DE112013006788T5

DE112013006788T5 - Pulswellengeschwindigkeitsmess-Verfahren und -System und Abbildungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112013006788T5
Application number: DE112013006788.9T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Takamori; Makoto Yoshizawa; Noriyasu Homma; Norihiro Sugita; Makoto Abe; Akira Tanaka
Original assignee: Tohoku University NUC; Fujifilm Corp; Fukushima University NUC
Current assignee: Tohoku University NUC; Fujifilm Corp; Fukushima University NUC
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2015-12-17
Also published as: WO2014136310A1; JP6072893B2; CN105188522B; US20150366456A1; CN105188522A; US9854976B2; JPWO2014136310A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren und -system sowie eine Abbildungsvorrichtung, die für den täglichen Gebrauch durch beliebige Benutzer bei geringem Kostenaufwand verfügbar ist und eine Messgenauigkeit aufweist, die weniger durch Körperhaltung oder dergleichen beeinträchtigt ist. Die vorliegende Erfindung bildet gleichzeitig unterschiedliche Teile eines menschlichen Körpers in berührfreiem Zustand mittels einer mit sichtbarem Licht arbeitenden Kamera ab und erfasst kontinuierliche zeitserielle Bilddaten. Anschließend weist die Erfindung jede Pulswelle aus den Bilddaten an den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers basierend auf einer zeitlichen Änderung im Pixelwert an den verschiedenen Teilen des menschlichen Körpers nach, um schließlich eine Pulswellengeschwindigkeit des menschlichen Körpers auf der Grundlage einer zeitlichen Differenz zwischen den Pulswellen an den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers zu berechnen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren und -system sowie eine Abbildungsvorrichtung, insbesondere betrifft sie eine Methode zum Messen einer Pulswellengeschwindigkeit eines menschlichen Körpers basierend auf einer zeitlichen Differenz zwischen den Pulswellen an unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers.
Technischer Hintergrund
Eine Pulswellengeschwindigkeit (PWV = pulse wave velocity) wurde üblicherweise als einer der Bewertungsindizes des Kreislaufsystems, beispielsweise bei Arteriosklerose, verwendet. Beispiele für Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren in der Praxis beinhalten eine Verfahren des Berechnens einer Pulswellengeschwindigkeit auf der Grundlage einer zeitlichen Differenz zwischen den Pulswellen (Pulswellen-Ausbreitungszeit), welche an unterschiedlichen Teilen eines menschlichen Körpers gemessen werden, und einer Distanz zwischen den Teilen, die an zwei Punkten gemessen wird. Außerdem wurde eine Methode zum Berechnen des Blutdrucks basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen Pulswellen (Pulswellen-Ausbreitungszeit), die an zwei Punkten gemessen wurden, offenbart: Handgelenke und Finger, wobei eine Korrelation zwischen der Pulswellengeschwindigkeit und dem Blutdruck herangezogen wird (siehe Patentschrift 1).
Allerdings eignen sich diese Pulswellengeschwindigkeits-Messgeräte nicht für den täglichen Gebrauch, da die Geräte einen Messsensor erfordern, der an zwei Teilen zu befestigen ist, beispielsweise an einem Paar aus Halszone und Oberschenkelzone und einem Paar aus Oberarm und Fußgelenk, wobei jedes dieser Paare einen beträchtlichen Abstand voneinander hat. Diese Geräte sind so lange für den täglichen Gebrauch durch beliebige Benutzer verfügbar, wie die Pulswellensensoren an relativ einfachen zugänglichen Körperteilen anbringbar sind, so z. B. Handgelenke und Finger, sie schaffen aber Probleme, da sie eine hohe zeitliche Auflösung erfordern, eine Kostensteigerung mit sich bringen, erhöhte Messfehler abhängig vom Zustand der Verbindungen zeigen und dergleichen.
Außerdem wurde ein Messverfahren offenbart, welches auf einer zeitlichen Differenz zwischen einer ankommenden Wellenkomponente und einer reflektierten Wellenkomponente basiert, die in einer Pulswelle enthalten sind, die an einem Punkt von Teilen eines lebenden Körpers gemessen werden (siehe Patentschrift 2). Danach lassen sich Pulswellensensoren relativ einfach anbringen und können für den alltäglichen Gebrauch durch beliebige Benutzer eingesetzt werden. Allerdings wird die reflektierte Wellenkomponente, die in der Pulswelle enthalten ist, in starkem Ausmaß beeinflusst durch eine Änderung des Blutgefäßzustands, bedingt durch eine Änderung in der Körperhaltung oder dergleichen, so dass das Problem besteht, dass eine exakte Messung nur schwierig erreichbar ist.
Die Patentschrift 3 zeigt eine Methode, bei der ein Kamera-Mobiltelefon dazu benutzt wird, einen Finger in einem Zustand abzubilden, in welchem der Finger sich in Berührung mit einer Öffnung der Kamera befindet, um dabei eine zeitliche Schwankung des Finger-Bildes nachzuweisen und so die Pulsfrequenz zu messen.
Schließlich offenbart die Patentschrift 4 eine Methode, bei der eine Infrarot-Kamera dazu benutzt wird, eine Temperatur einer Oberfläche (der Haut) eines lebenden Körpers nachzuweisen und Frequenzdaten entsprechend einer Frequenzkomponente eines Frequenzbands entsprechend einer Herzschlagfrequenz eines lebenden Körpers auf einer zeitliche Schwankung von Temperaturinformation über den lebenden Körper zu extrahieren, um anschließend basierend auf den Frequenzdaten die Herzschlagrate des lebenden Körpers zu messen.
Druckschriftenliste
Patentliteratur

Patentschrift 1 – Japanische Patent-Offenlegungsschrift 2011-104208
Patentschrift 2 – Japanische Patent-Offenlegungsschrift 2003-10139
Patentschrift 3 – Japanische Patent-Offenlegungsschrift 2007-319246
Patentschrift 4 – Japanische Patent-Offenlegungsschrift 2010-264095

Offenbarung der Erfindung
Technisches Problem
Allerdings wird bei der Methode nach der Patentschrift 3 angenommen, dass zum Zweck der Messung der Pulsrate eines lebenden Körpers die Pulsrate basierend auf Bilddaten (Fingerbild-Daten) gemessen wird, welche gewonnen werden durch Abbilden eines Punkts des lebenden Körpers in einem Zustand, in welchem sich der Finger in Berührung mit einer Kameraöffnung befindet. Damit ergibt sich bei dieser Methode das Problem, dass es schwierig ist, unterschiedliche Funktionen bereitzustellen durch gleichzeitiges Abbilden zweier verschiedener Punkte des lebenden Körpers.
Darüber hinaus erfordert die in der Patentschrift 4 offenbarte Methode eine Infrarotkamera, um Temperaturinformation aufzunehmen, und dementsprechend lässt sich ein für den täglichen Gebrauch durch beliebige Benutzer verfügbares elektronisches Gerät (wie z. B. ein Mobiltelefon) nicht benutzen, so dass es zu Problemen wie erhöhten Kosten und der Schwierigkeit kommt, eine weit verbreitete Einsetzbarkeit für beliebige Benutzer zu erreichen. Man beachte, dass die Patentschrift 4 außerdem eine Methode offenbart, nach der eine mit sichtbarem Licht arbeitende Kamera dazu dient, ein Körperteil des Benutzers zu bestimmen, wobei anschließend eine Infrarotkamera dazu eingesetzt wird, Temperaturinformation von diesem Körperteil zu erlangen. Allerdings erfordert das Verfahren die Verwendung sowohl einer Kamera für sichtbares Licht als auch einer Infrarotkamera, was zu einer Kostensteigerung und zu Schwierigkeiten führt, wenn beliebige Benutzer das Verfahren in großem Umfang verwenden.
Im Hinblick auf diese Umstände wurde die vorliegenden Erfindung gemacht und es ist ein Ziel der Erfindung, ein Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren und -system sowie eine Abbildungsvorrichtung anzugeben, die allgemeinen Benutzern für den alltäglichen Einsatz zur Verfügung steht, und dies bei geringem Kostenaufwand bei einer Messgenauigkeit, die durch Körperhaltung und dergleichen weniger beeinträchtigt wird.
Lösung des Problems
Ein Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst: einen Abbildungsschritt des gleichzeitigen Abbildens unterschiedlicher Teile eines menschlichen Körpers in berührungsfreiem Zustand durch eine einzelne, mit sichtbarem Licht arbeitende Kamera, und zum Erzeugen einer kontinuierlichen zeitlichen Serie von Bilddaten; einen Pulswellen-Nachweisschritt zum Nachweisen jeder Pulswelle an unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers anhand der Bilddaten, basierend auf einer zeitlichen Änderung der unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers im Pixelwert; und einen Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungsschritt des Berechnens einer Pulswellengeschwindigkeit des menschlichen Körpers basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen Pulswellen an unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers.
Ein Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst: einen Abbildungsschritt des gleichzeitigen Abbildens unterschiedlicher Teile eines menschlichen Körpers in berührungsfreiem Zustand mittels einer mit sichtbarem Licht arbeitende Kamera, und des Erzeugens kontinuierlicher zeitserieller Bilddaten; einen Optikinformations-Nachweisschritt des Nachweisens zeitlicher Änderungsinformation bezüglich einer Lichtmenge und/oder einer Farbe von Beleuchtungslicht, das auf die unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers emittierten Lichts aus den Bilddaten, basierend auf einer zeitlichen Änderung eines Pixelwerts in einer Referenzzone verschieden von den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers; einen Korrekturschritt des Korrigierens der Bilddaten, um einen auf die zeitliche Schwankung in der Lichtmenge bzw. der Farbe des Beleuchtungslichts zurückzuführenden Effekt basierend auf der durch den Optikinformations-Nachweisschritt nachgewiesenen Änderungsinformation aufzuheben; einen Pulswellen-Nachweisschritt des Nachweisens jeder Pulswelle an den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers aus den in dem Korrekturschritt korrigierten Bilddaten, basierend auf der zeitlichen Änderung in dem Pixelwert an den verschiedenen Teilen des menschlichen Körpers; und einen Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungsschritt des Berechnens einer Pulswellengeschwindigkeit des menschlichen Körpers, basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen Pulswellen an den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers.
Ein Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung umfasst: einen Abbildungsschritt des gleichzeitigen Abbildens unterschiedlicher Teile eines menschlichen Körpers in einem berührungsfreien Zustand mit Hilfe einer mit sichtbarem Licht arbeitenden Kamera, und des Erzeugens kontinuierlicher zeitserieller Bilddaten; einen Interpolationsschritt des Erzeugens von Interpolationsdaten, die gewonnen werden durch zeitliches Interpolieren einer zeitlichen Änderung im Pixelwert an den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers aus den Bilddaten; einen Pulswellen-Nachweisschritt des Nachweisens jeder Pulswelle an den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers basierend auf den Interpolationsdaten; und einen Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungsschritt des Berechnens einer Pulswellengeschwindigkeit des menschlichen Körpers basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen Pulswellen an unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers.
Ein Pulswellengeschwindigkeits-Messsystem gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung umfasst: eine Abbildungseinheit, die gleichzeitig Bilder von unterschiedlichen Teilen eines menschlichen Körpers in einem kontaktfreien Zustand mit Hilfe einer mit sichtbarem Licht arbeitenden einzelnen Kamera aufnimmt und kontinuierliche zeitserielle Bilddaten erzeugt; eine Pulswellendetektoreinheit, die jede Pulswelle an den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers aus den Bilddaten basierend auf einer zeitlichen Änderung im Pixelwert der verschiedenen Teile des menschlichen Körpers nachweist; und eine Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungseinheit, die eine Pulswellengeschwindigkeit des menschlichen Körpers basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen Pulswellen an den unterschiedliche Teilen des menschlichen Körpers berechnet.
Eine Abbildungsvorrichtung gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung umfasst: eine Abbildungseinheit, die gleichzeitig Bilder unterschiedlicher Teile eines menschlichen Körpers in berührfreiem Zustand mit Hilfe einer mit sichtbarem Licht arbeitenden einzelnen Kamera abbildet und kontinuierliche zeitserielle Bilddaten erzeugt; und eine Nachführverarbeitungseinheit, die eine Nachführverarbeitung an den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers dadurch ausführt, dass sie eine Zone, welche die unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers in einem ersten Bild aus mehreren, die Bilddaten darstellenden Bildern enthält, als Nachführzone einstellt, eine Merkmalsgröße aus einem Bild innerhalb der Nachführzone extrahiert, und eine Bildzone mit dem höchsten Maß an Ähnlichkeit mit der Merkmalsgröße in einem auf das erste Bild chronologisch folgenden zweiten Bild nachweist als die unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers enthaltende Zone.
Eine Abbildungsvorrichtung gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung umfasst: eine Personendetektoreinheit, die die unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers aus dem von der Abbildungseinheit aufgenommenen Bild nachweist; und eine Meldeeinheit, die ein erneutes Abbilden der unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers meldet, wenn die unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers sich nicht aus dem Bild von der Personendetektoreinheit nachweisen lassen.
Vorteilhafte Wirkungsweisen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung kann eine Pulswellengeschwindigkeit messen anhand einer zeitlichen Schwankung des Pixelwerts unterschiedlicher Teile eines menschlichen Körpers, basierend auf Bilddaten, die gewonnen werden durch gleichzeitiges Abbilden der unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers in einem kontaktfreien Zustand mit Hilfe einer mit sichtbarem Licht arbeitenden einzelnen Kamera, und folglich lässt sie sich für den tagtäglichen Gebrauch von allgemeinen Benutzern bei geringem Kostenaufwand verwenden, ohne abträglichen Einfluss durch Körperhaltung oder dergleichen, außerdem kann sie die Messgenauigkeit der Pulswellengeschwindigkeit verbessern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht, die einen Gesamtaufbau eines Pulswellengeschwindigkeits-Messsystems gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Abbildungsgeräts veranschaulicht.
3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für einen Abbildungs-Führungsrahmen bei horizontaler Abbildung veranschaulicht.
4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für einen Abbildungs-Führungsrahmen bei vertikaler Abbildung veranschaulicht.
5 ist eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in welchem ein Gesicht und eine Hand abgebildet werden bei Überlappung innerhalb des Abbildungs-Führungsrahmens.
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Personendetektoreinheit veranschaulicht.
7 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung veranschaulicht.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Berechnungseinheit veranschaulicht.
9 ist eine anschauliche Darstellung zum Erläutern der Verarbeitung, die von einer Pulswellen-Detektoreinheit auszuführen ist.
10 ist eine grafische Darstellung zum Veranschaulichen von Änderungen in einem Pixelwert einer ersten und einer zweiten Messstelle.
11 ist eine anschauliche Darstellung zum Erläutern eines Pulswellen-Signalmodells.
12 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Änderung im Pixelwert der ersten und der zweiten Messstelle und einer Elektrokardiogramm-Wellenform veranschaulicht.
13 ist eine anschauliche Darstellung zum Erläutern eines Verfahrens zum Berechnen einer Pulswellengeschwindigkeit.
14 ist Flussdiagramm, das die von dem Abbildungsgerät nach der ersten Ausführungsform auszuführende Verarbeitung veranschaulicht.
15 ist eine Ansicht eines Bedienbildschirms zum Starten einer Videoaufnahme.
16 ist ein Flussdiagramm, welches die Personen-Detektierverarbeitung veranschaulicht.
17 ist ein Flussdiagramm, das die von der Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung nach der ersten Ausführungsform durchzuführende Verarbeitung veranschaulicht.
18 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen der Bildanalyseverarbeitung.
19 ist eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in welchem Messergebnisse auf einem Bildschirm einer Anzeigeeinheit der Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung angezeigt werden.
20 ist eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in welchem Messergebnisse auf einem Bildschirm der Anzeigeeinheit des Abbildungsgeräts angezeigt werden.
21 ist ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen einer Konfiguration der Berechnungseinheit der Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
22 ist eine grafische Darstellung einer Beziehung zwischen der Lichtmenge des Beleuchtungslichts und dem Pixelwert.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Als erstes befasst sich die Beschreibung mit den Grundzügen eines Pulswellengeschwindigkeits-Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Erste Ausführungsform
1 ist eine schematische Ansicht, die einen Gesamtaufbau des Pulswellengeschwindigkeits-Messsystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 1 gezeigt ist, enthält das Pulswellengeschwindigkeits-Messsystem dieser Ausführungsform ein Abbildungsgerät 100 und eine Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung (im Folgenden als ”PWV-Berechnungseinrichtung” bezeichnet) 200. Das Abbildungsgerät 100 und die PWV-Berechnungseinrichtung 200 sind miteinander verbunden, so dass verschiedene Daten über ein Netzwerk 300, z. B. das Internet, gesendet und empfangen werden können.
Das Abbildungsgerät 100 ist durch ein Endgerät gebildet, das eine typische Bildgebungsfunktion (mit sichtbarem Licht arbeitende Kamera) enthält, beispielsweise in Form eines Smartphones, eines mit Kamera bestückten Mobiltelefons, einer Digitalkamera, einer Videokamera und einer Web-Kamera. Die vorliegende Ausführungsform geht davon aus, dass das Abbildungsgerät 100 ein Smartphone ist. Das Abbildungsgerät 100 bildet zwei unterschiedliche Teile (im Folgenden auch als ”Messstelle” bezeichnet) eines menschlichen Körpers in berührungslosem Zustand ab und gibt kontinuierliche, zeitserielle Bilddaten aus (Bilddaten im RGB-Format). Die Bilddaten sind nicht auf Bewegungsbilddaten beschränkt, es kann sich um mehrere Stehbilddaten handeln. Die vorliegende Ausführungsform geht davon aus, dass die Bilddaten durch Bewegungsbilddaten gebildet sind, welche mehrere Einzelbilder enthalten, um ein Beispiel zu geben.
Die von dem Abbildungsgerät 100 abzubildenden Messstellen sind nicht auf irgendwelche speziellen Orte beschränkt, so lange diese Orte auf der Haut des menschlichen Körpers weit voneinander entfernt sind, jedoch sind im Hinblick auf Bequemlichkeit für allgemeine Benutzer eine Gesichtszone und eine Handzone bevorzugt, und darunter wiederum besonders bevorzugt eine Wangenzone und eine Handflächenzone. Die Haut des menschlichen Körpers ist Schwankungen in dem Blutstromdurchsatz abhängig von der Pulswelle (Pulsation) unterzogen, und damit kann die weiter unten zu beschreibende PWV-Berechnungseinrichtung 200 ein Pulswellensignal (Pulswellendaten) erfassen, dessen Amplitude sich nach Maßgabe der Pulswelle ändert, indem eine zeitliche Schwankung im Pixelwert auf der Haut nachgewiesen wird (eine Farbänderung der Haut). Man beachte, dass die Wangenzone und die Handflächenzone innerhalb des Gesichtsbereichs und des Handbereichs eine größere Zone bilden als andere Zonen und damit ermöglichen, die Farbänderung der Haut zuverlässig in einem Zustand nachzuweisen, in welchem die Einwirkung von Rauschen weitestgehend unterdrückt ist.
Die PWV-Berechnungseinrichtung 200 wird durch einen üblichen Personal Computer gebildet und ist z. B. in einer medizinischen Einrichtung, z. B. einem Krankenhaus, installiert. Basierend auf Bilddaten, die von zwei unterschiedlichen Teilen (Messstellen) des menschlichen Körpers erhalten werde, die von dem Abbildungsgerät 100 erhalten wurden, weist die PWV-Berechnungseinrichtung 200 eine Änderung des Pixelwerts an jeder Messstelle nach, um auf diese Weise ein Pulswellensignal (Pulswellendaten) zu erfassen, dessen Amplitude sich abhängig von der Pulswelle ändert. Anschließend berechnet die PWV-Berechnungseinrichtung 200 die Pulswellengeschwindigkeit aus einer Zeitdifferenz zwischen Pulswellensignalen an jeder Messstelle, und sie gibt die Ergebnisse über eine Anzeigeeinheit, z. B. einen Monitor, aus. Man beachte, dass zum Nachweisen der Änderung des Pixelwerts an jeder Messstelle die zeitliche Schwankung des Pixelwerts einer R-Komponente, einer G-Komponente oder eine B-Komponente jeder Farbkomponente eines RGB-Bilds nachgewiesen werden kann.
Bei dem Pulswellengeschwindigkeits-Messsystem dieser Ausführungsform wird das Abbildungsgerät 100 durch ein Smartphone, ein mit Kamera ausgestattetes Mobiltelefon, einer Digitalkamera, einer Videokamera oder dergleichen gebildet, um die Pulswellengeschwindigkeit unter Verwendung von Bilddaten zu messen, die erhalten werden durch Abbilden der zwei unterschiedlichen Teile (Messstellen) des menschlichen Körpers in berührungsfreiem Zustand. Damit kann das Pulswellengeschwindigkeits-Messsystem in einfacher Weise für den alltäglichen Gebrauch durch allgemeine Benutzer bei geringen Kostenaufwand verwendet werden, ohne abträglich beeinflusst zu werden durch Körperhaltung und dergleichen, demzufolge eine in hohem Masse genaue Messung möglich ist. Die nachfolgende Beschreibung konzentriert sich auf die Konfiguration jeder Komponente des Pulswellengeschwindigkeits-Messsystems.
2 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration des Abbildungsgeräts 100 darstellt. Wie in 2 gezeigt ist, enthält das Abbildungsgerät 100 eine Abbildungseinheit 102, eine Steuereinheit 104, eine Speichereinheit 106, eine Anzeigeeinheit 108, eine Bedieneinheit 110, eine Kommunikationseinheit 112, eine Personendetektoreinheit 116, eine Nachführ-Verarbeitungseinheit 118 und eine Abbildungsunterstützungseinheit 119.
Die Abbildungseinheit 102 enthält ein Aufnahmeobjektiv und ein Abbildungselement für sichtbares Licht (z. B. einen CCD- oder einen CMOS-Sensor) zum Aufnehmen von sichtbarem Licht, wobei das Abbildungselement ein Objektbild über das Objektiv aufnimmt und das Objektbild in ein elektrisches Signal als Bilddaten umwandelt. Die Abbildungseinheit 102 führt außerdem eine Signalverarbeitung an den Bilddaten aus, so z. B. eine Rauschreduktionsverarbeitung, eine Schwarzpegel-Subtraktionsverarbeitung, eine Farbmischkorrektur, eine Abschattungskorrektur, eine Weißabgleichkorrektur, eine Gammakorrektur, eine Synchronisationsverarbeitung und eine RGB/YC Umwandlungsverwaltung. Bei der vorliegenden Ausführungsform gibt die Abbildungseinheit 102 Bilddaten im RGB-Format aus.
Die Anzeigeeinheit 108 ist eine Anzeige (so z. B. eine Touchpanel-Anzeige), bestehend aus einer Flüssigkristall-, organisch-EL- oder dergleichen Anzeige.
Die Anzeigeeinheit 108 zeigt die von der Abbildungseinheit 102 aufgenommenen Bilddaten, eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) zum Bedienen des Abbildungsgeräts 100 und dergleichen an.
Die Kommunikationseinheit 112 sendet und empfängt unterschiedliche Daten über ein Netzwerk, z. B. das Internet, zu und von einer Kommunikationseinheit 202 einer PWV-Berechnungseinrichtung 200, die weiter unten zu beschreiben ist.
Die Speichereinheit 106 enthält einen Festspeicher (ROM), einen Schreib-/Lese-Speicher (RAM) und dergleichen. Die Speichereinheit 106 speichert Programme des Betriebssystems und unterschiedlicher Anwendungssoftware, die von der Steuereinheit 104 ausgeführt wird, außerdem Bilddaten, die von der Abbildungseinheit 102 aufgenommen werden.
Die Steuereinheit 104 ist z. B. durch eine CPU, einen Microcomputer und dergleichen gebildet, und sie führt die gesamte Betriebssteuerung des Abbildungsgeräts 100 aus, indem sie die Programme des Betriebssystems und verschiedener Anwendungssoftware ausführt, die in der Speichereinheit 106 gespeichert sind.
Die Abbildungs-Unterstützungseinheit 119 (entsprechend der ”Führungsrahmen-Anzeigeeinheit” gemäß der Erfindung) enthält z. B. eine CPU, einen Microcomputer und dergleichen, und sie stellt einen Abbildungs-Führungsrahmen in Kombination mit dem aufgenommenen Bild auf einem Bildschirm der Anzeigeeinheit 108 dar. Wie in den 3 und 4 dargestellt ist, werden beispielsweise dann, wenn das Abbildungsgerät 100 eine Videoaufnahme beginnt, ein Gesichtsführungsrahmen 140 und ein Handführungsrahmen 142 innerhalb des Abbildungsführungsrahmens auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 108 angezeigt. Der Abbildungsführungsrahmen ist nicht auf eine spezielle Form beschränkt, er kann unterschiedliche Formen annehmen. Man beachte, dass eine Mitteilungsnachricht 144 wie z. B. ”Bitte nehmen Sie ein Bild des Gesichts und der Hand innerhalb des Einzelbilds auf” in einem oberen und Teil des Bildschirms der Anzeigeeinheit 108 dargestellt wird. Dann versucht, wie in 5 dargestellt ist, der Benutzer ein Videobild des Gesichts und der Hand an einer Stelle und mit einer Größe aufzunehmen, die zu dem Gesichtsführungsrahmen 140 und dem Handführungsrahmen 142 passen. Daher lassen sich Bilddaten von Gesicht und Hand, die in der passenden Position aufgenommen wurden, erfassen, und dementsprechend können Pulswellendaten für jede Messstelle mit guter Genauigkeit ermittelt werden.
Man beachte, dass der Benutzer selektiv umschalten kann zwischen einer Anzeige und einer nicht-Anzeige von Abbildungs-Unterstützungsfunktionen wie beispielsweise Gesichtsführungsrahmen 140, Handführungsrahmen 142 und Mitteilungsnachricht 144. Beispielsweise veranschaulicht 5 ein Beispiel für eine nicht- Anzeige der Mitteilungsnachricht 144.
Die Bedieneinheit 110 enthält eine numerische Tastatur sowie Tasten zum Auswählen unterschiedlicher Funktionen, ein Touchpanel, und sie bildet eine GUT gemeinsam mit der Anzeigeeinheit 108. Die Bedieneinheit 110 dient für unterschiedliche Operationen beispielsweise eine Eingabeoperation zum Starten oder Beenden der Videoaufzeichnung.
Die Personendetektoreinheit 116 weist zwei verschiedene Teile (eine erste und eine zweite Messstelle) des menschlichen Körpers als spezielle Personenzonen anhand eines ersten eingegebenen Einzelbilds (Anfangs-Einzelbild) der von der Abbildungseinrichtung 102 erfassten Bilddaten nach. Die vorliegende Ausführungsform ermittelt eine Wangenzone als erste Messstelle, und sie weist eine Handflächenzone als zweite Messstelle nach. Beispiele für das Verfahren zum Nachweisen jeder Messstelle können ein Verfahren beinhalten, welches von einem Musterabgleich Gebrauch macht, ferner ein Verfahren, das von einem Klassifizierer Gebrauch macht, gewonnen durch einen Lernvorgang unter Verwendung einer großen Anzahl von Probenbildern menschlicher Gesichter und Hände, außerdem weitere Verfahren. Alternativ lässt sich ein spezifisches Gesicht dadurch erkennen, dass man vorab des Gesicht in dem ROM registriert und nach Erfassen des Objekts eine Gesichtserkennung durchführt. Man beachte, dass gemäß Darstellung in 5 Personenrahmen 150 und 152 an jeweiligen Stellen entsprechend den zugehörigen Messstellen dargestellt werden (d. h. die Wangenzone und die Handflächenzone), wie sie als Personenzonen auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 108 nachgewiesen werden.
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Personendetektoreinheit 116 veranschaulicht. Wie in 6 gezeigt ist, enthält die Personendetektoreinheit 116 eine Körperzonen-Detektoreinheit 120 zum Nachweisen einer Körperzone der Person, eine Gesichtszonen-Detektoreinheit 122 zum Nachweisen einer Gesichtszone aus der Körperzone, und eine Handzonen-Detektoreinheit 124 zum Nachweisen einer Handzone aus der Körperzone. Die Personendetektoreinheit 116 enthält weiterhin eine Wangenzonen-Detektoreinheit 126, die eine Wangenzone aus der Gesichtszone ermittelt, eine Stirnzonen-Detektoreinheit 128, die einen Stirnbereich aus der Gesichtszone ermittelt, eine Handflächenzonen-Detektoreinheit 130, die eine Handflächenzone aus der Handzone ermittelt, und eine Fingerzonen-Detektoreinheit 132, die eine Fingerzone aus der Handzone ermittelt. Ein derartiger Aufbau der sogenannten Detektoreinheit 116 macht es möglich, jeden Teil schrittweise im Detail aus der Körperzone zu ermitteln.
Man beachte, dass, wenn mehrere Gesichtszonen und Handzonen nachgewiesen werden, die Schwierigkeit besteht, die Gesichtszonen den Handzonen zuzuordnen, so dass es bevorzugt ist, dem Benutzer eine Fehlernachricht zukommen zu lassen, die ihn zu einer erneuten Bildaufnahme veranlasst. Außerdem sei angemerkt, dass dann, wenn eine Gesichtszone und zwei Handzonen nachgewiesen werden, diese Zonen wahrscheinlich zu ein und derselben Person gehören, so dass in diesem Fall die Zonen als Personenzonen nachgewiesen werden können.
Erneut auf 2 Bezug nehmend, führt die Nachführverarbeitungseinheit 118 eine Nachführverarbeitung für die Wangenzone und die Handflächenzone aus, bei denen es sich um die erste und die zweite Messstelle handelt, die von der Personendetektoreinheit 116 nachgewiesen wurden und die als Nachführzonen betrachtet werden. Insbesondere wird ein laufendes Einzelbild für eine (einer Nachführzone in einem ursprünglichen Einzelbild entsprechende) Zone recherchiert, die ein Höchstmaß an Ähnlichkeit zwischen einer Merkmalsgröße eines Bilds in einer Nachführzone innerhalb eines früheren Einzelbilds und der Merkmalsgröße eines Bilds in einer Nachführ-Kandidatenzone des laufenden Einzelbilds aufweist.
Beispiele für die Information zum Identifizieren der Nachführzone beinhalten Information, welche die Lage der Nachführzone angibt, Information welche die Farbe und Intensität der Nachführzone angibt, und weitere Informationen. Wenn das laufende Einzelbild aus der Speichereinheit 106 geholt wird, ermittelt die Nachführ-Verarbeitungszone 118 aus dem laufenden Einzelbild eine Zone mit einer Farbe und Intensität ähnlich jener, der Nachführzone in einer vorbestimmten Zone nahe der Stelle der durch das vorausgehende Einzelbild identifizierten Nachführzone, um dadurch die Nachführzone zu identifizieren. Anschließend wiederholt die Nachführverarbeitungseinheit 118 einen Prozess des Identifizierens der Nachführzone aus sequentiell in der Speichereinheit 106 gespeicherten Einzelbildern, basierend auf der Stelle der Nachführzone sowie der Farbe und Intensität der auf dem laufenden Einzelbild identifizierten Nachführ-Person. Die Nachführ-Verarbeitungseinheit 118 führt die Nachführverarbeitung auf die Weise durch um unterschiedliche Handlungsparameter einzustellen (Fokus, Helligkeit und dergleichen), jeweils am besten geeignet zum Abbilden jeder Messstelle (erste und zweite Messstelle) als Nachführzonen.
7 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der PWV-Berechnungseinrichtung 200 veranschaulicht und wie in 7 dargestellt, enthält die PWV-Berechnungseinrichtung 200 eine Kommunikationseinheit 202, eine Speichereinheit 204, eine Anzeigeeinheit 206, eine Bedieneinheit 208, eine Steuereinheit 210 und eine Berechnungseinheit 212. Man beachte, dass die PWV-Berechnungseinrichtung 200 nicht beschränkt ist auf die Ausgestaltung durch einen ”Computer”, vielmehr kann sie durch mehrere Computer gebildet sein, die über ein Netzwerk miteinander verbunden sind.
Die Speichereinheit 204 wird z. B. durch eine ROM, eine RAM oder ein Festplattenlaufwerk (HDD) gebildet, und sie speichert Programme des Betriebssystems wie unterschiedliche Anwendungssoftware, die von der Steuereinheit 210 ausgeführt werden. Die Speichereinheit 204 hat außerdem die Funktion als Bildspeicher zum Zwischenspeichern der von dem Abbildungsgerät 100 aufgenommenen Bilddaten. Die Anzeigeeinheit 206 wird durch eine Anzeige wie z. B. einen Flüssigkristall-Monitor oder dergleichen gebildet, der eine Farbanzeige gestattet, und sie zeigt unterschiedliche Verwaltungsinformation an, die von der Steuereinheit 210 ausgegeben wird.
Die Bedieneinheit 208 enthält eine Maus, eine Tastatur und dergleichen. Die von der Bedieneinheit 208 gelieferten Ergebnisse werden in die Steuereinheit 210 eingegeben, welche ermittelt, ob eine Eingabe erfolgt ist oder nicht, welche Tasteneingabe vorgenommen wurde, und dergleichen.
Die Kommunikationseinheit 202 sendet und empfängt Daten über ein Netzwerk, z. B. das Internet, zu und von der Kommunikationseinheit 112 des Abbildungsgeräts 100.
Die Steuereinheit 210 wird z. B. durch eine CPU, einen Microcomputer und dergleichen gebildet, und sie führt die gesamte Betriebssteuerung der PWV-Berechnungseinrichtung 200 durch, indem sie die Programme des Betriebssystems und die verschiedene Anwendungssoftware ausführt, die die in der Speichereinheit 204 gespeichert sind.
Die Berechnungseinheit 212 wird z. B. durch eine CPU, einen Microcomputer und dergleichen gebildet, und sie führt unterschiedliche Berechnungsprozesse gemäß Befehlen aus der Steuereinheit 210 aus.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Berechnungseinheit 212 darstellt. Wie in 8 veranschaulicht ist, enthält die Berechnungseinheit 212 eine Zonendetektoreinheit 226, ein Zonennachführeinheit 227, eine Pulswellendetektoreinheit 216, eine Pulsraten-Berechnungseinheit 218, eine Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungseinheit 220, eine Gesundheitszustands-Abschätzeinheit 222 und eine Ausgabeinheit 224.
Die Zonendetektoreinheit 226 und die Zonennachführeinheit 227 sind funktionelle Blöcke zum Extrahieren der ersten und der zweiten Messstelle auf jedem Einzelbild der Bilddaten und führt Prozesse ähnliche jenen der Personendetektoreinheit 116 und der Nachführverarbeitungseinheit 118 des Abbildungsgeräts 100 aus. Insbesondere weist die Zonendetektoreinheit 226 eine Wangenzone und eine Handflächenzone als erste bzw. zweite Messstelle aus dem als erstes eingegebenen Einzelbild (Anfangs-Einzelbild) nach, und anschließend betrachtet die Zonennachführeinheit 227 diese Zonen als Nachführzonen zum Ausführen einer Nachführverarbeitung bezüglich eines Einzelbilds, welches auf dieses Einzelbild folgt. Das Nachführ-Verarbeitungsergebnis (Nachführinformation) wird an die Pulswellendetektoreinheit 216 ausgegeben. Wenn das Nachführ-Verarbeitungsergebnis (die Nachführinformation), das von der Nachführverarbeitungseinheit 118 des Abbildungsgeräts 100 erhalten wird, erfasst werden kann, kann die PWV-Berechnungseinrichtung 200 die Nachführinformation verwenden. In diesem Fall kann die Berechnungseinheit 212 auf die Zonendetektoreinheit 226 und die Zonennachweiseinheit 227 verzichten.
Basierend auf der von der Zonennachführeinheit 227 oder der Nachführverarbeitungseinheit 118 des Abbildungsgeräts 100 erfassten Nachführinformation extrahiert die Pulswellendetektoreinheit 216 jede Messstelle auf jedem Einzelbild, und sie weist eine Änderung im Pixelwert an jeder Messstelle nach. Insbesondere berechnet, wie beispielsweise in 9 dargestellt ist, die Pulswellendetektoreinheit 216 einen durchschnittlichen Pixelwert D1 von Pixelwerten jedes Pixels, das zu der Wangenzone (der ersten Messstelle) gehört, und einen durchschnittlichen Pixelwert D2 von Pixelwerten jedes Pixels, das zu der Handflächenzone (der zweiten Messstelle) gehört, und zwar für jedes Einzelbild F₀ bis F_n. Damit wird z. B. ein Graph gewonnen, der eine Änderung im Pixelwert darstellt, wie es in 10 veranschaulicht ist. In 10 bedeutet die horizontale Achse die Einzelbildnummer (Zeitachse), die vertikale Achse gibt die Pixelwerte (Durchschnittswerte) an.
Außerdem wird die durch eine ausgezogene Linie in 10 dargestellte Wellenform aus den Pixelwerten (den schwarzen Kreisbereichen) an jeder Messstelle innerhalb jedes Einzelbilds berechnet. Diese Wellenform ist ein Pulswellensignal (Pulswellendaten) mit einer der Pulswelle entsprechenden Amplitude.
Nebenbei bemerkt: wenn das Pulswellensignal aus den Pixelwerten (schwarzen Kreisbereichen in 10) für jedes Einzelbild gewonnen wird, lässt sich das Pulswellensignal mit einer hohen zeitlichen Auflösung ermitteln, so lange die Bildgeschwindigkeit hoch ist. Eine Kamera, die von den üblichen Benutzern im Alltag verwendet wird, besitzt eine Bildgeschwindigkeit von gleich oder weniger 30 fps (frames per second), und damit lässt sich abschätzen, dass es möglicherweise schwierig ist, einen autonomen nervösen Zustand abzuschätzen, was eine zeitliche Auflösung von wenigen Millisekunden erfordert. Man beachte, dass eine zeitliche Auflösung von etwa 100 Millisekunden ausreicht, um lediglich Blutdruck und Pulsrate zu messen.
Um also bei der vorliegenden Ausführungsform das Gewinnen eines Pulswellensignals mit einer hohen zeitliche Auflösung auch dann zu ermöglichen, wenn die Bilddaten einer Einzelbildrate von gleich oder weniger 30 fps haben, werden in der Speichereinheit 204 vorab mehrere Pulswellensignal-Modelle (Wellenformmodelle) P₁ bis P_n gespeichert, wie sie in 11 veranschaulicht sind. Anschließend wird jedes Pulswellensignal-Modell P₁ bis P_n konfiguriert für den Transfer aus der Speichereinheit 204 zu der Pulswellen-Detektoreinheit 216 (siehe 8). Man beachte, dass jedes Pulswellensignal-Modell P₁ bis P_n mehrere voneinander verschiedene Wellenformmuster (Pulswellenformen) enthält.
Als einen ”Interpolationsschritt” gemäß der Erfindung führt die Pulswellendetektoreinheit 216 für jedes Pulswellensignal-Modell P₁ bis P_n eine Anpassung an die jeweiligen Messdaten (Pixelwert für jedes Einzelbild) durch und wählt dasjenige Pulswellensignal-Modell aus, welches dafür das höchste Ähnlichkeitsmaß besitzt. Anschließend verwendet die Pulswellen-Detektoreinheit 216 das ausgewählte Pulswellensignal-Modell zum Abschätzen eines nicht erfassten Änderung im Pixelwert zwischen den Einzelbildern. Selbst wenn also die Bilddaten einer Einzelbildrate entsprechen, die gleich oder weniger als 30 fps beträgt, lässt sich eine nicht erfasste Änderung im Pixelwert zwischen den Einzelbildern abschätzen auf der Grundlage des Pulswellensignal-Modells, und folglich lässt sich das Pulswellensignal, wie es in 10 dargestellt ist, mit einer hohen zeitlichen Auflösung und guter Genauigkeit gewinnen.
12 ist eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Änderung im Pixelwert an der ersten und der zweiten Messstelle sowie einer Elektrokardiogramm-Wellenform. Wie in 12 gezeigt ist, sitzt die Änderung im Pixelwert an jeder Messstelle eine Korrelation mit der Elektrokardiogramm-Wellenform und folglich kann die Änderung im Pixelwert an jeder Messstelle verwendet werden als Pulswellensignal (Pulswellendaten), dessen Amplitude sich nach Maßgabe der Pulswelle (Pulsation) ändert. Dies deshalb, weil der Strömungsdurchsatz in einer Hautzone des Gesichts und der Handfläche eines menschlichen Körpers sich abhängig vom Herzschlag ändert, und der Pixelwert an jeder Messstelle sich in seiner Amplitude entsprechend der Pulswelle (Pulsation) ändert. Deshalb wird eine Änderung im Pixelwert einer Gesichtszone und einer Handzone (vorzugsweise einer Wangenzone und einer Handflächenzone) des menschlichen Körpers als die Hautzone erfasst, und die Änderung lässt sich verwenden als das Pulswellensignal (Pulswellendaten), dessen Amplitude sich entsprechend der Pulswelle ändert. Das so erfasste Pulswellensignal an jeder Messstelle wird an die Pulsfrequenz-Detektoreinheit 218 und an die Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungseinheit (im Folgenden als PWV-Berechnungseinheit bezeichnet) 220 ausgegeben.
Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn die Filterungsverarbeitung unter Verwendung eines räumlichen Filters auf der Grundlage der Daten ausgeführt wird, bevor der Pixelwert an jeder Messstelle berechnet wird. Insbesondere nach dem Extrahieren der ersten und der zweiten Messstelle aus jedem Einzelbild wird der Pixelwert eines interessierenden Pixels unter Verwendung der Pixelwerte des interessierenden Pixels und dessen Nachbarpixeln (M×N Pixel) für sämtliche zu jeder Messstelle gehörigen Pixel umgewandelt als räumliches Filter lässt sich vorzugsweise ein Glättungsfilter (so z. B. ein Durchschnittswertbildungs-Filter) ein Medianfilter oder eine Kombination dieser Filter einsetzen. Beispiele für die Filtergröße können 3×3, 5×5, 7×7 Pixel umfassen, was sich nach Maßgabe des Änderungsmaßes des Pixelwerts festlegen lässt.
Das Ausführen einer Filterverarbeitung mit Hilfe eines Raumfilters an den Bilddaten auf diese Weise ermöglicht das Nachweisen einer Änderung im Pixelwert an jeder Messstelle bei guter Genauigkeit ohne abträglichen Einfluss durch Rauschen aufgrund von Schwankungen in der Hautfarbe, elektrisches Rauschen, Arten des Einfalls von Licht, Bewegung des menschlichen Körpers, Kamerabewegung, Nachweisfehler an jeder Messstelle und dergleichen. Man beachte, dass nach Ausführen einer Rauschreduktionsverarbeitung an den Bilddaten immer noch eine Rauschkomponente als zeitabhängiges Signal in dem Pulswellensignal verbleibt. In diesem Fall kann man an dem Pulswellensignal eine Rauschreduktionsverarbeitung unter Verwendung eines Frequenzglättungsfilters, eines Trimm-Mittelwertfilters, eines Medianfilters oder dergleichen vornehmen.
Alternativ kann eine Filterungsverarbeitung mit einem zweidimensionalen Raumfilter anstelle des Raumfilters oder mit einer Kombination aus dem Raumfilter ausgeführt werden. Die Filterungsverarbeitung kann unerwünschte Frequenz-Rauschkomponenten aus den Bilddaten beseitigen. Alternativ kann auch eine Ausreißer-Verarbeitung stattfinden.
Zurückkehrend zu 8, berechnet die Pulsfrequenz-Detektoreinheit 218 die Pulsrate an jeder Messstelle basierend auf dem von der Pulswellen-Detektoreinheit 216 nachgewiesenen Pulswellensignal für jede Messstelle, und sie gibt das Ergebnis an die Gesundheitszustands-Abschätzeinheit 222 und die Ausgabeeinheit 224 aus.
Die PWV-Berechnungseinheit 220 berechnet die Pulswellengeschwindigkeit basierend auf dem Pulswellensignal für jede Messstelle, wie es von der Pulswellen-Detektoreinheit 216 ermittelt wurde, und sie gibt das Ergebnis an die Gesundheitszustands-Abschätzeinheit 222 und die Ausgabeeinheit 224 aus. Insbesondere berechnet, wie z. B. in 13 dargestellt ist, die PWV-Berechnungseinheit 220 eine Zeitdifferenz (eine Pulswellen-Ausbreitungszeit) T [Sekunden] an einem Referenzpunkt (so z. B. einem Anstiegspunkt) des Pulswellensignals jeder Messstelle, wie es von der Pulswellendetektoreinheit 216 ermittelt wurde, und unter der Annahme, dass L [m] eine Abstandsdifferenz bezügliche des Herzens zwischen jeder Messstelle ist, kann sie die Pulswellengeschwindigkeit V [m/Sekunde] durch folgenden Ausdruck (1) berechnen. V = L/T (1)
Man beachte, dass die Pulswellengeschwindigkeit V sich gleichzeitig mit dem Pulswellensignal jeder Messstelle berechnen lässt, das von der Pulswellendetektoreinheit 216 nachgewiesen wird. Man beachte ferner, dass die Pulswellen-Ausbreitungszeit T [Sekunden] durch folgenden Ausdruck (2) berechnet werden kann: T = (C/360) × (tan^–1(H(y)/y) – tan^–1(H(x)/x)) (2) wobei x und y Pulswellensignale an zwei Messstellen sind, H(x) und H(y) Hilbert Transformationen von einander sind und C [Sekunden] eine Frequenz des Pulswellensignals x oder y, oder ein Durchschnittswert von beiden ist.
Es sei angemerkt, dass mehrere Muster gleichzeitig in einem (nicht dargestellten) Speicher für jede Kombination von Messstellen gespeichert sind, wobei der Abstand L sich abhängig von der Person (der Messstelle) bestimmen lässt, die von der Personendetektoreinheit 116 ermittelt wurde. Wenn beispielsweise der Benutzer Körpertyp-Information eingibt, so z. B. Alter, Geschlecht, Größe und Gewicht, so lässt sich der Abstand L ermitteln, der am besten zu dieser Körpertyp-Information passt.
Die Gesundheitszustand-Abschätzeinheit 222 schätzt den Gesundheitszustand des menschlichen Körpers ab, der von dem Abbildungsgerät abgebildet wurde, basierend auf der Pulsrate, die von der Pulsfrequenz-Detektoreinheit 218 berechnet wurde, und der Pulswellengeschwindigkeit, die von der PWV-Berechnungseinheit 220 berechnet wurde. Die Gesundheitszustand-Abschätzeinheit 222 enthält eine Blutdruck-Einschätzeinheit 228 zum Abschätzen des Blutdrucks, eine Arteriosklerosezustand-Abschätzeinheit 230 zum Abschätzen eines Arteriosklerosezustands, und eine autonome Nervenaktivitätszustand-Abschätzeinheit 332 zum Abschätzen eines autonomen Nervenaktivitätszustands. Die Gesundheitszustand-Abschätzeinheit 222 gibt die Abschätzergebnisse an die Ausgabeinheit 224 aus.
Die Ausgabeinheit 224 gibt unterschiedliche Informationen (so z. B. eine Pulsrate (Pulsfrequenz), eine Pulsgeschwindigkeit, einen Blutdruck, einen Arteriosklerosezustand und einen autonomen Nervenaktivitäts-Zustand) aus, der von der Berechnungseinheit 212 berechnet wurde, beispielsweise an die Anzeigeeinheit 206, die Speichereinheit 204 und dergleichen.
Man beachte, dass die vorliegende Ausführungsform derart konfigurierbar ist, dass die PWV-Berechnungseinheit 220 eine Pulswellenausbreitungszeit T an die Gesundheitszustand-Abschätzeinheit 222 ausgibt und diese den Gesundheitszustand des menschlichen Körpers unter Verwendung der Pulswellenausbreitungszeit T abschätzt.
Insbesondere kann die Gesundheitszustand-Abschätzeinheit 222 eine Differenz R (das heißt R = |T₂ – T₁|) zwischen einer Pulswellenausbreitungszeit T₁ vor Anlegen eines Stimulus an den menschlichen Körper und einer Pulswellenausbreitungszeit T₂ nach Anlegen des Stimulus an den menschlichen Körper berechnen und den mentalen und physischen Zustand des menschlichen Körpers aus der Differenz R abschätzen. Der Gesundheitszustand einer Person ändert sich stark, jedoch ändert sich der Zustand einer ungesunden Person geringfügig. Das Folgende wird als der Reiz oder Stimulus betrachtet, der einem lebenden Körper zugefügt wird.
Stimulus für Sinne: Blitz, guter Geruch, lauter Ton, Essig im Mund und dergleichen
Mentaler Stimulus: Gesprochenes, dargestelltes Video, gehörte Musik und dergleichen
Stimulus des Muskels: laufen, aufstehen, einen schweren Gegenstand heben und dergleichen.
Im Folgenden konzentriert sich die Beschreibung auf die Verarbeitung, die bei der ersten Ausführungsform auszuführen ist. 14 ist ein Flussdiagramm, welches die von dem Abbildungsgerät 100 gemäß der ersten Ausführungsform auszuführende Verarbeitung veranschaulicht.
Zunächst beginnt als ”Abbildungsschritt” gemäß der Erfindung eine Videoabbildung (Schritt S10). Insbesondere wird, wie in 5 dargestellt ist, in einem Zustand, in welchem ”Videoabbildungsmenü” auf einem Bildschirm der Anzeige 108 des Abbildungsgeräts 100 angezeigt wird, bei benutzerseitiger Auswahl des ”Pulswellengeschwindigkeits-Messmodus” von der Steuereinheit 104 die Abbildungseinrichtung 102 veranlasst, mit einer Videoaufnahme zu beginnen. Darüber hinaus enthält der ”Pulswellengeschwindigkeits-Messmodus” ein Untermenü, auf dem sich eine Messstelle als Betriebsoption auswählen lässt. Das Gesicht und die Hand werden als Standard-Messstellen ausgewählt (erste und zweite Messstelle). Wenn die Messstelle geändert wird, lässt sich die Messstelle zu einer gewünschten Messstelle dadurch ändert, dass das Untermenü geöffnet und ein Prüfkästchen entsprechend der gewünschten Messstelle ausgewählt oder abgewählt wird. Man beachte, dass bei Eigenaufnahme eines Bilds durch die Benutzerin oder den Benutzer eine kameraeigene Funktion des Abbildungsgeräts 100 verwendet wird.
Wenn die Videoaufnahme auf diese Weise beginnt, bringt die Abbildungs-Unterstützungseinheit 119 einen Abbildungs-Führungsrahmen auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 108 zur Anzeige. Wie z. B. in den 3 und 4 dargestellt ist, werden auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 108 der Gesichts-Führungsrahmen 140 und der Hand-Führungsrahmen 142 angezeigt. Wenn also die Abbildungs-Führungsrahmen entsprechend der in jeweiligen Messstellen auf dem Bildschirm der Anzeige 108 angezeigt werden, hat der Benutzer, wie er in 5 beispielsweise dargestellt ist, die Neigung, ein Bild des Gesichts und der Hand an einer Stelle aufzunehmen, wobei eine dem Gesichts-Führungsrahmen 140 bzw. dem Hand-Führungsrahmen 142 entsprechende Größe gewählt wird. Dies macht es einfach, Ort und Größe der Messstelle festzustellen, und folglich kann hierdurch die zeit verringert werden, die erforderlich ist, eine Messstellen-Nachweisverarbeitung und eine Nachführverarbeitung durchzuführen, außerdem wird ermöglicht, die Messung in stabiler Weise mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
Anschließend wird als ”Personen-Detektorschritt” gemäß der Erfindung eine Personennachweisverarbeitung durchgeführt (Schritt S14). Insbesondere ermittelt die Personen-Detektoreinheit 116 zwei unterschiedliche Teile (erste und zweite Messstelle) des menschlichen Körpers als spezielle Personen-Körperzonen, beispielsweise in dem ersten eingegebenen Einzelbild (Anfangs-Einzelbild) der von der Abbildungseinrichtung 102 erfassten Bilddaten.
16 ist ein Flussdiagramm, welches die Personennachweisverarbeitung veranschaulicht. Als erstes ermittelt die Körperzonen-Detektoreinheit 120 der Personen-Detektoreinheit 116 eine Körperzone der Person (Schritt S30). Anschließend ermittelt die Gesichtszonen-Detektoreinheit 122 einen Gesichtsbereich (Schritt S32). Weiterhin ermitteln die Wangenzonen-Detektoreinheit 126 und die Stirnzonen-Detektoreinheit 128 eine Wangenzone bzw. eine Stirnzone. Anschließend ermittelt die Handzonen-Detektoreinheit 124 eine Handzone (Schritt S34). Weiterhin ermitteln die Handflächenzonen-Detektoreinheit 130 und die Fingerzonen-Detektoreinheit 132 eine Handflächenzone bzw. eine Fingerzone. Damit endet die Personen-Detektorverarbeitung.
Zu 14 zurückkehrend, bestimmt die Personen-Detektoreinheit 116, ob die Wangenzone und die Handflächenzone nachgewiesen sind oder nicht (Schritt S16). Wenn die Feststellung im Schritt S14 bejahend ist, stellt die Nachführverarbeitungseinheit 118 die Wangenzone bzw. die Handflächenzone als die jeweilige Nachführzone ein, und sie zeigt die Nachführrahmen 154 und 156 in den jeweiligen Nachführzonen auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 108 gemäß 5 an (Schritt S18). Man beachte, dass die Nachführrahmen 154 und 156 die gleichen sind wie die Personenrahmen 150 und 152, ausgenommen die Anzeigefarbe. Anschließend führt die Nachführverarbeitungseinheit 118 eine Nachführverarbeitung bezüglich dieser Nachführzonen als ”Nachführ-Verarbeitungsschritt” gemäß der Erfindung aus (Schritt S20). Bei der Nachführverarbeitung wird nach einem laufenden Einzelbild für eine Zone (entsprechend einer Nachführzone in einem Original-Einzelbild) mit dem höchsten Maß an Ähnlichkeit zwischen der Merkmalsgröße eines Bilds in einer Nachführzone in einem vorausgehenden Einzelbild und der Merkmalsgröße eines Bilds in einer Nachführ-Kandidatenzone des laufenden Einzelbilds gesucht.
Dann stellt die Nachführverarbeitungseinheit 118 fest, ob die Nachführverarbeitung normal ausgeführt wird oder nicht (d. h. sie stellt fest, ob das laufende Einzelbild nach einer Zone mit einem hohen Maß an Ähnlichkeit zu einer Nachführzone in dem vorhergehenden Einzelbild abgesucht wurde, und sie stellt fest, ob die Lagebeziehung mit parallel ausgeführtem Zonennachweis-Verarbeitungsergebnissen beibehalten wird oder nicht) (Schritt S22). Ist die Feststellung im Schritt S22 bejahend, so justiert die Nachführverarbeitungseinheit 118 unterschiedliche Abbildungsparameter (Fokus, Helligkeit und dergleichen), um am besten für die Abbildung der Nachweiszonen über die Steuereinheit 104 geeignet zu sein (Schritt S24).
Ist die Feststellung im Schritt S16 oder im Schritt S22 negativ, was bedeutet, dass die Zonennachweisverarbeitung oder die Nachführverarbeitung nicht angemessen ausgeführt wird, so wird auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 108 als ”Benachrichtigungsschritt” gemäß der Erfindung eine Benachrichtigungsnachricht dargestellt, die den Benutzer auffordert, die Person erneut abzubilden (Schritt S29). Dann kehr der Prozess zum Schritt S14 zurück, wo die Prozesse erneut ausgeführt werden, die an die Zonennachweisbearbeitung anschließen. Man beachte, dass die Steuereinheit 104 und die Anzeigeeinheit 108 der erfindungsgemäßen ”Mitteilungseinheit” entsprechen.
Nach Ausführung des Schritts S24 erfolgt eine Feststellung dahingehend, ob ein Videoaufnahme-Endbefehl vorliegt (Schritt S26). Ist die Feststellung im Schritt S26 negativ, kehrt der Prozess zum Schritt S20 zurück, wo die im Anschluss an die Personennachweisverarbeitung anschließenden Schritte wiederholt werden. Wenn die Feststellung im Schritt S26 bejahend ist, endet die Videoaufnahme unter der Steuerung der Steuereinheit 104 (Schritt S26). Wenn dann ein Bilddaten-Übertragungsbefehl erzeugt wird durch Bedienen der Bedieneinheit 110, werden die Daten zu der PWV-Berechnungseinheit 200 über ein Netzwerk übersendet (Schritt S28) und dann endet die gesamte Verarbeitung.
17 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung veranschaulicht, die von der PWV-Berechnungseinrichtung 200 gemäß der ersten Ausführungsform auszuführen ist. Wie 17 zeigt, erfasst die PWV-Berechnungseinrichtung 200 die von dem Abbildungsgerät 100 gesendeten Bilddaten (Schritt S40). Die von der PWV-Berechnungseinrichtung 200 erfassten Bilddaten werden vorübergehend in der Speichereinheit 204 gespeichert.
Anschließend liest die Berechnungseinheit 212 die in der Speichereinheit 204 gespeicherten Bilddaten aus und führt eine Analyseverarbeitung zum Berechnen der Pulswellengeschwindigkeit aus (Schritt S42).
Dann gibt die Berechnungseinheit 212 die Ergebnisse (Pulsfrequenz, Pulsgeschwindigkeit, Blutdruck, Arteriosklerosezustand und autonomer Nervenaktivitätszustand) aus, die durch die Analyseverarbeitung gewonnen wurden (Schritt S44).
Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf die von der Berechnungseinheit 212 auszuführende Analyseverarbeitung. 18 ist ein Flussdiagramm, das die Bildanalyseverarbeitung veranschaulicht.
Als erstes erfasst die Pulswellendetektoreinheit 216 die in der Speichereinheit 204 gespeicherten Bilddaten (Schritt S50). Man beachte, dass die Pulswellendetektoreinheit 216 die Bilddaten direkt von dem Abbildungsgerät 20 übernehmen kann.
Anschließend ermittelt die Pulswellendetektoreinheit 216 als ”Pulswellen-Nachweisschritt” gemäß der Erfindung eine Änderung im Pixelwert innerhalb der Wangenzone und der Handflächenzone, bei denen es sich um zwei verschiedene Teile (erste bzw. zweite Messstelle) des menschlichen Körpers handelt, basierend auf den von dem Abbildungsgerät 100 ausgegebenen Bilddaten, und dadurch das Pulswellensignal (die Pulswellendaten) an den jeweiligen Messstellen zu erfassen (Schritte S52 und S54).
Dann berechnet die Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungseinheit 200 als ”Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungsschritt” gemäß der Erfindung die Pulswellengeschwindigkeit aus einer Zeitdifferenz des Pulswellensignals an jeder Messstelle (Schritt S56).
Dann schätzt die Gesundheitszustand-Abschätzeinheit 222 als ein ”Gesundheitszustands-Abschätzschritt” gemäß der Erfindung den Blutdruck, den Arteriosklerosezustand und den autonomen Nervenaktivitätszustand als den Gesundheitszustand des von dem Abbildungsgerät 100 aufgenommenen menschlichen Körpers ab, basierend auf der von der Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungseinheit 220 berechneten Pulswellengeschwindigkeit (Schritt S58).
Die so erhaltenen verschiedenen Informationen (Pulswellengeschwindigkeit, Blutdruck, Arteriosklerosezustand und autonomer Nervenaktivitätszustand) wird auf einem Bildschirm der Anzeigeeinheit 206 der PWV-Berechnungseinrichtung 200 dargestellt, beispielsweise so, wie in 19 dargestellt ist. Somit kann in einem Krankenhaus oder dergleichen, wo die PWV-Berechnungseinrichtung 200 installiert ist, der Arzt in einfacher Weise den Gesundheitszustand des Benutzers an einem entfernten Ort ermitteln, ohne direkt dem Benutzer (Patient oder dergleichen) gegenüberzustehen, der von dem Abbildungsgerät 100 als Bild aufgenommen wird, indem die unterschiedlichen Informationen erfasst werden, die auf den Bildschirm der Anzeigeeinheit 206 dargestellt sind. Darüber hinaus kann der Arzt eine Änderung im physischen Zustand des Benutzers in einem frühen Stadium erkennen und folglich einer Krankheit vorgreifen. Die Benutzerperson kann derweil ihren Gesundheitszustand in einfacher Weise messen und das Wohlbefinden steigern. Man beachte, dass gemäß 20 die Pulswellengeschwindigkeit, der Blutdruck, der Arteriosklerosezustand und der autonome Nervenaktivitätszustand auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 108 des Abbildungsgeräts 100 angezeigt werden können. Dies ermöglicht es der Benutzerperson des Abbildungsgeräts 100, ihren Gesundheitszustand tagtäglich zu erfassen.
Wie oben beschrieben, kann die vorliegende Ausführungsform basierend auf den Bilddaten, die durch gleichzeitiges Abbilden zweier verschiedener Körperteile (erste und zweite Messstelle) eines menschlichen Körpers in kontaktfreiem Zustand mit einer einzelnen, mit sichtbarem Licht arbeitenden Kamera die Pulswellengeschwindigkeit ermitteln, sie kann folglich im alltäglichen Gebrauch von jeder Art von Benutzerperson bei geringem Kostenaufwand eingesetzt werden, ohne abträglich beeinflusst zu werden durch Körperhaltung und dergleichen, außerdem kann sie die Messgenauigkeit für die Pulswellengeschwindigkeit verbessern. Darüber hinaus ermöglicht die vorliegende Ausführungsform, dass die Bilddaten in einem kontaktfreien Zustand an jeder Messstelle gewonnen werden, folglich die Pulswellengeschwindigkeit in stabiler Weise bei hoher Genauigkeit zu gewinnen sind, ohne abträglichen Einfluss durch äußeren Druck, im Gegensatz zu dem Fall, in welchem der Pulswellensensor anzubringen ist.
Man beachte, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die PWV-Berechnungseinrichtung 200 die Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungsverarbeitung und die Gesundheitszustands-Abschätzverarbeitung ausführt, dass jedoch ohne Beschränkung hierauf auch das Abbildungsgerät 100 selbst diese Prozesse ausführen kann. Die vorliegende Ausführungsform kann die Pulswellengeschwindigkeit und dergleichen in Echtzeit messen, während eine Abbildung an zwei unterschiedlichen menschlichen Körperteilen erfolgt, und folglich kann die Benutzerperson des Abbildungsgeräts 100 in einfacher Weise ihren Gesundheitszustand feststellen.
(zweite Ausführungsform)
Im Folgenden konzentriert sich die Beschreibung auf eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Man beachte, dass die Beschreibung von solchen Komponenten, die Komponenten der ersten Ausführungsform gleichen, hier entfällt, und die nachfolgende Beschreibung sich vornehmlich auf charakteristische Komponenten dieser Ausführungsform konzentriert.
21 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Berechnungseinheit 212 der PWV-Berechnungseinrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Es sei beachtet, dass in 21 gleiche Bezugszeichen für mit 8 gemeinsame Komponenten verwendet werden und deren Beschreibung entfällt.
Bei der zweiten Ausführungsform enthält die Berechnungseinheit 212 eine Referenzzonen-Detektoreinheit 234, die eine zeitliche Schwankung (Farbänderung der Haut) eines Pixelwerts in einer Referenzzone nachweist, und die Lichtmenge des Beleuchtungslichts oder eine zeitliche Änderung der Farbe aus jedem Einzelbild nachzuweisen. Man beachte, dass die Referenzzonen-Detektoreinheit 234 eine Verarbeitungseinheit zum Ausführen eines erfindungsgemäßen ”Optikinformations-Erfassungsschritts” ist. Die nachfolgende Beschreibung konzentriert sich auf den Fall, dass sich die Lichtmenge von Beleuchtungslicht sich z. B. zeitlich ändert, die gleiche Beschreibung gilt aber auch für den Fall, dass sich die Farbe des Beleuchtungslichts mit der Zeit ändert.
Die Referenzzone ist eine Zone zum Nachweisen einer zeitlichen Schwankung der Lichtmenge des Beleuchtungslichts. Deshalb ändert sich der Pixelwert nicht durch die Pulsation (den Blutstrom), und dementsprechend muss die Referenzzone eine Stelle sein, an der sich eine Beleuchtungsschwankung in der gleichen Weise beobachten lässt wie an der Körperoberfläche des menschlichen Körpers, um gemessen werden zu können. Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn die Referenzzone eine geringe örtliche Schwankung aufweist und eine eher große Zone ist. Im Hinblick hierauf wird eine Zone verschieden von der Haut vorzugsweise als Referenzzone verwendet, z. B. Bekleidung, Brillen, das weiße der Augen, Zähne, ein Referenz-Siegel und dergleichen. Von diesen wiederum ist das Weiße der Augen am meisten bevorzugt, weil die Helligkeit von Beleuchtungslicht und die zeitliche Schwankung der Farbe sich in stabiler und zuverlässiger Weise nachweisen lassen, ohne vom Zustand der Benutzerperson nachträglich beeinflusst zu werden. Man beachte, dass der Pixelwert jedes Pixels innerhalb der Referenzzone verschiedene Rauschkomponenten enthält, ähnlich wie die oben beschriebenen Messstellen, und es folglich bevorzugt ist, eine Filterungsverarbeitung und eine Ausreißerverarbeitung mit Hilfe unterschiedlicher Filter durchzuführen (mit einem Bewegungs-Durchschnittswertfilter, einem Medianfilter und einem Raumfrequenzfilter), was es ermöglicht, die zeitliche Schwankung der Lichtmenge des Beleuchtungslichts ohne abträglichen Einfluss durch Rauschen zu erfassen.
Die Ergebnisse (d. h. eine Änderung des Pixelwerts innerhalb der Referenzzone, die von der Referenzzonen-Detektoreinheit 234 ermittelt werden, werden an die Pulswellendetektoreinheit 216 ausgegeben.
Als erfindungsgemäßen ”Korrekturschritt” korrigiert die Pulswellendetektoreinheit 216 den Pixelwert an jeder Messstelle, basierend auf der Änderung des Pixelwerts innerhalb der Referenzzone, wie er von der Referenzzonen-Detektoreinheit 234 nachgewiesen wird. Insbesondere ändert sich der Pixelwert an jeder Messstelle im Verhältnis zu einer Schwankung der Beleuchtungslichtmenge, und folglich findet eine Korrektur dadurch statt, dass der Pixelwert (Messwert) an jeder Messstelle dividiert wird durch das Verhältnis des Schwankungsbetrags der Lichtmenge.
Wie in 22 dargestellt ist, wird z. B. von der Annahme ausgegangen, dass A ein Referenz-Pixelwert (z. B. ein zeitlich gemittelter Pixelwert) in der Referenzzone ist, B ein Pixelwert innerhalb der Referenzzone ist, wenn sich die Lichtmenge ändert und C ein Pixelwert an der Messstelle (erste oder zweite Messstelle) zu dieser zeit ist, während ein korrigierter Pixelwert X an der Messstelle sich durch folgenden Ausdruck (3) berechnen lässt: X = A × C/B (3)
Als einen ”Pulswellen-Detektorschritt” gemäß der Erfindung verwendet die Pulswellen-Detektoreinheit 216 den korrigierten Pixelwert X anstelle des Pixelwerts C vor der Korrektur, um die Pulswelle nachzuweisen. Dies macht es möglich, die Pulswelle in stabiler und zuverlässiger Weise ohne abträglichen Einfluss durch eine Beleuchtungslichtmengenschwankung nachzuweisen, oder die zeitliche Schwankung in der Farbe nachzuweisen und dementsprechend die Pulswellengeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit zu berechnen.
Das Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren-System sowie das Abbildungsgerät gemäß der Erfindung wurde oben im Einzelnen erläutert, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, sondern es ist ersichtlich, dass verschiedene Verbesserungen und Abwandlungen an der Erfindung möglich sind, ohne von dem Grundgedanken und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste
Fig. 1

100: (Abbildungsgerät)
200: (PWV-Berechnungseinrichtung)

100: Abbildungsgerät
102: Abbildungseinheit
104: Steuereinheit
106: Speichereinheit
108: Anzeigeeinheit
110: Bedieneinheit
112: Kommunikationseinheit
116: Personendetektoreinheit
118: Nachführverarbeitungseinheit
119: Abbildungs-Unterstützungseinheit

144: Bitte nehmen Sie ein Bild des Gesichts und der Hand innerhalb des Rahmens auf

116: (Personendetektoreinheit)
120: Körperzonen-Detektoreinheit
122: Gesichtszonen-Detektoreinheit
124: Handzonen-Detektoreinheit
126: Wangenzonen-Detektoreinheit
128: Stirnzonen-Detektoreinheit
130: Handflächen-Detektoreinheit
132: Fingerzonen-Detektoreinheit

200: Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung (PWV-Berechnungseinrichtung)
202: Kommunikationseinheit
204: Speichereinheit
206: Anzeigeeinheit
208: Bedieneinheit
210: Steuereinheit
212: Berechnungseinheit

212: Berechnungseinheit
216: Pulswellen-Detektoreinheit
218: Pulsfrequenz-Detektoreinheit
220: Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungseinheit (PWV-Berechnungseinheit)
222: Gesundheitszustand-Abschätzeinheit
224: Ausgabeeinheit
226: Zonen-Detektoreinheit
227: Zonennachführeinheit
228: Blutdruck-Abschätzeinheit
230: Arteriosklerosezustand-Abschätzeinheit
232: autonome Nervenaktivitätszustand-Abschätzeinheit
#1: Pulswellensignal-Modell
#2: Bilddaten

#1: Gesichtsbild: durchschnittlicher Pixelwert D₁
#2: Handbild: durchschnittlicher Pixelwert D2

A: erste Stelle: Wangenzone
B: zweite stelle: Handflächenzone
#1: Pixelwert
#2: Einzelbildanzahl

#1: Zeit
#2: Zeit (Einzelbildanzahl)

A: erste Stelle: Wangenzone
B: zweite Stelle: Handflächenzone
C: Elektrokardiogramm-Wellenform
#1: Pixelwert
#2: Zeit (Einzelbildanzahl)
#3: Zeit

A: erste Stelle: Wangenzone
B: zweite stelle: Handflächenzone

S10: Start Videoaufnahme
S12: Anzeigenabbildungsführungsrahmen
S14: Ausführen Personen-Detektorverarbeitung
S16: sind Gesicht und Hand nachgewiesen?
S18: Anzeigennachführrahmen
S20: Ausführen Nachführverarbeitung
S22: Nachführen ok?
S24: Einstellen Abbildungsparameter
S26: Videoaufnahme abgeschlossen?
S28: Senden Videodaten
S29: Ausführen Mitteilung
#1: Start
#2: Ende

#1: Videoabbildungsmenü
#2: normaler Abbildungsmodus
#3: Bildqualitäts-Prioritätsmodus
#4: Zeitprioritätsmodus
#5: Pulswellengeschwindigkeits-Messmodus
#6: Messstelle
#7: Gesicht
#8: Hand
#9: Fuß
#10: Handgelenk
#11: Brust

S30: Detektieren Gesichtszone
S32: Detektieren Handzone
S34: Personen-Detektorverarbeitung
#1: Detektieren Körperzone
#2: Ende

S40: Erfassen Bilddaten
S42: Ausführen Analyseverarbeitung
S44: Ergebnis-Ausgabe
#1: Start
#2: Ende

S50: Erfassen Bilddaten
S52: Erfassen erste Pulswelle
S54: Erfassen zweite Pulswelle
S56: Berechnen Pulswellengeschwindigkeit
S58: Abschätzen Gesundheitszustand
#1: Analyseverarbeitung
#2: Ende

#1: Name:
#2: Messdatum: YY MM DD
#3: Pulswellengeschwindigkeit: m/sec
#4: Blutdruck: mmHg
#6: autonomer Nervenaktivitätszustand:
#5: Arteriosklerosezustand:

#1: Messergebnis
#2: Messdaten: YY MM DD
#3: Pulswellengeschwindigkeit: m/sec
#4: Blutdruck: mmHg
#5: Arteriosklerosezustand:
#6: autonomer Nervenaktivitätszustand:

212: (Berechnungseinheit)
216: Pulswellen-Detektoreinheit
218: Pulsfrequenz-Detektoreinheit
220: Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungseinheit (PWV-Berechnungseinheit)
222: Gesundheitszustand-Abschätzeinheit
224: Ausgabeeinheit
228: Blutdruck-Abschätzeinheit
230: Arteriosklerosezustand-Abschätzeinheit
232: autonome Nervenaktivitätszustand-Abschätzeinheit
234: Referenzzonen-Detektoreinheit
#1: Pulswellenformmodell
#2: Bilddaten (einschließlich Nachführinformation)

#1: Pixelwert
#2: Lichtmengenschwankung
#3: Änderung im Pixelwert in Referenzzone (= Verhältnis der Lichtmengenänderung)
#4: Reflexionsvermögen der Messfläche

Claims

Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren, umfassend: einen Abbildungsschritt des gleichzeitigen Abbildens unterschiedlicher Teile eines menschlichen Körpers in berührungsfreiem Zustand durch eine einzelne, mit sichtbarem Licht arbeitende Kamera, und des Erzeugens einer kontinuierlichen zeitlichen Serie von Bilddaten; einen Pulswellen-Nachweisschritt zum Nachweisen jeder Pulswelle an unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers anhand der Bilddaten, basierend auf einer zeitlichen Änderung der unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers im Pixelwert; und einen Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungsschritt des Berechnens einer Pulswellengeschwindigkeit des menschlichen Körpers basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen Pulswellen an unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers.
Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Personen-Nachweisschritt zum Nachweisen der unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers aus einem durch den Abbildungsschritt abgewonnenen Bild.
Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren nach Anspruch 2, weiterhin umfassend einen Meldeschritt zum Melden einer erneuten Abbildung der unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers, wenn die unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers sich aus dem Bild mit Hilfe des Personen-Nachweisschritts nicht nachweisen lassen.
Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend einen Nachführ-Verarbeitungsschritt zum Ausführen einer Nachführ-Verarbeitung bezüglich der unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers, indem eine Zone, die unterschiedliche Teil des menschlichen Körpers in einem ersten Bild aus mehreren die Bilddaten darstellenden Bildern enthält, eingestellt wird als Nachführzone, Extrahieren einer Merkmalsgröße aus einem Bild in der Nachführzone, und Nachweisen einer Bildzone mit dem größten Maß an Ähnlichkeit zu der Merkmalsgröße in einem zweiten Bild, welches chronologisch auf das erste Bild folgt, als Zone, welche die unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers enthält.
Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers ein Gesicht und eine Hand sind.
Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren, umfassend: einen Abbildungsschritt des gleichzeitigen Abbildens unterschiedlicher Teile eines menschlichen Körpers in berührungsfreiem Zustand mittels einer mit sichtbarem Licht arbeitende Kamera, und des Erzeugens kontinuierlicher zeitserieller Bilddaten; einen Optikinformations-Nachweisschritt des Nachweisens zeitlicher Änderungsinformation bezüglich einer Lichtmenge und/oder einer Farbe von Beleuchtungslicht, das auf die unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers emittiert wird, aus den Bilddaten, basierend auf einer zeitlichen Änderung eines Pixelwerts in einer Referenzzone verschieden von den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers; einen Korrekturschritt des Korrigierens der Bilddaten, um einen auf die zeitliche Schwankung in der Lichtmenge bzw. der Farbe des Beleuchtungslichts zurückzuführenden Effekt basierend auf der durch den Optikinformations-Nachweisschritt nachgewiesenen Änderungsinformation aufzuheben; einen Pulswellen-Nachweisschritt des Nachweisens jeder Pulswelle an den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers aus den in dem Korrekturschritt korrigierten Bilddaten, basierend auf der zeitlichen Änderung in dem Pixelwert an den verschiedenen Teilen des menschlichen Körpers; und einen Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungsschritt des Berechnens einer Pulswellengeschwindigkeit des menschlichen Körpers, basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen Pulswellen an den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers.
Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren nach Anspruch 6, bei dem die Referenzzone eines von einer Haut des menschlichen Körpers verschiedene Zone ist.
Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren nach Anspruch 7, bei dem die Referenzzone das Weiße in den Augen des menschlichen Körpers ist.
Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren, umfassend: einen Abbildungsschritt des gleichzeitigen Abbildens unterschiedlicher Teile eines menschlichen Körpers in einem berührungsfreien Zustand mit Hilfe einer mit sichtbarem Licht arbeitenden Kamera, und des Erzeugens kontinuierlicher zeitserieller Bilddaten; einen Interpolationsschritt des Erzeugens von Interpolationsdaten, die gewonnen werden durch zeitliches Interpolieren einer zeitlichen Änderung im Pixelwert an den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers aus den Bilddaten; einen Pulswellen-Nachweisschritt des Nachweisens jeder Pulswelle an den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers basierend auf den Interpolationsdaten; und einen Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungsschritt des Berechnens einer Pulswellengeschwindigkeit des menschlichen Körpers basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen Pulswellen an den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers.
Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren nach Anspruch 9, bei dem der Interpolationsschritt ein Wellenform-Modell auswählt, welches am besten zu der zeitlichen Änderung im Pixelwert der unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers passt, aus mehreren Wellenform-Modellen, die vorab erstellt wurden, und die Interpolationsdaten basierend auf den ausgewählten Wellenformmodell erzeugt.
Pulswellengeschwindigkeits-Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, weiterhin umfassend einen Gesundheitszustand-Abschätzschritt des Abschätzens eines Blutdrucks, eines Arteriosklerose-Zustands oder eines Zustands autonomer Nervenaktivität, basierend auf der von dem Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungsschritt berechneten Pulswellengeschwindigkeit.
Pulswellengeschwindigkeits-Messsystem, umfassend: eine Abbildungseinheit, die gleichzeitig Bilder von unterschiedlichen Teilen eines menschlichen Körpers in einem kontaktfreien Zustand mit Hilfe einer mit sichtbarem Licht arbeitenden einzelnen Kamera aufnimmt und kontinuierliche zeitserielle Bilddaten erzeugt; eine Pulswellendetektoreinheit, die jede Pulswelle an den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers aus den Bilddaten basierend auf einer zeitlichen Änderung im Pixelwert der verschiedenen Teile des menschlichen Körpers nachweist; und eine Pulswellengeschwindigkeits-Berechnungseinheit, die eine Pulswellengeschwindigkeit des menschlichen Körpers basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen Pulswellen an den unterschiedliche Teilen des menschlichen Körpers berechnet.
Abbildungsvorrichtung, umfassend: eine Abbildungseinheit, die gleichzeitig Bilder unterschiedlicher Teile eines menschlichen Körpers in berührfreiem Zustand mit Hilfe einer mit sichtbarem Licht arbeitenden einzelnen Kamera abbildet und kontinuierliche zeitserielle Bilddaten erzeugt; und eine Nachführverarbeitungseinheit, die eine Nachführverarbeitung an den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers dadurch ausführt, dass sie eine Zone, welche die unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers in einem ersten Bild aus mehreren, die Bilddaten darstellenden Bildern enthält, als Nachführzone einstellt, eine Merkmalsgröße aus einem Bild innerhalb der Nachführzone extrahiert, und eine Bildzone mit dem höchsten Maß an Ähnlichkeit mit der Merkmalsgröße in einem auf das erste Bild chronologisch folgenden zweiten Bild nachweist als die unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers enthaltende Zone.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 13, weiterhin umfassend: eine Personendetektoreinheit, die die unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers aus dem von der Abbildungseinheit aufgenommenen Bild nachweist; und eine Meldeeinheit, die ein erneutes Abbilden der unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers meldet, wenn die unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers sich nicht aus dem Bild von der Personendetektoreinheit nachweisen lassen.
Abbildungsvorrichtung, umfassend: eine Abbildungseinheit, die gleichzeitig unterschiedliche Teile eines menschlichen Körpers in berührfreiem Zustand mittels einer mit sichtbarem Licht arbeitenden Kamera aufnimmt und kontinuierliche zeitserielle Bilddaten erzeugt; und eine Führungsrahmen-Anzeigeeinheit, die einen Abbildungs-Führungsrahmen entsprechend den unterschiedlichen Teilen des menschlichen Körpers auf einem Bildschirm anzeigt, welcher das von der Abbildungseinheit aufgenommene Bild darstellt.
Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 15, weiterhin umfassend: eine Bedieneinheit, die es einem Benutzer gestattet, die unterschiedlichen Teile des menschlichen Körpers einzustellen.