JP6765678B2 - Pulse wave detector and pulse wave detection program - Google Patents

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Description

本発明は、人間の脈波を検出する脈波検出装置および脈波検出プログラムに関するものである。 The present invention relates to a pulse wave detection device and a pulse wave detection program for detecting a human pulse wave.

人間の生理学的な状況を把握するうえで脈波の検出は極めて重要である。脈波の検出にあたっては、まず、動画の画面に矩形形状の評価領域を設定して、被験者の顔が評価領域に入るように着席してもらい、静止した状態の顔を動画で撮影する。脈波の検出を屋内で行う場合、窓から入る日光が光源として用いられる。得られた動画をR成分、G成分、B成分の各成分に分離して平均すると、脈波がのった変動が得られる。これら各成分には、ヘモグロビンの光の吸収特性などに応じて重みづけされた脈波信号が含まれており、これに対してICA(Independent Component Analysis;独立成分分析)などを行うと脈波が得られる。 Detection of pulse waves is extremely important for understanding the physiological situation of human beings. In detecting the pulse wave, first, a rectangular evaluation area is set on the screen of the moving image, the subject's face is seated so as to enter the evaluation area, and the stationary face is photographed in the moving image. When detecting pulse waves indoors, sunlight entering through a window is used as a light source. When the obtained moving image is separated into each component of R component, G component, and B component and averaged, a fluctuation with a pulse wave is obtained. Each of these components contains a pulse wave signal weighted according to the light absorption characteristics of hemoglobin, and when ICA (Independent Component Analysis) or the like is performed on this, the pulse wave is generated. can get.

このように動画から脈波が得られるのは、被験者の心臓の鼓動に伴って血管の体積が変化することにより、日光が皮膚を透過する光学距離が変化し、これが顔からの反射光の変化として現れるからである。 The pulse wave is obtained from the moving image in this way because the volume of blood vessels changes with the heartbeat of the subject, and the optical distance through which sunlight passes through the skin changes, which is the change in the reflected light from the face. Because it appears as.

さて、脈波の検出を屋外で行う場合、例えば脈波検出装置を車両に搭載してドライバ(被験者)の脈波を検出する場合、環境光の明度変化が外乱要素となって脈波の検出が困難となる。特許文献1,2には、脈波の検出にあたって、環境光の明度変化の影響を取り除く技術が開示されている。該技術によれば、被験者が車両などで移動することにより明度が変化する場合でも、良好に脈波を検出できる。 When the pulse wave is detected outdoors, for example, when the pulse wave detection device is mounted on the vehicle to detect the pulse wave of the driver (subject), the change in the brightness of the ambient light becomes a disturbance factor and the pulse wave is detected. Becomes difficult. Patent Documents 1 and 2 disclose a technique for removing the influence of a change in the brightness of ambient light in detecting a pulse wave. According to the technique, even when the brightness changes due to the subject moving in a vehicle or the like, the pulse wave can be detected satisfactorily.

特開2016−193021号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-193021 WO2016−159150号公報WO2016-159150

しかしながら、被験者が車両などで移動等する場合には環境光は頻繁に変化する。かかる環境光の変化は、明度変化のみならず、色変化も伴う。脈波信号は顔の色変化から測定するので、環境光の色変化は大きな外乱となり、上記特許文献1,2の技術によっても脈波の検出は困難であるという問題点があった。 However, when the subject moves in a vehicle or the like, the ambient light changes frequently. Such a change in ambient light is accompanied by not only a change in brightness but also a change in color. Since the pulse wave signal is measured from the color change of the face, the color change of the ambient light becomes a large disturbance, and there is a problem that it is difficult to detect the pulse wave even by the techniques of Patent Documents 1 and 2.

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、環境光の色変化の影響を取り除いて脈波を検出することができる脈波検出装置および脈波検出プログラムを提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a pulse wave detection device and a pulse wave detection program capable of detecting a pulse wave by removing the influence of a color change of ambient light. It is an object.

この目的を達成するために本発明の脈波検出装置は、対象者の皮膚を含む領域を少なくとも所定時間以上撮影する撮影手段と、その撮影手段により撮影された皮膚領域の画像について、脈波の強い領域と弱い領域とを特定する強弱特定手段と、その強弱特定手段により脈波の強い領域に特定された領域について前記撮影手段により撮影された画像の信号を測定する強領域測定手段と、前記強弱特定手段により脈波の弱い領域に特定された領域について前記撮影手段により撮影された画像の信号を測定する弱領域測定手段と、その弱領域測定手段により測定された脈波の弱い領域の信号に基づいて、前記強領域測定手段により測定された脈波の強い領域の信号を補正する補正手段と、その補正手段により補正された脈波信号を出力する出力手段とを備えている。 In order to achieve this object, the pulse wave detection device of the present invention refers to a photographing means for photographing an area including the skin of a subject for at least a predetermined time and an image of the skin area photographed by the photographing means. A strong / weak region measuring means for identifying a strong region and a weak region, a strong region measuring means for measuring a signal of an image taken by the photographing means for a region specified as a region having a strong pulse wave by the strong / weak specifying means, and the above-mentioned A weak region measuring means for measuring a signal of an image taken by the photographing means and a signal of a weak pulse region measured by the weak region measuring means for a region specified as a region where the pulse wave is weak by the strength specifying means. Based on the above, the correction means for correcting the signal in the strong region of the pulse wave measured by the strong region measuring means and the output means for outputting the pulse wave signal corrected by the correction means are provided.

また本発明の脈波検出プログラムは、対象者の皮膚を含む領域を少なくとも所定時間以上撮影した画像を取得する画像取得機能と、その画像取得機能により取得された皮膚領域の画像について、脈波の強い領域と弱い領域とを特定する強弱特定機能と、その強弱特定機能により脈波の強い領域に特定された領域について前記画像取得機能により取得された画像の信号を測定する強領域測定機能と、前記強弱特定機能により脈波の弱い領域に特定された領域について前記画像取得機能により取得された画像の信号を測定する弱領域測定機能と、その弱領域測定機能により測定された脈波の弱い領域の信号に基づいて、前記強領域測定機能により測定された脈波の強い領域の信号を補正する補正機能と、その補正機能により補正された脈波信号を出力する出力機能と、をコンピュータに実現させるものである。 Further, the pulse wave detection program of the present invention has an image acquisition function for acquiring an image obtained by capturing an image of a region including the subject's skin for at least a predetermined time, and an image of the skin region acquired by the image acquisition function. A strength identification function that identifies a strong region and a weak region, and a strong region measurement function that measures a signal of an image acquired by the image acquisition function for a region specified as a region with a strong pulse wave by the strength identification function. A weak region measurement function that measures the signal of the image acquired by the image acquisition function for a region specified as a region where the pulse wave is weak by the strength identification function, and a weak region measurement function of the pulse wave measured by the weak region measurement function. Based on the signal of, the computer realizes a correction function that corrects the signal in the strong region of the pulse wave measured by the strong region measurement function and an output function that outputs the pulse wave signal corrected by the correction function. It is something that makes you.

本発明の脈波検出装置および脈波検出プログラムによれば、脈波の強い領域(目標領域)の信号を、脈波の弱い領域(参考領域)の信号に基づいて補正し、これを脈波信号として出力する。よって、色補正のための背景(カラーチェッカーや皮膚色背景)を必要とせずに、環境光の色変化の影響を取り除いて脈波を検出できるという効果がある。また、脈波の強い領域(目標領域)の皮膚色と脈波の弱い領域(参考領域)の皮膚色とは似ているので、通常に比べて単純なアルゴリズムで脈波信号の補正ができるという効果がある。即ち該脈波信号を短時間で補正できるという効果がある。 According to the pulse wave detection device and the pulse wave detection program of the present invention, the signal in the strong pulse wave region (target region) is corrected based on the signal in the weak pulse wave region (reference region), and this is corrected. Output as a signal. Therefore, there is an effect that the pulse wave can be detected by removing the influence of the color change of the ambient light without requiring a background (color checker or skin color background) for color correction. Also, since the skin color in the region where the pulse wave is strong (target region) and the skin color in the region where the pulse wave is weak (reference region) are similar, it is possible to correct the pulse wave signal with a simpler algorithm than usual. effective. That is, there is an effect that the pulse wave signal can be corrected in a short time.

脈波検出装置の外観を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the appearance of the pulse wave detection device. (a)は、脈波検出装置の電気的構成を示すブロック図であり、(b)は、検出領域テーブルを模式的に表した図であり、(c)は、強領域データを模式的に表した図である。(A) is a block diagram showing an electrical configuration of a pulse wave detection device, (b) is a diagram schematically showing a detection region table, and (c) is a diagram schematically showing strong region data. It is a representation figure. 画像の領域を模式的に表した図である。It is a figure which represented the area of an image schematically. メイン処理のフローチャートである。It is a flowchart of a main process. 領域取得処理のフローチャートである。It is a flowchart of an area acquisition process. メイン処理および領域取得処理を説明するための図であり、(a)は、カメラから取得された画像を示した模式図であり、(b)は、(a)の画像から抽出した顔画像を示した模式図であり、(c)は画像履歴メモリに存在する顔画像におけるG値の周波数スペクトルを示した図である。It is a figure for demonstrating the main process and the area acquisition process, (a) is a schematic diagram which showed the image acquired from a camera, (b) is a face image extracted from the image of (a). It is a schematic diagram shown, and (c) is a figure which showed the frequency spectrum of the G value in the face image existing in the image history memory. 領域取得処理を説明するための図であり、(a)は、顔領域を模式的に示した図であり、(b)は、各顔領域におけるG値の時間推移の波形を模式的に示した模式図であり、(c)は、画像履歴メモリに記憶された顔画像における、G値の周波数スペクトルを模式的に示した図である。It is a figure for demonstrating the area acquisition process, (a) is a figure which showed typically the face area, (b) is a figure which shows typically the waveform of the time transition of G value in each face area. FIG. 5C is a diagram schematically showing a frequency spectrum of a G value in a face image stored in an image history memory. (a)は、ピーク周波数におけるG値を模式的に示した図であり、(b)は、強領域を模式的に示した図であり、(c)は、弱領域を模式的に示した図である。(A) is a diagram schematically showing the G value at the peak frequency, (b) is a diagram schematically showing a strong region, and (c) is a diagram schematically showing a weak region. It is a figure. 脈波出力処理のフローチャートである。It is a flowchart of pulse wave output processing. 環境光を周期的に色変化させた場合の、強領域値メモリの値の時間推移と、補正後の強領域値メモリの値の時間推移とを示した図である。It is a figure which showed the time transition of the value of a strong region value memory and the time transition of the value of a strong region value memory after correction when the color of ambient light is changed periodically. (a)は、第2実施形態における領域取得処理のフローチャートであり、(b)は、強領域を示す模式図であり、(c)は、弱領域を示す模式図である。(A) is a flowchart of a region acquisition process in the second embodiment, (b) is a schematic diagram showing a strong region, and (c) is a schematic diagram showing a weak region.

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図1を参照して、脈波検出装置1の概要について説明する。図1は脈波検出装置1の外観を示す模式図である。脈波検出装置1は、対象者Hの顔の皮膚領域における色変化から、対象者Hの脈波信号を取得して、脈波を検出するための装置である。脈波検出装置1は、脈波検出装置1の各部を制御する制御部2と、カメラ3と、検出した脈波等の表示およびユーザからの脈波検出装置1への指示を入力するための表示部4とを有する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, an outline of the pulse wave detection device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view showing the appearance of the pulse wave detection device 1. The pulse wave detection device 1 is a device for acquiring a pulse wave signal of the subject H from a color change in the skin region of the face of the subject H and detecting the pulse wave. The pulse wave detection device 1 is for inputting a control unit 2 that controls each part of the pulse wave detection device 1, a camera 3, a display of the detected pulse wave, and an instruction from the user to the pulse wave detection device 1. It has a display unit 4.

カメラ3は、対象者Hを撮影し、その画像を取得するための装置であり、着席した対象者Hと正対し、対象者の顔の付近が撮影できる高さに設けられる。カメラ3は1/30秒毎に画像が取得され、制御部2へ送信される。なお、カメラ3による画像の取得間隔は1/30秒に限られるものではなく、カメラ3や制御部2の処理速度等に応じて、1/30秒以上でも良いし、1/30秒以下でも良い。 The camera 3 is a device for photographing the subject H and acquiring the image, and is provided at a height at which the subject H faces the seated subject H and the vicinity of the subject's face can be photographed. The camera 3 acquires an image every 1/30 second and transmits it to the control unit 2. The image acquisition interval by the camera 3 is not limited to 1/30 second, and may be 1/30 second or more or 1/30 second or less depending on the processing speed of the camera 3 and the control unit 2. good.

表示部4は、取得された脈波信号等を表示するためのLCD10と、ユーザからの指示を制御部2へ入力するタッチパネル11とを有して構成され(図2参照)、脈波検出装置1の上部に設けられる。 The display unit 4 includes an LCD 10 for displaying the acquired pulse wave signal and the like, and a touch panel 11 for inputting an instruction from the user to the control unit 2 (see FIG. 2), and is a pulse wave detection device. It is provided on the upper part of 1.

制御部2は、カメラ3から取得された、対象者Hの顔の付近の画像をRGB色空間に分解した、G成分の強度(信号)から、対象者Hにおける脈波の強い領域(目標領域)と、脈波の弱い領域(参考領域)とに分割する。そして、脈波の強い領域におけるG成分の強度を、脈波の弱い領域のG成分の強度で補正した上で、脈波信号を取得し、表示部4のLCD10に出力する。以下G成分の強度を「G値」と称し、脈波の強い領域を「強領域SA」と称し、脈波の弱い領域を「弱領域WA」と称す。 The control unit 2 decomposes the image near the face of the subject H acquired from the camera 3 into an RGB color space, and from the intensity (signal) of the G component, the region where the pulse wave is strong in the subject H (target region). ) And the region where the pulse wave is weak (reference region). Then, after correcting the intensity of the G component in the region where the pulse wave is strong with the intensity of the G component in the region where the pulse wave is weak, the pulse wave signal is acquired and output to the LCD 10 of the display unit 4. Hereinafter, the intensity of the G component is referred to as "G value", the region where the pulse wave is strong is referred to as "strong region SA", and the region where the pulse wave is weak is referred to as "weak region WA".

次に図2,図3を参照して、脈波検出装置1の電気的構成について説明する。図2(a)は、脈波検出装置1の電気的構成を示すブロック図であり、図2(b)は、検出領域テーブル6bを模式的に表した図であり、図2(c)は、強領域データを模式的に表した図であり、図3は、取得した画像の領域A1〜A1088を模式的に表した図である。 Next, the electrical configuration of the pulse wave detection device 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2A is a block diagram showing an electrical configuration of the pulse wave detection device 1, FIG. 2B is a diagram schematically showing a detection region table 6b, and FIG. 2C is a diagram. , Is a diagram schematically showing strong region data, and FIG. 3 is a diagram schematically showing regions A1 to A1088 of the acquired image.

制御部2は、CPU5と、ハードディスクドライブ(HDD)6と、RAM7とを有し、これらはバスライン8を介して入出力ポート9にそれぞれ接続されている。入出力ポート9には、カメラ3と、表示部4がそれぞれ接続されている。CPU5は、バスライン8により接続された各部を制御する演算装置である。 The control unit 2 has a CPU 5, a hard disk drive (HDD) 6, and a RAM 7, which are connected to the input / output ports 9 via the bus line 8, respectively. A camera 3 and a display unit 4 are connected to the input / output ports 9, respectively. The CPU 5 is an arithmetic unit that controls each unit connected by the bus line 8.

HDD6は、CPU5により実行されるプログラムや固定値データ等を格納した書き換え可能な不揮発性の記憶装置であり、制御プログラム6aと、検出領域テーブル6bとが記憶される。CPU5によって制御プログラム6aが実行されると、図4のメイン処理が実行される。検出領域テーブル6bは、強領域SAと弱領域WAとが、対象者Hの顔画像に対応付けられて記憶されるデータテーブルである。図2(b),(c)及び図3を参照して、検出領域テーブル6bについて説明する。 The HDD 6 is a rewritable non-volatile storage device that stores a program executed by the CPU 5, fixed value data, and the like, and stores the control program 6a and the detection area table 6b. When the control program 6a is executed by the CPU 5, the main process of FIG. 4 is executed. The detection area table 6b is a data table in which the strong area SA and the weak area WA are stored in association with the face image of the subject H. The detection area table 6b will be described with reference to FIGS. 2 (b) and 2 (c) and FIG.

図2(b)に示す通り、検出領域テーブル6bには、顔画像データ6b1と、強領域データ6b2と、弱領域データ6b3とが設けられ、それぞれ対応付けられて記憶される。顔画像データ6b1には、カメラ3によって取得された、対象者Hにおける、顔の皮膚領域の画像である顔画像FP1,FP2,・・・が記憶される。 As shown in FIG. 2B, the face image data 6b1, the strong region data 6b2, and the weak region data 6b3 are provided in the detection region table 6b, and are stored in association with each other. In the face image data 6b1, the face images FP1, FP2, ..., Which are images of the skin region of the face in the subject H, acquired by the camera 3 are stored.

強領域データ6b2には、顔画像FP1,FP2,・・・に対応する対象者Hにおける、強領域SA(図8(b)参照)を示す、強領域データSA1,SA2,・・・が記憶される。ここで、図2(c),図3を参照して、強領域データSA1のデータ構造について説明する。 The strong region data 6b2 stores the strong region data SA1, SA2, ... Showing the strong region SA (see FIG. 8B) in the subject H corresponding to the face images FP1, FP2, ... Will be done. Here, the data structure of the strong region data SA1 will be described with reference to FIGS. 2 (c) and 3.

図2(c)に示す通り、強領域データSA1には、顔画像FP1の対象者Hにおける、強領域SAに該当する領域A1〜A1088が記憶される。この領域A1〜A1088は、図3に示す通り、カメラ3によって取得された画像を、縦方向に34分割、横方向に32分割の計1088分割したものであり、画像における左上の領域から順に、領域A1,A2,・・・,A1088とされる。図2(c)で例示すると、強領域データSA1には強領域SAとされた領域A175,A176,A177・・・が記憶される。以下、領域A1,A2,・・・,A1088を区別しない場合は「領域An」と称す。なお、画像は1088分割される構成としたが、これに限られるものではなく、1088分割以上でも良いし、1088分割以下でも良い。 As shown in FIG. 2C, the strong region data SA1 stores the regions A1 to A1088 corresponding to the strong region SA in the subject H of the face image FP1. As shown in FIG. 3, the areas A1 to A1088 are obtained by dividing the image acquired by the camera 3 into 34 in the vertical direction and 32 in the horizontal direction, for a total of 1088, in order from the upper left area of the image. Areas A1, A2, ..., A1088. For example, in FIG. 2C, the strong region data SA1 stores regions A175, A176, A177 ... As the strong region SA. Hereinafter, when the regions A1, A2, ..., A1088 are not distinguished, they are referred to as "region An". Although the image is divided into 1088, the image is not limited to this, and the image may be divided into 1088 or more, or 1088 or less.

図2(b)に戻る。弱領域データ6b3には、顔画像FP1,FP2,・・・に対応する対象者Hの弱領域WA(図8(c)参照)の情報を示す、弱領域データWA1,WA2,・・・が記憶される。弱領域データWA1,WA2,・・・にも、それぞれ弱領域WA(図8(c)参照)に該当する領域Anがそれぞれ記憶される。以下、強領域データSA1,SA2,・・・を区別しない場合は「強領域データSAm」と称し、弱領域データWA1,WA2,・・・を区別しない場合は、「弱領域データWAm」と称す。 Return to FIG. 2 (b). In the weak region data 6b3, the weak region data WA1, WA2, ... Showing the information of the weak region WA (see FIG. 8C) of the subject H corresponding to the face images FP1, FP2, ... Be remembered. The weak region data WA1, WA2, ... Also store the region An corresponding to the weak region WA (see FIG. 8C), respectively. Hereinafter, when the strong region data SA1, SA2, ... Are not distinguished, they are referred to as "strong region data SAm", and when the weak region data WA1, WA2, ... Are not distinguished, they are referred to as "weak region data WAm". ..

強領域データSAmと、弱領域データWAmとに対して、強領域SAまたは弱領域WAと判断された領域Anが記憶されるので、強領域SAまたは弱領域WAと判断された画像における画素の位置が記憶される場合よりも、強領域データSAmと、弱領域データWAmとに要するデータ量を抑えることができる。これにより、強領域データSAm,弱領域データWAmの読出処理(図4,S5)と記憶処理(図5,S33)とに要する処理時間も短くなるので、脈波検出装置1のレスポンスが向上する。 Since the region An determined to be the strong region SA or the weak region WA is stored for the strong region data SAm and the weak region data WAm, the positions of the pixels in the image determined to be the strong region SA or the weak region WA are stored. The amount of data required for the strong region data SAm and the weak region data WAm can be suppressed as compared with the case where is stored. As a result, the processing time required for the reading process (FIGS. 4 and S5) and the storage process (FIGS. 5 and S33) of the strong region data SAm and the weak region data WAm is also shortened, so that the response of the pulse wave detection device 1 is improved. ..

図2(a)に戻る。RAM7は、CPU5が制御プログラム6aの実行時に各種のワークデータやフラグ等を書き換え可能に記憶するためのメモリであり、画像履歴メモリ7aと、カメラ3から取得された対象者Hにおける、顔の皮膚領域の画像が記憶される顔画像メモリ7bと、強領域メモリ7cと、弱領域メモリ7dと、強領域値メモリ7eと、弱領域値メモリ7fと、強弱比率メモリ7gと、補正値メモリ7hとがそれぞれ設けられる。 Return to FIG. 2 (a). The RAM 7 is a memory for the CPU 5 to rewritably store various work data, flags, and the like when the control program 6a is executed. The image history memory 7a and the skin of the face of the subject H acquired from the camera 3 A face image memory 7b for storing an image of an area, a strong area memory 7c, a weak area memory 7d, a strong area value memory 7e, a weak area value memory 7f, a strong / weak ratio memory 7g, and a correction value memory 7h. Are provided respectively.

画像履歴メモリ7aは、カメラ3から取得された画像が、時系列順に記憶されるメモリである。また、画像履歴メモリ7aには、最大30秒分の画像が記憶される。なお、画像履歴メモリ7aには最大30秒分の画像が記憶される構成としたが、必ずしもこれに限られるものではなく、30秒以上の画像が記憶されても良いし、30秒以下の画像が記憶されても良い。 The image history memory 7a is a memory in which images acquired from the camera 3 are stored in chronological order. Further, the image history memory 7a stores images for up to 30 seconds. The image history memory 7a is configured to store images for a maximum of 30 seconds, but the present invention is not limited to this, and an image of 30 seconds or more may be stored, or an image of 30 seconds or less may be stored. May be remembered.

強領域メモリ7cは、画像履歴メモリ7aに記憶された画像から、強領域SAと判断された領域Anが記憶されるメモリであり、弱領域メモリ7dは、画像履歴メモリ7aに記憶された画像から、弱領域WAと判断された領域Anが記憶されるメモリである。なお、強領域メモリ7c及び弱領域メモリ7dのデータ構造は、強領域データSA1(図2(c))と同様なので、その説明は省略する。 The strong area memory 7c is a memory in which the area An determined to be the strong area SA is stored from the image stored in the image history memory 7a, and the weak area memory 7d is from the image stored in the image history memory 7a. , A memory in which an area An determined to be a weak area WA is stored. Since the data structures of the strong region memory 7c and the weak region memory 7d are the same as those of the strong region data SA1 (FIG. 2C), the description thereof will be omitted.

強領域値メモリ7eは、顔画像メモリ7bに記憶された画像における、強領域メモリ7cに記憶された領域An(即ち強領域SA)のG値の平均値が記憶されるメモリであり、弱領域値メモリ7fは、顔画像メモリ7bに記憶された画像の、弱領域メモリ7dに記憶された領域An(即ち弱領域WA)におけるG値の平均値が記憶されるメモリである。脈波検出装置1は、強領域値メモリ7eの値に基づいて脈波信号を取得する。その際に、弱領域値メモリ7fの値によって、環境光の色変化により外乱が含まれると判断される場合は、弱領域値メモリ7fの値に基づいて、強領域値メモリ7eの値を補正した値から、脈波信号が取得される。 The strong region value memory 7e is a memory in which the average value of the G values of the regions An (that is, the strong region SA) stored in the strong region memory 7c in the image stored in the face image memory 7b is stored, and is a weak region. The value memory 7f is a memory in which the average value of the G values in the area An (that is, the weak area WA) stored in the weak area memory 7d of the image stored in the face image memory 7b is stored. The pulse wave detection device 1 acquires a pulse wave signal based on the value of the strong region value memory 7e. At that time, if it is determined that the value of the weak area value memory 7f includes disturbance due to the color change of the ambient light, the value of the strong area value memory 7e is corrected based on the value of the weak area value memory 7f. The pulse wave signal is acquired from the value obtained.

強弱比率メモリ7gは、その強領域値メモリ7eの値の補正に用いられる、強領域SAと弱領域WAとのG値の比率が記憶されるメモリであり、補正値メモリ7hは、強領域値メモリ7eの値を補正するための、補正パラメータ値が記憶されるメモリである。 The strength ratio memory 7g is a memory used for correcting the value of the strong region value memory 7e, and is a memory for storing the ratio of the G value between the strong region SA and the weak region WA, and the correction value memory 7h is the strong region value. This is a memory in which a correction parameter value for correcting the value of the memory 7e is stored.

次に、図4〜図10を参照して、制御部2のCPU5で実行される処理について説明する。図4は、メイン処理のフローチャートである。メイン処理は脈波検出装置1の電源投入直後にされる。 Next, the process executed by the CPU 5 of the control unit 2 will be described with reference to FIGS. 4 to 10. FIG. 4 is a flowchart of the main process. The main process is performed immediately after the power of the pulse wave detection device 1 is turned on.

メイン処理はまず、カメラ3から画像を取得し画像履歴メモリ7aに追加する(S1)。カメラ3からは、1/30秒毎に画像が取得されるので、新たな画像が取得された場合に、その画像を画像履歴メモリ7aに追加する。なお、画像履歴メモリ7aに画像が30秒分記憶され、かつカメラ3から新たに画像が取得された場合は、画像履歴メモリ7aにおける最も古い画像が削除され、新たに取得された画像が画像履歴メモリ7aに追加される。 The main process first acquires an image from the camera 3 and adds it to the image history memory 7a (S1). Since an image is acquired from the camera 3 every 1/30 second, when a new image is acquired, the image is added to the image history memory 7a. When an image is stored in the image history memory 7a for 30 seconds and a new image is acquired from the camera 3, the oldest image in the image history memory 7a is deleted, and the newly acquired image is the image history. It is added to the memory 7a.

S1の処理の後、S1の処理で取得された画像から、対象者Hの顔の皮膚領域を抽出し、顔画像メモリ7bに保存する(S2)。ここで図6(a),(b)を参照して、画像から対象者Hの顔の部分を抽出する方法について説明する。 After the processing of S1, the skin region of the face of the subject H is extracted from the image acquired by the processing of S1 and stored in the face image memory 7b (S2). Here, a method of extracting the face portion of the subject H from the image will be described with reference to FIGS. 6A and 6B.

図6(a)は、カメラ3から取得された画像を示した模式図であり、図6(b)は、図6(a)の画像から抽出した顔画像を示した模式図である。図6(a)に示す通り、カメラ3から取得された画像は、顔の皮膚領域で構成される部分画像Aと、それ以外の頭髪や衣服等で構成される部分画像Bとで構成される。脈波が検出されるのは、部分画像Aであるので、かかる部分画像Aを抽出し、それに対する部分画像Bを無効にして、顔画像メモリ7bに保存する。以下、部分画像Aから構成された画像を「顔画像」と称す。なお、部分画像Aを抽出する方法としては、画素値等によって分離する閾値処理やエッジ検出やパターン認識等、既知の画像認識技術が適宜適用される。 FIG. 6A is a schematic view showing an image acquired from the camera 3, and FIG. 6B is a schematic view showing a face image extracted from the image of FIG. 6A. As shown in FIG. 6A, the image acquired from the camera 3 is composed of a partial image A composed of the skin region of the face and a partial image B composed of other hair, clothes, and the like. .. Since the pulse wave is detected in the partial image A, the partial image A is extracted, the partial image B for the partial image B is invalidated, and the partial image B is stored in the face image memory 7b. Hereinafter, the image composed of the partial image A is referred to as a "face image". As a method for extracting the partial image A, known image recognition techniques such as threshold value processing for separating by pixel values, edge detection, and pattern recognition are appropriately applied.

図4に戻る。S2の処理の後、顔画像メモリ7bの顔画像に近似する、検出領域テーブル6bの顔画像データ6b1の顔画像が存在するかを確認する(S3)。顔画像メモリ7bの値に近似する顔画像データ6b1の顔画像が存在しない場合は(S3:No)、その対象者Hが脈波検出装置1で初めて脈波の検出を行う場合、または脈波の検出を行ったが、その検出から時間が経過した等により、顔画像メモリ7bの顔画像と顔画像データ6b1の顔画像とが近似しない場合である。かかる場合には、領域取得処理(S4)を行う。図5〜図8を参照して、領域取得処理を説明する。 Return to FIG. After the processing of S2, it is confirmed whether or not the face image of the face image data 6b1 of the detection area table 6b, which is close to the face image of the face image memory 7b, exists (S3). If there is no face image of face image data 6b1 that is close to the value of the face image memory 7b (S3: No), the subject H detects the pulse wave for the first time with the pulse wave detection device 1, or the pulse wave. However, there is a case where the face image of the face image memory 7b and the face image of the face image data 6b1 do not match due to the lapse of time from the detection or the like. In such a case, the area acquisition process (S4) is performed. The area acquisition process will be described with reference to FIGS. 5 to 8.

図5は、領域取得処理のフローチャートである。領域取得処理はまず、画像履歴メモリ7aに30秒分の画像が存在するかを確認する(S20)。これは、領域取得処理においては、画像履歴メモリ7aに記憶された画像のG値の時間推移から、強領域SAおよび弱領域WAを取得するので、一定以上の時間(本実施形態においては30秒)分の画像が必要だからである。 FIG. 5 is a flowchart of the area acquisition process. The area acquisition process first confirms whether or not an image for 30 seconds exists in the image history memory 7a (S20). This is because in the area acquisition process, the strong area SA and the weak area WA are acquired from the time transition of the G value of the image stored in the image history memory 7a, so that a certain time or more (30 seconds in the present embodiment). ) Minutes of images are needed.

画像履歴メモリ7aに30秒分の画像が存在する場合は(S20:Yes)、画像履歴メモリ7aの値から取得した顔画像における、脈拍周波数帯のピーク周波数BPMaを取得する(S21)。図6(b),(c)を用いて、S21の処理について説明する。 When an image for 30 seconds exists in the image history memory 7a (S20: Yes), the peak frequency BPMa of the pulse frequency band in the face image acquired from the value of the image history memory 7a is acquired (S21). The process of S21 will be described with reference to FIGS. 6 (b) and 6 (c).

図6(c)は、画像履歴メモリ7aに記憶された顔画像における、G値の周波数スペクトルを示した図である。S21の処理では、まず、画像履歴メモリ7aに記憶された画像のそれぞれから、顔画像を取得する(図6(b)参照)。なお、顔画像を取得する手法は、上述したS2の処理方法と同様とされる。そして、各顔画像の全画素における、G値の平均値を取得する。これにより、画像履歴メモリ7aに記憶された顔画像における、G値の時間推移が取得される。 FIG. 6C is a diagram showing a frequency spectrum of the G value in the face image stored in the image history memory 7a. In the process of S21, first, a face image is acquired from each of the images stored in the image history memory 7a (see FIG. 6B). The method of acquiring the face image is the same as the processing method of S2 described above. Then, the average value of the G values in all the pixels of each face image is acquired. As a result, the time transition of the G value in the face image stored in the image history memory 7a is acquired.

このG値の時間推移を、FFT等により離散フーリエ変換することで、画像履歴メモリ7aに記憶された顔画像におけるG値の周波数スペクトルが取得される。このG値の周波数スペクトルにおける、脈拍の周波数帯を示す脈拍周波数帯(0.67〜2.50Hz)においてピーク値となる、ピーク周波数BPMaを取得する(図6(c))。このピーク周波数BPMaは、対象者Hにおける脈拍数のピーク周波数と推定される。後述のS25以下の処理では顔画像における領域An毎に、このピーク周波数BPMaの周波数スペクトル値が大きい領域Anが強領域SAと判断され、それ以外の領域Anが弱領域WAと判断される。なお、脈拍周波数帯は、0.67〜2.50Hzの範囲に限られるものではなく、G値の周波数スペクトル強度の分布に応じて、0.67〜2.50Hzより広い範囲が設定されても良いし、狭い範囲が設定されても良い。 By performing a discrete Fourier transform on the time transition of the G value by FFT or the like, the frequency spectrum of the G value in the face image stored in the image history memory 7a is acquired. In the frequency spectrum of the G value, the peak frequency BPMa, which is the peak value in the pulse frequency band (0.67 to 2.50 Hz) indicating the frequency band of the pulse, is acquired (FIG. 6 (c)). This peak frequency BPMa is estimated to be the peak frequency of the pulse rate in the subject H. In the process of S25 or less described later, for each region An in the face image, the region An having a large frequency spectrum value of the peak frequency BPMa is determined to be the strong region SA, and the other regions An are determined to be the weak region WA. The pulse frequency band is not limited to the range of 0.67 to 2.50 Hz, and even if a range wider than 0.67 to 2.50 Hz is set depending on the distribution of the frequency spectrum intensity of the G value. It is good, and a narrow range may be set.

図5に戻る。S21の処理の後、画像履歴メモリ7aから取得した、顔画像の領域Anを取得し、その領域Anを順に顔領域F1,F2,・・・,Fjとする(S22)。以下、顔領域F1,F2,・・・,Fjを区別しない場合は「顔領域Fi」と称す。ここで、図7(a)を参照して、S22の処理における顔領域Fiの取得処理について説明する。 Return to FIG. After the processing of S21, the area An of the face image acquired from the image history memory 7a is acquired, and the area An is set to the face areas F1, F2, ..., Fj in order (S22). Hereinafter, when the face areas F1, F2, ..., Fj are not distinguished, they are referred to as "face area Fi". Here, the acquisition process of the face region Fi in the process of S22 will be described with reference to FIG. 7A.

図7(a)は、顔領域Fiを模式的に示した図である。図7(a)に示す通り、S22の処理ではまず、S21の処理によって取得された顔画像を領域Anに分割し、その後、顔の皮膚領域で構成される部分画像A(図6(b)参照)に該当する、領域Anを取得する。そして、取得された領域Anは、それぞれ顔領域F1,F2,・・・とされる(図7(a))。図7(a)で例示すると、領域A175が顔領域F1,領域A176が顔領域F2,領域A177が顔領域F3,・・・とされる。 FIG. 7A is a diagram schematically showing the face region Fi. As shown in FIG. 7 (a), in the process of S22, the face image acquired by the process of S21 is first divided into regions An, and then a partial image A composed of the skin region of the face (FIG. 6 (b)). Acquire the area An corresponding to (see). Then, the acquired regions An are face regions F1, F2, ..., Respectively (FIG. 7 (a)). In the example of FIG. 7A, the area A175 is the face area F1, the area A176 is the face area F2, and the area A177 is the face area F3, ...

図5に戻る。S22の処理の後、画像履歴メモリ7aに記憶された画像から、各顔領域FiにおけるG値の時間推移FGiを取得する(S23)。具体的に、画像履歴メモリ7aに記憶された画像毎に、顔領域Fiに該当する画素におけるG値を全て取得し、その平均値を算出する。その画像毎の顔領域FiのG値の平均値を、画像が取得された順に並べることにより、顔領域FiにおけるG値の時間推移FGiが取得される。これを顔領域Fiの全てに対して行う。そして、S23の処理の後、G値の時間推移FGiをFFT等により離散フーリエ変換することで、G値の周波数スペクトルSFGiを取得する(S24)。ここでS23の処理で取得されたG値の時間推移FGi及びS24の処理で取得されたG値の周波数スペクトルSFGiについて図7(b),(c)を参照して説明する。 Return to FIG. After the processing of S22, the time transition FGi of the G value in each face area Fi is acquired from the image stored in the image history memory 7a (S23). Specifically, for each image stored in the image history memory 7a, all the G values in the pixels corresponding to the face area Fi are acquired, and the average value thereof is calculated. By arranging the average value of the G value of the face area Fi for each image in the order in which the images are acquired, the time transition FGi of the G value in the face area Fi is acquired. This is done for all of the face area Fi. Then, after the processing of S23, the frequency spectrum SFGi of the G value is acquired by performing the discrete Fourier transform of the time transition FGi of the G value by FFT or the like (S24). Here, the time transition FGi of the G value acquired in the process of S23 and the frequency spectrum SFGi of the G value acquired in the process of S24 will be described with reference to FIGS. 7 (b) and 7 (c).

図7(b)は、各顔領域FiにおけるG値の時間推移FGiの波形を模式的に示した図であり、図7(c)は、各顔領域FiにおけるG値の周波数スペクトルSFGiを模式的に示した図である。図7(b)に示す通り、同一の対象者Hにおいても、顔領域Fiの位置によって、該当するG値の時間推移FGiは異なる。また、図7(c)に示す通り、G値の周波数スペクトルSFGiにおいても、周波数スペクトルのピークが顕著な顔領域Fiと、そうでない顔領域Fiとが存在する。これは、皮膚の色変化(G値の変化)が生じる領域と、そうでない領域とが混在しているからである。 FIG. 7 (b) is a diagram schematically showing the waveform of the time transition FGi of the G value in each face region Fi, and FIG. 7 (c) is a diagram schematically showing the frequency spectrum SFGi of the G value in each face region Fi. It is a figure shown as a target. As shown in FIG. 7B, even in the same subject H, the time transition FGi of the corresponding G value differs depending on the position of the face region Fi. Further, as shown in FIG. 7C, also in the frequency spectrum SFGi of the G value, there are a face region Fi in which the peak of the frequency spectrum is remarkable and a face region Fi in which the peak of the frequency spectrum is not remarkable. This is because the region where the skin color change (change in G value) occurs and the region where the skin color change does not occur are mixed.

一般的に、対象者Hの心臓の鼓動に伴って、血管の体積が変化することにより、環境光が皮膚を透過する光学距離が変化し反射光の変化することで、皮膚の色変化が生じる。即ち脈波の強い領域(強領域SA)では、皮膚の色変化が生じ、一方で脈波の弱い領域(弱領域WA)では、皮膚の色変化がさほど生じない。そこで、本実施形態においては、かかる皮膚の色変化の強弱を示す、G値の周波数スペクトルSFGiの値に着目し、強領域SAと弱領域WAとのそれぞれに該当する、顔領域Fiの取得を行う。 Generally, as the volume of blood vessels changes with the heartbeat of subject H, the optical distance through which ambient light passes through the skin changes, and the reflected light changes, resulting in a change in skin color. .. That is, the skin color change occurs in the region where the pulse wave is strong (strong region SA), while the skin color change does not occur so much in the region where the pulse wave is weak (weak region WA). Therefore, in the present embodiment, attention is paid to the value of the frequency spectrum SFGi of the G value, which indicates the strength of the color change of the skin, and the acquisition of the face region Fi corresponding to each of the strong region SA and the weak region WA is obtained. Do.

図5に戻る。S24の処理の後、G値の周波数スペクトルSFGiから、S21で取得したピーク周波数BPMaにおける、G値PFGiを取得する(S25)。そして、取得した全G値PFGiにおける、最大値maxPFGを取得する(S26)。上述した通り、ピーク周波数BPMaは、対象者Hにおける脈拍数のピーク周波数と推定される周波数であるので、そのピーク周波数BPMaにおけるG値PFGiは、顔領域Fiにおける脈波信号の強度を示す値とされる。S27以降の処理ではこのG値PFGiと、その最大値maxPFGとを比較することで、顔領域Fiを強領域SAと弱領域WAとに分割する。 Return to FIG. After the processing of S24, the G value PFGi at the peak frequency BPMa acquired in S21 is acquired from the G value frequency spectrum SFGi (S25). Then, the maximum value maxPFG in the acquired total G value PFGi is acquired (S26). As described above, since the peak frequency BPMa is a frequency estimated to be the peak frequency of the pulse rate in the subject H, the G value PFGi at the peak frequency BPMa is a value indicating the intensity of the pulse wave signal in the face region Fi. Will be done. In the processing after S27, the face region Fi is divided into a strong region SA and a weak region WA by comparing the G value PFGi with the maximum value maxPFG.

S26の処理の後、カウンタ変数iを1で初期化する(S27)。S27の処理の後、G値PFGiが最大値maxPFGに0.5を乗じた値より大きいかを確認する(S28)。G値PFGiが最大値maxPFGに0.5を乗じた値より大きい場合は(S28:Yes)、顔領域Fiが強領域SAと判断されるので、該当する領域Anを強領域メモリ7cに追加する(S29)。一方、G値PFGiが最大値maxPFGに0.5を乗じた値以下の場合は(S28:No)、顔領域Fiが弱領域WAと判断されるので、該当する領域Anを弱領域メモリ7dに追加する(S30)。なお、最大値maxPFGに乗じる値は0.5に限られるものではなく、G値PFGiと最大値maxPFGとの差に応じて、0.5以上が設定される構成としても良いし、0.5以下が設定される構成としても良い。 After the processing of S26, the counter variable i is initialized with 1 (S27). After the processing of S27, it is confirmed whether the G value PFGi is larger than the value obtained by multiplying the maximum value maxPFG by 0.5 (S28). When the G value PFGi is larger than the maximum value maxPFG multiplied by 0.5 (S28: Yes), the face region Fi is determined to be the strong region SA, so the corresponding region An is added to the strong region memory 7c. (S29). On the other hand, when the G value PFGi is equal to or less than the maximum value maxPFG multiplied by 0.5 (S28: No), the face region Fi is determined to be the weak region WA, so the corresponding region An is set to the weak region memory 7d. Add (S30). The value to be multiplied by the maximum value maxPFG is not limited to 0.5, and 0.5 or more may be set according to the difference between the G value PFGi and the maximum value maxPFG, or 0.5. The configuration may be set as follows.

ここで図8を参照して、S28〜S30の処理について説明する。図8(a)は、ピーク周波数BPMaにおけるG値PFGiを模式的に示した図であり、図8(b)は、強領域SAを模式的に示した図であり、図8(c)は、弱領域WAを模式的に示した図である。図8(a)は説明のため、G値PFGiが、最大値maxPFGに0.3乗じた値以下の顔領域Fiは網掛けによって表し、G値PFGiが、最大値maxPFGに0.3を乗じた値より大きく、かつ最大値maxPFGに0.6乗じた値以下の顔領域Fiは斜線によって表し、G値PFGiが最大値maxPFGに0.6乗じた値より大きい顔領域Fiは塗りつぶして表す。また、図8(b),(c)において、それぞれ強領域SA,弱領域WAに該当する顔領域Fiは、斜線によって表す。 Here, the processes of S28 to S30 will be described with reference to FIG. FIG. 8 (a) is a diagram schematically showing the G value PFGi at the peak frequency BPMa, FIG. 8 (b) is a diagram schematically showing the strong region SA, and FIG. 8 (c) is a diagram. , Is a diagram schematically showing a weak region WA. For the sake of explanation, FIG. 8A shows a face region Fi having a G value PFGi equal to or less than the maximum value maxPFG multiplied by 0.3 by shading, and a G value PFGi multiplying the maximum value maxPFG by 0.3. Face area Fis that are larger than the above value and less than or equal to the maximum value maxPFG multiplied by 0.6 are indicated by diagonal lines, and face area Fis in which the G value PFGi is larger than the maximum value maxPFG multiplied by 0.6 are shown by filling. Further, in FIGS. 8B and 8C, the face region Fi corresponding to the strong region SA and the weak region WA, respectively, is represented by diagonal lines.

S28の処理によって、G値PFGiが最大値maxPFGに0.5を乗じた値より大きい顔領域Fiが、強領域SAと判断される。従って、図8(a)において、G値PFGiが最大値maxPFGに0.5を乗じた値より大きい、即ち斜線で表された顔領域Fiと、塗りつぶしで表された顔領域Fiとが強領域SAと判断され、その顔領域Fiに該当する領域Anが、強領域メモリ7cに追加される。一方で、図8(a)においてG値PFGiが最大値maxPFGに0.5を乗じた値以下である、即ち網掛けで表された顔領域Fiが弱領域WAと判断され、その顔領域Fiに該当する領域Anが、弱領域メモリ7dに追加される。 By the processing of S28, the face region Fi in which the G value PFGi is larger than the value obtained by multiplying the maximum value maxPFG by 0.5 is determined to be the strong region SA. Therefore, in FIG. 8A, the G value PFGi is larger than the maximum value maxPFG multiplied by 0.5, that is, the face region Fi represented by the diagonal line and the face region Fi represented by the fill are strong regions. The area An which is determined to be SA and corresponds to the face area Fi is added to the strong area memory 7c. On the other hand, in FIG. 8A, the G value PFGi is equal to or less than the maximum value maxPFG multiplied by 0.5, that is, the shaded face region Fi is determined to be the weak region WA, and the face region Fi is determined to be the weak region WA. The area An corresponding to is added to the weak area memory 7d.

ピーク周波数BPMaや、強領域SAと弱領域WAとの位置は、個人差が大きいものである。そこで、本実施形態においては、対象者Hの脈拍数のピーク周波数と推定されるピーク周波数BPMaおける、G値の最大値maxPFGに基づいて、強領域SAと弱領域WAとを分割するので、対象者H毎のかかる個人差を考慮した、適切な強領域SAと弱領域WAとの分割が可能となる。 The peak frequency BPMa and the positions of the strong region SA and the weak region WA vary greatly among individuals. Therefore, in the present embodiment, the strong region SA and the weak region WA are divided based on the maximum value maxPFG of the G value at the peak frequency BPMa estimated to be the peak frequency of the pulse rate of the subject H. It is possible to appropriately divide the strong region SA and the weak region WA in consideration of such individual differences for each person H.

図5に戻る。S29,S30の処理の後、カウンタ変数iに1を加算する(S31)。そして、カウンタ変数iが顔領域Fiの個数jより大きいかを確認する(S32)。カウンタ変数iが顔領域Fiの個数j以下の場合は(S32:No)、S28以下の処理を繰り返す。 Return to FIG. After the processing of S29 and S30, 1 is added to the counter variable i (S31). Then, it is confirmed whether the counter variable i is larger than the number j of the face area Fi (S32). When the counter variable i is the number j or less of the face area Fi (S32: No), the process of S28 or less is repeated.

一方、カウンタ変数iが顔領域Fiの個数jより大きい場合は(S32:Yes)、全ての顔領域Fiに対して、S28〜S30の処理による強領域および弱領域の分割が完了したので、顔画像メモリ7b、強領域メモリ7c、弱領域メモリ7dの各値を、検出領域テーブル6bにおける、顔画像データ6b1、強領域データ6b2、弱領域データ6b3の各メモリ領域に追加する(S33)。 On the other hand, when the counter variable i is larger than the number j of the face area Fi (S32: Yes), the division of the strong area and the weak area by the processing of S28 to S30 is completed for all the face area Fi, so that the face. The values of the image memory 7b, the strong area memory 7c, and the weak area memory 7d are added to the memory areas of the face image data 6b1, the strong area data 6b2, and the weak area data 6b3 in the detection area table 6b (S33).

S33の処理の後、メイン処理に「領域取得完了」を返却して(S34)、領域取得処理を終了し、メイン関数に戻る。一方、S20の処理において、画像履歴メモリ7aに30秒分の画像が存在しない場合は(S20:No)、メイン関数に「領域未取得」を返却して(S35)、領域取得処理を終了し、メイン関数に戻る。 After the processing of S33, "area acquisition completed" is returned to the main processing (S34), the area acquisition processing is terminated, and the process returns to the main function. On the other hand, in the process of S20, if the image for 30 seconds does not exist in the image history memory 7a (S20: No), "area not acquired" is returned to the main function (S35), and the area acquisition process is terminated. , Return to the main function.

図4に戻る。S4の領域取得処理の後、領域取得処理が領域取得完了を返却したかを確認する(S6)。領域取得処理から領域取得完了が返却された場合は(S6:Yes)、領域取得処理によって、強領域および弱領域が正常に取得されたので、S7以降の処理を行う。一方で、領域取得処理が領域取得失敗を返却した場合は(S6:No)、画像履歴メモリ7aに十分な数の画像が取得されておらず、強領域SAと弱領域WAとが取得されなかったので、再度S1の処理を繰り返すことで、画像履歴メモリ7aに30秒分の画像が蓄積されるまで、S7以降の処理を待機する。 Return to FIG. After the area acquisition process in S4, it is confirmed whether the area acquisition process returns the area acquisition completion (S6). When the area acquisition completion is returned from the area acquisition process (S6: Yes), the strong area and the weak area are normally acquired by the area acquisition process, so the processes after S7 are performed. On the other hand, when the area acquisition process returns the area acquisition failure (S6: No), a sufficient number of images are not acquired in the image history memory 7a, and the strong area SA and the weak area WA are not acquired. Therefore, by repeating the process of S1 again, the process after S7 is waited until the image for 30 seconds is accumulated in the image history memory 7a.

S3の処理において、顔画像メモリ7bの値に近似する顔画像データ6b1が存在する場合は(S3:Yes)、検出領域テーブル6bから、その顔画像データ6b1に対応する強領域データ6b2の値と、弱領域データ6b3の値とを取得し、それぞれ顔画像メモリ7bと強領域メモリ7cとに保存する(S5)。 In the processing of S3, when the face image data 6b1 that is close to the value of the face image memory 7b exists (S3: Yes), the value of the strong region data 6b2 corresponding to the face image data 6b1 is obtained from the detection area table 6b. , The value of the weak area data 6b3 is acquired and stored in the face image memory 7b and the strong area memory 7c, respectively (S5).

S5の処理の後、またはS6の処理において領域取得処理から領域取得完了が返却された場合は(S6:Yes)、顔画像メモリ7bの値から、強領域メモリ7cに記憶される領域An(即ち強領域SA)に該当する画素のG値を取得し(S7)、そのG値の平均値を強領域値メモリ7eに保存する(S8)。S8の処理の後、顔画像メモリ7bの値から、弱領域メモリ7dに記憶される領域An(即ち弱領域WA)に該当する画素のG値を取得し(S9)、そのG値の平均値を弱領域値メモリ7fに保存する(S10)。 When the area acquisition completion is returned from the area acquisition process after the process of S5 or in the process of S6 (S6: Yes), the area An stored in the strong area memory 7c (that is, from the value of the face image memory 7b) (that is, The G value of the pixel corresponding to the strong region SA) is acquired (S7), and the average value of the G values is stored in the strong region value memory 7e (S8). After the processing of S8, the G value of the pixel corresponding to the area An (that is, the weak area WA) stored in the weak area memory 7d is acquired from the value of the face image memory 7b (S9), and the average value of the G values is obtained. Is stored in the weak area value memory 7f (S10).

S10の処理の後、脈波出力処理を行う(S11)。図9を参照して、脈波出力処理について説明する。脈波出力処理は、強領域値メモリ7eの値に含まれる環境光等の外乱を、弱領域値メモリ7fの値に基づいて補正し、LCD10に出力するための処理である。 After the processing of S10, the pulse wave output processing is performed (S11). The pulse wave output processing will be described with reference to FIG. The pulse wave output process is a process for correcting disturbances such as ambient light included in the value of the strong region value memory 7e based on the value of the weak region value memory 7f and outputting to the LCD 10.

図9は、脈波出力処理のフローチャートである。脈波出力処理はまず、図4のメイン処理の開始直後かを確認する(S50)。メイン処理の開始直後である場合は(S50:Yes)、脈波出力処理の初期化タイミングなので、強領域値メモリ7eの値を、強領域値の初期値P0に設定し(S51)、弱領域値メモリ7fの値を、弱領域値の初期値N0に設定する(S52)。また、強弱比率メモリ7gに0を設定する(S53)。 FIG. 9 is a flowchart of pulse wave output processing. First, it is confirmed whether the pulse wave output processing is immediately after the start of the main processing of FIG. 4 (S50). If it is immediately after the start of the main processing (S50: Yes), it is the initialization timing of the pulse wave output processing, so the value of the strong region value memory 7e is set to the initial value P0 of the strong region value (S51), and the weak region. The value of the value memory 7f is set to the initial value N0 of the weak region value (S52). Further, 0 is set in the strength ratio memory 7g (S53).

一方で、メイン処理の開始直後ではない場合は(S50:No)、S51〜S53の処理をスキップする。S50,S53の処理の後、差分値ΔPに、強領域値メモリ7eの値と初期値P0との差を設定し(S54)、差分値ΔNに、弱領域値メモリ7fと初期値N0との差を設定する(S55)。 On the other hand, if it is not immediately after the start of the main process (S50: No), the processes of S51 to S53 are skipped. After the processing of S50 and S53, the difference between the value of the strong region value memory 7e and the initial value P0 is set in the difference value ΔP (S54), and the difference value ΔN is set to the weak region value memory 7f and the initial value N0. Set the difference (S55).

S55の処理の後、差分値ΔNの絶対値が、脈波によるG値の上下動の差(本実施形態においては「5」)よりも大きいかを確認する(S56)。なお、差分値ΔNの絶対値と比較される、脈波によるG値の上下動の差の値は、必ずしも5に限られるものではなく、G値の上下動の差よりも十分に大きな値であれば、5以上でも良いし、5以下でも良い。 After the processing of S55, it is confirmed whether the absolute value of the difference value ΔN is larger than the difference in the vertical movement of the G value due to the pulse wave (“5” in this embodiment) (S56). The value of the difference in the vertical movement of the G value due to the pulse wave, which is compared with the absolute value of the difference value ΔN, is not necessarily limited to 5, but is a value sufficiently larger than the difference in the vertical movement of the G value. If there is, it may be 5 or more, or 5 or less.

差分値ΔNの絶対値が、脈波によるG値の上下動の差よりも大きい場合は(S56:Yes)、現在の弱領域値メモリ7fの値には、環境光の色変化等による外乱が含まれ、後述のS59,S61の処理による強領域値メモリ7eの値に対する補正が必要であると判断される。かかる場合には、S57〜S61の処理によって、強領域SAと弱領域WAとのG値の比率と、差分値ΔNとから、強領域値メモリ7eの値を補正する補正パラメータ値を算出し、強領域値メモリ7eの値の補正を行う。 When the absolute value of the difference value ΔN is larger than the difference in the vertical movement of the G value due to the pulse wave (S56: Yes), the current weak region value memory 7f has a disturbance due to a color change of ambient light or the like. It is determined that the value of the strong region value memory 7e, which is included and described later, needs to be corrected by the processing of S59 and S61. In such a case, the correction parameter value for correcting the value of the strong region value memory 7e is calculated from the ratio of the G value between the strong region SA and the weak region WA and the difference value ΔN by the processing of S57 to S61. The value of the strong region value memory 7e is corrected.

まず、強弱比率メモリ7gの値が0かを確認する(S57)。強弱比率メモリ7gの値が0の場合(S57:Yes)、即ちメイン処理を開始後に初めてS57の処理が実行された場合であり、S53の処理によって強弱比率メモリ7gには0が設定されているので、強弱比率メモリ7gに、差分値ΔPを差分値ΔNで除した値、即ち強領域SAと弱領域WAとのG値の強弱比率を設定する(S58)。 First, it is confirmed whether the value of the strength ratio memory 7g is 0 (S57). When the value of the strength ratio memory 7g is 0 (S57: Yes), that is, when the processing of S57 is executed for the first time after the main processing is started, 0 is set in the strength ratio memory 7g by the processing of S53. Therefore, a value obtained by dividing the difference value ΔP by the difference value ΔN, that is, the strength ratio of the G value between the strong region SA and the weak region WA is set in the strength ratio memory 7g (S58).

一方で、S57の処理において、強弱比率メモリ7gの値が0ではない場合は(S57:No)、強弱比率メモリ7gに強領域SAと弱領域WAとのG値の強弱比率が既に設定されているので、S58の処理をスキップする。そして、S57,S58の処理の後、補正値メモリ7hに、強弱比率メモリ7gの値と差分値ΔNとを乗じた補正パラメータ値を算出し、補正値メモリ7hに設定する(S59)。即ち強領域SAと弱領域WAとの皮膚の色は似ているので、強領域SAと弱領域WAとのG値の強弱比率と、差分値ΔNとを乗算するという単純な算出方法(アルゴリズム)で、強領域値メモリ7eの値に対する補正パラメータ値を算出することができる。これにより、強領域値メモリ7eの値を短時間で補正することができる。 On the other hand, in the processing of S57, when the value of the strength ratio memory 7g is not 0 (S57: No), the strength ratio of the G value between the strong region SA and the weak region WA is already set in the strength ratio memory 7g. Therefore, the process of S58 is skipped. Then, after the processing of S57 and S58, the correction parameter value obtained by multiplying the correction value memory 7h by the value of the strength ratio memory 7g and the difference value ΔN is calculated and set in the correction value memory 7h (S59). That is, since the skin colors of the strong region SA and the weak region WA are similar, a simple calculation method (algorithm) of multiplying the strength ratio of the G value of the strong region SA and the weak region WA by the difference value ΔN. Therefore, the correction parameter value for the value of the strong region value memory 7e can be calculated. As a result, the value of the strong region value memory 7e can be corrected in a short time.

S56の処理において、差分値ΔNの絶対値が、脈波によるG値の上下動の差以下の場合は(S56:No)、現在の弱領域値メモリ7fの値と、初期値N0との差が小さいので、環境光の色変化等による外乱が含まれないと判断され、S59,S61の処理による補正が必要ないと判断されるので、補正値メモリ7hに0を設定する(S60)。 In the processing of S56, when the absolute value of the difference value ΔN is equal to or less than the difference in the vertical movement of the G value due to the pulse wave (S56: No), the difference between the current weak region value memory 7f and the initial value N0. Is small, it is determined that the disturbance due to the color change of the ambient light is not included, and it is determined that the correction by the processing of S59 and S61 is not necessary. Therefore, 0 is set in the correction value memory 7h (S60).

そして、S59,S60の処理の後、強領域値メモリ7eの値と、補正値メモリ7hの値とを減算することで、強領域値メモリ7eの値を補正し、この値を脈波信号としてLCD10に出力する(S61)。 Then, after the processing of S59 and S60, the value of the strong region value memory 7e is subtracted from the value of the correction value memory 7h to correct the value of the strong region value memory 7e, and this value is used as a pulse wave signal. Output to LCD 10 (S61).

ここで図10を用いて、S59〜S61の処理における強領域値メモリ7eの補正について説明する。図10は、環境光を周期的に色変化させた場合の、強領域値メモリ7eの値の時間推移と、補正後の強領域値メモリ7eの値の時間推移とを示したグラフである。グラフG1は、強領域値メモリ7eの値の時間推移であり、グラフG2は、補正後の強領域値メモリ7eの値の時間推移である。 Here, the correction of the strong region value memory 7e in the processing of S59 to S61 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a graph showing the time transition of the value of the strong region value memory 7e and the time transition of the value of the corrected strong region value memory 7e when the ambient light is periodically changed in color. Graph G1 is a time transition of the value of the strong region value memory 7e, and graph G2 is a time transition of the value of the strong region value memory 7e after correction.

グラフG1に示す通り、環境光を周期的に色変化させた場合、強領域値メモリ7eの値の時間推移として、振幅の大きな矩形波と、振幅の小さな波形とが組み合わされた波形が出力される。振幅の大きな矩形波は、環境光の色変化による波形に該当し、振幅の小さな波形が、脈波信号による波形に該当する。脈波信号による波形を検出することで、脈波が検出される。しかし、環境光の色変化による矩形波の振幅は、脈波信号による波形の振幅よりも十分に大きいので、特に環境光の色変化の前後においては、G値の変化量が脈波信号の波形の振幅よりも大きくなり、脈波信号の推移を正確に検出することができない。 As shown in graph G1, when the ambient light is periodically changed in color, a waveform in which a rectangular wave having a large amplitude and a waveform having a small amplitude are combined is output as a time transition of the value of the strong region value memory 7e. To. A square wave having a large amplitude corresponds to a waveform due to a color change of ambient light, and a waveform having a small amplitude corresponds to a waveform due to a pulse wave signal. A pulse wave is detected by detecting a waveform generated by a pulse wave signal. However, since the amplitude of the square wave due to the color change of the ambient light is sufficiently larger than the amplitude of the waveform due to the pulse wave signal, the amount of change in the G value is the waveform of the pulse wave signal, especially before and after the color change of the ambient light. It becomes larger than the amplitude of, and the transition of the pulse wave signal cannot be detected accurately.

一方、補正後の強領域値メモリ7eの値の時間推移は、グラフG2に示す通り、環境光の変化による矩形波が補正されるので、脈波信号による波形のみとなる。これにより、環境光が色変化した場合であっても、補正後の強領域値メモリ7eの値の時間推移は変化しないので、脈波の検出を安定的に行うことができる。 On the other hand, the time transition of the value of the strong region value memory 7e after the correction is only the waveform due to the pulse wave signal because the rectangular wave due to the change in the ambient light is corrected as shown in the graph G2. As a result, even when the color of the ambient light changes, the time transition of the value of the corrected strong region value memory 7e does not change, so that the pulse wave can be detected stably.

図9に戻る。S61の処理の後、脈波出力処理を終了し、図4のメイン処理に戻る。S11の脈波出力処理の後、再度S1以下の処理を繰り返す。 Return to FIG. After the processing of S61, the pulse wave output processing is finished, and the process returns to the main processing of FIG. After the pulse wave output process of S11, the process of S1 or less is repeated again.

以上説明した通り、本実施形態における脈波検出装置1によれば、強領域値メモリ7eの値と弱領域値メモリ7fの値との比率と、弱領域値メモリ7fに基づく値とを乗算することで、脈波を検出する強領域値メモリ7eの値を補正する補正パラメータ値が算出され、その補正パラメータ値によって強領域値メモリ7eの値が補正される。これにより、環境光の色変化を補正のための背景(カラーチェッカーや皮膚色背景)を必要とせずに、強領域値メモリ7eの値から、環境光の色変化による外乱を取り除いて、脈波を検出することができる。また、単純な算出方法(アルゴリズム)で、強領域値メモリ7eの値に対する補正パラメータ値が算出されるので、強領域値メモリ7eの値を短時間で補正することができ、脈波検出装置1のレスポンスが向上する。 As described above, according to the pulse wave detection device 1 in the present embodiment, the ratio of the value of the strong region value memory 7e and the value of the weak region value memory 7f is multiplied by the value based on the weak region value memory 7f. As a result, a correction parameter value for correcting the value of the strong region value memory 7e for detecting the pulse wave is calculated, and the value of the strong region value memory 7e is corrected by the correction parameter value. As a result, the disturbance due to the color change of the ambient light is removed from the value of the strong region value memory 7e without the need for a background (color checker or skin color background) for correcting the color change of the ambient light, and the pulse wave. Can be detected. Further, since the correction parameter value for the value of the strong region value memory 7e is calculated by a simple calculation method (algorithm), the value of the strong region value memory 7e can be corrected in a short time, and the pulse wave detection device 1 Response is improved.

次に、図11を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。上述した第1実施形態では、図5の領域取得処理において、画像履歴メモリ7aの画像を顔領域Fiに分割して、その顔領域Fiにおける周波数スペクトルSFGiのピーク周波数BPMaのG値PFGiが、最大値maxPFGに0.5を乗じた値よりも大きい顔領域Fiが強領域SAとされ、一方で、最大値maxPFGに0.5を乗じた値以下の顔領域Fiが弱領域WAとされた。これに対して、第2実施形態における脈波検出装置1の領域取得処理では、カメラ3より取得された顔画像メモリ7bの値における、顔の特定部位を基準とし、強領域SAと、弱領域WAとに分割する。第2実施形態において、上述した第1実施形態と同一の部分については、同一の符号を付し、その説明は省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the first embodiment described above, in the area acquisition process of FIG. 5, the image of the image history memory 7a is divided into the face area Fi, and the G value PFGi of the peak frequency BPMa of the frequency spectrum SFGi in the face area Fi is maximum. The face region Fi larger than the value of the value maxPFG multiplied by 0.5 was designated as the strong region SA, while the face region Fi equal to or less than the value obtained by multiplying the maximum value maxPFG by 0.5 was designated as the weak region WA. On the other hand, in the area acquisition process of the pulse wave detection device 1 in the second embodiment, the strong area SA and the weak area SA and the weak area are based on the specific part of the face in the value of the face image memory 7b acquired from the camera 3. Divide into WA. In the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図11(a)は第2実施形態における、脈波検出装置1の領域取得処理のフローチャートであり、図11(b)は、強領域SAを示す模式図であり、図11(c)は、弱領域WAを示す模式図である。なお、図11(b),(c)におけるの原点Oは、画像下端の位置を示す。第2実施形態における、領域取得処理はまず、顔画像メモリ7bの値から、画像下端の位置と、顔の上端の位置との高さh1(図11(b)参照)を取得し(S80)、画像下端の位置と、口の位置との高さh2(図11(b)参照)を取得する(S81)。そして、顔画像メモリ7bの値から、顔の部分におけるh2からh1に該当する領域Anを取得し、強領域メモリ7cに保存する(S82)。 11 (a) is a flowchart of the region acquisition process of the pulse wave detection device 1 in the second embodiment, FIG. 11 (b) is a schematic diagram showing a strong region SA, and FIG. 11 (c) is a schematic diagram. It is a schematic diagram which shows the weak region WA. The origin O in FIGS. 11 (b) and 11 (c) indicates the position of the lower end of the image. In the area acquisition process in the second embodiment, first, the height h1 (see FIG. 11B) between the position of the lower end of the image and the position of the upper end of the face is acquired from the value of the face image memory 7b (S80). , The height h2 between the position of the lower end of the image and the position of the mouth (see FIG. 11B) is acquired (S81). Then, the region An corresponding to h2 to h1 in the face portion is acquired from the value of the face image memory 7b and stored in the strong region memory 7c (S82).

S82の処理の後、顔画像メモリ7bの値から、画像下端の位置と、顎の下端の位置との高さh3(図11(c)参照)を取得し(S83)、画像下端の位置と、顔の下端の位置との高さh4(図11(c)参照)を取得する(S84)。そして、顔画像メモリ7bの値から、顔の部分におけるh4からh3に該当する領域Anを取得し、弱領域メモリ7dに保存する(S85)。 After the processing of S82, the height h3 (see FIG. 11C) between the position of the lower end of the image and the position of the lower end of the chin is acquired from the value of the face image memory 7b (S83), and the position of the lower end of the image is obtained. , The height h4 with respect to the position of the lower end of the face (see FIG. 11C) is acquired (S84). Then, from the value of the face image memory 7b, the area An corresponding to h4 to h3 in the face portion is acquired and stored in the weak area memory 7d (S85).

S85の処理の後、顔画像メモリ7b、強領域メモリ7c、弱領域メモリ7dの各値を、検出領域テーブル6bにおける、顔画像データ6b1、強領域データ6b2、弱領域データ6b3の各メモリ領域に追加し(S86)、メイン処理に「領域取得完了」を返却して(S87)、領域取得処理を終了する。 After the processing of S85, the values of the face image memory 7b, the strong area memory 7c, and the weak area memory 7d are applied to the memory areas of the face image data 6b1, the strong area data 6b2, and the weak area data 6b3 in the detection area table 6b. Addition (S86), return "area acquisition completed" to the main process (S87), and end the area acquisition process.

一般的に、顔における口から上に該当する部分が、脈波が強く検出される領域とされ、顎から下の部分が、脈波が弱く検出される領域とされる。そこで、第2実施形態においては、顔の部分におけるh1からh2、即ち顔における口から上に該当する領域Anが、強領域SAと判断されて、強領域メモリ7cに保存される。一方、顔の部分におけるh3からh4に該当する領域Anが、弱領域WAと判断されて、弱領域メモリ7dに保存される。従って、カメラ3から取得された、顔画像メモリ7bの値から強領域SAと弱領域WAとを分割することができるので、メイン処理の開始直後から脈波の検出が可能となり、脈波検出装置1のレスポンスが向上する。 In general, the portion of the face above the mouth is defined as the region where the pulse wave is strongly detected, and the portion below the chin is defined as the region where the pulse wave is weakly detected. Therefore, in the second embodiment, h1 to h2 in the face portion, that is, the region An corresponding to the area above the mouth in the face is determined to be the strong region SA and is stored in the strong region memory 7c. On the other hand, the region An corresponding to h3 to h4 in the face portion is determined to be the weak region WA and is stored in the weak region memory 7d. Therefore, since the strong region SA and the weak region WA can be divided from the value of the face image memory 7b acquired from the camera 3, the pulse wave can be detected immediately after the start of the main process, and the pulse wave detection device can be used. The response of 1 is improved.

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is easy that various improvements and changes can be made without departing from the spirit of the present invention. It can be inferred from.

上記実施形態において、制御プログラム6aを、脈波検出装置1で実行する構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、制御プログラム6aを、パーソナル・コンピュータやスマートフォン、タブレット端末等に記憶して、制御プログラム6aを実行する構成としても良い。 In the above embodiment, the control program 6a is executed by the pulse wave detection device 1. However, the present invention is not necessarily limited to this, and the control program 6a may be stored in a personal computer, a smartphone, a tablet terminal, or the like to execute the control program 6a.

上記実施形態において、脈波検出装置1は、検出された脈波信号をLCD10に出力する構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、検出された脈波信号がHDD6に記憶される構成としても良いし、検出された脈波信号を図示しない通信装置によって、外部のサーバやPC等に送信される構成としても良い。 In the above embodiment, the pulse wave detection device 1 is configured to output the detected pulse wave signal to the LCD 10. However, the present invention is not necessarily limited to this, and the detected pulse wave signal may be stored in the HDD 6, and the detected pulse wave signal is transmitted to an external server, PC, or the like by a communication device (not shown). It may be configured to be performed.

また、脈波検出装置1を自動車等の車両に搭載し、脈波検出装置1で検知された脈波信号を解析することで、ドライバ(対象者H)の体調を監視する構成としても良い。そして、ドライバの体調が優れないと判断された場合は、アラーム音を出力してその旨を周囲に報知する構成としても良いし、車両から中央センターに通信を行い、中央センターから消防等に救護要請を発信する構成としても良いし、車両の停車を行う構成としても良いし、車両の制御を行う構成としても良い。 Further, the pulse wave detection device 1 may be mounted on a vehicle such as an automobile, and the pulse wave signal detected by the pulse wave detection device 1 may be analyzed to monitor the physical condition of the driver (target person H). If it is determined that the driver is not in good physical condition, an alarm sound may be output to notify the surroundings, or the vehicle may communicate with the central center and the central center may rescue the driver. It may be a configuration for transmitting a request, a configuration for stopping the vehicle, or a configuration for controlling the vehicle.

上記実施形態において、カメラ3から取得された顔画像を、RGB色空間に分解した際の、G値の変化によって脈波が検出される構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、顔画像をYIQ色空間に分解した際の、Q値(色度:寒色系)の変化によって脈波が検出される構成としても良い。Q値は、明るさの変化に対して耐性のある色成分とされるので、Q値を脈波の検出に用いることで、明るさの変化に強い脈波の検出が可能となる。また、RGB色空間のG値以外の色成分、もしくはYIQ色空間のQ値以外の色成分を用いる構成としても良いし、RGB,YIQ色空間以外の色空間における色成分を用いて、脈波を検出する構成としても良い。 In the above embodiment, when the face image acquired from the camera 3 is decomposed into the RGB color space, the pulse wave is detected by the change in the G value. However, the present invention is not limited to this, and a pulse wave may be detected by a change in the Q value (chromaticity: cold color system) when the face image is decomposed into the YIQ color space. Since the Q value is a color component that is resistant to changes in brightness, it is possible to detect pulse waves that are resistant to changes in brightness by using the Q value for detecting pulse waves. Further, a color component other than the G value in the RGB color space or a color component other than the Q value in the YIQ color space may be used, or a pulse wave may be used by using the color component in the color space other than the RGB and YIQ color spaces. It may be configured to detect.

上記実施形態において、カメラ3から取得された顔画像によって、脈波が検出される構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、顔以外でも、脈波が強く検出される人体の部位の画像によって、脈波を検出する構成としても良い。 In the above embodiment, the pulse wave is detected by the face image acquired from the camera 3. However, the present invention is not limited to this, and the pulse wave may be detected by an image of a part of the human body in which the pulse wave is strongly detected other than the face.

上記実施形態において、領域取得処理は、第1実施形態と第2実施形態とにおいて別の処理として構成されるとした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、第1実施形態と第2実施形態との領域取得処理を、場面等に応じて使い分ける構成としても良い。例えば、メイン関数実行直後において、画像履歴メモリ7aに30秒分の画像が記憶されていない場合は、第2実施形態における領域取得処理によって、顔画像メモリ7bの値から強領域SAと弱領域WAとを取得し、取得された強領域SAと弱領域WAとに基づいて、S11の脈波出力処理を行う。 In the above embodiment, the area acquisition process is configured as a separate process in the first embodiment and the second embodiment. However, the present invention is not necessarily limited to this, and the area acquisition processing of the first embodiment and the second embodiment may be used properly according to the situation or the like. For example, when the image for 30 seconds is not stored in the image history memory 7a immediately after the execution of the main function, the area acquisition process in the second embodiment is performed from the value of the face image memory 7b to the strong area SA and the weak area WA. Is acquired, and the pulse wave output processing of S11 is performed based on the acquired strong region SA and weak region WA.

一方で、第1実施形態における領域取得処理は、バックグラウンド処理として実行され、画像履歴メモリ7aに30秒分の画像が記憶された時点で、強領域SAと弱領域WAとを取得し、以降は第1実施形態における領域取得処理で取得された強領域SAと弱領域WAとに基づいて、S11の脈波出力処理を行う。これにより、メイン処理実行直後から脈波の検出が可能となり、なおかつその後に第1実施形態における領域取得処理で取得された、対象者H毎の個人差を考慮した強領域SAと弱領域WAとに基づいて、脈波の検出をすることができる。 On the other hand, the area acquisition process in the first embodiment is executed as a background process, and when the image for 30 seconds is stored in the image history memory 7a, the strong area SA and the weak area WA are acquired, and thereafter. Performs the pulse wave output processing of S11 based on the strong region SA and the weak region WA acquired in the region acquisition processing in the first embodiment. As a result, the pulse wave can be detected immediately after the main processing is executed, and the strong region SA and the weak region WA, which are acquired in the region acquisition processing in the first embodiment after that, in consideration of the individual difference for each subject H. The pulse wave can be detected based on the above.

1 脈波検出装置
3 カメラ(撮影手段)
6a 制御プログラム(脈波検出プログラム)
6b 検出領域テーブル(脈波記憶手段)
BPMa ピーク周波数
S3 画像検出手段
S7,S8 強領域測定手段
S9,S10 弱領域測定手段
S21 周波数取得手段
S23 時間推移算出手段
S24 周波数スペクトル算出手段
S25 所定成分値取得手段
S28〜S30 強弱特定手段
S33,S86 追加記憶手段
S59 補正手段の一部
S61 補正手段の一部、出力手段
S81 口部検出手段
S83 顎部検出手段
1 Pulse wave detection device 3 Camera (photographing means)
6a Control program (pulse wave detection program)
6b Detection area table (pulse wave storage means)
BPMa Peak frequency S3 Image detection means S7, S8 Strong region measurement means S9, S10 Weak region measurement means S21 Frequency acquisition means S23 Time transition calculation means S24 Frequency spectrum calculation means S25 Predetermined component value acquisition means S28 to S30 Strength identification means S33, S86 Additional storage means S59 Part of correction means S61 Part of correction means, output means S81 Mouth detection means S83 Jaw detection means

Claims (11)

対象者の皮膚を含む領域を少なくとも所定時間以上撮影する撮影手段と、
その撮影手段により撮影された皮膚領域の画像について、脈波の強い領域と弱い領域とを特定する強弱特定手段と、
その強弱特定手段により脈波の強い領域に特定された領域について前記撮影手段により撮影された画像の信号を測定する強領域測定手段と、
前記強弱特定手段により脈波の弱い領域に特定された領域について前記撮影手段により撮影された画像の信号を測定する弱領域測定手段と、
その弱領域測定手段により測定された脈波の弱い領域の信号に基づいて、前記強領域測定手段により測定された脈波の強い領域の信号を補正する補正手段と、
その補正手段により補正された脈波信号を出力する出力手段とを備えていることを特徴とする脈波検出装置。
A means of photographing the area including the subject's skin for at least a predetermined time, and
With respect to the image of the skin area taken by the photographing means, the strength identifying means for identifying the strong pulse wave region and the weak pulse wave region, and
A strong region measuring means for measuring a signal of an image taken by the photographing means with respect to a region specified as a region having a strong pulse wave by the strength specifying means.
A weak region measuring means for measuring a signal of an image taken by the photographing means for a region specified as a region where a pulse wave is weak by the strength specifying means, and a weak region measuring means.
Based on the signal of the weak region of the pulse wave measured by the weak region measuring means, the correction means for correcting the signal of the strong region of the pulse wave measured by the strong region measuring means, and the correction means.
A pulse wave detection device including an output means for outputting a pulse wave signal corrected by the correction means.
前記撮影手段により撮影された画像について、脈拍数のピーク周波数を取得するピーク周波数取得手段と、
前記撮影手段により撮影された画像を分解した各分解領域について所定成分の時間推移を算出する時間推移算出手段と、
前記各分解領域について、その時間推移算出手段により算出された前記所定成分の時間推移の周波数スペクトルを算出する周波数スペクトル算出手段と、
前記各分解領域について、その周波数スペクトル算出手段により算出された周波数スペクトルのうち、前記ピーク周波数取得手段により取得されたピーク周波数における前記所定成分の値を取得する所定成分値取得手段とを備え、
前記強弱特定手段は、その所定成分値取得手段により取得された前記所定成分の値に基づいて、前記各分解領域を前記脈波の強い領域と弱い領域とに特定するものであることを特徴とする請求項1記載の脈波検出装置。
With respect to the image taken by the photographing means, the peak frequency acquisition means for acquiring the peak frequency of the pulse rate, and
A time transition calculation means for calculating the time transition of a predetermined component for each decomposition region obtained by decomposing an image captured by the photographing means,
For each of the decomposition regions, a frequency spectrum calculating means for calculating the frequency spectrum of the time transition of the predetermined component calculated by the time transition calculating means, and
Each of the decomposition regions is provided with a predetermined component value acquisition means for acquiring the value of the predetermined component at the peak frequency acquired by the peak frequency acquisition means among the frequency spectra calculated by the frequency spectrum calculation means.
The strength specifying means is characterized in that each decomposition region is specified into a strong region and a weak region of the pulse wave based on the value of the predetermined component acquired by the predetermined component value acquiring means. The pulse wave detection device according to claim 1.
前記所定成分は、RGB色空間におけるG成分であることを特徴とする請求項2記載の脈波検出装置。 The pulse wave detection device according to claim 2, wherein the predetermined component is a G component in an RGB color space. 前記所定成分は、YIQ色空間におけるQ成分であることを特徴とする請求項2記載の脈波検出装置。 The pulse wave detection device according to claim 2, wherein the predetermined component is a Q component in the YIQ color space. 画像に対応付けて脈波の強い領域と弱い領域とを記憶する脈波記憶手段と、
その脈波記憶手段に記憶される画像の中から、前記撮影手段により撮影された画像に近似する画像を検出する画像検出手段とを備え、
前記強弱特定手段は、その画像検出手段により検出された画像に対応つけて前記脈波記憶手段に記憶される脈波の強い領域を脈波の強い領域として特定し、一方、前記画像検出手段により検出された画像に対応つけて前記脈波記憶手段に記憶される脈波の弱い領域を脈波の弱い領域として特定するものであることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の脈波検出装置。
A pulse wave storage means for storing a strong pulse wave region and a weak pulse wave region in association with an image,
It is provided with an image detecting means for detecting an image similar to the image taken by the photographing means from the images stored in the pulse wave storage means.
The strength specifying means identifies a region with a strong pulse wave stored in the pulse wave storage means as a region with a strong pulse wave in association with the image detected by the image detecting means, while the image detecting means The invention according to any one of claims 1 to 4, wherein a weak pulse wave region stored in the pulse wave storage means is specified as a weak pulse wave region in association with the detected image. Pulse wave detector.
前記撮影手段が撮影する対象者の皮膚を含む領域は、対象者の顔を含む領域であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の脈波検出装置。 The pulse wave detection device according to any one of claims 1 to 5, wherein the region including the skin of the subject photographed by the photographing means is a region including the face of the subject. 前記撮影手段により撮影された対象者の顔を含む領域のうち、対象者の口の部分を検出する口部検出手段を備え、
前記強弱特定手段は、その口部検出手段により検出された口の部分に基づいて、前記脈波の強い領域を特定するものであることを特徴とする請求項6記載の脈波検出装置。
A mouth detecting means for detecting a portion of the subject's mouth in the area including the subject's face photographed by the photographing means is provided.
The pulse wave detecting device according to claim 6, wherein the strength specifying means identifies a region in which the pulse wave is strong based on a portion of the mouth detected by the mouth detecting means.
前記撮影手段により撮影された対象者の顔を含む領域のうち、対象者の顎の部分を検出する顎部検出手段を備え、
前記強弱特定手段は、その顎部検出手段により検出された顎の部分に基づいて、前記脈波の弱い領域を特定するものであることを特徴とする請求項6又は7に記載の脈波検出装置。
A jaw detecting means for detecting a jaw portion of the subject in the area including the face of the subject photographed by the photographing means is provided.
The pulse wave detection according to claim 6 or 7, wherein the strength specifying means identifies a region where the pulse wave is weak based on the jaw portion detected by the jaw detecting means. apparatus.
画像に対応付けて脈波の強い領域と弱い領域とを記憶する脈波記憶手段と、
前記強弱特定手段により特定された脈波の強い領域と弱い領域とを、その特定対象とされた画像に対応付けして前記脈波記憶手段へ追加記憶する追加記憶手段とを備えていることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の脈波検出装置。
A pulse wave storage means for storing a strong pulse wave region and a weak pulse wave region in association with an image,
It is provided with an additional storage means for additionally storing a strong region and a weak region of the pulse wave specified by the strength / weakness specifying means in the pulse wave storage means in association with the image designated as the specific target. The pulse wave detection device according to any one of claims 1 to 8.
前記撮影手段は、車両の搭乗者を撮影するものであり、
前記出力手段により出力される脈波信号を用いて、その搭乗者の体調を監視する監視手段を備えていることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の脈波検出装置。
The photographing means is for photographing the passengers of the vehicle.
The pulse wave detection device according to any one of claims 1 to 9, further comprising a monitoring means for monitoring the physical condition of the occupant using the pulse wave signal output by the output means.
対象者の皮膚を含む領域を少なくとも所定時間以上撮影した画像を取得する画像取得機能と、
その画像取得機能により取得された皮膚領域の画像について、脈波の強い領域と弱い領域とを特定する強弱特定機能と、
その強弱特定機能により脈波の強い領域に特定された領域について前記画像取得機能により取得された画像の信号を測定する強領域測定機能と、
前記強弱特定機能により脈波の弱い領域に特定された領域について前記画像取得機能により取得された画像の信号を測定する弱領域測定機能と、
その弱領域測定機能により測定された脈波の弱い領域の信号に基づいて、前記強領域測定機能により測定された脈波の強い領域の信号を補正する補正機能と、
その補正機能により補正された脈波信号を出力する出力機能と、をコンピュータに実現させることを特徴とする脈波検出プログラム。
An image acquisition function that acquires images of the area including the subject's skin for at least a predetermined period of time,
With respect to the image of the skin area acquired by the image acquisition function, a strength identification function for identifying a strong pulse wave region and a weak pulse wave region, and a strength identification function
A strong region measurement function that measures the signal of the image acquired by the image acquisition function for a region specified as a region with a strong pulse wave by the strength identification function, and
A weak region measurement function that measures the signal of the image acquired by the image acquisition function for a region specified as a region where the pulse wave is weak by the strength identification function, and a weak region measurement function.
Based on the signal in the weak region of the pulse wave measured by the weak region measurement function, the correction function for correcting the signal in the strong region of the pulse wave measured by the strong region measurement function and
A pulse wave detection program characterized in that a computer realizes an output function that outputs a pulse wave signal corrected by the correction function.
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