JP2017123966A - 計測システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被験体の呼吸に起因する生体活動を計測する方法を提供する。生体活動の計測方法は、(a)被験体の呼吸に伴う体動の発生位置に、所定以上の吸収率を有する少なくとも1つの吸収材を配置するステップと、(b)撮像装置が、一部が少なくとも1つの吸収材で吸収され、残りの一部が被験体または当該少なくとも1つの吸収材で反射された光を受けて、複数のフレーム画像から構成される動画像を生成するステップと、(c)画像処理回路が、複数のフレーム画像の輝度情報に基づいて被験体の呼吸に起因する生体活動を計測するステップとを包含する。
【選択図】図7
Description
図1は、本実施の形態による生体活動計測システム100の構成を示す。生体活動計測システム100は、カメラ10と、情報処理装置30と、吸収材40とを含む。図1には被験者1が示されているが、被験者1は生体活動計測システム100に含まれない。
次に、赤外線吸収材40に特定の吸収パターンを与え、その吸収パターンの情報を利用することで、より確実に、かつより簡易に、呼吸による体動を含む部分領域を特定できることを説明する。あるいは、赤外線吸収材40を被験者1に装着する際の装着のしやすさを向上させることも可能になる。
次に、カメラに関する変形例を説明する。なお、以下に特に説明する構成および動作を除いては、生体活動計測システムの構成および動作は、実施の形態1の生体活動計測システム100(図1)と同じである。
図14は、位置マーカ41を利用して撮影方向を判定する生体活動計測システム101の構成を示す。位置マーカ41を利用すること、および位置マーカ41に関する情報処理装置30の処理を除いては、これまでの説明と同じである。
本実施の形態は、呼吸による体動が生じた箇所を含むフレーム画像に部分領域を設定する処理に関する。
本発明の実施形態による計測方法は、観察光に基づく動画像を生成する撮像装置と、前記動画像を利用して被験体の生体活動を計測する画像処理回路とを備えた生体活動計測システムを用いて、前記被験体の生体活動を計測する方法であって、(a)前記被験体の生体活動に伴う体動の発生位置に、所定以上の吸収率を有する少なくとも1つの吸収材を配置するステップと、(b)前記撮像装置が、一部が前記少なくとも1つの吸収材で吸収され、残りの一部が前記被験体または前記少なくとも1つの吸収材で反射された前記光を複数の時刻において受けて、時系列の複数のフレーム画像から構成される動画像を生成するステップと、(c)前記画像処理回路が、前記複数のフレーム画像の輝度情報に基づいて前記被験体の生体活動を計測するステップとを包含する。
本発明の他の実施形態による計測方法は、観察光に基づく動画像を生成する撮像装置と、前記動画像を利用して被験体の生体活動を計測する画像処理回路とを備えた生体活動計測システムを用いて、前記被験体の生体活動を計測する方法であって、(a)前記被験体の生体活動に伴う体動の発生位置に、所定以上の吸収率を有し、光の吸収率が異なる複数の部分を含む少なくとも1つの吸収材を配置するステップと、(b)前記撮像装置が、一部が前記少なくとも1つの吸収材で吸収され、残りの一部が前記被験体または前記少なくとも1つの吸収材で反射された前記光を複数の時刻において受けて、時系列の複数のフレーム画像から構成される動画像を生成するステップと、(c)前記画像処理回路が、前記複数のフレーム画像の輝度情報に基づいて前記被験体の生体活動を計測するステップとを包含する。
前記ステップ(c)において、前記画像処理回路は、各フレーム画像を複数の部分領域に分割し、前記複数の部分領域の輝度情報に基づいて前記生体活動を計測する、項目1または2に記載の計測方法。
前記ステップ(c)において、前記画像処理回路は、
前記少なくとも1つの吸収材を利用して、各フレーム画像の部分領域であって、前記少なくとも1つの吸収材が含まれ、かつ前記体動の発生位置を含む部分領域を特定し、
特定した前記部分領域の輝度情報を利用して前記生体活動を計測する、項目1または2に記載の計測方法。
前記少なくとも1つの吸収材は、所定の吸収パターンを有しており、
前記ステップ(c)において、前記画像処理回路は、前記所定の吸収パターンを特定する情報を予め保持しており、
前記画像処理回路は、前記情報を利用してパターンマッチング処理を行うことにより、各フレーム画像において前記所定の吸収パターンを検出し、前記少なくとも1つの吸収材が含まれる部分領域を特定する、項目1から4のいずれかに記載の計測方法。
前記ステップ(c)において、前記画像処理回路は、前記各フレーム画像の、前記少なくとも1つの吸収材の境界を含む部分領域を特定する、項目5に記載の計測方法。
前記ステップ(c)において、前記画像処理回路は、前記体動の方向である第1の方向を特定し、前記第1の方向と異なる第2の方向に沿って、前記各フレーム画像を複数の部分領域に分割する、項目3に記載の計測方法。
前記少なくとも1つの吸収材は、所定の吸収パターンを有しており、
前記所定の吸収パターンは、前記撮像装置の方向へ、前記光を反射する第1部分と、前記光を吸収する第2部分とを含む、項目1から7のいずれかに記載の計測方法。
前記第1部分は、前記少なくとも1つの吸収材の周囲に設けられている、項目8に記載の計測方法。
(d)光学フィルタを用いて、前記撮像装置に入射する可視光を遮断するステップをさらに包含する、項目1から9のいずれかに記載の計測方法。
前記光の波長をλとしたときにおいて、
(e)前記波長λの光を主として通過させる光学フィルタに、前記少なくとも1つの吸収材で吸収されずに反射された前記光を通過させるステップをさらに包含する、項目1から10のいずれかに記載の計測方法。
(f)前記光源から放射された前記光を、所定の偏光方向を有する偏光素子に通過させるステップと、
(g)前記少なくとも1つの吸収材で吸収されず、前記前記位置マーカの周囲の素材で反射された前記光を、前記所定の偏光方向と同じ偏光方向を有する偏光素子に通過させるステップと
をさらに包含する、項目1から11のいずれかに記載の計測方法。
(h)固定された位置に、予め定められた形状を有する吸収材を位置マーカとしてさらに設けるステップと、
(i)前記撮像装置が、前記位置マーカで吸収されず、前記前記位置マーカの周囲の素材で反射された前記光を受け、複数のフレーム画像から構成される動画像を生成するステップと、
(j)前記画像処理回路が、前記複数のフレーム画像の少なくとも1つに基づいて前記撮像装置が予め定められた方向を撮影しているか否かを判定するステップと
をさらに包含する、項目1から12のいずれかに記載の計測方法。
前記ステップ(b)は、1000ルクス以上の撮影環境下で実行される、項目1から14のいずれかに記載の計測方法。
前記光源は赤外光を放射し、
前記ステップ(a)において、配置される前記少なくとも1つの吸収材は前記赤外光を吸収する、項目1から13のいずれかに記載の計測方法。
前記ステップ(a)における所定以上の吸収率は、前記少なくとも1つの吸収材か、前記少なくとも1つの吸収材以外の素材かが有意に識別可能な輝度の差を生じる吸収率である、項目1から15のいずれかに記載の計測方法。
前記ステップ(c)において、前記画像処理回路は、前記被験体の呼吸数または心拍数を前記性愛活動として計測する、項目1から16のいずれかに記載の計測方法。
本発明の実施形態による計測システムは、観察光に基づく動画像を生成する撮像装置と、前記動画像を利用して被験体の生体活動を計測する画像処理回路とを備えた計測システムであって、前記被験体の生体活動に伴う体動の発生位置に、所定以上の吸収率を有する少なくとも1つの吸収材が配置されたときにおいて、前記撮像装置は、一部が前記吸収材で吸収され、残りの一部が前記被験体で反射された前記光を複数の時刻において受けて、時系列の複数のフレーム画像から構成される前記動画像を生成し、前記画像処理回路は、前記撮像装置から前記動画像を受け取り、前記複数のフレーム画像の輝度情報に基づいて前記被験体の生体活動を計測する。
本発明の他の実施形態による計測システムは、観察光に基づく動画像を生成する撮像装置と、前記動画像を利用して被験体の生体活動を計測する画像処理回路とを備えた計測システムであって、前記被験体の生体活動に伴う体動の発生位置に、所定以上の吸収率を有し、光の吸収率が異なる複数の部分を含む少なくとも1つの吸収材が配置されたときにおいて、前記撮像装置は、一部が前記少なくとも1つの吸収材で吸収され、残りの一部が前記被験体または前記少なくとも1つの吸収材で反射された前記光を複数の時刻において受けて、時系列の複数のフレーム画像から構成される前記動画像を生成し、前記画像処理回路は、前記複数のフレーム画像の輝度情報に基づいて前記被験体の生体活動を計測する。
本発明の実施形態によるコンピュータプログラムは、観察光に基づく動画像を生成する撮像装置と、前記動画像を利用して被験体の生体活動を計測する画像処理回路とを備えた計測システムにおける画像処理回路によって実行されるコンピュータプログラムであって、前記被験体の生体活動に伴う体動の発生位置に、所定以上の吸収率を有する少なくとも1つの吸収材が配置されたときにおいて、前記コンピュータプログラムは前記画像処理回路に、前記撮像装置によって生成された動画像を受け取る処理であって、一部が前記吸収材で吸収され、残りの一部が前記被験体または前記吸収材で反射された前記光を複数の時刻において受けて時系列の複数のフレーム画像から構成される前記動画像を受け取る処理と、前記複数のフレーム画像の輝度情報に基づいて前記被験体の生体活動を計測する処理とを実行させる。
10 カメラ
20 光源
30 情報処理装置
32 ディスプレイ
40 赤外線吸収材
301 CPU
302 ROM
303 RAM
304 HDD
305 I/F
306 画像処理回路
100、101、111 生体活動計測システム
ある実施形態においては、前記画像処理回路は、前記体動の方向である第1の方向を特定し、前記第1の方向と異なる第2の方向に沿って、前記各フレーム画像を複数の部分領域に分割する。
ある実施形態においては、固定された位置に、予め定められた形状を有する吸収材を位置マーカとして設置された場合に、前記撮像装置が、前記位置マーカで吸収されず、前記位置マーカの周囲の素材で反射された前記光を受け、複数のフレーム画像から構成される動画像を生成し、前記画像処理回路が、前記複数のフレーム画像の少なくとも1つに基づいて前記撮像装置が予め定められた方向を撮影しているか否かを判定する。
本発明の実施形態による計測システムは、観察光に基づく動画像を生成する撮像装置と、前記動画像を利用して被験体の生体活動を計測する画像処理回路とを備えた計測システムであって、前記被験体の生体活動に伴う体動の発生位置に、所定以上の吸収率を有し、光学吸収材によって光が吸収されたことにより相対的に暗い領域を生成する少なくとも1つの吸収材が配置されたときにおいて、前記撮像装置は、一部が前記少なくとも1つの吸収材で吸収され、残りの一部が前記被験体で反射された前記光を複数の時刻において受けて、時系列の複数のフレーム画像から構成される前記動画像を生成し、前記画像処理回路は、前記撮像装置から前記動画像を受け取り、前記少なくとも1つの吸収材を利用して、各フレーム画像の部分領域であって、前記少なくとも1つの吸収材に含まれ、かつ前記体動の発生位置を含む部分領域を特定し、前記複数のフレーム画像の、特定した前記部分領域の輝度の変化に基づいて前記被験体の生体活動を計測する。
上記項目1によれば、所定以上の吸収率をし、光学吸収材によって光が吸収されたことにより相対的に暗い領域を生成する少なくとも1つの吸収材を使用するため、吸収材のパターンを利用して吸収材の位置を特定し、呼吸等の生体活動に起因する体動を、複数のフレーム画像の変化から捉えることが容易になる。
前記吸収材は、光の吸収率が異なる複数の部分を含む少なくとも1つの吸収材である、項目1に記載の計測システム。
前記画像処理回路は、前記各フレーム画像の、前記少なくとも1つの吸収材の境界を含む部分領域を特定する、項目1または2に記載の計測システム。
[項目4]
前記画像処理回路は、前記体動の方向である第1の方向を特定し、前記第1の方向と異なる第2の方向に沿って、前記各フレーム画像を複数の部分領域に分割する、項目1から3のいずれかに記載の計測システム。
[項目5]
固定された位置に、予め定められた形状を有する吸収材を位置マーカとして設置された場合に、
前記撮像装置が、前記位置マーカで吸収されず、前記位置マーカの周囲の素材で反射された前記光を受け、複数のフレーム画像から構成される動画像を生成し、
前記画像処理回路が、前記複数のフレーム画像の少なくとも1つに基づいて前記撮像装置が予め定められた方向を撮影しているか否かを判定する、請求項1から4のいずれかに記載の計測システム。
Claims (20)
- 観察光に基づく動画像を生成する撮像装置と、
前記動画像を利用して被験体の生体活動を計測する画像処理回路と
を備えた生体活動計測システムを用いて、前記被験体の生体活動を計測する方法であって、
(a)前記被験体の生体活動に伴う体動の発生位置に、所定以上の吸収率を有する少なくとも1つの吸収材を配置するステップと、
(b)前記撮像装置が、一部が前記少なくとも1つの吸収材で吸収され、残りの一部が前記被験体または前記少なくとも1つの吸収材で反射された前記光を複数の時刻において受けて、時系列の複数のフレーム画像から構成される動画像を生成するステップと、
(c)前記画像処理回路が、前記複数のフレーム画像の輝度情報に基づいて前記被験体の生体活動を計測するステップと
を包含する、生体活動の計測方法。 - 観察光に基づく動画像を生成する撮像装置と、
前記動画像を利用して被験体の生体活動を計測する画像処理回路と
を備えた生体活動計測システムを用いて、前記被験体の生体活動を計測する方法であって、
(a)前記被験体の生体活動に伴う体動の発生位置に、所定以上の吸収率を有し、光の吸収率が異なる複数の部分を含む少なくとも1つの吸収材を配置するステップと、
(b)前記撮像装置が、一部が前記少なくとも1つの吸収材で吸収され、残りの一部が前記被験体または前記少なくとも1つの吸収材で反射された前記光を複数の時刻において受けて、時系列の複数のフレーム画像から構成される動画像を生成するステップと、
(c)前記画像処理回路が、前記複数のフレーム画像の輝度情報に基づいて前記被験体の生体活動を計測するステップと
を包含する、生体活動の計測方法。 - 前記ステップ(c)において、前記画像処理回路は、各フレーム画像を複数の部分領域に分割し、前記複数の部分領域の輝度情報に基づいて前記生体活動を計測する、請求項1または2に記載の計測方法。
- 前記ステップ(c)において、前記画像処理回路は、
前記少なくとも1つの吸収材を利用して、各フレーム画像の部分領域であって、前記少なくとも1つの吸収材が含まれ、かつ前記体動の発生位置を含む部分領域を特定し、
特定した前記部分領域の輝度情報を利用して前記生体活動を計測する、請求項1または2に記載の計測方法。 - 前記少なくとも1つの吸収材は、所定の吸収パターンを有しており、
前記ステップ(c)において、前記画像処理回路は、前記所定の吸収パターンを特定する情報を予め保持しており、
前記画像処理回路は、前記情報を利用してパターンマッチング処理を行うことにより、各フレーム画像において前記所定の吸収パターンを検出し、前記少なくとも1つの吸収材が含まれる部分領域を特定する、請求項1から4のいずれかに記載の計測方法。 - 前記ステップ(c)において、前記画像処理回路は、前記各フレーム画像の、前記少なくとも1つの吸収材の境界を含む部分領域を特定する、請求項5に記載の計測方法。
- 前記ステップ(c)において、前記画像処理回路は、前記体動の方向である第1の方向を特定し、前記第1の方向と異なる第2の方向に沿って、前記各フレーム画像を複数の部分領域に分割する、請求項3に記載の計測方法。
- 前記少なくとも1つの吸収材は、所定の吸収パターンを有しており、
前記所定の吸収パターンは、前記撮像装置の方向へ、前記光を反射する第1部分と、前記光を吸収する第2部分とを含む、請求項1から7のいずれかに記載の計測方法。 - 前記第1部分は、前記少なくとも1つの吸収材の周囲に設けられている、請求項8に記載の計測方法。
- (d)光学フィルタを用いて、前記撮像装置に入射する可視光を遮断するステップをさらに包含する、請求項1から9のいずれかに記載の計測方法。
- 前記光の波長をλとしたときにおいて、
(e)前記波長λの光を主として通過させる光学フィルタに、前記少なくとも1つの吸収材で吸収されずに反射された前記光を通過させるステップをさらに包含する、請求項1から10のいずれかに記載の計測方法。 - (f)前記光源から放射された前記光を、所定の偏光方向を有する偏光素子に通過させるステップと、
(g)前記少なくとも1つの吸収材で吸収されず、前記前記位置マーカの周囲の素材で反射された前記光を、前記所定の偏光方向と同じ偏光方向を有する偏光素子に通過させるステップと
をさらに包含する、請求項1から11のいずれかに記載の計測方法。 - (h)固定された位置に、予め定められた形状を有する吸収材を位置マーカとしてさらに設けるステップと、
(i)前記撮像装置が、前記位置マーカで吸収されず、前記前記位置マーカの周囲の素材で反射された前記光を受け、複数のフレーム画像から構成される動画像を生成するステップと、
(j)前記画像処理回路が、前記複数のフレーム画像の少なくとも1つに基づいて前記撮像装置が予め定められた方向を撮影しているか否かを判定するステップと
をさらに包含する、請求項1から12のいずれかに記載の計測方法。 - 前記ステップ(b)は、1000ルクス以上の撮影環境下で実行される、請求項1から14のいずれかに記載の計測方法。
- 前記光源は赤外光を放射し、
前記ステップ(a)において、配置される前記少なくとも1つの吸収材は前記赤外光を吸収する、請求項1から13のいずれかに記載の計測方法。 - 前記ステップ(a)における所定以上の吸収率は、前記少なくとも1つの吸収材か、前記少なくとも1つの吸収材以外の素材かが有意に識別可能な輝度の差を生じる吸収率である、請求項1から15のいずれかに記載の計測方法。
- 前記ステップ(c)において、前記画像処理回路は、前記被験体の呼吸数または心拍数を前記性愛活動として計測する、請求項1から16のいずれかに記載の計測方法。
- 観察光に基づく動画像を生成する撮像装置と、
前記動画像を利用して被験体の生体活動を計測する画像処理回路と
を備えた計測システムであって、
前記被験体の生体活動に伴う体動の発生位置に、所定以上の吸収率を有する少なくとも1つの吸収材が配置されたときにおいて、
前記撮像装置は、一部が前記少なくとも1つの吸収材で吸収され、残りの一部が前記被験体で反射された前記光を複数の時刻において受けて、時系列の複数のフレーム画像から構成される前記動画像を生成し、
前記画像処理回路は、前記撮像装置から前記動画像を受け取り、前記複数のフレーム画像の輝度情報に基づいて前記被験体の生体活動を計測する、計測システム。 - 観察光に基づく動画像を生成する撮像装置と、
前記動画像を利用して被験体の生体活動を計測する画像処理回路と
を備えた計測システムであって、
前記被験体の生体活動に伴う体動の発生位置に、所定以上の吸収率を有し、光の吸収率が異なる複数の部分を含む少なくとも1つの吸収材が配置されたときにおいて、
前記撮像装置は、一部が前記少なくとも1つの吸収材で吸収され、残りの一部が前記被験体または前記少なくとも1つの吸収材で反射された前記光を複数の時刻において受けて、時系列の複数のフレーム画像から構成される前記動画像を生成し、
前記画像処理回路は、前記複数のフレーム画像の輝度情報に基づいて前記被験体の生体活動を計測する、計測システム。 - 観察光に基づく動画像を生成する撮像装置と、
前記動画像を利用して被験体の生体活動を計測する画像処理回路と
を備えた計測システムにおける画像処理回路によって実行されるコンピュータプログラムであって、
前記被験体の生体活動に伴う体動の発生位置に、所定以上の吸収率を有する少なくとも1つの吸収材が配置されたときにおいて、
前記コンピュータプログラムは前記画像処理回路に、
前記撮像装置によって生成された動画像を受け取る処理であって、一部が前記少なくとも1つの吸収材で吸収され、残りの一部が前記被験体または前記少なくとも1つの吸収材で反射された前記光を複数の時刻において受けて時系列の複数のフレーム画像から構成される前記動画像を受け取る処理と、
前記複数のフレーム画像の輝度情報に基づいて前記被験体の生体活動を計測する処理と
を実行させる、コンピュータプログラム。
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