征的生命体征功能 的相机设备，所述相机设备提供基于所提取的PPG信号的自动分箱。在成像单元内，也可能 包括图像质量处理单元，所述图像质量处理单元用于改进基于经分箱的图像帧而确定的图 像流或视频流的质量。如果相机也用于提供图像流或视频流，则也可以借助于这样的图像 质量处理单元来对该图像流或视频流进行后处理，以便获得改进的图像质量。
[0031] 在本发明的又一实施例中，所述成像单元包括分箱控制模块，所述分箱控制模块 用于基于所采集的图像帧并且基于所述分箱配置来确定经分箱的图像帧。这样的分箱控制 模块可以是光传感器的部分或者也可以被包括在单独的模块中。
【附图说明】
[0032] 参考下文所述的（一个或多个)实施例，本发明的这些方面和其他方面将是明显的 并且得到阐明。在以下附图中：
[0033] 图1示出了示范性对象监测设置，其包括根据本发明的用于获得对象的生命体征 信息的设备的实施例；
[0034] 图2示出了根据本发明的设备的实施例的示意性图示；
[0035] 图3至图5示出了基于不同分箱配置从图像帧提取的PPG信号的样本；
[0036]图6和图7不出了根据本发明的设备的另外的实施例的不意性图不；
[0037]图8和图9不出了如被使用在根据本发明的设备的实施例中的不范性查找表；
[0038] 图10示出了根据本发明的设备的实施例的又一示意性图示;并且
[0039] 图11示意性图示了根据本发明的方法。
【具体实施方式】
[0040] 图1示出了监测系统10的示范性实施例，所述监测系统10包括根据本发明的用于 获得对象14的生命体征的设备12。对象14(即，患者)躺在例如在医院或其他健康护理设施 中的床16中。期望监测对象14的生命体征。对此，借助于包括合适的光传感器的相机18来捕 获对象14的图像帧。相机18将所记录的图像帧附送到设备12。此处，从所记录的图像帧提取 PPG信号，并且确定生命体征信息。设备12还被连接到照护者接口 20,所述照护者接口用于 显示所确定的生命体征信息和/或用于向医学人员提供接口以改变设备12、相机18或监测 系统10的设定。这样的照护者接口可以包括不同的显示器、按钮、触摸屏、键盘或者其他人 机接口模块。
[0041] 如图1中所图示的监测系统10可以例如被定位在医院、健康护理设施、老年护理设 施等中。除了对患者的监测之外，本发明还可以应用在其他领域中，例如，新生儿监测、一般 监视应用、安全监测或所谓的实况类环境(例如，健身装备)等。设备12、相机18和照护者接 口 20之间的单向通信或双向通信可以经由无线通信接口或有线通信接口机进行工作。本发 明的其他实施例可以包括被集成在相机18或照护者接口 20中的设备12。
[0042] 图2示出了根据本发明的设备12的第一实施例12a的更加详细的示意性图示。其图 示了设备12a包括用于接收对象的图像帧24的集合的接口 22。从而，接口 22可以对应于有线 网络连接或无线网络连接、任何种类的串行连接或者另一标准或非标准通信接口。所接收 的图像帧24可以尤其对应于借助于例如在(数字)相机中的模拟光传感器或数字光传感器 捕获的视频序列。这样的相机通常包括诸如CMOS或CCD传感器的光传感器，所述光传感器也 可以操作在特定谱范围（可见、IR)中或者提供针对不同谱范围的信息。所述相机可以提供 模拟信号或数字信号。图像帧24包括具有相关联的像素值的多个图像像素。具体而言，图像 帧包括表示利用光传感器的不同光敏元件捕获的光强度值的像素。这些光敏元件可以是在 特定谱范围（即，表示特定颜色）中敏感的。所述图像帧包括表示对象的皮肤部分的至少一 些图像像素。从而，图像像素可以对应于光探测器的一个光敏元件及其(模拟或数字)输出， 或者可以基于多个光敏元件的组合(分箱)而被确定。
[0043]根据本发明的设备12a还包括信号提取单元26,所述信号提取单元26用于从图像 帧24的集合提取对象的PPG信号。这样的信号提取单元26可以具体对应于模拟信号处理器 或数字信号处理器。PPG信号可以具体对应于表示基于图像帧24的时间系列确定的光强度 中的波动的信号。这样的PPG信号可以表示对象的生命体征，例如，心率、呼吸率或血氧饱和 度。信号提取单元26可以具体基于多个图像像素和/或基于时间连续图像帧的系列来提取 PPG信号。
[0044]设备12a还包括信号评价单元28。在该信号评价单元28中，PPG信号被评价，并且其 特征被确定。在以下范例中，PPG信号的信噪比被确定为对应于PPG信号的所确定的特征。从 而，PPG信号的信噪比具体对应于PPG信号的质量量度。然而，所提取的PPG信号的一个或多 个其他特征可以以相同或相似的方式被用作信噪比。
[0045]处理单元30被提供用于基于所提取的PPG信号的信噪比来确定分箱配置。一旦分 箱配置被确定，其就可以被提供到光传感器(允许配置要应用的分箱)或者就可以应用于接 收到的图像帧以组合图像像素，从而获得经分箱的图像帧。从而，分箱被称为组合图像像 素。分箱配置描述该组合如何被计算。具体而言，分箱配置描述多少像素要被组合，像素要 根据何种样式被组合和/或要如何执行所述组合(例如，取平均、加权平均或者像素值或其 子集的其他函数）。
[0046] 设备12a还包括生命体征确定单元32,所述生命体征确定单元32用于根据所提取 的PPG信号来确定生命体征信息。从而，生命体征信息可以例如指的是脉搏率或呼吸(呼吸） 率、血氧饱和度、体温、脉搏传导时间、ECG信号或这样的参数的函数/组合/导数。该确定的 生命体征信息然后被传达到数据库或照护者接口，以用于评估例如所监测的对象的健康状 ??τ 〇
[0047] 从而，取决于本发明如何被应用或者在何处被应用，信号提取单元26、信号评价单 元28、处理单元30以及生命体征确定单元可以被包括在一个或多个数字处理器或模拟处理 器中。不同单元可以完全或部分地被实施在软件中，并且在个人计算机上来执行，所述个人 计算机被连接到用于获得对象的图像帧的设备，例如，相机设备。所要求的功能中的一些或 全部也可以被实施在硬件中，例如，在专用集成电路（ASIC)或在现场可编程门控阵列 (FPGA)中。
[0048]在图3至图5中，图示了在模拟的低光状况中如何通过AD转换步骤来影响远程PPG 信号采集。已经与结合光传感器(即，图像传感器)的对应的滤波器结合，从由在IR域中的窄 波长光源照明的图像中提取了所图示的PPG信号。在图3中，已经从根本还没有被分箱的图 像帧提取了PPG信号。能够看出，所提取的PPG信号呈现强噪声分量，即，具有低信噪比。这样 的PPG信号可以使得基于PPG信号对生命体征信息的提取困难和/或导致不准确的生命体征 估计结果。在图4中，图示了已经从经分箱的图像帧提取的PPG信号，其中，已经应用了2x2分 箱。能够看出，所提取的PPG信号已经示出了比图3中的图示的PPG信号更高的信噪比。图5示 出了从经分箱的图像帧提取的PPG信号，其中，已经应用了4x4分箱。能够清楚地看到，从图3 至图5,随着分箱值的增加，PPG信号变得越来越明显。然而缺点是图像质量也降低。在图3、 图4和图5中的图示的范例中，除增益外的所有其他相机设定保持相同。图像分辨率中的所 经历的减小是缺点，尤其是在其中要求视频流可视化的应用中。因此本发明的目标是基于 所提取的PPG信号来确定适当的分箱设定(即，分箱配置）。
[0049]从而，提取信噪比尤其可以包括计算信号在傅里叶域中的有用的或有意义的部分 (取决于实施例，基波或谐波）的能量与谱的剩余部分中包含的能量的比率。然后，通过计算 下式来确定比率：
[0051] 其中，iel表示期望的生命体征信号的基频(和谐波）的FFT分箱，并且jej表示剩 余的FFI分箱(噪声）。如果例如期望的生命体征对应于患者的心脏，则提取在傅里叶域中的 有用信号的能量的比率可以尤其对应于确定PPG信号中的在0.5至3Hz的范围中的能量的比 率。从而，0.5至3Hz对应于在每分钟30次与180次跳动之间的心率。也能够针对呼吸率或血 氧饱和度确定对应的范围。
[0052] 从而，以下尤其重要:能够例如使用每一个奇数图像帧，在初始化阶段期间或者连 续地实现对分箱配置的确定，即，对相机或光传感器设定的调整，以自动调节相机设定和每 一个偶数帧，从而执行PPG测量。
[0053]在图6中，图示了根据本发明的设备12的另一实施例12b。所图示的设备12b包括如 以上所描述的接口 22、信号提取单元26、信号评价单元28、处理单元30以及生命体征确定单 元32。除此之外，还包括用于对图像帧的图像像素进行分箱的分箱单元34。分箱单元34可以 利用如由处理单元30确定的分箱配置，以便基于由接口 22接收的图像帧24来确定经分箱的 图像帧。因此，在信号评价单元28中分析PPG信号的信噪比，并且在处理单元30中确定分箱 配置是否需要被改变或被调整以便获得所提取的PPG信号的更好的信噪比。然后，该确定的 分箱配置被反馈到分箱单元34,并且进入的图像帧24在信号提取单元26中的PPG信号的提 取之前，在分箱单元34中经历分箱。
[0054]在图7中，图示了根据本发明的设备12的又一实施例12c。除了如以上所描述的接 口 22、信号提取单元26、信号评价单元28、处理单元30以及生命体征确定单元32之外，还包 括光传感器36。光传感器36允许采集表示当前光强度在预定义的谱范围中的谱强度。这样 的光传感器36尤其可以由光电二极管来表