用于检测皮肤刺激部位的皮肤刺激装置和方法以及计算机程序产品 【技术领域】
本发明涉及设置有至少一个用于局部刺激皮肤的刺激器的皮肤刺激装置。
本发明还涉及皮肤刺激部位检测方法。
背景技术
在所谓的“Pointer Excel II”和“Pointer Plus”针中，描述了较少刺激装置。这些是用于施加电-针压法的皮肤装置。
针压法是来自传统中医学的技术，其涉及在身体上施加压力-压力(pressure-to-pressure)点。传统地压力使用手指或者手来施加，并且其被认为改变了被称为“Qi”的生命力或能量的内部流动。紧次于压力，其他形式的皮肤刺激也被认为具有与传统针压法相同的效果和/或采用相同的原理，诸如通过电磁辐射、热、电、振动等进行的刺激。
例如，针压法可能用于进行加固、镇静或者移除假定的内部流动的阻塞。通过“传统中医学”理论已知的是人体具有14条“假想经络”或者能量通道，它们可在整个身体上运载能量。这些经络从指尖开始，与大脑连接然后连接到与特定经络相关的器官。针压法的目标可以是通过沿着身体的14条主要经络刺激特定部位(穴位)来释放被阻塞的能量。研究表明，在某些点上施加压力使大脑释放更多的内啡肽(作为天然止痛药的小蛋白质)。使用针压法的优点可包括缓解痛苦、平衡身体并保持良好的健康状态，减少紧张，增加循环并使身体深度放松。已知针压法的一个分支是反射疗法，其中压力主要被施加到手和/或足的底部。
市场上有许多可得到的书籍解释了自针压法的理论和技术。针压法(和反射疗法)可由本人施加或者对另外的人施加。当将压力施加到正确的穴位上时针压法被认为特别有效。专家知道如何识别这些穴位。但是，不是专家的人可能发现难以将压力施加到正确的穴位上。通过手册识别这些点可能是不正确的，因而是无效的。
理想的是提供这样一种皮肤刺激装置，其具有保证致动器在所识别的穴位处激活的机构。这就提出了提供这样一种装置的问题，该装置具有识别与预定部位对应的实际皮肤部位的机构，所述预定部位例如是理论上已知的穴位。
在前述公开中描述的装置包括用于提供电皮肤刺激的探头。该探头还用于检测探头指向的皮肤部位处的皮肤阻抗。当皮肤阻抗很低时，语音、LED和/或显示器将指示探头指向针压点(穴位)。然后，用户可以按压按钮以将预定量的电施加到该部位。
这种已知装置不能提供对预定皮肤刺激部位(穴位)的可靠检测。该装置例如可指示皮肤的低阻抗部位，而该部位可能不具有预期效果或者根本就没有效果。因此，这种装置在没有经训练的专家的帮助下是不适用的。
【发明内容】
尤其，本发明的一个目的在于提供皮肤刺激装置，其能够识别与预定部位，例如与理论上已知为穴位的预定皮肤部位对应的特定皮肤刺激部位。
尤其，本发明的一个目的在于能够指示何时定位皮肤刺激装置的致动器以刺激与预定部位，例如与理论上已知为穴位的预定部位对应的皮肤刺激部位处的皮肤，或者指示应当怎样定位皮肤刺激装置以刺激在这样的皮肤刺激部位处的皮肤。
提供了根据权利要求1所述的皮肤刺激装置。在此，使用照相机来定位由所存储数据定义的皮肤刺激部位。在一种实施方式中，通过将对身体部分所采集的图像与较早采集的图像进行比较来确定该装置是否被定位成使得刺激器处于特定部位处。在进一步的实施方式中，较早采集的图像是通过采集身体部分的概观图像，将刺激点定位在概观图像中并识别概观图像中当该装置保持更靠近手并且刺激器处于刺激部位时由照相机采集的图像部分而得到的。在另一实施方式中，较早采集的图像通过训练得到：定位该装置使得刺激器处于在手册或者专家帮助下定位的刺激部位处，并且在该装置如此定位时通过照相机采集图像。
在一种实施方式中，提供了一种皮肤刺激部位检测方法，其中提供指定相对于身体部分的特征的皮肤部位的部位信息，使用照相机采集皮肤图像，使用处理电路处理表示该图像的图像数据来确定所述特征的位置，并且基于该部位信息和确定的特征位置识别皮肤部位。这可用于实现精确的部位检测。
【附图说明】
图1显示了皮肤刺激装置的实施方式的示意性顶视图、侧视图和底视图；
图2显示了皮肤刺激装置的实施方式的示意图；
图3显示了皮肤刺激方法的实施方式的流程图；
图4显示了皮肤刺激装置的示意性顶视图、侧视图和底视图；和
图5显示了皮肤刺激装置的示意图。
【具体实施方式】
在本说明书中，相同或者相应部件具有相同或相应的附图标记。该说明书显示了典型实施方式，其仅仅用于说明。所显示的典型实施方式不应当以任何方式构成限制。
图1和2显示了针压装置1的典型实施方式，图1分别以顶视图、侧视图和底视图显示了该装置。针压装置1包括用于采集用户皮肤图像的照相机2，可展开指示器3(以展开位置显示)，刺激手柄(stimulating knob)4(其一般可被称为刺激器4)、致动按钮5、光源布置8、显示屏6和扬声器7。
图2显示了装置1的功能构造。除了这些部件以外，该装置包括处理电路40、存储单元42和振动致动器44。致动按钮5与振动致动器44耦合，以激活振动致动器44。振动致动器44配置成产生振动运动并将这些振动运动传送给刺激器4以刺激对象皮肤。存储单元42与处理电路40耦合。处理电路40具有与照相机2耦合的输入和与振动致动器44耦合的输出、显示屏6和扬声器7。
可展开指示器3可以是可伸缩的，例如使得其可被拉出到展开位置并可推回到收回位置，在该收回位置处其不从装置1展开。光源布置8被配置成照射照相机2指向的区域。处理电路40被配置成接收表示由照相机2采集的图像的电子图像信号并且处理这些电子图像信号。
图3显示了在施加到人手的操作过程中的步骤流程图。最初，指示器3被展开并且人类用户将该装置保持在展开的指示器3与手接触或者接近接触的到手的距离处。选择该距离使得照相机2能够采集整个手(或者手的大部分)的图像，优选采集包括刺激部位的手的全部(例如穴位，即用于施加针压法的部位)的图像。
在第一步骤31中，照相机2采集手的概观图像并将所采集的概观图像存储在存储单元42中。在第二步骤32中，处理电路40检测图像中一个或者多个可见身体特征(诸如沿着手的轮廓或者手掌上的线的点，纹理模式等)，并测量图像中一个或多个特征的部位或几何性质。在一种实施方式中，在该阶段使用与用户无关的特征(即对于全部或大多数人来说都相同的特征)。用于从所采集的图像检测可见身体特征的部位或性质的方法本身是已知的，因此在这里不再描述。
存储单元42存储部位信息，其在手上定义了相对于轮廓特征的至少一个刺激部位。该刺激部位指示针对特定需要的治疗用于施加刺激的部位，例如在如下场合中：诸如但不限于，区域疗法、针压法、针灸、反射疗法、推拿等。
相对于手的一个或多个特征的部位来表示每个部位。可能的特征的例子包括指尖、相邻手指从手延伸的点之间的位置，手指尖到这些点之间的线，手掌中的线或者线的交叉等。在一个例子中，每个部位都被表示为坐标系中的一组坐标，其中一个或多个特征具有已知坐标、定向和/或大小。在另一例子中，每个部位根据从一个特征的部位开始的向量来表示，所述向量根据按照这些特征的部位之间的向量或者表示特征的向量等定义的一个或多个向量来表示。
在第三步骤33中，处理电路40使用检测到的特征和部位信息来选择所采集图像中与刺激部位对应的部位。在一个例子中，通过一对特征的坐标来估计使手的特征的坐标与所测量部位相关的偏移、旋转和比例因子。在另一个例子中，确定偏移、旋转和比例因子使得其将所测量部位和通过施加偏移、旋转和比例因子得到的部位之间的均方根误差最小化。在另一例子中，检测具有特定长度和定向的特征，并从该特征估计偏移、旋转和比例因子。在又一例子中，用于表示刺激点部位的向量是从所检测的特征来评估的(其在数学上等于坐标的估计)。处理电路40从所估计的偏移、旋转和比例因子或者向量和来自存储单元42的刺激部位的表示来确定图像中的刺激部位。
一个或多个刺激部位相对于一个或多个所检测特征的相对位置由如下方式表示：借助于如下参数，该参数描述了应当怎样将所存储的概观图像中的图像坐标转换到以部位信息表示刺激部位的坐标系统中，或者相反；或者通过所存储特征的图像部位相对于定义刺激部位的部位的坐标；或者通过存储用于专门匹配刺激部位的一个或多个相关图像部分或者存储专门用于各个刺激部位的相关部分；或者通过存储用于从所存储的概观图像提取这些部分的选择信息等等。
随后，指示器3不被压缩并且用户将装置移动得更靠近手，典型地移动到刺激器4与手接触的第二距离。该第二距离很小以使得照相机2能够采集仅仅刺激器4接触到手的部位附近的一部分手的图像。处理电路40执行下一步骤120，其中，由照相机2采集特写图像数据并将其发送到处理电路40。任选地，在特写图像采集过程中处理电路40激活光源布置8，从而对手进行光照。在步骤140中，处理电路40将图像数据与在第一步骤31中采集的概观图像的一个或多个部分进行比较。选择这些部分以使得这些部分与特写图像(或其部分)对应，该特写图像是当在第三步骤33中所选部位处刺激器4与手接触时采集的。
在一种实施方式中，在所述匹配中使用所选图像部分，所选图像部分根据刺激部位相对于图像形成的表示来选择。用于将图像或其部分进行比较的技术本身是已知的。优选地，使用补偿照明差别或者在匹配之前将它们的效应移除的技术，使得不需要精确的图像内容匹配以检测匹配图像。
任选地，将概观图像中与特定刺激部位不具有特定的所选关系的多个图像部分与特写图像或其部分匹配。在这种情况下，所检测的图像(或其部分)匹配用于确定当照相机采集特写图像时照相机2指向的身体部分在概观图像中的坐标。然后将这些图像坐标与指定图像部位比较，例如通过与针对于图像部位计算的图像坐标比较，或者通过将通过匹配得到的图像坐标转换成其中刺激部位被指定的空间中的模型坐标，并且进行针对该空间的比较。使用用于匹配的增量搜索，其中处理电路40每次试图与概观图像中检测到前一匹配的位置附近的部分进行匹配。
如果图像数据与对应于皮肤刺激部位的所存储图像数据匹配，则在步骤150中检测到该匹配。或者，当检测到的照相机2的坐标与那些刺激部位对应示，则在步骤150中检测到该匹配。如果没有检测到匹配，在流程图的步骤120-140中对不同所选部位进行重复。在步骤150之后，当检测到匹配时，装置1将向用户发送信号，从而在步骤170激活刺激器4。在替代实施方式中，当检测到刺激器4处于所需部位处时，处理电路40自动激活振动致动器44。
任选地，存储单元42(或者另一种未显示的存储单元)存储与不同刺激部位有关的标记信息。在针压法应用中，例如，这些标记可以得益于来自该部位的刺激识别器官类型。在该方案中，当通过所采集的图像和概观图像中针对特定刺激部位选择的一部分之间的匹配检测到刺激器4定位在特定刺激部位处时，处理电路40布置为使得针对该特定刺激部位的标记显示在显示屏6上。
作为另一种方案，存储单元42(或者另一种未显示的存储单元)存储与不同刺激部位有关的持续时间和/或强度信息。在针压法应用中，这些标记可以识别针对每个特定部位的持续时间和/或振动幅度和/或振动频率。在该方案中，处理电路40布置为从存储单元42读取针对已经检测到刺激器4被定位在其处的刺激部位的该信息，并控制振动致动器44施加具有特定持续时间和/或振动幅度和/或振动频率(当装置由手或者自动激活时)的振动。作为替代或者另加，处理电路40使得从这些参数导出的信息在显示屏上被指示。
任选地，该装置含有传感器(未显示)，以感测由用户施加的刺激强度，并且处理电路40被配置成生成指示感测强度是否高于或低于所存储强度的信号(例如通过在屏幕7上显示这两者，或者显示差值，或者生成具有取决于该差值的频率或幅度的声音信号)。类似地，处理电路40可以执行定时功能以确定用户被施加了多长时间的刺激，当所需的刺激持续时间已经达到时(或者即将达到时)，处理电路生成信号指示。
优选地，针对多个不同点存储信息，根据刺激器4定位在该处的点来选择该信息。在进一步的实施方式中，存储有关该部位必须被刺激的顺序的信息和任选的在该顺序中刺激强度和持续时间的程序。在该实施方式中，处理电路40被布置成指示该顺序中正确的点是否被选择并任选的施加针对该顺序所定义的刺激。
应当理解的是，虽然已经给出了用于刺激手的部分的例子，但类似技术也可被用于身体的其他部位。类似地，虽然已经给出了通过振动进行刺激的例子，但是也可使用其他形式的刺激或者它们的组合，诸如通过加热，通过施加电流、辐射等等进行的刺激，其中可以使用相应地不同类型的刺激器4和驱动布置来代替刺激手柄4和振动致动器44。
虽然已经描述了特定实施方式，但应当理解的是，许多替代实施方式也是可行的。例如，虽然已经描述了两阶段过程，其中首先采集概观图像，稍后采集一个或多个特写图像，但应当理解的是，也可采用一阶段过程。两阶段过程具有当该装置处于施加刺激的位置时可从特写图像检测这些部位的优点，即便特写的距离太小而不能从它们相对于一般身体特征(独立的人)的位置信息提供足够的图像数据来定位所需的刺激部位时也是如此。
在作为替代的例子中，概观图像或其部分可被存储用于稍后的会话，使得在那些会话中将仅仅需要匹配步骤。在这种情况下，概观图像或其部分在所述会话中用作与所选部位结合的部位信息。
在替代实施方式中，不需要使用概观图像。例如，与所采集图像的匹配还可有利地将装置1与特定用户、身体部分匹配，和/或在专家和/或手册的帮助下(重新)设置装置1。在这种情况下，处理电路40支持到学习模式的转换，当转换到学习模式时，处理电路40接收来自用户的选择，例如通过在致动开关5时进行检测。在将选择发送到处理电路之前，用户在手册的帮助下将刺激器4定位在刺激部位处，或者专家为用户完成这些工作。作为响应，处理电路40使得照相机采集图像并且例如将图像存储在存储电路42中，以便稍后在匹配过程中使用。
这可以对于同一穴位和/或多个刺激部位的多个定向重复。当用于匹配的数据包括对其用户本人已经指示该部位的所采集图像数据时，刺激部位的定位可更精确。该数据可在刺激之前或之后设置一次或者每次都设置。这样可得到灵活和精确的装置。
这样，对其采集图像的手的部分直接用作用于定位刺激部位的特征。
作为另一替代，通过装置以特写的距离在手上方进行扫描，沿着该路径采集图像，并通过压合(stitching)所成像的采集的特写图像得到概观图像，所需概观图像用于定位手的特征和采集所有刺激部位。在这种情况下，在已经扫描了足够的手的部分之后可开始检测刺激器4是否处于刺激距离。
在另一替代实施方式中，特写图像采集阶段被排除。例如这是如果装置1可以在离手足够的距离处提供刺激来采集概观图像的情况。在这种情况下，在第三步骤33中选择的部位可直接用于确定刺激器是否指向所需的部位。
在有利的实施方式中，图像处理电路40被配置成使得在采集图像数据的同时用户不需要将手保持在相对于该装置的特定定向R。例如这可以通过以多个参考图像执行匹配步骤来实现，当该装置处于相对于手的各个定向时，每个参考图像对应于刺激器被定位以刺激刺激点时预期的图像。
在另一实施方式中，处理电路40被配置成当刺激器4没有定位在皮肤刺激部位时使给用户的信号指示朝向皮肤刺激部位的所需运动方向。例如这可以通过将所采集的特写图像与在不同部位处的概观图像的部分相匹配以检测当前部位并确定从当前部位到从第三步骤33所选的所需刺激部位的方向，且在显示屏6上显示该方向和/或给出声音指示来实现。
虽然已经显示了其中用户必须开始刺激的实施方式，但在替代实施方式中，处理电路40本身可激活刺激器4。在替代实施方式中，刺激器4包括电、机械和/或加热元件中的一个、多个或它们的组合，诸如振动元件、红外光、电磁辐射元件、电极、针、压力元件等。在图4中显示了典型实施方式，其中刺激器4包括电极4A、4B，通过将预定量的电流提供到穴位来施加刺激。
可展开指示器3也是可选的。或者，距离可通过所检测的手(手的部分，或者其他身体部分)在图像中的大小来确定。在这种情况下，如果距离不适于定位所有需要的刺激部位，那么处理电路40可配置成生成报警信号以改变距离。任选地，该距离可使用距离传感器(未显示)测量，其中可在显示器6和/或扬声器7的帮助下将距离反馈信号发送给用户，使用户能够方便地将装置定位在用于采集概观图像的合适距离处。还任选地，可提供光指示器并且处理电路40可布置成将光指示器指向一刺激部位，其当该装置仍然位于用于采集概观图像的距离处时使用概观图像来检测。这使用户能够使刺激器移动到指示部位。或者，该装置可装备有图像投影单元，并且处理电路40可配置成将图像投影到手上，其中标记有一个或多个刺激部位。在这种情况下，所投影的图像根据手的检测位置被偏移、缩放并旋转。这使得用户能够将刺激器移动到指示部位。在一种实施方式中，光源布置8可由单光源构成，或者光源布置可一起被省略。
在图5中显示了另一种实施方式，显示了根据本发明的皮肤刺激装置1，其可被集成到PDA14(个人数字助理)中或者移动电话中，或者以连接到PDA或移动电话的添加装置来实现。因此，这种类型的装置可用于将治疗施加到身体的一部分。在一种实施方式中，装置1包括用于刺激皮肤的IR加热元件4C。或者，可以使用任何其他类型的刺激器。加热元件4C可与PDA 14连接，用于照相机2以便进行图像采集。照相机2可最初形成PDA14或者移动电话的一部分。针压法软件以及设置可在PDA 14中的处理电路40和存储单元42的帮助下被下载和/或安装，使得可以选择穴位，这将触发来自PDA 14的信号。按钮5可被激活以致动加热元件4C。
虽然已经显示了单一存储单元42，其主要包括例如闪存、但也可使用更为复杂的存储布置，例如包括用于所采集的图像数据的RAM存储器和用于部位信息的ROM等等。而且，可交换存储器也可被用于刺激部位信息，使得可插入不同的刺激程序。作为另一替代，如果装置是移动电话或者PDA的一部分，可下载刺激程序。任何类型的存储器或者它们的组合都可被使用，诸如硬盘、闪存、电池供电(battery backed up)RAM等等。
虽然已经显示了优选实施方式，其中照相机相对于刺激器以固定关系定位，作为替代地，也可使用可变关系，该装置包括例如照相机部分和刺激器部分，照相机部分还被用于测量刺激器相对于手的位置，或者指示检测到的刺激部位(例如通过投影)的光。可以理解的是，这比包括以固定关系在一起的照相机和刺激器的装置更为复杂，但不简便。
处理电路40是可编程处理器或者编程以执行上述操作的不同可编程处理器的组合，和/或处理电路40可包括专用硬件部分例如用于执行匹配。