；這些模式 可能至少部分地是噪聲。在圖4中的COro患者的六個(gè)模型的六個(gè)本征值是160. 19、109. 11、 18. 56、4. 71、1. 42、0. 57。
[0067] V的列給出模式如何在x、y和z方向上移動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間系列。圖5和6示出分 別對(duì)應(yīng)于在圖3和4中示出的六個(gè)呼吸模式的V的前六列的曲線。這六個(gè)曲線中的每個(gè)的 水平軸代表從1到1500的幀編號(hào)，其被細(xì)分成坐標(biāo)x、y和z的三個(gè)部分。曲線的垂直軸代 表坐標(biāo)必須被乘以的數(shù)字，以得到模式的時(shí)間演變。前500個(gè)幀代表相應(yīng)模式的所有格點(diǎn) 的X個(gè)坐標(biāo)必須被乘的值。接下來(lái)的500個(gè)幀代表y坐標(biāo)的值，且最后500個(gè)幀代表z坐 標(biāo)的值。
[0068] 可通過(guò)組合U的一個(gè)或多個(gè)模式形狀、S的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的幅值和V的一個(gè)或 多個(gè)相應(yīng)的時(shí)間相關(guān)性在顯示單元7上顯現(xiàn)每個(gè)模式或模式的組合的時(shí)間演變?？赏ㄟ^(guò)針 對(duì)相關(guān)模式計(jì)算M =USVt來(lái)進(jìn)行該組合。
[0069] 替代地或除了在識(shí)別標(biāo)志中使用U的模式以外，還可在識(shí)別標(biāo)志中使用從U提取 的特征。一個(gè)這樣的特征是每個(gè)模式的2維頻率，其可經(jīng)由模式的2D傅立葉變換而形成。 某些模式的2維頻率是特定的疾病狀態(tài)的特征，例如肺的失調(diào)，且因此適合于分類。
[0070] 從分解的矩陣A提取并組合在所測(cè)量的對(duì)象的識(shí)別標(biāo)志中的特征可用于對(duì)對(duì)象 分類。分類在圖2中被示為步驟13,其可被包括或可從該方法省略。在分類步驟中，對(duì)象的 識(shí)別標(biāo)志與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)6中的以前產(chǎn)生的識(shí)別標(biāo)志比較。這些以前獲取的識(shí)別標(biāo)志的每 個(gè)代表特定的疾病狀態(tài)，包括但不限于COPD、哮喘、肺炎或健康狀態(tài)。分類的結(jié)果是對(duì)象的 呼吸識(shí)別標(biāo)志與特定的疾病狀態(tài)或健康狀態(tài)的相關(guān)性或與這樣的狀態(tài)的接近性。
[0071] 數(shù)據(jù)庫(kù)6存儲(chǔ)大量對(duì)象的識(shí)別標(biāo)志，每個(gè)識(shí)別標(biāo)志被標(biāo)記有其疾病或健康狀態(tài)。 疾病狀態(tài)可包括疾病發(fā)展。對(duì)象的測(cè)量數(shù)據(jù)陣列通常被離線地分析，且識(shí)別標(biāo)志形成。
[0072] 聚類算法形成每個(gè)疾病標(biāo)簽的識(shí)別標(biāo)志的群集，并將它們存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。分類 的簡(jiǎn)單形式由將每個(gè)群集數(shù)量減小到平均值和近似半徑（例如標(biāo)準(zhǔn)偏差）組成。結(jié)果是每 個(gè)疾病類別的代表性識(shí)別標(biāo)志和來(lái)自代表性識(shí)別標(biāo)志的這個(gè)類別的成員的預(yù)期擴(kuò)展。在另 一形式的分類中，所標(biāo)出的群集數(shù)量或它們的所提取的特征向量保持在數(shù)據(jù)庫(kù)中用于在經(jīng) 由k最近鄰方法的隨后分類中使用。當(dāng)額外標(biāo)出的識(shí)別標(biāo)志變得可用時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)可被更新 和提煉。所標(biāo)出的識(shí)別標(biāo)志的數(shù)量越大，分類就越準(zhǔn)確。當(dāng)每個(gè)群集具有至少40個(gè)識(shí)別標(biāo) 志時(shí)，良好的結(jié)果被得到。如果在數(shù)據(jù)庫(kù)中的識(shí)別標(biāo)志在類似的條件（例如照明環(huán)境、呼吸 動(dòng)作、網(wǎng)格覆蓋、網(wǎng)格尺寸和患者位置）下被得到，則分類被改善。另一方面，識(shí)別標(biāo)志的群 體應(yīng)捕獲寬范圍的條件，其中系統(tǒng)應(yīng)被預(yù)期在這些條件下執(zhí)行。
[0073] 在處理單元4中執(zhí)行對(duì)象的實(shí)際分類。識(shí)別標(biāo)志到每個(gè)群集的代表性識(shí)別標(biāo)志的 距離被確定，被稱為分類或k均值搜索。可選地，識(shí)別標(biāo)志的標(biāo)簽可被分配為在它的k個(gè)最 近鄰當(dāng)中的最常見(jiàn)的標(biāo)簽，其中"最近"暗示"最小距離"。分類步驟的輸出可以是，對(duì)象處 于與他的識(shí)別標(biāo)志最接近的代表性識(shí)別標(biāo)志的疾病狀態(tài)對(duì)應(yīng)的疾病狀態(tài)中，或?qū)τ诿總€(gè)疾 病標(biāo)簽，對(duì)象在那個(gè)特定的疾病狀態(tài)中的概率。
[0074] 如圖2所述的方法包括映射、分解和識(shí)別標(biāo)志形成，以及形成數(shù)據(jù)陣列的分析。分 析的結(jié)果可被存儲(chǔ)并稍后用于由醫(yī)師分類或用于其它目的。分析之后也可跟隨有使用識(shí)別 標(biāo)志數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行的分類，形成由元素10-13所示的四步驟方法。在特殊實(shí)施方式中，分析前 面直接是對(duì)象被測(cè)量且數(shù)據(jù)陣列被填充的步驟；分析之后可再次跟隨有分類。
[0075] 可在矩陣U、S和V的組成中交換矩陣的行和列。雖然上面描述的實(shí)施方式使用 矩形坐標(biāo)系（x，y，z)，但可使用任何其它坐標(biāo)系，例如具有沿著身體縱軸的軸的圓柱形坐標(biāo) 系。
[0076] 如果識(shí)別標(biāo)志所基于的數(shù)據(jù)與呼吸的整數(shù)數(shù)量有關(guān)，則根據(jù)所測(cè)量的數(shù)據(jù)形成的 識(shí)別標(biāo)志變得更準(zhǔn)確。它可被視為將數(shù)據(jù)輸入"標(biāo)準(zhǔn)化"到識(shí)別標(biāo)志分解。這可通過(guò)分析 數(shù)據(jù)并手動(dòng)地選擇呼吸的期望整數(shù)數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面的方法允許使呼吸的選擇自動(dòng)化，使 分析變得更不耗時(shí)。
[0077] 圖7示出用于識(shí)別單獨(dú)的呼吸或一系列呼吸的呼吸檢測(cè)方法的流程圖。表示隨著 時(shí)間的過(guò)去的呼吸模型的所測(cè)量的參數(shù)值被輸入到方法。參數(shù)可以例如是所測(cè)量的隨著時(shí) 間的過(guò)去的呼吸量或胸腔壁移動(dòng)。可以從呼吸量計(jì)得到呼吸量。如果圖7的方法連同圖2 的方法一起被使用，則可從上面的矩陣M或從USV t得到呼吸量或隨著時(shí)間的過(guò)去的胸腔壁 移動(dòng)。在后一情況中，在移動(dòng)的計(jì)算中可通過(guò)只使用U的最重要的模式來(lái)減少在方法中的 噪聲。參數(shù)也可以是在測(cè)量網(wǎng)格上的z位置的平均值。
[0078] 圖8示出對(duì)象的隨著時(shí)間t的過(guò)去的呼吸量V的測(cè)量30 ;該測(cè)量包括潮氣呼吸和 一個(gè)非自然動(dòng)作。垂直軸示出以升為單位的容量，水平軸示出在每秒30幀下獲取的以幀數(shù) 表示的時(shí)間。胸腔壁移動(dòng)的測(cè)量將導(dǎo)致類似的曲線。所測(cè)量的參數(shù)值對(duì)于圖7的方法用作 輸入。
[0079] 在圖7的方法中的第一步驟20中，參數(shù)值的平均值形成。平均值可以是指數(shù)移動(dòng) 平均值。當(dāng)參數(shù)值V在分立的時(shí)間點(diǎn)i處被給出時(shí)，平均值A(chǔ)可被確定為A(i) = (1-a) A(i_l) + a V(i)。a可具有在范圍[0, 1]內(nèi)的任何值。使用等于〇.〇〇8的a的值得到寬范 圍的輸入的良好結(jié)果。移動(dòng)平均值在圖8中被示為線31。
[0080] 可通過(guò)其它算法例如使用具有高斯響應(yīng)函數(shù)的低通濾波器來(lái)確定平均值。在特定 的實(shí)施方式中，濾波器可具有采樣率的三倍的尺寸和等于采樣率的S igma( O )，其中采樣 率是測(cè)量單元的每秒幀數(shù)。
[0081] 在該方法的第二步驟21中，以時(shí)間段劃分參數(shù)。每段位于參數(shù)和平均值的連續(xù)交 叉點(diǎn)之間。圖8示出三個(gè)連續(xù)的交叉點(diǎn)32-34,其定義兩個(gè)連續(xù)的段35和36。該方法對(duì)確 定交叉點(diǎn)的方式不敏感。交叉點(diǎn)可被定義為（V(i)-A(i))改變符號(hào)的時(shí)間點(diǎn)。
[0082] 在該方法的第三步驟22中，確定在每段內(nèi)的參數(shù)的極值?？赏ㄟ^(guò)比較參數(shù)的值與 其兩個(gè)相鄰值來(lái)確定極值。該方法將找到最大值37作為段35的極值并找到段36的最小 值38,如圖8所示。如果段的極值是最大值，則它對(duì)應(yīng)于吸氣的結(jié)束和呼氣的開(kāi)始。如果極 值是最小值，則它對(duì)應(yīng)于呼氣的結(jié)束和吸氣的開(kāi)始。通過(guò)針對(duì)最大值檢查極值V(i)是否大 于平均值A(chǔ)(i)以及針對(duì)最小值檢查極值是否小于平均值，可以使得方法變得更魯棒?？蛇x 地，可確定在段上的（V(i) -A(i))的帶符號(hào)區(qū)域；在具有正區(qū)域的段中的極值是對(duì)應(yīng)于呼 氣的開(kāi)始的最大值，在具有負(fù)區(qū)域的段中的極值是對(duì)應(yīng)于吸氣的開(kāi)始的最小值。
[0083] 因?yàn)槊慷沃挥袇?shù)的一個(gè)極值，它必須包括呼氣的開(kāi)始（是吸氣的結(jié)束）或呼氣 的結(jié)束（是吸氣的開(kāi)始）。因此，如果段包括呼氣的開(kāi)始，則下一段將包括呼氣的結(jié)束。單 獨(dú)的呼吸--包括吸氣和呼氣--對(duì)應(yīng)于在兩個(gè)連續(xù)的最大值之間或在兩個(gè)連續(xù)的最小 值之間的時(shí)期。可通過(guò)在參數(shù)的極值的時(shí)間點(diǎn)處開(kāi)始選擇并在開(kāi)始點(diǎn)之后的參數(shù)的第2p 個(gè)極值處停止選擇來(lái)進(jìn)行在某個(gè)數(shù)量P的完整呼吸上延伸的測(cè)量數(shù)據(jù)的選擇。
[0084] 可在類似于圖1中的包括形成計(jì)算機(jī)裝置的處理單元4和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器5的設(shè)備3 的設(shè)備中執(zhí)行該方法。在實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)中，設(shè)備連接到測(cè)量單元的輸出，且測(cè)量值被饋送到設(shè)備 中。可以以定期間隔按照幀來(lái)輸入數(shù)據(jù)，例如每秒30個(gè)幀。如果必要，測(cè)量值被預(yù)先處理 以得到該方法所需的參數(shù)值，例如呼吸量或胸腔壁移動(dòng)。在上述移動(dòng)平均方法被使用的實(shí) 施方式中，在每個(gè)幀被輸入到設(shè)備中時(shí)更新移動(dòng)平均值，執(zhí)行對(duì)新段的開(kāi)始的檢查，且更新 移動(dòng)極值。
[0085] 圖7的方法可用于通過(guò)監(jiān)測(cè)在測(cè)試中的對(duì)象的呼吸來(lái)確定識(shí)別標(biāo)志分解的開(kāi)始。 呼吸檢測(cè)方法執(zhí)行呼吸的在線掃描，直到它檢測(cè)到足夠數(shù)量的優(yōu)質(zhì)連續(xù)呼吸為止，此時(shí)，用 信號(hào)通知設(shè)備4以開(kāi)始識(shí)別標(biāo)志分解而沒(méi)有額外的操作員干預(yù)。
[0086] 在該方法的離線實(shí)現(xiàn)中，設(shè)備連接到測(cè)量存儲(chǔ)器，測(cè)量值從測(cè)量存儲(chǔ)器取回?？膳c 在線實(shí)現(xiàn)類似地執(zhí)行處理。
[0087] 識(shí)別呼吸的方法可用于在呼吸治療中的呼吸器設(shè)置，例如用于確定有阻塞性疾病 的患者的隨著時(shí)間的過(guò)去的容量漂移。它也可在呼吸器觸發(fā)的環(huán)境中被使用，其中檢測(cè)到 吸氣（即呼氣的結(jié)束）觸發(fā)氧氣的施用。
[0088] 該方法也可用于分析單獨(dú)呼吸的模型，如在獸醫(yī)領(lǐng)域中常見(jiàn)的。該方法用于分割 完整呼吸中的測(cè)量。
[0089] 該方法作為在形成圖2的方法中的識(shí)別標(biāo)志中的步驟是適當(dāng)?shù)?。該方法可?yīng)用于 由圖1中的測(cè)量單元1輸出的數(shù)據(jù)陣列，例如通過(guò)使用在測(cè)量網(wǎng)格上的平均z位置作為參 數(shù)。映射、分解和識(shí)別標(biāo)志形成的步驟可接著應(yīng)用于與整數(shù)數(shù)量的呼吸對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)陣列的 一部分。
[0090] 圖2和7的每種方法可由計(jì)算裝置執(zhí)行，其中軟件存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并被編碼以當(dāng) 在處理單元中運(yùn)行時(shí)執(zhí)行該方法。軟件可存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)載體上。
[0091] 現(xiàn)在參考圖9,示出了圖1的測(cè)量單元1的示例性實(shí)施方式。測(cè)量單元1包括附接 到安裝框架103的第一和第二照相機(jī)100、101和投影儀102。投影儀102將輻射的圖樣投 影到俯臥于表面105上的對(duì)象104的胸腔和腹部區(qū)域