專利名稱：心沖擊圖分析裝置、方法和在車上使用心沖擊圖的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以下技術(shù)，即測量并分析乘客的心沖擊圖，進而利用心沖擊圖執(zhí)行后續(xù)動作，諸如執(zhí)行通風(fēng)或按摩乘客。
背景技術(shù)：
心沖擊圖(BCG)涉及測量身體對心臟射血的反力，然后使心臟的狀態(tài)能夠被估計。測量的原理為，根據(jù)心臟射血的反力，通過測量血液加速的微小變化或者體重變化來獲得BCG信號。圖1示出了常規(guī)BCG測量的原理。即，將能夠測量壓力或重力的傳感器設(shè)置在人和地面之間，并且傳感器構(gòu)造成測量一段時間內(nèi)的變化。如圖所示，BCG與心電圖(ECG) —起測量，然后用于基于ECG的R峰值來確定BCG的大小、時間間隔、傾斜等，從而使BCG信號能夠被分析。例如，圖2示出了上述BCG信號分析的實例，其中I表示在心臟經(jīng)由大動脈射血時所發(fā)出的信號，并且J表示在血液向下流至身體的下部時所發(fā)出的信號，從而左心室的收縮力可源自I和J信號的大小。

上述BCG信號分析的基本步驟是，根據(jù)已經(jīng)獲得的BCG波形在時間軸線上確定J峰值的位置。常規(guī)的檢測峰值方法包括閾值化、模板匹配、小波分析等，并且在這些方法中因BCG信號的特性，致使模板匹配使用最廣泛。然而，該模板匹配的缺點在于，當(dāng)所準備的標準模板與已被測量并輸入的BCG信號不匹配時，在峰值檢測中可能引起嚴重的誤差。特別地，為了使用模板匹配在被檢測BCG信號易于因被檢查者的姿勢或環(huán)境(如在車中)而發(fā)生變化的特定環(huán)境下分析BCG信號，此時除非模板適當(dāng)?shù)刈兓⑶掖嬖趹?yīng)對該環(huán)境的方法，否則不可能適當(dāng)?shù)胤治鯞CG信號并基于分析結(jié)果來采取后續(xù)動作。S卩，在車等中檢測并分析BCG信號然后檢測乘客(諸如駕駛員)的物理狀態(tài)并基于該物理狀態(tài)采取適當(dāng)?shù)膭幼鞯南到y(tǒng)構(gòu)造中，用于檢測BCG信號的傳感器通常必須安裝在座椅下方。在該情形下，當(dāng)由人體產(chǎn)生的BCG信號傳送至傳感器時，座椅的罩、緩沖墊等可能會影響并改變BCG信號的形狀。此外，由于生成最強的BCG的方向隨心臟相對于地面的方向而變化，因此由傳感器測得的信號形狀可能根據(jù)被檢查者的姿勢，諸如被檢查者的上體向前/向后和向左/向右傾斜或者上體的彎曲度而變化。結(jié)果，僅當(dāng)用于分析BCG信號的模板必須能夠根據(jù)被檢查者的姿勢等適當(dāng)?shù)馗淖儾⑹褂脮r，才能準確地分析BCG信號。本背景部分所公開的信息僅僅為了增強理解本發(fā)明的主要背景，并且不應(yīng)該被視為承認或者在任何形式上暗示，該信息構(gòu)成已經(jīng)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個方面提供一種心沖擊圖(BCG)分析裝置和方法，以及在使用該裝置和方法的車上使用BCG的系統(tǒng)，其可以通過適當(dāng)?shù)乜紤]被檢查者在易變環(huán)境(諸如車中)中姿勢等的變化來適當(dāng)?shù)胤治鰪谋粰z查者所測的BCG信號，由此使被檢查者的物理狀態(tài)能夠被精確診斷，并且根據(jù)物理狀態(tài)來采取適當(dāng)?shù)暮罄m(xù)動作。本發(fā)明的各個方面提供一種心沖擊圖(BCG)分析方法，其包括:在啟動BCG測量時選擇基本模式；在預(yù)定時間段內(nèi)測量與BCG有關(guān)的數(shù)據(jù)；通過比較被測數(shù)據(jù)與所述基本模式來判斷所述基本模式是否適于所述被測數(shù)據(jù)；如果判斷出所述基本模式適于被測BCG數(shù)據(jù)，則收集與所述BCG有關(guān)的連續(xù)數(shù)據(jù)；使用所述連續(xù)數(shù)據(jù)，基于模式匹配來執(zhí)行信號處理；利用所述信號處理的結(jié)果來識別所述被檢查者的生物狀態(tài)；以及測量所述被檢查者的姿勢，并且如果所述被檢查者的姿勢改變，則搜索模式數(shù)據(jù)庫(DB)，將基本模式變?yōu)檫m合模式，然后執(zhí)行信號處理。本發(fā)明的各個方面提供一種心沖擊圖(BCG)分析方法，包括測量被檢查者的姿勢；根據(jù)所測的姿勢選擇模式；利用所選模式，通過執(zhí)行模式匹配來處理信號；以及利用在所述處理信號步驟中所獲得的結(jié)果來識別所述被檢查者的生物狀態(tài)。本發(fā)明的各個方面提供一種心沖擊圖(BCG)分析裝置，包括姿勢測量傳感器，其測量被檢查者的姿勢；模式數(shù)據(jù)庫(DB)，其通過對被檢查者的多個個別姿勢的BCG信號進行標準化并且提取典型模式來構(gòu)造；BCG測量單元，其測量所述被檢查者的BCG信號；信號處理單元，其對由所述BCG測量單元測得的BCG信號進行處理，以使BCG信號與所述模式DB的模式匹配，由此計算期望數(shù)據(jù)；以及生物狀態(tài)識別單元，其利用由所述信號處理單元獲取的結(jié)果值來識別所述被檢查者的生物狀態(tài)。本發(fā)明的各個方面提供一種在車上使用心沖擊圖(BCG)的系統(tǒng)，包括姿勢測量傳感器，其測量被檢查者的姿勢；模式數(shù)據(jù)庫(DB)，其通過使被檢查者的多個個別姿勢的BCG信號標準化并且提取典型模式來構(gòu)造；BCG測量單元，其測量所述被檢查者的BCG信號；信號處理單元，其對由所述BCG測量單元測得的BCG信號進行處理，以使BCG信號與所述模式DB的模式匹配，由此計算期望數(shù)據(jù)；生物狀態(tài)識別單元，其利用由所述信號處理單元獲取的結(jié)果值來識別所述被檢查者的生物狀態(tài)；以及狀態(tài)管理單元，其根據(jù)由所述生物狀態(tài)識別單元識別的生物狀態(tài)來驅(qū)動車中可能影響所述被檢查者的生物狀態(tài)的設(shè)備。本發(fā)明的方法和裝置具有其他的特性和優(yōu)點，這些特性和優(yōu)點從并入本文中的附圖和隨后的具體實施方式
中將是顯而易見的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的具體實施方式
中進行詳細陳述，這些附圖和具體實施方式
共同用于解釋本發(fā)明的特定原理。


圖1是示出BCG信號的常規(guī)測量的視圖。圖2是示出BCG信號的常規(guī)分析實例的視圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性BCG分析方法的流程圖。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性BCG分析裝置的框圖。

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的在車上使用心沖擊圖的示例性系統(tǒng)的框圖。
具體實施例方式下面詳細參考本發(fā)明的各個實施例，其實例示出在附圖中并且在下文中進行描述。雖然將結(jié)合示例性實施例描述本發(fā)明，但應(yīng)該理解該描述的意圖不是將本發(fā)明限制于那些示例性實施例。相反，本發(fā)明意在不僅覆蓋示例性實施例，而且還覆蓋可包含在由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種替代、修改、等同物和其它實施例。參考圖3，根據(jù)本發(fā)明心沖擊圖(BCG)分析方法的實施例包括:姿勢測量步驟S10，其測量被檢查者的姿勢；模式選擇步驟S20，其根據(jù)被測姿勢來選擇模式；信號處理步驟S30，其利用被選模式通過執(zhí)行模式匹配來處理信號；以及識別步驟S40，其利用信號處理步驟S30的結(jié)果來識別被檢查者的生物狀態(tài)。S卩，模式選擇步驟S20根據(jù)在姿勢測量步驟SlO中所測得的被檢查者的姿勢來執(zhí)行，以便不管被檢查者呈現(xiàn)出的各種姿勢和被檢查者變化的姿勢，總是可以通過執(zhí)行適當(dāng)?shù)哪Ｊ狡ヅ鋪韴?zhí)行信號處理步驟S30，從而能夠執(zhí)行更快速且精確的BCG分析。在姿勢測量步驟SlO之后，可以進一步執(zhí)行姿勢改變判斷步驟，即判斷被檢查者的姿勢是否改變。如果判斷出被檢查的姿勢已經(jīng)改變，則從模式數(shù)據(jù)庫(DB )中選擇新的模式，然后執(zhí)行信號處理步驟S30。用這種方法來連續(xù)監(jiān)視被檢查者的姿勢，并且實時地合并姿勢變化，從而總是可以準確且快速地分析BCG，進而可以預(yù)期各種服務(wù)(諸如，基于分析結(jié)果的按摩或通風(fēng))的感受性和操作精度。作為搜索模式DB的結(jié)果，如果判斷出不存在與被檢查者的被測姿勢匹配的模式，則該方法可以構(gòu)造成，還執(zhí)行模式生成步驟S50以便根據(jù)與類似于被檢查者當(dāng)前姿勢的姿勢對應(yīng)的模式來生成最適于被檢查者的當(dāng)前姿勢的模式，其后執(zhí)行信號處理步驟S30。S卩，由于模式DB不能存儲所有可能姿勢的模式，因此如果測量模糊姿勢，即難于確定被測姿勢對應(yīng)哪一個特定模式，則可以根據(jù)與類似于被測姿勢的姿勢對應(yīng)的模式來生成適于被測姿勢的新模式，然后可以將該新模式應(yīng)用于該方法。具體而言，圖3的實施例包括:步驟S101，其在啟動BCG測量時選擇基本模式；步驟S102，其在預(yù)定時間段內(nèi)測量與BCG有關(guān)的數(shù)據(jù)；步驟S103，其通過比較被測數(shù)據(jù)與基本模式，來判斷基本模式是否適于被測數(shù)據(jù)；步驟S104，如果基本模式適于被測數(shù)據(jù)，則步驟S104收集與BCG有關(guān)的連續(xù)數(shù)據(jù)；步驟S105，其使用連續(xù)數(shù)據(jù)基于模式匹配來執(zhí)行信號處理；步驟S106，其使用執(zhí)行信號處理的結(jié)果來識別被檢查者的生物狀態(tài)；以及步驟S107，其測量被檢查者的姿勢，并且如果姿勢改變，則在模式DB中搜索適合模式，將基本模式變?yōu)檫m合模式，然后執(zhí)行信號處理。即，一旦BCG測量啟動，就選擇基本模式。然后，在預(yù)定時間段內(nèi)，例如在一秒內(nèi)測量并收集BCG數(shù)據(jù)，并且將BCG數(shù)據(jù)與基本模式相比較，從而判斷基本模式是否適于BCG數(shù)據(jù)。如果判斷出基本模式適于BCG數(shù)據(jù)，則收集連續(xù)BCG數(shù)據(jù)，然后利用該模式執(zhí)行模式匹配，并且執(zhí)行信號處理以提取所需的其它塊信息?？梢岳眯盘柼幚斫Y(jié)果來識別被檢查者的生物狀態(tài)，諸如被檢查者的壓力水平或覺醒狀態(tài)。當(dāng)然，作為通過比較被測數(shù)據(jù)與基本模式來判斷基本模式是否適于被測數(shù)據(jù)的結(jié)果，如果基本模式不適合， 則執(zhí)行步驟S108，即搜索模式DB然后將基本模式變?yōu)檫m合模式。作為搜索模式DB的結(jié)果，如果發(fā)現(xiàn)沒有模式適于被檢查者的姿勢，則還執(zhí)行步驟S109，即根據(jù)與類似于當(dāng)前姿勢的姿勢對應(yīng)的模式來生成最適于被檢查者的當(dāng)前姿勢的模式。以下，參考圖4描述用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的BCG分析方法的BCG分析裝置的構(gòu)造。BCG分析裝置包括姿勢測量傳感器1、模式DB 3、BCG測量單元5、信號處理單元7和生物狀態(tài)識別單元9。姿勢測量傳感器I測量被檢查者的姿勢，并且模式DB 3通過對被檢查者的多個個別姿勢的BCG信號進行標準化并且提取典型的模式來構(gòu)造。BCG測量單元5測量被檢查者的BCG信號。信號處理單元7對由BCG測量單元5測得的BCG信號進行處理，以使BCG信號與模式DB的模式匹配，由此計算期望數(shù)據(jù)。生物狀態(tài)識別單元9利用由信號處理單元7獲得的結(jié)果值來識別被檢查者的生物狀態(tài)。BCG分析裝 置還可以包括模式生成單元11，以便當(dāng)在模式DB中沒有發(fā)現(xiàn)與由姿勢測量傳感器I測得的姿勢對應(yīng)的模式時，根據(jù)與類似于被檢查者的當(dāng)前姿勢的姿勢對應(yīng)的模式來生成最適于被檢查者的當(dāng)前被測姿勢的模式。在該情形下，姿勢測量傳感器I可以作為用于捕捉被檢查者的照相機、安裝在人體上的慣性傳感器、用于座椅的傾斜傳感器、用于座椅帶子的彈性傳感器、嵌入在座椅中的壓力傳感器等的選擇性組合來實現(xiàn)。使用這些傳感器，姿勢測量傳感器I檢測被檢查者的重心移動并且確定被檢查者的向前/向后和向左/向右傾斜或者被檢查者的彎曲度。同時，在車上使用BCG的系統(tǒng)可以利用上述BCG分析方法和裝置來構(gòu)造。該系統(tǒng)包括姿勢測量傳感器1、模式DB 3、BCG測量單元5、信號處理單元7、生物狀態(tài)識別單元9和狀態(tài)管理單元13。姿勢測量傳感器I測量被檢查者的姿勢，并且模式DB 3通過對被檢查者的多個個別姿勢的BCG信號進行標準化并且提取典型的模式來構(gòu)造。BCG測量單元5測量被檢查者的BCG信號。信號處理單元7對由BCG測量單元5測得的BCG信號進行處理，以使BCG信號與模式DB的模式匹配，由此計算期望數(shù)據(jù)。生物狀態(tài)識別單元9利用由信號處理單元7獲得的結(jié)果值來識別被檢查者的生物狀態(tài)。狀態(tài)管理單元13根據(jù)由生物狀態(tài)識別單元9識別的生物狀態(tài)來驅(qū)動車中可能影響被檢查者的生物狀態(tài)的設(shè)備。S卩，該系統(tǒng)實現(xiàn)為，將狀態(tài)管理單元13添加至根據(jù)本發(fā)明的BCG分析裝置。狀態(tài)管理單元13可以是用于顯示被檢查者的生物狀態(tài)以使被檢查者能夠觀察生物狀態(tài)的顯示設(shè)備，用于生成語音引導(dǎo)的語音提示設(shè)備，用于執(zhí)行通風(fēng)的通風(fēng)設(shè)備或設(shè)置在座椅上的按摩設(shè)備。如上所述，本發(fā)明的優(yōu)點在于，可以通過適當(dāng)?shù)乜紤]在易變環(huán)境中(諸如在車中)被檢查者的姿勢變化等來適當(dāng)?shù)胤治鰪谋粰z查者測得的BCG信號，從而可以準確地診斷被檢查者的物理狀態(tài)，以便可以基于物理狀態(tài)采取適當(dāng)?shù)暮罄m(xù)動作，諸如為車中的被檢查者提供按摩功能等或者使車的內(nèi)部通風(fēng)，因此使車的適銷性最大化。為了便于在所附權(quán)利要求書中進行解釋和精確定義，術(shù)語上或下，前或后，內(nèi)或外等用于參考圖中示出的示例性實施例的特征的位置描述這些特征。出于說明和描述的目的給出以上本發(fā)明具體示例性實施例的描述。其目的不在于窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限定為所公開的確切形式，并且顯然可以根據(jù)以上教導(dǎo)進行許多修改和變型。選擇并且描述示例性實施例是為了解釋本發(fā)明的某些原理及其實際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠構(gòu)造和利用本發(fā)明的各種示例性實施例，以及其各種替代和修改。本發(fā)明的范圍意在由所附權(quán)利要求書及其等同內(nèi)容限定。
權(quán)利要求
1.一種心沖擊圖分析方法，包括: 在啟動心沖擊圖測量時選擇基本模式； 在預(yù)定時間段內(nèi)測量與心沖擊圖有關(guān)的數(shù)據(jù)； 通過比較被測數(shù)據(jù)與所述基本模式來判斷所述基本模式是否適于所述被測數(shù)據(jù)；如果判斷出所述基本模式適于被測心沖擊圖數(shù)據(jù)，則收集與所述心沖擊圖有關(guān)的連續(xù)數(shù)據(jù)； 使用所述連續(xù)數(shù)據(jù)，基于模式匹配來執(zhí)行信號處理； 利用所述信號處理的結(jié)果來識別被檢查者的生物狀態(tài)；以及 測量所述被檢查者的姿勢，并且如果所述被檢查者的姿勢改變，則搜索模式數(shù)據(jù)庫，將基本模式變?yōu)檫m合模式，然后執(zhí)行信號處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的心沖擊圖分析方法，其中作為所述通過比較被測數(shù)據(jù)與基本模式來判斷基本模式是否適于被測數(shù)據(jù)的結(jié)果，如果判斷出所述基本模式不適合，則通過搜索所述模式數(shù)據(jù)庫來將所述基本模式變?yōu)檫m合模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的心沖擊圖分析方法，還包括: 作為搜索所述模式數(shù)據(jù)庫的結(jié)果，如果發(fā)現(xiàn)沒有模式適于被檢查者的姿勢，則根據(jù)與類似于所述被檢查者的當(dāng)前姿勢的姿勢對應(yīng)的模式來生成最適于所述被檢查者的當(dāng)前姿勢的模式。
4.一種心沖擊圖分析方法，包括: 測量被檢查者的姿勢； 根據(jù)所測的姿勢選擇模式； 利用所選模式，通過執(zhí)行模式匹配來處理信號；以及 利用在所述處理信號步驟中所獲得的結(jié)果來識別所述被檢查者的生物狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的心沖擊圖分析方法，還包括，在測量姿勢之后，判斷所述被檢查者的姿勢是否改變， 其中，如果判斷出所述被檢查者的姿勢已改變，則從模式數(shù)據(jù)庫中選擇新模式，其后執(zhí)行所述處理信號步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的心沖擊圖分析方法，還包括: 作為搜索所述模式數(shù)據(jù)庫的結(jié)果，如果判斷出在所述模式數(shù)據(jù)庫中沒有發(fā)現(xiàn)與被檢查者的被測姿勢匹配的模式，則根據(jù)與類似于所述被檢查者的當(dāng)前姿勢的姿勢對應(yīng)的模式來生成最適于所述被檢查者的當(dāng)前姿勢的模式， 其中，在生成最適合模式之后，執(zhí)行所述處理信號的步驟。
7.—種心沖擊圖分析裝置，包括: 姿勢測量傳感器，用于測量被檢查者的姿勢； 模式數(shù)據(jù)庫，所述模式數(shù)據(jù)庫通過對被檢查者的多個個別姿勢的心沖擊圖信號進行標準化并且提取典型模式來構(gòu)造； 心沖擊圖測量單元，用于測量所述被檢查者的心沖擊圖信號； 信號處理單元，所述信號處理單元對由所述心沖擊圖測量單元測得的心沖擊圖信號進行處理，以使心沖擊圖信號與所述模式數(shù)據(jù)庫的模式匹配，由此計算期望數(shù)據(jù)；以及 生物狀態(tài)識別單元，所述生物狀態(tài)識別單元利用由所述信號處理單元獲取的結(jié)果值來識別所述被檢查者的生物狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的心沖擊圖分析裝置，還包括: 模式生成單元，如果在模式數(shù)據(jù)庫中沒有發(fā)現(xiàn)與由所述姿勢測量傳感器測得的姿勢對應(yīng)的模式時，所述模式生成單元根據(jù)與類似于所述被檢查者的當(dāng)前被測姿勢的姿勢對應(yīng)的模式來生成最適于所述被檢查者的當(dāng)前被測姿勢的模式。
9.一種在車上使用心沖擊圖的系統(tǒng)，包括: 姿勢測量傳感器，用于測量被檢查者的姿勢； 模式數(shù)據(jù)庫，所述模式數(shù)據(jù)庫通過對被檢查者的多個個別姿勢的心沖擊圖信號進行標準化并且提取典型模式來構(gòu)造； 心沖擊圖測量單元，用于測量所述被檢查者的心沖擊圖信號； 信號處理單元，所述信號處理單元對由所述心沖擊圖測量單元測得的心沖擊圖信號進行處理，以使心沖擊圖信號與所述模式數(shù)據(jù)庫的模式匹配，由此計算期望數(shù)據(jù)； 生物狀態(tài)識別單元，所述生物狀態(tài)識別單元利用由所述信號處理單元獲取的結(jié)果值來識別所述被檢查者的生物狀態(tài)；以及 狀態(tài)管理單元，用于根據(jù)由所述生物狀態(tài)識別單元識別的生物狀態(tài)來驅(qū)動車中影響所述被檢查者的生物狀態(tài)的設(shè)備 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種心沖擊圖(BCG)分析裝置、方法和在車上使用心沖擊圖的系統(tǒng)。在啟動BCG測量時選擇基本模式。在預(yù)定時間段內(nèi)測量與BCG有關(guān)的數(shù)據(jù)。通過比較被測數(shù)據(jù)與基本模式來判斷基本模式是否適于被測數(shù)據(jù)。如果基本模式適于被測BCG數(shù)據(jù)，則收集與BCG有關(guān)的連續(xù)數(shù)據(jù)。使用連續(xù)數(shù)據(jù)，基于模式匹配來執(zhí)行信號處理。利用信號處理的結(jié)果來識別被檢查者的生物狀態(tài)。測量被檢查者的姿勢，并且如果被檢查者的姿勢改變，則搜索模式DB，將基本模式變?yōu)檫m合模式，然后執(zhí)行信號處理。
文檔編號A61B5/16GK103156622SQ20121022603
公開日2013年6月19日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者金吉柱, 崔善宇, 徐相晩, 李仁鎬, 梁泰亨, 金喜贊, 盧承佑, 尹治烈 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社, 首爾大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團