)。傳感器陣列可以從每個傳感器向處理裝置提供信號。在一些實施例中，可以對來自傳感器陣列的原始數(shù)據(jù)進行預處理以減少噪聲、移動來自每個傳感器的陣列值以提供對準、壓縮數(shù)據(jù)或其他以改善從每個傳感器接收的信號。

經(jīng)處理的數(shù)據(jù)則可指示與被監(jiān)測的受試者相關(guān)聯(lián)的一個或多個參數(shù)。例如，經(jīng)處理的數(shù)據(jù)可以基于來自一個或多個傳感器的顏色或另外的參數(shù)來指示所關(guān)注區(qū)域。在一些實施例中，單色或rgb(例如，cmos或ccd)圖像傳感器可以用于識別一個或多個關(guān)注區(qū)域。例如，可以基于皮膚顏色或圖像的表征不太可能與受試者相關(guān)聯(lián)的部分來識別區(qū)域。在一些實施例中，查看特定光譜(例如，近紫外光)可以表征存在于被監(jiān)測的環(huán)境中的某些特征可以是衣服、毯子或其他已知元素。

處理裝置則可以使用輸出數(shù)據(jù)來確定期望的生理參數(shù)。例如，圖案識別服務可以識別從一個傳感器接收的第一圖像中的一個或多個圖案。圖案識別服務然后可以嘗試在其他所接收的圖像數(shù)據(jù)中找到相同的圖案。圖案識別服務隨后可以隨時間輸出圖案的軌跡。處理裝置可以使用圖案的移動來確定一個或多個生理參數(shù)。例如，處理裝置可以基于信號隨時間的運動來確定呼吸或心率。在一些實施例中，由圖案識別服務提供的軌跡可以與來自不同傳感器的其他信號相組合，以進一步提高輸出生理參數(shù)測量的準確性。在一些實施例中，可以使用附加過程，例如具有追蹤運動的邊緣檢測。在一些實施例中，圖案識別和邊緣檢測服務可以應用于rgb陣列、單色陣列、tof傳感器、熱成像裝置或其他裝置。

在一些實施例中，傳感器陣列可以包括tof傳感器。tof傳感器提供一系列測量值，指示在受監(jiān)測環(huán)境中的各個元素與成像傳感器之間的距離。處理裝置則可以確定一個或多個區(qū)域以監(jiān)測tof數(shù)據(jù)。在一些實施例中，可以基于來自另外傳感器元件的數(shù)據(jù)來確定關(guān)注區(qū)域。例如，可以基于來自rgb或熱成像裝置的成像數(shù)據(jù)來識別關(guān)注區(qū)域。然后，可以將tof數(shù)據(jù)與rgb成像數(shù)據(jù)校準，并且tof可以監(jiān)測被識別為可能提供諸如呼吸或心率等生理參數(shù)指標的區(qū)域中的運動。然后，可以對tof成像數(shù)據(jù)進行濾波和處理。信號處理系統(tǒng)可以基于在傳感器陣列中的改變的距離中檢測到的運動來確定一個或多個參數(shù)。

附圖說明

通過示例而非限定性的方式示出了本公開，并且當結(jié)合附圖考慮時，參考以下對優(yōu)選實施例的描述，可以更全面地理解本公開。在圖中顯示了：

圖1示出了框圖，其描繪了根據(jù)本公開的一些方面的用于監(jiān)測受試者的生理監(jiān)測系統(tǒng)的示例；

圖2示出了框圖，其描繪了根據(jù)本公開的一些方面的用于監(jiān)測受試者的生理監(jiān)測系統(tǒng)的示例；

圖3示出了框圖，其描繪了根據(jù)本公開的一些方面的用于監(jiān)測受試者的生理監(jiān)測系統(tǒng)的示例；

圖4示出了框圖，其描繪了根據(jù)本公開的一些方面的生理監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流的示例；

圖5示出了框圖，其描繪了根據(jù)本公開的一些方面的生理監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流的示例；以及

圖6示出了根據(jù)本公開的一個或多個方面的說明性的計算機系統(tǒng)。

具體執(zhí)行方式

圖1是描繪了用于監(jiān)測受試者110的生理監(jiān)測系統(tǒng)100的示例的框圖。受試者110可以是醫(yī)院中的成人、嬰兒床或床上的兒童或其他要監(jiān)測的受試者。生理監(jiān)測系統(tǒng)100可以包括連接至處理系統(tǒng)130的傳感器陣列120。在一些實施例中，傳感器陣列120還可以包括照明140。傳感器陣列120可以包括tof陣列122、rgb(例如cmos或ccd)陣列124、熱陣列126和麥克風128。在一些實施方式中，生理監(jiān)測系統(tǒng)100可以包括比圖1所示更少或附加的部件。例如，與圖1所示相比，生理監(jiān)測系統(tǒng)100的一些部件可被組合進來或分開。此外，生理監(jiān)測系統(tǒng)100可以包括附加的特征，例如通信系統(tǒng)、濾波系統(tǒng)、計算引擎，附加的存儲系統(tǒng)或附加的處理系統(tǒng)。

傳感器陣列120將來自陣列中的每個傳感器的數(shù)據(jù)流提供給處理系統(tǒng)130。處理系統(tǒng)130則可以基于來自傳感器陣列的信號的組合來確定一個或多個生理參數(shù)。例如，處理系統(tǒng)130可以從一個或多個傳感器確定位置、運動、溫度、顏色等的變化，以確定受試者的心率、呼吸、打鼾、儀態(tài)等。下面進一步描述用于確定生理參數(shù)的系統(tǒng)和方法。

圖2是示例性生理監(jiān)測系統(tǒng)200的框圖。圖2所示的生理監(jiān)測系統(tǒng)200包括傳感器單元220，該傳感器單元220監(jiān)測受試者210并將受試者210的生理參數(shù)的一個或多個指標提供給主機接口260和/或到云270，即云計算基礎(chǔ)設(shè)施，以用于監(jiān)測、警報、存儲、記錄保留或潛在的后續(xù)處理。傳感器單元220可以包括信號調(diào)節(jié)單元222，在物理信號被傳感器陣列230接收之前，該信號調(diào)節(jié)單元222對物理信號進行濾波或調(diào)節(jié)。傳感器陣列230可以包括各種傳感器，以感測傳感器的視場中的不同物理參數(shù)并產(chǎn)生代表這些參數(shù)的電信號。來自傳感器陣列230的數(shù)據(jù)可以被提供給處理裝置240。在一些實施例中，處理裝置240可以包括一個或多個處理器。例如，處理裝置240可以包括一個或多個單核或多核處理器。傳感器陣列230提供的數(shù)據(jù)則可由處理器240處理，以確定受試者210的一種或多種生理特性并發(fā)送到主機接口260。優(yōu)選地，由傳感器陣列230提供并由處理器240處理的部分數(shù)據(jù)(例如，實時數(shù)據(jù))被發(fā)送到主機接口260，并且由傳感器陣列230提供并由處理器240處理的部分數(shù)據(jù)(例如，存儲數(shù)據(jù))被發(fā)送到云270。數(shù)據(jù)和/或時間參數(shù)和/或生理參數(shù)和/或生理參數(shù)的指標可被直接從參數(shù)處理器247發(fā)送到云270、或者經(jīng)由主機接口260間接地發(fā)送到云270。例如，這些特性可包括受試者的儀態(tài)、受試者的運動、受試者的呼吸數(shù)據(jù)、受試者的心臟數(shù)據(jù)、熱數(shù)據(jù)、受試者的位置或其他數(shù)據(jù)，所述其他數(shù)據(jù)對使用生理監(jiān)測系統(tǒng)200來監(jiān)測受試者210的主機接口的用戶是有用的數(shù)據(jù)。

從傳感器單元220開始，信號調(diào)節(jié)單元222可以包括一個或多個物理元件，其在傳感器陣列230感測到信息之前調(diào)節(jié)由傳感器單元220接收的該信息。例如，這種調(diào)節(jié)可以包括一個或多個透鏡，其調(diào)節(jié)待由傳感器陣列230接收的光波。這種透鏡可以使光聚焦以將其引導到傳感器陣列230中的一個或多個傳感器，可以濾除特定頻率的光，以改善由傳感器陣列230中的一個或多個傳感器產(chǎn)生的信號，或另外調(diào)節(jié)光以改善傳感器陣列230的性能。信號調(diào)節(jié)單元222還可以執(zhí)行其他功能，例如音頻壓縮、聲波濾波、熱濾波或其他，以調(diào)節(jié)在傳感器單元220處接收的物理信號。

傳感器陣列230可以包括多個傳感器，所述多個傳感器基于諸如在傳感器單元220處從受試者210接收的電磁波、聲波等物理信號來產(chǎn)生信號。在圖2所示的示例實施例中，傳感器陣列包括tof成像裝置232、rgb(例如cmos或ccd)成像裝置234、熱成像裝置(例如紅外傳感器)236和麥克風238。在各種實施例中，傳感器陣列230可以包括比圖2所示更少或附加的傳感器。例如，可能有rgb成像裝置和單色成像裝置。在一些實施例中，傳感器陣列230可以不包括存在于傳感器陣列230(如圖2所示)中的麥克風238或其他感測裝置之一。傳感器陣列230中的每一個可以生成電信號以將信號從傳感器陣列230傳送到處理裝置240。信號可以以并聯(lián)或串聯(lián)的方式從傳感器陣列230提供到處理裝置240。在一些實施例中，傳感器陣列230中的一個或多個感測裝置可以濾波或否則在將信號提供到處理裝置240之前調(diào)節(jié)信號或參數(shù)。

在一些實施例中，傳感器單元220還可以包括照明250。照明250可以以特定頻率提供恒定光或脈沖光，以改善傳感器陣列230對特定圖像質(zhì)量的檢測。例如，可以以待被tof成像裝置檢測到的頻率來提供光脈沖，以便為tof成像裝置提供定時，以確定從成像裝置到受試者210的一個或多個特征或周圍環(huán)境的位置和距離。在一些實施例中，可以提供新的uv照明，以改善待由圖像傳感器檢測的uv光的反射。照明250也可以提供結(jié)構(gòu)化光，以在由rgb傳感器或其他成像裝置檢測到之后提供附加信息。

處理裝置240可以包括一個或多個處理器，其基于從傳感器陣列230接收的信號來確定生理參數(shù)。如圖2所示，處理裝置240包括信號處理器245和參數(shù)處理器247，信號處理器245可以具有圖像處理器的形式。在一些實施例中，可以在處理裝置240中包括附加的處理器。例如，處理裝置240可以包括用于與主機接口260通信的通信處理器。

如圖2所示，信號處理器245可接收來自傳感器陣列230中的傳感器的信號。然后，信號處理器245可以確定存在于一個或多個感測裝置信號中的各種特征。例如，信號處理器245可以確定受試者210的胸部運動的位置、運動的其他區(qū)域、熱圖像的不同部分中的溫度變化、麥克風接收的音頻信號位置和強度、信號中識別的圖案的運動或位置、所檢測的邊緣位置或所檢測的斑點(在彩色圖像、空間圖像、熱圖像等中)的移動。在一些實施例中，可以有多個信號處理器245。例如，可以有信號處理器245來確定來自傳感器陣列230中的每個傳感器的特征。來自信號處理器245的數(shù)據(jù)可以被提供給參數(shù)處理器247。

參數(shù)處理器247可解釋信號處理器245的輸出以確定受試者210的一個或多個生理參數(shù)。例如，信號處理器245可以向參數(shù)處理器247提供在從傳感器陣列230接收的成像數(shù)據(jù)中一個或多個不同位置處的運動指標。參數(shù)處理器247然后可以解釋那些指標以確定一個或多個生理參數(shù)。例如，如果信號處理器245處理了來自傳感器陣列230中的第一傳感器的第一數(shù)據(jù)流，以表征在從第一傳感器接收的成像數(shù)據(jù)中檢測到的運動，則參數(shù)處理器247可以確定該運動的頻率。例如，呼吸可以以隨時間可預測的速率發(fā)生。參數(shù)處理器247可以確定由圖像處理器識別的運動幅度，通過在受試者的呼吸范圍內(nèi)的已知頻率范圍對運動進行濾波，以及從運動確定估計的呼吸速率。在一些實施例中，可以將所估計的呼吸速率與在來自傳感器陣列230中的其他傳感器的其他數(shù)據(jù)流中檢測到的呼吸速率進行比較，以改善所估計的呼吸速率?？梢詧?zhí)行類似的技術(shù)來識別呼吸期間的容量、脈搏頻率、個體的骨骼運動或其他生理參數(shù)。

由處理裝置240提供的數(shù)據(jù)可以在連接到傳感器單元220的顯示裝置上示出，或者可以被發(fā)送到另外的裝置，例如主機接口260。主機接口260可以是智能手機、智能手表、計算機上的瀏覽器、專用接口、平板電腦或可以將生理參數(shù)直接提供給用戶的其他裝置。在一些實施例中，主機接口260還可以包括警報系統(tǒng)，該警報系統(tǒng)響應于落入指定范圍內(nèi)的一個或多個生理參數(shù)來提供警報。例如，高于或低于閾值的呼吸或心率、意外受試者210的存在、所監(jiān)測受試者210的熱變化或指示所監(jiān)測受試者210的狀態(tài)潛在改善或下降的其他變化。在一些實施例中，主機接口260可以提供所選的生理參數(shù)，用于基于用戶的選擇或受試者210的狀態(tài)的改變來監(jiān)測。在一些實施例中，主機接口260可以將數(shù)據(jù)提供給聯(lián)網(wǎng)的存儲位置(例如，云270)，以比較與受試者210相關(guān)聯(lián)的生理參數(shù)，或與由相同或不同的生理監(jiān)測系統(tǒng)200監(jiān)測的其他受試者相比較。

圖3是示出根據(jù)本公開的一些方面的生理監(jiān)測器300的特征的框圖。生理監(jiān)測器300包括傳感器陣列310、處理部件320、透鏡機構(gòu)342、344和346以及照明部件330。如圖3所示的示例性的實施例包括生理監(jiān)測器300的特定物理配置。在一些實施例中，可能會有更少或附加的部件。此外，部件可以被配置為與所示的不同。例如，在一些實施例中，處理部件320可以包括一個或多個處理裝置。此外，處理部件320可以與傳感器陣列310集成到單個集成電路或單個印刷電路中。

在一些實施例中，生理監(jiān)測器300可以與以上參考圖1和圖3描述的生理監(jiān)測器相同或相似。例如，生理監(jiān)測器300的部件可以執(zhí)行與參照圖2中的生理監(jiān)測器200描述的功能相同或相似的功能。

傳感器陣列310可以包括tof成像裝置312、rgb(例如cmos或ccd)成像裝置314和熱成像裝置316。成像裝置可以被配置在pcb上，所述pcb將成像裝置連接到電源(未示出)、控制系統(tǒng)(未示出)、處理部件320等。在一些實施例中，傳感器陣列可以包括更少或附加的傳感器。例如，傳感器陣列310可以包括一個或多個麥克風、附加的感測裝置或其他圖像裝置。如圖3所示，每個成像裝置具有一個或多個光學系統(tǒng)，例如特別是透鏡，以調(diào)節(jié)由傳感器陣列310接收的光。如圖3所示，存在形式為tof透鏡342的第一光學系統(tǒng)(用于tof傳感器312)、形式為cmos透鏡344的第二光學系統(tǒng)(用于rgb成像裝置314)和形式為熱透鏡346的第三光學系統(tǒng)(用于熱成像裝置316)。一個或多個光學系統(tǒng)可以用作濾光器以向特定的成像裝置提供特定頻率的光、用作透鏡以將光聚焦到成像裝置，或其他功能以向每個成像裝置提供適當?shù)墓饬亢凸庾V。在一些實施例中，傳感器陣列310上的一個或多個成像裝置可能不具有光學系統(tǒng)來提供調(diào)節(jié)。

生理監(jiān)測器300還可包括一個或多個照明部件330。照明部件330可提供特定頻率的脈沖光、由成像裝置使用的預定波長的恒定光、結(jié)構(gòu)照明以增加存在于由成像裝置產(chǎn)生的信號中的數(shù)據(jù)等。

存在于傳感器陣列310上的成像裝置可以機械地對準或通過光學圖像處理來對準。例如，成像裝置可以連接到pcb的柔性部件并且在處理的校準階段期間對準。例如，可以通過使用在設(shè)定距離處的目標來將成像裝置對準，所述目標將顯示在引起每個成像裝置的信號的頻譜中。因此，pcb可以通過在共享目標上對準每個成像裝置來提供機械對準。在一些實施例中，可以使用一種或多種圖像處理技術(shù)來對準成像裝置。例如，當在使用中監(jiān)測受試者時，處理部件320可以識別來自每個成像裝置的數(shù)據(jù)流中所識別的運動或受試者，以對準和聚焦成像裝置。對準成像裝置(機械地或計算地)可以使處理部件320能夠組合來自每個成像裝置的數(shù)據(jù)流，以改善可用的生理監(jiān)測的可靠性、準確性和類型。

處理部件320可包括如參考圖2的處理裝置240描述的一個或多個處理裝置。處理部件320可從傳感器陣列310上的成像裝置接收信號，并基于所提供的數(shù)據(jù)流的分析來確定一個或多個生理參數(shù)。在一些實施例中，處理部件320可以在與傳感器陣列310分開的pcb上，或可以被設(shè)置為傳感器陣列310的一部分。處理部件可以包括微處理器、現(xiàn)場可編程門陣列(fpgas)、專用集成電路(asics)或其他設(shè)計為或適合于從感測裝置接收到的信號來確定生理參數(shù)的處理部件。在一些實施例中，處理部件320還可包括一個或多個濾波器、數(shù)字轉(zhuǎn)換器、放大器或其他信號調(diào)節(jié)部件，以在信號由信號(例如圖像)處理裝置處理之前改善該信號的質(zhì)量。處理部件320還可包括通信系統(tǒng)，用于將所監(jiān)測的生理參數(shù)或其他數(shù)據(jù)提供給一個或多個主機接口或其他接收者。

圖4是示出了生理監(jiān)測器400內(nèi)從傳感器陣列410到主機接口440的數(shù)據(jù)流的框圖。圖4所示的示例生理監(jiān)測器400包括可以在各個實施例中組合或進一步分開的各種部件。例如，信號分析服務420和生理參數(shù)服務430可以組合以處理來自從傳感器陣列410接收的至少一些數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)。

傳感器陣列410可以是如上所述參照圖1、2和3所描述的那樣，并且包括各種成像傳感器、音頻傳感器、溫度傳感器等。傳感器陣列410可以提供表示在每個感測裝置處感測的數(shù)據(jù)的多個數(shù)據(jù)流。例如，tof傳感器可以提供示出不同像素與成像裝置的距離的距離陣列。rgb傳感器可以為rgb傳感器感測的像素提供顏色和/或強度陣列。熱傳感器可以提供由熱傳感器感測的不同溫度的溫度陣列。麥克風或多個麥克風可以提供單聲道、立體聲或多聲道音頻數(shù)據(jù)，該音頻數(shù)據(jù)可以提供聲音以及所感測的音頻的方向或位置屬性。

在一些實施例中，tof傳感器、rgb傳感器、熱傳感器或其他成像傳感器可以提供四分之一視頻圖形陣列(qvga)質(zhì)量、視頻圖形陣列(vga)質(zhì)量或另外的視頻質(zhì)量的數(shù)據(jù)流。陣列還可以以10fps、20fps、30fps、60fps或另外的幀速率來提供距離陣列，該幀速率取決于tof傳感器或特定生理參數(shù)的幀速率。音頻傳感器可以以48khz和不同質(zhì)量(例如8bit或更高)來提供數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)流或其他可在一個或多個信號數(shù)據(jù)陣列415中從傳感器陣列410提供到信號分析服務420。例如，數(shù)據(jù)流可以作為單個流提供，其中每個數(shù)據(jù)流來自被封裝的不同的傳感器，或者數(shù)據(jù)流可以作為多個消息或多數(shù)據(jù)流從傳感器陣列410中的每個傳感器提供給信號分析服務420。

信號分析服務420可以對所接收的一個或多個傳感器數(shù)據(jù)流執(zhí)行圖像分析。雖然描述為圖像分析，但應理解的是，也可以執(zhí)行音頻分析或其他傳感器分析。圖像分析服務可以執(zhí)行去噪、幀移位或縮放、參數(shù)提取、壓縮、圖案識別、運動檢測等。在一些實施例中，圖像分析系統(tǒng)還可以組合來自一個或多個傳感器的信號，以在圖像分析期間識別相互關(guān)聯(lián)的運動、位置或其他數(shù)據(jù)。

信號分析服務420輸出的信號分析數(shù)據(jù)425可以包括胸部運動(包括頻率、幅度等)、受試者的整體運動、受試者部分的溫度檢測、包括音頻的位置或強度的音頻信號、皮膚位置移動或顏色改變、邊緣移動、圖案位置或其他圖像分析參數(shù)。

信號分析數(shù)據(jù)425可被提供給生理參數(shù)服務430，所述生理參數(shù)服務430基于所接收的信號分析數(shù)據(jù)425來確定一個或多個生理參數(shù)。例如，生理參數(shù)服務430可以從所接收的不同數(shù)據(jù)流提取時間參數(shù)數(shù)據(jù)、重量信號，將一個或多個信號進行平均，確定具有低預測質(zhì)量的圖像分析數(shù)據(jù)等。例如，如果生理參數(shù)服務430包括具有不同呼吸速率指示的多個不同的數(shù)據(jù)流，則如果其中一個或多個數(shù)據(jù)流大于某一閾值，所述某一閾值與由另外的數(shù)據(jù)流預測的閾值不同，則該一個或多個數(shù)據(jù)流可被忽略，這是由于其可為監(jiān)測不同的動作。此外，所預測的生理參數(shù)可以在不同的數(shù)據(jù)流之間平均。在一些實施例中，在一個數(shù)據(jù)流中檢測的呼吸頻率或心率可用于對在不同數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)進行濾波，以改善測量的準確性。例如，如果分析了tof成像數(shù)據(jù)以預測呼吸速率，則可以使用該速率來對rgb數(shù)據(jù)中的運動進行濾波以確認該速率。還可以通過信號分析數(shù)據(jù)425的分析來生成附加的生理參數(shù)。

然后，可以將所確定的生理參數(shù)435提供給主機接口440。主機接口440可以與成像傳感器410、信號分析服務420或生理參數(shù)服務430集成在一起或與之分離。在一些實施例中，所確定的生理參數(shù)435可以被提供為連續(xù)流。在一些實施例中，可周期性地，應主機接口440的請求或在其他時間段，在滿足閾值時，提供生理參數(shù)435。在一些實施例中，生理參數(shù)可具有一個或多個數(shù)據(jù)流，使得主機接口能夠示出來自傳感器陣列410的一個或多個傳感器輸出的表示。

圖5是示出通過生理監(jiān)測系統(tǒng)500的數(shù)據(jù)流的框圖。生理監(jiān)測系統(tǒng)500包括傳感器510、傳感器數(shù)據(jù)520、(圖像)分析服務530和生理參數(shù)服務570。生理監(jiān)測系統(tǒng)500可以將一個或多個生理參數(shù)的輸出提供給主機接口590。傳感器510可以是一個或多個傳感器或傳感器陣列，如上參考圖1-4所描述的那樣。生理監(jiān)測系統(tǒng)500的一個或多個部件執(zhí)行的分析可參考來自單個圖像的單個數(shù)據(jù)流來描述，但是也可以對從多個傳感器接收的多個數(shù)據(jù)流執(zhí)行。傳感器數(shù)據(jù)520可以與參考圖4描述的信號數(shù)據(jù)陣列415相似或相同。例如，傳感器數(shù)據(jù)520可以包括從一個或多個成像裝置或其他傳感器提供的一個或多個像素陣列。

傳感器數(shù)據(jù)520可以提供給圖像分析服務530。在一些實施例中，圖像分析服務530可以與參考圖4描述的信號分析服務420相同或相似。圖像分析服務530可以包括如所示的多個分析系統(tǒng)，其執(zhí)行不同的濾波、分析和其他過程。在一些實施例中，圖像分析服務530可以包括比圖5所示更少或附加的部件。這些部件的數(shù)據(jù)路徑和組織也可以與所示的不同。

在一些實施例中，圖像分析服務530可以包括空間均值濾波器532，其在幀的像素之間提供混合以從傳感器數(shù)據(jù)520中去除噪聲?？臻g均值濾波器532的輸出還可以由時間均值濾波器534來處理。時間均值濾波器534可以隨時間對像素進行平均，以減少從一幀到另一幀的噪聲?？梢詫r間均值濾波器534和空間均值濾波器532的輸出提供給邊緣查找器542，圖案識別圖案選擇(patternrecognitionpatternselect)552和關(guān)注區(qū)域識別器536。在一些實施例中，邊緣查找器542、圖案識別圖案選擇552以及關(guān)注區(qū)域識別器536中的一個或多個可以接收傳感器數(shù)據(jù)520，而無需通過時間均值濾波器534或空間均值濾波器532進行處理。

圖案識別圖案選擇552可以選擇存在于傳感器數(shù)據(jù)520中的圖案。例如，圖案選擇552可以基于明確定義的區(qū)域、具有特定反射特性的區(qū)域或可以通過多幀成像數(shù)據(jù)追蹤的其他區(qū)域或圖案來識別成像數(shù)據(jù)中的圖案。圖案選擇552選擇的圖案可提供給圖案識別圖案匹配(patternrecognitionpatternmatch)554。在一些實施例中，圖案可以不從每組傳感器數(shù)據(jù)520中選擇，而是替代地可僅周期性地提供給圖案匹配554。圖案匹配554可以遍歷存在于傳感器數(shù)據(jù)520中的像素，以識別至少在閾值量以上與所選的圖案匹配的區(qū)域?；谟蓤D案匹配554提供的圖案匹配與圖案匹配動態(tài)(patternmatchdynamics)556的比較，圖案匹配動態(tài)556可以通過傳感器數(shù)據(jù)520中的幀來確定諸如尺寸變化、平移或圖案的其他運動之類的運動。由圖案匹配動態(tài)556識別的位置或取向的變化則可以用于確定傳感器數(shù)據(jù)520的一部分中的運動。

關(guān)注區(qū)域閾值識別器536也可以從時間均值濾波器534接收數(shù)據(jù)。關(guān)注區(qū)域閾值識別器536可以識別變化高于閾值的區(qū)域。例如，在tof傳感器數(shù)據(jù)中，關(guān)注區(qū)域閾值識別器可以確定陣列中某些像素的距離隨時間的變化。變化超過閾值量的那些可以被關(guān)注區(qū)域閾值識別器536用來識別關(guān)注區(qū)域。在一些實施例中，識別出的區(qū)域可以與從其他傳感器510接收的其他傳感器數(shù)據(jù)520相互關(guān)聯(lián)。例如，在一組傳感器數(shù)據(jù)中識別出的關(guān)注區(qū)域可以被用來識別在另一組傳感器數(shù)據(jù)中的相互關(guān)聯(lián)的位置中的關(guān)注區(qū)域。然后，由關(guān)注區(qū)域識別器536識別的關(guān)注區(qū)域可被提供給快速傅立葉變換538或其他頻域變換，以確定存在于傳感器數(shù)據(jù)520中的一個或多個運動頻率。在其他傳感器數(shù)據(jù)陣列中的任何相互關(guān)聯(lián)的關(guān)注區(qū)域也可確定存在于關(guān)注區(qū)域中的頻率。

邊緣查找器542可以識別存在于傳感器數(shù)據(jù)520中的一個或多個邊緣。例如，可以基于rgb或單色數(shù)據(jù)中顏色的對比度的改變、由tof成像裝置測量的距離的改變或指示傳感器數(shù)據(jù)520中檢測到的元素之間變化的其他邊緣來識別邊緣。邊緣選擇閾值544然后可用于確定邊緣，所述邊緣在陣列中的一組像素上具有超過設(shè)置閾值的變化。然后，可以通過追蹤幀之間的邊緣來分析所選擇的邊緣，以通過邊緣運動分析器546來確定邊緣的運動。邊緣運動分析器546可以通過執(zhí)行邊緣位置的頻域分析、對邊緣位置中的運動進行濾波、或邊緣位置的其他追蹤來確定運動。

來自圖案識別分析、關(guān)注區(qū)域分析和邊緣檢測分析的輸出可以被提供給加權(quán)系統(tǒng)560，以確定要提供給每個分析輸出的權(quán)重。在一些實施例中，加權(quán)系統(tǒng)560還可以基于不同的傳感器數(shù)據(jù)流520對提供的分析輸出進行加權(quán)。例如，加權(quán)系統(tǒng)560可以確定是否某些數(shù)據(jù)流(tof、熱、rgb、單色、音頻等)為確定生理參數(shù)提供了更強的信號。例如，加權(quán)系統(tǒng)可以確定信噪比、測量之間的一致性或其他考慮因素，以確定為不同的測量提供多少權(quán)重。加權(quán)系統(tǒng)560然后可以將圖像分析服務530的一個或多個輸出提供給生理參數(shù)服務570。例如，分析服務530的輸出可以與參照信號分析數(shù)據(jù)425(如參照圖4所描述)描述的相同或相似。

生理參數(shù)服務570可以確定待輸出到主機接口590的一個或多個生理參數(shù)。例如，生理參數(shù)可以類似于上述關(guān)于圖1-4所描述的那些。盡管以下通常對呼吸進行描述，但是在一些實施例中，生理參數(shù)服務570還可以提供與心率、血壓或其他生理參數(shù)相關(guān)的生理參數(shù)。

生理參數(shù)服務570可以在呼吸矢量生成器572處接收圖像分析服務530的輸出。呼吸矢量生成器572可以根據(jù)所提供的權(quán)重來組合圖像分析服務530的輸出信號。這些權(quán)重可以組合成描述呼吸參數(shù)的矢量函數(shù)。輸出矢量可以由時間和頻譜內(nèi)容濾波器576分析，以減少組合數(shù)據(jù)中的噪聲。

然后可以對濾波后的呼吸矢量進行分析以確定呼吸頻率、呼吸幅度或呼吸量，以及呼吸特征或偏差(skew)。呼吸矢量或來自圖像分析服務530的附加數(shù)據(jù)可被提供給能量交叉計數(shù)器578，所述能量交叉計數(shù)器578確定呼吸矢量中的超過設(shè)定閾值的運動的次數(shù)。計數(shù)器然后可以確定在設(shè)定的時間段內(nèi)記錄的呼吸次數(shù)，以估計呼吸頻率580。相對幅度估計器582還可以分析呼吸矢量，以估計受試者的呼吸量或幅度。例如，在一些實施例中，幅度估計器582可以基于傳感器數(shù)據(jù)520中已知受試者的大小與呼吸矢量中測量的相對運動的比較來確定記錄的運動量。在一些實施例中，幅度估計器582可以比較被監(jiān)測的受試者隨時間的呼吸量。例如，幅度估計器582可以確定呼吸量是隨著時間增加還是減少。呼吸幅度或呼吸量584可以被提供為與受試者的歷史測量值相比的相對值，或者可以作為所監(jiān)測的受試者的實際呼吸量的估計值。肺葉運動估計器(lobemomentestimator)586還可接收一個或多個呼吸矢量，并確定所監(jiān)測的受試者的肺葉的估計運動。例如，肺葉運動估計器586可基于從一個或多個傳感器數(shù)據(jù)520確定的一個或多個運動或運動矢量來確定呼吸期間肺擴張的方向。該運動可以確定是否所監(jiān)測的受試者的一部分肺工作地比其他人更好或更差。因此，生理參數(shù)服務570可以提供呼吸特性或呼吸偏差588。

在一些實施例中，生理監(jiān)測系統(tǒng)500可以向主機接口590提供更少或附加的生理參數(shù)。例如，可以提供受試者的呼吸的更少或附加的特征。另外，在一些實施例中，可以基于對生理監(jiān)測系統(tǒng)500的傳感器陣列中的一個或多個傳感器510的分析，來提供受試者的附加參數(shù)，例如血壓、脈搏、溫度、骨骼運動或其他運動。

圖6以計算機系統(tǒng)600的示例形式示出了機器的示意圖，在其中可以執(zhí)行用于使機器執(zhí)行本文所討論的方法中的任何一個或多個的一組指令。在替代實施例中，機器可以連接(例如，聯(lián)網(wǎng))到局域網(wǎng)(lan)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、外聯(lián)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)中的其他機器。機器可以在客戶機-服務器網(wǎng)絡環(huán)境中以服務器或客戶機的功能運行，或在對等(或分布式)網(wǎng)絡環(huán)境中作為對等機器運行。機器可以是個人計算機(pc)、平板電腦、機頂盒(stb)、個人數(shù)字助理(pda)、蜂窩電話、web設(shè)備、服務器、網(wǎng)絡路由器、交換機或網(wǎng)橋、集線器、訪問點、網(wǎng)絡訪問控制裝置，或能夠執(zhí)行一組指令(順序的或其他方式)的任何機器，所述指令規(guī)定了該機器要執(zhí)行的操作。此外，雖然示出了單個機器，但是術(shù)語“機器”也應被理解為包括機器的任何集合，這些機器單獨地或共同地執(zhí)行一組(或多組)指令，以執(zhí)行本文討論的任何一個或多個方法。在一個實施例中，計算機系統(tǒng)600可以代表監(jiān)測設(shè)備，例如參考圖1-5描述的生理監(jiān)測系統(tǒng)，其被配置為執(zhí)行賬戶訪問監(jiān)測或系統(tǒng)400。

示例性計算機系統(tǒng)600包括處理裝置602、主存儲器604(例如，只讀存儲器(rom)、閃速存儲器、動態(tài)隨機存取存儲器(dram)、靜態(tài)存儲器606(例如，閃速存儲器、靜態(tài)隨機存取存儲器(sram)等)和數(shù)據(jù)存儲裝置618，它們經(jīng)由總線630彼此通信。經(jīng)由本文所述的各種總線提供的任何信號可以與其他信號進行時分多路復用(timemultiplexed)，并通過一個或多個公共總線來提供。另外，電路部件或塊之間的互連可以顯示為總線或單信號線。每個總線可以替代地是一個或多個單信號線，并且每個單信號線可以替代地是總線。

處理裝置602代表一個或多個通用處理裝置，例如微處理器、中央處理單元等。更特別地，處理裝置可以是復雜指令集計算(cisc)微處理器、精簡指令集計算機(risc)微處理器、超長指令字(vliw)微處理器，或執(zhí)行其他指令集的處理器、或執(zhí)行指令集組合的處理器。處理裝置602還可以是一個或多個專用處理裝置，例如專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、數(shù)字信號處理器(dsp)、網(wǎng)絡處理器等。處理裝置602被配置為執(zhí)行處理邏輯626，所述處理邏輯626可以是圖4所示的系統(tǒng)400的一個示例，用于執(zhí)行在此討論的操作和步驟。

數(shù)據(jù)存儲裝置618可以包括機器可讀存儲介質(zhì)628，其上存儲了體現(xiàn)本文所述功能的任何一種或多種方法的一組或多組指令622(例如，軟件)，包括引起處理器602執(zhí)行生理監(jiān)測系統(tǒng)600的指令。在計算機系統(tǒng)600執(zhí)行所述指令期間，指令622還可以全部或至少部分地駐留在主存儲器604內(nèi)或處理裝置602內(nèi)；主存儲器604和處理裝置602也構(gòu)成機器可讀存儲介質(zhì)。指令622還可以經(jīng)由網(wǎng)絡接口裝置608在網(wǎng)絡620上發(fā)送或接收。存儲裝置618還可以用于存儲校準數(shù)據(jù)，在設(shè)備例如初始化或重啟時，在多個成像傳感器的校準期間發(fā)生所述校準數(shù)據(jù)。

機器可讀存儲介質(zhì)628還可用于存儲指令，以執(zhí)行如本文所述的用于生理監(jiān)測的方法。盡管機器可讀存儲介質(zhì)628在示例性的實施例中顯示為單個介質(zhì)，但是術(shù)語“機器可讀存儲介質(zhì)”應理解為包括用于存儲一組或多組指令的單個介質(zhì)或多個介質(zhì)(例如，集中式或分布式數(shù)據(jù)庫，或關(guān)聯(lián)的緩存和服務器)。機器可讀介質(zhì)包括用于以機器(例如，計算機)可讀的形式(例如，軟件、處理應用)存儲信息的任何機制。機器可讀介質(zhì)可以包括但不限于磁存儲介質(zhì)(例如，軟盤)；光學存儲介質(zhì)(例如cd-rom)；磁光存儲介質(zhì)；只讀存儲器(rom)；隨機存取存儲器(ram)；可擦除可編程存儲器(例如eprom和eeprom)；閃速存儲器或適合存儲電子指令的其他類型介質(zhì)。

前面的描述闡述了多個具體細節(jié)，例如特定系統(tǒng)、部件、方法等的示例，以便提供對本公開的數(shù)個實施例的良好理解。然而，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然的是，可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實踐本公開的至少一些實施例。在其他情況下，公知的部件或方法未詳細描述或者以簡單的框圖格式呈現(xiàn)，以避免不必要地模糊本公開。因此，闡述的具體細節(jié)僅是示例性的。特定實施例可以與這些示例性細節(jié)不同，并且仍被認為在本公開的范圍內(nèi)。

另外，一些實施例可以在分布式計算環(huán)境中實踐，在分布式計算環(huán)境中，機器可讀介質(zhì)存儲在一個以上計算機系統(tǒng)上或由一個以上計算機系統(tǒng)執(zhí)行。此外，計算機系統(tǒng)之間傳遞的信息可以在連接計算機系統(tǒng)的通信介質(zhì)上被拉動或推動。

要求保護的主題的實施例包括但不限于本文描述的各種操作。這些操作可以由硬件部件、軟件、固件或其組合來執(zhí)行。

盡管以特定順序示出和描述了本文的方法的操作，但是每種方法的操作順序可以改變，以便可以以相反的順序執(zhí)行某些操作，或者某些操作(至少部分地)可與其他操作同時執(zhí)行。在另一個實施例中，不同操作的指令或子操作可以為間歇或交替方式。

上文對本發(fā)明的說明性的實現(xiàn)方式的描述不旨在窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限制為所公開的精確形式。盡管在本文中出于說明性目的描述了本發(fā)明的具體實現(xiàn)方式和示例，但是如相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員會認識的那樣，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進行各種等效修改。

應理解的是，以上公開的變型和其他特征和功能或其替代可以組合成其他不同的系統(tǒng)或應用。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以隨后進行各種目前無法預料或未預料到的替換、修改、變型或改進，這些替換，修改，變型或改進也旨在由所附權(quán)利要求書涵蓋。權(quán)利要求可以涵蓋硬件、軟件或其組合中的實施例。

此外，特別指出以下項目：

項目1

一種系統(tǒng)，包括：

多個成像傳感器，其中至少一個成像傳感器是飛行時間成像傳感器；以及

與多個成像傳感器連接的處理裝置，該處理裝置用于：

從多個成像傳感器接收數(shù)據(jù)流；

從數(shù)據(jù)流中提取時間參數(shù)數(shù)據(jù)；

從所提取的時間參數(shù)數(shù)據(jù)中識別生理參數(shù)；以及

從所提取的時間參數(shù)數(shù)據(jù)中提供生理參數(shù)的指標。

項目2

根據(jù)項目1的系統(tǒng)，進一步包括照明部件，以提供窄頻照明或結(jié)構(gòu)照明中的一個或多個。

項目3

根據(jù)項目1的系統(tǒng)，其中，多個成像傳感器還包括rgb成像裝置和熱成像裝置。

項目4

根據(jù)項目1的系統(tǒng)，進一步包括麥克風，以接收由多個成像傳感器監(jiān)測的環(huán)境中的音頻數(shù)據(jù)。

項目5

根據(jù)項目1的系統(tǒng)，其中，為了從數(shù)據(jù)流中提取時間參數(shù)數(shù)據(jù)，處理裝置還用于：

識別至少一個數(shù)據(jù)流中的邊緣；以及

監(jiān)測所檢測的邊緣的運動特征。

項目6

根據(jù)項目1的系統(tǒng)，其中，處理裝置還用于：

確定所接收的數(shù)據(jù)流中數(shù)據(jù)的信噪比；以及

基于所確定的信噪比，對高于第二數(shù)據(jù)流的第一數(shù)據(jù)流進行加權(quán)；和

基于第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)的相對權(quán)重，將從數(shù)據(jù)流中提取的時間參數(shù)數(shù)據(jù)相組合，以識別生理參數(shù)。

項目7

根據(jù)項目1的系統(tǒng)，其中，為了提取時間參數(shù)數(shù)據(jù)，處理裝置還執(zhí)行圖案識別，以確定所識別的圖案在所接收的數(shù)據(jù)流中的運動。

項目8

根據(jù)項目1的系統(tǒng)，其中，處理裝置還基于在第二成像傳感器的第二數(shù)據(jù)流中識別的呼吸頻率來將一個成像傳感器的第一數(shù)據(jù)流進行濾波。

項目9

根據(jù)項目1的系統(tǒng)，其中，生理參數(shù)是呼吸速率或心率中的一個或多個。

項目10

一種方法，包括：

通過處理裝置接收來自多個成像傳感器的每一個的多個數(shù)據(jù)流，其中，至少一個成像傳感器是飛行時間成像傳感器；

從數(shù)據(jù)流中提取時間參數(shù)數(shù)據(jù)；

處理裝置從所提取的時間參數(shù)數(shù)據(jù)中識別生理參數(shù)；以及

從所提取的時間參數(shù)數(shù)據(jù)中提供生理參數(shù)的指標。

項目11

根據(jù)項目10的方法，進一步包括用窄頻照明或結(jié)構(gòu)照明中的一個或多個來對受試者照明。

項目12

根據(jù)項目10的方法，其中，多個成像傳感器還包括rgb成像裝置和熱成像裝置。

項目13

根據(jù)項目10的方法，還包括從麥克風接收由多個成像傳感器監(jiān)測的環(huán)境中的音頻數(shù)據(jù)。

項目14

根據(jù)項目10的方法，其中，從數(shù)據(jù)流提取時間參數(shù)數(shù)據(jù)還包括：

識別至少一個數(shù)據(jù)流中的邊緣；以及

監(jiān)測所檢測的邊緣的運動特征。

項目15

根據(jù)項目10的方法，還包括：

確定所接收的數(shù)據(jù)流中數(shù)據(jù)的信噪比；以及

基于所確定的信噪比對高于第二數(shù)據(jù)流的第一數(shù)據(jù)流進行加權(quán)；和

基于第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)的相對權(quán)重，將來自數(shù)據(jù)流的所提取的時間參數(shù)數(shù)據(jù)相組合，以識別生理參數(shù)。

項目16

根據(jù)項目10的方法，其中，提取時間參數(shù)數(shù)據(jù)還包括執(zhí)行圖案識別，以確定所識別的圖案在所接收的數(shù)據(jù)流中的運動。

項目17

根據(jù)項目10的方法，還包括基于在第二成像傳感器的第二數(shù)據(jù)流中識別的呼吸頻率來對一個成像傳感器的第一數(shù)據(jù)流進行濾波。

項目18

根據(jù)項目10的方法，其中，生理參數(shù)是呼吸速率或心率中的一個或多個。

項目19

一種非暫時性計算機可讀介質(zhì)，具有存儲在其上的指令，當由計算機處理裝置執(zhí)行時，使計算機處理裝置執(zhí)行以下操作：

從多個成像傳感器的每一個接收多個數(shù)據(jù)流，其中至少一個成像傳感器是飛行時間成像傳感器；

從數(shù)據(jù)流提取時間參數(shù)數(shù)據(jù)；

處理裝置從所提取的時間參數(shù)數(shù)據(jù)中識別生理參數(shù)；以及

從所提取的時間參數(shù)數(shù)據(jù)中提供生理參數(shù)的指標。

項目20

根據(jù)項目19的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，所述指令還使所述計算機處理裝置激活照明部件，以利用窄頻照明或結(jié)構(gòu)照明中的一個或多個來對受試者照明。

附圖標記

100生理監(jiān)測系統(tǒng)126熱陣列

110受試者128麥克風

120傳感器陣列130處理系統(tǒng)

122tof陣列140照明

124rgb(例如cmos)陣列

200生理監(jiān)測系統(tǒng)236熱成像裝置

210受試者238麥克風

220傳感器單元240處理裝置

222信號調(diào)節(jié)單元245信號處理器

230傳感器陣列247參數(shù)處理器

232tof成像裝置250照明

234rgb(例如cmos)成像裝置260主機接口

270云

300生理監(jiān)測器316熱成像裝置

310傳感器陣列320處理部件

312tof成像裝置342tof透鏡

314rgb(例如cmos)成像裝置344cmos透鏡

330照明部件346熱透鏡

400生理監(jiān)測器425信號分析數(shù)據(jù)

410傳感器陣列430生理參數(shù)服務

415信號數(shù)據(jù)陣列435生理參數(shù)

420信號分析服務440主機接口

500生理監(jiān)測系統(tǒng)556pr匹配動態(tài)

510傳感器560加權(quán)/判斷(arbitration)

520傳感器數(shù)據(jù)570生理參數(shù)服務

530圖像分析服務572呼吸矢量

532空間均值濾波器576時間/頻譜內(nèi)容濾波器

534時間均值濾波器578集成的能量交叉計數(shù)器

536改變閾值獲得roi

538roi元素的fft580呼吸頻率

542邊緣查找器582相對幅度

544改變閾值獲得邊緣選擇584呼吸幅度/量

586肺葉運動估計器

546通過邊緣常態(tài)分析確定運動588呼吸特性/偏差

552pr圖案選擇590主機接口

554pr圖案匹配

600計算機系統(tǒng)620網(wǎng)絡

602處理裝置622指令

604主存儲器626處理邏輯

606靜態(tài)存儲器628機器可讀存儲介質(zhì)

608網(wǎng)絡接口裝置

618數(shù)據(jù)存儲裝置630總線

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