ES2710859T3

ES2710859T3 - Sistema y procedimiento de detección de movimiento

Info

Publication number: ES2710859T3
Application number: ES08776638T
Authority: ES
Inventors: Zeev Zalevsky; Javier Garcia
Original assignee: Universitat de Valencia; Bar Ilan University
Current assignee: Universitat de Valencia; Bar Ilan University
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2008-07-21
Publication date: 2019-04-29
Anticipated expiration: 2028-07-21
Also published as: US8638991B2; IL184868A0; EP2183543B1; WO2009013738A1; US20100226543A1; EP2183543A1; AU2008278642A1; CA2697625A1; KR20100076944A; AU2008278642B2; CA2697625C; KR101584822B1; IL203262A

Abstract

Un procedimiento para su uso en la detección de movimiento de un objeto, comprendiendo el procedimiento: obtener imágenes de un patrón de moteado coherente, que se propaga desde el objeto, mediante un sistema de obtención de imágenes focalizado en un plano desplazado del objeto, generar una secuencia de imágenes desenfocadas, procesar dicha secuencia de las imágenes desenfocadas de los patrones de moteado coherentes, y determinar un desplazamiento entre las regiones del objeto que aparecen en cada par de imágenes secuenciales del objeto, incluyendo cada una de dichas regiones un patrón de moteado estacionario formado por luz originada en la misma región del objeto, siendo dicho desplazamiento indicativo de correlación entre los patrones de moteado secuenciales correspondientes al movimiento originado en el objeto.

Description

DESCRIPCION

Sistema y procedimiento de deteccion de movimiento

Campo de la invencion

La presente invencion se encuentra en el campo de la deteccion y reconocimiento de movimiento. Es particularmente util para la deteccion y el reconocimiento de movimientos asociados con varios sonidos, por ejemplo, latidos cardfacos y voz.

Antecedentes

La identificacion de movimiento es util en una amplia gama de aplicaciones, que incluyen, por ejemplo, el control de produccion de fabricacion, vigilancia y aplicaciones biomedicas. Se han desarrollado varios procedimientos mediante los cuales se puede identificar automaticamente el movimiento, incluyendo la deteccion de movimiento mecanica, electronica, optica y acustica.

Por ejemplo, la deteccion optica de movimiento se puede realizar mediante una tecnica basada en moteado, tal como la interferometna electronica de patrones de moteado (ESPI). La ESPI se ha utilizado para mediciones de desplazamiento y analisis de vibraciones, dirigidas a amplitudes, pendientes y modos de vibracion. Las tecnicas basadas en moteado tambien se han utilizado para medir la medicion de deformacion. La deteccion optica puede ser la unica opcion viable si el entorno de un objeto en movimiento dificulta la propagacion del sonido o lo altera de forma impredecible.

La deteccion acustica es especialmente util en entornos que evitan la propagacion de la luz de un objeto en movimiento a un observador. Para la deteccion acustica, el movimiento a detectar debe estar asociado con un sonido. Sin embargo, es posible que el entorno del objeto en movimiento no permita la propagacion del sonido mas alla de un cierto rango de distancia. En particular, esto ocurre cuando se producen sonidos detras de una ventana (por ejemplo, dentro de una habitacion). Del mismo modo, el movimiento de interes puede estar asociado con sonidos que pueden ser remotos o debiles. Si por alguna razon los sonidos se deterioran antes de que lleguen a un observador remoto, la deteccion de sonido debe ser indirecta. Esta deteccion indirecta puede basarse en medios opticos.

En particular, considerando el ejemplo de los sonidos producidos detras de una ventana, pueden detectarse mediante la deteccion de un reflejo del rayo laser desde la ventana. Para la generacion del reflejo, el rayo laser puede proyectarse en la ventana. La deteccion del reflejo puede ser realizada por un interferometro optico. Luego se pueden extraer (reconocer) los sonidos procesando la senal electronica de salida del interferometro. La salida del interferometro es indicativa de los sonidos producidos detras de la ventana porque los sonidos vibran en este ultimo y modulan en fase el reflejo del rayo laser. Sin embargo, en esta tecnica de deteccion de sonido basada en interferencias, todos los sonidos que vibran en la ventana participan en la modulacion de fase. En consecuencia, se detectan en suma (es decir, como superposicion) y para su separacion se debe realizar un procedimiento de separacion de fuente ciega. Ademas, en esta tecnica, el laser de proyeccion y el modulo de interferometro de deteccion deben colocarse de tal manera que el haz reflejado especularmente se dirija hacia el modulo de deteccion. Esta tecnica basada en interferencias requiere una calibracion complicada antes de la operacion y el control de errores durante la operacion.

La deteccion de movimiento es util en aplicaciones biomedicas. Por ejemplo, se puede usar para la deteccion y el control de la enfermedad cardfaca coronaria (CHD). La CHD, junto con la insuficiencia cardfaca congestiva, esta conectada con el movimiento regional y global del ventnculo izquierdo (LV) del corazon: la CHD generalmente produce anomalfas en el movimiento de la pared. Por ejemplo, si los segmentos locales de la pared del LV se mueven debilmente, esta afeccion se conoce como hipocinesia; si no se mueven en absoluto, esta afeccion es acinesia; y si se desincronizan con el resto del corazon, esta afeccion es la discinesia. A veces, el movimiento en multiples regiones, o todo el corazon, esta comprometido. Los latidos del LV se pueden visualizar de varias maneras. El procedimiento mas comun de esto es el ecocardiograma, una prueba que usa ondas de sonido para crear una imagen en movimiento del corazon. En esta prueba, las ondas de sonido de alta frecuencia son emitidas por un transductor colocado en las costillas del paciente cerca del esternon y dirigido hacia el corazon. Los ecos de las ondas de sonido se recogen y se transforman como impulsos electricos en una maquina de ecocardiograffa. La maquina convierte estos impulsos en imagenes en movimiento del corazon.

Los latidos cardfacos se pueden monitorear con otros procedimientos, especialmente si se necesita una imagen menos detallada. Por ejemplo, para la deteccion de la frecuencia cardfaca y el pulso hay tres tecnicas principales en uso: (1) detectar el flujo sangumeo en los capilares de un dedo o lobulo de la oreja con un sensor infrarrojo; (2) detectar la senal electrica de ECG del corazon en el area de la mano; y (3) detectar la senal electrica de ECG del corazon con electrodos de torax, comunmente unidos a una correa elastica que rodea el torax. Un circuito de tiempo mide el intervalo entre cada latido, promedia los intervalos durante un corto penodo de tiempo y lo convierte en una lectura de la frecuencia cardfaca expresada en latidos por minuto. Tfpicamente, un usuario de un monitor de frecuencia cardfaca debe dejar de hacer ejercicio y sostener su dedo sobre el sensor y estar muy quieto, mientras se realiza la medicion.

Descripcion

Existe una necesidad en la tecnica de una nueva tecnica de deteccion optica de movimiento, capaz de deteccion indirecta de sonido y voz. Una nueva tecnica presentada aqm, desarrollada por los inventores y basada en imagenes opticas, tiene adaptaciones (versiones, realizaciónes) utiles para tal deteccion. La tecnica es util para la deteccion de movimientos que contienen un componente de inclinacion.

La tecnica incluye imagenes de un patron de moteado coherente formado por un objeto o sujeto o, en general, una superficie de interes. El patron se puede formar mediante la iluminacion de la superficie fija o en movimiento de interes por la luz coherente de un laser u otra fuente de luz. Preferiblemente, el movimiento de la superficie incluye un componente de inclinacion. El movimiento de la superficie puede ser, por ejemplo, de tipo vibracion. La vibracion puede ser causada por un sonido o la vibracion en sf misma puede producir un sonido, produciendo asf el movimiento de la superficie de interes asociado con el sonido. El movimiento de la superficie de interes tambien se denomina aqm movimiento de interes.

Los documentos WO02005090908 y US3804521 describen un procedimiento y un sistema para medir la rugosidad de la superficie y la posicion de una superficie rugosa utilizando el patron de moteado de la superficie de la imagen. GREGORY ET AL: "Basic physical principles of defocused speckle photography: a tilt topology inspection technique", OPTICS AND LASER TECHNOLOGY, ELSE-VIER SCIENCE PUBLISHERS BV., AMSTERDAM, NL, vol. 8, no. 5, 1 de octubre de 1976 (1976-10-01), paginas 201-213, generalmente analiza la fotograffa de moteado desenfocada y enfocada para medir la orientacion y la posicion de una superficie. SJOEDAHL M: "Calculation of speckle displacement, decorrelation and object-point location in imaging systems", APPLIED OPTICS, OPTICAL SOCIETY OF AMERICA, WASHINGTON, DC; US, vol. 34, no. 34, 1 de diciembre de 1995 (1995-12-01), paginas 7998-8010, y SJOEDAHL M: "ELECTRONIC SPECKLE PHOTOGRAPHY: MEASUREMENT OF IN-PLANE STRAIN FIELDS THROUGH THE USE OF DEFOCUSED LASER SPECKLE",APPLIED OPTICS, OPTICAL SOCIETY OF AMERICA, WASHINGTON, DC; EE.UU., divulgan la deteccion de deformacion y tension de una superficie utilizando espectroscopia desenfocada de moteado.

En la tecnica de los inventores, la obtencion de imagenes emplea el enfoque en un plano o superficie que se encuentra entre la superficie en movimiento y una unidad de obtencion de imagenes (superficie de deteccion de luz) o en un plano o superficie detras de la superficie en movimiento. Tales planos o superficies se denominan aqm pianos desplazados. Los planos que se encuentran entre la superficie en movimiento y la unidad de obtencion de imagenes se denominan aqm pianos desplazados hacia adelante; y los planos que estan mas alla de la superficie en movimiento, mirando desde la unidad de obtencion de imagenes, se denominan aqm pianos desplazados hacia abajo. En algunas realizaciónes, la imagen utiliza el enfoque en un plano desplazado hacia delante que esta en el campo lejano de la superficie en movimiento. Dichos planos o superficies se denominan en este documento planos desplazados hacia adelante. En algunas otras realizaciónes, la obtencion de imagenes utiliza el enfoque en un plano desplazado hacia abajo que se encuentra en el campo lejano de la superficie en movimiento. Dichos planos o superficies se denominan aqm planos desplazados hacia abajo en el campo lejano. Si bien algunas de las siguientes consideraciones abordan directamente el caso de la obtencion de imagenes que emplea el enfoque en los planos desplazados hacia adelante o los planos desplazados hacia adelante del campo lejano, estas consideraciones pueden aplicarse de manera apropiada al caso de utilizar el enfoque en los planos desplazados hacia abajo o desplazados hacia abajo en el campo lejano.

Los inventores han encontrado que en los planos desplazados hacia adelante, un patron de moteado coherente asociado con la superficie de interes se vuelve generalmente estacionario, y en los planos desplazados hacia delante en el campo lejano, el patron de moteado coherente se vuelve aun mas estacionario (sustancialmente estacionario). La estacionariedad es en realidad cuasi estacionariedad (estacionariedad aproximada); aparece en los planos desplazados hacia adelante si la superficie de interes, mientras se mueve, mantiene su forma constante o cambia esta forma relativamente lentamente. La (cuasi) estacionariedad del patron de moteado restringe efectivamente la variacion del patron de moteado al desplazamiento en correspondencia con el movimiento de interes. Este efecto es mas evidente en los planos desplazados hacia adelante en el campo lejano. Este efecto no se utiliza en las tecnicas de obtencion de imagenes tfpicas, ya que se enfoca en la superficie de interes.

Se debe tener en cuenta que la tecnica de la invencion se puede utilizar para la extraccion de movimiento incluso en casos en que solo una determinada region de la superficie de interes mantiene su forma constante o cambia su forma cuasi estacionaria: si un movimiento o sonido que debe ser detectado se asocia con toda la superficie de interes, entonces este movimiento o sonido puede extraerse del movimiento de esta region.

La estacionariedad tambien aparece para los planos desplazados hacia abajo y los planos desplazados hacia abajo en el campo lejano. Es posible que el patron de moteado no alcance estos planos porque el objeto los separa del origen del patron de moteado; por ejemplo, el patron de moteado no alcanzara estos planos si el objeto (superficie de interes) es opaco. Sin embargo, esto no impide la obtencion de imagenes enfocando en uno de estos planos desplazados hacia abajo y desplazados hacia abajo en el campo lejano. La unidad de obtencion de imagenes enfocada en un plano desplazado hacia abajo seguira recibiendo el patron de moteado originado desde el objeto, no desde el plano desplazado hacia abajo. Este patron dara como resultado una imagen que sena producida por un patron de moteado convergente que se origina en el plano desplazado hacia abajo, se propaga a traves del verdadero punto de nacimiento del patron de moteado, y divergente a partir de este punto, a pesar de que, de hecho, el patron de moteado se originana en el punto iluminado con luz coherente (es decir, su punto de nacimiento).

Se debe tener en cuenta que enfocar un plano desplazado hacia abajo o desplazado hacia abajo en el campo lejano puede ser muy util cuando la unidad de obtencion de imagenes esta demasiado cerca de la superficie de interes: si la unidad de obtencion de imagenes requiere detalles demasiado especializados (por ejemplo, lentes) y / o si la obtencion de imagenes de la superficie no esta en el campo lejano del objeto de interes (campo lejano del punto original del patron de moteado). La unidad de obtencion de imagenes puede entonces enfocarse en un plano desplazado hacia abajo que se encuentra en el campo lejano de la superficie de interes; la propiedad estacionaria aparecera gracias al principio de reversibilidad de la luz.

Considerando el uso de la estacionariedad, el movimiento de interes (o el movimiento de cierta region de la superficie de interes) se puede extraer de las trayectorias espacio-temporales de los moteado. La extraccion puede basarse en tecnicas de estimacion de movimiento (ME), incluidas las basadas en algoritmo de coincidencia de bloques (BMA), modelos parametricos / de movimiento, flujo optico y tecnicas recursivas pel. La extraccion se facilita debido a la estacionariedad del patron de moteado. Cuando esta ultima esta presente, permite identificar la superficie de interes (o al menos una region de la superficie de interes) en diferentes cuadros y considerar el movimiento de esta superficie de interes (o al menos de la region de la superficie de interes) como movimiento de un cuerpo ngido. Por lo tanto, la estacionariedad permite rastrear una cierta region de la superficie de interes o la superficie completa de interes, y extraer de su movimiento un tipo especial de movimiento, por ejemplo, un movimiento oscilatorio asociado con el sonido. Debe notarse, que ocurre con bastante frecuencia, que el movimiento de interes es una superposicion de varios movimientos, uno o mas de los cuales es/ son de un tipo especial, por ejemplo, tipo de vibracion, pertinente a la aplicacion en la que se utiliza la superficie.

La tecnica de la presente invencion permite, por ejemplo, la deteccion de sonidos producidos por una fuente remota. Estos sonidos pueden estar distorsionados o debiles cuando llegan a un punto de observacion o pueden no llegar a ese punto en absoluto. Los sonidos pueden asociarse con superficies cuyos movimientos incluyen movimientos ademas de las vibraciones de sonido. La tecnica tambien permite la deteccion separada de varios sonidos, lo cual es util cuando se producen dos o mas sonidos simultaneamente. De hecho, las diferentes regiones de una matriz de deteccion de pfxeles (PDA) de una unidad de obtencion de imagenes pueden crear imagenes de diferentes fuentes de sonido. Por lo tanto, la tecnica es util, por ejemplo, para extraer la voz de varias personas que hablan al mismo tiempo. Por consiguiente, la necesidad tipicamente presente en las tecnicas acusticas para la separacion de la fuente ciega se reduce o falta. Ademas, la tecnica de la presente invencion es util para extraer la voz de incluso una persona en un ambiente ruidoso, presente, por ejemplo, en un club nocturno o en la naturaleza en caso de respectivas condiciones meteorologicas.

La tecnica de la invencion se basa en la interferencia, pero no requiere un interferometro: un patron de moteado generado en una superficie iluminada por un punto de rayo laser (el llamado "patron de moteado secundario") es en realidad un patron autointerferente localizado. En los patrones de moteado coherente, cada moteado individual sirve como un punto de referencia desde el cual se pueden rastrear los cambios en la fase de la luz.

La tecnica de la presente invencion tambien proporciona un margen para posicionar una unidad de imagen con respecto a las superficies moviles (por ejemplo, superficies de fuentes de sonido o superficies de objetos que experimentan vibraciones causadas por el sonido). El margen se debe a la divergencia del patron de moteado: los moteado se deben a la reflexion difusa y se forman espacialmente pequenas (inicialmente su tamano es de aproximadamente la longitud de onda optica), por lo tanto, su difraccion se produce en un angulo amplio (cerca de 2n esteradianos). En consecuencia, independientemente en una ubicacion de la unidad de obtencion de imagenes, pero siempre que la unidad de obtencion de imagenes este orientada correctamente, esta puede recoger moteado. Sin embargo, para la extraccion de movimiento, se prefiere la ubicacion de la unidad de obtencion de imagenes en el campo lejano de la superficie de interes.

Los inventores han considerado aplicaciones de su tecnica para la deteccion de varios movimientos, incluidos los asociados con sonidos, tal como la voz y los latidos cardfacos. Para la deteccion de la voz, los inventores tienen patrones de moteados con imagenes formadas por la reflexion de la luz infrarroja coherente de un cuerpo humano, en particular de la cabeza humana, las mejillas, los pomulos o la garganta de un ser humano. Para facilitar la deteccion de voz, la unidad de obtencion de imagenes ha sido operada con una frecuencia de muestreo de 10 KHz, es decir, con una frecuencia de muestreo superior a 8 KHz, la frecuencia media de Nyquist de voz. La frecuencia Nyquist de voz puede ser menor, por lo tanto, en varias realizaciónes de esta tecnica, la frecuencia de muestreo de la unidad de obtencion de imagenes puede estar, por ejemplo, entre 2 KHz y 4 KHz, o 4 KHz y 8 KHz, o mas alta que 8 KHz.

Un sistema de deteccion de movimiento puede incluir una unidad de obtencion de imagenes, una unidad de iluminacion (por ejemplo, un laser) y una unidad de extraccion (por ejemplo, una computadora programada para extraer la voz o las vibraciones de los latidos cardfacos de las trayectorias espacio-temporales del patron de moteado, o un circuito integrado espedfico de la aplicacion, ASIC, configurado para extraer vibraciones). La unidad de obtencion de imagenes puede incluir PDA y opticas adaptadas para obtener imagenes del patron de moteado relevante. El PDA y la optica pueden tener una o mas de sus caractensticas, tal como resolucion, tamano de pixel, tamano de apertura y distancia focal, determinadas por o limitadas por una distancia de objeto esperada (es decir, una distancia esperada desde la unidad de obtencion de imagenes hasta la superficie de interes).

Por ejemplo, cuando una superficie asociada con la voz se ubica relativamente lejos, el patron de moteado que alcanza un plano desplazado hacia adelante en foco o desplazado hacia delante en el campo lejano puede ser grande: la escala del patron de moteado generado en la superficie de interes aumenta proporcionalmente a una distancia de la superficie de interes. Un objetivo (por ejemplo, una o mas lentes) de la unidad de obtencion de imagenes proyecta el patron de moteado en la PDA y, por lo general, desmagnifica la escala del patron de moteado. La unidad de obtencion de imagenes debe configurarse para que recoja un numero suficiente de moteado dentro del patron de moteado de la imagen y para resolver los moteado en el patron recolectado. Por lo tanto, la apertura del objetivo de la unidad de obtencion de imagenes debe seleccionarse lo suficientemente grande para recoger al menos varios moteado de un patron de moteado que se propaga desde la superficie remota de interes. La longitud focal del objetivo se seleccionara de manera suficientemente grande y el tamano de pixel de la PDA se seleccionara de manera suficientemente pequena para resolver los moteado del patron de moteado recolectado. Las posibles selecciones de los parametros opticos y PDA dependen de la aplicacion del sistema de deteccion de movimiento.

La seleccion de los parametros de la unidad de obtencion de imagenes tambien puede depender de factores adicionales, tal como el tamano del punto iluminado de forma coherente en la superficie de interes, la velocidad de cuadros de PDA y sensibilidad deseadas, el tamano de PDA disponible o el numero de pfxeles. Por ejemplo, el tamano del punto iluminado de forma coherente esta relacionado con la velocidad de cuadros de PDA y el tamano y el numero de pfxeles de PDA. De hecho, si entre dos cuadros la superficie de interes se mueve demasiado, es posible que no haya ninguna region de esta superficie que se ilumine y se capture en imagen en ambos cuadros: la luz que ilumina puede caer sobre una region completamente nueva de esta superficie durante la obtencion de imagen del segundo cuadro, o incluso no caer sobre esta superficie, o los moteado reflejados en la interseccion de las dos regiones iluminadas podnan perder la unidad de obtencion de imagenes durante la obtencion de imagen del segundo cuadro. El ultimo caso puede ocurrir, por ejemplo, si el reflejo de la interseccion iluminada de dos regiones se mueve fuera de la PDA. Por lo tanto, el tamano del punto iluminado de manera coherente, que depende de una seccion transversal del haz de iluminacion, puede hacerse mas pequeno, si la velocidad de cuadros de la PDA se hace mas grande. En general, un producto de estos dos parametros es mayor si la velocidad esperada del movimiento de interes es mayor. De manera similar, en general, el recuento de pfxeles de PDA debe ser mayor si la amplitud esperada o la region esperada del movimiento de interes es mayor. Debe observarse, sin embargo, que en algunas realizaciónes, el haz de iluminacion y / o la unidad de obtencion de imagenes se pueden operar para seguir la region determinada de la superficie de interes y / o los moteado generados en esta region.

De acuerdo con lo anterior, los parametros del sistema de deteccion de movimiento se pueden optimizar para varias aplicaciones. Por ejemplo, si se necesita una PDA de una velocidad de cuadro relativamente alta en la unidad de imagen, la longitud de onda operativa del sistema de deteccion de movimiento puede hacerse relativamente corta, es decir, la longitud de onda puede ser del espectro visible en lugar del infrarrojo. Esto se relaciona con el hecho de que, normalmente, las PDA para luz infrarroja son mas lentas que las PDA para luz visible. Ademas, la optica es tipicamente mas grande para la luz infrarroja.

La eleccion de la longitud de onda operativa del sistema de deteccion de movimiento se puede basar tambien en una cobertura deseada del haz de iluminacion y en una seguridad de uso deseada del haz de iluminacion. Por ejemplo, la longitud de onda de la luz de iluminacion se puede elegir para que este fuera del espectro visible.

Teniendo en cuenta los tipos de movimiento que pueden detectarse mediante la tecnica de la invencion, se debe tener en cuenta lo siguiente. En general, el movimiento de una superficie se puede dividir en componentes tal como el movimiento transversal, el movimiento axial y la inclinacion (el eje conecta la superficie de interes con la unidad de obtencion de imagenes). La tecnica de la invencion tiene una mayor sensibilidad a la inclinacion, que en el plano de deteccion del reproductor de imagenes (PDA) causa principalmente el desplazamiento del patron de moteado. El movimiento transversal de la superficie de interes provoca desplazamientos y cambios en la imagen del patron de moteado, pero en los casos en que la obtencion de imagen utiliza el enfoque en un plano desplazado (por ejemplo, hacia adelante o hacia abajo), los desplazamientos causados son a menudo significativamente mas pequenos que los desplazamientos causados por la inclinacion. Ademas, si el plano desplazado (por ejemplo, desplazado hacia adelante) esta en el campo lejano del punto de origen del patron de moteado, estos desplazamientos se suprimen: el efecto del movimiento transversal se restringe principalmente a un cambio de la fase del patron de moteado. El tercer componente de movimiento, el movimiento axial, causa la escala del patron de moteado. Sin embargo, en muchas aplicaciones la coordenada axial de la superficie de interes cambia solo ligeramente con respecto a una distancia axial entre la unidad de obtencion de imagenes y la superficie de interes; el movimiento axial, por lo tanto, puede o no afectar significativamente la imagen del patron de moteado. Como resultado, la tecnica de la invencion es principalmente util para la extraccion de los movimientos de inclinacion, aunque no se excluye la determinacion de una trayectoria de la superficie de interes, incluso cuando el movimiento de interes tiene los tres componentes nombrados.

A este respecto, debe entenderse que en algunas aplicaciones no se requiere la extraccion de todos los componentes de movimiento. Por ejemplo, los inventores experimentaron con la extraccion de la voz humana. En la mayona de los casos, la voz obtenida era reconocible a pesar de que la extraccion se ha ta realizado con la suposicion de que el patron de moteado se ha ta movido solo como resultado de la inclinacion (la suposicion no era de hecho requerida).

Los inventores tambien han experimentado con vibraciones de partes del cuerpo. En estos experimentos, detectaron sin contacto los latidos cardfacos de los participates del experimento. Los latidos cardfacos obtenidos fueron repetibles para el mismo participate y difenan de un participate a otro. Los inventores luego desarrollaron un concepto de cardiograma optico (OCG). OCG se puede usar para determinar afecciones de salud, para autentificacion, en detectores de mentiras.

Por lo tanto, se proporciona, de acuerdo con un aspecto amplio de la invencion, un procedimiento para obtener imagenes de un objeto. El procedimiento incluye obtener imagenes de un patron de moteado coherente, que se propaga desde el objeto, mediante un sistema de obtencion de imagenes centrado en un plano desplazado del objeto.

El plano desplazado puede estar ubicado entre el sistema de obtencion de imagenes y el objeto; o mas lejos del sistema de obtencion de imagenes que del objeto.

Por ejemplo, el plano desplazado puede ubicarse mas lejos que D2/4A del objeto, siendo D y A respectivamente un tamano y una longitud de onda del patron de moteado en el objeto. Este plano esta por lo tanto en un campo lejano del objeto.

En algunas realizaciónes de la invencion, la iluminacion del objeto con luz coherente se usa para formar el patron de moteado coherente.

El procedimiento de obtencion de imagenes se puede utilizar para obtener imagenes del objeto mientras se mueve. El movimiento puede estar asociado con una vibracion, por ejemplo, de la parte de un cuerpo vivo.

La vibracion puede corresponder a la voz una secuencia de latidos cardfacos, un latido cardfaco resuelto en la estructura de un latido cardfaco, asf como la vibracion de una tela en un cuerpo vivo.

La parte del cuerpo vivo puede ser al menos una de una articulacion de la mano, un torso, una garganta, una fosa temporal, un estomago, una garganta, un pomulo, una cabeza.

En algunas otras realizaciónes de la invencion, se detecta la vibracion de la parte de un vetculo (por ejemplo, de un automovil). La parte del vetculo puede ser una parte interior, por ejemplo, una parte del motor del vetculo; o una parte exterior.

Preferentemente, la obtencion de imagenes se repite al menos dos veces para obtener una secuencia de al menos dos imagenes de patron de moteado.

Por ejemplo, el procedimiento puede incluir extraer la voz de una secuencia de imagenes de una parte del cuerpo vivo, extraer la secuencia de los latidos cardfacos, extraer la estructura de los latidos cardfacos. El procedimiento puede incluir comparar la estructura extrafda de los latidos cardfacos con la estructura de un latido del mismo corazon; comparando la estructura del latido cardfaco extrafda con la estructura de un latido cardfaco de un corazon diferente.

El procedimiento se utiliza en la deteccion de movimiento. Para este fin, se determina un desplazamiento entre las regiones de un objeto que aparecen en la primera y la segunda imagenes del objeto. Cada una de estas regiones incluye un patron de moteado estacionario formado por la luz originada en la misma region del objeto y captado en imagen enfocando en un plano que esta desplazado del objeto y ubicado en un campo lejano del objeto.

La determinacion del desplazamiento se repite al menos dos veces para obtener una secuencia de desplazamientos. En algunas realizaciónes de la invencion, la secuencia de desplazamientos obtenida se compara con otra secuencia de desplazamientos.

Segun otro aspecto amplio de la invencion, se proporciona un procedimiento para su uso en la deteccion de movimiento. El procedimiento incluye la determinacion de un desplazamiento entre las regiones de un objeto que aparecen en la primera y segunda imagen del objeto, cada una de las regiones incluye un patron de moteado estacionario formado por la luz originada en la misma region del objeto y captado en imagen enfocando un plano que esta desplazado del objeto y se ubica en un campo lejano del objeto.

De acuerdo con otro aspecto amplio de la invencion, se proporciona un sistema para su uso en la deteccion de movimiento. El sistema incluye una fuente de un haz de luz coherente y un sistema de obtencion de imagenes, el sistema de imagenes puede enfocarse en un plano desplazado de una interseccion del haz y un campo de vision del sistema de obtencion de imagenes y estar en un campo alejado de la interseccion.

El plano de enfoque (enfocado) se puede ubicar entre el sistema de obtencion de imagenes y la ubicacion de la interseccion; o mas lejos del sistema de obtencion de imagenes que la ubicacion de la interseccion.

El sistema de deteccion puede incluir una unidad de procesamiento asociada con dicho sistema de obtencion de imagenes. La unidad de procesamiento esta configurada y es operativa para determinar un desplazamiento entre dos imagenes de un patron de moteado originado en la ubicacion de la interseccion.

En su aspecto adicional, la invencion proporciona una memoria (memoria tecnica) que incluye datos indicativos de una secuencia de imagenes de un patron de moteado coherente estacionario originado en un sujeto, siendo los datos indicativos de los latidos cardfacos y / o estructura de latidos cardfacos, por lo que la secuencia se habilita para su uso en la determinacion de al menos un parametro fisiologico.

Al menos un parametro fisiologico puede incluir al menos uno de los siguientes: una frecuencia cardfaca, una estructura de latidos cardfacos y un cardiograma optico.

Los datos almacenados pueden incluir la secuencia de imagenes del patron de moteado coherente estacionario originado en el sujeto; o una secuencia de valores de desplazamientos entre las imagenes en la secuencia de imagenes del patron de moteado estacionario originado en el sujeto, siendo los valores de desplazamiento indicativos de la frecuencia cardfaca del sujeto.

La secuencia puede incluir una imagen de al menos una de una articulacion de la mano, un torso, una garganta, una fosa temporal.

En otro aspecto adicional, se proporciona una memoria que incluye datos indicativos de una secuencia de imagenes de un patron de moteado estacionario originado en un sujeto, siendo dicha secuencia indicativa de la voz del sujeto. Los datos almacenados pueden incluir la secuencia de imagenes del patron de moteado estacionario; o una secuencia de valores de desplazamiento entre las imagenes del patron de moteado coherente estacionario, siendo la secuencia indicativa de la voz. La secuencia puede tomarse con una frecuencia entre 2 y 4 KHz; una frecuencia entre 4 KHz y 8 KHz; una frecuencia superior a 8 KHz. La secuencia puede incluir una imagen de al menos una de una garganta, un pomulo, una cabeza.

Tambien se proporciona una memoria que incluye datos indicativos de una secuencia de imagenes de un patron de moteado estacionario originado en un vehfculo, siendo las imagenes indicativas de vibraciones asociadas con el vehfculo y la secuencia indicativa de la operacion del vehfculo.

Los datos almacenados pueden ser indicativos de una imagen de una region del interior del vehfculo, por ejemplo motor del vehfculo; y / o una imagen de una region del exterior del vehfculo.

La invencion tambien proporciona un dispositivo que comprende la memoria descrita anteriormente, y uno o mas procesadores configurados para determinar una secuencia de valores de desplazamiento entre las imagenes en la secuencia de imagenes del patron de moteado estacionario; y / o un espectrograma de una secuencia de valores de desplazamiento entre las imagenes en la secuencia de imagenes del patron de moteado estacionario. El dispositivo puede configurarse como o incluir una computadora (por ejemplo, una computadora programada).

Breve descripcion de los dibujos

Para entender la invencion y ver como se puede llevar a cabo en la practica, ahora se describiran realizaciónes, solo a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Fig. 1 es una ilustracion esquematica de un sistema de obtencion de imagenes que utiliza los principios de la presente invencion;

Las Figs. 2A-2D ilustran respectivamente lo siguiente: (A) La imagen de los altavoces; (B) Grafico de la evolucion de la posicion del patron de moteado capturado desde el altavoz izquierdo; (C) El espectrograma reconstruido del altavoz izquierdo; (D) El espectrograma reconstruido del altavoz derecho.

Las Figs. 3A-3G ilustran lo siguiente: (A) - (B) Dos patrones de moteado capturados secuencialmente; (C) La imagen desenfocada de un participante del experimento y de un patron de moteado que se propaga desde la garganta del participante; (D) Dos ejemplos de evolucion de la posicion del patron de moteado; (E) Ampliacion de uno de los dos ejemplos anteriores, junto con un grafico suavizado de la evolucion de la posicion del patron de moteado; (F) Vibraciones extrafdas del ejemplo anterior de evolucion de la posicion del patron de moteado; (G) Espectrograma de una senal de voz (un grito) correspondiente a las vibraciones del ejemplo anterior.

Las Figs. 4A y 4B ilustran lo siguiente: (a) Vibraciones de la posicion del patron de moteado causadas por los latidos cardfacos; (b) El espectrograma de la senal de 3A.

Las Figs. 5A-5F muestran diversos cardiogramas opticos, obtenidos con la tecnica de la invencion, en el dominio de la frecuencia (las marcas intermedias de los graficos corresponden a la frecuencia cero).

Las Figs. 6A-6F muestran diversos cardiogramas opticos, obtenidos con la tecnica de la invencion, en el dominio del tiempo.

Descripcion detallada de realización es ejemplares

Con referencia a la Fig. 1, se ilustra esquematicamente un proceso de obtencion de imagenes de un patron de moteado secundario generado en la superficie de un objeto difuso en movimiento. La obtencion de imagenes se realiza mediante una unidad de obtencion de imagenes 10 en dos casos: cuando el objeto difuso esta en una posicion y orientacion DO ¹y cuando el objeto difuso esta en una posicion y orientacion DO ². La unidad de obtencion de imagenes 10 incluye una lente de obtencion de imagenes L y una matriz de detectores de pfxeles PDA. La unidad de obtencion de imagenes esta configurada para enfocarse en un plano desplazado hacia delante IF. En ambos casos, el patron de moteado se forma como un reflejo del haz de luz coherente LB (por ejemplo, haz de laser). El patron de moteado se propaga al plano de enfoque, donde toma una forma SPif^,1en la primera instancia y una forma SPif^,2en la segunda instancia. El patron de moteado continua propagandose: cruza el plano de enfoque y alcanza la unidad de obtencion de imagenes, de modo que la lente de obtencion de imagen recoge una parte del patron de moteado. Para evaluar y usar una variacion entre los patrones de moteado en diferentes instancias, los inventores han utilizado un modelo segun el cual la forma de la superficie del objeto iluminada por el punto del rayo laser no se cambia en el intervalo de tiempo entre dos cuadros (es decir, no se cambia entre dos instancias de obtencion de imagen posteriores). En otras palabras, se supone que la forma de la superficie del objeto es estacionaria (por ejemplo, ngida).

Con respecto a los patrones de moteado, se debe tener en cuenta lo siguiente. Los patrones de moteado son patrones aleatorios autointerrumpidos que tienen distribuciones de amplitud y fase relativamente aleatorias. Los llamados "patrones de moteado primario" se pueden generar mediante el paso de la luz iluminada a traves de un difusor o un vidrio esmerilado. Los llamados "patrones de moteado secundario" se pueden generar mediante el reflejo de la luz iluminada desde la superficie difusa de un objeto.

Un movimiento de una superficie de objeto ngido se puede presentar como una superposicion de movimientos basicos de tres tipos: transversal, axial y de inclinacion. Normalmente, los tres componentes estaran presentes en la superposicion. Sin embargo, estos movimientos se traducen de manera diferente en el plano PDA. Los inventores han descubierto que, debido a la posicion desplazada hacia adelante del plano de enfoque de la unidad de obtencion de imagenes, la inclinacion tiende a producir el efecto principal en el patron de moteado y este efecto tiende a estar en el desplazamiento del patron de moteado.

De hecho, considerando los efectos de los tres componentes uno por uno, se observa lo siguiente. El primer componente transversal del movimiento del objeto se manifiesta en el desplazamiento transversal del patron de moteado que se forma. Este desplazamiento es desmagnificado por la unidad de obtencion de imagenes despues de la proyeccion del patron de moteado en el plano de la imagen (plano PDA). El desplazamiento transversal del patron de moteado proyectado en la PDA se puede expresar a traves de una causa de este desplazamiento transversal AX del objeto: el desplazamiento del patron es igual a AX / M, donde un factor de desmagnificacion M es igual a (Z²+ Z³- F)/F, Z²es una distancia entre el objeto y el plano de enfoque, Z³es una distancia entre el plano de enfoque y la lente, y F es una distancia focal de la lente. El desplazamiento se puede escribir tambien como AXF /(Zt- F), siendo Zt = Z²+ Z³una distancia total desde la lente hasta el objeto. Si el reproductor de imagenes (unidad de obtencion de imagenes) se enfoca en un plano que se encuentra en el campo lejano del punto del patron de moteado original, el efecto de la componente transversal se reduce a un cambio de la fase del patron de moteado.

El segundo, componente axial del movimiento del objeto, se manifiesta en un cambio de una escala del patron de moteado de la imagen. Este cambio es relativamente pequeno, ya que esta desmagnificado por la unidad de obtencion de imagenes. En terminos de la Fig. 1, mientras que para el objeto en la posicion DO ¹, el factor de desmagnificacion es igual a M = (Z²+ Z³- F)/F, para el objeto en la posicion DO ², este factor sera igual(Z²+ Z³ + AZ - F)/F, AZ es un cambio axial entre la posicion DO ¹y DO ². El cambio relativo del factor de desmagnificacion sera igual a(Z²+ Z³ + AZ - F)/(Z2 + Z³-F)-1. El cambio relativo se puede escribir tambien como (Zt AZ - F)/(Zt - F)-1 = AZ/(Zt - F).

A proposito, el tercer componente de inclinacion del movimiento del objeto afecta al patron de moteado de manera similar al primer componente transversal del movimiento del objeto: como resultado de la inclinacion, el patron de moteado en el plano PDA se desplaza. Sin embargo, en contra de la distincion con el desplazamiento causado por la componente transversal, el desplazamiento causado por la inclinacion se vuelve mas importante cuando la unidad de obtencion de imagenes se enfoca en un plano mas cercano a la unidad de obtencion de imagenes y mas lejos del objeto, ya que el ultimo desplazamiento es igual a Z²Aa / Mif = Z²F Aa / (Z³- F), siendo Aa la inclinacion, siendo Mif un factor de desmagnificacion para el plano IF. Este desplazamiento se puede escribir tambien como (Zt - Z³)FAa /(Z³- F).

Se puede ver de lo anterior, que la obtencion de imagen del patron de moteado con un enfoque en un plano desplazado hacia adelante y con un enfoque en el objeto conduce a resultados diferentes. Mientras que en este ultimo caso, la condicion relevante Z³= Zt resulta en que un movimiento de un objeto remoto (es decir, para que distancia del objeto Zt >> F) no se traduzca en un movimiento significativo del patron de moteado, incluso si el movimiento tiene los tres componentes, en el primer caso, la condicion relevante Z³< Zt da como resultado que el patron de moteado en el plano de PDA puede mover una distancia util para la deteccion, si el movimiento tiene un componente de inclinacion. En otras palabras, se puede concluir que incluso un ligero movimiento del objeto se puede magnificar a desplazamientos significativos en el plano de PDA si el movimiento contiene un componente de inclinacion, el objeto esta lo suficientemente lejos de la unidad de obtencion de imagenes, y el plano de enfoque esta suficientemente cerca de la unidad de obtencion de imagenes. La obtencion de de imagenes del patron de moteado con el enfoque en un objeto conduce mas bien a un cambio del patron de moteado que a su desplazamiento cuando el objeto se mueve.

Se debe tener en cuenta que el aumento de la distancia focal F hasta valores cercanos a la distancia del objeto Zt podna magnificar el desplazamiento lateral en el plano de PDA a valores significativos en el caso de que la unidad de obtencion de imagenes se enfoque en el objeto. Sin embargo, esto normalmente requerina aumentar la longitud del objetivo a valores demasiado grandes. De hecho, en el caso de un objetivo que consiste en una sola lente, la longitud del objetivo, es decir, la longitud entre la lente L y la matriz de detectores de pfxeles de PDA, es igual a ZtF/(Zt - F). Si la distancia focal F estuviera cerca de la distancia del objeto Zt, y el objeto fuera relativamente remoto, la longitud del objetivo podna ser muy grande.

En el caso de que la unidad de obtencion de imagenes se enfoque en un plano desplazado hacia adelante, la tarea de magnificar el desplazamiento lateral se puede realizar de manera algo similar, mediante la seleccion de la posicion del plano capturado en imagen desplazado hacia adelante cerca de un plano focal (es decir, seleccionando Z3 = F). Sin embargo, en este caso, la distancia focal no tiene que estar cerca de la distancia del objeto Zt; y por lo tanto, si bien puede ser necesario un aumento en la longitud del objetivo, este aumento generalmente puede ser menor.

El caso de la unidad de obtencion de imagenes enfocada en un plano desplazado hacia abajo se puede considerar de manera similar al caso de la unidad de obtencion de imagenes enfocada en un plano desplazado hacia adelante. Como queda claro de lo anterior, la tecnica de los inventores proporciona un procedimiento conveniente para medir el desplazamiento de un patron de moteado generado en la superficie del objeto. El desplazamiento se puede proporcionar enfocando la unidad de obtencion de imagenes en un plano que este mas cerca de la unidad de obtencion de imagenes que el objeto o que este mas alejado de la unidad de obtencion de imagenes que el objeto. Particularmente, la unidad de obtencion de imagenes puede enfocarse en un plano que se encuentra en el campo lejano del objeto. Los inventores tambien consideraron la seleccion de otros parametros del sistema de deteccion. Por ejemplo, la tecnica de deteccion de movimiento inventada puede emplear el seguimiento del patron de moteado o de una region del patron de moteado a traves de una serie de imagenes (cuadros). El seguimiento puede seguir la intensidad maxima del patron de moteado. En tal caso, estos valores maximos de intensidad deben ser resueltos por el sistema de obtencion de imagenes.

Como se sabe, a una distancia Z²desde el punto de formacion de moteado de un tamano D, un tamano de moteado promedio alcanza AZ²/D. Aqrn A es una longitud de onda de luz.

Una resolucion del patron de moteado capturado en imagen en el plano del sensor (es decir, el plano PDA) es igual a (en el caso de obtencion de imagenes enfocadas en un plano frontal eliminado):

En algunas realizaciónes, esta resolucion es mas grande (y, por lo tanto, no esta limitada por) que la resolucion optica y geometrica de la unidad de obtencion de imagenes. En particular, en algunas realizaciónes, la PDA tiene un tamano de pixel p menor que uno, o la mitad, del moteado promedio 6x. Si el tamano de pixel p es K veces mas pequeno que el moteado promedio, entonces K pfxeles detectara un moteado tfpico en el plano PDA. La ultima condicion se puede escribir como:

En algunas realizaciónes, puede aproximarse como:

La ultima aproximacion es util en particular en aquellos casos en que la longitud del objetivo se selecciona para que sea relativamente pequena; por ejemplo, solo un poco mas grande que la distancia focal F.

Ademas, en algunas realizaciónes, puede aproximarse como:

La aproximacion (4) es util cuando el sistema de imagenes esta configurado para la deteccion de inclinaciones de objetos relativamente pequenos que necesitan el mayor aumento posible, pero sin un aumento significativo en la longitud del objetivo.

La obtencion de imagenes del mismo moteado con mas de cuatro pfxeles puede ser redundante. Por lo tanto, en algunas formas de realización, el tamano de pixel es mayor que un cuarto del tamano de moteado promedio.

Para el seguimiento del patron de moteado, no es necesario que una cantidad de moteado recolectados por la PDA en cada dimension sea demasiado pequena, de lo contrario, es posible que no se establezca una correspondencia entre los patrones de moteado de diferentes cuadros. El numero de moteado recogidos en una sola dimension de la PDA es igual a:

Aqu A es un diametro de la abertura de la lente, en la dimension respectiva; F# es un numero F de la lente. La ultima relacion se obtiene gracias a la gran divergencia del patron de moteado, que hace que la abertura de la lente se llene con los moteado. En algunas realizaciónes, el numero de moteado es mayor que 2 y menor que 4. En algunas otras realizaciónes, el numero de moteado N es mayor que 4 y menor que 8. Aun en algunas otras realizaciónes, el numero de moteado N es mayor que 8 y menor que 10. Aun en algunas otras realizaciónes, el numero de moteado N es mayor que 10 y menor que 16. Aun en algunas otras realizaciónes, el numero de moteado N es mayor que 16 y menor que 20, o mayor que 20.

El recuento de pfxeles de la PDA, en cualquier dimension, debe ser mayor que KN. Por ejemplo, en algunas realizaciónes es 2 veces mas grande que 20, es decir, mas grande que 40.

El seguimiento del patron de moteado puede facilitarse si el patron de moteado es estacionario o cuasi estacionario, es decir, si se desplaza mayormente en el plano PDA, sin cambiar significativamente su topologfa y escala. La (cuasi) estacionariedad se puede proporcionar si el plano de enfoque esta en el campo lejano del punto de luz que forma los moteado. Por ejemplo, se puede proporcionar cierta cuasi estacionariedad si la distancia Z²entre el punto de luz con formacion de moteado y el plano de enfoque es mayor que D2 / 4A.

El origen de la condicion de campo lejano se puede aclarar comparando la obtencion de imagenes del patron de moteado con el enfoque cerca y lejos del punto de formacion de moteado. El campo formado por el patron de moteado debe considerarse en detalle. Puede suponerse que la superficie del objeto agrega a la fase del campo de iluminacion coherente una distribucion de fase aleatoria 0 (x, y), siendo las coordenadas (x, y) en la superficie del objeto difuso.

Considerando primero un caso de la unidad de obtencion de imagenes que utiliza el enfoque en un plano cercano al punto de formacion de moteado, para un plano que esta en el campo cercano del objeto (a una pequena distancia Z¹del objeto) la distribucion del campo de luz es:

El campo anterior Tm(xo,yo) tiene una amplitud espacialmente no uniforme Am(xo,yo)y fase y(xo,yo), donde (xo,yo) son coordenadas en el plano cercano al objeto. El campo Tm(xo,yo) se calcula como una integral de Fresnel para la fase aleatoria 0, introducida por la superficie del objeto de reflexion en forma difusa.

La fórmula (6) se basa en la aproximacion paraxial (el argumento del segundo exponente en (6) es cuadratico). Tambien se basa en el supuesto de una distribucion de reflectividad uniforme en la region iluminada de la superficie del objeto. Los dos supuestos anteriores se hacen por conveniencia; no restringen innecesariamente la tecnica de imagen presentada aquf

La distribucion (6) puede ser representada por la unidad de obtencion de imagenes. La distribucion de intensidad espacial en el plano de la imagen es:

Aqu h es una respuesta de impulso espacial de la unidad de obtencion de imagenes, (xs,ys) coordenadas en el plano del sensor (sensible a la luz), y M es la desmagnificacion (ampliacion inversa) de la unidad de obtencion de imagenes. La respuesta de impulso espacial h tiene en cuenta el desenfoque optico y del sensor (por ejemplo, PDA). Se define en el plano del sensor.

Si la superficie del objeto experimenta una inclinacion, el campo de luz en el plano cercano al objeto cambia:

Aqm, los angulos ax y ay son los componentes de inclinacion relativos a los ejes x e y; el factor de cuatro en px y Py incluye un factor de dos que explica la doble contribucion de la inclinacion en la longitud optica recorrida por la luz en su camino hacia el detector. La longitud optica se ve afectada doblemente porque, por ejemplo, para una parte de la superficie de interes que reprocha al detector, la luz debe, primero, viajar mas en su camino hacia la superficie de interes y, segundo, tiene que viajar mas despues de la reflexion en la superficie de interes en su camino hacia el detector. Se ve en (8) que el patron de moteado cambiara debido a la inclinacion.

El cambio (causado por la inclinacion) del patron de moteado en el plano cercano al objeto provoca un cambio en la distribucion de la intensidad espacial en el plano de la imagen. El ultimo cambio se mejora, debido al desenfoque de pequenos moteado con la respuesta al impulso de la unidad de obtencion de imagenes que tiene un gran factor de ampliacion. El aumento M puede ser tan alto como unos pocos cientos. Basicamente, mientras la lente se enfoca en el objeto o en un plano cercano al objeto, la imagen del patron de moteado vana aleatoriamente con la inclinacion del objeto (y el movimiento, incluida la inclinacion del objeto). Por lo tanto, el seguimiento del movimiento del objeto mediante la obtencion de imagen del patron de moteado secundario con una camara enfocada en la superficie del objeto o muy cerca de ella es un problema.

Ademas, el enfoque en un plano que esta muy cerca del objeto de interes puede evitar la resolucion del patron de moteado capturado en imagen. Para distancias pequenas Z i, el moteado promedio en el plano de la imagen es pequeno. Esto se ve desde (1), donde la distancia Zi reemplaza a Z². Si el tamano de moteado promedio es demasiado pequeno, es posible que el sensor no resuelva el patron de moteado. Por lo tanto, un patron de moteado asociado con la apertura de la lente en lugar de con la superficie del objeto puede volverse dominante. Un punto promedio del ultimo patron de moteado es AF#. Coincide con el ancho borroso de la abertura.

Sin embargo, cuando se considera el enfoque en un plano remoto desde la superficie del objeto, el patron de moteado secundario generado por el objeto se vuelve dominante y estacionario. El desenfoque, con respecto al plano del objeto, produce una disminucion del factor de ampliacion M (la disminucion puede ser de uno o mas ordenes de magnitud). El desenfoque tambien trae el plano capturado en imagen en el campo lejano.

Las ecuaciones (6) y (7) en el campo lejano se convierten en::

y

En (9) el exponente cuadratico en coordenadas (x, y) se omite de la integral ya que este exponente afecta la fase y la amplitud en todos los moteado (x⁰,y⁰) por igual. De acuerdo con (9) y (10), el patron de moteado apenas cambia y se desplaza como resultado del movimiento transversal. De hecho, el movimiento transversal no afecta la amplitud de la transformada de Fourier en (9). Ademas, la ampliacion de la funcion de desenfoque h en (10) es mas pequena de lo que sena al enfocar el objeto. El movimiento axial tambien casi no afecta el patron de moteado. Solo se agrega una fase constante en (9) y la ampliacion del patron de moteado se modifica ligeramente.

En el campo lejano, la inclinacion provoca el desplazamiento del patron de moteado (como se menciono anteriormente). Esto se confirma con la siguiente ecuacion (11), analoga a la ecuacion (8):

De acuerdo con (11) la inclinacion se puede compensar con un desplazamiento del origen del sistema de coordenadas (xo,yo). En otras palabras, la inclinacion introduce en la integral en (11) una fase lineal en coordenadas (x, y); esta fase provoca el desplazamiento en el plano de Fourier (xo,yo). Este deslazamiento es proporcional a la tangente del angulo de inclinacion. Las ecuaciones (8) y (11) tienden a describir el campo de luz de manera mas precisa para angulos de iluminacion del laser y la deteccion del patron de moteado cerca de la normal, con respecto a la superficie de interes.

Los inventores han experimentado con varias realizaciónes del sistema de deteccion de movimiento inventado. En la primera serie de experimentos, los inventores detectaron opticamente y extrajeron los sonidos producidos por altavoces. En la Fig. 2A se muestra una fotograffa de los altavoces. Los altavoces estaban aproximadamente a 1 metro de una camara (unidad de obtencion de imagenes) y una fuente de luz coherente; no se movieron La camara era Basler A312f; podna capturar hasta 400 cuadros por segundo en una ventana de interes relativamente pequena. El laser era un laser Nd: yAg de doble frecuencia con una potencia de salida de 30 mW a una longitud de onda de 532 nm. La luz laser que iluminaba se paso a traves de una lente X10 (con un orificio) colocada al lado de la camara. El punto de iluminacion era de unos 5 mm de diametro. Ambos altavoces fueron iluminados por el laser, en secuencia. Los patrones de moteado resultantes se capturaron en imagen con la camara, equipada con una lente de TV con una distancia focal de 16 mm y un numero F entre 5,6 y 8. La camara se enfoco en una superficie desplazada hacia abajo, aproximadamente 20 m detras de los altavoces. El tamano de pixel de la PDA de la camara fue de 8,3 x 8,3 micrones. La camara fue controlada con Matlab.

En el experimento, los inventores enviaron una senal de excitacion de una frecuencia temporal ascendente al altavoz izquierdo y una senal de excitacion de una frecuencia descendente al altavoz derecho. La camara capturo una secuencia de 5000 cuadros en 12.207 segundos. La velocidad de cuadros de la camara era de 409,6 cuadros por segundo (fps), que correspondfa a la frecuencia Nyquist de 205 Hz. En el primer cuadro de la secuencia, los inventores seleccionaron dos regiones de 10 x 10 pfxeles (muestras) de regiones correspondientes a cubiertas de plastico de los altavoces (no de las membranas de los altavoces). Las muestras se tomaron tanto para el altavoz izquierdo como para el derecho. Para ambas muestras, se extrajeron sus posiciones en otros cuadros. Luego, a partir de estas secuencias de posicion, se calcularon los espectrogramas para los sonidos de los altavoces. La extraccion de sonidos se baso en los movimientos vibratorios de las paredes de las cubiertas de los altavoces. Las vibraciones cambiaron la inclinacion de las cubiertas s.

En la Fig. 2B se presenta una secuencia temporal ejemplar de la posicion de la muestra, a lo largo de un eje. La posicion de la muestra cambio debido a los movimientos de la cubierta del altavoz izquierdo. La posicion de la muestra, en el plano PDA, se extrajo mediante la correlacion de cuadros secuenciales. La posicion se normalizo para un trazado conveniente. En el recuadro, una parte de la secuencia temporal de la posicion de muestra se muestra ampliada.

La secuencia de posicion temporal en la Fig. 2B se obtuvo mediante una busqueda de un desplazamiento de la muestra seleccionada entre cuadros secuenciales. Para cada par de cuadros secuenciales, se realizo un barrido a traves de varios valores de desplazamiento posibles; ese valor de desplazamiento se selecciono para ser el desplazamiento entre los dos cuadros del par, que produjo una correlacion maxima entre la muestra seleccionada que se encuentra en el primer cuadro y un desplazamiento de ella por la region del valor de desplazamiento de 10x10 en el segundo cuadro. Debido a los ruidos, no en todos los cuadros se pudo encontrar la muestra seleccionada: en algunos casos no habfa una region de 10x10 en el segundo cuadro que coincidina con la muestra seleccionada con un pico de alta correlacion. Aquellos cuadros que no mostraron un pico de alta correlacion con sus cuadros anteriores o posteriores tuvieron desplazamientos que correspondfan a altas frecuencias y que podnan filtrarse para los experimented.

Desde la posicion de las secuencias temporales de las cubiertas de los altavoces izquierdo y derecho, los inventores calcularon los espectrogramas. Para este fin se utilizo la funcion Matlab "specgram". La funcion uso una ventana predeterminada de 256 cuadros para calcular los espectros "instantaneos" (es decir, para aproximarlos). En la Fig.

2C se presenta un espectrograma reconstruido desde el altavoz izquierdo. El espectrograma es una representacion tiempo-frecuencia de la secuencia temporal de la senal analizada: en el espectrograma, la dimension horizontal representa el tiempo y la dimension vertical representa la frecuencia. Cada corte vertical delgado del espectrograma muestra el espectro durante un corto pertedo de tiempo, utilizando la blancura para representar la amplitud. Las areas mas blancas muestran aquellas frecuencias donde las ondas de componente simple tienen una mayor amplitud. Se observa que el espectrograma reconstruido y mostrado en la Fig. 2C coincide con la senal de excitacion del altavoz de la frecuencia ascendente.

En la Fig. 2D se presenta un espectrograma reconstruido a partir de la secuencia de imagenes que contiene el altavoz derecho. Para la reconstruccion se utilizo el mismo procesamiento digital que en el ejemplo anterior. Aqu tambien el espectrograma coincide con la senal de excitacion enviada al altavoz.

En otra serie de experimentos, los inventores aplicaron su tecnica para la extraccion de senales de voz humanas (el canto de uno de los inventores) reproducidas en los altavoces. Al igual que en la serie anterior de experimentos, iluminaron los altavoces con una luz coherente y los capturaron en imagenes con una camara enfocada en un plano retirado.

Las dos secuencias de imagenes obtenidas se procesaron en varios pasos realizados en una computadora programada apropiadamente. En el primer paso, se selecciono una muestra y se determino una dependencia temporal de su posicion en el plano de la imagen (PDA) (para cada una de las dos secuencias). En el segundo paso, se aplico un filtro de paso bajo a la dependencia del tiempo de posicion de la muestra y la senal filtrada se resto de la dependencia (para cada una de las dos secuencias); Las frecuencias correspondientes a la voz del inventor se mantuvieron en la diferencia. Las senales se purificaron: solo se conservaron esas imagenes (cuadros de secuencia), que proporcionaron una alta probabilidad (relacion senal / ruido, mas de 10) de encontrar la muestra en estas imagenes. Las senales podnan mejorarse mediante el uso de la interpolacion antes de encontrar el desplazamiento para cada senal y utilizando muestras mas grandes. Ademas, podnan mejorarse mediante la iteracion del proceso de busqueda de las muestras de SNR alta, aumentando el tamano de pfxeles de la muestra en el proceso de iteracion. Del mismo modo, la busqueda de desplazamientos tambien puede ser iterada. Incluso sin la mejora adicional, las muestras de vibraciones fueron indicativas de los sonidos de voz del cantante. Esto se verifico transformando las senales reconstruidas en senales electricas adecuadas, activando los altavoces con las senales electricas y escuchando los sonidos producidos.

En otra serie de experimentos, los inventores han detectado y extrafdo opticamente las senales de voz humana, producidas por un participante del experimento (uno de los inventores). El participante no solo hablo, sino que tambien se movio durante los experimentos (los altavoces de los experimentos anteriores no se movieron por razones ajenas a la produccion de sonido). Para la deteccion del sonido, en varios experimentos se realizo la obtencion de imagenes del patron de moteado originado en la garganta, cara (en particular el pomulo) parte posterior de la cabeza y otras regiones de la cabeza del participante. El reproductor de imagenes (camara) se enfoco en un plano desplazado hacia adelante que estaba mas cerca de la camara que la fuente del patron de moteado. En experimentos, los inventores utilizaron la misma camara Basler A312f con una matriz de 782x582 pfxeles. Las velocidades de obturacion fueron entre 40 y 100 microsegundos, en unidades de frecuencia entre 25 KHz y 10 KHz, la ganancia (parametro interno de la camara) fue de 192. La camara se uso con una lente telecentrica Computar de distancia focal de 55 mm y numero F 2,8. La velocidad de la camara era casi independiente de una cantidad de pfxeles en una region utilizada de la matriz. Los inventores utilizaron muestras de tamanos de 20x20 y 20x40 pfxeles. Se uso un laser Suwtech doble Nd-YAG con una potencia de entre 1 y 20 mW y una longitud de onda de 532 nm para crear patrones de moteado.

En las Figs. 3A y 3B, se muestran 20 x 20 muestras de dos patrones de moteado tomados secuencialmente. En la Fig. 3C se presenta una imagen desenfocada del inventor. La imagen esta desenfocada, ya que la camara estaba enfocada en un plano desplazado hacia adelante. El patron de moteado se origina en la garganta del inventor. Las imagenes del patron de moteado se correlacionaron secuencialmente para el hallazgo de desplazamiento de muestra. Se acumularon los desplazamientos diferenciales encontrados de la muestra. En la Fig. 3D se presentan dos ejemplos Ri y R ²de la trayectoria de la muestra en el plano de imagen (es decir, PDA). Una parte de la trayectoria superior y su promedio deslizante se muestran en una vista mas detallada en la Fig. 3E. Las lmeas se indican Ri y Ai, respectivamente. La trayectoria real promediada de manera deslizante, es decir, la trayectoria Ai, corresponde al movimiento principal de la persona (mayormente inclinacion). Las vibraciones de la trayectoria real Ri alrededor de la trayectoria filtrada Ai corresponden a la voz de la persona.

En la Fig. 3F se muestra una diferencia entre las trayectorias reales y suavizadas del patron de moteado. La desviacion de la trayectoria de su promedio deslizante puede corresponder total o parcialmente a los movimientos acusticos de la persona (vibraciones de inclinacion). Por lo tanto, el espectro de voz deslizante de la diferencia entre trayectorias reales y suavizadas es indicativo de la voz humana. El espectro deslizante se puede encontrar al transformar de manera deslizante la dependencia de la desviacion temporal en el dominio de la frecuencia y seleccionar desde este dominio la banda de frecuencia de voz (por ejemplo, la banda de frecuencia de voz de telefoma que vana de aproximadamente 300 Hz a 3400 Hz). El intervalo de tiempo deslizante en el que se realiza la transformacion puede ser de 10 ms. Para la deteccion y extraccion de voz, se puede utilizar el desplazamiento del patron de moteado en cualquier direccion en el plano de PDA.

En la Fig. 3G se muestra un espectrograma calculado a partir de la evolucion temporal de la posicion del patron de moteado en la PDA. El eje vertical muestra la frecuencia del sonido en Hz. El eje horizontal muestra el tiempo, en decimas de segundo (0,1 s). La persona grito durante la obtencion de imagen; el grito se refleja cuando la banda S esta en frecuencias relativamente altas en el espectrograma (aproximadamente 120 Hz).

Los inventores realizaron simulaciones para un diseno de varias configuraciones de deteccion de voz mas. En las simulaciones, utilizaron 2 cm como valor del diametro del punto de iluminacion (es decir, D = 2 cm).

Para la longitud de onda de 400 nm, la distancia focal F = 10 mm (un valor bastante pequeno) y el numero f de F# = 1 (es decir, el diametro de apertura de 0= 10 mm), se calculo que la distancia maxima del objeto era aproximadamente Z2(max)=500 m. Disminuir el diametro de apertura 0 (aumentando el numero f F #) disminuira Z²(max). Se calculo que una distancia adecuada del plano de enfoque de la camara estaba entre 20 cm y 6 m. El calculo se realizo para preservar la condicion de campo lejano. Para la longitud de onda de 2 micrones y numero f de F # = 1, los inventores obtuvieron la distancia maxima de objeto Z²(max)de aproximadamente 100 m. Un intervalo adecuado para la distancia del plano de enfoque Z³no cambio.

Para una longitud de onda de 400 nm, la distancia focal F = 1000 mm (un valor bastante grande) y el numero f F# = 1 (es decir, el diametro de apertura 0 = 1000 mm), la distancia maxima calculada del objeto Z²(max) fue de aproximadamente 50 km, mientras que la distancia minima calculada en el plano de enfoque Z³(min) fue de aproximadamente 3 km. Nuevamente, estos valores se calcularon para la preservacion de la aproximacion de campo lejano. Ademas, se puede estimar una distancia maxima del plano de enfoque de tal manera que se conserve la condicion del campo lejano. Para una longitud de onda de 2 micrones, los inventores obtuvieron para las mismas condiciones (D = 2 cm y 0 = 1000 mm) que la distancia maxima del objeto es Z²(max) = 10 km.

En otra serie de experimentos, los inventores han usado su tecnica para detectar los latidos cardfacos del asistente. Con este fin, tomaron imagenes del patron de moteado que se origino en el pecho del asistente, cubierto con un pano. En la Fig. 4A se muestra una dependencia temporal del desplazamiento de la muestra extrafda por correlacion. El eje de tiempo se dibuja en unidades, cinco mil (5000) de los cuales corresponden a 20 segundos. La senal (el desplazamiento del pico de correlacion) se mide en pfxeles (o en unidades de pfxeles). En la Fig. 4B se muestra un espectrograma de la senal. Los latidos cardfacos son bien distinguibles. Asf, la tecnica inventada permite el monitoreo sin contacto de la frecuencia cardfaca humana. Este monitoreo sin contacto puede ser utilizado en hospitales para monitorear pacientes, en operaciones de rescate para detectar signos vitales de vfctimas de accidentes, y en deportes y entrenamiento ffsico. Los latidos cardfacos tambien pueden detectarse sin contacto mediante la obtencion de imagen de un patron de moteado producido en la articulacion de la mano.

La tecnica de los inventores puede usarse no solo para detectar la presencia de latidos cardfacos, sino tambien para determinar parametros medicos tales como la frecuencia cardfaca (es decir, el pulso) y la presion arterial y para caracterizar la tension ffsica experimentada por un individuo (un humano o un animal). Esto debena ser util en medicina, medicina veterinaria y agricultura. Ademas, la tecnica de los inventores se puede utilizar para obtener cardiogramas opticos (OCG). Una OCG puede construirse a partir de una secuencia de imagenes de un patron de moteado estacionario, en donde estas imagenes son indicativas de vibraciones asociadas con vibraciones del corazon y la secuencia es indicativa de latidos cardfacos. La ultima condicion significa que la secuencia, preferiblemente, debe tomarse con una frecuencia superior a la frecuencia de Nyquist para los latidos cardfacos. La OCG se puede usar no solo para determinar las condiciones de salud, sino tambien para la autentificacion, ya que la OCG parece ser una caractenstica repetible individualizada.

Los inventores han realizado una serie de experimentos en los que utilizaron OCG para la determinacion del pulso y la caracterizacion de la tension ffsica. En el experimento, iluminaron las partes del cuerpo de los participates del experimento con un laser Nd: YAG que funcionaba a una longitud de onda de 532 nm y tomaron imagenes de patrones de moteado coherente reflejado con una camara digital modelo Pixel Link A741. La camara y el laser se colocaron lado a lado. Los participates estaban separados por una distancia de aproximadamente 1 m de la camara. La camara estaba enfocada en un rango lejano de unos 20 m. Para la extraccion de vibraciones, se utilizaron regiones espaciales (muestras) de 128 por 128 pfxeles. El plano de correlacion fue de 256x256 pfxeles; el pico de correlacion aparecio en algun lugar cerca de su centro.

Refiriendose a la Fig. 5A, se muestra una representacion de frecuencia (transformada de Fourier) de una dependencia temporal de una coordenada de la misma muestra encontrada en una secuencia de imagenes de patron de moteado. En otras palabras, se muestra la transformada de Fourier de OCG u OCG en el dominio de la frecuencia. Los patrones de moteado se originaron en las articulaciones de las manos de un sujeto. Las imagenes fueron tomadas a una velocidad de 20 Hz. Se tomaron quinientas (500) imagenes (cuadros) y la resolucion espectral resultante, por lo tanto, fue 1 / (500/20) = 0,04 Hz. La transformada de Fourier se realizo sobre una secuencia de 490 cuadros; estas unidades de resolucion se utilizaron para el eje de frecuencia en la Fig. 5A. La frecuencia es cero en el pico central, mas alto de la transformada de Fourier, posicionada en 245 unidades en la grafica (la transformada de Fourier se desplaza de 0, ya que se representa en las unidades de la representacion). La representacion es simetrica, porque la senal temporal es real. El siguiente pico espectral mas alto se ubica en la marca 279. Este pico corresponde a los latidos cardfacos que ocurren con una frecuencia de 0,04 (279-245) Hz = 1,36 Hz. Se realizo una medicion de control con el Reloj Polar; su resultado fue de 1,33 pulsos / seg.

La medicion de la frecuencia del pulso se repitio para el mismo sujeto (# 1) con tension ffsica. La respectiva transformada de Fourier se muestra en la Fig. 5B. Esta vez, el pico no central mas alto estaba en una marca 287 y una frecuencia de pulso de 0,04 (287-245) Hz = 1,68 Hz. La respectiva medida del reloj Polar fue 1,783 (pulsos por segundo).

Cuatro mediciones sucesivas se realizaron a una velocidad de 100 Hz; Se tomaron 1000 imagenes en ventanas de tiempo de 10 segundos. En la primera medicion de estos cuatro, la medicion del Reloj Polar de control dio el resultado de 1,033 pulsos por segundo, para un Sujeto # 2 en reposo. Dado que la resolucion espectral fue 1 / (1000/100) = 0,1 Hz y 990 cuadros participaron en el calculo espectral, el pico tuvo que aparecer en la marca 1,033 / 0,1 495 = 505,3. De hecho, en la Fig. 5C, el pico aparece en la marca 506. En la segunda medicion, realizada para el Sujeto # 3 que experimenta tension ffsica despues de la actividad ffsica, la medicion del Reloj Polar fue de 1,433 pulsos por segundo; por lo tanto, el pico tema que aparecer en la marca 1,433 / 0,1 495 = 509,3. El pico aparecio en la marca 509 (Fig. 5D). En la siguiente medicion, el resultado del Reloj Polar fue 1,216 Hz, para un Sujeto # 3 en reposo; por lo tanto, el pico se anticipo en la marca 1,216 / 0,1 495 = 507,2. El pico se obtuvo en la marca 507 (Fig.

5E, esta vez el patron de moteado se origino en la garganta del sujeto). En la ultima medicion de las cuatro, la medicion del Reloj Polar fue de 1,5 pulsos por segundo, para el Sujeto # 3 con tension ffsica, y por lo tanto el pico se anticipo en la marca 1,5 / 0,1 495 = 510. De hecho, los inventores recibieron el pico en la marca 510 (Fig. 5F, el patron de moteado se origino en la garganta del sujeto).

Por lo tanto, se ve que la tecnica del inventor es capaz de ser utilizada para la medicion de la frecuencia cardfaca sin contacto.

Ademas, los inventores han realizado una serie de experimentos que demostraron que OCG tiene caractensticas altamente individualizadas. Los experimentos se realizaron con la misma configuracion utilizada en los ejemplos de las Figs. 5C-5F. La velocidad de imagen fue de 100 Hz. En la Fig. 6A se muestra un OCG en el dominio del tiempo de un Sujeto # 4, con un solo penodo de este OCG ampliado en el recuadro. Este penodo solo puede ser suficiente para su uso como firma, ya que el OCG generalmente se repite en otros penodos. En la Fig. 6B se muestra un OCG de un Sujeto # 5. Este OCG tambien generalmente se repite. Las firmas de los Sujetos # 4 y # 5 se ven diferentes; y los latidos del Sujeto # 5 en general tienen una alta correlacion entre sf y una baja correlacion con los latidos del Sujeto # 4. Los latidos de cada sujeto conservan su forma temporal unica. En las Figs. 6C y 6D se presentan OCGs de un sujeto # 6 en reposo en diferentes dfas. Las firmas son iguales, a pesar del penodo de tiempo transcurrido entre las mediciones. En las Figs. 6E y 6F se presentan los OCG de los Sujetos # 7 y # 8. Diferentes Sujetos tienen diferentes firmas.

Por lo tanto, OCG parece llevar una firma unica de una persona como, por ejemplo, huellas dactilares o impresiones de retina. Por lo tanto, OCG puede usarse como una llave de entrada a areas seguras. Por otro lado, OCG tambien transmite informacion sobre la condicion medica y / o de esfuerzo de la persona. Esto, por ejemplo, se puede usar en un detector de mentiras: cuando una persona miente, su OCG cambiara y esto se puede detectar con la tecnica de la presente invencion.

De forma similar a los ejemplos anteriores, la tecnica de los inventores se puede usar para obtener imagenes biomedicas de un feto. Las vibraciones del feto pueden ser excitadas por ultrasonido. Las ondas de sonido del feto reflejadas se pueden capturar en imagenes mediante la tecnica de los inventores, ademas o en vez de acusticamente.

Algo similar al ejemplo de OCG, la tecnica de los inventores se puede utilizar para el diagnostico y el reconocimiento o la autentificacion de vefffculos. Una imperfeccion en el trabajo del motor del automovil a menudo resulta en un sonido espedfico de esta imperfeccion o una interrupcion del sonido del motor; muchos conductores y mecanicos utilizan estos detalles para encontrar la causa de la imperfeccion. Sin embargo, tal diagnostico por escucha es diffcil, en parte debido al ruido hecho por el motor, en parte debido a la limitada audicion de los seres humanos. Ademas, la fuente del sonido a menudo no se puede localizar facilmente. El uso de la tecnica de los inventores permite detectar y caracterizar varios sonidos de motores y vefffculos, incluso cuando todavfa son debiles para el ofdo humano; y tambien permite localizar las fuentes de los sonidos. Ademas, la deteccion optica permite lograr una mayor precision sobre la deteccion acustica. Por lo tanto, la tecnica de los inventores sera util no solo para establecer el origen de las fallas, sino tambien para prevenirlas en las etapas iniciales. Esto conlleva la posibilidad de un mejor mantenimiento de los vefffculos.

En vista de lo anterior, las aplicaciones de la tecnica de los inventores al diagnostico de vefffculos pueden usar una o mas secuencias de imagenes de un patron de moteado estacionario, en donde estas imagenes son indicativas de vibraciones asociadas con un vetnculo y la secuencia es indicativa de una operacion del vetnculo. Estas imagenes pueden ser imagenes (desenfocadas) de la parte o partes del motor de un vetnculo. Las imagenes tambien pueden ser imagenes (desenfocadas) del sistema de ruedas o la transmision de un vetnculo. El vetnculo puede ser operado con el motor en reposo; el vetnculo puede tener ruedas que pueden ser o no rotadas por el motor. La secuencia puede almacenarse en una memoria, tal como la memoria de una computadora de proposito general, o la memoria de un dispositivo especializado, o un soporte de memoria (por ejemplo, una memoria operativa, una memoria de video, un disco compacto, un disco optico, un disco duro, un dispositivo de memoria flash, etc.). El propio vetnculo puede ser un automovil, un barco, una locomotora, un avion, un helicoptero o cualquier otra operacion cuyo funcionamiento o motor este asociado a vibraciones mecanicas. Los diagnosticos del vetnculo tambien pueden utilizar un conjunto de secuencias de imagenes tomadas a diferentes velocidades del motor y / o para diferentes partes del vetnculo.

La tecnica de los inventores tambien se puede utilizar en aplicaciones de seguridad del tiogar. Por ejemplo, se puede utilizar para distinguir vetnculos, por ejemplo, automoviles (para estos fines, actualmente se utilizan placas de matncula). En particular, puede ser utilizado para encontrar vetnculos camuflados. Los vetnculos que aparecen de forma similar pueden distinguirse, por ejemplo, por sus motores, que tienen diferentes firmas vibratorias. En movimiento, aunque el motor esta oculto en el interior del vetnculo, las vibraciones se transfieren al exterior del vetnculo y, por lo tanto, se pueden encontrar las vibraciones mediante la imagen desenfocada de los patrones de moteados formados en el exterior del vetnculo (por ejemplo, capo, cuerpo, protectores contra el viento).

Los expertos en la tecnica apreciaran facilmente que pueden aplicarse diversas modificaciones y cambios a las realizaciónes de la invencion como se describe anteriormente en este documento sin apartarse de su alcance definido en y por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para su uso en la deteccion de movimiento de un objeto, comprendiendo el procedimiento: obtener imagenes de un patron de moteado coherente, que se propaga desde el objeto, mediante un sistema de obtencion de imagenes focalizado en un plano desplazado del objeto,

generar una secuencia de imagenes desenfocadas,

procesar dicha secuencia de las imagenes desenfocadas de los patrones de moteado coherentes, y determinar un desplazamiento entre las regiones del objeto que aparecen en cada par de imagenes secuenciales del objeto, incluyendo cada una de dichas regiones un patron de moteado estacionario formado por luz originada en la misma region del objeto, siendo dicho desplazamiento indicativo de correlacion entre los patrones de moteado secuenciales correspondientes al movimiento originado en el objeto.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho plano desplazado se encuentra entre el sistema de obtencion de imagenes y el objeto, o situado mas lejos del sistema de obtencion de imagenes que el objeto.

3. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en el que dicho plano esta situado mas lejos que D2/4A desde el objeto, siendo D y A respectivamente un tamano y una longitud de onda del patron de moteado en el objeto, estando de este modo dicho plano en un campo lejano del objeto.

4. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende iluminar el objeto con una luz coherente, formando de este modo dicho patron de moteado coherente.

5. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el objeto se esta moviendo.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que el movimiento esta asociado con la vibracion de una parte de un cuerpo vivo y / o una tela sobre un cuerpo vivo.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que dicho movimiento corresponde a al menos uno de los siguientes: una voz, una secuencia de latidos cardfacos, un latido cardfaco resuelto en una estructura de un latido cardfaco.

8. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que dicho objeto comprende una parte del cuerpo vivo seleccionada de una articulacion de la mano, un torso, una fosa temporal, una garganta, un pomulo, una cabeza, un estomago.

9. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que dicho objeto comprende una parte del vehfculo que es un automovil o una parte interior del vehfculo tal como parte del motor del vehfculo o una parte exterior del vetnculo.

10. El procedimiento de la reivindicación 7 u 8, en el que la obtencion de imagenes se repite al menos dos veces para obtener una secuencia de al menos dichas primera y segunda imagenes de los patrones de moteado coherentes, y determina una secuencia de los desplazamientos entre regiones del objeto.

11. El procedimiento de la reivindicación 6, que comprende procesar datos de imagen obtenidos por dicha obtencion de imagenes del patron de moteado coherente que se propaga desde un sujeto, dicho procesamiento comprende al menos uno de los siguientes: (i) determinar al menos uno de los latidos cardfacos, pulso sangumeo, o presion arterial del sujeto, y (ii) caracterizar una tension ffsica experimentada por el sujeto.

12. El procedimiento de la reivindicación 10, que comprende procesar la imagen del objeto obtenida por dicha obtencion de imagenes del patron de moteado coherente que se propaga desde el objeto, comprendiendo dicho procesamiento realizar al menos uno de los siguientes: extraer la voz de dicha secuencia; extraer la secuencia de los latidos cardfacos, extraer la estructura de los latidos cardfacos, extraer la estructura de los latidos cardfacos y compararla con una estructura de un latido cardfaco del mismo corazon o corazon diferente.

13. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, para su uso en la deteccion de movimiento, comprendiendo el procedimiento: determinar un desplazamiento entre regiones de un objeto que aparecen en la primera y segunda imagenes del objeto, incluyendo cada una de dichas regiones el patron de moteado estacionario formado por la luz originada en la misma region del objeto y captado en imagen enfocando sobre el plano que esta desplazado del objeto; y determinar el movimiento del objeto a lo largo de las dimensiones de inclinacion.

14. Un sistema para su uso en la deteccion de movimiento de un objeto, comprendiendo el sistema: una fuente de un haz de luz coherente y un sistema de obtencion de imagenes, siendo dicho sistema de obtencion de imagenes capaz de ser enfocado sobre un plano desplazado del objeto y generar un secuencia de imagenes desenfocadas del objeto obtenidas a lo largo del tiempo e incluir la secuencia de patrones de moteado coherentes que se propagan desde el objeto; y una unidad de procesamiento asociada con dicho sistema de obtencion de imagenes, estando dicha unidad de procesamiento configurada y operativa para determinar un desplazamiento entre cada dos imagenes secuenciales de los patrones de moteado generados por el objeto, siendo dicho desplazamiento indicativo de la correlacion entre los patrones de moteado secuenciales correspondientes al movimiento originado en el objeto.

15. El sistema de la reivindicación 14, en el que dicho plano esta situado entre el objeto y la ubicacion de la interseccion, o mas lejos del objeto.

16. Un dispositivo que comprende: una memoria que comprende datos indicativos de una secuencia de imagenes desenfocadas de un patron de moteado coherente estacionario originado en un objeto; y un procesador configurado y operable para analizar dicha secuencia de imagenes de los patrones de moteado coherentes estacionarios y determinar un desplazamiento entre cada dos imagenes secuenciales del patron de moteado, determinando asf una secuencia de valores de desplazamiento entre las imagenes en la secuencia de imagenes del patron de moteado estacionario indicativo del movimiento del objeto.