用以取得主体的生命体征的装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明关于图像处理，特别是指一种基于未经处理或未经压缩的图像数据获取主体的生命体征(vital sign)的装置与方法。
【背景技术】
[0002]当今的电子系统，例如:智能手机、平板电脑、触控装置、笔记本电脑以及个人电脑等，具备多种内建的传感器。电子系统可以通过执行应用程序，来分析这些传感器提供的信息，从而实现更多功能。例如，通过图像传感器(image sensor)所获取的人类图像，电子系统可以进行生命体征的计算，从而取得人类的生命体征。执行应用程序来分析人类图像中肤色(skin tone)区域的色彩变化，可以计算出人类的心率(heart rate)。
[0003]在多数的电子系统中，应用程序仅能从与图像传感器相连的图像信号处理器(image signal processor)，或者是视频编码器(video encoder)，取得处理后或者是压缩后的图像数据，例如，YUV 420格式的图像，或者是H.264格式的视频。图1解释了在现有的电子系统中，如何进行生命体征的计算。如图1所示，由图像传感器10所输出的原始数据(raw data)，会被图像信号处理器20或者是视频编码器25转换成具有YUV格式(例如:YUV420.YUV444以及YUV422)的图像数据，或者是转换成H.264格式的视频。因此，生命体征相关应用程序30仅能取得压缩后/处理后的图像数据。
[0004]在这种情形下，生命体征计算的准确性受到压缩后/处理后的图像数据所保留的色彩信息所限制。然而，压缩后/处理后的图像数据基本上都以迎合人类在视觉感受上的喜好为目标而进行调整。例如，相比于图像传感器10所输出的原始数据，压缩后/处理后的图像数据通常是更明亮，对比更强，以及色彩更加饱和。再者，在压缩图像数据的过程中，可能会舍弃人眼所无法察觉的细节。由此可知，在图像数据压缩或处理的过程中，往往有些色彩信息会遗失，或者是被舍弃。然而，这些遗失的信息对于生命体征计算来说，可能相当重要，或者是有助于生命体征计算。因此，图像数据的压缩或处理可能会影响生命体征计算的准确性，或对生命体征计算有不好的影响。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供一种用以取得主体的生命体征的装置和方法。
[0006]依据本发明一实施方式，提供一种用以取得主体的生命体征的装置，包括:像传感器，用以获取所述主体的视频，以产生多张第一视频帧；以及生命体征处理器，用以处理所述多张第一视频帧来产生生命体征信号；其中所述生命体征处理器调整第一参数集来设定所述图像传感器，以使所述多张第一视频帧适合应用于所述主体的生命体征的取得。
[0007]依据本发明另一实施方式，提供一种用以取得主体的生命体征的方法，包括:从图像传感器获取所述主体的视频中的多张第一视频帧；处理所述多张第一视频帧来产生生命体征信号；以及调整第一参数集来设定所述图像传感器，以使所述多张第一视频帧适合应用于所述主体的生命体征的取得。
[0008]本发明所提供的用以取得主体的生命体征的装置和方法，直接从图像传感器获取未经处理/未经压缩的图像，可以达到高准确度的生命体征计算。
[0009]对于已经阅读后续由各附图及内容所显示的较佳实施方式的本领域的技术人员来说，本发明的各目的是明显的。
【附图说明】
[0010]图1为现有的电子系统中进行生命体征计算的部分。
[0011]图2为本发明用以取得主体的生命体征的装置的实施例。
[0012]图3为在背光场景得到的欠曝图像。
[0013]图4为调整第一参数集的流程。
[0014]图5为调整第一参数集的细节。
[0015]图6为本发明的实施例中进行遗失数据内插的流程。
[0016]图7为整合所述主体的生命体征与视觉化呈现的布局配置。
[0017]图8为本发明用以取得主体的生命体征的方法的实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0018]在权利要求书及说明书中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本权利要求书及说明书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准贝1J。在权利要求书及说明书中所提及的「包括」为开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。另外，「耦接」一词在此包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表所述第一装置可直接电连接于所述第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电连接至所述第二装置。
[0019]生命体征处理器(Vitalsign Processor)
[0020]请参考图2，所述图2为基于本发明的一实施例的包括生命体征处理器110的装置100。装置100可能为电子系统的子系统，或者是电子系统的一部分。这里提到的电子系统可能是智能手机、平板电脑、触控装置、笔记本电脑或者是个人电脑。装置100中的图像传感器120用来获取主体(可能是一个或多个人类或者是动物的躯体)的视频。生命体征处理器110从图像传感器120处取得视频的多张第一视频帧FRA_1-FRA_N，并对其处理，以产生生命体征信号，从而指示所述主体的生命体征。在本发明不同实施例中，生命体征处理器110可由通用处理器(general-purpose processor)或者是专属的硬件电路来实现。并且，生命体征可能代表所述主体的血压、心率、血氧饱和度(blood oxygen saturat1n)和/或心率变异(heart rate variability)。再者，图像传感器120可能是电荷親合元件(chargecoupled device，CO))式图像传感器，或者是互补式金属氧化物半导体(complementarymetal oxide semiconductor，CMOS)式图像传感器。当图像传感器120为CMOS式图像传感器时，生命体征处理器110与图像传感器120可被整合在同一芯片上，S卩，单芯片系统(system on a chip, SoC);另外，生命体征处理器110与图像传感器120也可能是不同的两个芯片。
[0021]第一视频帧由图像传感器120，通过接口 122在未经图像信号处理器130压缩或处理的情形下直接输出。第一视频帧FRA_1-FRA_N可能具有原始数据(rawdata)的格式，其可能为RBGB、RGBff, CYGM、ffffffff, RGBIR、YUV等格式，或者其他类型的原始数据格式。另外，在本发明其他实施例中，生命体征处理器110也可能使用从图像信号处理器130输出的YUV422或YUV444等格式的图像数据，产生生命体征信号。
[0022]由于第一视频帧FRA_1-FRA_N为图像传感器120输出的原始数据，所以每个像素在每个色彩成分上至少包括10比特的信息(甚至可能是12比特或者是14比特)。因此，相较于现有的YUV420格式的图像数据，第一视频帧FRA_1-FRA_N可以保留更多关于所述主体的色彩信息，并且具有更好的动态范围(dynamic range)。换言之，第一视频帧FRA_1_FRA_N最大程度地保留了所述主体的色彩变化，这对于生命体征计算相当有帮助。
[0023]在一实施例中，为了节省生命体征处理器110与图像传感器120之间的接口的频宽，生命体征处理器110可能使用:第一视频帧FRA_1-FRA_N中的少数帧，或者是第一视频帧FRA_1-FRA_N中的每一完整帧的一部分，来进行生命体征计算。即，生命体征处理器110可基于具有较低帧大小和/或较低帧率(相较于第一视频帧FRA_1-FRA_N)的帧来进行生命体征计算。在这个实施例中，图像传感器120将具有较低帧大小与较低帧率的多张视频帧FRA’ _1-FRA’ _N，通过接口 126传送给生命体征处理器110。举例来说，若第一视频帧FRA_1-FRA_N的帧大小为1280x720像素，那么生命体征处理器110可从接口 126取得帧大小为640x360像素的视频帧FRA’ _1_FRA’ _N，并且处理640x360的像素数据，来计算生命体征。其中，视频帧FRA’ _1-FRA’ _N中每一者的像素数据，实际上是源自于所述多张第一视频帧FRA_1-FRA_N的完整帧的像素数据。另外，如果第一视频帧FRA_1_FRA_N的帧率为30fps，那么生命体征处理器110可以从接口 126上取得帧率为1fps的帧FRA’ _1_FRA’ _N，并对其处理来计算生命体征，其中，视频帧FRA’_1-FRA’_N为由第一视频帧FRA_1_FRA_N中每三张中的一张所组成。相较于接口 122，接口 126所需的频宽远低于接口 122所需的频宽，这是因为接口 126传送的是帧大小较小且帧率较低的视频帧FRA’_1-FRA’_N。请注意，以上所提及的较小的帧大小与较低的帧率的具体数值仅做说明之用，并非本发明的限制。
[0024]设定图像传感器
[0025]生命体征处理器110可能包括两个具有不同功能的部分，其中一部分用来对第一视频帧FRA_1-FRA_N(或者是视频帧FRA’ _1_FRA’ _N)进行前置处理，以使用图像数据针对生命体征计