用于根据图像数据确定呼吸体积信号的装置和方法
【技术领域】
[0001 ] 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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
【发明内容】
[0009]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。
[0010]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:
[0011]-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，
[0012]-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，
[0013]-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
[0014]-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。
[0015]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:
[0016]-接收从视场确定的图像数据，
[0017]-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，
[0018]-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，
[0019]-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
[0020]-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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]本发明基于这样的想法，S卩，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。
[0024]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。
[0025]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。
[0026]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。
[0027]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。
[0028]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。
[0029]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。
[0030]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。
[0031]还优选地，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。
[0032]优选地，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。
[0033]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。
[0034]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。
[0035]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