JP2016007414A - 興奮度検出装置、興奮度検出システム、興奮度検出サーバー装置、興奮度検出装置プログラム、興奮度検出サーバー装置プログラム、興奮度検出端末装置、興奮度検出端末装置プログラム、および、電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】興奮度検出装置を提供する。【解決手段】興奮度検出装置は、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、画像表示をする画像表示部と、時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求める興奮度検出部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、興奮度検出装置、興奮度検出システム、興奮度検出サーバー装置、興奮度検出装置プログラム、興奮度検出サーバー装置プログラム、興奮度検出端末装置、興奮度検出端末装置プログラム、および、電子装置に関する。

従来からスマートフォンが広く普及している。スマートフォンは、電話機能とともに種々の機能を有している。スマートフォンの多機能性は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ：microprocessor）で実行されるオペレーションシステムによって保障される。現在普及している主なるオペレーションシステムは、アンドロイド（Android：登録商標）、アイオーエス(iOS：登録商標)である。

インターネットの発達に伴い、ネットワーク上に存在するサーバーが提供するサービスを、それらのサーバー群を意識することなしに利用できるクラウド・コンピューティング技術が提供されている。

特許文献１には、被測定者の心電データを心電図モニタにより測定し、測定された心電データに基づいて、心拍変動の高周波成分ＨＦ、低周波成分ＬＦおよびＣＶＲＲ（心電図Ｒ−Ｒ間隔変動係数）を算出する。そして、算出されたこれらの値に基づいて、交感神経活動度指標（ＬＦ／ＨＦ）、副交感神経活動度指標（ＣＶＲＲ×ＨＦ／（ＬＦ＋ＨＦ））を算出し、算出された交感神経活動度指標と副神経活動度指標との関係を表示装置に対して２次元表示してストレスに関係する自律神経機能を客観的に評価することが記載されている。

特許第４４８７０１５号公報

自分の精神状態を客観的に把握することは困難であるが、自分の精神状態を簡易に知ることができれば、精神面の自己管理に有用である。また、同一テレビ番組の放映中に多数の視聴者の精神状態を知ることができれば、番組制作者は視聴者が好む番組を提供できる。精神状態を検出する発明としては、特許文献１がある。しかしながら、特許文献１に記載の発明によれば、心電図モニタを用いるなど装置は大掛かりになってしまい簡単に精神状態の客観的な評価をおこなうことはできなかった。上述した目的を達するために、日常の生活の中で簡易に客観的な精神状態の評価をおこなうことができる技術手段が求められるとともに、同一場面に遭遇した多数の者の精神状態を把握することは、地震津波のような災害時における大衆の精神状態に基づく行動の予測からテレビ番組に対する視聴者の印象調査に至るまで多くの目的のために有用であり、簡単に精神状態の客観的な評価をおこなう装置の提供が要望されていた。

本発明は、係る問題点に鑑みなされたものであり、日常的に、精神状態、特に興奮度を客観的に検出する装置を提供し、このような装置で実行させるプログラムを提供するものである。

本発明の興奮度検出装置は、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、画像表示をする画像表示部と、前記時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、前記ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、前記低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求める興奮度検出部と、を備える。

本発明の興奮度検出装置プログラムは、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、画像表示をする画像表示部とを有する興奮度検出装置のコンピュータに実行させる興奮度検出装置プログラムであって、前記時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、前記ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、前記低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求める興奮度検出部と、を備えるように前記コンピュータを機能させる。

本発明の興奮度検出システムは、興奮度検出端末装置と興奮度検出サーバー装置とを備える興奮度検出システムであって、前記興奮度検出端末装置は、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、前記皮膚の輝度に応じた時系列輝度データを興奮度検出サーバー装置に対して出力する時系列輝度データ出力処理部と、前記サーバーから出力される興奮度を表示する画像表示部と、を具備し、前記興奮度検出サーバー装置は、前記時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、前記ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、前記低周波成分と予め測定した基準低周波成分との差に基づいて前記興奮度を求める興奮度検出部と、を具備する。

本発明の興奮度検出サーバー装置は、興奮度検出システムにおいて興奮度検出端末装置と協調して動作する興奮度検出サーバー装置であって、血流に応じて変化する皮膚の輝度を前記興奮度検出端末装置において撮影して得られる時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、前記ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、前記低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求める興奮度検出部と、を備える。

本発明の興奮度検出サーバー装置プログラムは、興奮度検出システムにおいて興奮度検出端末装置と協調して動作する興奮度検出サーバー装置のコンピュータに実行させる興奮度検出サーバー装置プログラムであって、血流に応じて変化する皮膚の輝度を前記興奮度検出端末装置において撮影して得られる時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、前記ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、前記低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求める興奮度検出部と、を備えるように前記コンピュータを機能させる。

本発明の興奮度検出端末装置は、興奮度検出システムにおいて興奮度検出サーバー装置と協調して動作する興奮度検出端末装置であって、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、前記皮膚の輝度に応じた時系列輝度データを興奮度検出サーバー装置に対して出力する時系列輝度データ出力処理部と、前記サーバーから出力される興奮度を表示する画像表示部と、を備え、前記時系列輝度データ取得部は、撮影された画像のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）に分離される各成分の割合から肌色を含むことを判断するとともに前記肌色の部分の前記画像に占める割合を検出して予め定める所定割合以上であることを検出した後、または／および、前記時系列輝度データが略一定の周期を有する繰り返し波形であるとともにエンベロープが略一定であることを検出した後に、前記時系列輝度データの取得を開始する。

本発明の興奮度検出端末装置プログラムは、興奮度検出システムにおいて興奮度検出サーバー装置と協調して動作する興奮度検出端末装置のコンピュータに実行させる興奮度検出端末装置プログラムであって、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、前記皮膚の輝度に応じた時系列輝度データを興奮度検出サーバー装置に対して出力する時系列輝度データ出力処理部と、前記サーバーから出力される興奮度を表示する画像表示部と、を備えるように前記コンピュータを機能させ、前記時系列輝度データ取得部においては、撮影された画像のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）に分離される各成分の割合から肌色を含むことを判断するとともに前記肌色の部分の前記画像に占める割合を検出して予め定める所定割合であることを検出した後、または／および、前記時系列輝度データが略一定の周期を有する繰り返し波形であるとともにエンベロープが略一定であることを検出した後に、前記時系列輝度データの取得を開始する、処理をおこなう。

本発明の電子装置は、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、前記時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、前記ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、前記低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求める興奮度検出部と、を備える。

本発明の技術によれば、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して得られる時系列輝度データに基づき興奮度を演算する興奮度検出装置を提供し、協調して動作する興奮度検出端末装置と興奮度検出サーバー装置を提供し、興奮度検出端末装置プログラムと興奮度検出サーバー装置プログラムを提供できる。また、興奮度を演算する電子装置を提供できる。

実施形態の興奮度検出システムを示す図である。 興奮度検出端末装置に表示される画面１、画面２を示す図である。 興奮度検出端末装置に表示される画面３、画面４を示す図である。 興奮度検出端末装置に表示される画面５、画面６を示す図である。 興奮度検出端末装置に表示される画面７、画面８を示す図である。 興奮度検出端末装置に表示される画面９、画面１０を示す図である。 興奮度検出端末装置に表示される画面１１、画面１２を示す図である。 興奮度検出端末装置に表示される画面１３、画面１４を示す図である。 興奮度検出端末装置に表示される画面１５、画面１６を示す図である。 興奮度検出端末装置に表示される画面１７、画面１８を示す図である。 興奮度検出端末装置における処理および興奮度検出サーバー装置における処理を示す図である。 興奮度検出端末装置における処理および興奮度検出サーバー装置における図１１に続く処理を示す図である。 興奮度検出端末装置における処理および興奮度検出サーバー装置における図１２に続く処理を示す図である。 前倒しロジック処理を模式的に示す図である。 サーバーにおける各ステップの処理終了後の時系列輝度データを示す図である。 ローパスフィルタの定数をどのように定めるかについての説明図である。 ローパスフィルタの定数をどのように定めるかについての別の説明図である。

実施形態の興奮度検出装置は、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、画像表示をする画像表示部と、時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求める興奮度検出部と、を備える。

ここで、低周波成分（ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換した信号の低周波成分）と高周波成分（ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換した信号の低周波成分）とを分離するフィルタの特性は、規格化した所定の特性である。例えば、高周波成分は、フーリエ変換した後、第１所定周波数の帯域（例えば、0.15〜0.4Hz）を通過させるフィルタによって得られる、第１所定周波数の帯域のパワースペクトルの積分値である。低周波成分は、第１所定周波数よりも周波数が低い帯域（例えば、0.04〜0.15Hz）を通過させるフィルタによって得られるパワースペクトルの積分値である。

低周波成分は交感神経の活動に関係することが知られている。また、低周波成分を高周波成分で除したものも交感神経の活動を表し、低周波成分の対数も交感神経の活動を表し、低周波成分の対数を高周波成分の対数で除するものも交感神経の活動を表す。

低周波成分、低周波成分を高周波成分で除するもの、低周波成分の対数、低周波成分の対数を高周波成分の対数で除するものは、いずれも、それらの値が大きいほど、交感神経の活動が高い。ここで、興奮すると、交感神経の活動が高くなることが知られているので、交感神経の活動を調べれば、どの程度、興奮しているかを知ることができる。

しかしながら、上述した、低周波成分、低周波成分を高周波成分で除するもの、低周波成分の対数、低周波成分の対数を高周波成分の対数で除するものは、その除した値が大きい場合でも、興奮していない者もある反面、その除した値が小さい場合でも、興奮している者もある。すなわち、低周波成分、低周波成分を高周波成分で除するもの、低周波成分の対数、低周波成分の対数を高周波成分の対数で除するもの、と、どの程度興奮しているかの関係は、個人差がある。そこで、測定時点の低周波成分と、基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求めるようにした。ここで、基準低周波成分とは、同一人において予め測定した基準となる興奮状態の低周波成分の値である。このようにすれば、基準低周波成分に対する測定時点の低周波成分から興奮度求めることができる。このようにして、興奮している度合である興奮度が個人差なく規格化できる。

具体的には、興奮度は以下の様にして求める。

興奮度＝（低周波成分）／（基準低周波成分）・・・・・・・・・・・・・・・・（１）

興奮度＝（低周波成分の対数）／（基準低周波成分の対数）・・・・・・・・・・（２）

興奮度＝（低周波成分／高周波成分）／（基準低周波成分／基準高周波成分）・・（３）

興奮度＝｛（低周波成分の対数／高周波成分の対数）／（基準低周波成分の対数／基準高周波成分の対数）｝・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）

以上の、（１）式、（２）式、（３）式、（４）式のいずれの式も、少なくとも、測定時の低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求めている。（１）式では、測定時の低周波成分と予め測定した基準低周波成分のみの大きさの違いに基づいて興奮度を求めている。（２）式では、測定時の低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いにのみ基づいて興奮度を求めているが、低周波成分の対数の大きさの違いに基づいて興奮度を求めている。
（３）式では、測定時の低周波成分と予め測定した基準低周波成分の大きさの違いに基づいて興奮度を求めているが、測定時の高周波成分と予め測定した基準高周波成分との大きさの違いも用いて興奮度を求めている。（４）式では、測定時の低周波成分と予め測定した基準低周波成分の大きさの違いに基づいて興奮度を求めているが、測定時の高周波成分と予め測定した基準高周波成分との大きさの違い、測定時の低周波成分および高周波成分の対数と予め測定した基準低周波成分および高周波成分の対数も用い興奮度を求めている。以上の、（１）式、（２）式、（３）式、（４）式のいずれの式に基づき、興奮度を求めるかは、任意に選択できる。

（１）式、（２）式、における基準低周波成分とは基準の興奮状態における低周波成分であり、（３）式、（４）式、における基準低周波成分および基準高周波成分とは、基準の興奮状態における低周波成分および高周波成分である。ここで基準の興奮状態とは、通常の日常生活を行っている場合における興奮状態であり、過度に気が緩んだ状態でもなく、過度に興奮した状態でもなく、くつろいだ穏やかな平常心における興奮状態である。

実施形態の興奮度検出装置は、ＲＲ間隔時系列データ（アール・アール間隔時系列データ）に含まれるノイズを除去するためのローパスフィルタリング処理部を備えてもよい。

実施形態の興奮度検出装置は、時系列輝度データに含まれるノイズを除去しピーク検出をするためのSavitzky-Golayフィルタ（サビツキ・ゴレイフィルタ）を備えてもよい。

実施形態の興奮度検出装置は、時系列輝度データの連続補間をするための関数化処理部を備えてもよい。

実施形態の興奮度検出装置は、時系列輝度データの値が連続して同値である場合には、予め定める所定複数回数以上の時系列輝度データを処理の対象から除く前倒しロジック処理部を備えてもよい。

実施形態の興奮度検出装置は、時系列輝度データの検出をおこなうに際してディスプレイに時系列輝度データの波形を表示してもよい。

実施形態の興奮度検出装置は、時系列輝度データの検出をおこなう前にディスプレイに、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影する指の画像を表示するとともに時系列輝度データの波形を表示してもよい。

実施形態の興奮度検出装置は、ＲＲ間隔時系列データ（アール・アール間隔時系列データ）の値に逆比例する瞬時心拍数を得て、現在の瞬時心拍数と直前の瞬時心拍数との差分が第１所定値よりも大きい場合には、現在のＲＲ間隔時系列データを処理の対象から除去するＲＲ間隔時系列データの異常値除去処理部を備えてもよい。

実施形態の興奮度検出装置は、ＲＲ間隔時系列データ（アール・アール間隔時系列データ）の値に逆比例する瞬時心拍数を得て、現在の瞬時心拍数と直前までの瞬時心拍数の移動平均値との差分が第２所定値よりも大きい場合には、現在のＲＲ間隔時系列データを処理の対象から除去するＲＲ間隔時系列データの異常値除去処理部を備えてもよい。

実施形態の興奮度検出装置プログラムは、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、画像表示をする画像表示部とを有する興奮度検出装置のコンピュータに実行させる興奮度検出装置プログラムであって、時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求める興奮度検出部と、を備えるようにコンピュータを機能させる。

実施形態の興奮度検出システムは興奮度検出端末装置と興奮度検出サーバー装置とを備える興奮度検出システムであって、興奮度検出端末装置は、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、皮膚の輝度に応じた時系列輝度データを興奮度検出サーバー装置に対して出力する時系列輝度データ出力処理部と、サーバーから出力される興奮度を表示する画像表示部と、を具備し、興奮度検出サーバー装置は、時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求める興奮度検出部と、を具備する。

実施形態の興奮度検出サーバー装置は、興奮度検出システムにおいて興奮度検出端末装置と協調して動作する興奮度検出サーバー装置であって、血流に応じて変化する皮膚の輝度を興奮度検出端末装置において撮影して得られる時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求める興奮度検出部と、を備える。

実施形態の興奮度検出サーバー装置プログラムは、興奮度検出システムにおいて興奮度検出端末装置と協調して動作する興奮度検出サーバー装置のコンピュータに実行させる興奮度検出サーバー装置プログラムであって、血流に応じて変化する皮膚の輝度を興奮度検出端末装置において撮影して得られる時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求める興奮度検出部と、を備えるようにコンピュータを機能させる。

実施形態の興奮度検出端末装置は、興奮度検出システムにおいて興奮度検出サーバー装置と協調して動作する興奮度検出端末装置であって、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、皮膚の輝度に応じた時系列輝度データを興奮度検出サーバー装置に対して出力する時系列輝度データ出力処理部と、サーバーから出力される興奮度を表示する画像表示部と、を備え、時系列輝度データ取得部は、撮影された画像のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）に分離される各成分の割合から肌色を含むことを判断するとともに肌色の部分の画像に占める割合を検出して予め定める所定割合以上であることを検出した後、または／および、時系列輝度データが略一定の周期を有する繰り返し波形であるとともにエンベロープが略一定であることを検出した後に、時系列輝度データの取得を開始する。

実施形態の興奮度検出端末装置プログラムは、興奮度検出システムにおいて興奮度検出サーバー装置と協調して動作する興奮度検出端末装置のコンピュータに実行させる興奮度検出端末装置プログラムであって、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、皮膚の輝度に応じた時系列輝度データを興奮度検出サーバー装置に対して出力する時系列輝度データ出力処理部と、サーバーから出力される興奮度を表示する画像表示部と、を備えるようにコンピュータを機能させ、時系列輝度データ取得部においては、撮影された画像のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）に分離される各成分の割合から肌色を含むことを判断するとともに肌色の部分の画像に占める割合を検出して予め定める所定割合以上であることを検出した後、または／および、時系列輝度データが略一定の周期を有する繰り返し波形であるとともにエンベロープが略一定であることを検出した後に、時系列輝度データの取得を開始する、処理をおこなう。

実施形態の電子装置は、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求める興奮度検出部と、を備える。

『第１実施形態』
（興奮度検出システムの概要）

図１は、実施形態の興奮度検出システム１０を示す。

興奮度検出システム１０は、興奮度検出端末装置として機能するスマートフォン１１と、興奮度検出サーバー装置として機能するサーバー１２と、スマートフォン１１とサーバー１２とを接続するインターネット１３とを備える。

スマートフォン１１は、携帯電話として機能するのみならず、インターネットに接続し、種々のアプリケーションソフトの動作を可能とするオペレーションシステム（OS）、液晶画面（LCD）とタッチパネルとを主たるユーザインターフェイスデバイスとする多機能携帯電話である。スマートフォン１１は、興奮度検出端末装置の一実施形態として機能する。スマートフォン１１の多機能性は、オペレーションシステムによって保障される。現在普及している主なるオペレーションシステムは、アンドロイド（Android：登録商標）、アイオーエス(iOS：登録商標)である。

スマートフォン１１は、電話機能以外に、液晶画面を含む画像表示部が発揮する画像表示機能、液晶表示画面とタッチパネルを組み合わせることによって発揮される画像表示の位置認識をするタッチパネル機能、音声送出機能、音声入力機能、カメラ機能、インターネット接続機能、ＧＰＳ(Global Positioning System)機能を備えるのが一般的である。そして、一般的なパーソナルコンピュータと同様に、オペレーションシステムが動作するハードウエアであるマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）を中心としてラム、ロム、インターフェイスデバイス等の周辺機器がバスラインによって接続されている。オペレーションシステムはＭＰＵにおいて実行され、周辺機器を制御して所望の上述した機能を発揮する。スマートフォン１１は、興奮度検出端末装置の一実施形態であり、興奮度検出端末装置の他の実施形態として、上述した各種機能を有するタブレット（多機能携帯端末）、本実施形態の使用に特化した興奮度検出端末装置であってもよい。

図１に示すようにスマートフォン１１は、インターネット接続機能によって無線でインターネット１３と接続される。

スマートフォン１４は、興奮度検出端末装置として機能する他のスマートフォンである。スマートフォン１４もスマートフォン１１と同様に、サーバー１２と共同して興奮度を検出することができる。

サーバー１２は、高速で大容量のデータを処理することが可能なコンピュータであり、高速、高機能なＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット：中央演算装置）、大容量ラム、大容量ロム、大容量書換可能不揮発メモリ、等を備え、複雑な処理を高速でおこなうことができる。よって、多数のクライアント（スマートフォン）がインターネット１３を介してサーバー１２にアクセスした場合であっても、高速にクライアントからの要求を受信し、瞬時に情報の処理をおこない、その処理結果を、高速なインターネット１３を介してクライアントに返送する。

スマートフォン１１からサーバー１２に対して後述する時系列輝度データを送信し、サーバー１２における演算処理の後、サーバー１２からスマートフォン１１に対して解析結果データを送信する。このように、実施形態においては、スマートフォン１１とサーバー１２とで処理の分担をおこなっている。その理由は、スマートフォン１１にインストールできるアプリケーションの許容サイズ、処理速度に限界があるので全ての処理をスマートフォン１１の内部で処理する場合には、解析結果データを得るために要する時間が長くなるという課題を有するからである。クライアント・サーバー・システムを採用することによってこのような課題は解決する。また、サーバーにおいてクライアントから得られる多量のデータを集積し、これをクライアントの共通の資産として利用できる。

このようにスマートフォン１１とサーバー１２とは、インターネット１３を介して接続され、協調して動作する。すなわち、スマートフォン１１を操作する者から見ると、インターネット１３を介して接続されるサーバー１２はクラウド・コンピュータとして機能してサーバー１２は「雲」のようにその存在が明確には認識されず、あたかも、サーバー１２における処理はスマートフォン１１がおこなう処理であるかのように認識される。

（興奮度検出端末装置に表示される画面）
本実施形態の興奮度検出システムを一つの実施例に沿って説明をする。本実施例では興奮度検出システムは「サッカー熱狂診断アプリ」を実行するものとして説明をする。図２〜図１０は、興奮度検出端末装置として機能するスマートフォン１１の液晶画面に表示される画像を示す。

図２は、興奮度検出端末装置に表示される画面１、画面２を示す。図３は、興奮度検出端末装置に表示される画面３、画面４を示す。図４は、興奮度検出端末装置に表示される画面５、画面６を示す。図５は、興奮度検出端末装置に表示される画面７、画面８を示す。図６は、興奮度検出端末装置に表示される画面９、画面１０を示す。図７は、興奮度検出端末装置に表示される画面１１、画面１２を示す。図８は、興奮度検出端末装置に表示される画面１３、画面１４を示す。図９は、興奮度検出端末装置に表示される画面１５、画面１６を示す。図１０は、興奮度検出端末装置に表示される画面１７、画面１８を示す。

図２に示す画面１は、「サッカー熱狂診断アプリ」のアプリケーションの起動後、最初にスマートフォン１１の液晶画面に表示される画面である。

図２に示す画面２は、スマートフォン１１の液晶画面に表示される「サッカー熱狂診断アプリ」の利用規約を示す画面である。
画面２の下部の「同意する」をタッチすると、タッチパネル機能によって「サッカー熱狂診断アプリ」を利用することを同意したことがＭＰＵによって認識され、図３に示す画面３がスマートフォン１１の液晶画面に表示される。

図３に示す画面３は、「サッカー熱狂診断アプリ」の開始時にスマートフォン１１の液晶画面に表示される画面である。
画面３は、「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者の情報をユーザ情報として登録するための画面である。
登録に際しては、液晶画面の適当な場所にキーボードとして機能するタッチキーを表示してタッチキーによってＭＰＵに登録情報を認識させる。
属性情報としては、「性別」、「生年月日」及び、「おすまいの都道府県」を取得する。その他登録内容としては、職業（業界・職種）雇用形態、既婚/未婚、家族形態を登録するようにしてもよい。

図３に示す画面４は、「はじめる（試合を予約）」または「ランキングを見る」を選択する画面である。

「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者が「はじめる（試合を予約）」をタッチすると、図４に示す図面５が選択される。
画面５は、試合の日時、試合の両チームの名前、その試合を放送する放送局の名前を一行とする複数行を表示する画面である。
画面５の一行をタッチすると画面６が表示される。

図４に示す画面６は、６月１５日（日）、１０：００に、コートジボワール×日本が、ＮＨＫ、（グループＣ第１節）をタッチした場合（図面５には図示せず）に、図面６に表示される画面である。
画面６の下段の「予約する」にタッチすると次の画面が表示される。

図５に示す画面７は、「Before測定の通知」の画面である。Before測定とは、試合をテレビ観戦、実況観戦、ビデオ観戦（これらを試合観戦と総称する。）する前の「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者の興奮度を測定するための通知である。
通知内容は、「試合(コートジボワール×日本)開始5分前です。Before測定をしましょう！」である。
画面７の下段の「次へ」をタッチすると画面８が表示される。

図５に示す画面８は、「Before測定」の画面である。「Before測定」とは、試合が始まる前における「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者の平常心における興奮状態における測定であり、（１）式ないし（４）式における基準低周波成分または／および基準高周波成分を求めることを目的とする測定である。
画面８は、「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者に対する「Before測定」に関する指示の画面である。
「心拍数を測定します。人さし指の先をカメラに当てて、測定開始のボタンを押してください。」との指示が表示される。
「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者は、この指示に従い、手の指先をカメラのレンズに近接させて指先に流れる血流に応じて変化する皮膚の輝度を、スマートフォン１１のカメラ機能を利用して撮影する。
「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者は、指先が撮像される画面によって指先が撮像されていることを確認し、かつ、輝度信号波形が特徴ある脈波であることを確認する。「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者は、確認後、「測定開始」にタッチする。

または、「測定開始」にタッチすることに替えて、スマートフォン１１が自動的に測定開始をする様にしてもよい。
スマートフォン１１のＭＰＵは、指先が撮像されていることを確認、または／および、輝度信号波形が特徴ある脈波であることを認識すると、自動的に、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得の処理を開始するようにしてもよい。
より具体的には、ＭＰＵは、撮影された画像のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）に分離される各成分の割合から肌色を含むことを判断するとともに肌色の部分の画像に占める割合を検出して予め定める所定割合以上であることを検出した後、または／および、時系列輝度データが略一定の周期を有する繰り返し波形であるとともにエンベロープが略一定であることを検出した後に、時系列輝度データの取得を開始する。ここで、肌色の部分の画像に占める割合を確認する理由は、この割合が少ない場合には指先の極一部しか撮像されておらず、この割合が多すぎる場合には指先ではなく、掌を撮像していると判断して測定を開始しないためである。

図６に示す画面９について説明をする。画面９は、「Before測定中」において表示される画面である。
画面９の上段の図は、測定時間を示すものであり、画面９の中段の波形は、輝度信号波形であり、脈波を測定している間、表示されるようにして測定中であることを「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者に知らせる。「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者はその間、指先をカメラに近接させ続ける。「キャンセル」にタッチすると処理はキャンセルされる。
画面９が表示されている間、スマートフォン１１のＭＰＵは、所定時間に渡る脈波の振幅を離散的にサンプリングしディジタル化して時系列輝度信号データとしてスマートフォン１１のラムに記憶させる。

図６に示す画面１０について説明をする。
画面１０には、「測定が終了しました」と表示されるので、「次へ」にタッチすると図７に示す画面１１に画面は変わる。「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者は、指先をカメラに近接させ続ける必要はなくなる。
そして、時系列輝度信号データはサーバー１２にアップロードされ、サーバー１２における自律神経解析エンジン処理が行われる。自律神経解析エンジン処理の内容は後述する。

図７に示す画面１１について説明をする。
「興奮した!」ボタンは試合観戦中にタッチするものである。
試合観戦中に、「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者が興奮したと感るときに、「興奮した!」ボタンをタッチする。試合中、「興奮した!」ボタンは何回押してもよい。連打の制限を設けるかどうかは、任意に設定できる。

図７に示す画面１２について説明をする。
画面１２は、「After測定」の画面である。「After測定」の画面は、予め設定された試合終了時間に合わせて自動的に表示するものであってもよく、放送局がインターネット１３を介してサーバー１２に対して試合の終了を通知し、サーバー１２がスマートフォン１１に対して画面１１を表示する画像データを送るようにしてもよい。
画面１２には、「試合(コートジボワール×日本)が終了しました。興奮度を測定をしましょう！」と表示される。

図８に示す画面１３について説明をする。
画面１３は、「After測定」の画面である。「After測定」とは、試合が終了した後における「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者の試合終了後における測定であり、（１）式ないし（４）式における低周波成分または／および高周波成分を求め、（１）式ないし（４）式のいずれかに基づき興奮度を演算する目的のための測定である。「サッカー熱狂診断アプリ」では（４）式を用いた。
画面１３の内容は、図５に示す画面８の「Before測定」の画面と同様の「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者に対する指示の画面である。
「心拍数を測定します。人さし指の先をカメラに当てて、測定開始のボタンを押してください。」との指示が表示される。
「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者は、この指示に従い、手の指先をカメラのレンズに近接させて指先に流れる血流に応じて変化する皮膚の輝度を、スマートフォン１１のカメラ機能を利用して撮影する。
「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者は、指先が撮像される画面によって指先が撮像されていることを確認し、かつ、輝度信号波形が特徴ある脈波であることを確認する。「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者は、確認後、「測定開始」にタッチする。または、「測定開始」にタッチすることに替えて、スマートフォン１１が自動的に測定開始をする様にしてもよい。

図８に示す画面１４について説明をする。
画面１４は、「After測定中」において表示される画面であり、画面９の「Before測定中」において表示される画面と同様の内容の画面である。
画面１４の上段の図は、測定時間を示すものであり、画面１４の中段の波形は、輝度信号波形であり、脈波を測定している間、表示されるようにして測定中であることを「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者に知らせる。「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者はその間、指先をカメラに近接させ続ける。「キャンセル」にタッチすると処理はキャンセルされる。
画面１４が表示されている間、スマートフォン１１のＭＰＵは、所定時間に渡る脈波の振幅を離散的にサンプリングしディジタル化して時系列輝度信号データとしてスマートフォン１１のラムに記憶させる。

図９に示す画面１５について説明をする。
画面１５には、「測定が終了しました」と表示されるので、「次へ」にタッチすると図９に示す画面１５に画面は変わる。「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者は、指先をカメラに近接させ続ける必要はなくなる。
そして、時系列輝度信号データはサーバー１２にアップロードされ、サーバー１２における自律神経解析エンジン処理が行われる。

図９に示す画面１６について説明をする。
画面１６は、サーバー１２における自律神経解析エンジン処理の処理結果をスマートフォン１１に示すものである。
自律神経解析エンジン処理の処理結果は、「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者の興奮度がスマートフォン１１の液晶画面に画面１６に示すように表示される。
興奮度は予め、画面１６においてはハート印の画面上に色分けされている。興奮度はハート印の画面の下側の凸部の先端の０からハート印の画面の上側の最上部の１００までの間の値であり、１００が最も興奮度が高い。
画面１６の例では、興奮度は８３であり、「熱いキミ、サイコ―」と表示される。
「ランキングを見る」にタッチすると、図１０に示す画面１８が表示される。

図１０に示す画面１７、図１８について説明をする。
図１７は、図１６とは異なる興奮度の表示方法を示す図である。興奮度は予め、３段階に分けられ画面１７においては半ドーナツ形の画面上で色分けされている。興奮度は０から１００までの間の値であり、１００が最も興奮度が高い。
画面１７の例では、興奮度は８３であり、「矢印」で示す興奮度は、３段階の中の最も高い段階の範囲である「高」なので、「熱いキミ、サイコ―」と表示される。
画面１８は、試合と興奮度を興奮度が高い順に上から順に表示したものである。

（興奮度検出端末装置とサーバーとにおける処理の概要）
図１１〜図１３を参照して、興奮度検出システムの興奮度検出端末装置とサーバーとにおける処理の概要を説明する。

図１１〜図１３は連続した一連の処理を示す図であり、時間は、各処理をつなぐ矢印の方向に図１１、図１２、図１３と順に経過する。図１１〜図１３の各図の上段は、興奮度検出端末装置（スマートフォン端末）における処理を示し、図１１〜図１３の各図の下段は、サーバーにおける処理を示す。図１１〜図１３の各図の上段の処理について図２〜図１０の対応する画面がある場合には対応する画面番号を付す。

（興奮度検出端末装置における処理）
ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１７の処理は興奮度検出端末装置における処理である。

ステップＳＴ１１（興奮度検出の開始）では、「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する遊技者が図３の画面３の「登録」をタッチする。すなわち、スマートフォン１１のＭＰＵは、画面３を表示させ、「登録」がタッチされたことを認識して興奮度検出の実質的な開始の処理をする。

ステップＳＴ１２（属性情報の入力）では、「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者が、図３の画面３をタッチして「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者の属性を入力し、スマートフォン１１のＭＰＵが属性を検出する。

ステップＳＴ１３（試合の選択）では、「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者が図４の画面５のいずれかの行にタッチすることによって、スマートフォン１１のＭＰＵが試合を検出する。

ステップＳＴ１４（試合を予約）では、「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者が、ステップＳＴ１３において図４の画面５のいずれかの行にタッチすることによって、スマートフォン１１のＭＰＵが図６の画面６を表示させる。例えば、６月１５日（日）、１０：００〜、コートジボワール×日本、ＮＨＫ、（グループＣ第１節）を表示させる。
「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者が「予約する」をタッチすると処理は、ステップＳＴ１５へ移り、「戻る」をタッチすると処理はステップＳＴ１３へ戻る。

ステップＳＴ１５（脈波測定の開始通知処理）では、「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者が図５の画面７の指示に従い、指先をカメラレンズに近接させ、キーボードのエンターキーにタッチすることにより脈波測定モードが開始する。または、スマートフォン１１のＭＰＵは、図５の画面７を表示させるとともに、時系列輝度信号データを適正に検出していると判断する場合には自動的に脈波測定モードを開始するようにしてもよい。
自動的に脈波測定モードを開始する場合には、ＭＰＵは、（１）肌色が画像全体に占める割合を検出し、予め定める所定割合以上であることを検出したことによって指先が撮像されていると判断する。ここで、ＭＰＵは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）に分離される輝度信号の各成分の割合から、肌色であることを判断する。また、ＭＰＵは、（２）輝度信号波形が、略一定の周期を有する繰り返し波形であり、そのエンベロープが略一定であることから脈波であると判断する。以上の（１）または（２）のいずれかを判断して自動的に脈波測定モードを開始するようにしてもよく、以上の（１）および（２）の両方を判断して自動的に脈波測定モードを開始するようにしてもよい。

ステップＳＴ１６（カメラに近接した手の指の画像の撮影処理）では、脈波測定を開始する。すなわち、スマートフォン１１のＭＰＵは、図５の画面８を表示させるとともに、時系列輝度信号データを順次、スマートフォン１１のラムに取り込む処理を開始する。

ステップＳＴ１７（測定の終了通知処理・演算中の表示処理・サーバーへのデータアップロード処理）では、脈波測定モードが終了し、時系列輝度信号データをサーバー１２にアップロードする。すなわち、スマートフォン１１のＭＰＵは、例えば、スピーカからの音声信号によって、測定の終了を通知し、演算中であることを通知するともに、スマートフォン１１のラムに取り込んだ時系列輝度データをサーバー１２にアップロードする。

（サーバーにおける処理）
図１１のステップＳＴ１８〜ステップＳＴ２１、および、図１２のステップＳＴ２２〜ステップＳＴ２５は、サーバー１２における自律神経解析エンジン処理である。

ステップＳＴ１８〜ステップＳＴ２５は、サーバー１２のＣＰＵ（中央演算装置）が、実行する処理のフローチャートである。なお、ステップＳＴ１８〜ステップＳＴ２５の各処理の詳細については後述する。

サーバー１２のＣＰＵは、前倒しロジック処理をおこなう（ステップＳＴ１８）。
前倒しロジック処理とは、時系列輝度データ信号のピークをより検出しやすいようにする処理であり、時系列輝度データの値が連続して同値である場合には、予め定める所定複数回数以上の同値の連続する時系列輝度データを処理の対象から除く処理である。

ＣＰＵは、時系列輝度データの関数化処理をおこなう（ステップＳＴ１９）。
時系列輝度データは、離散時間サンプリングデータであり、そのサンプリング時刻はスマートフォン１１内の時刻に同期している。関数化処理は、サーバー１２内の時刻に同期するために、スマートフォン１１で検出する時系列輝度データが存在しない時間における時系列輝度データを関数化して連続的に補間し、リサンプリングを可能とする。リサンプリング可能とすることによってステップＳＴ２４におけるフーリエ変換処理を精度よく実行できるようにする。

ＣＰＵは、Savitzky-Golay（サビツキ・ゴレイ）フィルタによるノイズ除去およびピーク検出処理をおこなう（ステップＳＴ２０）。
Savitzky-Golayフィルタ自体は公知のフィルタリング技術である。スマートフォン１１のカメラで検出する時系列輝度データ信号の波形は専用の脈波検出器で検出する脈波波形に比べて精度が悪く、簡単なフィルタリングでは専用の脈波検出器で検出するような脈波のピークを再生することは困難である。ここで、脈波のピークを再生する際に、単純な微分を用いる場合には、高域のノイズが増加してしまいその目的を達することができない。よって、ノイズを増加させることなくピークが明確に表れるようなフィルタとしてSavitzky-Golayフィルタを用いている。

ＣＰＵは、ＲＲ間隔時系列データの検出処理をおこなう（ステップＳＴ２１）。
ＲＲ間隔時系列データ（アールアール間隔時系列データ）の検出処理は、時系列輝度データ信号をＲＲ間隔時系列データに変換する処理である。ＲＲ間隔時系列データの検出処理は、ステップＳＴ２０のSavitzky-Golayフィルタによって明瞭に再生された時系列輝度データ信号に含まれる脈波のピークを微分演算により検出する処理と、この微分演算により検出された隣接する２つのピーク間の時間を検出する処理とを含んでいる。

ＣＰＵは、ローパスフィルタリング処理をおこなう（ステップＳＴ２２）。
ローパスフィルタリング処理は、時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出した後において、時系列輝度データが正確に脈波を検出したならば本来得られるであろうＲＲ間隔時系列データに変換する処理である。

ＣＰＵは、ＲＲ間隔時系列データの異常値除去処理をおこなう（ステップＳＴ２３）。
ＲＲ間隔時系列データの異常値除去処理は、ＲＲ間隔時系列データに含まれる異常値を除去する処理である。ここで異常値とは通常は検出されないであろうＲＲ間隔時系列データの値である。異常値の検出には、６０をＲＲ間隔時系列データの値で除して得る、ＲＲ間隔時系列データの値に逆比例する瞬時心拍数（Ｈ．Ｒ）を用いる。異常値が検出された場合には、ＲＲ間隔時系列データに混入したノイズ（すなわち、時系列輝度データ信号に混入したノイズ）がなせるものとして、ステップＳＴ２４のフーリエ変換以降の処理において、異常値を示したＲＲ間隔時系列データを用いない。異常値除去処理における異常値をどのようなものであるとみなすかについては、以下の第１のルールないし第３のルールいずれか１つが成立する場合に異常値であるとしてもよく、第１のルールないし第３のルールの任意の２つ以上の組み合わせが成立する場合に異常値であるとしてもよい。第１のルールないし第３のルールについては、より詳しく後述する。

＜第１のルール＞
ｎを正整数、t（n）はｎ回目に検出するＲＲ間隔時系列データとして、｜60/t（n）-60／t（n-1）｜≦第１所定値ではないときは、異常値であるする。すなわち、現在の瞬時心拍数と直前の瞬時心拍数との差分が第１所定値よりも大きい場合には、そのときのＲＲ間隔時系列データを除去する。

＜第２のルール＞
（meanH.R（N））は移動平均値であり、Nは正整数（例えば、５、８）として、｜60/t-meanH.R（N）｜≧第２所定値の範囲であるときは、異常値であるとする。すなわち、現在の瞬時心拍数と直前までの瞬時心拍数の移動平均値との差分が第２所定値よりも大きい場合には、そのときのＲＲ間隔時系列データを除去する。

＜第３のルール＞
第２のルールを適用した結果、所定回数（例えば、８回）連続して異常値である場合に、meanH.R（8）をリセットして、再び、meanH.R（8）を算出し直す。すなわち、第３のルールは、第２のルールを適用するに際して、現在の瞬時心拍数と移動平均値との差分が第２所定値よりも大きい場合が所定回数連続したときには、その移動平均値をリセットして、新たに、移動平均値を求めるものである。

ＣＰＵは、フーリエ変換処理 をおこなう（ステップＳＴ２４）。
周知のハミング窓を用い、周知のＦＦＴ（高速フーリエ変換）によって、ステップＳＴ２３で得られた異常値除去処理後のＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換処理する。ステップＳＴ１９において時系列輝度データの関数化処理がなされているので、高速フーリエ変換に際しては、スマートフォン１１におけるデータサンプリングタイミングとは異なるタイミングにおいてリサンプリングすることができる。また、異常値除去処理後のＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するので、時系列輝度データ信号にノイズが混入しない場合に本来得られるであろうフーリエ変換後のパワースペクトルを得ることができる。

ＣＰＵは、高周波成分ＨＦ・低周波成分ＬＦの検出処理をおこなう（ステップＳＴ２５）。
フーリエ変換した後、高周波成分ＨＦ、低周波成分ＬＦを検出する。高周波成分ＨＦは、フーリエ変換され得られた所定周波数範囲の高域のパワースペクトルの積分値である。低周波成分ＬＦは、フーリエ変換され得られた所定周波数範囲の低域のパワースペクトルの積分値である。

ステップＳＴ２５で得られた高周波成分ＨＦ、低周波成分ＬＦ値は、測定時点における「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者の興奮度に関係するものである。
ステップＳＴ２５においては、スマートフォン１１の「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者の高周波成分ＨＦ値、低周波成分ＬＦ値に基づいて、「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者の状態を表示するための解析結果データを生成する。
解析結果データの作成に際しては、スペクトルを正規分布に近づけ、基準低周波成分から、低周波成分が極端に大きく、または、極端に小さくなる場合には、個人間のばらつきを圧縮するために、高周波成分ＨＦを対数表示するＬｎＨＦ、低周波成分ＬＦを対数表示するＬｎＬＦを用いる。以下、ＬｎＨＦを高周波成分ＬｎＨＦと称し、ＬｎＬＦを低周波成分ＬｎＨＦと称する。なお、基準となる平常心における測定の結果得られる基準高周波成分ＨＦを対数表示するのが基準高周波成分ＬｎＨＦであり、基準となる平常心における測定の結果得られる基準低周波成分ＬＦを対数表示するのが基準低周波成分ＬｎＬＦである。

表示は、図９の画面１６において半ドーナツ部で示すような極座標を用いる。半ドーナツ部の中心点（外側の円弧および内側の円弧の中心点）から放射状に伸びる「矢印」の直線（中心点から放射状に伸びる直線）と半ドーナツ部左端と半ドーナツ部左端とを結ぶ直線（中心点を通過する直線）とのなす角度が興奮度を表す。

（１）式を用いて興奮度を算出する場合には、興奮度＝（低周波成分ＬＦ）／（基準低周波成分ＬＦ）は、理論上は、０（零）から∞（無限大）までの範囲があり得る。（低周波成分ＬＦ）／（基準低周波成分ＬＦ）＝０のときに、中心点から放射状に伸びる中心点を通過する直線（画面１６の「矢印」の直線）と、中心点と半ドーナツ部左端とを結ぶ直線とのなす角度は０°となり、興奮度は０である。一方、（低周波成分ＬＦ）／（基準低周波成分ＬＦ）＝∞のときに、中心点から放射状に伸びる直線と、中心点を通過する直線と半ドーナツ部左端とのなす角度は１８０°となり、興奮度は１００である。また、（低周波成分ＬＦ）／（基準低周波成分ＬＦ）＝１のときに、中心点から放射状に伸びる直線と、中心点を通過する直線と半ドーナツ部左端とのなす角度は９０°となり、興奮度は５０である。ここで、興奮度の数値は、上述したものに限らず、（低周波成分ＬＦ）／（基準低周波成分ＬＦ）＝０のときの興奮度を−１００として、（低周波成分ＬＦ）／（基準低周波成分ＬＦ）＝１のときの興奮度を０として、（低周波成分ＬＦ）／（基準低周波成分ＬＦ）＝∞のときの興奮度を１００としてもよい。さらに、（低周波成分ＬＦ）／（基準低周波成分ＬＦ）が、過去に蓄積した大量の測定データの（低周波成分ＬＦ）／（基準低周波成分ＬＦ）を集計した分布グラフの中でどの位置にいるかを計算し、その値を0から100の間の値に変換して算出してもよい。

（２）式を用いて興奮度を算出する場合には、興奮度＝（低周波成分ＬｎＬＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ）は、理論上は、−∞から∞までの範囲があり得る。（低周波成分ＬｎＬＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ）＝−∞のときに、中心点から放射状に伸びる中心点を通過する直線（画面１６の「矢印」の直線）と、中心点と半ドーナツ部左端とを結ぶ直線とのなす角度は０°となり、興奮度は０である。一方、（低周波成分ＬｎＬＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ）＝∞のときに、中心点から放射状に伸びる直線と、中心点を通過する直線と半ドーナツ部左端とのなす角度は１８０°となり、興奮度は１００である。また、（低周波成分ＬｎＬＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ）＝０のときに、中心点から放射状に伸びる直線と、中心点を通過する直線と半ドーナツ部左端とのなす角度は９０°となり、興奮度は５０である。ここで、興奮度の数値は、上述したものに限らず、（低周波成分ＬｎＬＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ）＝−∞のときの興奮度を−１００として、（低周波成分ＬｎＬＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ）＝０のときの興奮度を０として、（低周波成分ＬｎＬＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ）＝∞のときの興奮度を１００としてもよい。さらに、（低周波成分ＬｎＬＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ）が、過去に蓄積した大量の測定データの（低周波成分ＬｎＬＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ）を集計した分布グラフの中でどの位置にいるかを計算し、その値を0から100の間の値に変換して算出してもよい。

（３）式を用いて興奮度を算出する場合には、、興奮度＝（低周波成分ＬＦ／高周波成分ＨＦ）／（基準低周波成分ＬＦ／基準高周波成分ＨＦ）は、理論上は、０から∞までの範囲があり得る。（低周波成分ＬＦ／高周波成分ＨＦ）／（基準低周波成分ＬＦ／基準高周波成分ＨＦ）＝０のときに、中心点から放射状に伸びる中心点を通過する直線（画面１６の「矢印」の直線）と、中心点と半ドーナツ部左端とを結ぶ直線とのなす角度は０°となり、興奮度は０である。一方、（低周波成分ＬＦ／高周波成分ＨＦ）／（基準低周波成分ＬＦ／基準高周波成分ＨＦ）＝∞のときに、中心点から放射状に伸びる中心点を通過する直線（画面１６の「矢印」の直線）と、中心点と半ドーナツ部左端とを結ぶ直線とのなす角度は１８０°となり、興奮度は１００である。また、（低周波成分ＬＦ／高周波成分ＨＦ）／（基準低周波成分ＬＦ／基準高周波成分ＨＦ）＝１のときに、中心点から放射状に伸びる直線と、中心点を通過する直線と半ドーナツ部左端とのなす角度は９０°となり、興奮度は５０である。ここで、興奮度の数値は、上述したものに限らず、（低周波成分ＬＦ／高周波成分ＨＦ）／（基準低周波成分ＬＦ／基準高周波成分ＨＦ）＝０のときの興奮度を−１００として、（低周波成分ＬＦ／高周波成分ＨＦ）／（基準低周波成分ＬＦ／基準高周波成分ＨＦ）＝１のときの興奮度を０として、（低周波成分ＬＦ／高周波成分ＨＦ）／（基準低周波成分ＬＦ／基準高周波成分ＨＦ）＝∞のときの興奮度を１００としてもよい。さらに、（低周波成分ＬＦ／高周波成分ＨＦ）／（基準低周波成分ＬＦ／基準高周波成分ＨＦ）が、過去に蓄積した大量の測定データの（低周波成分ＬＦ／高周波成分ＨＦ）／（基準低周波成分ＬＦ／基準高周波成分ＨＦ）を集計した分布グラフの中でどの位置にいるかを計算し、その値を0から100の間の値に変換して算出してもよい。

（４）式を用いて興奮度を算出する場合には、興奮度＝（低周波成分ＬｎＬＦ／高周波成分ＬｎＨＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ／基準高周波成分ＬｎＨＦ）は、理論上は、−∞から∞までの範囲があり得る。（低周波成分ＬｎＬＦ／高周波成分ＬｎＨＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ／基準高周波成分ＬｎＨＦ）＝−∞のときに、中心点から放射状に伸びる中心点を通過する直線（画面１６の「矢印」の直線）と、中心点と半ドーナツ部左端とを結ぶ直線とのなす角度は０°となり、興奮度は０である。一方、（低周波成分ＬｎＬＦ／高周波成分ＬｎＨＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ／基準高周波成分ＬｎＨＦ）＝∞のときに、中心点から放射状に伸びる直線と、中心点を通過する直線と半ドーナツ部左端とのなす角度は１８０°となり、興奮度は１００である。また、（低周波成分ＬｎＬＦ／高周波成分ＬｎＨＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ／基準高周波成分ＬｎＨＦ）＝０のときに、中心点から放射状に伸びる直線と、中心点を通過する直線と半ドーナツ部左端とのなす角度は９０°となり、興奮度は５０である。ここで、興奮度の数値は、上述したものに限らず、（低周波成分ＬｎＬＦ／高周波成分ＬｎＨＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ／基準高周波成分ＬｎＨＦ）＝−∞のときの興奮度を−１００として、（低周波成分ＬｎＬＦ／高周波成分ＬｎＨＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ／基準高周波成分ＬｎＨＦ）＝０のときの興奮度を０として、（低周波成分ＬｎＬＦ／高周波成分ＬｎＨＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ／基準高周波成分ＬｎＨＦ）＝∞のときの興奮度を１００としてもよい。さらに、（低周波成分ＬｎＬＦ／高周波成分ＬｎＨＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ／基準高周波成分ＬｎＨＦ）が、過去に蓄積した大量の測定データの（低周波成分ＬｎＬＦ／高周波成分ＬｎＨＦ）／（基準低周波成分ＬｎＬＦ／基準高周波成分ＬｎＨＦ）を集計した分布グラフの中でどの位置にいるかを計算し、その値を0から100の間の値に変換して算出してもよい。

半ドーナツ部の円弧の中心点から放射状に伸びる中心点を通過する直線（画面１６の「矢印」の直線）と、中心点と半ドーナツ部左端とを結ぶ直線とのなす角度θは、（１）式を用いる場合には以下の（５）式で求められ、（３）式を用いる場合には以下の（６）式で求められる。ここで、K4，K5は係数であり、K4，K5の値を大きくすると興奮度が強調される。

θ（°）= 2×tan^-1{K4×（低周波成分ＬＦ）/（基準低周波成分ＬＦ）}・・（５）

θ（°）= 2×tan^-1{K5×（低周波成分ＬＦ／高周波成分ＬＨ）/（基準低周波成分ＬＦ／基準高周波成分ＬＨ）}・・・・（６）

また、半ドーナツ部の円弧の中心点から放射状に伸びる中心点を通過する直線（画面１６の「矢印」の直線）と、中心点と半ドーナツ部左端とを結ぶ直線とのなす角度θは、（２）式を用いる場合には以下の（７）式で求められ、（４）式を用いる場合には以下の（８）式で求められる。ここで、K6，K7は係数であり、K6，K7の値を大きくすると興奮度が強調される。

θ（°）= [90 + tan^-1{K6×（低周波成分ＬｎＬＦ）/（基準低周波成分ＬｎＬＦ）}]・・・・・・・・・・・・・・・・・（７）

θ（°）= [90 + tan^-1{K7×（低周波成分ＬｎＬＦ／高周波成分ＬｎＬＨ）/（基準低周波成分ＬｎＬＦ／基準高周波成分ＬｎＬＨ）}]・・・（８）

興奮度を０から１００の範囲に変換する場合には、（１）式を用いる場合には以下の（９）式で求められ、（３）式を用いる場合には以下の（１０）式で求められる。ここで、K8，K9は係数であり、K8，K9の値を大きくすると興奮度が強調される。

興奮度= (100/90) × tan^-1{K8×（低周波成分ＬＦ）/（基準低周波成分ＬＦ）}・・・・・・・・・・・・・・・（９）

興奮度= (100/90) × tan^-1{K9×（低周波成分ＬＦ／高周波成分ＬＨ）/（基準低周波成分ＬＦ／基準高周波成分ＬＨ）}・・・・（１０）

興奮度を−１００から１００の範囲に変換する場合には、（１）式を用いる場合には以下の（１１）式で求められ、（３）式を用いる場合には以下の（１２）式で求められる。ここで、K10，K11は係数であり、K10，K11の値を大きくすると興奮度が強調される。

興奮度= − 100 + (200/90) × tan^-1{K10×（低周波成分ＬＦ）/（基準低周波成分ＬＦ）}・・・・・・・・・・・・・・・（１１）

興奮度= - 100 + (200/90) × tan^-1{K11×（低周波成分ＬＦ／高周波成分ＬＨ）/（基準低周波成分ＬＦ／基準高周波成分ＬＨ）}・・・・（１２）

興奮度を０から１００の範囲に変換する場合には、（２）式を用いる場合には以下の（１３）式で求められ、（４）式を用いる場合には以下の（１４）式で求められる。ここで、K12，K13は係数であり、K12，K13の値を大きくすると興奮度が強調される。

興奮度= (100/180) ×[90 + tan^-1{K12×（低周波成分ＬｎＬＦ）/（基準低周波成分ＬｎＬＦ）}]・・・・・・・・・・・・・・・（１３）

興奮度= (100/180) ×[90 + tan^-1{K13×（低周波成分ＬｎＬＦ／高周波成分ＬｎＬＨ）/（基準低周波成分ＬｎＬＦ／基準高周波成分ＬｎＬＨ）}・・・・（１４）

興奮度を−１００から１００の範囲に変換する場合には、（２）式を用いる場合には以下の（１５）式で求められ、（４）式を用いる場合には以下の（１６）式で求められる。ここで、K14，K15は係数であり、K14，K15の値を大きくすると興奮度が強調される。

興奮度= (100/90) × tan^-1{K14×（低周波成分ＬｎＬＦ）/（基準低周波成分ＬｎＬＦ）}・・・・・・・・・・・・・・・（１５）

興奮度= (100/90) × tan^-1{K15×（低周波成分ＬｎＬＦ／高周波成分ＬｎＬＨ）/（基準低周波成分ＬｎＬＦ／基準高周波成分ＬｎＬＨ）}・・・・（１６）

（興奮度検出端末装置における処理）
ステップＳＴ２６、ステップＳＴ２７、ステップＳＴ２９の処理は興奮度検出端末装置における処理である。

ステップＳＴ２６（試合前の興奮度の解析結果を保存）では、図６の画面１０に示すように「測定が終了しました！」と表示する。そして、解析結果を保存する。保存した結果である試合前の興奮度は、試合観戦後の興奮度と比較するために用いられる。

ステップＳＴ２７（興奮したボタンをクリック（試合を観戦中））では、図７の画面１１に示す画面を表示する。
そして、スマートフォン１１のＭＰＵは、画面１１を表示させるとともに、「興奮した！」が、「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者によってタッチされる毎にサーバー１２に対して興奮したボタンがクリック（タッチ）されたことを知らせる。

（サーバーにおける処理）
ステップＳＴ２８（興奮した時刻データを保存 ）では、サーバー１２のＣＰＵは、タッチされた時刻を記憶する。ＣＰＵは、時刻とその時に「サッカー熱狂診断アプリ」を利用する者が観戦していたシーン（画像）とを対比して関連づけることができる。

ステップＳＴ２９（試合終了後の興奮度を測定）では、再び脈波測定が進行する。すなわち、スマートフォン１１のＭＰＵは、図７の画面１２から図９の画面１５を順に表示させるとともに、時系列輝度信号データを順次、スマートフォン１１のラムに取り込み続ける。
そして、スマートフォン１１のＭＰＵは、時系列輝度信号データをサーバー１２にアップロードする。

（サーバーにおける処理）
ステップＳＴ３０では、サーバー１２のＣＰＵ（中央演算装置）が、ステップＳＴ１８〜ステップＳＴ２５と同様の各処理を実行する。

すなわち、ステップＳＴ３０では、サーバー１２のＣＰＵが以下の処理を順次おこなう。
サーバー１２のＣＰＵは、前倒しロジック処理をおこなう（ステップＳＴ１８と同様の内容）。
ＣＰＵは、時系列輝度データの関数化処理をおこなう（ステップＳＴ１９と同様の内容）。
ＣＰＵは、Savitzky-Golay（サビツキ・ゴレイ）フィルタによるノイズ除去およびピーク検出処理をおこなう（ステップＳＴ２０と同様の内容）。
ＣＰＵは、ＲＲ間隔時系列データの検出処理をおこなう（ステップＳＴ２１と同様の内容）。
ＣＰＵは、ローパスフィルタリング処理をおこなう（ステップＳＴ２２と同様の内容）。
ＣＰＵは、ＲＲ間隔時系列データの異常値除去処理をおこなう（ステップＳＴ２３と同様の内容）。
ＣＰＵは、フーリエ変換処理 をおこなう（ステップＳＴ２４と同様の内容）。
ＣＰＵは、高周波成分ＨＦ・低周波成分ＬＦの検出処理をおこなう（ステップＳＴ２５と同様の内容）。

（興奮度検出端末装置における処理）
ステップＳＴ３１（興奮度を画面に表示）では、スマートフォン１１のＭＰＵは、図９の画面１６を表示させる。

ステップＳＴ３２（ランキング表示ボタンをクリック）では、ＭＰＵは、サーバー１２のＣＰＵに対して、興奮度、興奮した回数等のランキングを表示するように要求する。

（サーバーにおける処理）
ステップＳＴ３３（各試合の興奮度を集計）では、サーバー１２のＣＰＵが、興奮度、興奮した回数等のランキングを集計する。

（興奮度検出端末装置における処理）
ステップＳＴ３４（各試合の興奮度をランキング表示する）では、スマートフォン１１のＭＰＵは、興奮度、興奮した回数等のランキングを画像として表示する。
図１０の画面１７は、興奮度のランキングを表示する例である。

ステップＳＴ３５（終了処理）では、スマートフォン１１のＭＰＵは、「サッカー熱狂診断アプリ」を終了する。

（サーバーにおける各処理の詳細について）
上述したステップＳＴ１８ないしステップＳＴ２５に記載の自律神経解析エンジン処理の詳細について順に説明をする。

（ステップＳＴ１８の前倒しロジック処理）
図１４は、前倒しロジック処理を模式的に示す図である。

前倒しロジック処理は、時系列輝度データの数値が３回以上同じ場合に、２回連続に縮めるロジックである。すなわち、予め定める所定複数回数（例えば３回）以上の同値の連続する時系列輝度データを処理の対象から除く。ここで、同値には幅を持たせて、微小な所定範囲内の値のばらつきは、同値であるとして前倒しロジック処理の対象に含めるようにしてもよい。この処理によって、ステップＳＴ２１のＲＲ間隔時系列データの検出処理において、ピークがより検出しやすいようにできる。図１４（ａ）は、前倒しロジック処理前の時系列輝度データである。図１４（ａ）では、同じデータが４回連続している。図１４（ｂ）は、前倒しロジック処理後の時系列輝度データである。図１４（ｂ）では、同じデータの４回連続は２回連続となるように処理されている。

（ステップＳＴ１９の時系列輝度データの関数化処理）
時系列輝度データの関数化は、全ての時系列輝度データのサンプル点を通過するＢ-スプライン関数によっておこなう。Ｂ-スプライン関数を用いることによってスマートフォン１１で検出する時系列輝度データが存在しない時間における時系列輝度データも滑らかに連続関数として補間できるので、サーバー１２のＣＰＵのクロック信号を基準としてステップＳＴ２０以降の処理をおこなうことができる。また、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）をおこなうための一定サンプル周期（10msec（ミリ秒））毎の時系列輝度データを新たな時系列データとして得ることができる。Ｂ-スプライン関数自体は公知の関数である。なお、データ補間の手法としては、直線補間も知られているが、Ｂ-スプライン関数を用いることによってデータの補間精度は直線補間に比べてより向上する。

（ステップＳＴ２０のSavitzky-Golayフィルタによるノイズ除去処理およびピーク検出処理）
Savitzky-Golayフィルタは、ディジタル平滑化多項式フィルタ、または、最小二乗平滑化フィルタとも称されている。時間領域で設計される平滑フィルタであり、かつ微分フィルタである。実施形態のSavitzky-Golayフィルタは、例えば、窓は0.9（秒）、３次多項式で近似して２階微分を実行する。

（ステップＳＴ２１のＲＲ間隔時系列データの検出処理）
時系列輝度データ信号のピーク検出をおこなった後、隣接するピーク間の時間であるＲＲ間隔時系列データの検出をおこなう。ピーク検出のロジックは、公知技術である単純な符号逆転としている。隣接するピーク間の時間の検出は、クロック信号に同期して動作するカウンタによっておこなう。ここで、単純な符合逆転ロジックでピーク検出が可能となり、ＲＲ間隔時系列データの検出が可能となったのは、ステップＳＴ２３におけるSavitzky-Golayフィルタの効果が寄与している。

（ステップＳＴ１８からステップＳＴ２１までの処理をおこなった時系列データの一覧）

図１５は、サーバー１２における各ステップの処理終了後の時系列輝度データを示す図である。

図１５（ａ）は、ステップＳＴ２０の時系列輝度データ入力処理終了後の時系列輝度データを示す図である。図１５（ｂ）は、ステップＳＴ１９の時系列輝度データの関数化処理終了後の時系列輝度データを示す図である。図１５（ｃ）は、ステップＳＴ２０のSavitzky-Golayフィルタによるノイズ除去処理およびピーク検出処理後の時系列輝度データを示す図である。

（ステップＳＴ２２のローパスフィルタリング処理）
カメラに入射する周囲の光は迷光としてノイズ発生原となる。スマートフォン１１のカメラは、通常の風景、人物を写すカメラの機能を発揮するように設計されている。よって、カメラがとらえるごくわずかな皮膚の輝度の変化に対してノイズとなる迷光のレベルは相対的に大きく、ステップＳＴ２１において時系列輝度データから検出したＲＲ間隔時系列データ（ＲＲＩ）にはノイズが含まれるので、ステップＳＴ２１において得られるＲＲ間隔時系列データの中から適切にノイズを除かないとＲＲ間隔時系列データを精度よく分離することができない。

そこで、ノイズを除去するのに最適なフィルタ特性を予め実験によって求め、このような特性を有するローパスフィルタをステップＳＴ２２の処理において用いた。以下、どのようにして、最適なフィルタ特性を求めたかについて説明をする。

市販の専用の脈波検出器から得られるＲＲ間隔（ＲＲＩ）時系列データの波形を基準波形として、この基準波形にステップＳＴ１９の処理後に得られるＲＲ間隔時系列データの波形を近づけるローパスフィルタの特性を求めた。ステップＳＴ２２のローパスフィルタリング処理によってスマートフォン１１のカメラから得られた輝度信号から検出されるＲＲ間隔時系列データからノイズが除去されて、本来検出されるべきであろうＲＲ間隔時系列データにより近いＲＲ間隔時系列データが得られた。

図１６、図１７は、ローパスフィルタの定数をどのように定めるかについての説明図である。

図１６は、市販の専用の脈波検出器（MyBeat（登録商標））から得られるＲＲ間隔時系列データとスマートフォン１１から得られるステップＳＴ２２のローパスフィルタリング処理をしないＲＲ間隔時系列データとを対比する図である。

図１６（ａ）は、市販の心拍センサから得られるＲＲ間隔時系列データである。図１６（ｂ）は、スマートフォン１１から得られるステップＳＴ２２のローパスフィルタリング処理をしないＲＲ間隔時系列データである。図１６（ａ）と図１６（ｂ）とは、同一人から同時に得られたデータである。

図１６（ａ）の市販の心拍センサのデータと図１６（ｂ）のスマートフォン１１からのステップＳＴ２２のローパスフィルタリング処理前のＲＲ間隔時系列データとはかなり異なっている。そこで、平滑化スプラインを用いたローパスフィルタによってスマートフォン１１からのＲＲ間隔時系列データをフィルタリングすることを試みた。

図１７は、平滑化パラメータ（spar）を変化させたときに、ローパスフィルタリング処理後のＲＲ間隔時系列データがどのように変化するかを示す図である。

図１７（ａ）の平滑化パラメータ（spar）は、0.7である。図１７（ｂ）の平滑化パラメータ（spar）は、0.6である。図１７（ｃ）の平滑化パラメータ（spar）は、0.5である。図１７（ｄ）の平滑化パラメータ（spar）は、0.4である。図１７（ｅ）の平滑化パラメータ（spar）は、0.3である。図１７（ｆ）の平滑化パラメータ（spar）は、0.2である。

図１６（ａ）に示す市販の心拍センサから得られるＲＲ間隔時系列データを基準として、図１７（ａ）〜図１７（ｆ）に示すローパスフィルタリング処理後のＲＲ間隔時系列データを対比する。平滑化パラメータ（spar）が0.2〜0.4の範囲で両者が近似する好適な結果が得られる。平滑化パラメータ（spar）が0.3の〜0.4の範囲で両者がより近似するより好適な結果が得られる。よって、本実施形態においては、市販の心拍センサから得られるＲＲ間隔時系列データとスマートフォン１１から得られるＲＲ間隔時系列データを最も近くする平滑化パラメータ（spar）の値として0.3の〜0.4の範囲を用いている。

（ステップＳＴ２３のＲＲ間隔時系列データの異常値除去処理）
表１は、ＲＲ間隔時系列データの異常値除去処理を説明するための表である。表１を参照して以下に説明をする。

表１の第１列目は、ＲＲ間隔時系列データが検出された順番に対応する数字である。ＲＲ間隔時系列データが最初に検出された１回目から１４回目までが表１には記載されている。

表１の第２列目は、ＲＲ間隔時系列データの値であり、１回目に検出されたＲＲ間隔時系列データの値は時間ｔ１、２回目に検出されたＲＲ間隔時系列データの値は時間ｔ２・・・１３回目に検出されたＲＲ間隔時系列データの値は時間ｔ１３、１４回目に検出されたＲＲ間隔時系列データの値は時間ｔ１４である。

表１の第３列目は、６０をＲＲ間隔時系列データの値で除して、ＲＲ間隔時系列データの値に逆比例する瞬時心拍数（Ｈ．Ｒ）を得た値である。

表１の第４列目は、瞬時心拍数（Ｈ．Ｒ）の１回毎の増減量の絶対値｜60/tn -60/tn-1｜を演算した結果である。ルール１に対応する演算である。

表１の第５列目は、当該瞬時心拍数（Ｈ．Ｒ）と、当該瞬時心拍数（Ｈ．Ｒ）の前の所定拍数（表１の例では８拍）の瞬時心拍数を移動平均によって平均化した値との差分の絶対値である。ルール２に対応する演算である。すなわち、９回目の瞬時心拍数（Ｈ．Ｒ）である60/t9と、９回目に対応する移動平均であるmeanH.R（8（t１,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8））（１回目から８回目までの移動平均）との差分の絶対値が９回目のＨＲ差分である。同様に、１０回目の瞬時心拍数（Ｈ．Ｒ）である60/ｔ10と、１０回目の測定に対応する移動平均であるmeanH.R（8（t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,t9））（２回目から９回目までの移動平均）との差分の絶対値が１０回目のＨＲ差分である。以下同様にして、１１回目以降についても演算をする。

表１の１２回目の第４列目が「error」と記載されているのは、１２回目の瞬時心拍数（Ｈ．Ｒ）である60/t12 をエラー値であるとして、ＨＲ差分の演算に用いず、当該ＲＲ間隔時系列データであるt12を除去してデータ処理の対象としないことを意味している。

ＲＲ間隔時系列データの除去に際しては 、上述した第１のルール、第２のルール、第３のルールの３つのルールが適用される。第１のルールないし第３のルールのいずれか１つでもクリアしない場合には、当該ＲＲ間隔時系列データは除去されデータ処理の対象とはしないとしてもよく、第１のルールないし第３のルールの任意の２つ以上の組み合わせ（第１のルールないし第３のルールの全ての組み合わせも当然に含む）をクリアしない場合には、当該ＲＲ間隔時系列データは除去されデータ処理の対象とはしないとしてもよい。

本実施形態においては、第１のルール（ルール１）、第２のルール（ルール２）、第３のルール（ルール３）を以下のように組み合わせて用いている。

第１のルールは、以下のように用いている。１回目にはＲＲ間隔時系列データの前のデータがないので第１のルールは適用しない。２回目以降は、当該瞬時心拍数と１回前の瞬時心拍数との差分である｜60/t（n）-60／t（n-1）｜の演算結果が第１所定値以下のときにのみ、ＲＲ間隔時系列データを採用する、それとともに、８拍の瞬時心拍数（Ｈ．Ｒ）であるmeanH.R（8）の算出に際して、｜60/t（n）-60／t（n-1）｜の演算結果が第１所定値以下のときにのみ当該瞬時心拍数（60/t（n））を用いる。

表１の１回目〜１１回目はこのルール１に則り、｜60/t（n）-60／t（n-1）｜の演算結果が第１所定値以下のときの処理をおこなう。

｜60/t（n）-60／t（n-1）｜の演算結果が第１所定値よりも大きい場合には、突然に前と異なる瞬時心拍数（Ｈ．Ｒ）がノイズ等により発生したと判断して（すなわち、突然に前と異なるＲＲ間隔時系列データがノイズ等により発生したと判断して）、当該ＲＲ間隔時系列データは除去されデータ処理の対象とはしない。それとともに、本実施形態においては８拍の瞬時心拍数（Ｈ．Ｒ）であるmeanH.R（8）の算出に際しても、第１のルールを適用してerror（エラー）となった瞬時心拍数（Ｈ．Ｒ）を移動平均の演算に用いない。ここで、meanH.R（8）の表記は８拍の瞬時心拍数（Ｈ．Ｒ）についての移動平均値を意味し、Ｎ拍の移動平均値であれば、meanH.R（N）と記載する。Nの値は適宜に決め得るものである。

表１の１３回目のmeanH.R（8）の算出はこのルールに則っており、meanH.R（8）として｜60/t13-meanH.R（8(t4,t5,t6,t7,t8,t9,t10,t11))｜（４回目から１１回目の移動平均）を用いている。本来あるべき１３回目のmeanH.R（8）である｜60/t13-meanH.R（8(t5,t6,t7,t8,t9,t10,t11,t12))｜は、用いていない。また、１４回目のmeanH.R（8）の算出もこのルールに則っており、meanH.R（8）として｜60/t14-meanH.R（8 (t5,t6,t7,t8,t9,t10,t11,t13)）｜（５回目から１３回目まで１２回目を除く移動平均）を用いている。

また、表１には表れていないが、本実施形態では第２のルールも用いている。第２のルールは、｜60/t-meanH.R（8）｜の演算結果が第２所定値以上のときは、前の８拍の平均値と異なる異常な瞬時心拍数（Ｈ．Ｒ）が発生したと判断して、当該ＲＲ間隔時系列データは除去されデータ処理の対象とはしない。なお、第１所定値と第２所定値の大小関係によって、｜60/t（n）-60／t（n-1）｜≦第１所定値ではない（第１のルール）、または、｜60/t-meanH.R（N）｜≧第２所定値である（第２のルール）のいずれか一方に該当し、または、その双方に該当して、異常値であると判断される。

また、表１には表れていないが、本実施形態では第３のルールも用いている。第３のルールは、所定拍数（例えば、８拍）についての移動平均値（meanH.R（8））の演算結果が、所定回数（例えば、８回）連続して第２所定値の範囲にない場合は、meanH.R（8）をリセットして、再び、meanH.R（8）を算出し直す。この演算は、表１の１回目から８回目の処理に対応するが、表１とは異なり、この場合には１回目の値が検出されるので１回目についても第１のルールが適用され、１回早く表１の８回目において移動平均値が得られる。

（ステップＳＴ２４のフーリエ変換処理）
フーリエ変換処理は、窓として、周知技術の方形窓（窓なし）、ハニング窓、ハミング窓の３種類の窓を試みた。その結果、ハミング窓が後述する高周波成分ＨＦと低周波成分ＬＦとの分離において最も良好な結果が得られので、ハミング窓を用いる。ＲＲ間隔時系列データは、関数化処理がなされているので、一定の周期でリサンプリングをおこなう高速フーリエ変換が可能となる。

（ステップＳＴ２５の高周波成分ＨＦ・低周波成分ＬＦの検出処理）
高周波成分ＨＦは副交感神経の活動を表し、低周波成分ＬＦは交感神経の活動を表す指標として定義されて既住の論文、文献において用いられている。高周波成分ＨＦは、フーリエ変換した後、0.15〜0.4Hzの帯域を通過させるフィルタによって得られる0.15〜0.4Hzのパワースペクトルの積分値である。低周波成分ＬＦは、0.04〜0.15Hzの帯域を通過させるフィルタによって得られるパワースペクトルの積分値である。

低周波成分ＬｎＨＦは、低周波成分ＬＦの対数表示である。対数表示によって低周波成分ＬｎＨＦは、複数回測定すると正規分布に近づく。高周波成分ＬｎＨＦは、高周波成分ＨＦの対数表示である。対数表示によって高周波成分ＬｎＨＦは、複数回測定すると正規分布に近づく。

低周波成分ＬｎＨＦの値が大きいほど、交感神経の活動は高く、低周波成分ＬｎＨＦの値が小さいほど、交感神経の活動は低い。また、高周波成分ＬｎＨＦの値が大きいほど、副交感神経の活動は高く、高周波成分ＬｎＨＦの値が小さいほど、副交感神経の活動は低い。

本実施形態では、フーリエ変換処理の後に、さらに、式（１）を用いて角度θを求め、角度θを半ドーナツ形状の極座標を用いる２次元表示（画面１６を参照）するための画像データを生成する。

「第１実施形態の変形例」
（ハードウエアの変形例）
上述した実施形態においては、興奮度検出システムのクライアントとサーバーとの接続は、インターネット回線を用いるものとして説明をしたが、両者の接続はこれに限るものではなく、専用回線、公衆回線を問わず、有線通信回線、無線回線を問わず、あらゆる回線を用いることができる。例えば、ＬＡＮ、専用の微弱電波を用いた専用回線、電話回線等も用いることができる。

クライアントとしての興奮度検出端末装置は、スマートフォン、タブレット、専用端末を始めとして、種々のものを使用できる。また、興奮度検出端末装置はＭＰＵとＭＰＵにおいて実行されるプログラムを中心にして構成するのみならず、処理の一部、または、全部をランダムロジック回路でおこなうようにしてもよい。この場合においては、各処理部は、コンピュータにプログラムを実行させて実現するのでなく、ハードウエアで構成して実現される。

サーバーとしての興奮度検出サーバー装置は、コンピュータとソフトウエアとの組み合わせによって実現するのみならず、各処理の一部、または、全部を集積回路、ランダムロジック回路等のハードウエアで構成しておこなってもよい。この場合においては、ランダムロジック回路等のハードウエアでおこなう各処理は、コンピュータとプログラムとで実行するのでなく、ハードウエアで構成する各処理部で実行する。

ハードウエア構成においては、前倒しロジック処理部で前倒しロジック処理を実行し、時系列輝度データの関数化処理部で時系列輝度データの関数化処理を実行し、Savitzky-Golayフィルタ部でノイズ除去およびピーク検出処理を実行し、ＲＲ間隔時系列データ検出処理部でＲＲ間隔時系列データの検出処理を実行し、ローパスフィルタリング処理部でローパスフィルタリング処理を実行し、ＲＲ間隔時系列データの異常値除去処理部でＲＲ間隔時系列データの異常値除去処理を実行し、フーリエ変換処理部でフーリエ変換処理を実行し、高周波成分ＨＦ・低周波成分ＬＦの検出処理部で高周波成分ＨＦ・低周波成分ＬＦの検出処理を実行する。

また、前倒しロジック処理、Savitzky-Golayフィルタによるノイズ除去処理およびピーク検出処理、ローパスフィルタリング処理、ＲＲ間隔時系列データの異常値除去処理は、いずれも、時系列輝度データに含まれるノイズ、または、ＲＲ間隔時系列データに含まれるノイズを除去するための処理であり、これらのいずれかの一つ、または、これらの二つ以上の組み合わせ（これらの全部の組み合わせを含む）を適宜に用いることができる。

クライアント側の興奮度検出端末装置における処理と、サーバー側の興奮度検出サーバー装置における処理とをどのように分けるかは、適宜に決め得るものである。例えば、興奮度検出端末装置にあるカメラに応じて異なる性能を興奮度検出端末装置において補正するために、前倒しロジック処理（ステップＳＴ１８）、時系列輝度データの関数化処理（ステップＳＴ１９）、Savitzky-Golayフィルタによるノイズ除去およびピーク検出処理（ステップＳＴ２０）、ＲＲ間隔時系列データの検出処理（ステップＳＴ２１）、ローパスフィルタリング処理（ステップＳＴ２２）、ＲＲ間隔時系列データの異常値除去処理（ステップＳＴ２３）のうちの一部または、その全部を興奮度検出端末装置においておこなうようにしてもよい。このようにすることによって、カメラの特性にあわせた適切な処理を興奮度検出端末装置においておこなうことができる。

『第２実施形態』
第１実施形態においては、クライアント・サーバー・システムとして興奮度検出システムを構成した。第２実施形態は、第１実施形態のサーバー側における全ての処理をクライアント側に移すようにする実施形態である興奮度検出装置に関する。このような興奮度検出装置は、例えば、図１に記載されたスマートフォン１１がサーバー１２の支援を受けることなく、単独で全ての処理をおこなう場合に相当する。興奮度検出装置として機能するスマートフォンが単体で上述した処理の全てをおこなう場合には、サーバーを用いなくともよい。

『第１、第２実施形態の変形例』

上述した実施形態においては、「サッカー熱狂診断アプリ」として構成されたが、興奮度を測定するアプリケーションとしては、サッカーの試合のみに限られない、例えば、野球の試合、テニスの試合、ゴルフの試合、ラグビーの試合、等々の種々のスポーツの試合でもよく、また、これらのスポーツの試合以外のものとして、テレビのクイズ番組、サスペンス・スリーラ―番組、アドベンチャー番組、等々の種々の番組であってもよい。

『第３実施形態』
第１実施形態、第２実施形態、および、第１、第２実施形態の変形例における、興奮度を演算する技術は、一般的な電子装置に応用することができる。

例えば、興奮する場面において、自己の興奮度が高くなりすぎないように精神面の管理をする電子装置として用いることができる。そして、興奮度が高くなりすぎた場合には、意識的に深呼吸をするなどして興奮度を下げることができる。

また、スポーツジムに設置するトレーニングマシーン等に興奮度を演算する電子装置を付加することができる。このような電子装置を付加したトレーニングマシーンを用いれば、夢中になってトレーニングマシーンを用いてトレーニングをしている間において、無意識のうちに興奮度が許容限度を超えた場合には、トレーニングマシーンが無理なトレーニングを続けないように警告を出すことができる。

すなわち、実施形態の電子装置は、血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、低周波成分を前記高周波成分で除して興奮度を求める興奮度検出部と、を備えるようにして、単体の装置、または、他の装置に付加をすることができる。

上述した各実施形態の一部または全部を組み合わせた実施形態も実施可能である。また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、同一の技術的思想の範囲に及ぶことは言うまでもない。

一般的に、スポーツ活動（競技者としての参加、観戦者としての参加）、社会活動において、重大な局面において興奮度は高まる。適度の興奮度は、競技者のスポーツ活動では勝利、社会活動では成功に繋がることが経験則として知られている。しかしながら、過度の興奮度は、却って、スポーツ活動では敗北、社会活動では失敗に繋がることも経験則として知られている。本発明によれば、自己の興奮度を客観的に判断できる装置が提供されるので、興奮するようなスポーツ観戦によって、ストレスを吹き飛ばすことができることも知られている。このために、興奮するようなスポーツ番組を視聴者に提供して高い視聴率を獲得することにテレビ局、映画製作者等は苦心している。客観的に興奮度を測定することができれば、テレビ局、映画製作者等は、視聴率の向上、興業成績の向上に役立てることができる。さらに、興奮度を測定する電子装置、それ自体の製造販売のみならず、そのような電子装置を従来からある種々の装置に付加して価値をより高くすることができる。このような点で本願の発明は産業上の利用可能性がある。

１１、１４ スマートフォン、
１２ サーバー、
１３ インターネット

Claims (15)

1. 血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、
   画像表示をする画像表示部と、
   前記時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、
   前記ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、
   前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、
   前記低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求める興奮度検出部と、を備える、
   興奮度検出装置。
2. 前記ＲＲ間隔時系列データに含まれるノイズを除去するためのローパスフィルタリング処理部を備える、請求項１に記載の興奮度検出装置。
3. 前記時系列輝度データに含まれるノイズを除去しピーク検出をするためのサビツキ・ゴレイフィルタを備える、請求項１または請求項２に記載の興奮度検出装置。
4. 前記時系列輝度データの連続補間をするための関数化処理部を備える、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の興奮度検出装置。
5. 前記時系列輝度データの値が連続して同値である場合には、予め定める所定複数回数以上の前記時系列輝度データを処理の対象から除く前倒しロジック処理部を備える、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の興奮度検出装置。
6. 前記時系列輝度データの検出をおこなうに際して前記ディスプレイに前記時系列輝度データの波形を表示する、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の興奮度検出装置。
7. 前記ＲＲ間隔時系列データの値に逆比例する瞬時心拍数を得て、
   現在の瞬時心拍数と直前の瞬時心拍数との差分が第１所定値よりも大きい場合には、現在のＲＲ間隔時系列データを処理の対象から除去するＲＲ間隔時系列データの異常値除去処理部を備える、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の興奮度検出装置。
8. 前記ＲＲ間隔時系列データの値に逆比例する瞬時心拍数を得て、
   現在の瞬時心拍数と直前までの瞬時心拍数の移動平均値との差分が第２所定値よりも大きい場合には、現在のＲＲ間隔時系列データを処理の対象から除去するＲＲ間隔時系列データの異常値除去処理部を備える、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の興奮度検出装置。
9. 血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、画像表示をする画像表示部とを有する興奮度検出装置のコンピュータに実行させる興奮度検出装置プログラムであって、
   前記時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、
   前記ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、
   前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、
   前記低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求める興奮度検出部と、を備えるように前記コンピュータを機能させる、
   興奮度検出装置プログラム。
10. 興奮度検出端末装置と興奮度検出サーバー装置とを備える興奮度検出システムであって、
    前記興奮度検出端末装置は、
    血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、
    前記皮膚の輝度に応じた時系列輝度データを興奮度検出サーバー装置に対して出力する時系列輝度データ出力処理部と、
    前記サーバーから出力される興奮度を表示する画像表示部と、を具備し、
    前記興奮度検出サーバー装置は、
    前記時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、
    前記ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、
    前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、
    前記低周波成分と予め測定した基準低周波成分との差に基づいて前記興奮度を求める興奮度検出部と、を具備する、
    興奮度検出システム。
11. 興奮度検出システムにおいて興奮度検出端末装置と協調して動作する興奮度検出サーバー装置であって、
    血流に応じて変化する皮膚の輝度を前記興奮度検出端末装置において撮影して得られる時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、
    前記ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、
    前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、
    前記低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求める興奮度検出部と、を備える、
    興奮度検出サーバー装置。
12. 興奮度検出システムにおいて興奮度検出端末装置と協調して動作する興奮度検出サーバー装置のコンピュータに実行させる興奮度検出サーバー装置プログラムであって、
    血流に応じて変化する皮膚の輝度を前記興奮度検出端末装置において撮影して得られる時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、
    前記ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、
    前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、
    前記低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求める興奮度検出部と、を備えるように前記コンピュータを機能させる、
    興奮度検出サーバー装置プログラム。
13. 興奮度検出システムにおいて興奮度検出サーバー装置と協調して動作する興奮度検出端末装置であって、
    血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、
    前記皮膚の輝度に応じた時系列輝度データを興奮度検出サーバー装置に対して出力する時系列輝度データ出力処理部と、
    前記サーバーから出力される興奮度を表示する画像表示部と、を備え、
    前記時系列輝度データ取得部は、
    撮影された画像のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）に分離される各成分の割合から肌色を含むことを判断するとともに前記肌色の部分の前記画像に占める割合を検出して予め定める所定割合以上であることを検出した後、または／および、前記時系列輝度データが略一定の周期を有する繰り返し波形であるとともにエンベロープが略一定であることを検出した後に、前記時系列輝度データの取得を開始する、
    興奮度検出端末装置。
14. 興奮度検出システムにおいて興奮度検出サーバー装置と協調して動作する興奮度検出端末装置のコンピュータに実行させる興奮度検出端末装置プログラムであって、
    血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、
    前記皮膚の輝度に応じた時系列輝度データを興奮度検出サーバー装置に対して出力する時系列輝度データ出力処理部と、
    前記サーバーから出力される興奮度を表示する画像表示部と、を備えるように前記コンピュータを機能させ、
    前記時系列輝度データ取得部においては、
    撮影された画像のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）に分離される各成分の割合から肌色を含むことを判断するとともに前記肌色の部分の前記画像に占める割合を検出して予め定める所定割合以上であることを検出した後、または／および、前記時系列輝度データが略一定の周期を有する繰り返し波形であるとともにエンベロープが略一定であることを検出した後に、前記時系列輝度データの取得を開始する、処理をおこなう、
    興奮度検出端末装置プログラム。
15. 血流に応じて変化する皮膚の輝度を撮影して時系列輝度データを取得する時系列輝度データ取得部と、
    前記時系列輝度データからＲＲ間隔時系列データを検出するＲＲ間隔時系列データ検出処理部と、
    前記ＲＲ間隔時系列データをフーリエ変換するフーリエ変換処理部と、
    前記フーリエ変換処理された信号の高周波成分と低周波成分とを分離する高周波成分・低周波成分検出処理部と、
    前記低周波成分と予め測定した基準低周波成分との大きさの違いに基づいて興奮度を求める興奮度検出部と、を備える、
    電子装置。