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非接觸式即時生理訊號及動作偵測方法;NON-CONTACT METHOD FOR DETECTING PHYSIOLOGICAL SIGNALS AND MOTION IN REAL TIME

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Academic year: 2021

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【11】證書號數:I556793

【45】公告日: 中華民國 105 (2016) 年 11 月 11 日

【51】Int. Cl.: A61B5/024 (2006.01)

發明     全 8 頁 

【54】名  稱:非接觸式即時生理訊號及動作偵測方法

NON-CONTACT METHOD FOR DETECTING PHYSIOLOGICAL SIGNALS AND MOTION IN REAL TIME

【21】申請案號:104122281 【22】申請日: 中華民國 104 (2015) 年 07 月 09 日

【72】發 明 人: 林淵翔 (TW) YUAN-HSIANG, LIN;林郁辰 (TW) YU-CHEN, LIN;林冠佑 (TW) GUAN-YOU, LIN;李孟翰 (TW) MENG-HAN, LI

【71】申 請 人: 國立臺灣科技大學 NATIONAL TAIWAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

臺北市大安區基隆路四段 43 號

【74】代 理 人: 莊世超

【56】參考文獻:

TW 201315438A TW 201517870A WO 2008/150343A1

TW 201422206A WO 2006/064635A1 審查人員:高健忠

[57]申請專利範圍

1. 一種非接觸式即時生理訊號及動作偵測方法,包括:以一光感測元件感測一人體部位,

而產生一時間在前的第一影像框及一時間在後的第二影像框;以一運算單元提供一膚色 判斷機制,利用該膚色判斷機制從該第一影像框中區分出一第一膚色區域,接著從該第 一膚色區域中計算一第一中心座標;以該第一中心座標為中心向四周擴張一特定範圍而 形成一第一取樣區塊;利用該膚色判斷機制從該第二影像框中區分出一第二膚色區域,

接著從該第二膚色區域中計算一第二中心座標;以該第二中心座標為中心向四周擷取一 特定範圍而形成一第二取樣區塊;比對該第一中心座標與該第二中心座標的位置,而計 算出一單位時間內的位移;以該位移判斷該人體部位是否處於一靜止狀態;以及若該人 體部位處於該靜止狀態,則該運算單元根據該第一取樣區塊與該第二取樣區塊之間的一 膚色變化,來計算一生理訊號。

2. 如申請專利範圍第 1 項所述之非接觸式即時生理訊號及動作偵測方法,更包括:計算該 第一膚色區域的面積;判斷該第一膚色區域是否大於一特定面積值;以及若該第一膚色 區域的面積大於一特定面積值,則在該第一影像框的下一影像框中顯示該第一取樣區 塊,並判定該人體部位已被偵測到。

3. 如申請專利範圍第 2 項所述之非接觸式即時生理訊號及動作偵測 方法,更包括:若該第 一膚色區域的面積小於該特定面積值,則判定該人體部位未被偵測到,並提供一警訊。

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動狀態;以及改變該第一位移臨界值及該第二位移臨界值,以調整該動作偵測機制的靈 敏度。

5. 如申請專利範圍第 1 項所述之非接觸式即時生理訊號及動作偵測方法,其中第一影像框 及該第二影像框包括複數畫素,以該膚色判斷機制判斷每一該畫素為膚色或非膚色,該 膚色判斷機制包括:以該複數畫素之其一為一中心畫素,由該中心畫素向周圍擴張而形 成一判斷區塊;計算該判斷區塊中,位於該中心畫素周圍的膚色面積佔該判斷區塊的總 面積的一面積比例;比較該面積比例與一參考比例的大小;以及若該面積比例小於該參 考比例,則判定位於該中心畫素為非膚色。

6. 如申請專利範圍第 1 項所述之非接觸式即時生理訊號及動作偵測方法,更包括:計算該 第一取樣區塊與該第二取樣區塊的一紅色通道訊號(red channel)的平均值、一綠色通道訊 號(green channel)的平均值或一藍色通道訊號(blue channel)的平均值,以形成一膚色變化 波形。

7. 如申請專利範圍第 6 項所述之非接觸式即時生理訊號及動作偵測方法,更包括:利用該 光感測元件偵測一環境光的照度;該運算單元判斷該環境光的照度大於或小於一特定照 度;若該環境光的照度大於該特定照度,則關閉一紅外線光源並由該綠色通道訊號的平 均值作為形成該膚色變化波形所需的資訊;以及若該環境光的照度小於該特定照度,則 開啟該紅外線光源並由該紅色通道訊號的平均值作為形成該膚色變化波形所需的資訊。

8. 如申請專利範圍第 1 項所述之非接觸式即時生理訊號及動作偵測方法,更包括:將該生 理訊號輸入一無限脈衝響應濾波器(Infinite Impulse Response,IIR)進行濾波,而產生一輸 出訊號。

9. 如申請專利範圍第 8 項所述之非接觸式即時生理訊號及動作偵測方法,更包括:將該無 限脈衝響應濾波器的該輸出訊號輸入一移動平均演算法(Moving Average)將該輸出訊號的 波形平滑化。

10. 如申請專利範圍第 1 項所述之非接觸式即時生理訊號及動作偵測方法,其中該運算單元 為一可程式邏輯陣列(Field-programmable gate array),該可程式邏輯陣列內部具有一微處 理器,以該可程式邏輯陣列執行該膚色判斷機制,並且以該微處理器計算該生理訊號。

圖式簡單說明

圖 1 為本發明之一實施例的非接觸式即時生理訊號及動作偵測方法的流程示意圖。

圖 2 為本發明之一實施例的動作偵測機制的流程示意圖。

圖 3 為本發明之一實施例的膚色判斷機制及瞬間變化抵補機制的流程示意圖。

圖 4 為本發明之一實施例的膚色判斷機制的判斷結果示意圖。

圖 5 為本發明之另一實施例的非接觸式即時生理訊號及動作偵測方法,選用紅色、綠色 或藍色通道訊號的平均值作為判斷動作幅度的資料。

圖 6 為本發明之一實施例,計算綠色通道訊號的平均值而形成膚色變化波形示意圖。

圖 7 為本發明之一實施例,其經由光感測元件擷取到的膚色訊號(a);經過無限脈衝響應 濾波器的膚色訊號及藉此偵測到的波峰位置(b);經過移動平均演算法處理後的膚色訊號及藉 此偵測到的波峰位置(c)。

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參考文獻

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