專利名稱：具有心率檢測功能的醫療設備的制作方法
技術領域：
具有心率檢測功能的醫療設備技術領域[0001]本實用新型涉及一種醫療設備，特別涉及一種具有心率檢測功能的設備。
背景技術：
[0002]在醫療、健康以及運動等領域中，心率是最重要的生理指標之一。許多情況下，需要迅速而準確地測量用戶的心率。心率的測量主要分為接觸式測量和無接觸式測量。無接觸式測量并不要求檢測設備與用戶接觸，能夠獲得良好的用戶體驗，且不受諸多條件的限制。無接觸式測量典型地采用攝像裝置獲取待測用戶的圖像，然后使用諸如面部識別等圖像分析技術對圖像中感興趣的區域進行跟蹤定位，通過分析所述感興趣區域的特定圖像特征，來獲得用戶的心率值。實用新型內容[0003]現有的心率檢測裝置設備往往需要復雜的面部識別技術或額外的硬件組件來確定圖像中所需要分析的影像部分(即，用戶面部的特定位置等具體部位)，從而實現對用戶心率的檢測。由此增加的系統運算量和額外的硬件組件不利于設備的集成、簡化、以及用戶操作的便捷性。而且，使用面部識別技術也往往由于照明效果和圖像質量等原因而無法進行準確的識別，其可能導致心率檢測的失敗。[0004]因此，本實用新型的目的在于提供一種具有心率檢測功能的醫療設備，其無需復雜的面部識別技術或額外的硬件組件即可完成對用戶的心率檢測，并且具有增強的測量精確度和良好的環境適應性。[0005]為達到上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種醫療設備，所述醫療設備包括:第一反射標志，所述第一反射標志設置在用戶身上，并具有鏤空區域；攝像裝置，用于獲取用戶的一系列圖像；以及心率檢測裝置，用于根據所述一系列圖像中所述第一反射標志的鏤空區域內的圖像特征得出用戶的心率。[0006]本實用新型的醫療設備使用放置在用戶身上的具有鏤空區域的第一反射標志在圖像中直接指示感興趣的用戶身體區域，解決了面部識別所需要的額外運算以及識別率不高的問題。無需復雜的面部識別技術或額外的硬件組件即可根據該感興趣區域內的相關圖像特征來計算用戶的心率。[0007]優選地，所述第一反射標志的外輪廓或鏤空區域具有預定義的幾何形狀。[0008]使用外輪廓或鏤空區域具有預定義幾何形狀的第一反射標志，直接排除了圖像中的其他無關特征，更快、更簡便地實現了感興趣區域的識別或確認。[0009]優選地，所述第一反射標志設置在用戶的具有動脈分布的體表部位。[0010]將所述第一反射標志設置在用戶的具有動脈分布的體表部位，能夠將隨著心臟搏動而具有最明顯溫差變化的用戶體表部位作為感興趣區域，有效排除了圖像噪聲的干擾，提高了檢測的準確度。[0011]優選地，所述心率檢測裝置包括:高光去除單元，用于去除環境光的散射影響；空間濾波和平均單元，用于去除圖像噪聲；以及快速傅里葉變換單元，用于根據所述一系列圖像中所述第一反射標志的鏤空區域內的圖像特征得出用戶的心率。使所述心率檢測裝置包括高光去除單元、空間濾波和平均單元、以及快速傅里葉變換單元，不僅排除了環境中雜散光的影響，增強了感興趣區域中圖像特征的信噪比，而且通過使用具有簡易算法的處理單元，提高了心率檢測的效率。根據本實用新型的另一個方面，所述醫療設備進一步包括:若干第二反射標志，所述若干第二反射標志設置在用戶的上肢；以及運動狀態檢測裝置，用于根據所述一系列圖像中的所述若干第二反射標志的位置得到用戶的運動狀態。采用設置在用戶上肢的若干第二反射標志，使得所述醫療設備可進一步具有運動狀態檢測功能，同時無需對于圖像處理部件做更多的改進。根據本實用新型的又一個方面，所述醫療設備進一步包括:光發射裝置，用于照射用戶。使用照射用戶的光發射裝置，能夠直接照射反射標志，相對于僅使用環境光照明反射標志，進一步提高了圖像的信噪比從而提高了指示感興趣區域的效率。優選地，所述光發射裝置發射紅外光，所述反射標志能夠反射所述紅外光，且所述攝像裝置是紅外攝像裝置。采用紅外光照明反射標志從而對感興趣的區域進行指示，進一步排除了環境光的影響；而且由于圖像處理過程中，感興趣區域中的圖像特征主要體現為由于心臟搏動而導致的該區域中的熱量變化，因此使用紅外攝像裝置，優先地選擇了紅外光譜，也有效地提高了用于后續處理的圖像的信噪比。根據本實用新型的再一個方面，所述醫療設備進一步包括:康復運動指導裝置；以及康復運動評估裝置，用于根據用戶的心率得出康復運動的評估結果。將具有心率檢測功能的醫療設備與康復運動指導裝置相結合，能夠通過實時監測用戶的心率來掌握例如中風患者或運動損傷患者的康復運動強度，避免了運動過度可能帶來的傷害。優選地，所述醫療設備進一步包括:通信裝置，用于傳送所述評估結果并獲取康復運動計劃。將康復運動指導裝置、康復運動評估裝置、以及通信裝置包含在所述醫療設備中，使得所述醫療設備可以將用戶的心率參數與運動康復相結合，便于用戶、醫生或治療師隨時隨地了解用戶的基本生理參數并進行康復運動的指導。本實用新型醫療設備的有益效果是:利用具有鏤空區域的反射標志直接指示了圖像中感興趣的區域，無需額外的硬件組件或復雜的面部/人體識別技術即可完成對用戶的心率檢測，并且使心率檢測具有增強的測量精確度和良好的環境適應性。根據下文描述的實施例，本實用新型的這些和其它方面將是清楚的，并將參照這些實施例而得以闡述。
下面通過參考附圖來示例性地說明本實用新型的具體實施方式
，該說明并不以任何方式對本實用新型進行限制。在不同的附圖中，相同的附圖標記指代相同或類似的組件。在這些附圖中:[0026]圖1示意性地示出了根據本實用新型第一實施例的醫療設備的示意圖；[0027]圖2示意性地示出了根據本實用新型第二實施例的醫療設備的示意圖；以及[0028]圖3示意性地示出了根據本實用新型第三實施例的醫療設備的示意圖。
具體實施方式
[0029]現在將詳細參考本實用新型的示例性實施例，其示例在附圖中進行闡述。[0030]本領域的技術人員應當理解:提供下述說明是為了舉例說明的目的而非限制。本領域的技術人員應當明白本實用新型可以以脫離這些具體細節的其它實現方式來實現。而且為了不模糊本實用新型，在當前的說明中省略了已知的功能和結構的并非必要的細節。[0031]圖1示意性地示出了根據本實用新型第一實施例的醫療設備的示意圖。醫療設備100包括:第一反射標志101，所述第一反射標志101設置在用戶(未示出)身上，并具有鏤空區域102 ;攝像裝置103，用于獲取用戶的一系列圖像；以及心率檢測裝置104，用于根據所述一系列圖像中所述第一反射標志101的鏤空區域102內的圖像特征得出用戶的心率。[0032]所述第一反射標志101的制作材料對于可見光譜和/或紅外光譜具有反射性，以便在所述一系列圖像中呈現適當的反射影像；可選地，所述第一反射標志101也可以僅反射某特定波長的光；該第一反射標志101設置在用戶身上并具有鏤空區域102，以暴露用戶的相應體表區域作為感興趣區域并在所述一系列圖像中對所述感興趣區域直接進行檢測，從而得出用戶的心率。[0033]所述攝像裝置103設置在與用戶間隔一定距離的位置處，用于獲取用戶的一系列圖像，其中所述一系列圖像中包含有所述第一反射標志101的影像；所屬領域技術人員能夠理解，為了獲得包含有所述第一反射標志101影像的用戶圖像，只要使得所述攝像裝置103大致正對所述第一反射標志101即可。例如，當所述第一反射標志101設置在用戶身體的側面時，所述攝像裝置103可以設置在正對用戶身體側面的方向上，以拍攝到包含有所述第一反射標志101影像的用戶圖像。[0034]所述攝像裝置103可以是數字照相機、數字攝像機等能夠獲得用戶的連續影像的成像裝置。心率檢測裝置104與所述攝像裝置103以有線或無線的方式連接以接收所述一系列圖像。[0035]隨著用戶心臟的搏動，血液將以與搏動相同的時間頻率通過動脈輸送到身體各處。因此，用戶的身體表面將“周期性”地升高和降低溫度，表現為身體表面所發出的紅外線“周期性”地增加或減少。所述一系列圖像中所述第一反射標志101的鏤空區域102內的圖像特征可以是:該區域內的平均亮度、該區域內的最高亮度、該區域內超過一定亮度值的像素所構成的總面積、該區域內超過一定亮度值的像素的亮度加權值等能表征該區域內亮度變化的特征。[0036]因此，根據本實用新型第一實施例的醫療設備使用具有鏤空區域102的第一反射標志101在一系列圖像中直接指示感興趣的區域，能夠省略本領域中常用的用以辨識用戶特定部位(例如頭部或者面部)的識別裝置，省略了額外運算并解決了識別率不高的問題，因此提高了檢測效率并降低了設備的制造成本。[0037]為了在所述一系列圖像中更加明確、直接地指示感興趣的區域，優選地，所述第一反射標志101的外輪廓(即所述第一反射標志101最外側的周緣所構成的圖形)或鏤空區域102具有預定義的幾何形狀。盡管在附圖中僅示出了具有矩形外輪廓和矩形鏤空區域的第一反射標志101，然而也可以使外輪廓或鏤空區域具有例如圓形、等邊三角形、直角三角形、五邊形、六邊形的預定義幾何形狀。可替換地，所述第一反射標志101也可以包括相互分離但以預定義幾何形狀分布的若干反射區域；或者，所述第一反射標志101的整個反射區域也可以具有例如“回”字形或圓環形等的預定義的幾何形狀。將上述預定義的幾何形狀輸入或存儲在心率檢測裝置104中，所述心率檢測裝置104就可以直接在圖像中尋找與上述預定義幾何形狀相匹配的影像，并以與所述鏤空區域102對應的圖像區域作為感興趣區域。因此，直接排除了圖像中的其他無關特征(例如環境中的物體影像等)，更快、更簡便地實現了感興趣區域的確認。所述第一反射標志101可以以粘貼的形式設置在用戶身上，也可以借助于繩帶等固定裝置設置在用戶身上。本發明人注意到，將所述第一反射標志101設置在用戶的具有動脈分布的體表部位，能夠將感興趣區域設置為隨著心臟搏動而具有最明顯溫差變化的用戶體表部位，可以有效排除圖像噪聲(例如隨著用戶身體的活動和/或環境光的變化而導致的感興趣區域的面積、亮度在圖像中的改變)的干擾并提高檢測的準確度。因此，優選地，所述第一反射標志101設置在用戶的具有動脈分布的體表部位，例如頸部；更優選地，將所述第一反射標志101設置在用戶的前額部位，這樣可以盡可能地不干擾用戶身體的自由活動，且能夠更明顯地暴露所述第一反射標志101。優選地，所述心率檢測裝置104可以包括:高光去除單元105，用于去除環境光的散射影響；空間濾波和平均單元106，用于去除圖像噪聲；以及快速傅里葉變換單元107，用于根據所述一系列圖像中所述第一反射標志的鏤空區域內的圖像特征得出用戶的心率。所屬領域技術人員能夠理解，上述高光去除單元105、空間濾波和平均單元106以及快速傅里葉變換單元107均可以使用現有的處理裝置和手段來實現，本實用新型對現有技術的改進并不涉及對上述各單元所執行的各具體功能的改進。由于環境雜散光的影響，所述第一反射標志101及其鏤空區域102內的感興趣區域有可能呈現超出預期亮度的影像。所述高光去除單元105通過常規的亮度調整方法，將所述第一反射標志101及其鏤空區域102內的感興趣區域所呈現的高亮度影像調整為適于后續處理的影像。所述空間濾波和平均單元106對于感興趣區域的影像采用濾波和平均的方法，排除了感興趣區域的亮度不均勻性，進一步降低了圖像中的噪聲。所述快速傅里葉變換單元107使用快速傅里葉變換，將感興趣區域內的圖像特征的變化從時域轉換為頻域。本領域技術人員能夠理解，在沒有噪聲或偽像的情況下，對應著最大強度的頻率值就是用戶的心率值。圖2示意性地示出了根據本實用新型第二實施例的醫療設備的示意圖。根據本實用新型第二實施例的醫療設備100進一步包括:若干第二反射標志208，所述若干第二反射標志208設置在用戶的上肢，優選地設置在用戶的手、肘和肩處，使得所述一系列圖像中包含有所述若干第二反射標志208的影像。由于用戶的身體活動，尤其是上肢活動，所述若干第二反射標志208的影像在所述一系列圖像中的位置也發生變化。因此，運動狀態檢測裝置209可以根據所述一系列圖像中的所述若干第二反射標志208的位置變化得出用戶的運動狀態，使得所述醫療設備100在無需對于圖像處理部件做更多改進的情況下進一步具有了運動狀態檢測功能。優選地，所述若干第二反射標志208均具有與所述第一反射標志101不同的幾何形狀，以便容易地區分所述感興趣區域和用戶的上肢部位。[0043]圖3示意性地示出了根據本實用新型第三實施例的醫療設備的示意圖。根據本實用新型第三實施例的醫療設備100進一步包括:光發射裝置310，用于照射用戶。相對于僅使用環境光照明反射標志，使用特定光源照明反射標志進一步提高了圖像的信噪比，便于所述心率檢測裝置104和/或所述運動狀態檢測裝置209確定第一反射標志101和/或第二反射標志208在圖像中的位置，從而提高了指示感興趣區域和/或第二反射標志的效率。[0044]優選地，所述光發射裝置310發射紅外光，所述第一反射標志101和/或第二反射標志208能夠反射所述紅外光，且所述攝像裝置103是紅外攝像裝置。[0045]由于圖像處理過程中，感興趣區域中的圖像特征主要體現為由于心臟搏動而導致的該區域中的熱量變化，因此使用紅外攝像裝置，優先地選擇了紅外光譜并屏蔽了可見光譜，有效地提高了用于后續處理的圖像的信噪比。同樣，使第二反射標志208能夠反射所述紅外光，也最大程度地屏蔽了環境中的可見光，便利了對用戶運動狀態的檢測。[0046]所述醫療設備100可以進一步包括:康復運動指導裝置311，例如對用戶的運動進行指導的視頻播放裝置和/或音頻播放裝置；以及康復運動評估裝置312，用于根據用戶的心率得出康復運動的評估結果；優選地，所述醫療設備100還可以進一步包括:通信裝置313，例如具有通信功能的網絡模塊，用于將所述評估結果傳送給醫生或治療師以供參考。在醫生或治療師依照評估結果對康復運動計劃做出相應調整后，所述通信裝置313可以獲取新的康復運動計劃。[0047]將康復運動指導裝置311、康復運動評估裝置312、以及通信裝置313包含在所述醫療設備100中，使得所述醫療設備可以將用戶的心率參數與運動康復相結合，便于用戶、醫生或治療師隨時隨地了解用戶的基本生理參數并進行康復運動的指導。[0048]根據本實用新型實施例的醫療設備利用反射標志直接指示了圖像中感興趣的區域，無需復雜的面部識別技術或額外的硬件組件即可完成對用戶的心率檢測，并且使心率檢測具有增強的測量精確度和良好的環境適應性。同時，根據本實用新型的其他實施例，進一步簡化了對用戶心率的檢測，并提高了待處理圖像的信噪比。在精確測量用戶心率的同時，還實現了對用戶的運動狀態檢測。根據本實用新型實施例的醫療設備還可用于身體康復治療尤其是中風后的康復運動治療中，通過實時、便捷地測量用戶的心率，使得用戶在進行康復運動時，能夠及時地根據自己的實際狀況對康復運動計劃做出調整。[0049]最后，需要說明的是，應當理解，本實用新型權利要求書中的措辭“一”或“一個”不排除復數，其僅僅旨在敘述的方便，不應當理解為對本實用新型保護范圍的限制。[0050]除非另有限定，用在本說明書中的所有技術和科學術語具有與本實用新型所屬的領域中熟練的技術人員所通常理解的意義相同的意義。[0051]應當理解，本實用新型的醫療設備并不局限于上述實施例所述。任何本領域技術人員在閱讀了本實用新型后，結合現有技術不經過創造性思考所構思出的變形或等同均涵蓋在本實用新型所主張的權利要求書中。
權利要求1.一種醫療設備(100)，其特征在于，所述醫療設備(100)包括: 第一反射標志(101)，所述第一反射標志(101)設置在用戶身上，并具有鏤空區域(102)； 攝像裝置(103)，用于獲取用戶的一系列圖像；以及 心率檢測裝置(104)，用于根據所述一系列圖像中所述第一反射標志(101)的鏤空區域(102)內的圖像特征得出用戶的心率。
2.根據權利要求1所述的醫療設備(100)，其特征在于，所述第一反射標志(101)的外輪廓或鏤空區域(102)具有預定義的幾何形狀。
3.根據權利要求1所述的醫療設備(100)，其特征在于，所述第一反射標志(101)設置在用戶的具有動脈分布的體表部位。
4.根據權利要求1所述的醫療設備(100)，其特征在于，所述心率檢測裝置(104)包括: 高光去除單元(105)，用于去除環境光的散射影響； 空間濾波和平均單元(106)，用于去除圖像噪聲；以及 快速傅里葉變換單元(107)，用于根據所述一系列圖像中所述第一反射標志(101)的鏤空區域(102)內的圖像特征得出用戶的心率。
5.根據權利要求1所述的醫療設備(100)，其特征在于，所述醫療設備(100)進一步包括: 若干第二反射標志(208),所述若干第二反射標志(208)設置在用戶的上肢；以及運動狀態檢測裝置(209)，用于根據所述一系列圖像中的所述若干第二反射標志(208)的位置得到用戶的運動狀態。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的醫療設備(100)，其特征在于，所述醫療設備(100)進一步包括: 光發射裝置(310 )，用于照射用戶。
7.根據權利要求6所述的醫療設備(100)，其特征在于，所述光發射裝置(310)發射紅外光，所述反射標志(101，208)能夠反射所述紅外光，且所述攝像裝置(103)是紅外攝像裝置。
8.根據權利要求1所述的醫療設備(100)，其特征在于，所述醫療設備(100)進一步包括: 康復運動指導裝置(311);以及 康復運動評估裝置(312)，用于根據用戶的心率得出康復運動的評估結果。
9.根據權利要求8所述的醫療設備(100)，其特征在于，所述醫療設備(100)進一步包括:通信裝置(313)，用于傳送所述評估結果并獲取康復運動計劃。
專利摘要本實用新型公開了一種醫療設備(100)，包括第一反射標志(101)，所述第一反射標志(101)設置在用戶身上，并具有鏤空區域(102)；攝像裝置(103)，用于獲取用戶的一系列圖像；以及心率檢測裝置(104)，用于根據所述一系列圖像中所述第一反射標志(101)的鏤空區域(102)內的圖像特征得出用戶的心率。本實用新型簡化了心率檢測，且無需復雜的面部識別技術或額外的硬件組件。
文檔編號A61B5/024GK203016940SQ20122035673
公開日2013年6月26日 申請日期2012年7月23日 優先權日2012年7月23日
發明者王進, 金盛 申請人:飛利浦(中國)投資有限公司