JP6817782B2 - Pulse detection device and pulse detection method - Google Patents

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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Description

本発明は、カメラで取得した画像から、脈拍やストレス度を測定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring a pulse or a degree of stress from an image acquired by a camera.

従来、カメラで取得された画像から、非接触で人の心拍数や脈拍を推定、算出する方法が知られている。 Conventionally, a method of estimating and calculating a person's heart rate and pulse from a non-contact image acquired by a camera has been known.

例えば、顔画像の領域内のRGBの各平均値を算出して独立成分分析(ICA:Indipendent Component Analysis) で処理した後に、1つの成分波形の周波数分析で得たピーク周波数から心拍数を推定する方法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。 For example, after calculating the mean value of each RGB in the region of the face image and processing it by independent component analysis (ICA), the heart rate is estimated from the peak frequency obtained by the frequency analysis of one component waveform. The method is known (see, for example, Non-Patent Document 1).

また、ICA処理後の1つの成分波形を時系列で追跡するために、現在時刻の成分波形とのペアリングを行い、さらに心拍を表すピーク周波数を時系列で追跡して心拍数を推定する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Further, in order to track one component waveform after ICA processing in time series, a method of pairing with the component waveform of the current time and further tracking the peak frequency representing the heart rate in time series to estimate the heart rate. Is known (see, for example, Patent Document 1).

特開2012−239661号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-239661

M.Z.Poh,D.J.McDuff, and R.W.Picard “Non−contact, Automated Cardiac Pulse Measurements Using Video Imaging and Blind Source Separation” Optics Express,(米), 2010年5月7日, vol.18, No.10, pp.10762−10774M. Z. Poh, D. J. McDuff, and R. W. Picard “Non-contact, Automated Cardiac Pulse Measurements Using Video Imaging and Blind Source Separation” Optics Express, May 2010, (US), May 2010 18, No. 10, pp. 10762-10774

しかし、特許文献1や非特許文献1に開示された方法では、人が動くことにより、心拍や脈拍等の検出精度が低下するという問題があった。 However, the methods disclosed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 have a problem that the detection accuracy of heartbeat, pulse, etc. is lowered by the movement of a person.

また、用途によっては、人のプライバシーを保護するために、意図的に不鮮明な画像を取得する場合もあるが、この場合にも、顔検出が失敗してしまうことにより、心拍や脈拍等の検出精度が低下するという問題があった。特に、人が静止している場合には、動き検出等を使って顔領域を特定することができないため、検出精度の低下は顕著であった。 In addition, depending on the application, in order to protect the privacy of people, an unclear image may be acquired intentionally, but even in this case, the face detection fails, so that the heartbeat, pulse, etc. are detected. There was a problem that the accuracy was lowered. In particular, when a person is stationary, the face region cannot be specified by using motion detection or the like, so that the detection accuracy is significantly reduced.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像対象の状況や撮影条件によらず、精度良く脈拍を検出できる装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an apparatus capable of accurately detecting a pulse regardless of the situation of an imaging target or imaging conditions.

上記の目的を達成するために、この発明では、撮像領域の状況や撮影された人の状況等によって、撮影した画像から脈拍検出に至るまでの顔検出機能や、ノイズ低減機能や、脈拍算出機能を、それぞれ異なる処理方法の中から選択できるようにした。 In order to achieve the above object, in the present invention, the face detection function from the captured image to the pulse detection, the noise reduction function, the pulse calculation function, etc., depending on the situation of the imaging area, the situation of the photographed person, and the like. Can be selected from different processing methods.

具体的には、本発明の脈拍検出装置は、生体の脈拍を検出する脈拍検出装置であって、所定の撮像領域を撮像し、画像信号を取得する撮像部と、画像信号に基づいて生体の顔領域または肌領域を検出する顔検出器と、検出された顔領域または肌領域からの画像信号からノイズを除去するノイズ除去器と、ノイズが除去された顔領域または肌領域からの画像信号から脈拍を算出する脈拍算出器と、撮像部への入射光を散乱および/または減光し、撮影された画像を不鮮明にする散光部と、を備えることを特徴とする。 Specifically, the pulse detection device of the present invention is a pulse detection device that detects the pulse of a living body, and is an imaging unit that captures a predetermined imaging region and acquires an image signal, and a living body based on the image signal. From a face detector that detects the face area or skin area, a noise remover that removes noise from the detected image signal from the face area or skin area, and an image signal from the face area or skin area from which noise has been removed. It is characterized by including a pulse calculator for calculating a pulse and a diffuser for scattering and / or dimming incident light on an imaging unit to obscure a captured image .

本構成によれば、カメラ等の撮像部で取得した画像から、直接、脈拍を求めることができる。また、撮影された画像を不鮮明なものとすることで、撮影対象である人のプライバシーを守りつつ、同じ画像から、脈拍を求めることができる。 According to this configuration, the pulse can be obtained directly from the image acquired by the imaging unit such as a camera. In addition, by making the captured image unclear, it is possible to obtain the pulse from the same image while protecting the privacy of the person to be captured.

顔検出器、ノイズ除去器、及び脈拍算出器は、それぞれ、複数の処理方法に対応しており、撮像領域及び生体の状況に応じて、複数の処理方法から一の前記処理方法を選択して、処理を実行するように構成されるのが好ましい。 The face detector, noise remover, and pulse calculator each support a plurality of processing methods, and one of the above processing methods can be selected from the plurality of processing methods according to the imaging region and the condition of the living body. , Preferably configured to perform the process.

本構成によれば、撮像領域において、人等の生体の動きがあったり、顔が隠れていたり、顔が撮像部の方向を向いていないような種々の場合に対しても、カメラ等の撮像部で取得した画像から、脈拍を求めることができる。 According to this configuration, even in various cases where there is movement of a living body such as a human being, the face is hidden, or the face is not facing the direction of the imaging unit in the imaging region, imaging by a camera or the like The pulse can be obtained from the image acquired by the unit.

顔検出器は、撮像領域内の画像信号の輝度値における局所的明暗差を検出し、明暗差に基づいた多数決論理により顔領域を検出するように構成されるのが好ましい。 The face detector is preferably configured to detect a local brightness difference in the brightness value of the image signal in the imaging region and detect the face region by a majority logic based on the brightness difference.

本構成によれば、鮮明な画像を取得した場合に、簡便な方法で顔を検出できる。 According to this configuration, when a clear image is acquired, the face can be detected by a simple method.

顔検出器は、撮像領域における画像を分割し、分割された各領域からの画像信号に基づいて、顔領域または肌領域を検出するように構成されていてもよい。 The face detector may be configured to divide the image in the imaging region and detect the face region or the skin region based on the image signal from each of the divided regions.

本構成によれば、複数の生体が撮影された場合にも、簡便な方法で顔領域または肌領域を検出できる。 According to this configuration, the face region or the skin region can be detected by a simple method even when a plurality of living organisms are photographed.

顔検出器は、撮像領域における画像を分割し、分割された各領域からの画像信号の時間変化波形と、正弦波で表わされるモデル波形とを比較して得られた結果に基づいて、顔領域または前記肌領域を検出するように構成されていてもよい。 The face detector divides the image in the imaging region and compares the time-varying waveform of the image signal from each divided region with the model waveform represented by a sine wave, and based on the result obtained, the face region. Alternatively, it may be configured to detect the skin area.

本構成によれば、顔検出のためのデータ保持時間を短くでき、短時間での顔検出が可能となる。また、人等の生体の顔が隠れていたり、画像内での顔領域が小さい場合でも、肌領域を検出できる。 According to this configuration, the data retention time for face detection can be shortened, and face detection can be performed in a short time. Further, even when the face of a living body such as a human being is hidden or the face area in the image is small, the skin area can be detected.

ノイズ除去器は、撮像領域における顔領域の位置情報を周波数分析して得られたパワースペクトルの特定の周波数成分を、顔領域からの画像信号から除去するように構成されるのが好ましい。 The noise remover is preferably configured to remove a specific frequency component of the power spectrum obtained by frequency analysis of the position information of the face region in the imaging region from the image signal from the face region.

本構成によれば、周波数領域上で脈拍成分に近接する、顔の動きに起因したノイズを適切に除去できる。 According to this configuration, noise caused by facial movement, which is close to the pulse component in the frequency domain, can be appropriately removed.

ノイズ除去器は、画像信号のうち脈拍成分の検出に用いる波長成分以外の成分の少なくとも一部を、顔領域または肌領域からの画像信号から除去するように構成されていてもよい。 The noise remover may be configured to remove at least a part of the image signal other than the wavelength component used for detecting the pulse component from the image signal from the face region or the skin region.

本構成によれば、簡便な構成で、画像信号に含まれる脈拍成分以外のノイズを適切に除去できる。 According to this configuration, noise other than the pulse component included in the image signal can be appropriately removed with a simple configuration.

脈拍算出器は、ノイズが除去された後の顔領域または肌領域からの画像信号を周波数分析して、生体の脈拍を算出するように構成されるのが好ましい。 The pulse calculator is preferably configured to calculate the pulse of the living body by frequency-analyzing the image signal from the face region or the skin region after the noise is removed.

脈拍算出器は、顔領域または肌領域からの画像信号の時間変化波形と正弦波で表わされるモデル波形とを比較して、生体の脈拍を算出するように構成されていてもよい。 The pulse calculator may be configured to calculate the pulse of the living body by comparing the time-varying waveform of the image signal from the face region or the skin region with the model waveform represented by a sine wave.

本構成によれば、脈拍算出のためのデータ保持時間を短くでき、短時間での脈拍算出が可能となる。 According to this configuration, the data holding time for pulse calculation can be shortened, and the pulse can be calculated in a short time.

脈拍検出装置は、画像信号の周期的変動成分に基づいて生体の有無を検出する生体検出器をさらに有し、顔検出器は、生体検出器により得られた生体の存在領域からの画像信号に基づいて顔領域または肌領域を検出するように構成されるのが好ましい。 The pulse detector further has a biodetector that detects the presence or absence of a living body based on the periodic fluctuation component of the image signal, and the face detector converts the image signal from the existing region of the living body obtained by the biodetector. It is preferably configured to detect the face area or skin area based on it.

本構成によれば、顔が直ちに検出できない場合にも、人等の生体を検出することで、顔領域または肌領域の検出を容易にし、脈拍検出を行うことができる。 According to this configuration, even when the face cannot be detected immediately, it is possible to easily detect the face region or the skin region by detecting a living body such as a human being, and to perform pulse detection.

生体検出器は、複数の処理方法に対応しており、撮像領域及び生体の状況に応じて、複数の処理方法から一の処理方法を選択して、処理を実行するように構成されるのが好ましい。 The biodetector is compatible with a plurality of processing methods, and is configured to select one processing method from a plurality of processing methods and execute the processing according to the imaging region and the condition of the living body. preferable.

本構成によれば、撮像領域において、人等の生体の動きがあったり、顔が隠れていたり、顔が撮像部の方向を向いていないような種々の場合に対しても、生体の有無を確実に検出でき、脈拍検出が可能となる。 According to this configuration, the presence or absence of a living body is determined even in various cases where the living body such as a person is moving, the face is hidden, or the face is not facing the direction of the imaging unit in the imaging region. It can be detected reliably, and pulse detection becomes possible.

生体検出器は、撮像領域における画像を分割し、分割された各領域からの画像信号に基づいて、生体の有無を検出するように構成されていてもよい。 The biological detector may be configured to divide an image in an imaging region and detect the presence or absence of a living body based on an image signal from each divided region.

本構成によれば、複数の生体が撮影された場合にも、簡便な方法で生体の有無を検出できる。 According to this configuration, the presence or absence of a living body can be detected by a simple method even when a plurality of living bodies are photographed.

生体検出器は、撮像領域における画像を分割し、分割された各領域からの画像信号の時間変化波形と正弦波で表わされるモデル波形とを比較して、生体の有無を検出するように構成されていてもよい。 The biodetector is configured to divide an image in the imaging region and compare the time-varying waveform of the image signal from each divided region with the model waveform represented by a sine wave to detect the presence or absence of a living body. You may be.

本構成によれば、生体検出のためのデータ保持時間を短くでき、短時間での生体検出が可能となる。また、人等の生体の顔が隠れていたり、画像内での顔領域が小さい場合でも、生体の有無を検出できる。 According to this configuration, the data retention time for biological detection can be shortened, and biological detection can be performed in a short time. Further, even when the face of a living body such as a human being is hidden or the face area in the image is small, the presence or absence of the living body can be detected.

脈拍算出器より得られた脈拍間隔に基づいて、生体のストレス度を測定するストレス測定器をさらに備えるのが好ましい。 It is preferable to further provide a stress measuring device for measuring the degree of stress in the living body based on the pulse interval obtained from the pulse calculator.

本構成によれば、カメラ等の撮像部で取得した画像から、直接、ストレス度を求めることができる。 According to this configuration, the degree of stress can be obtained directly from an image acquired by an imaging unit such as a camera.

脈拍算出器より得られた脈拍間隔に基づいて、生体の覚醒度を測定する覚醒度測定器をさらに備えるのが好ましい。 It is preferable to further provide an arousal level measuring device for measuring the arousal level of the living body based on the pulse interval obtained from the pulse rate calculator.

本構成によれば、カメラ等の撮像部で取得した画像から、直接、覚醒度を求めることができる。 According to this configuration, the arousal level can be obtained directly from the image acquired by the imaging unit such as a camera.

本発明の脈拍検出方法は、生体の脈拍を検出する脈拍検出方法であって、所定の撮像領域を撮像し、画像信号を得る撮像ステップと、画像信号に基づいて生体の顔領域または肌領域を検出する顔検出ステップと、検出された顔領域または肌領域からの画像信号からノイズを除去するノイズ除去ステップと、ノイズが除去された顔領域または肌領域からの画像信号から脈拍を算出する脈拍算出ステップと、前記撮像領域からの光を散乱および/または減光して、撮像部に入力することで、撮影された画像を不鮮明にする散光ステップと、を備えることを特徴とする。 The pulse detection method of the present invention is a pulse detection method for detecting a pulse of a living body, which is an imaging step of capturing a predetermined imaging region and obtaining an image signal, and a face region or a skin region of the living body based on the image signal. A face detection step to be detected, a noise removal step to remove noise from an image signal from the detected face area or skin area, and a pulse calculation to calculate a pulse from an image signal from the face area or skin area from which noise has been removed. It is characterized by comprising a step and a light-diffusing step of scattering and / or dimming the light from the imaging region and inputting the light to the imaging unit to make the captured image unclear .

本方法によれば、カメラ等の撮像部で取得した画像から、直接、脈拍を求めることができる。また、撮影された画像を不鮮明なものとすることで、撮影対象である人のプライバシーを守りつつ、同じ画像から、脈拍を求めることができる。 According to this method, the pulse can be obtained directly from the image acquired by the imaging unit such as a camera. In addition, by making the captured image unclear, it is possible to obtain the pulse from the same image while protecting the privacy of the person to be captured.

顔検出ステップ、ノイズ除去ステップ、及び脈拍算出ステップは、それぞれ、複数の処理方法に対応しており、撮像領域及び生体の状況に応じて、複数の処理方法から一の処理方法を選択して、処理を実行するのが好ましい。 The face detection step, the noise removal step, and the pulse calculation step each correspond to a plurality of processing methods, and one processing method is selected from the plurality of processing methods according to the imaging region and the condition of the living body. It is preferable to carry out the process.

本構成によれば、撮像領域において、人等の生体の動きがあったり、顔が隠れていたり、顔が撮像部の方向を向いていないような種々の場合に対しても、カメラ等の撮像部で取得した画像から、脈拍を求めることができる。 According to this configuration, even in various cases where there is movement of a living body such as a human being, the face is hidden, or the face is not facing the direction of the imaging unit in the imaging region, imaging by a camera or the like The pulse can be obtained from the image acquired by the unit.

以上説明したように、本発明の脈拍検出装置によると、撮像領域において、人の動きがあったり、顔が隠れていたり、顔が撮像部の方向を向いていないような種々の場合に対しても、撮像部で取得した画像から、直接的に、人の脈拍やストレス度、覚醒度を求めることができる。 As described above, according to the pulse detection device of the present invention, in various cases where there is movement of a person, the face is hidden, or the face is not facing the direction of the imaging unit in the imaging region. However, the pulse, stress level, and arousal level of a person can be directly obtained from the image acquired by the imaging unit.

実施の形態1に係る脈拍検出装置の機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the pulse detection apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 脈拍検出装置内の各機能ブロックでの処理方法の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the processing method in each functional block in a pulse detection apparatus. 実施の形態1に係る脈拍検出装置内での信号の流れを示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the flow of the signal in the pulse detection apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る脈拍検出フローチャートの好ましい一例である。This is a preferable example of the pulse detection flowchart according to the first embodiment. 実施の形態1に係る撮像部で取得された人の画像の一例である。This is an example of a person's image acquired by the imaging unit according to the first embodiment. 実施の形態1に係る顔検出方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the face detection method which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る画像の領域分割の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the area division of the image which concerns on Embodiment 1. FIG. 前後フレームでの顔探索範囲の設定の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of setting of the face search range in the front-rear frame. 実施の形態1に係る、顔領域における画像信号の輝度値の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the luminance value of the image signal in the face region which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る、脈拍成分に対する正弦波モデルの一例である。This is an example of a sine wave model for a pulse component according to the first embodiment. 実施の形態1に係る、脈拍成分に対する正弦波モデルの別の一例である。This is another example of the sine wave model for the pulse component according to the first embodiment. 実施の形態1に係る、脈拍成分に対する正弦波モデルのさらなる別の一例である。It is still another example of the sine wave model for the pulse component according to the first embodiment. 実施の形態1に係る、正弦波モデルの差分前後の顔領域における画像信号の輝度値の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the luminance value of the image signal in the face region before and after the difference of the sine wave model which concerns on Embodiment 1. FIG. 顔の位置座標を周波数分析して得られるパワースペクトルである。It is a power spectrum obtained by frequency analysis of the position coordinates of the face. 顔領域からの画像信号の輝度値から顔位置の変化に対応する信号を差分し、さらに周波数分析して得られるパワースペクトルである。It is a power spectrum obtained by differentiating the signal corresponding to the change in the face position from the luminance value of the image signal from the face region and further performing frequency analysis. 図14で得られた顔の運動の周波数に対応する正弦波モデルを示す図である。It is a figure which shows the sine wave model corresponding to the frequency of the movement of the face obtained in FIG. 顔領域からの画像信号の輝度値の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the luminance value of the image signal from a face region. ノイズ低減後の、顔領域からの画像信号の輝度値の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the luminance value of the image signal from a face region after noise reduction. 実施の形態1に係る肌領域検出方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the skin area detection method which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る脈拍検出システムのハードウェア構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the hardware configuration of the pulse detection system which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係る脈拍検出システムの機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the pulse detection system which concerns on Embodiment 2. FIG. 人検出器の処理機能の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the processing function of a person detector. 実施の形態2に係る脈拍検出装置内での信号の流れを示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the flow of the signal in the pulse detection apparatus which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る脈拍検出フローチャートの好ましい一例である。This is a preferable example of the pulse detection flowchart according to the second embodiment. 実施の形態2に係る撮像部で取得された人の画像の一例である。This is an example of a person's image acquired by the imaging unit according to the second embodiment. 実施の形態2に係る人検出方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the person detection method which concerns on Embodiment 2. FIG.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description of preferred embodiments is merely exemplary and is not intended to limit the invention, its applications or its uses.

(実施の形態1)
(脈拍検出器の構成と画像信号処理の流れ)
図1は、本実施の形態に係る脈拍検出装置の機能的構成を示すブロック図である。
(Embodiment 1)
(Configuration of pulse detector and flow of image signal processing)
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of the pulse detection device according to the present embodiment.

図2は、脈拍検出装置の各ブロックの処理機能の例を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a processing function of each block of the pulse detection device.

図3は、脈拍検出装置内での信号の流れを示すブロック線図である。 FIG. 3 is a block diagram showing a signal flow in the pulse detection device.

脈拍検出装置10は、機能ブロックとして、撮像部12と、顔検出器13と、ノイズ低減器14と、脈拍算出器15と、ストレス度測定器16と、覚醒度測定器17と、を備えている。 The pulse detection device 10 includes an imaging unit 12, a face detector 13, a noise reducer 14, a pulse calculator 15, a stress level measuring device 16, and an arousal level measuring device 17 as functional blocks. There is.

撮像部12は、CCDやCMOSイメージセンサ等の撮像素子(図示せず)と、レンズ等を含む光学系(図示せず)とを有しており、撮像部12で取得された画像は、画像信号として顔検出器13に送られる。なお、撮像部12は固定されていても、可動であってもよい。光学系の設定や撮像部12の可動領域に応じて撮像領域が決定される。 The image pickup unit 12 has an image pickup element (not shown) such as a CCD or CMOS image sensor, and an optical system (not shown) including a lens or the like, and the image acquired by the image pickup unit 12 is an image. It is sent to the face detector 13 as a signal. The imaging unit 12 may be fixed or movable. The imaging region is determined according to the setting of the optical system and the movable region of the imaging unit 12.

なお、撮像素子は、カラーフィルタ等を用いて、周辺の領域から入射した光を色成分毎に出力するカラー撮像素子であるのが好ましいが、特にこれに限られず、白黒画像を出力する撮像素子であってもよい。また、撮像素子として、CCDやCMOSイメージセンサ等を用いることが一般的であるが、フォトダイオードアレイを用いてもよい。 The image sensor is preferably a color image sensor that outputs light incident from a peripheral region for each color component by using a color filter or the like, but is not particularly limited to this, and is an image sensor that outputs a black-and-white image. It may be. Further, although a CCD, a CMOS image sensor, or the like is generally used as the image sensor, a photodiode array may be used.

また、撮像素子として、近赤外光を受光する撮像素子を用いても、これとその他の撮像素子との組合せを用いてもよい。 Further, as the image pickup device, an image pickup device that receives near-infrared light may be used, or a combination of this and another image pickup device may be used.

なお、本実施の形態において、画像信号は、R(Red:赤色)成分、G(Green:緑色)成分、B(Blue:青色)成分の3原色で表現されるRGB表色系の信号であるが、特にこれに限られず、HSV表色系の信号又はYUV表色系の信号であってもよい。また、白黒画像信号であってもよい。 In the present embodiment, the image signal is an RGB color system signal represented by three primary colors of R (Red: red) component, G (Green: green) component, and B (Blue: blue) component. However, the present invention is not particularly limited to this, and may be an HSV color system signal or a YUV color system signal. It may also be a black-and-white image signal.

また、画像信号は、所定のフレームレート、例えば、30フレーム/秒で顔検出器13に送られるが、他の適切なフレームレートであってもよい。 Further, the image signal is sent to the face detector 13 at a predetermined frame rate, for example, 30 frames / second, but may be another appropriate frame rate.

顔検出器13は、撮像部12から送られてきた画像信号に基づいて、撮像部12で撮影された撮像領域内における人の顔を検出するように構成されている。 The face detector 13 is configured to detect a human face in the image pickup region photographed by the image pickup unit 12 based on the image signal sent from the image pickup unit 12.

ノイズ低減器14は、顔検出器13により検出、特定された、撮像領域内の顔に対応する領域(以下、顔領域という)からの画像信号からノイズ成分を除去するように構成されている。 The noise reducer 14 is configured to remove noise components from an image signal detected and identified by the face detector 13 from a region corresponding to a face in the imaging region (hereinafter referred to as a face region).

脈拍算出器15は、ノイズ低減器14によりノイズ除去された、顔領域からの画像信号に基づいて、人の脈拍数や脈拍間隔を推定するように構成されている。 The pulse calculator 15 is configured to estimate a person's pulse rate and pulse interval based on an image signal from the face region, which has been noise-removed by the noise reducer 14.

ストレス度測定器16は、脈拍算出器15で得られた脈拍間隔に基づいて、測定対象である人のストレス度を測定するように構成されている。 The stress degree measuring device 16 is configured to measure the stress degree of a person to be measured based on the pulse interval obtained by the pulse calculator 15.

覚醒度測定器17は、脈拍算出器15で得られた脈拍間隔に基づいて、測定対象である人の覚醒度を測定するように構成されている。 The arousal level measuring device 17 is configured to measure the arousal level of a person to be measured based on the pulse interval obtained by the pulse rate calculator 15.

図2に示すように、本実施の形態に係る脈拍検出装置10では、顔検出器13、ノイズ低減器14、脈拍算出器15のそれぞれにおいて、複数の異なる方法で処理を実行することができる。 As shown in FIG. 2, in the pulse detection device 10 according to the present embodiment, each of the face detector 13, the noise reducer 14, and the pulse calculator 15 can execute processing by a plurality of different methods.

従って、図3に示すように、撮像領域の状況や、撮像領域内の人の状況や、各機能ブロックでの処理結果等に応じて、最適な組合せとなるように、撮像部12で得られた画像信号に対する、各機能ブロックでの処理方法を選択することができる。 Therefore, as shown in FIG. 3, the imaging unit 12 obtains the optimum combination according to the situation of the imaging area, the situation of people in the imaging area, the processing result in each functional block, and the like. It is possible to select the processing method in each functional block for the image signal.

なお、図3に示す、顔検出1、顔検出2等のブロックは、図2に示す顔検出器の処理方法1、2等に対応している。 The blocks such as face detection 1 and face detection 2 shown in FIG. 3 correspond to the processing methods 1 and 2 of the face detector shown in FIG.

(脈拍検出方法の好ましい例について)
本実施の形態に係る脈拍検出方法に関し、以下に説明する。
(Preferable example of pulse detection method)
The pulse detection method according to the present embodiment will be described below.

図4は、本実施の形態に係る脈拍検出フローチャートの好ましい一例である。 FIG. 4 is a preferable example of the pulse detection flowchart according to the present embodiment.

(ステップS10:撮像ステップ)
まず、撮像部12において、周辺の領域を撮影する。撮像領域は、屋外であっても、屋内であってもよい。
(Step S10: Imaging step)
First, the imaging unit 12 photographs the surrounding area. The imaging region may be outdoors or indoors.

(ステップS20:顔検出ステップ)
撮像部12で取得された画像信号は、顔検出器13に送られ、この画像信号に基づいて、撮像領域における人の顔を検出する。
(Step S20: Face detection step)
The image signal acquired by the image capturing unit 12 is sent to the face detector 13, and based on this image signal, a human face in the imaging region is detected.

なお、顔検出に失敗した場合は、後述するステップS42に進む。 If the face detection fails, the process proceeds to step S42, which will be described later.

(顔検出ステップ1)
例えば、撮像部12と被撮像体である人との距離が近くて、人の動きも少なく、鮮明な顔の画像が得られている場合には、顔検出方法として、既知の方法を用いることができる。
(Face detection step 1)
For example, when the distance between the image pickup unit 12 and the person to be imaged is short, the movement of the person is small, and a clear face image is obtained, a known method is used as the face detection method. Can be done.

既知の方法としては、例えば、いわゆるHaar−like特徴量を抽出し、Adaboost等の機械学習により顔を検出する方法を用いることができる。 As a known method, for example, a method of extracting a so-called Har-like feature amount and detecting a face by machine learning such as AdaBoost can be used.

この場合であれば、画像内の多数の局所的明暗差から顔のエッジを検出する。 In this case, the edges of the face are detected from a large number of local brightness differences in the image.

予め用意された大量の顔画像データと非顔画像データとを用いて、抽出されたHaar−like特徴量が顔に該当するか、顔でないかを判別する識別器を生成する。 Using a large amount of face image data and non-face image data prepared in advance, a discriminator for discriminating whether the extracted Har-like feature amount corresponds to a face or not is generated.

複数の識別器を生成した後、これらの多数決論理により、最終的に、画像データから顔に対応するデータを抽出し、顔領域が出力される。このような技術については、例えば、以下に示す論文に概要が開示されている(P.Viola,and M.Jones,“Rapid object detection using a boosted cascade of simple features,” Proceedings of IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, p.511. (2001))。 After generating a plurality of classifiers, the data corresponding to the face is finally extracted from the image data by these majority logics, and the face area is output. An outline of such a technique is disclosed, for example, in the following papers (P. Viola, and M. Jones, "Rapid object detection using a boosted cascade of computer visions," Processing of Electrical and Pattern Engineers. and Pattern Recognition, p. 511. (2001)).

また、顔画像データや非顔画像データは、OpenCV等のデータベースから入手可能である(http://opencv.org/)。 In addition, face image data and non-face image data can be obtained from a database such as OpenCV (http://opencv.org/).

なお、上記に限定されず、別の既知の方法を用いてもよい。 The method is not limited to the above, and another known method may be used.

(顔検出ステップ2)
撮像部12と被撮像体である人との距離が遠い場合や、人の動きが大きい場合等には、別の方法を用いることができる。
(Face detection step 2)
Another method can be used when the distance between the image pickup unit 12 and the person to be imaged is long, or when the movement of the person is large.

図5は、本実施の形態に係る撮像部で取得された人の画像の一例である。 FIG. 5 is an example of a person's image acquired by the imaging unit according to the present embodiment.

図6は、本実施の形態に係る顔検出方法の一例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing an example of a face detection method according to the present embodiment.

図7は、本実施の形態に係る画像の領域分割の一例を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing an example of region division of an image according to the present embodiment.

図8は、前後フレームでの顔探索範囲の設定の一例を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing an example of setting the face search range in the front and rear frames.

顔が隠れていたり、横を向いてしまっている場合には、既知の方法を用いて直ちに人の顔を検出できないことがある。 If the face is hidden or turned sideways, it may not be possible to detect the human face immediately using known methods.

そのような場合には、図6に示すように、画像を領域分割し、分割された各領域において、画像の輝度値の平均を求め、この値の時間変化を観測する。 In such a case, as shown in FIG. 6, the image is divided into regions, the average of the brightness values of the images is obtained in each of the divided regions, and the time change of these values is observed.

例えば、G成分の光はヘモグロビンの吸収の影響を多く受けるため、RGB表色系の画像信号であれば、G成分の輝度値を用いると、人の脈拍に関連した周期的変動が観測しやすい。この周期的変動の観測により、対象領域において、人の顔が観測されているかどうかを検出できる。分割サイズを適切に選ぶことで、人の顔の外形を把握することも可能である。 For example, since the light of the G component is greatly affected by the absorption of hemoglobin, if the image signal of the RGB color system is used, the periodic fluctuation related to the human pulse can be easily observed by using the brightness value of the G component. .. By observing this periodic fluctuation, it is possible to detect whether or not a human face is observed in the target area. It is also possible to grasp the outer shape of a human face by appropriately selecting the division size.

なお、RGB表色系以外の画像信号においても、人の脈拍に関連した周期的変動を観測することは可能であり、顔領域の検出時に用いる輝度値は、上記の波長成分に限定されるものではない。 It is possible to observe periodic fluctuations related to a human pulse even in an image signal other than the RGB color system, and the luminance value used when detecting the face region is limited to the above wavelength component. is not.

また、画像の領域分割に関しては、図6に示したように、均等に分割する必要は必ずしもなく、図7に示すように、領域が重複していても良い。 Further, regarding the area division of the image, it is not always necessary to divide the image evenly as shown in FIG. 6, and the areas may overlap as shown in FIG. 7.

この場合、分割されたそれぞれの領域は大きさが異なる上、位置もバラバラで重複している部分が存在する。 In this case, each of the divided regions has a different size, and the positions are also different and there are overlapping portions.

例えば、均等に領域分割を行うと、2つの顔が同じ領域に入ってしまい、これらの分離ができなくなるおそれがあるが、図7に示すようにランダムな領域分割にすることで、これらの分離精度が向上する。ただし、このように領域の重複を許容する領域設定を行うと、領域が多数存在して計算時間が多くかかってしまう。そこで追跡処理を行い、1フレーム前の結果の周辺だけを探索することにより計算時間の短縮を行うこともできる。 For example, if the regions are divided evenly, the two faces may enter the same region and it may not be possible to separate them. However, by dividing the regions randomly as shown in FIG. 7, these are separated. Accuracy is improved. However, if the area is set to allow duplication of areas in this way, there are many areas and it takes a lot of calculation time. Therefore, it is possible to shorten the calculation time by performing tracking processing and searching only around the result one frame before.

図8では、実線で示す枠が現在フレームでの探索範囲に対応し、網かけされた範囲が1フレーム前での顔検出位置と大きさとを表している。 In FIG. 8, the frame shown by the solid line corresponds to the search range in the current frame, and the shaded range represents the face detection position and size one frame before.

図8からわかるように、現在フレームでの探索範囲は、1フレーム前の顔検出位置の近くに多く存在し、ここの範囲の大きさも1フレーム前と同程度のものが多い。 As can be seen from FIG. 8, the search range in the current frame is often located near the face detection position one frame before, and the size of this range is often the same as that one frame before.

追跡処理には、既知のパーティクルフィルタ(粒子フィルタ)を用いる。パラメータは探索枠の位置(x、y)と大きさLの3つである。パーティクルフィルタの尤度として、FFT(Fast Fourier Transformation:高速フーリエ変換)を行ったときの一番大きいピークの大きさをそのまま用いることとする。 A known particle filter (particle filter) is used for the tracking process. There are three parameters, the position (x, y) of the search frame and the size L. As the likelihood of the particle filter, the magnitude of the largest peak when FFT (Fast Fourier Transform: Fast Fourier Transform) is performed is used as it is.

なお、FFTは、信号の周波数分析方法の一例である。 FFT is an example of a signal frequency analysis method.

このパーティクルフィルタを用いることにより、全画面の探索を行わずに計算時間を短縮して追跡処理が可能となる。 By using this particle filter, the calculation time can be shortened and the tracking process can be performed without performing a full-screen search.

(顔検出ステップ3)
図9は、本実施の形態に係る、顔領域における画像信号の輝度値の時間変化を示す図である。
(Face detection step 3)
FIG. 9 is a diagram showing a time change of the brightness value of the image signal in the face region according to the present embodiment.

図10は、本実施の形態に係る、脈拍成分に対する正弦波モデルの一例である。 FIG. 10 is an example of a sine wave model for a pulse component according to the present embodiment.

図11は、本実施の形態に係る、脈拍成分に対する正弦波モデルの別の一例である。 FIG. 11 is another example of a sine wave model for a pulse component according to the present embodiment.

図12は、本実施の形態に係る、脈拍成分に対する正弦波モデルのさらなる別の一例である。 FIG. 12 is still another example of a sinusoidal model for pulse components according to this embodiment.

図13は、本実施の形態に係る、正弦波モデルの差分前後の顔領域における画像信号の輝度値の時間変化を示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing a time change of the brightness value of the image signal in the face region before and after the difference of the sine wave model according to the present embodiment.

図9に示すように、顔領域からの画像信号、この場合はG成分の平均輝度値は、計測時間に対して周期的に変化している。 As shown in FIG. 9, the image signal from the face region, in this case, the average luminance value of the G component, changes periodically with respect to the measurement time.

この波形と以下に示す正弦波モデル波形との比較を行うことにより、顔領域の検出を行うことができる。以下にこのことを詳述する。 The face region can be detected by comparing this waveform with the sine wave model waveform shown below. This will be described in detail below.

まず、上述したように、画像を領域分割し、分割された各々の領域で、平均輝度値の時間変化を求めておく。 First, as described above, the image is divided into regions, and the time change of the average luminance value is obtained in each of the divided regions.

これとは別に、式(1)で表わされる正弦波モデル波形を複数準備する。 Separately from this, a plurality of sine wave model waveforms represented by the equation (1) are prepared.

ここで、
Vm:最大振幅
ω:角周波数
t:時間
θ:位相
である。
here,
Vm: maximum amplitude ω: angular frequency t: time θ: phase.

例えば、60bpm(beats per minute)の脈拍波形に相当する正弦波モデル波形(図10)を標準波形として、図11に示すように位相をずらした波形や、図12に示すように角周波数を変化させた波形(90bpmに相当)を作成する。 For example, a sine wave model waveform (FIG. 10) corresponding to a pulse waveform of 60 bpm (beats per minute) is used as a standard waveform, and a waveform shifted in phase as shown in FIG. 11 or an angular frequency is changed as shown in FIG. Create a waveform (corresponding to 90 bpm).

このとき、角周波数を、例えば、10bpmに対応する間隔で変化させた波形や、位相を10度単位で変化させた波形を、テーブル形式で準備しておく。 At this time, for example, a waveform in which the angular frequency is changed at intervals corresponding to 10 bpm and a waveform in which the phase is changed in units of 10 degrees are prepared in a table format.

図13に示すように、分割された各領域実際に得られた輝度値の時間変化波形から、予め準備しておいた正弦波モデル波形を差分する。 As shown in FIG. 13, a sine wave model waveform prepared in advance is differentiated from the time-varying waveform of the brightness value actually obtained in each divided region.

なお、モデル波形の最大振幅は、実際に得られた輝度値の周期的変動から求めた振幅を用いている。 For the maximum amplitude of the model waveform, the amplitude obtained from the periodic fluctuation of the actually obtained luminance value is used.

図13に示すように、点線で示す波形が差分前の波形、実線で示す波形が差分後の波形である。 As shown in FIG. 13, the waveform shown by the dotted line is the waveform before the difference, and the waveform shown by the solid line is the waveform after the difference.

差分後には、もとの波形で見られた周期的変動成分が除去され、起伏の少ないものになっていることがわかる。正弦波モデル波形で表現される脈拍と被験者の脈拍が一致していれば、差分後の波形は起伏が少ないものになる。 After the difference, it can be seen that the periodic fluctuation component seen in the original waveform is removed and the undulations are small. If the pulse represented by the sine wave model waveform and the pulse of the subject match, the waveform after the difference will have less undulations.

差分後の波形の標準偏差が少なければ起伏がより少ないと考えられるので、上述した複数の正弦波モデル波形を用いて、各々の差分を行い、差分後の波形の標準偏差が最も低い場合が被験者の脈拍であるとする。 Since it is considered that the undulations are smaller if the standard deviation of the waveform after the difference is small, each difference is performed using the plurality of sinusoidal model waveforms described above, and the case where the standard deviation of the waveform after the difference is the lowest is the subject. It is assumed that it is a pulse of.

例えば、算出された脈拍数が人の脈拍、例えば60bpmから120bpmに相当する値となっていれば、その領域が顔領域であるとし、この範囲から外れていれば、顔が存在しないとする。 For example, if the calculated pulse rate is a value corresponding to a person's pulse, for example, 60 bpm to 120 bpm, the area is a face area, and if it is out of this range, the face does not exist.

なお、人の脈拍は運動等で大きく変化するため、上記の範囲はあくまで一例である。 The above range is just an example because the pulse of a person changes greatly due to exercise or the like.

画像信号の輝度値の周期的変化から顔検出を行うためには、検出直前の十数秒から数十秒間のデータを複数保持する必要がある。本方法によれば、保持するデータ数を少なくすることができ、より短時間での顔検出が可能となる。 In order to perform face detection from the periodic change of the brightness value of the image signal, it is necessary to retain a plurality of data for a dozen to several tens of seconds immediately before the detection. According to this method, the number of data to be retained can be reduced, and face detection can be performed in a shorter time.

また、上述したとおり、撮影した画像の状況、特に人の状況によって、適切な顔検出方法は異なる。 Further, as described above, an appropriate face detection method differs depending on the situation of the captured image, particularly the situation of a person.

本実施の形態では、顔検出ステップ1から3のいずれかを撮像領域あるいはその中の人の状況等に応じて、任意かつ適切に選択し、使用することができ、いずれのステップでも、検出結果として、顔領域が出力される。 In the present embodiment, any one of face detection steps 1 to 3 can be arbitrarily and appropriately selected and used according to the imaging region or the situation of a person in the imaging region, and the detection result can be obtained in any of the steps. As, the face area is output.

(ステップS30:顔位置周期性判定ステップ/ステップS40:ノイズ低減ステップ1)
顔検出が成功した場合、次に顔位置が周期的に移動しているかどうかを判定する(ステップS30)。また、顔位置の動きに周期性が無ければ、後述するステップSS41に進む。
(Step S30: Face position periodicity determination step / Step S40: Noise reduction step 1)
If the face detection is successful, then it is determined whether or not the face position is periodically moving (step S30). If there is no periodicity in the movement of the face position, the process proceeds to step SS41 described later.

ジョギングやエクササイズ等の運動をしている場合は、顔が動くが、その動き成分が画像信号に乗るため、脈拍算出時のノイズとなる。そこで、顔位置の変化を周波数分析して、その周波数を観測値から差分することにより、ノイズ低減を行う(ステップS40)。 When exercising such as jogging or exercising, the face moves, but since the movement component rides on the image signal, it becomes noise when calculating the pulse. Therefore, the change in the face position is frequency-analyzed, and the frequency is different from the observed value to reduce the noise (step S40).

なお、本実施の形態において、顔位置の周期性判定は、顔検出器13の機能を用いて行われるが、判定のための機能ブロックを別途設けてもよい。 In the present embodiment, the periodicity determination of the face position is performed by using the function of the face detector 13, but a functional block for determination may be provided separately.

図14は、顔の位置座標を周波数分析して得られるパワースペクトルである。 FIG. 14 is a power spectrum obtained by frequency analysis of the position coordinates of the face.

図15は、顔領域からの画像信号の輝度値から顔位置の変化に対応する信号を差分し、さらに周波数分析して得られるパワースペクトルである。 FIG. 15 is a power spectrum obtained by differentiating the signal corresponding to the change in the face position from the luminance value of the image signal from the face region and further performing frequency analysis.

本実施の形態では、画像上の顔の位置情報である、顔の中心点の位置座標をFFT処理してパワースペクトルを得ている。また、顔の中心点の位置座標は時系列で不安定になることがあるため、検出された顔の特徴的器官、例えば、目や鼻、あるいは、それら特徴器官点の平均位置座標を周波数分析するのが好ましい。このことに対応して、図1に示すように、顔検出器13は、顔器官検出部13aを有していてもよい。 In the present embodiment, the position coordinates of the center point of the face, which is the position information of the face on the image, are subjected to FFT processing to obtain a power spectrum. In addition, since the position coordinates of the center point of the face may become unstable over time, frequency analysis is performed on the average position coordinates of the detected characteristic organs of the face, such as the eyes and nose, or those characteristic organ points. It is preferable to do so. Correspondingly, as shown in FIG. 1, the face detector 13 may have a face organ detection unit 13a.

なお、顔位置座標を周波数分析するかどうかに関わらず、顔検出器13は、顔器官検出部13aを有していてもよい。 The face detector 13 may have a face organ detection unit 13a regardless of whether or not the face position coordinates are frequency-analyzed.

図14及び図15における点線で囲まれた位置が顔の動きに対応するピークであり、顔位置が一定の周期性を持って変化していることがわかる。この例では1.14Hz付近にピークがある。 It can be seen that the positions surrounded by the dotted lines in FIGS. 14 and 15 are the peaks corresponding to the movement of the face, and the face positions change with a certain periodicity. In this example, there is a peak near 1.14 Hz.

また、図15において、1.14Hz付近と、1.28Hz付近にピークの存在が見られる。前者が、顔位置の動きに対応した成分であり、後者が脈拍に対応した成分である。 Further, in FIG. 15, the presence of peaks can be seen around 1.14 Hz and around 1.28 Hz. The former is a component corresponding to the movement of the face position, and the latter is a component corresponding to the pulse.

実際には、脈拍として取りうる範囲が、図15中の一点鎖線よりも右側、つまり高周波側であると設定し、その範囲内で最も高い周波数のピークを脈拍と推定する。 Actually, the range that can be taken as a pulse is set to be on the right side of the alternate long and short dash line in FIG. 15, that is, on the high frequency side, and the peak of the highest frequency within that range is estimated as the pulse.

図15に示すように、顔の運動に起因したピークと脈拍に起因したピークは、周波数上で近い位置に存在する。よって、顔位置の変化による周波数成分を予め算出していない場合は、前者のピークを脈拍と誤検知してしまう可能性がある。 As shown in FIG. 15, the peak caused by facial movement and the peak caused by pulse exist at close positions on the frequency. Therefore, if the frequency component due to the change in the face position is not calculated in advance, the former peak may be erroneously detected as a pulse.

本実施の形態によれば、これを防ぐために、顔位置座標を周波数分析して得られるパワースペクトルを予め求めておくことにより、運動等による顔位置の変動による脈拍の誤測定を防ぐことができる。 According to the present embodiment, in order to prevent this, by obtaining the power spectrum obtained by frequency analysis of the face position coordinates in advance, it is possible to prevent erroneous measurement of the pulse due to the fluctuation of the face position due to exercise or the like. ..

また、図14に示すパワースペクトルを、検出された顔領域からの画像信号の輝度値から直接、差分して得るのではなく、正弦波モデルを用いて差分を行って得ることもできる。 Further, the power spectrum shown in FIG. 14 can be obtained by performing a difference using a sine wave model instead of directly different from the brightness value of the image signal from the detected face region.

図16は、図14で得られた顔の運動の周波数に対応する正弦波モデルを示す図である。 FIG. 16 is a diagram showing a sine wave model corresponding to the frequency of facial movement obtained in FIG.

図17は、顔領域からの画像信号の輝度値の時間変化を示す図である。 FIG. 17 is a diagram showing a time change of the brightness value of the image signal from the face region.

ここで、顔領域からの画像信号の輝度値は、顔領域として検出された領域からの輝度値の平均値である。 Here, the luminance value of the image signal from the face region is the average value of the luminance values from the region detected as the face region.

図17に示す輝度値の時間変化波形から、図16に示す正弦波波形を差分することにより、顔の運動によるノイズ成分を除去する。 The noise component due to the movement of the face is removed by differentiating the sine wave waveform shown in FIG. 16 from the time-varying waveform of the brightness value shown in FIG.

(ステップS50:脈拍算出ステップ1)
次に、ノイズが低減された、顔領域からの画像信号の輝度値に対しFFT等の周波数分析を行い、得られた信号から脈拍を推定、算出する。さらに、脈拍間隔を用いて人のストレス度、覚醒度を算出する。
(Step S50: Pulse calculation step 1)
Next, frequency analysis such as FFT is performed on the brightness value of the image signal from the face region where noise is reduced, and the pulse is estimated and calculated from the obtained signal. Furthermore, the stress level and alertness level of a person are calculated using the pulse interval.

図18は、ノイズ低減後の、顔領域からの画像信号の輝度値の時間変化を示す図である。 FIG. 18 is a diagram showing a time change of the brightness value of the image signal from the face region after noise reduction.

図18に示すように、脈拍間隔については、周波数分析前の、顔領域からの画像信号の輝度値の時間変化から求めることができる。 As shown in FIG. 18, the pulse interval can be obtained from the time change of the brightness value of the image signal from the face region before the frequency analysis.

(ステップS60:ストレス度、覚醒度測定ステップ)
ステップS50で得られた脈拍間隔を用いて、被撮像体である人のストレス度及び/または覚醒度を測定する(ステップS60)。
(Step S60: Stress degree and alertness measurement step)
Using the pulse interval obtained in step S50, the degree of stress and / or the degree of arousal of the person to be imaged is measured (step S60).

ストレス度や覚醒度の測定の測定については、既知の方法を用いる。 Known methods are used to measure stress and alertness.

脈拍間隔の時系列データから、例えば、自己回帰モデルなどを用いてパワースペクトル密度を計算し、その周波数成分を分析して、ストレス度を測定する。 From the time series data of the pulse interval, the power spectral density is calculated using, for example, an autoregressive model, the frequency component thereof is analyzed, and the stress degree is measured.

上記の方法で得られたパワースペクトル密度において、0.05Hzから0.15Hzまでの周波数に対応する領域をLF(Low Frequency:低周波)成分領域とし、0.15Hzから0.40Hzまでの周波数に対応する領域をHF(High Frequency:高周波)成分領域とし、各々の領域での積分強度を求める。 In the power spectral density obtained by the above method, the region corresponding to the frequency from 0.05 Hz to 0.15 Hz is defined as the LF (Low Frequency) component region, and the frequency is set to the frequency from 0.15 Hz to 0.40 Hz. The corresponding region is defined as the HF (High Frequency) component region, and the integrated intensity in each region is obtained.

一般に、LF成分領域の信号は、血圧変動に対応し、交感神経が緊張しているとき、副交感神経が緊張しているとき、いずれの場合でも信号が発生すると言われている。 In general, it is said that the signal in the LF component region corresponds to the blood pressure fluctuation, and the signal is generated in any case when the sympathetic nerve is tense or the parasympathetic nerve is tense.

一方、HF成分領域の信号は、呼吸変動に対応し、副交感神経が優位であると、信号強度が増加すると言われている。 On the other hand, it is said that the signal in the HF component region corresponds to the respiratory fluctuation, and the signal intensity increases when the parasympathetic nerve is dominant.

(LF成分領域の信号強度)/(HF成分領域の信号強度)をストレス指標(交感神経の活性度)として、ストレス度を求めることができる。 The stress level can be obtained by using (signal strength in the LF component region) / (signal strength in the HF component region) as a stress index (sympathetic nerve activity).

リラックスしているときには、副交感神経の働きが優位となり、HF成分領域の信号強度が増加して、ストレス指標が低下するのに対し、緊張しているときには、相対的に、HF成分領域の信号強度が減少して、ストレス指標が上昇する。 When relaxed, the parasympathetic nerves dominate and the signal strength in the HF component region increases and the stress index decreases, whereas when tense, the signal strength in the HF component region is relatively high. Decreases and the stress index rises.

覚醒度についても同様に、LF成分領域の信号強度とHF成分領域の信号強度と、を求めて、交感神経の活性度から評価することができる。 Similarly, the arousal level can be evaluated from the activity of the sympathetic nerve by obtaining the signal strength in the LF component region and the signal strength in the HF component region.

覚醒度については、覚醒状態かどうかはHF成分領域の信号強度に反映されるとの報告があり、例えば、この強度に着目して覚醒度を推定することができる。 Regarding the arousal level, it has been reported that whether or not the arousal state is reflected is reflected in the signal intensity of the HF component region. For example, the arousal level can be estimated by paying attention to this intensity.

(ステップS41:ノイズ低減ステップ2)
ステップS30において、顔位置の動きに周期性が見られない場合は、顔領域からの画像信号において、脈拍成分に対応する信号とそれ以外の信号とを分離し、脈拍成分に対応する信号から、それ以外の信号を差分することによりノイズ低減を行う。
(Step S41: Noise reduction step 2)
In step S30, when the movement of the face position does not show periodicity, the signal corresponding to the pulse component and the other signals are separated from the image signal from the face region, and the signal corresponding to the pulse component is used. Noise is reduced by differentiating other signals.

RGB表色系の画像信号であれば、G成分の輝度値を脈拍成分とし、それ以外の成分の輝度値をノイズ成分とすることができる。 In the case of an RGB color-based image signal, the luminance value of the G component can be used as the pulse component, and the luminance values of the other components can be used as the noise component.

このとき、ノイズ成分として、R成分の輝度値や、B成分の輝度値、あるいはR成分とB成分との輝度値の平均値を用いることもできる。 At this time, as the noise component, the brightness value of the R component, the brightness value of the B component, or the average value of the brightness values of the R component and the B component can also be used.

また、HSV表色系やYUV表色系の画像信号であれば、1つの原色成分の輝度値を脈拍成分とし、他の原色成分の輝度値、例えば1つの成分の輝度値か、2つの成分の輝度値の平均値をノイズ成分としてもよい。 Further, in the case of an image signal of HSV color system or YUV color system, the brightness value of one primary color component is used as a pulse component, and the brightness value of another primary color component, for example, the brightness value of one component or two components. The average value of the brightness values of may be used as a noise component.

なお、いずれの場合にも、原色系以外の成分、例えば、近赤外光成分の輝度値をノイズ成分としてもよい。 In any case, the luminance value of a component other than the primary color system, for example, a near infrared light component may be used as a noise component.

また、白黒画像信号等を用いる場合には、移動平均との差分演算によってノイズを低減することもできる。 Further, when a black-and-white image signal or the like is used, noise can be reduced by a differential calculation with a moving average.

例えば、画像信号の輝度値の時系列データをAとし、Aに対して移動平均を行って得られた時系列データをBとすると、AからBを差分することによりノイズ低減を行うことができる。 For example, if the time-series data of the luminance value of the image signal is A and the time-series data obtained by performing a moving average with respect to A is B, noise can be reduced by differentiating A from B. ..

(ステップS51:脈拍算出ステップ1/ステップS61:ストレス度、覚醒度測定ステップ)
ステップS41が終了すると、ステップS51、ステップS61へと順次進む。
(Step S51: Pulse calculation step 1 / Step S61: Stress degree and alertness measurement step)
When step S41 is completed, the process proceeds to step S51 and step S61 in sequence.

ステップS51における脈拍推定、算出方法、及びステップS61におけるストレス度、覚醒度測定方法は、それぞれ、ステップS50、ステップS60に示したのと同様である。 The pulse estimation and calculation methods in step S51 and the stress degree and alertness measurement methods in step S61 are the same as those shown in steps S50 and S60, respectively.

(ステップS42:肌領域検出ステップ)
図19は、本実施の形態に係る肌領域検出方法の一例を示す図である。
(Step S42: Skin area detection step)
FIG. 19 is a diagram showing an example of a skin region detection method according to the present embodiment.

ステップS20において、顔検出に失敗した場合は、ステップS42に進む。 If the face detection fails in step S20, the process proceeds to step S42.

ここで、顔検出に失敗する場合として、顔が隠れていたり、顔の向きが撮像部12の方向を向いていないことが予想される。また、撮影された画像における顔領域が極端に小さい場合等も、この場合に当てはまる。 Here, when the face detection fails, it is expected that the face is hidden or the face is not oriented toward the imaging unit 12. This also applies when the face area in the captured image is extremely small.

このような場合には、ステップS20にて説明したように、画像を領域分割し、分割された各領域において、画像の輝度値の平均値を求め、この値の時間変化を観測する。 In such a case, as described in step S20, the image is divided into regions, the average value of the brightness values of the images is obtained in each of the divided regions, and the time change of this value is observed.

例えば、顔以外でも肌が露出している領域からは、脈拍に関連した周期的変化が観測しやすい。この周期的変化の観測により、対象領域において、人の肌が露出しているかどうかを検出できる。 For example, it is easy to observe periodic changes related to the pulse from areas other than the face where the skin is exposed. By observing this periodic change, it is possible to detect whether or not the human skin is exposed in the target area.

この場合も、画像領域の分割サイズを適切に設定することで、検出感度を向上できる。 In this case as well, the detection sensitivity can be improved by appropriately setting the division size of the image area.

また、画像の領域分割に関しては、図19に示したように、均等に分割する必要は必ずしもなく、図7に示すように、領域が重複していても良い。 Further, regarding the area division of the image, it is not always necessary to divide the image evenly as shown in FIG. 19, and the areas may overlap as shown in FIG. 7.

また、図8を用いて説明したように、パーティクルフィルタを用いた追跡処理を行い、1フレーム前の結果の周辺だけを探索することにより計算時間の短縮を行うこともできる。 Further, as described with reference to FIG. 8, the calculation time can be shortened by performing the tracking process using the particle filter and searching only the periphery of the result one frame before.

このパーティクルフィルタを用いることにより、顔が隠れていたり、前後することによる大きさの変化にも対応できるようになる。 By using this particle filter, it becomes possible to cope with changes in size due to hiding of the face or back and forth.

また、本ステップにおける肌領域の検出は、顔検出器13の機能を用いて行われる。 Further, the detection of the skin area in this step is performed by using the function of the face detector 13.

(ステップS52:脈拍算出ステップ2)
ステップS20における顔検出ステップ3で用いた方法により、肌領域からの画像信号から脈拍を推定、算出することができる。
(Step S52: Pulse calculation step 2)
By the method used in the face detection step 3 in step S20, the pulse can be estimated and calculated from the image signal from the skin region.

この場合、式(1)で表わされる正弦波モデル波形を複数準備することは、顔検出ステップ3の場合と同じであるが、周波数や位相の刻みはさらに細かくする必要があり、例えば、1bpm刻みで変化させた波形や、位相を数度単位で変化させた波形を、テーブル形式で準備しておき、この刻みで作成されたテーブルから、適当に波形を選択して、顔検出ステップ3での顔検出に用いる。 In this case, preparing a plurality of sine wave model waveforms represented by the equation (1) is the same as in the case of face detection step 3, but the frequency and phase steps need to be made finer, for example, in 1 bpm steps. Prepare the waveform changed in step 1 and the waveform whose phase is changed in units of several degrees in a table format, select an appropriate waveform from the table created in this step, and perform in face detection step 3. Used for face detection.

図13に示すように、実際に得られた輝度値から、予め準備しておいた正弦波モデル波形を差分する。 As shown in FIG. 13, a sine wave model waveform prepared in advance is differentiated from the actually obtained luminance value.

なお、モデル波形の最大振幅は、実際に得られた輝度値の周期的変動から求めた振幅に近い値を用いている。 For the maximum amplitude of the model waveform, a value close to the amplitude obtained from the periodic fluctuation of the actually obtained luminance value is used.

図13において、点線で示す波形が差分前の波形、実線で示す波形が差分後の波形である。 In FIG. 13, the waveform shown by the dotted line is the waveform before the difference, and the waveform shown by the solid line is the waveform after the difference.

差分後には、もとの波形で見られた周期的変動成分が除去されていることがわかる。 After the difference, it can be seen that the periodic fluctuation component seen in the original waveform is removed.

正弦波モデル波形で表現される脈拍と被験者の脈拍が一致していれば、差分後の波形は起伏が少ないものになる。 If the pulse represented by the sine wave model waveform and the pulse of the subject match, the waveform after the difference will have less undulations.

差分後の波形の標準偏差が少なければ起伏がより少ないと考えられるので、上述した複数の正弦波モデル波形を用いて、各々の差分を行い、差分後の波形の標準偏差が最も低い場合が被験者の脈拍であるとする。 Since it is considered that the undulations are smaller if the standard deviation of the waveform after the difference is small, each difference is performed using the plurality of sinusoidal model waveforms described above, and the case where the standard deviation of the waveform after the difference is the lowest is the subject. It is assumed that it is a pulse of.

この方法によれば、周波数分析によるスペクトルのピークから心拍数を求める場合に比べて、一定期間における複数データを保持する必要が無くなり、期間中に脈拍変化が起こった場合の脈拍算出に対する影響を抑制できる。 According to this method, it is not necessary to hold multiple data for a certain period of time as compared with the case of obtaining the heart rate from the peak of the spectrum by frequency analysis, and the influence on the pulse calculation when the pulse change occurs during the period is suppressed. it can.

(ステップS62:ストレス度、覚醒度測定ステップ)
ステップS52が終了すると、ステップS62へと進む。
(Step S62: Stress degree and alertness measurement step)
When step S52 is completed, the process proceeds to step S62.

ステップS62におけるストレス度、覚醒度測定方法は、ステップS60に示したのと同様である。 The method for measuring the stress level and the arousal level in step S62 is the same as that shown in step S60.

以上、説明したように、本実施の形態によれば、撮像領域において、人の動きがあったり、顔が隠れていたり、顔が撮像部12の方向を向いていないような種々の場合に対しても、各機能ブロックにおいて、適切な処理方法を選択して脈拍検出処理を行うことにより、撮像部12で取得した画像から、直接的に、人の脈拍やストレス度、覚醒度を求めることができる。 As described above, according to the present embodiment, in various cases where there is movement of a person, the face is hidden, or the face does not face the direction of the image pickup unit 12 in the image pickup region. However, in each functional block, by selecting an appropriate processing method and performing pulse detection processing, it is possible to directly obtain a person's pulse, stress level, and alertness level from the image acquired by the imaging unit 12. it can.

なお、本実施形態における脈拍検出方法は、図4に示した方法に限定されるものでなく、図3に示したように、撮像領域の状況や、その中での人の状況、各機能ブロックでの処理結果等に応じて、予め用意された種々の処理方法を組み合わせて、脈拍検出を行うことができる。 The pulse detection method in the present embodiment is not limited to the method shown in FIG. 4, and as shown in FIG. 3, the situation of the imaging region, the situation of a person in the imaging region, and each functional block. The pulse detection can be performed by combining various processing methods prepared in advance according to the processing result and the like.

なお、本実施形態において、脈拍検出の対象は人であるが、動物等の人以外の生体に対しても、本発明に係る脈拍検出は適用可能である。 In the present embodiment, the target of pulse detection is a human being, but the pulse detection according to the present invention can be applied to a living body other than a human such as an animal.

(ハードウェア構成)
図1に示す脈拍検出装置1の機能は、撮像部12の一部を除き、概ねソフトウェア上で実現可能である。この場合、例えば、図4に示した脈拍検出フローに対応するプログラムをハードウェア上で実行して脈拍検出が行われる。この機能を実現するためのハードウェア構成を図20に示す。
(Hardware configuration)
Function of the pulse detection device 1 0 shown in FIG. 1, except for part of the imaging unit 12 can be realized generally in software. In this case, for example, the pulse detection is performed by executing the program corresponding to the pulse detection flow shown in FIG. 4 on the hardware. The hardware configuration for realizing this function is shown in FIG.

図20は、本実施の形態に係る脈拍検出システムのハードウェア構成の一例を示す図である。 FIG. 20 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the pulse detection system according to the present embodiment.

脈拍検出システム100は、コンピュータ110と、ビデオカメラ102と、ディスプレイ111と、操作部112と、システムバス101と、を備えている。 The pulse detection system 100 includes a computer 110, a video camera 102, a display 111, an operation unit 112, and a system bus 101.

コンピュータ110と、ビデオカメラ102と、ディスプレイ111と、操作部112とは、システムバス101に接続され、システムバス101を介して、制御信号やデータのやり取りが行われる。 The computer 110, the video camera 102, the display 111, and the operation unit 112 are connected to the system bus 101, and control signals and data are exchanged via the system bus 101.

ビデオカメラ102は、周囲の所定の境域を撮影し、システムバス101を介して、撮影された動画像データを画像信号としてコンピュータ110に入力する。 The video camera 102 photographs a predetermined boundary area around it, and inputs the captured moving image data as an image signal to the computer 110 via the system bus 101.

ビデオカメラ102は、図1に示した撮像部12に対応しており、図示しないが、CMOSイメージセンサ等の撮像素子と、レンズ等を含む光学系と、を有している。 The video camera 102 corresponds to the image pickup unit 12 shown in FIG. 1, and has an image pickup element such as a CMOS image sensor and an optical system including a lens and the like, although not shown.

コンピュータ110に入力された画像信号は、コンピュータ110で各種の処理が行われ、得られた結果はディスプレイ111に表示される。表示される対象は種々あり、脈拍数や脈拍間隔、ストレス度や覚醒度だけでなく、脈拍検出処理の途中結果である、検出された顔領域や、画像信号の輝度値のリアルタイム変化波形等も表示することができる。 The image signal input to the computer 110 is subjected to various processing by the computer 110, and the obtained result is displayed on the display 111. There are various objects to be displayed, not only the pulse rate, pulse interval, stress level and alertness level, but also the detected face area, which is the result of the pulse detection process, and the real-time change waveform of the brightness value of the image signal. Can be displayed.

なお、ディスプレイ111は、必要に応じて音声出力機能を有していてもよい。 The display 111 may have an audio output function, if necessary.

操作部112は、キーボードやマウスやジョイスティック等に代表される入力用デバイスであり、例えば、コンピュータ110の起動、終了や、脈拍検出プログラムの呼び出しや実行、ディスプレイ111に表示する処理結果の選択等に際して用いられる。 The operation unit 112 is an input device represented by a keyboard, a mouse, a joystick, or the like. For example, when starting or stopping the computer 110, calling or executing a pulse detection program, selecting a processing result to be displayed on the display 111, or the like. Used.

なお、例えば、ディスプレイ111がタッチパネルである場合や、別途、脈拍検出システム100が操作命令等を入力するための音声入力部(図示せず)を備えている場合には、操作部112を特に設けなくてもよい。 For example, when the display 111 is a touch panel, or when the pulse detection system 100 separately includes a voice input unit (not shown) for inputting an operation command or the like, the operation unit 112 is particularly provided. It does not have to be.

コンピュータ110は、構成要素として、CPU103と、信号処理部104と、通信部105と、ROM106と、RAM107と、HDD108と、を有しており、これらの要素は、システムバス101に接続され、システムバス101を介して、制御信号やデータのやり取りが行われる。 The computer 110 has a CPU 103, a signal processing unit 104, a communication unit 105, a ROM 106, a RAM 107, and an HDD 108 as components, and these elements are connected to the system bus 101 to form a system. Control signals and data are exchanged via the bus 101.

例えば、図4に示した脈拍検出フローに対応するプログラムが、HDD108に予め記憶され、操作部112での操作に従って、CPU103でプログラムの読み出し命令が実行される。HDD108から読み出されたプログラムは、CPU103からの命令に従って、RAM107に格納される。また、正弦波モデル波形のテーブル等も、HDD108から読み出され、RAM107に格納される。 For example, the program corresponding to the pulse detection flow shown in FIG. 4 is stored in the HDD 108 in advance, and the CPU 103 executes the program read instruction according to the operation by the operation unit 112. The program read from the HDD 108 is stored in the RAM 107 according to an instruction from the CPU 103. A table of sine wave model waveforms and the like are also read from the HDD 108 and stored in the RAM 107.

なお、HDD108から読み出されたプログラムやテーブルは、そのサイズによっては、ROM106に格納されてもよい。一度、HDD108からの読み出しが行われれば、以降は、直接、ROM106からプログラムをRAM107に記憶させることができる。 The program or table read from the HDD 108 may be stored in the ROM 106 depending on its size. Once the reading from the HDD 108 is performed, the program can be directly stored in the RAM 107 from the ROM 106 thereafter.

CPU103からの命令に従って、RAM107に格納されたプログラムが実行される。CPU103がプログラムからの命令を解釈し、各種のデータ処理及び制御を行う。 The program stored in the RAM 107 is executed according to the instruction from the CPU 103. The CPU 103 interprets the instructions from the program and performs various data processing and control.

信号処理部10は、CPU103からの命令に従って、画像の領域分割や顔領域の抽出等の処理を行う。 The signal processing unit 104 according to an instruction from the CPU 103, performs processing such as extraction of the region division and the face region of the image.

通信部105は、物理インタフェース(図示せず)等を介して、外部とのデータのやり取りを行う。例えば、顔検出で用いられるデータベース等は、通信部105を介して、HDD108またはROM106に記憶される。光ファイバ等を用いた有線通信や無線通信等で外部との通信を行うことができ、通信方式は、システムやコンピュータの仕様等によって適宜決定される。 The communication unit 105 exchanges data with the outside via a physical interface (not shown) or the like. For example, the database or the like used for face detection is stored in the HDD 108 or the ROM 106 via the communication unit 105. It is possible to communicate with the outside by wired communication or wireless communication using an optical fiber or the like, and the communication method is appropriately determined by the specifications of the system and the computer.

なお、通信部105を介して、プログラム自体を外部ソースから読み込むことが可能であり、プログラムの処理結果も通信部105を介して、外部ソースに保存することが可能である。この場合は、プログラムや処理結果の保存のためだけに、HDD108を設ける必要は特にない。 The program itself can be read from an external source via the communication unit 105, and the processing result of the program can also be stored in the external source via the communication unit 105. In this case, it is not particularly necessary to provide the HDD 108 only for storing the program and the processing result.

また、HDD108の代わりに、あるいはこれとは別に、携帯可能な記録媒体の読み出し/書き込み部を設けてもよい。プログラムや正弦波モデル波形のテーブル等をこの記録媒体に格納し、処理結果も、直接、記録媒体に書き込んでもよい。 Further, instead of or separately from the HDD 108, a portable recording medium read / write unit may be provided. A program, a table of sine wave model waveforms, or the like may be stored in this recording medium, and the processing result may be written directly to the recording medium.

記録媒体が光ディスクであれば、光ディスクドライブを、ICカードであれば、ICカードリーダー/ライターを、USBメモリであれば、USB端子接続口を設けてもよい。 If the recording medium is an optical disk, an optical disk drive may be provided, if it is an IC card, an IC card reader / writer may be provided, and if it is a USB memory, a USB terminal connection port may be provided.

なお、上述した構成はあくまで一例であり、撮影対象や場所、あるいは脈拍検出プログラムの内容等に応じて、適宜、変更可能である。 The above configuration is just an example, and can be changed as appropriate according to the imaging target and location, the content of the pulse detection program, and the like.

例えば、カメラを内蔵するスマートフォンやカメラを内蔵するノート型コンピュータを使用する場合は、脈拍検出システム100を1台の機器で実現することも可能である。 For example, when using a smartphone having a built-in camera or a notebook computer having a built-in camera, it is possible to realize the pulse detection system 100 with one device.

(実施の形態2)
監視カメラや電子機器に設置されたカメラを用いて脈拍検出を行おうとすると、以下に示す問題が起こりうる。
(Embodiment 2)
When attempting to detect a pulse using a surveillance camera or a camera installed in an electronic device, the following problems may occur.

まず、画像取得のために、常に撮影対象となる人のいる方向にカメラを向ける必要があるが、対象者にとっては常に監視されている感覚が強く、不快になる場合がある。また、カメラの通信系がハッキングされた場合には、撮影対象となる人の普段の生活映像が意図せずに流出し、プライバシーが侵害される可能性がある。 First, in order to acquire an image, it is necessary to always point the camera in the direction of the person to be photographed, but the subject may feel uncomfortable because the feeling of being constantly monitored is strong. In addition, if the communication system of the camera is hacked, the daily life image of the person to be photographed may be unintentionally leaked, and privacy may be infringed.

そこで、カメラのレンズを特殊なタイプ、例えばレンチキュラータイプにしたり、レンズの前にすりガラス等の散光部材を配置する等して、画像を不鮮明にして撮影を行うことが考えられる。 Therefore, it is conceivable to make the lens of the camera a special type, for example, a lenticular type, or to arrange a diffuser member such as frosted glass in front of the lens to make the image unclear.

しかし、画像が不鮮明な場合、人が動いている状態であれば、動きから人を検出することはできるが、宅内のリビングなどでくつろいでいるシーンでは人の動きが少ないため、人検出ができない。人検出ができない状況では、顔や肌領域の検出も困難である。 However, when the image is unclear, if the person is moving, it is possible to detect the person from the movement, but in the scene where the person is relaxing in the living room at home, the movement of the person is small, so the person cannot be detected. .. In situations where humans cannot be detected, it is difficult to detect the face and skin areas.

そこで、本実施の形態では、顔検出や肌領域検出を行う前に人検出を行って、確実に脈拍検出を行うことができる構成を開示する。 Therefore, in the present embodiment, a configuration is disclosed in which a person can be detected before face detection or skin area detection, and pulse detection can be performed reliably.

図21は、本実施の形態に係る脈拍検出装置の機能的構成を示すブロック図である。 FIG. 21 is a block diagram showing a functional configuration of the pulse detection device according to the present embodiment.

図22は、人検出器の処理機能の例を示す図である。 FIG. 22 is a diagram showing an example of the processing function of the human detector.

図23は、脈拍検出装置内での信号の流れを示すブロック線図である。 FIG. 23 is a block diagram showing a signal flow in the pulse detection device.

本実施の形態に示した構成と実施の形態1に示した構成との相違点は、図1に示す散光部11を設けた点と、撮像部12からの画像信号を人検出器20に送って、画像内での人の有無を検出した後に、顔検出器13以降の構成を用いて脈拍検出を行う点にある。 The difference between the configuration shown in the present embodiment and the configuration shown in the first embodiment is that the diffuser portion 11 shown in FIG. 1 is provided and the image signal from the imaging unit 12 is sent to the human detector 20. The point is that after detecting the presence or absence of a person in the image, the pulse is detected using the configuration of the face detector 13 or later.

散光部11は、上記の通り、撮像部12のレンズを特殊なタイプ、例えばレンチキュラータイプにしたり、レンズの前にすりガラス等の散光部材を配置する等して、周囲の領域から入射する光を散乱および/または減光する機能を有する。 As described above, the light diffuser 11 scatters the light incident from the surrounding region by making the lens of the image pickup unit 12 a special type, for example, a lenticular type, or by arranging a light diffuser such as frosted glass in front of the lens. And / or has the function of dimming.

散光部11は、図20に示すハードウェア構成において、ビデオカメラ102に組み込まれていてもよいし、別に設けられていてもよい。 The diffuser portion 11 may be incorporated in the video camera 102 or may be separately provided in the hardware configuration shown in FIG.

本実施の形態に係る脈拍検出装置10では、図2に示すように、顔検出器13、ノイズ低減器14、脈拍算出器15のそれぞれにおいて、複数の異なる方法で処理を実行することができる。さらに、図22に示すように、人検出器20において、複数の異なる方法で処理を実行することができる。 In the pulse detection device 10 according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, each of the face detector 13, the noise reducer 14, and the pulse calculator 15 can execute processing by a plurality of different methods. Further, as shown in FIG. 22, the human detector 20 can perform the process in a plurality of different ways.

従って、図23に示すように、撮像領域の状況や、撮像領域内の人の状況や、各機能ブロックでの処理結果等に応じて、最適な組合せとなるように、撮像部12で得られた画像信号に対する、各機能ブロックでの処理方法を選択することができる。 Therefore, as shown in FIG. 23, the imaging unit 12 obtains the optimum combination according to the situation of the imaging area, the situation of people in the imaging area, the processing result in each functional block, and the like. It is possible to select the processing method in each functional block for the image signal.

なお、図3に示す、顔検出1、顔検出2等のブロックは、図2に示す顔検出器の処理方法1、2等に対応していることは実施の形態1と同様である。また、図23に示す人検出1、人検出2のブロックは、図22に示す人検出器の処理方法1、2に対応している。 It should be noted that the blocks such as face detection 1 and face detection 2 shown in FIG. 3 correspond to the processing methods 1 and 2 of the face detector shown in FIG. 2 as in the first embodiment. Further, the blocks of the person detection 1 and the person detection 2 shown in FIG. 23 correspond to the processing methods 1 and 2 of the person detector shown in FIG.

本実施の形態における脈拍検出方法を、図24を用いて説明する。なお、実施の形態1で説明したステップについては、必要な範囲で最小限の説明に留めている。 The pulse detection method in the present embodiment will be described with reference to FIG. 24. The steps described in the first embodiment are limited to the minimum necessary range.

図24は、本実施の形態に係る脈拍検出フローチャートの好ましい一例である。 FIG. 24 is a preferable example of the pulse detection flowchart according to the present embodiment.

(ステップS100:散光ステップ/撮像ステップ)
撮像部12に入射する周囲の領域からの光を、散光部11で散乱および/または減光する。この状態で、撮像部12において、周辺の領域を撮影する。撮像領域は、屋外であっても、屋内であってもよい。
(Step S100: Diffuse step / Imaging step)
Light from the surrounding region incident on the imaging unit 12 is scattered and / or dimmed by the diffuser 11. In this state, the imaging unit 12 photographs the surrounding area. The imaging region may be outdoors or indoors.

(ステップS110:人検出ステップ)
撮像部12で取得された画像信号は、検出器13に送られ、この画像信号に基づいて、撮像領域における人の顔を検出する。
(Step S110: Person detection step)
The image signal acquired by the image capturing unit 12 is sent to the face detector 13, and based on this image signal, a human face in the imaging region is detected.

なお、人検出に失敗した場合は、撮像領域内に人が存在しないものとして、ステップS100に戻って撮影を続行する。 If the person detection fails, it is assumed that there is no person in the imaging region, and the process returns to step S100 to continue shooting.

(人検出ステップ1)
図25は、本実施の形態に係る撮像部で取得された人の画像の一例である。
(People detection step 1)
FIG. 25 is an example of a person's image acquired by the imaging unit according to the present embodiment.

図26は、本実施の形態に係る人検出方法の一例を示す図である。 FIG. 26 is a diagram showing an example of a person detection method according to the present embodiment.

図25のうち、左側の図は、レンチキュラータイプのレンズを用いた場合の画像の一例であり、右側の図は、すりガラスを通して撮影を行った場合の画像の一例である。いずれの場合も画像が不鮮明であり、このままでは、例えば、Haar−like特徴量の抽出などはできない。 In FIG. 25, the figure on the left is an example of an image when a lenticular type lens is used, and the figure on the right is an example of an image when an image is taken through frosted glass. In either case, the image is unclear, and as it is, for example, the Har-like feature amount cannot be extracted.

そこで、実施の形態1における脈拍検出フローのステップS20のうち、顔検出ステップ2で説明したように、撮影された画像を領域分割し、分割された各領域において、画像の輝度値の平均値を求め、この値の時間変化を観測する。 Therefore, in step S20 of the pulse detection flow in the first embodiment, as described in the face detection step 2, the captured image is divided into regions, and the average value of the brightness values of the images is calculated in each of the divided regions. Obtain and observe the time change of this value.

不鮮明な画像であっても、顔や肌が露出している領域からは、脈拍に関連した周期的変化が観測しやすい。この周期的変化の観測により、対象領域において、人の顔や肌が露出しているかどうかを検出できる。 Even in an unclear image, it is easy to observe periodic changes related to the pulse from the area where the face and skin are exposed. By observing this periodic change, it is possible to detect whether or not the human face or skin is exposed in the target area.

また、画像領域の分割サイズを適切に設定することにより、検出感度を向上できる。 Further, the detection sensitivity can be improved by appropriately setting the division size of the image area.

なお、画像の領域分割に関しては、図19に示したように、均等に分割する必要は必ずしもなく、図7に示すように、領域が重複していても良い。 Regarding the area division of the image, it is not always necessary to divide the image evenly as shown in FIG. 19, and the areas may overlap as shown in FIG. 7.

また、図8を用いて説明したように、パーティクルフィルタを用いた追跡処理を行い、1フレーム前の結果の周辺だけを探索することにより計算時間の短縮を行うこともできる。 Further, as described with reference to FIG. 8, the calculation time can be shortened by performing the tracking process using the particle filter and searching only the periphery of the result one frame before.

このパーティクルフィルタを用いることにより、顔が隠れたり、前後することによる大きさの変化にも対応できるようになる。 By using this particle filter, it becomes possible to cope with changes in size due to hiding of the face or back and forth.

(人検出ステップ2)
実施の形態1における脈拍検出フローのステップS20のうち、顔検出ステップ3で説明したように、画像を領域分割し、分割された各々の領域で、平均輝度値の時間変化波形と正弦波モデル波形との比較を行うことにより、人領域の検出を行うことができる。
(People detection step 2)
In step S20 of the pulse detection flow in the first embodiment, as described in the face detection step 3, the image is divided into regions, and the time-varying waveform and the sine wave model waveform of the average luminance value in each of the divided regions. By comparing with, the human area can be detected.

画像信号の輝度値の周期的変化から顔検出を行うためには、検出直前の十数秒から数十秒間のデータを複数保持する必要がある。本方法によれば、保持するデータ数を少なくすることができ、より短時間での人検出が可能となる。 In order to perform face detection from the periodic change of the brightness value of the image signal, it is necessary to retain a plurality of data for a dozen to several tens of seconds immediately before the detection. According to this method, the number of data to be retained can be reduced, and people can be detected in a shorter time.

また、撮影した画像の状況、特に人の状況によって、適切な人検出方法は異なる。例えば、人が移動しているときには、短時間で人を検出できるのが好ましい。 In addition, an appropriate person detection method differs depending on the situation of the captured image, particularly the situation of a person. For example, when a person is moving, it is preferable to be able to detect the person in a short time.

本実施の形態では、撮像力域内での人の状況によって、人検出ステップ1または2を任意かつ適切に選択し、使用することができる。 In the present embodiment, the person detection step 1 or 2 can be arbitrarily and appropriately selected and used depending on the situation of the person in the imaging power range.

なお、人検出器20には動き検出部20aを設けてもよい。この場合は、動き検出部20aで検出された撮像領域内の動きに関する情報と画像の輝度値からの情報とを統合して人がいる領域を決定する。 The person detector 20 may be provided with a motion detection unit 20a. In this case, the area where a person is present is determined by integrating the information about the motion in the imaging region detected by the motion detection unit 20a and the information from the brightness value of the image.

いずれの場合でも、人の有無を検出することができ、検出結果として、人の存在領域、具体的には、撮像領域内の人数と位置とが出力される。 In either case, the presence or absence of a person can be detected, and as the detection result, the area where the person exists, specifically, the number of people and the position in the imaging area is output.

(ステップS120:顔検出ステップからステップS160:ストレス度、覚醒度測定ステップまで)
ステップS110で人検出に成功した場合は、顔検出ステップS120に進む。顔検出が成功した場合は、顔位置が周期的に移動しているかどうかを判定し(ステップS130)、顔位置が周期的に移動していれば、ノイズ低減ステップS140、脈拍算出ステップS150、ストレス度、覚醒度測定ステップS160へと順次進む。
(Step S120: From face detection step to step S160: Stress degree and alertness measurement step)
If the person is successfully detected in step S110, the process proceeds to face detection step S120. If the face detection is successful, it is determined whether or not the face position is moving periodically (step S130), and if the face position is moving periodically, the noise reduction step S140, the pulse calculation step S150, and the stress The process proceeds to step S160 for measuring the degree and arousal.

ステップS120における顔検出方法、ステップS130における顔位置周期性判定方法、ステップS140におけるノイズ低減方法、ステップS150における脈拍推定、算出方法、及びステップS160におけるストレス度、覚醒度測定方法は、実施の形態1における脈拍検出フローに示したステップS20、ステップS30、ステップS40、ステップS50及びステップS60に示したのとそれぞれ同様である。 The face detection method in step S120, the face position periodicity determination method in step S130, the noise reduction method in step S140, the pulse estimation and calculation method in step S150, and the stress degree and alertness measurement method in step S160 are the first embodiment. It is the same as that shown in step S20, step S30, step S40, step S50 and step S60 shown in the pulse detection flow in.

(ステップS141:ノイズ低減ステップからステップS161:ストレス度、覚醒度測定ステップまで)
ステップS130において、顔位置の動きに周期性が見られなければ、ノイズ低減ステップS141、脈拍算出ステップS151、ストレス度、覚醒度測定ステップS161へと順次進む。
(From step S141: noise reduction step to step S161: stress degree and alertness measurement step)
If no periodicity is found in the movement of the face position in step S130, the process proceeds sequentially to noise reduction step S141, pulse calculation step S151, stress degree, and alertness measurement step S161.

ステップS141におけるノイズ低減方法、ステップS151における脈拍推定、算出方法、及びステップS161におけるストレス度、覚醒度測定方法は、実施の形態1における脈拍検出フローに示したステップS41、ステップS51及びステップS61に示したのとそれぞれ同様である。 The noise reduction method in step S141, the pulse estimation and calculation method in step S151, and the stress degree and alertness measurement method in step S161 are shown in steps S41, S51 and S61 shown in the pulse detection flow in the first embodiment. It is the same as the one.

(ステップS142:ノイズ低減ステップからステップS162:ストレス度、覚醒度測定ステップまで)
ステップS120において、顔検出に失敗した場合は、肌領域検出ステップS142、脈拍算出ステップS152、ストレス度、覚醒度測定ステップS162へと順次進む。
(Step S142: From noise reduction step to step S162: Stress degree and alertness measurement step)
If the face detection fails in step S120, the process proceeds sequentially to the skin area detection step S142, the pulse calculation step S152, the stress degree, and the arousal degree measurement step S162.

ステップS142における肌領域検出方法、ステップS152における脈拍推定、算出方法、及びステップS162におけるストレス度、覚醒度測定方法は、実施の形態1における脈拍検出フローに示したステップS42、ステップS52及びステップS62に示したのとそれぞれ同様である。 The skin region detection method in step S142, the pulse estimation and calculation method in step S152, and the stress degree and alertness measurement method in step S162 are described in steps S42, S52 and S62 shown in the pulse detection flow in the first embodiment. It is similar to the one shown.

以上、説明したように、本実施の形態によれば、撮影対象となる人のプライバシーを守りつつ、かつ、撮像領域において、人の動きがあったり、顔が隠れていたり、顔が撮像部12の方向を向いていないような種々の場合に対しても、各機能ブロックにおいて、適切な処理方法を選択して脈拍検出処理を行うことにより、撮像部12で取得した画像から、直接的に、人の脈拍やストレス度、覚醒度を求めることができる。 As described above, according to the present embodiment, while protecting the privacy of the person to be photographed, there is movement of the person, the face is hidden, or the face is the image pickup unit 12 in the image pickup area. Even in various cases where the image is not oriented in the above direction, by selecting an appropriate processing method and performing pulse detection processing in each functional block, directly from the image acquired by the imaging unit 12, It is possible to obtain the pulse, stress, and alertness of a person.

なお、本実施形態における脈拍検出方法は、図24に示した方法に限定されるものでなく、図23に示したように、撮像領域の状況や、その中での人の状況、各機能ブロックでの処理結果等に応じて、予め用意された種々の処理方法を組み合わせて、脈拍検出を行うことができる。 The pulse detection method in the present embodiment is not limited to the method shown in FIG. 24, and as shown in FIG. 23, the situation of the imaging region, the situation of a person in the imaging region, and each functional block. The pulse detection can be performed by combining various processing methods prepared in advance according to the processing result and the like.

なお、本実施形態において、脈拍検出の対象は人であるが、動物等の人以外の生体に対しても、本発明に係る脈拍検出は適用可能である。 In the present embodiment, the target of pulse detection is a human being, but the pulse detection according to the present invention can be applied to a living body other than a human such as an animal.

(その他の実施の形態)
上述した構成以外に、他の構成も採りうる。例えば、実施の形態1において、散光部11を設ける構成も採りうる。
(Other embodiments)
In addition to the above-described configuration, other configurations may be adopted. For example, in the first embodiment, a configuration in which the diffuser portion 11 is provided may be adopted.

散光部11を設けることにより、撮像部12への入射光が散乱ないし減光されるため、得られる画像は不鮮明な画像となる一方、画像情報から直接、人物が特定されることは回避できる。対象となる人がカメラ前にいるのが明白な場合の脈拍等の検査がこれに該当する。例えば、病院の検査室での脈拍やストレス度検査で、患者のプライバシーを特に保護する必要がある場合等に、本発明の脈拍検出装置や脈拍検出方法を適用する場合が挙げられる。 By providing the light diffusing unit 11, the incident light on the imaging unit 12 is scattered or dimmed, so that the obtained image becomes an unclear image, but it is possible to avoid identifying a person directly from the image information. This applies to examinations such as pulse when it is clear that the target person is in front of the camera. For example, when it is necessary to particularly protect the privacy of a patient in a pulse or stress degree test in a hospital laboratory, the pulse detection device or pulse detection method of the present invention may be applied.

また、実施の形態2において、散光部11を設けない構成も採りうる。 Further, in the second embodiment, a configuration in which the diffuser portion 11 is not provided can be adopted.

この場合は、例えば、撮像部12において、機械的にレンズを移動させる等して、撮像焦点をずらして画面を不鮮明にすることで、散光部11は不要となるとともに、撮影される人のプライバシーを守ることもできる。 In this case, for example, in the image pickup unit 12, the lens is mechanically moved to shift the imaging focus to make the screen unclear, so that the diffuser unit 11 becomes unnecessary and the privacy of the person to be photographed. You can also protect.

ただし、撮影された対象が人等の生体であるかどうかを知るために、人検出器20による判定は行う必要がある。 However, in order to know whether or not the photographed object is a living body such as a human being, it is necessary to make a determination by the human detector 20.

なお、実施の形態1、2、及びその他の実施の形態において、撮影時の光源は、自然光であっても、蛍光灯やLED照明等の人工光であってもよい。光源の波長域に応じて、例えば、脈拍算出に用いる波長成分やノイズ低減に用いる波長成分は、適宜変更可能である。 In the first, second, and other embodiments, the light source at the time of photographing may be natural light or artificial light such as a fluorescent lamp or LED lighting. For example, the wavelength component used for pulse calculation and the wavelength component used for noise reduction can be appropriately changed according to the wavelength range of the light source.

また、撮像部12における撮像素子、光学系等のハード構成を除き、各機能ブロックは、ワイヤードロジックで実現されていてもよい。専用LSI、またはLSI内の専用ブロックでの実現も可能である。 Further, each functional block may be realized by wired logic except for a hardware configuration such as an image sensor and an optical system in the image pickup unit 12. It can also be realized by a dedicated LSI or a dedicated block in the LSI.

本発明の脈拍検出装置は、撮像領域において、人の動きがあったり、顔が隠れていたり、顔が撮像部の方向を向いていないような種々の場合に対しても、撮像部で取得した画像から、直接的に、人の脈拍やストレス度、覚醒度を求めることができ、極めて有用である。 The pulse detection device of the present invention is acquired by the imaging unit even in various cases where there is a movement of a person, the face is hidden, or the face is not facing the direction of the imaging unit in the imaging region . It is extremely useful because the pulse, stress, and arousal of a person can be obtained directly from the image.

10 脈拍検出装置
11 散光部
12 撮像部
13 顔検出器
13a 顔器官検出部
14 ノイズ低減器
15 脈拍算出器
16 ストレス度測定器
17 覚醒度測定器
20 人検出器(生体検出器)
20a 動き検出部
100 脈拍検出システム
101 システムバス
102 ビデオカメラ
103 CPU
104 信号処理部
105 通信部
106 ROM
107 RAM
108 HDD
110 コンピュータ
111 ディスプレイ
112 操作部
10 Pulse detector 11 Diffuse unit 12 Imaging unit 13 Face detector 13a Face organ detector 14 Noise reducer 15 Pulse calculator 16 Stress level measuring device 17 Arousal level measuring device 20 Human detector (biological detector)
20a Motion detection unit 100 Pulse detection system 101 System bus 102 Video camera 103 CPU
104 Signal processing unit 105 Communication unit 106 ROM
107 RAM
108 HDD
110 Computer 111 Display 112 Operation unit

Claims (21)

生体の脈拍を検出する脈拍検出装置であって、
所定の撮像領域を撮像し、画像信号を取得する撮像部と、
前記画像信号に基づいて前記生体の顔領域または肌領域を検出する顔検出器と、
検出された前記顔領域または前記肌領域からの画像信号からノイズを除去するノイズ除去器と、
ノイズが除去された前記顔領域または前記肌領域からの前記画像信号から脈拍を算出する脈拍算出器と、
前記撮像部への入射光を散乱および/または減光して、撮影された画像を不鮮明にする散光部と、を備える、脈拍検出装置。
It is a pulse detection device that detects the pulse of a living body.
An imaging unit that captures a predetermined imaging region and acquires an image signal,
A face detector that detects the face region or skin region of the living body based on the image signal, and
A noise remover that removes noise from the detected image signal from the face area or the skin area,
A pulse calculator that calculates a pulse from the image signal from the face region or the skin region from which noise has been removed, and a pulse calculator.
A pulse detection device including a light-diffusing unit that scatters and / or dims the incident light to the image pickup unit to obscure the captured image .
前記顔検出器、前記ノイズ除去器、及び前記脈拍算出器は、それぞれ、複数の処理方法に対応しており、前記撮像領域及び前記生体の状況に応じて、前記複数の処理方法から一の前記処理方法を選択して、処理を実行するように構成される、請求項1に記載の脈拍検出装置。 The face detector, the noise remover, and the pulse calculator each correspond to a plurality of processing methods, and one of the plurality of processing methods can be used depending on the imaging region and the condition of the living body. The pulse detection device according to claim 1, wherein the processing method is selected and the processing is executed. 前記顔検出器は、
前記撮像領域内の前記画像信号の輝度値における局所的明暗差を検出し、前記明暗差に基づいた多数決論理により前記顔領域を検出するように構成される、請求項2に記載の脈拍検出装置。
The face detector
The pulse detection apparatus according to claim 2, wherein a local brightness difference in the brightness value of the image signal in the imaging region is detected, and the face region is detected by a majority logic based on the brightness difference. ..
前記顔検出器は、
前記撮像領域における画像を分割し、分割された各領域からの前記画像信号に基づいて、前記顔領域または前記肌領域を検出するように構成される、請求項2に記載の脈拍検出装置。
The face detector
The pulse detection device according to claim 2, wherein an image in the imaging region is divided, and the face region or the skin region is detected based on the image signal from each of the divided regions.
前記顔検出器は、
前記撮像領域における画像を分割し、分割された各領域からの前記画像信号の時間変化波形と、正弦波で表わされるモデル波形とを比較して得られた結果に基づいて、前記顔領域または前記肌領域を検出するように構成される、請求項2に記載の脈拍検出装置。
The face detector
Based on the result obtained by dividing the image in the imaging region and comparing the time-varying waveform of the image signal from each divided region with the model waveform represented by a sine wave, the face region or the said The pulse detection device according to claim 2, which is configured to detect a skin area.
前記ノイズ除去器は、
前記撮像領域における前記顔領域の位置情報を周波数分析して得られたパワースペクトルの特定の周波数成分を、前記顔領域からの画像信号から除去するように構成される、請求項2に記載の脈拍検出装置。
The noise remover
The pulse according to claim 2, wherein a specific frequency component of a power spectrum obtained by frequency-analyzing the position information of the face region in the imaging region is removed from an image signal from the face region. Detection device.
前記ノイズ除去器は、
前記画像信号のうち脈拍成分の検出に用いる波長成分以外の成分の少なくとも一部を、前記顔領域または前記肌領域からの画像信号から除去するように構成される、請求項2に記載の脈拍検出装置。
The noise remover
The pulse detection according to claim 2, wherein at least a part of the image signal other than the wavelength component used for detecting the pulse component is removed from the image signal from the face region or the skin region. apparatus.
前記脈拍算出器は、
ノイズが除去された後の前記顔領域または前記肌領域からの画像信号を周波数分析して、前記生体の脈拍を算出するように構成される、請求項2に記載の脈拍検出装置。
The pulse calculator
The pulse detection device according to claim 2, wherein the image signal from the face region or the skin region after the noise is removed is frequency-analyzed to calculate the pulse of the living body.
前記脈拍算出器は、
前記顔領域または前記肌領域からの画像信号の時間変化波形と正弦波で表わされるモデル波形とを比較して、前記生体の脈拍を算出するように構成される、請求項2に記載の脈拍検出装置。
The pulse calculator
The pulse detection according to claim 2, wherein the pulse detection of the living body is configured to compare the time-varying waveform of the image signal from the face region or the skin region with the model waveform represented by a sine wave. apparatus.
前記画像信号の周期的変動成分に基づいて前記生体の有無を検出する生体検出器をさらに有し、
前記顔検出器は、前記生体検出器により得られた前記生体の存在領域からの画像信号に基づいて前記顔領域または前記肌領域を検出するように構成される、請求項1に記載の脈拍検出装置。
It further has a biological detector that detects the presence or absence of the living body based on the periodic fluctuation component of the image signal.
The pulse detection according to claim 1, wherein the face detector is configured to detect the face region or the skin region based on an image signal from the existing region of the living body obtained by the biodetector. apparatus.
前記生体検出器は、複数の処理方法に対応しており、前記撮像領域及び前記生体の状況に応じて、前記複数の処理方法から一の前記処理方法を選択して、処理を実行するように構成される、請求項10に記載の脈拍検出装置。 The biodetector is compatible with a plurality of processing methods, and one of the plurality of processing methods is selected from the plurality of processing methods according to the imaging region and the condition of the living body to execute the processing. The pulse detection device according to claim 10, which is configured. 前記生体検出器は、
前記撮像領域における画像を分割し、分割された各領域からの前記画像信号に基づいて、前記生体の有無を検出するように構成される、請求項11に記載の脈拍検出装置。
The biodetector
The pulse detection device according to claim 11, wherein an image in the imaging region is divided and the presence or absence of the living body is detected based on the image signal from each of the divided regions.
前記生体検出器は、
前記撮像領域における画像を分割し、分割された各領域からの前記画像信号の時間変化波形と正弦波で表わされるモデル波形とを比較して、前記生体の有無を検出するように構成される、請求項11に記載の脈拍検出装置。
The biodetector
The image in the imaging region is divided, and the time-varying waveform of the image signal from each divided region is compared with the model waveform represented by a sine wave to detect the presence or absence of the living body. The pulse detection device according to claim 11.
前記脈拍算出器より得られた脈拍間隔に基づいて、前記生体のストレス度を測定するストレス測定器をさらに備える、請求項1ないし1のいずれかに記載の脈拍検出装置。 The pulse detection device according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a stress measuring device for measuring the stress degree of the living body based on the pulse interval obtained from the pulse calculator. 前記脈拍算出器より得られた脈拍間隔に基づいて、前記生体の覚醒度を測定する覚醒度測定器をさらに備える、請求項1ないし1のいずれかに記載の脈拍検出装置。 Based on the pulse interval obtained from said pulse calculator, further comprising wakefulness measuring device for measuring the degree of awakening of the subject, the pulse detection device according to any one of claims 1 to 1 4. 生体の脈拍を検出する脈拍検出方法であって、
所定の撮像領域を撮像し、画像信号を得る撮像ステップと、
前記画像信号に基づいて前記生体の顔領域または肌領域を検出する顔検出ステップと、
検出された前記顔領域または前記肌領域からの画像信号からノイズを除去するノイズ除去ステップと、
ノイズが除去された前記顔領域または前記肌領域からの画像信号から脈拍を算出する脈拍算出ステップと、
前記撮像領域からの光を散乱および/または減光して、撮像部に入力することで、撮影された画像を不鮮明にする散光ステップと、を備える、脈拍検出方法。
It is a pulse detection method that detects the pulse of a living body.
An imaging step of imaging a predetermined imaging region and obtaining an image signal,
A face detection step for detecting the face region or skin region of the living body based on the image signal, and
A noise removal step for removing noise from the detected image signal from the face area or the skin area,
A pulse calculation step of calculating a pulse from an image signal from the face region or the skin region from which noise has been removed, and a pulse calculation step.
A pulse detection method comprising a light-diffusing step of scattering and / or dimming light from the imaging region and inputting it into an imaging unit to blur a captured image .
前記顔検出ステップ、前記ノイズ除去ステップ、及び前記脈拍算出ステップは、それぞれ、複数の処理方法に対応しており、前記撮像領域及び前記生体の状況に応じて、前記複数の処理方法から一の前記処理方法を選択して、処理を実行する、請求項1に記載の脈拍検出方法。 The face detection step, the noise removal step, and the pulse calculation step each correspond to a plurality of processing methods, and one of the plurality of processing methods is described according to the imaging region and the condition of the living body. The pulse detection method according to claim 16 , wherein the processing method is selected and the processing is executed. 前記画像信号の周期的変動成分に基づいて前記生体の有無を検出する生体検出ステップ、をさらに備え、
前記顔検出ステップにおいて、
前記生体検出ステップにより得られた前記生体の存在領域からの画像信号に基づいて前記顔領域または前記肌領域を検出する、請求項1に記載の脈拍検出方法。
A biological detection step of detecting the presence or absence of the living body based on the periodic fluctuation component of the image signal is further provided.
In the face detection step
The pulse detection method according to claim 17 , wherein the face region or the skin region is detected based on an image signal from the existing region of the living body obtained by the biological detection step.
前記生体検出ステップは、複数の処理方法に対応しており、前記撮像領域及び前記生体の状況に応じて、前記複数の処理方法から一の前記処理方法を選択して、処理を実行する、請求項1に記載の脈拍検出方法。 The biological detection step corresponds to a plurality of processing methods, and one said processing method is selected from the plurality of processing methods according to the imaging region and the situation of the living body, and the processing is executed. Item 8. The pulse detection method according to Item 18 . 前記脈拍算出ステップで得られた脈拍間隔に基づいて、前記生体のストレス度を測定するストレス測定ステップをさらに備える、請求項1ないし19のいずれかに記載の脈拍検出方法。 The pulse detection method according to any one of claims 16 to 19 , further comprising a stress measurement step of measuring the stress degree of the living body based on the pulse interval obtained in the pulse calculation step. 前記脈拍算出ステップで得られた脈拍間隔に基づいて、前記生体の覚醒度を測定する覚醒度測定ステップをさらに備える、請求項1ないし2のいずれかに記載の脈拍検出方法。 On the basis of the pulse interval obtained in the pulse calculating step, further comprising the alertness measurement step of measuring alertness of the living body, pulse detection method according to any one of claims 1 6 to 2 0.
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