[发明专利]用于皮肤检测的设备和方法

说明书

本发明涉及一种皮肤检测的设备和相应的方法。为了能够进行可靠、准确且快速的检测，所提出的设备包括：照明单元(10)，其用于将预定照明样式投影到场景上；成像单元(12)，其用于采集所述场景的图像；以及评估单元(14)，其用于通过分析在采集到的图像中再现的经成像的照明样式的边缘模糊和/或强度来评估所述图像，并用于基于所述分析检测所述图像内的皮肤区域并基于所述分析将所述皮肤区域与非皮肤区域区分。

技术领域

本发明涉及一种用于皮肤检测的设备和对应的方法。

背景技术

人的生命体征，例如心率(HR)、呼吸率(RR)或动脉血氧饱和度(SpO2)，作为人的当前健康状态的指标并作为严重医学事件的有力预测指标。因此，在住院和门诊护理环境、在家或在其他健康、休养和健身环境中广泛地监测生命体征。

测量生命体征的一种方式是体积描记术。体积描记术一般是指对器官或身体部分的体积变化的测量，尤其是指对由于随着每次心跳心血管脉搏波行进通过对象身体而导致的体积变化的检测。

光学体积描记术(PPG)是一种光学测量技术，其评估感兴趣区域或体积光反射或透射的时变变化。PPG基于的原理是：血液比周围组织吸收更多的光，因此随着每次心跳，血液体积的变化相应地影响透射或反射。除了关于心率的信息之外，PPG波形可以包括可归因于其他生理现象(例如呼吸)的信息。通过评估在不同波长(典型为红色和红外)处的透射率和/或反射率，可以确定血氧饱和度。

最近，已经介绍了用于不引人注目的测量的非接触远程PPG(rPPG)设备(也称为相机rPPG设备)。远程PPG采用了被远离感兴趣对象设置的光源，或更普遍地，为辐射源。类似地，诸如相机或光学检测器的检测器也可以被远离感兴趣对象设置。因此，远程光学体积描记系统和设备被认为是不引人注目的并且很适合医学以及非医学的日常应用。该技术对于需要生命体征监测的皮肤极端敏感的患者，例如极端脆弱的皮肤的新生儿重症监护室(NICU)患者或早产婴儿，尤其具有显著的优势。

Verkruysse等人的“Remote plethysmographic imaging using ambient light”(Optics Express，16(26)，2008年12月22日，第21434-21445页)说明了，可以使用环境光和常规消费水平的视频相机，利用红色、绿色和蓝色颜色通道来远程测量光学体积描记信号。

Wieringa等人的“Contactless Multiple Wavelength PhotoplethysmographicImaging：A First Step Toward“SpO2 Camera”Technology”(Ann.Biomed.Eng.33，1034-1041页，2005年)公开了一种远程PPG系统，其用于基于在不同波长处的体积描记信号的测量对组织中的动脉血氧饱和度进行无接触成像。所述系统包括单色CMOS相机和具有三种不同波长的LED的光源。相机在三种不同波长处相继采集对象的三段影片。可以根据在单个波长处的影片来确定脉搏率，而需要在不同波长处的至少两段影片来确定氧饱和度。测量是在暗室中一次仅使用一个波长来执行的。

除了完全无接触的优势之外，相机(一般称为成像设备)还提供2D信息，这允许多点和大面积测量，并且常常包含额外的背景信息。不像依赖于在特定测量点/区域上的正确放置的接触传感器，用于使用rPPG技术测量脉搏信号的区域是从实际图像中确定的。因此，在任何照明条件下可靠的对皮肤区域的准确检测成为基于相机的rPPG设备和方法的处理链中的关键部分。

当前，存在已知用于对皮肤区域的可靠检测和跟踪的两种主要方式。

一种方式基于皮肤颜色(基于RGB的)检测和分割。根据这种方式的方法对具有皮肤颜色的区域进行检测和跟踪都很快。然而，它们对于将会改变从皮肤区域反射的光的颜色的环境光颜色的改变不鲁棒，并且不能在低照明条件下或在黑暗中检测皮肤区域。此外，这样的方法并不总是能对皮肤和具有相同颜色的其他目标进行区分。