用于确定对象的至少一个生命体征的系统和方法

技术领域

本发明涉及用于确定对象的至少一个生命体征的系统和方法。

背景技术

一个人的生命体征的确定结果能够用作此人的当前状态的指标并且能够改进/及时进行医学处置，这在例如医院、家中或另外的健康、休闲和健身环境中都尤其相关。

一种测量生命体征的方法是体积描记法。该技术已被建立用于测量生命体征，例如，心率(HR)、呼吸速率(RR)或(外周或脉动)血氧饱和度(SpO

光学获得的体积描记法被称为光体积描记法(PPG)并且近年来越来越受到关注。一种众所周知的获得这样的PPG的方法是使用脉搏血氧仪，脉搏血氧仪照射皮肤并测量光吸收的变化。由于这种特定的电磁辐射在皮肤和组织中的穿透深度较大，因此以透射或反射模式执行的光学测量技术通常使用可见光或红外辐射。对于这些波长，血液的吸收大于周围组织的吸收。因此，在心动周期期间的血容量的变化对应地影响传输或反射，并且使得能够提取生命体征，例如，脉搏率(心率)。能够通过评价具有不同波长的电磁辐射的透射率和/或反射率来确定血氧饱和度(SpO

常规的PPG设备(例如，上述脉搏血氧仪)被附接到对象的皮肤，例如被附接到指尖。其他的PPG设备可以被附接到例如耳垂或前额。这种技术已经在医学处置领域中建立起来，但是也有其特定的缺点。一些患者认为该技术会令人感到不愉快且会对人产生干扰，因为诸如血氧仪之类的设备被直接附接到对象并且任何电缆都会限制移动的自由并且可能妨碍患者和医学助理的工作流程。

对于一些患者来说，接触式设备不仅会令人感到不愉快，而且是不合适的。皮肤脆弱的患者(例如，新生儿重症监护室中的婴儿)就是这种情况。这些患者从对生命体征的非接触式光学监测(这被称为远程光体积描记(rPPG))中受益匪浅。rPPG设备和系统是非干扰性的并且非常适合医学应用和非医学应用。电磁辐射透射通过患者或者从患者反射并由传感器来检测。检测到的信号被进一步处理以基于皮肤反射或透射的小调制来提取生命体征。

与常规的接触式PPG相比，rPPG的缺点是rPPG信号强度较低并且检测和跟踪被监测对象的合适皮肤区具有挑战性，特别是考虑到患者(例如，婴儿)经常移动的情况。在不考虑涉及例如照射技术、信号滤波或适当的皮肤检测的改进技术的情况下，rPPG的信号通常没有价值，因为它们充满了各种来源的噪声，例如，背景照射或来自患者的非皮肤部分的反射/透射信号。因此，需要改进的系统和方法来确定对象的至少一个生命体征以获得高可靠性的结果，即使在噪声和/或运动的情况下也是如此。

US 2009/0306487 A1公开了用于通过使用PPG来测量脉搏率、呼吸速率和血液成分的方法和装置。当以透射模式使用PPG设备时，应通过降低噪声来提高调制PPG设备的可靠性。另外，当以反射模式使用PPG设备时，选择光谱的蓝色/绿色部分中的光应通过降低噪声和增大AC分量信号幅度来提高可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供用于利用因对正被监测的对象的合适皮肤区的改进的检测和跟踪而增大的PPG信号来确定对象的生命体征的系统和方法。

在本发明的第一方面，提出了一种用于确定对象的生命体征的系统，包括：

两个辐射源，其将具有基本上相同的发射谱的不同调制的电磁辐射从不同方向发射到包括所述对象的场景上，所述基本上相同的发射谱具有至少一个等效波长；

传感器，其用于检测来自包括所述对象的场景的电磁辐射，并且用于从检测到的电磁辐射中导出检测信号；

解调单元，其被配置为对所述检测信号进行解调以获得两个解调信号，每个解调信号是使用与用于调制由所述两个辐射源中的一个辐射源发射的电磁辐射的调制中的一个调制相对应的解调而被不同地解调的；以及

处理单元，其被配置为：

通过将来自所述两个解调信号的信息进行组合来确定所述对象的生命体征，

将解调的检测信号解混成皮肤信号和非皮肤信号，所述皮肤信号主要表示透射通过所述对象的皮肤或者从所述对象的皮肤反射的电磁辐射，所述非皮肤信号主要表示不是透射通过所述对象的所述皮肤或者不是从所述对象的所述皮肤反射的电磁辐射，并且

根据所述皮肤信号来确定所述对象的生命体征。

在本发明的另外的方面，提出了对应的方法。

在从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。应当理解，要求保护的方法具有与要求保护的系统相似和/或相同的优选实施例，特别是与在从属权利要求中定义的和在本文中公开的实施例相似和/或相同的优选实施例。

本发明解决的一个主要问题是远程PPG技术的返回问题，即，对正被监测的对象的合适皮肤区的检测和跟踪。现有技术的基于相机的技术从对象中选择皮肤区以提取PPG信号。通常使用面部检测或某种形式的皮肤颜色分割。颜色分割在近红外(NIR)中是有问题的，在NIR中，对比度通常很小，而面部检测技术通常假定具有可见性或面部特征，这在患者可能戴着口罩或者将管子插入嘴巴或鼻子中的医疗保健环境中通常是有问题的。此外，基于相机的方法需要至少部分地对对象进行成像，但不能保证其他人无法看到该图像，这会引起隐私问题。

克服所述问题的本发明的基本要素是不均匀地照射包括对象的场景。因此，使用以不同角度辐照场景并以不同方式调制(例如，不同频率或相位)的不同辐射源。对于相机和单元件传感器来说，这允许(在解调之后)访问能够被解混的皮肤反射和非皮肤反射的不同混合物，并且接着用于PPG提取。特别是对于单元件检测器，该方案提供了独特的机会(可能不是完全地但至少部分地)分离检测器信号中的皮肤反射和非皮肤反射。对于相机来说，可能存在替代方案(如分割)，但是这些替代方案通常是非常微不足道的，尤其是在谱的NIR范围内。

两个辐射源不仅被配置为从不同方向照射包括对象的场景并且被不同地调制，而且还具有基本上相同的发射谱，该基本上相同的发射谱具有至少一个等效波长。因此，由第一辐射源发射的发射谱和由第二辐射源发射的发射谱包括至少一个等效波长，即，两个谱重叠。在所述上下文中，至少一个等效波长意指谱甚至可以包括若干等效波长或一个或多个重叠(等效)波长范围。

在该上下文中，应当注意，应当在“生理参数”的意义上广义地理解术语“生命体征”，它不仅包括严格意义上的生命体征，而且还包括其他生理参数(如SvO

在反射设置的情况下，由传感器检测到的辐射可能是由对象的非皮肤部分(例如，衣服和头发)的反射以及周围环境(例如，对象的背景)引起的。在该上下文中，主要表示透射通过对象的皮肤或者从对象的皮肤反射的电磁辐射的皮肤信号意指电磁辐射的主要贡献是透射通过对象的皮肤或者从对象的皮肤反射。因此，非皮肤信号具有非皮肤部分的主要贡献。

特别地，皮肤反射信号的变化(AC部分)表示生命体征或者能够用于导出生命体征。例如，它要求以多个波长对皮肤区进行(准确的)AC/DC估计，以实现对SpO

在另一实施例中，所述处理单元被配置为使用盲源分离BSS，特别是使用独立成分分析ICA和/或主成分分析PCA来将所述解调的检测信号解混成皮肤信号和非皮肤信号，其中，所述皮肤信号是通过使用质量度量来选择的，所述质量度量具体是谱平坦度、偏度、归一化FFT谱中的最高峰和/或信噪比。该实施例利用了这样的事实：即，反射或透射的辐射包含两种不同调制的电磁辐射的混合物；每种调制的电磁辐射都包含从皮肤部分和非皮肤部分反射的或者透射通过皮肤部分和非皮肤部分的辐射的不同混合物。然后，BSS使用相似或不同的准则或质量度量将不同的RGB轨迹分离成不相关或独立的信号源以检索脉冲。为此目的，在W.Wang等人的“Algorithmic principles of remote-PPG”(IEEE生物医学工程汇刊，第64卷，第7期，第1479页，2017年)中进一步解释了基于BSS的方法的应用。

所述辐射源被配置为发射在从400nm到1000nm的范围内具有基本上相同的发射谱的电磁辐射。VIS范围和NIR范围理想地适合于确定生命体征，并且优选地，辐射源各自包括一个或多个辐射元件以发射具有不同子谱的电磁辐射。这些辐射元件的组合子谱形成辐射源的发射谱，其光谱优选在从400nm到1000nm的范围内。因此，可以将LED组合与多个波长一起使用以辐照场景，例如，以450nm发射的蓝色LED、以550nm发射的绿色LED和以650nm发射的红色LED。根据该实施例，辐射源的发射光被对象感知为“白”光。

根据这种实施例(其中，辐射源各自包括一个或多个辐射元件)，所述处理单元被配置为通过使用基于色度的方法CHROM、血容量脉冲PBV、正交于皮肤的平面POS或自适应血容量脉冲APBV中的任一种方法来将与由所述辐射元件发射的具有一个子谱的电磁辐射相对应的皮肤信号和与由所述辐射元件发射的具有另一子谱的电磁辐射相对应的皮肤信号进行组合，以从所述皮肤信号中提取生命体征。这样的子谱不一定是由单独的辐射元件发射的，而是可能由配备有不同滤光器的传感器使用从宽范围(例如，白色太阳光)辐射源发射的辐射产生的。

在W.Wang等人的“Algorithmic principles of remote-PPG”(IEEE生物医学工程汇刊，第64卷，第7期，第1479页，2017年)和M.van Gastel、S.Stuijk和G.de Haan的“Newprinciple for measuring arterial blood oxygenation,enabling motion-robustremote monitoring”(科学报告，第6卷，第38609页，2016年)(通过引用将其部分并入本文)中描述了这些方法的细节。CHROM虽然特别适用于可见光(400-700nm)，但它却是一种非常可靠的方法，并且通过假定标准化的皮肤颜色到白平衡而基于色度信号的线性组合，而PBV适用于所有波长选择并且使用不同波长下的血容量变化的特征来明确区分脉冲引起的颜色变化与RGB测量结果中的运动噪声。当血液成分发生变化时，PPG信号的这种波长依赖性会发生变化。特别地，它受动脉血的氧饱和度的影响很大。这种依赖性能够用于实现运动鲁棒的远程SpO

在实施例中，辐射源被配置为发射幅度调制的电磁辐射。每个辐射源的幅度调制使用不同的频率和/或相位调制。这引起由传感器检测到的信号的不同频率/相位复用，其因此能够被解复用/解调。

在特定实施例(其中，用于检测电磁辐射的传感器是相机，并且使用不同频率对由两个辐射源发射的不同调制的辐射进行幅度调制)中，不同的调制频率的差异大于周期性生命体征的最大频率，并且最高调制频率小于以下项的一半：光学传感器的图片速率减去最大预期脉搏率。因此，通过考虑相机的图像速率来适当选择调制频率的差异以可靠地解析生命体征的时间依赖性。在特定实施例中，调制频率中的一个调制频率可以是0Hz，即，在这种情况下，辐射源中的一个辐射源发射连续辐射，而另一个辐射源发射时变辐射。这种特定选择允许使用环境光(例如，阳光)作为辐射源中的一个辐射源。

根据另一实施例，所述辐射源被配置为发射利用相同频率调制的电磁辐射，但是使用相位偏移。这可以通过安装时间延迟来实现，该时间延迟用于执行对确定电磁辐射的强度的调制信号中的一个调制信号相对于调制另一个辐射器的调制信号的时间延迟。

通常，引起频率或相位复用的调制用于降低检测到的信号中的噪声以及允许将检测到的信号分离成不同辐射源的贡献。这是由解调单元来实现的。

优选地，所述解调单元包括一个或多个幅度调制(AM)的解调器，所述一个或多个幅度调制的解调器被配置为根据辐射源的数量来输出多个输出信号。特别地，解调单元可以包括用于不同调制的源信号的不同解调器。使用两个以上的以不同角度照射场景的不同调制的辐射源可以是有利的，因为这允许分离更多可能发生的独立分量，例如因场景中的运动而发生的独立分量。因此，使用两个以上的辐射源允许得到具有改善的信噪比的信号，但也会增大计算负担。

根据另一实施例，所述解调单元还被配置为对所述解调信号进行归一化和/或带通滤波以将所述解调信号的频率范围限制到所确定的生命体征的相关频率，其中，对所述解调信号的归一化涉及将每个信号除以其时间平均值或者取所述解调信号的对数。可能在对在提取中的组合系数进行校正之后取对数。

BSS引起对个体传感器信号进行加权，由此每个传感器信号对应于由不同辐射源发射的电磁辐射的透射或反射。这种加权使用组合系数(每个辐射源一个组合系数)。因此，每个辐射源的反射或透射对信号的贡献取决于这些组合系数。对数以及归一化可以校正这些组合系数。

根据另一实施例，所述解调单元还包括合成波形生成器，其中，所述辐射源与正弦波形进行频率复用，并且其中，所述解调单元被配置为通过以下操作来从所述检测信号恢复所述调制波形：检测所述检测信号的调制频率，并且使用产生具有固定幅度和检测到的频率的正弦波形的所述合成波形生成器来生成分析信号。

附图说明

参考下文描述的(一个或多个)实施例，本发明的这些方面和其他方面将变得显而易见并且得到阐明。在以下附图中：

图1示出了根据本发明的系统的第一实施例的示意图；

图2示出了根据一个实施例的辐射源的示意图；

图3示出了根据一个实施例的处理单元的示意图；

图4示出了根据另一实施例的处理单元的示意图；并且

图5示出了根据本发明的系统的第二实施例的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的系统100的第一实施例的示意图。系统100包括两个辐射源112、114，这两个辐射源112、114发射具有基本上相同的发射谱的不同调制的电磁辐射。稍后参考图2给出了对调制过程的详细描述。

辐射源112、114被布置在相对于对象110的不同位置处并且从不同角度辐照包括对象110的场景108。根据该实施例，由辐射源112、114发射的电磁辐射120、122在对象110和对象110的周围环境处被反射。因此，辐射源112、114中的一个辐射源照射背景并且辐射源114、112中的另一个辐射源基本上照射对象110也可以是可行的选择。随后，反射的电磁辐射124a、124b被传感器130检测到。传感器130可以是单个元件检测器，例如，光电二极管、传感器阵列(例如，8×8光传感器阵列、线传感器阵列)或图像传感器(例如，相机)。

优选地，辐射源112、114和传感器130中的至少一项被布置为使得反射的电磁辐射124a、124b包含从对象的皮肤反射的辐射的大部分贡献。为了确定场景108中的皮肤的位置，可以使用各种技术，包括皮肤颜色或热信息(皮肤通常比织物和其他物体更暖和)以相对于对象自动重新对准辐射源112、114和传感器130。替代地，例如在使用图像传感器的静态设置(例如，监视汽车中的驾驶员或床上的患者)中，可以使用皮肤检测结果，并且通过使用该信息，可以忽略该场景的部分。因此，仅应用图像处理单元来确定皮肤的位置。

本发明解决的问题是反射的电磁辐射124a、124b通常还包含表示没有从对象110的皮肤反射的电磁辐射的非皮肤信号的某种贡献。因此，该特定的电磁辐射被反射，例如在对象110的衣服和头发处或在靠近对象定位的任何种类的物体处被反射。当对象110移动时，场景108通常至少不是完全静态的，这会引起反射的电磁辐射124a、124b中的皮肤贡献不断变化。因此，威胁基于相机的PPG的可行性的困难是对对象移动的鲁棒性和找到对象110的实际皮肤。最近已经研究了各种选择并且本发明克服所述问题的基本要素是通过使用如图1所示的至少两个不同调制的辐射源112、114来不均匀地照射场景。

根据优选实施例，辐射源112、114被配置为发射(如由传感器所观察到的)在作为可见光(VIS)和近红外(NIR)范围的从400nm到1000nm的范围内具有基本上相同的光谱的电磁辐射120、122，众所周知，可见光(VIS)和近红外(NIR)范围非常适合用于对脉搏、呼吸、SpO

图2示出了根据实施例的辐射源112、114的示意图，其中，辐射源112、114各自包括一个或多个辐射元件200a、b，202a、b，204a、b以发射具有子谱的电磁辐射，并且其中，辐射元件200a、b，202a、b，204a、b的组合子谱形成辐射源112、114的发射谱。在该实施例的情况下，辐射元件200a、b，202a、b，204a、b可以是不同的发光二极管(LED)并且选择400nm至1000nm之间(例如，[450nm，550nm，650nm]或[760nm，800nm，880nm])的波长能够是有利的。第一种组合得自蓝色LED、绿色LED和红色LED。因此，由辐射源112、114发射的电磁辐射120、122是白光，其是单个LED的子谱的混合物。此外，选择接近550nm的波长是有利的，因为PPG谱在那里示出最高幅度。

应当注意，图2中仅示出了辐射源112、114的一个示例性实施例。辐射源112、114通常还可以包括甚至更多的LED，因为这允许对例如因场景中的运动而可能发生的更多独立分量的分离。此外，辐射源112、114可以发射宽光谱(例如，白色LED)并且传感器130的元件从该宽谱中选择不同的子谱(例如，红色像素、绿色像素和蓝色像素)。

不同的辐射元件200a、b，202a、b，204a、b所发射的电磁辐射210a、b，220a、b，230a、b可以是未调制的电磁辐射210a、b，220a、b，230a、b，这些未调制的电磁辐射210a、b，220a、b，230a、b通过调制单元240a、b，以便使电磁辐射得到调制。更有利的是，当辐射元件200a、b，202a、b，204a、b的驱动器操控调制电流通过辐射元件200a、b，202a、b，204a、b中的每个辐射元件时，辐射元件200a、b，202a、b，204a、b直接发射调制的电磁辐射。调制单元240a、b可以是幅度调制单元，并且不同的辐射元件200a、b，202a、b，204a、b以不同的频率或相位进行调制，从而产生频率或相位复用的电磁辐射。在相位调制的情况下，调制单元240a、b可以是时间延迟单元，该时间延迟单元相对于电磁辐射120、122中的一个电磁辐射延迟另一个电磁辐射，或者调制单元240a、b可以使用时间复用或正交调制。

根据另一实施例，针对辐射源112、114中的一个辐射源的驱动辐射元件200a、b，202a、b，204a、b的电流的调制信号相对于辐射源112、114中的另一个辐射源的驱动辐射元件200a、b，202a、b，204a、b的电流的调制信号被延迟。在频率复用的情况下，调制单元240a、b可以是例如光学斩波轮或声光调制器(AOM)。更有吸引力且更便宜的实施例也可以在这里直接调制辐射元件200a、b，202a、b，204a、b，而不是假定连续辐射器和调制单元240。适当调节调制的频率以有效降低PPG信号中的噪声，这些噪声源自各种来源，例如，环境光源、其他电器设备或PPG信号本身的电噪声。用正弦波形调制电磁辐射可以是有利的，其中，两个辐射源112、114的调制频率的差异大于周期性生命体征的最大频率(例如，最大脉冲频率，即，4Hz)，并且其中，最高调制频率小于以下项的一半：光学传感器的图片速率减去最大预期脉搏率。因此，辐射源112和114各自以不同的频率(例如以1kHz和1.2kHz)进行调制，其中，调制频率的差异满足所述要求。此外，选择与上述噪声来源的典型频率不同的频率范围以通过调制和解调过程对信号进行有效滤波是非常有益的。

根据另一实施例，辐射源112、114以最大输出的0％至99％(例如，20％)的正弦波形和最大光输出(100％)的正弦波形进行幅度调制。

还应当注意，“不同调制的辐射源”涵盖了辐射源112、114中的一个辐射源例如以1kHz进行调制而辐射源112、114中的另一个辐射源以0kHz进行调制的情况。

如上所述，由两个辐射源112、114中的至少一个辐射源发射的电磁辐射120、122在对象处被反射，如图1中的示意图所示。反射的电磁辐射124a、124b被光学传感器检测到，该光学传感器可以是例如具有多个对蓝色、绿色、红色和近红外辐射敏感的元件的光电二极管。因此，如果辐射源112、114发射白光(该白光被分解成辐射元件200a、b，202a、b，204a、b的蓝色子谱、绿色子谱和红色子谱(参见图2))，则不同的RGB传感器可以具有相同的相对强度。然而，这不是必需的，只要它们的输出足够高以实现良好的信噪比即可。

传感器130将反射的电磁辐射124a、124b转换成检测信号132，该检测信号132被传送到解调单元140。优选地，解调单元140是幅度(AM)解调器，该AM解调器被配置为根据辐射源的数量来输出多个输出信号。根据图1中呈现的实施例，辐射源112、114的数量是两个。然而，稍后将参考图5来解释所要求保护的系统可以包括甚至更多的辐射源。

在图1所示的实施例的情况下，解调单元140“恢复”与两个辐射源112、114的不同调制的电磁辐射120、122相对应的两个解调信号142、144。特别地，它允许提取表示生命体征的皮肤信号的变化(AC部分)。解调单元140可以以重叠相加的方式操作，其中，通过将所评价的重叠时间系列相加来重建输出信号。所述解调信号142、144被传送到处理单元150。在图3中示出了处理单元的一个实施例。

根据该实施例，处理单元150还包括分离单元300，其中，使用盲源分离(BSS)(例如，独立成分分析(ICA)和/或主成分分析(PCA))来将两个解调信号142、144分离成皮肤信号320和非皮肤信号，其中，(作为优选选择)仅相关的皮肤信号320被进一步处理并被发送到确定单元400，该确定单元400被配置为从皮肤信号320中提取最终生命体征160。皮肤信号320是由两个辐射源112，114发射的并且基本上透射通过对象110的皮肤或者被对象110的皮肤反射的电磁辐射120、122的线性组合。根据替代选择(例如假定RGB子谱和两个辐射器)，所有六(2×3)个信号都可以被馈送到BSS单元中以用于分离脉冲信号。

在rPPG中应用的基于BSS的方法的一般流程能够被表示为Y(t)＝A·X(t)，其中，Y(t)＝(Y1,Y2)

根据图4所示的另一实施例，辐射源112、114不仅以基本上相同的发射谱进行发射，而且还包括如图2所示的实施例所描述的另外的辐射元件。因此，辐射源112、114还可以包括例如分别以λ1和λ2为中心波长进行发射的两个辐射元件。因此，辐射源112、114可以被配置为以与根据辐射元件的组合子谱形成的发射谱相同的发射谱进行发射。在这种情况下，第一解调信号146对应于例如反射的由第一辐射源112的第一辐射元件200a发射的电磁辐射，第二解调信号147对应于反射的由第一辐射源112的第二辐射元件202a发射的电磁辐射，第三解调信号148对应于反射的由第二辐射源114的第一辐射元件200b发射的电磁辐射，并且第四解调信号149对应于反射的由第二辐射源114的第二辐射元件202b发射的电磁辐射。示例性地假定第一辐射元件200a、b发射中心波长为λ1的电磁辐射，而第二辐射元件202a、b发射中心波长为λ2的电磁辐射。应当注意，在这一点上，本发明不限于具有两个不同的中心波长λ1和λ2的电磁辐射。两个以上的中心波长也是可行的选择。

分离单元300使用盲源分离(BSS)(例如，独立成分分析(ICA)和/或主成分分析(PCA))来将四个解调信号146-149分离成与中心波长为λ1的电磁辐射相对应的第一皮肤信号324、与中心波长为λ2的电磁辐射相对应的第二皮肤信号326以及两个非皮肤信号。如图4所示，第一皮肤信号324和第二皮肤信号326进入组合单元500，其中，使用基于色度的方法(CHROM)、血容量脉冲(PBV)、正交于皮肤的平面(POS)或自适应血容量脉冲(ABPV)来组合不同波长下的皮肤反射信号。然后将该组合皮肤信号510传送到确定单元400，该确定单元400被配置为从组合皮肤信号510中提取最终生命体征160。

图5示出了根据本发明的用于确定对象110的至少一个生命体征的系统100的另一实施例。如上所述，系统100可以包括甚至更多个辐射源112、114、116、118、……。使用两个以上的不同调制的辐射源112、114、116、118、……以不同角度照射场景108可以是有利的，因为这允许分离更多可能发生的独立分量，例如因场景108中的运动而发生的独立分量。根据具有四个辐射源112、114、116、118的这个实施例，对象124a-d的反射的电磁辐射以与已经针对图1所示的实施例描述的方式相同的方式进行处理。唯一的区别在于存在必须被处理的两个更为不同调制的电磁辐射126、128。因此，计算负担更大，但是这可能是有意义的，以便得到提高的所确定的生命体征160的质量。

此外，解调单元140还可以包括合成波形生成器141。在这种情况下，解调单元140可以通过以下操作来从检测信号132恢复调制波形：检测检测信号132的调制频率，并且使用产生具有固定幅度和检测到的频率的正弦波形的合成波形生成器141来生成分析信号。这可以根据替代选择来实现，根据该替代选择，调制频率不是根据检测信号来确定的，而是被假定为预先已知的。另外，解调可以涉及：将传感器130的像素值的时间系列与根据调制波形形成的分析信号相乘，并且计算幅值信号。

虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示例性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。

在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。虽然某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。

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