用于生理信息测量的影像调整方法及影像信号处理系统与流程

本发明涉及用于生理信息测量的影像调整方法及影像信号处理系统。

背景技术：

现有的影像处理系统通常以一影像信号处理器作为影像处理元件的核心，以自动化且高速地优化影像的质量，例如去除影像噪声、自动对焦、自动曝光及自动白平衡等。现有的影像处理系统多以人类视觉系统(humanvisionsystem，hvs)、数字摄影机显示、影像的压缩储存等作为调整影像质量的优化指标。举例来说，依据医学上对人眼构造的解析与视觉心理学的理解，针对人眼对于光线亮暗、颜色对比、时序或空间上变动的敏感度差异，以作为调整影像质量的指标。因此，现有的影像处理系统以一数学模型或一工程手法，调整影像处理系统的影像撷取装置(例如：一相机)的亮暗、颜色对比、镜头焦距及噪声抑制等，以输出最符合人类视觉系统感知的影像。因此，现有的用于生理信息测量的影像处理系统皆是通过相机所撷取的影像中的色彩变化，经放大影像信号处理后，分析影像中的使用者的生理信息，取得心跳数值或血压等生理信息。

在上述例子中，现有的影像处理系统针对调整后的影像以分析影像中人物的生理信息，然而，为了满足人类视觉系统感知的影像，影像处理系统于相机撷取影像后，自动地通过白平衡功能调整影像色彩、自动地通过自动曝光或伽玛校正(gammacorrection)调整影像亮度，或者将影像调整为影像处理系统认为符合人类视觉的影像。在此情形下，经由自动调整后的影像，破坏影像中关于人物的生理信息，导致信息失真，进而影响影像中生理信息的准确性判断。因此，现有技术确实有改进的必要。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现要素：

因此，本发明提供一种用于生理信息测量的影像调整方法及影像信号处理系统，以将受测者影像中的生理信息做最大优化为目的，来调整影像感应器与影像处理器相关设定的影像信号处理方法及影像信号处理系统，进而改善现有技术的缺点。

为此，本发明提出以下技术方案：

一种用于生理信息测量的影像调整方法，包括：将一影像信号感应单元所接收的至少一受测者的光信号转换为影像信号；分析所述影像信号以获得所述受测者的生理信号；优化所述受测者的所述生理信号，以决定一反馈控制信号或一控制信号；以及，根据所述反馈控制信号或所述控制信号，调整所述影像信号感应单元或一影像信号处理单元的设定。

一种用于生理信息测量的影像信号处理系统，包括：一影像信号感应单元，用来将一光信号转换为一影像信号；一影像信号处理单元，耦接于所述影像信号感应单元，用于接收所述影像信号并执行一影像处理功能；以及，一生理信号处理单元，用于接收所述影像信号以进行一生理信息分析，并提供一反馈控制信号或一控制信号至所述影像信号感应单元或所述影像信号处理单元。

一种用于生理信息测量的影像调整方法，包括：将一影像信号感应单元所接收的至少一受测者的光信号转换为影像信号；分析所述影像信号，找出一影像调整方式以优化该影像信号中的生理信息；根据所述影像调整方式决定一反馈控制信号或一控制信号；以及，根据所述反馈控制信号或所述控制信号，调整所述影像信号感应单元或一影像信号处理单元的设定。

附图说明

图1至图11为本发明不同实施例提供的用于生理信息测量的影像信号处理系统的原理框图；

图12为本发明一具体实施例的一影像信号处理方法流程图。

附图标记说明：

100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100：受测者

110、210、310、410、510、610、710、810、910、1010、1110：影像信号感应单元

120、220、320、420、520、620、720、820、920、1120：影像信号处理单元

130、230、330、430、521、630、730、841、941、1041、1111：生理信号处理单元

160、260、360、460、560、660、760、860、960、1060、1160：原始影像信号

170、370、272、471、472、570、670、771、772、870、971、972、1070：反馈控制信号

271：控制信号

640、740、840、940、1040：中央控制单元

661、761、861：影像信号

361、461、662、762：影像信号及/或特征信息

1200：影像信号处理方法

1210、1220、1230、1240、1250、1260：步骤

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步说明。请参考图1，图1为本发明一用于生理信息测量的影像信号处理系统的基本架构，影像信号感应单元110将受测者100的影像光信号转换为原始影像信号160后，传送给影像信号处理单元120及生理信号处理单元130，影像信号处理单元120可将原始影像信号160进行各种调整，包括但不限于白平衡调整、曝光调整、对焦调整、伽马校正(gammacorrection)、边缘强化、色调与饱和度调整和降噪，调整后传送至后级，如显示荧幕，或储存装置等等。生理信号处理单元130将原始影像信号160进行各种分析计算后，决定是否需要对影像信号感应单元110做出更适合生理信息测量目的的优化调整，例如调整影像分辨率，每秒显示影格数或帧率、快门时间、曝光设定、信号增益、光圈设定、灵敏度设定、高动态范围设定、黑阶校正设定等等，并将此反馈控制信号170传送至影像信号感应单元110，进行调整。

图2为图1的一种可能的变形，生理信号处理单元230将原始影像信号260进行各种分析计算后，决定是否需要做出更适合生理信息测量目的的优化调整，再将控制信号271传送至影像信号处理单元220，该控制信号271可能内含但不必然包括与影像信号感应单元210有关的控制设定，与可能但不必然包括与影像信号处理单元220有关的控制设定；影像信号处理单元220再将与影像信号感应单元210有关的反馈控制设定272传送给影像信号感应单元210，进行调整。

其中，影像信号感应单元110或210可受控制的调整功能包括但不限于以下项目：影像分辨率调整、每秒显示影格数或帧率调整、快门时间调整、曝光设定调整、焦距调整、焦段调整、光圈大小调整、类比增益调整、各色彩通道增益调整、灵敏度调整、高动态范围设定调整、黑阶校正设定调整。

其中，影像信号处理单元120或220可进行或可受控制的处理与调整功能包括但不限于以下项目：自动白平衡、自动曝光、自动对焦、伽马校正、边缘强化、色调与饱和度调整、降噪。

其中，生理信号处理单元130或230用来作为系统优化目标的生理信息测量项目包括但不限于以下项目：心跳、呼吸频率、血压、血氧、血糖、体温、光体积变化描记图(photoplethysmography，ppg)，或者是其它进阶健康状态分析。

其中，生理信号处理单元130或230会根据终端产品目标生理功能的特性，对所收到的影像信号进行分析，决定是否需要调整影像信号感应单元110或210，及是否需要调整影像信号处理单元120或220，以改变或调整所收到的影像信号特性，以将受测者100或200的影像光信号中的生理信息做最大优化为目的，并进一步改善或优化后续影像式生理功能侦测系统的生理信息输出质量或精确度。

其中，对于生理信号处理单元130或230，调整影像信号感应单元110或210，以达到优化生理信息测量的目的，所欲调整的功能及其目标包括但不限于以下项目与范例：

调整影像分辨率，取得最适当的影像尺寸与比例；

调整每秒显示影格数或帧率，取得最佳影像质量；

调整快门时间，避免过长或过短，导致影像过曝或过暗而破坏生理信息完整度；

调整焦距，避免影像失焦而模糊，破坏生理信息完整度；

调整光圈大小，避免过大或过小，导致影像过曝或过暗而破坏生理信息完整度；

调整类比增益与色彩通道增益，避免过大或过小，导致影像过亮或过暗而破坏生理信息完整度；

调整曝光值、灵敏度、高动态范围设定、黑阶校正设定，取得最佳影像质量。

其中，对于生理信号处理单元130或230，调整影像信号处理单元120或220，以达到优化生理信息测量的目的，所欲调整的功能及其目标包括但不限于以下项目与范例：

调整自动白平衡(autowhitebalance，awb)，维持各色彩通道能量均衡，使生理信号不受破坏；

调整自动曝光(autoexposure，ae)，维持各色彩通道数值例如不大于200或不小于50，使生理信号不受破坏；

自动对焦(autofocus，af)，维持受测者影像之各色彩通道数值比例变化例如小于0.5～2倍之间，使生理信号的稳定度提高；

伽马校正(gammacorrection)，优化影像对比度，使生理信号不受破坏；

边缘强化(edgeenhancement，ee)，提高受测者影像清晰度，使生理信号的稳定度提高；

色调与饱和度(hueandsaturation)，优化影像对比度，使生理信号不受破坏；

降噪(noisereduction，nr)，通过内建降低影像噪声的算法，使生理信号的稳定性提高。

图3为图1的另一种可能的变形，影像信号感应单元310将受测者300的影像光信号转换为原始影像信号360后，传送给影像信号处理单元320；影像信号处理单元320将原始影像信号360进行各种调整，或从原始影像信号360中提取某些特征信息，将原始影像信号或调整后的影像信号及/或特征信息361传送给生理信号处理单元330；生理信号处理单元330根据所收到的影像信号及/或特征信息361进行分析计算后，决定是否需要对影像信号感应单元310做出更适合生理信息量测目的的优化调整，并将此反馈控制信号370传送至影像信号感应单元310，进行调整。

图4为图3的一种可能的变形，影像信号处理单元420将原始影像信号460进行各种调整，或从原始影像中提取某些特征信息，将原始影像或调整后的影像及/或特征信息461传送给生理信号处理单元430；生理信号处理单元430根据所收到的影像信号及/或特征信息461进行分析计算后，决定是否需要对影像信号感应单元410及/或影像信号处理单元420做出更适合生理信息测量目的的优化调整，再将反馈控制信号471传送至影像信号处理单元420，该反馈控制信号471可能内含但不必然包括与影像信号感应单元410有关的控制设定，与可能但不必然包括与影像信号处理单元420有关的控制设定；影像信号处理单元420再将与影像信号感应单元410有关的反馈控制设定472传送给影像信号感应单元410，进行调整。

图5为图1的另一种可能的变形，影像信号处理单元520内含生理信号处理单元521，影像信号处理单元520接收原始影像信号560后，除原本的影像调整功能外，亦可由内建的生理信号处理单元521进行分析计算，决定是否需要对影像信号感应单元510做出更适合生理信息测量目的的优化调整，并将此反馈控制信号570传送至影像信号感应单元510，进行调整。

图6为图1的另一种可能的变形，比图1增加了一个中央控制单元640；影像信号感应单元610将受测者的影像光信号600转换为原始影像信号660后，传送给影像信号处理单元620；影像信号处理单元620将原始影像信号进行各种调整后，将原始影像及/或调整后的影像661传送给中央控制单元640；中央控制单元640从影像信号661中提取某些特征信息，将影像信号及/或特征信息662传送给生理信号处理单元630；生理信号处理单元630根据所收到的影像信号及/或特征信息662进行分析计算后，决定是否需要对影像信号感应单元610做出更适合生理信息测量目的的优化调整，并将此反馈控制信号670传送至影像信号感应单元610，进行调整。其中，所述中央控制单元可为一独立单元，也可以是与所述影像信号处理单元和/或所述生理信号处理单元整合。

图7为图6的一种可能的变形，生理信号处理单元730根据所收到的影像信号及/或特征信息762进行分析计算后，决定是否需要对影像信号感应单元710及/或影像信号处理单元720做出更适合生理信息测量目的的优化调整，再将反馈控制信号771传送至影像信号处理单元720，该反馈控制信号771内含但不必然包括与影像信号感应单元710有关的控制设定，与可能但不必然包括与影像信号处理单元720有关的控制设定；影像信号处理单元720再视实际需求，决定是否将与影像信号感应单元710有关的反馈控制设定772传送给影像信号感应单元710，进行调整。

图8为图6的另一种可能的变形，生理信号处理单元841内建于中央控制单元840之内，中央控制单元840从收取的影像信号861中提取某些特征信息，将影像信号及/或特征信息传送给内部的生理信号处理单元841；生理信号处理单元841根据所收到的影像信号及/或特征信息进行分析计算后，决定是否需要对影像信号感应单元810做出更适合生理信息测量目的的优化调整，并将此反馈控制信号870传送至影像信号感应单元810，进行调整。

图9为图8的一种可能的变形，内建在中央控制单元940的生理信号处理单元941根据所收到的影像信号及/或特征信息进行分析计算后，决定是否需要对影像信号感应单元910及/或影像信号处理单元920做出更适合生理信息量测目的的优化调整，再将反馈控制信号971传送至影像信号处理单元920，该反馈信号内含但不必然包括与影像信号感应单元910有关的控制设定，与可能但不必然包括与影像信号处理单元920有关的控制设定；影像信号处理单元920再视实际需求，决定是否将与影像信号感应单元910有关的反馈控制设定972传送给影像信号感应单元910，进行调整。

图10为图5的一种可能的变形，中央控制单元1040内含生理信号处理单元1041，原有影像信号处理单元的相关功能亦可能但不必然由中央控制单元1040所包括；中央控制单元1040接收原始影像信号1060后，由内建的生理信号处理单元1041进行分析计算，决定是否需要对影像信号感应单元1010做出更适合生理信息量测目的的优化调整，并将此反馈控制信号1070传送至影像信号感应单元1010，进行调整。

图11为图1的另一种可能的变形，影像信号感应单元1110将受测者1100的影像光信号转换为原始影像信号1160后，传送给影像信号处理单元1120；影像信号处理单元1120可将原始影像信号1160进行各种影像处理与调整；生理信号处理单元1111则内建于影像信号感应单元1110之中，可直接获取原始影像信号，进行各种分析计算后，决定是否需要对影像信号感应单元1110做出更适合生理信息量测目的的优化调整，并直接将反馈控制讯息提供给影像信号感应单元1110，进行相关调整。

本发明的用于生理信息测量的影像调整方法的基本操作流程可归纳为一影像信号处理方法1200，如图12所示，其步骤包括：

步骤1210：开始。

步骤1220：将影像信号感应单元所接收的受测者光信号转换为影像信号。

步骤1230：分析影像信号。

步骤1240：找出优化生理信号的各种影像调整方式。

步骤1250：将上述影像调整方式以控制信号传送给影像信号感应单元或影像信号处理单元。

步骤1260：结束。

综上所述，本发明所提供的用于生理信息测量的影像调整方法及影像信号处理系统，基于影像中的受测者的生理信息，以避免影像信号因影像信号感应器或影像信号处理器对信号进行调整时受到损坏，而影响生理信息的撷取，进而提升影像信号中的生理信息的稳定性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。