用于處理能從遠程檢測到的電磁輻射導出的數(shù)據的設備和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于處理能從遠程檢測到的由對象發(fā)射或反射的電磁輻射導出的數(shù)據的設備和方法，其中，所述數(shù)據包括生理信息。更具體地，本發(fā)明涉及用于檢測并監(jiān)測感興趣對象中的生命參數(shù)的圖像處理設備和方法。更特別地，但同樣非限制性地，本發(fā)明還可以涉及光體積描記，并且甚至更具體地，涉及遠程光體積描記方法。
【背景技術】
[0002]WO 2011/021128A2公開一種用于圖像分析的方法和系統(tǒng)，包括:
[0003]-獲得一序列的圖像；
[0004]-執(zhí)行對該序列的圖像中的至少一幅的基于視覺的分析，以獲得用于分類在圖像中表示的對象的狀態(tài)的數(shù)據；
[0005]-確定在該序列的圖像中的至少一幅中表示的生物的生理參數(shù)的至少一個值，其中，生理參數(shù)的至少一個值是通過對來自從其取得對其執(zhí)行基于視覺的分析的至少一幅圖像的相同序列的圖像的圖像數(shù)據的分析而被確定的；并且
[0006]-使用利用基于視覺的分析獲得的數(shù)據和生理參數(shù)的至少一個值來對對象的狀態(tài)進行分類。
[0007]該文件還公開了對該方法和系統(tǒng)的若干改良。例如，也設想了對遠程光體積描記(PPG)分析的使用。
[0008]基本上，光體積描記和相關的基于視覺的成像方法被認為是能夠被用于檢測生理信息，并且基于其檢測感興趣對象中的生命信號或參數(shù)的常規(guī)技術。通常，生命參數(shù)是以間接的方式被導出的。生命參數(shù)檢測能夠是基于對生物(或者:感興趣對象)中的器官或器官成分的體積變化的檢測的。更具體地，在一些情況下，光體積描記能夠被認為是能夠被利用于檢測對象的組織的微血管部分中的血液體積變化的光學技術。通常，光體積描記測量面向對象的皮膚表面。常規(guī)地，已知的PPG方法包括所謂的接觸式PPG設備，接觸式PPG設備能夠被附著到對象的皮膚，例如被附著到指尖。大體上，檢測到的PPG信號(或者:波形)通常包括搏動性生理波形，搏動性生理波形可歸因于隨每次心跳的血液體積中的心臟同步變化。除此之外，PPG波形能夠還包括可歸因于呼吸、氧飽和度、Traube-Mayer-Hering波以及甚至可歸因于另外的生理現(xiàn)象的生理信息。
[0009]近來，所謂的遠程光體積描記已經取得巨大進展，在于基于常規(guī)相機的非干擾性非接觸式遠程測量已經得到展示。術語“常規(guī)相機”可以指現(xiàn)貨相機，例如數(shù)字視頻相機、提供視頻記錄功能的數(shù)字(照相)相機，或者甚至可以指在臺式計算機、移動計算機、平板電腦以及諸如智能手機的另外的移動設備中集成的相機。此外，術語“常規(guī)相機”可以涵蓋能附接到計算設備的所謂的網絡攝像頭。此外，醫(yī)學監(jiān)測設備、視頻會議系統(tǒng)以及安全監(jiān)控設備也能夠利用標準相機模塊。
[0010]通常，這些相機能夠包括適于電磁譜的可見部分的響應度(或者:靈敏度)特性。如在本文中使用的，可見輻射可以由人眼的一般輻射感知能力限定。相反，不可見輻射可以指除非利用將不可見輻射轉變成可見輻射的光學輔助設備，否則對人眼不可見的光譜部分。不可見輻射可以涉及紅外輻射(或者:近紅外輻射)以及紫外(UV)輻射。應當理解，在一些情況下，常規(guī)相機也可以對不可見輻射敏感。例如，相機的響應度范圍可以涵蓋整個可見光譜，以及還有屬于不可見光譜或者至少屬于可見光譜與不可見光譜之間的過渡區(qū)域的相鄰光譜部分。然而，仍示范性地涉及夜視應用和熱成像應用，也能夠設想主要面向電磁譜的不可見部分的相機。
[0011]現(xiàn)今，數(shù)字技術在日常生活中取得了更進一步的重要性。通過舉例的方式，圖像及其序列以數(shù)字的方式被記錄、被處理并被重現(xiàn)，并且能夠無損地被復制。個體在公共場合(例如，交通監(jiān)視、安全監(jiān)視等)、在私人生活(例如，包括相機的移動電話、移動計算設備)、在進行體育運動或鍛煉時(例如，應用遠程PPG技術的心率監(jiān)測、呼吸監(jiān)測)、在工作時(例如，基于視覺的機器或引擎監(jiān)測、疲勞監(jiān)測或睡意監(jiān)測、基于視覺的門禁控制等)以及甚至在健康護理環(huán)境中(例如，患者監(jiān)測、睡眠監(jiān)測等)都可能面對數(shù)字成像設備。因此，無論個體在各個情況中是否意識到正在被監(jiān)測，在日常生活中都能夠收集到大量(圖像)數(shù)據。

【發(fā)明內容】

[0012]本發(fā)明的目標是提供一種用于處理數(shù)據的系統(tǒng)和方法，其解決了上述問題并增強了隱私保護，同時仍允許從所記錄的數(shù)據提取生命信號。此外，將有利的是，提供一種被配置用于隱藏對生命信號提取不一定必要的隱私相關的信息的系統(tǒng)和對應的方法。還期望提供一種被配置用于實施所述方法的計算機程序。
[0013]在本發(fā)明的第一方面中，提供一種用于處理能從遠程檢測到的由對象發(fā)射或反射的電磁輻射導出的數(shù)據的設備，所述數(shù)據包括生理信息，所述設備包括:
[0014]-信號檢測器單元，其被配置用于接收輸入信號并且用于傳輸其指示性實體，所述指示性實體指示表示感興趣對象中的至少一個生命參數(shù)的生理信息；以及
[0015]-處理單元，其被配置用于從包括所述指示性實體的傳輸?shù)男盘柼崛∷鲋辽僖粋€生命參數(shù)，其中，所述至少一個生命參數(shù)是考慮檢測到的表示循環(huán)活動的皮膚顏色性質而被提取的；
[0016]-其中，所述信號檢測器單元還被配置用于考慮至少一個定義的描述性模型而檢測所述指示性實體，使得由所述輸入信號中的非指示性實體指示的非指示性邊信息在得到的傳輸?shù)男盘栔惺腔旧喜荒軝z測到的，所述至少一個定義的描述性模型描述身體皮膚外觀特性與所述輸入信號中的對應表示之間的關系。
[0017]本發(fā)明通過以使得基本上不能從其得出關于個人或隱私信息的結論的方式處置所述輸入信號中的非指示性實體來解決隱私保護問題。在這方面公認的是，所述指示性信號實體的確也可以包括隱私相關的信息。然而，所述指示性實體被認為對于所述設備瞄準的所述生命參數(shù)提取而言是必要的?；旧?，所述指示性實體可以表示所述感興趣對象的皮膚部分。在這方面值得提出的是，多個對象也能夠存在于所述輸入信號中或由所述輸入信號表示。因此，所述指示性實體也可以表示所述多個對象。
[0018]所述非指示性實體可以涵蓋周圍或環(huán)境信息。所述非指示性實體(在所述至少一個感興趣生命參數(shù)方面)還可以包括非指示性信息，所述非指示性信息仍與所觀察的對象的隱私密切相關。這可以涉及衣服信息和住所信息。因此，所謂的非指示性邊信息也能夠包括隱私信息。通過舉例的方式，所述非指示性邊信息可以指示個體的個人財富狀態(tài)。此夕卜，可以從所述非指示性邊信息提取經常居住地或當前行蹤。因此認為有益的是，所述非指示性實體在進一步處理期間基本上被無視。
[0019]應理解，所述輸入信號中的所述指示性實體也可以包括個人或隱私信息。仍然，假設由所述指示性實體形成的信號部分基本上能夠從由所述信號檢測器單元觀察到的總體上下文或表示中剔除，則能夠改善隱私保護。通過舉例的方式，所述感興趣對象的主要指示性皮膚部分能夠保留在得到的傳輸?shù)男盘栔?。假設衣服信息、住所信息和表示周圍的另外的邊信息在得到的傳輸?shù)男盘栔胁辉倌軝z測到，則能夠顯著降低隱私信息丟失或者甚至隱私信息濫用的風險。
[0020]如在本文中所使用的，在一些實施例中，術語“循環(huán)活動”可以指心血管活動，或者一般地指血管活動。應當理解，呼吸活動也與血管活動密切相關。因此，所述至少一個生命參數(shù)能夠表示所述對象的心跳、心率、心率變異性、呼吸率、呼吸率變異性、脈搏血氧飽和度以及其適當?shù)难苌敖M合。在優(yōu)選的實施例中，所述處理單元能夠利用光體積描記，或者甚至更優(yōu)選地，能夠利用遠程光體積描記方法?；旧?，能夠以間接的方式通過觀察對象的皮膚來監(jiān)測所述對象的循環(huán)活動。諸如皮膚顏色波動的皮膚外觀的輕微波動能夠例如被歸因于血管活動。
[0021]如在本文中所使用的術語“指示性實體”和“非指示性實體”中的每個(在觀察的區(qū)域方面)可以指特定的信號片斷或元素。值得指出的是，所述指示性實體和所述非指示性實體中的每個可以指至少單個區(qū)域元素或區(qū)域元素的集合。通過舉例的方式，假設所述輸入信號被編碼在表示基于視覺的信息或圖像信息的(數(shù)字化)數(shù)據中，則各自的實體可以指至少像素或像素的集合。例如，當處理信號樣本(或者:圖像樣本)的序列時，所述指示性實體和所述非指示性實體中的每個可以由所述樣本中的各自部分形成。假設所述輸入信號仍被實現(xiàn)為電磁輻射的形式，則所述指示性實體和所述非指示性實體可以指所述觀察的區(qū)域的各自部分。同樣在這種情況下，所述指示性實體和所述非指示性實體兩者都能夠由各自的信號子部分或各自的子部分的集合形成。
[0022]所述至少一個定義的描述性模型能夠由用于在電磁輻射方面(直接或間接地)描述皮膚的模型來實現(xiàn)。在一些實施例中優(yōu)選的是，所述描述性模型是人類皮膚表示模型，或者更具體地，是人類皮膚顏色模型。
[0023]根據另一方面，所述信號檢測器單元包括至少一個濾色器元件，所述至少一個濾色器元件包括適于對應于所述至少一個描述性模型的譜性質的濾波器響應。所述至少一個濾波器元件能夠由至少一個濾光器來實現(xiàn)。所述至少一個濾色器元件也能夠包括濾色器陣列，所述濾色器陣列包括多個單個濾波器元件。所述至少一個濾色器元件能夠以使得基本上指示性實體可以穿過各自的濾波器元件同時非指示性實體被阻擋或者至少被衰減的方式被配置。優(yōu)選的是，所述至少一個濾波器元件被配置用于攔住非指示性實體。通過舉例的方式，所述至少一個濾色器元件能夠包括適于皮膚顏色性質的濾波器特性。以此方式，皮膚指示性實體可以穿過，同時非皮膚實體能夠被阻擋、被抑制或被攔住。
[0024]所述至少一個濾色器元件能夠由例如至少一個光學透鏡濾波器形成。備選地，所述至少一個濾色器元件能夠由至少一個半導體光學濾波器元件來實現(xiàn)。通過舉例的方式，所述至少一個濾色器元件能夠由利用多個半導體濾波器的拜耳濾波器來實現(xiàn)。以此方式，進入信號能夠在被轉變成數(shù)字數(shù)據之前在傳感器設備這一級被濾波。因此，沒有數(shù)字表示，或者如果有的話，僅所述非指示性實體的操縱的表示能夠被編碼或存在于捕獲的數(shù)字信號中。換言之，所述設備能夠利用對輸入輻射進行濾波的各自的輸入濾波器元件被耦合至其的傳感器器件，使得基本上皮膚指示性實體可以穿過，同時非皮膚實體被阻擋或至少被衰減。
[0025]根據又一方面，所述輸入信號包括信號樣本的輸入序列，其中，所述信號檢測器單元包括至少一個數(shù)據處理檢測器，所述至少一個數(shù)據處理檢測器被配置用于考慮被嵌入在所述信號樣本實體中的譜信息而處理所述輸入序列的各自的信號樣本，由此生成傳輸?shù)男盘栃蛄校渲?，所述至少一個數(shù)據處理檢測器還被配置用于考慮至少一個描述性模型而檢測所述指示性實體，所述至少一個描述性模型描述身體外觀特性與所述信號樣本中的對應的數(shù)據表示之間的關系。
[0026]該實施例能夠利用對已經提前被捕獲并被編碼(成數(shù)字數(shù)據)的輸入序列的數(shù)字數(shù)據處理。適當?shù)哪?shù)轉換器能夠由諸如相機的各自的傳感器器件來形成。為