JP2018033931A - Pulse wave measurement device and pulse wave measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、非接触で人の脈波を計測する脈波計測装置および脈波計測方法に関する。 The present disclosure relates to a pulse wave measurement device and a pulse wave measurement method for measuring a person's pulse wave in a non-contact manner.
特許文献1には、ミリ波、可視光、赤外光等を用いて、非接触状態で心拍および睡眠深度を計測する技術が開示されている。
また、特許文献2には、撮影装置において、赤外光を被写体に照射した赤外撮影モードから通常撮影モードへの切り替えを良好に行う技術が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses a technique for satisfactorily switching from an infrared photographing mode in which infrared light is irradiated to a subject to a normal photographing mode in a photographing apparatus.
しかし、特許文献1や特許文献2に開示されている技術では、更なる改善が必要とされていた。
However, the techniques disclosed in
本開示の一態様に係る脈波計測装置は、プロセッサおよびメモリを備える脈波計測装置であって、前記プロセッサは、可視光光源により可視光を照射されたユーザを可視光領域において撮像することにより得られた第1可視光画像を取得し、赤外光光源により赤外光を照射された前記ユーザを赤外光領域において撮像することにより得られた第1赤外光画像を取得し、取得した前記第1可視光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である第1可視光波形を抽出し、取得した前記第1赤外光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である第1赤外光波形を抽出し、抽出した前記第1可視光波形と、抽出した前記第1赤外光波形との間の第1相関度を演算し、演算した前記第1相関度が第2の閾値以上であるか否かを判定する第1判定を行い、前記第1判定の結果、演算した前記第1相関度が前記第2の閾値以上であると判定した場合、前記可視光光源における可視光の光量を減少させる第1制御信号を前記可視光光源に出力し、かつ、前記赤外光光源における赤外光の光量を増加させる第2制御信号を前記赤外光光源に出力し、前記可視光光源により前記第1制御信号に基づく可視光を照射された前記ユーザを可視光領域において撮像することにより得られた第2可視光画像を取得し、前記赤外光光源により前記第2制御信号に基づく赤外光を照射された前記ユーザを赤外光領域において撮像することにより得られた第2赤外光画像を取得し、取得した前記第2可視光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である第2可視光波形を抽出し、取得した前記第2赤外光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である第2赤外光波形を抽出し、抽出した前記第2可視光波形および前記第2赤外光波形の少なくとも一方を用いて、生体情報を算出し、算出した前記生体情報を出力する。 A pulse wave measurement device according to an aspect of the present disclosure is a pulse wave measurement device including a processor and a memory, and the processor captures an image of a user irradiated with visible light from a visible light source in a visible light region. Obtaining the first visible light image obtained, obtaining the first infrared light image obtained by imaging the user irradiated with infrared light from the infrared light source in the infrared light region, and obtaining the first visible light image A first visible light waveform, which is a waveform indicating the user's pulse wave, is extracted from the first visible light image, and a waveform indicating the user's pulse wave is obtained from the acquired first infrared light image. A first infrared light waveform is extracted, a first correlation between the extracted first visible light waveform and the extracted first infrared light waveform is calculated, and the calculated first correlation is the second A first determination is made to determine whether or not the threshold is greater than or equal to As a result of the first determination, when it is determined that the calculated first correlation is equal to or greater than the second threshold, a first control signal for reducing the amount of visible light in the visible light source is supplied to the visible light source. And outputting a second control signal for increasing the amount of infrared light in the infrared light source to the infrared light source, and the visible light source is irradiated with visible light based on the first control signal. A second visible light image obtained by imaging the user in the visible light region is acquired, and the user irradiated with infrared light based on the second control signal by the infrared light source is infrared light. A second infrared light image obtained by imaging in a region is acquired, and a second visible light waveform that is a waveform indicating the pulse wave of the user is extracted and acquired from the acquired second visible light image. From the second infrared light image, The second infrared light waveform, which is a waveform indicating the pulse wave of the user, is extracted, and biological information is calculated using at least one of the extracted second visible light waveform and the second infrared light waveform. The biometric information is output.
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 These general or specific aspects may be realized by a system, a method, an integrated circuit, a computer program, or a recording medium such as a computer-readable CD-ROM. The system, method, integrated circuit, computer program And any combination of recording media.
上記態様によれば、更なる改善を実現することができる。 According to the said aspect, the further improvement is realizable.
(本発明の基礎となった知見)
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した技術に関し、以下の問題が生じることを見出した。
(Knowledge that became the basis of the present invention)
The inventor has found that the following problems occur with respect to the technique described in the “Background Art” column.
特許文献1では、暗室で脈波を取得する場合において赤外光源の光量の調整について開示されていないため、暗室かつ非接触による心拍や脈波の計測が難しいという問題がある。
また、特許文献2では、可視光の輝度と赤外光の輝度との比を用いてモードの切り替えを用いているが、暗室における脈波計測に当該モードの切り替えを適用した場合、輝度の比による切り替えでは、容易に脈波を計測できないという問題がある。
Further, in
そこで、本開示は、暗室において精度よく脈波計測が可能な脈波計測装置等を提供する。 Therefore, the present disclosure provides a pulse wave measuring device and the like that can accurately measure a pulse wave in a dark room.
本開示の一態様に係る脈波計測装置は、プロセッサおよびメモリを備える脈波計測装置であって、前記プロセッサは、可視光光源により可視光を照射されたユーザを可視光領域において撮像することにより得られた第1可視光画像を取得し、赤外光光源により赤外光を照射された前記ユーザを赤外光領域において撮像することにより得られた第1赤外光画像を取得し、取得した前記第1可視光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である第1可視光波形を抽出し、取得した前記第1赤外光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である第1赤外光波形を抽出し、抽出した前記第1可視光波形と、抽出した前記第1赤外光波形との間の第1相関度を演算し、演算した前記第1相関度が第2の閾値以上であるか否かを判定する第1判定を行い、前記第1判定の結果、演算した前記第1相関度が前記第2の閾値以上であると判定した場合、前記可視光光源における可視光の光量を減少させる第1制御信号を前記可視光光源に出力し、かつ、前記赤外光光源における赤外光の光量を増加させる第2制御信号を前記赤外光光源に出力し、前記可視光光源により前記第1制御信号に基づく可視光を照射された前記ユーザを可視光領域において撮像することにより得られた第2可視光画像を取得し、前記赤外光光源により前記第2制御信号に基づく赤外光を照射された前記ユーザを赤外光領域において撮像することにより得られた第2赤外光画像を取得し、取得した前記第2可視光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である第2可視光波形を抽出し、取得した前記第2赤外光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である第2赤外光波形を抽出し、抽出した前記第2可視光波形および前記第2赤外光波形の少なくとも一方を用いて、生体情報を算出し、算出した前記生体情報を出力する。 A pulse wave measurement device according to an aspect of the present disclosure is a pulse wave measurement device including a processor and a memory, and the processor captures an image of a user irradiated with visible light from a visible light source in a visible light region. Obtaining the first visible light image obtained, obtaining the first infrared light image obtained by imaging the user irradiated with infrared light from the infrared light source in the infrared light region, and obtaining the first visible light image A first visible light waveform, which is a waveform indicating the user's pulse wave, is extracted from the first visible light image, and a waveform indicating the user's pulse wave is obtained from the acquired first infrared light image. A first infrared light waveform is extracted, a first correlation between the extracted first visible light waveform and the extracted first infrared light waveform is calculated, and the calculated first correlation is the second A first determination is made to determine whether or not the threshold is greater than or equal to As a result of the first determination, when it is determined that the calculated first correlation is equal to or greater than the second threshold, a first control signal for reducing the amount of visible light in the visible light source is supplied to the visible light source. And outputting a second control signal for increasing the amount of infrared light in the infrared light source to the infrared light source, and the visible light source is irradiated with visible light based on the first control signal. A second visible light image obtained by imaging the user in the visible light region is acquired, and the user irradiated with infrared light based on the second control signal by the infrared light source is infrared light. A second infrared light image obtained by imaging in a region is acquired, and a second visible light waveform that is a waveform indicating the pulse wave of the user is extracted and acquired from the acquired second visible light image. From the second infrared light image, The second infrared light waveform, which is a waveform indicating the pulse wave of the user, is extracted, and biological information is calculated using at least one of the extracted second visible light waveform and the second infrared light waveform. The biometric information is output.
これによれば、ユーザの脈波が撮像された第1可視光画像から得られた第1可視光波形と、同一の脈波が撮像された第1赤外光画像から得られた第1赤外光波形との第1相関度を演算し、第1相関度に応じて赤外光光源が発する赤外光の光量を制御する。このため、赤外光光量の調整を適切に行うことができ、精度よく生体情報を算出できる。 According to this, the first red light obtained from the first visible light waveform obtained from the first visible light image obtained by imaging the pulse wave of the user and the first red light image obtained by imaging the same pulse wave. The first correlation with the external light waveform is calculated, and the amount of infrared light emitted from the infrared light source is controlled according to the first correlation. For this reason, the amount of infrared light can be adjusted appropriately, and biological information can be calculated accurately.
また、例えば、前記プロセッサは、前記第1相関度の演算において、前記第1可視光波形を前記脈波の周期である脈波周期単位の複数の第1単位波形に分割し、前記複数の第1単位波形のそれぞれについて、当該第1単位波形における最大値である第1頂点、および、当該第1単位波形における最小値である第1底点の一方である第1ピーク点を抽出することで、前記第1可視光波形から複数の前記第1ピーク点を抽出し、前記第1赤外光波形を前記脈波周期単位の複数の第2単位波形に分割し、前記複数の第2単位波形のそれぞれについて、当該第2単位波形おける最大値である第2頂点、および、当該第2単位波形における最小値である第2底点の一方である第2ピーク点を抽出することで、前記第1赤外光波形から複数の前記第2ピーク点を抽出し、抽出した前記複数の第1ピーク点のそれぞれについて、当該第1ピーク点での第1時刻と、当該第1ピーク点に時系列で隣接する他の第1ピーク点での第2時刻との間の時間間隔である第1心拍間隔時間を算出することで、複数の前記第1心拍間隔時間を算出し、抽出した前記複数の第2ピーク点のそれぞれについて、当該第2ピーク点での第3時刻と、当該第2ピーク点に時系列で隣接する他の第2ピーク点での第4時刻との間の時間間隔である第2心拍間隔時間を算出することで、複数の前記第2心拍間隔時間を算出し、以下の(式1)を用いて、時系列において互いに対応する、前記複数の第1心拍間隔時間と、前記複数の第2心拍間隔時間との間の第1相関係数を、前記第1相関度として演算してもよい。 Further, for example, in the calculation of the first correlation, the processor divides the first visible light waveform into a plurality of first unit waveforms in a pulse wave cycle unit that is a cycle of the pulse wave, and For each 1-unit waveform, a first peak point that is one of the first vertex that is the maximum value in the first unit waveform and the first base point that is the minimum value in the first unit waveform is extracted. The plurality of first peak points are extracted from the first visible light waveform, the first infrared light waveform is divided into a plurality of second unit waveforms in the pulse wave period unit, and the plurality of second unit waveforms are obtained. For each of the second peak, which is one of the second vertex that is the maximum value in the second unit waveform and the second base point that is the minimum value in the second unit waveform, A plurality of the second peaks from one infrared light waveform For each of the plurality of extracted first peak points, a first time at the first peak point and a first time at another first peak point adjacent to the first peak point in time series are extracted. By calculating a first heartbeat interval time that is a time interval between two times, a plurality of the first heartbeat interval times are calculated, and the second peak is extracted for each of the extracted second peak points. By calculating a second heartbeat interval time that is a time interval between the third time at the point and the fourth time at the other second peak point adjacent to the second peak point in time series, The second heart beat interval time of the plurality of first heart beat interval times and the plurality of second heart beat interval times corresponding to each other in time series using the following (formula 1): The first correlation coefficient may be calculated as the first correlation degree.
これによれば、第1可視光波形から算出した第1心拍間隔時間と、第1赤外光波形から算出した第2心拍間隔時間とを比較することで、第1相関係数を第1相関度として演算する。このため、第1可視光波形と第1赤外光波形との間の第1相関度を容易に演算できる。 According to this, the first correlation coefficient is calculated by comparing the first heartbeat interval time calculated from the first visible light waveform with the second heartbeat interval time calculated from the first infrared light waveform. Calculate as degrees. Therefore, the first correlation between the first visible light waveform and the first infrared light waveform can be easily calculated.
また、例えば、前記プロセッサは、さらに、前記第1標準偏差が第4の閾値を超えており、かつ、前記第2標準偏差が前記第4の閾値を超えているか否かを判定する第2判定を行い、前記第2判定の結果、前記第1標準偏差が前記第4の閾値を超えており、かつ、前記第2標準偏差が前記第4の閾値を超えていると判定した場合、前記複数の第1心拍間隔時間のうちの一の第1心拍間隔時間と、前記複数の第2心拍間隔時間のうちの、当該一の第1心拍間隔時間に時系列において対応する一の第2心拍間隔時間との第1時間差が第5の閾値未満であるか否かの第3判定、および、前記第5の閾値よりも大きい第6の閾値より前記第1時間差が大きいか否かの第4判定を行い、前記第3判定および前記第4判定の結果、前記第1時間差が前記第6の閾値より大きいと判定した場合、前記第2制御信号を前記赤外光光源に出力し、前記第1時間差が前記第5の閾値以上前記第6の閾値以下であると判定した場合、前記可視光光源における可視光の光量を増加させる第3制御信号を前記可視光光源に出力し、かつ、前記赤外光光源における赤外光の光量を減少させる第4制御信号を前記赤外光光源に出力してもよい。 Further, for example, the processor further determines whether the first standard deviation exceeds a fourth threshold and whether the second standard deviation exceeds the fourth threshold. And when it is determined as a result of the second determination that the first standard deviation exceeds the fourth threshold and the second standard deviation exceeds the fourth threshold, One second heart beat interval corresponding to the first heart beat interval time in time series among the first heart beat interval time of the first heart beat interval times and the second heart beat interval time. Third determination as to whether or not the first time difference with time is less than a fifth threshold, and fourth determination as to whether or not the first time difference is greater than a sixth threshold greater than the fifth threshold As a result of the third determination and the fourth determination, the first time difference is The second control signal is output to the infrared light source, and when the first time difference is determined to be greater than or equal to the fifth threshold and less than or equal to the sixth threshold, A third control signal that increases the amount of visible light in the light source is output to the visible light source, and a fourth control signal that decreases the amount of infrared light in the infrared light source is output to the infrared light source. It may be output.
また、例えば、前記プロセッサは、さらに、前記第3判定および前記第4判定の結果、前記第1時間差が前記第5の閾値よりも小さいと判定した場合、前記第2標準偏差が前記第4の閾値以下であるか否かを判定する第5判定を行い、前記第5判定の結果、前記第2標準偏差が前記第4の閾値以下であると判定した場合、前記第1制御信号を前記可視光光源に出力し、かつ、前記第2制御信号を前記赤外光光源に出力し、前記第2標準偏差が前記第4の閾値より大きいと判定した場合、前記第3制御信号を前記可視光光源に出力し、かつ、前記第4制御信号を前記赤外光光源に出力してもよい。 In addition, for example, if the processor determines that the first time difference is smaller than the fifth threshold as a result of the third determination and the fourth determination, the second standard deviation is A fifth determination is made to determine whether or not the threshold value is less than or equal to a threshold value. If the second standard deviation is determined to be less than or equal to the fourth threshold value as a result of the fifth determination, the first control signal is determined to be the visible And outputting the second control signal to the infrared light source and determining that the second standard deviation is greater than the fourth threshold value, the third control signal is output to the visible light source. The fourth control signal may be output to the infrared light source.
これにより、適切に可視光光源および赤外光光源の光量を調整することができる。 Thereby, the light quantity of a visible light source and an infrared light source can be adjusted appropriately.
また、例えば、前記プロセッサは、さらに、前記複数の第1頂点のうちの一の第1頂点と、前記複数の第1底点のうちの、当該一の第1頂点の時系列における直後の一の第1底点とを結ぶ第1直線の傾きを第1の傾きとして前記メモリに記憶させ、前記第2可視光波形を前記脈波周期単位の複数の第3単位波形に分割し、前記複数の第3単位波形のそれぞれについて、当該第3単位波形における最大値である第3頂点、および、当該第3単位波形における最小値である第3底点の一方である第3ピーク点を抽出することで、前記第2可視光波形から複数の前記第3ピーク点を抽出し、前記第2赤外光波形を前記脈波周期単位の複数の第4単位波形に分割し、前記複数の第4単位波形のそれぞれについて、当該第4単位波形おける最大値である第4頂点、および、当該第4単位波形における最小値である第4底点の一方である第4ピーク点を抽出することで、前記第2赤外光波形から複数の前記第4ピーク点を抽出し、抽出した前記複数の第3ピーク点のそれぞれについて、当該第3ピーク点での第5時刻と、当該第3ピーク点に時系列で隣接する他の第3ピーク点での第6時刻との間の時間間隔である第3心拍間隔時間を算出することで、複数の前記第3心拍間隔時間を算出し、抽出した前記複数の第4ピーク点のそれぞれについて、当該第4ピーク点での第7時刻と、当該第4ピーク点に時系列で隣接する他の第4ピーク点での第8時刻との間の時間間隔である第4心拍間隔時間を算出することで、複数の前記第4心拍間隔時間を算出し、以下の(式2)を用いて、時系列において互いに対応する、前記複数の第3心拍間隔時間と、前記複数の第4心拍間隔時間との間の第2相関係数を演算し、前記第2可視光画像の取得、前記第2可視光波形の抽出、前記第2赤外光画像の取得、前記第2赤外光波形の抽出、および、前記第2相関係数の演算を繰り返し行い、繰り返し行われる前記第2相関係数の演算において、さらに、繰り返し行うことで得られた前記第2赤外光波形における、前記複数の第4頂点のうちの一の第4頂点と、前記複数の第4底点のうちの、当該一の第4頂点の時系列における直後の一の第4底点とを結ぶ第2直線の傾きである第2の傾きと、前記メモリに記憶している前記第1の傾きとを比較し、前記第2の傾きが、前記第1の傾きになるまで、前記第2制御信号を前記赤外光光源に出力してもよい。 Further, for example, the processor further includes a first vertex of one of the plurality of first vertices and one immediately after the first vertex of the plurality of first bottom points in the time series. An inclination of a first straight line connecting the first base point is stored in the memory as a first inclination, the second visible light waveform is divided into a plurality of third unit waveforms in the pulse wave period unit, For each of the third unit waveforms, a third peak that is one of the third vertex that is the maximum value in the third unit waveform and the third base point that is the minimum value in the third unit waveform is extracted. Thus, a plurality of the third peak points are extracted from the second visible light waveform, the second infrared light waveform is divided into a plurality of fourth unit waveforms in the pulse wave period unit, For each unit waveform, it is the maximum value in the fourth unit waveform A plurality of fourth peak points are extracted from the second infrared light waveform by extracting four peak points and a fourth peak point that is one of the fourth bottom points, which is the minimum value in the fourth unit waveform. Then, for each of the extracted third peak points, a fifth time at the third peak point and a sixth time at another third peak point adjacent to the third peak point in time series, By calculating a third heart beat interval time that is a time interval between the plurality of third heart beat interval times, each of the extracted fourth peak points is calculated at the fourth peak point. By calculating a fourth heart beat interval time which is a time interval between the seventh time and the eighth time at another fourth peak point adjacent to the fourth peak point in time series, Calculate 4 heartbeat intervals and use the following (Equation 2) A second correlation coefficient between the plurality of third heart beat interval times and the plurality of fourth heart beat interval times corresponding to each other is calculated, the second visible light image is obtained, and the second visible light waveform is obtained. Extraction of the second infrared light image, extraction of the second infrared light waveform, and calculation of the second correlation coefficient are repeated, and calculation of the second correlation coefficient is repeatedly performed. Furthermore, in the second infrared light waveform obtained by repeatedly performing, the fourth of the fourth vertices of the fourth vertices and the fourth of the fourth bottom points. The second slope, which is the slope of the second straight line connecting the fourth base point immediately after the vertex in the time series, is compared with the first slope stored in the memory, and the second slope The second control signal may be output to the infrared light source until the inclination becomes the first inclination. .
これによれば、赤外光光源の光量を調整した後の第2赤外光波形における第2の傾きとメモリに記憶している第1の傾きとを比較するため、赤外光光源の光量が適切な光量になったか否かを効果的に判定できる。 According to this, in order to compare the second inclination in the second infrared light waveform after adjusting the light quantity of the infrared light source and the first inclination stored in the memory, the light quantity of the infrared light source. It is possible to effectively determine whether or not the light amount is appropriate.
また、例えば、前記プロセッサは、さらに、前記第3標準偏差が前記第4の閾値を超えており、かつ、前記第4標準偏差が前記第4の閾値を超えているか否かを判定する第6判定を行い、前記第6判定の結果、前記第3標準偏差が前記第4の閾値を超えており、かつ、前記第4標準偏差が前記第4の閾値を超えていると判定した場合、前記複数の第3心拍間隔時間のうちの一の第3心拍間隔時間と、前記複数の第4心拍間隔時間のうちの、当該一の第3心拍間隔時間に時系列において対応する一の第4心拍間隔時間との第2時間差が前記第5の閾値未満であるか否かの第7判定、および、前記第6の閾値より前記第2時間差が大きいか否かの第8判定を行い、前記第7判定および前記第8判定の結果、前記第2時間差が前記第6の閾値より大きいと判定した場合、前記第2制御信号を前記赤外光光源に出力し、前記第2時間差が前記第5の閾値以上前記第6の閾値以下であると判定した場合、前記第3制御信号を前記可視光光源に出力し、かつ、前記第4制御信号を前記赤外光光源に出力してもよい。 Further, for example, the processor further determines whether the third standard deviation exceeds the fourth threshold and whether the fourth standard deviation exceeds the fourth threshold. Performing the determination, and as a result of the sixth determination, if it is determined that the third standard deviation exceeds the fourth threshold and the fourth standard deviation exceeds the fourth threshold, One fourth heart beat corresponding to one third heart beat interval time in a time series among the third heart beat interval time of the plurality of third heart beat interval times and the fourth heart beat interval time. Performing a seventh determination as to whether a second time difference from the interval time is less than the fifth threshold and an eighth determination as to whether the second time difference is greater than the sixth threshold; As a result of the seventh determination and the eighth determination, the second time difference is larger than the sixth threshold value. If it is determined that the second control signal is output to the infrared light source, and if it is determined that the second time difference is not less than the fifth threshold and not more than the sixth threshold, the third control signal is The fourth light may be output to the visible light source and the fourth control signal may be output to the infrared light source.
また、例えば、前記プロセッサは、さらに、前記第7判定および前記第8判定の結果、前記第2時間差が前記第5の閾値よりも小さいと判定した場合、前記第4標準偏差が前記第4の閾値以下であるか否かを判定する第9判定を行い、前記第9判定の結果、前記第4標準偏差が前記第4の閾値以下であると判定した場合、前記第1制御信号を前記可視光光源に出力し、かつ、前記第2制御信号を前記赤外光光源に出力し、前記第4標準偏差が前記第4の閾値より大きいと判定した場合、前記第3制御信号を前記可視光光源に出力し、かつ、前記第4制御信号を前記赤外光光源に出力してもよい。 In addition, for example, if the processor determines that the second time difference is smaller than the fifth threshold as a result of the seventh determination and the eighth determination, the fourth standard deviation is the fourth A ninth determination is made to determine whether or not the threshold value is less than or equal to a threshold value, and when the fourth standard deviation is determined to be less than or equal to the fourth threshold value as a result of the ninth determination, the first control signal is And outputting the second control signal to the infrared light source and determining that the fourth standard deviation is greater than the fourth threshold value, the third control signal is output to the visible light source. The fourth control signal may be output to the infrared light source.
また、例えば、前記プロセッサは、繰り返し行われる前記第2相関係数の演算において、前記第3ピーク点の数または前記第4ピーク点の数が第1所定期間において、第1の閾値を超えるか否かを判定する第10判定を行い、前記第10判定の結果、前記第3ピーク点の数または前記第4ピーク点の数が前記第1所定期間において、前記第1の閾値を超えると判定した場合、前記複数の第3頂点のそれぞれについて、当該第3頂点と、前記複数の第3底点のうちの、当該第3頂点の時系列における直後の第3底点との間の変曲点である第1変曲点を抽出することで、複数の前記第1変曲点を抽出し、前記複数の第4頂点のそれぞれについて、当該第4頂点と、前記複数の第4底点のうちの、当該第4頂点の時系列における直後の第4底点との間の変曲点である第2変曲点を抽出することで、複数の前記第2変曲点を抽出し、抽出した前記複数の第1変曲点のそれぞれについて、当該第1変曲点での第5時刻と、当該第1変曲点に隣接する他の第1変曲点での第6時刻との間の時間間隔を前記第3心拍間隔時間として算出し、抽出した前記複数の第2変曲点のそれぞれについて、当該第2変曲点での第7時刻と、当該第2変曲点に隣接する他の第2変曲点での第8時刻との間の時間間隔を前記第4心拍間隔時間として算出し、時系列において互いに対応する、前記第1変曲点を用いて算出した前記複数の第3心拍間隔時間と、前記第2変曲点を用いて算出した前記複数の第4心拍間隔時間との間の相関係数を、前記(式2)を用いることで前記第2相関係数として演算してもよい。 In addition, for example, in the calculation of the second correlation coefficient that is repeatedly performed, the processor determines whether the number of the third peak points or the number of the fourth peak points exceeds a first threshold value in a first predetermined period. A tenth determination is made to determine whether or not, and as a result of the tenth determination, it is determined that the number of the third peak points or the number of the fourth peak points exceeds the first threshold in the first predetermined period. In this case, for each of the plurality of third vertices, an inflection between the third vertex and the third bottom point immediately after the third vertex in the time series of the third vertex. By extracting the first inflection point that is a point, a plurality of the first inflection points are extracted, and for each of the plurality of fourth vertices, the fourth vertex and the plurality of fourth bottom points Of the fourth base point immediately after the time series of the fourth vertex. A plurality of second inflection points are extracted by extracting a second inflection point, which is an inflection point, and for each of the extracted first inflection points, the first inflection point The time interval between the fifth time and the sixth time at the other first inflection point adjacent to the first inflection point is calculated as the third heartbeat interval time, and the plurality of extracted second times For each of the two inflection points, the time interval between the seventh time at the second inflection point and the eighth time at another second inflection point adjacent to the second inflection point is The plurality of third heartbeat interval times calculated using the first inflection point and the plurality of third heartbeat interval times calculated using the first inflection point, which are calculated as the fourth heartbeat interval time and correspond to each other in time series The correlation coefficient with the fourth heartbeat interval time may be calculated as the second correlation coefficient by using (Equation 2).
このため、ピーク点が多く取得される場合に、変曲点を用いることにより各心拍間隔時間を算出することができる。 For this reason, when many peak points are acquired, each heartbeat interval time can be calculated by using the inflection points.
また、例えば、前記プロセッサは、さらに、前記複数の第3心拍間隔時間および前記複数の第4心拍間隔時間のうち、時系列で互いに対応する前記第3心拍間隔時間および前記第4心拍間隔時間との間の絶対誤差が第3の閾値を超えている場合、前記複数の第3ピーク点の数と、前記複数の第4ピーク点の数とを比較し、前記第3の閾値を超えていると判定された前記第3心拍間隔時間および前記第4心拍間隔時間のうち、前記比較の結果、数が多いと判定された方のピーク点により算出された心拍間隔時間を特定し、特定した心拍間隔時間の演算の基準となったピーク点を当該心拍間隔時間の演算対象から除外してもよい。 In addition, for example, the processor further includes the third heart beat interval time and the fourth heart beat interval time corresponding to each other in time series among the plurality of third heart beat interval times and the plurality of fourth heart beat interval times. When the absolute error during the period exceeds the third threshold, the number of the plurality of third peak points is compared with the number of the plurality of fourth peak points, and exceeds the third threshold. Among the third heartbeat interval time and the fourth heartbeat interval time determined to be, the heartbeat interval time calculated by the peak point that is determined to be larger as a result of the comparison is specified, and the specified heartbeat You may exclude the peak point used as the reference | standard of calculation of interval time from the calculation object of the said heartbeat interval time.
このため、過剰に取得されたピーク点を削除することができ、適切な値の第3心拍間隔時間または第4心拍間隔時間を求めることができる。 For this reason, an excessively acquired peak point can be deleted, and an appropriate value of the third heart beat interval time or the fourth heart beat interval time can be obtained.
また、例えば、前記プロセッサは、さらに、前記複数の第3ピーク点の数と、前記複数の第4ピーク点の数とを比較し、前記複数の第3心拍間隔時間および前記複数の第4心拍間隔時間のうち、前記比較の結果、数が少ないと判定された方のピーク点により算出された心拍間隔時間を特定し、特定した心拍間隔時間の標準偏差が前記第4の閾値以下である場合、前記複数の第3頂点のそれぞれについて、当該第3頂点と、前記複数の第3底点のうちの、当該第3頂点の時系列における直後の第3底点との間の変曲点である第1変曲点を抽出することで、複数の前記第1変曲点を抽出し、前記複数の第4頂点のそれぞれについて、当該第4頂点と、前記複数の第4底点のうちの、当該第4頂点の時系列における直後の第4底点との間の変曲点である第2変曲点を抽出することで、複数の前記第2変曲点を抽出し、抽出した前記複数の第1変曲点のそれぞれについて、当該第1変曲点での第9時刻と、当該第1変曲点に隣接する他の第1変曲点での第10時刻との間の時間間隔を前記第3心拍間隔時間として算出し、抽出した前記複数の第2変曲点のそれぞれについて、当該第2変曲点での第11時刻と、当該第2変曲点に隣接する他の第2変曲点での第12時刻との間の時間間隔を前記第4心拍間隔時間として算出し、時系列において互いに対応する、前記第1変曲点を用いて算出した前記複数の第3心拍間隔時間と、前記第2変曲点を用いて算出した前記複数の第4心拍間隔時間との間の相関係数を、前記(式2)を用いることで前記第2相関係数として演算してもよい。 For example, the processor further compares the number of the plurality of third peak points with the number of the plurality of fourth peak points, and the plurality of third heartbeat interval times and the plurality of fourth heartbeats. When the heartbeat interval time calculated based on the peak point that is determined to be smaller as a result of the comparison among the interval times is specified, and the standard deviation of the specified heartbeat interval time is equal to or less than the fourth threshold value For each of the plurality of third vertices, an inflection point between the third vertex and the third bottom point immediately after the third vertex in the time series of the third vertex. By extracting a first inflection point, a plurality of the first inflection points are extracted, and for each of the plurality of fourth vertices, the fourth vertex and the plurality of fourth bottom points The inflection point between the fourth base point immediately after the fourth vertex in the time series A plurality of second inflection points are extracted, and for each of the extracted first inflection points, a ninth time at the first inflection point is extracted. The time interval from the tenth time at the other first inflection point adjacent to the first inflection point is calculated as the third heartbeat interval time, and the extracted second inflection points are calculated. For each, the time interval between the eleventh time at the second inflection point and the twelfth time at another second inflection point adjacent to the second inflection point is the fourth heartbeat interval time. The plurality of third heart beat interval times calculated using the first inflection point and the plurality of fourth heart beat intervals calculated using the second inflection point, which correspond to each other in time series. The correlation coefficient with time may be calculated as the second correlation coefficient by using (Expression 2).
これにより、適切に可視光光源および赤外光光源の光量を調整することができる。 Thereby, the light quantity of a visible light source and an infrared light source can be adjusted appropriately.
また、例えば、前記プロセッサは、前記複数の第1ピーク点の抽出において、前記第1制御信号により前記可視光光源の光量を制御している期間を除く期間において取得された前記第1可視光波形から前記複数の第1ピーク点を抽出し、前記複数の第2ピーク点の抽出において、前記第2制御信号により前記赤外光光源の光量を制御している期間を除く期間において取得された前記第1赤外光波形から前記複数の第2ピーク点を抽出し、前記複数の第3ピーク点の抽出において、前記第3制御信号により前記可視光光源の光量を制御している期間を除く期間において取得された前記第2可視光波形から前記複数の第3ピーク点を抽出し、前記複数の第4ピーク点の抽出において、前記第4制御信号により前記赤外光光源の光量を制御している期間を除く期間において取得された前記第2赤外光波形から前記複数の第4ピーク点を抽出してもよい。 In addition, for example, in the extraction of the plurality of first peak points, the processor acquires the first visible light waveform acquired in a period excluding a period in which the light amount of the visible light source is controlled by the first control signal. The plurality of first peak points are extracted from, and in the extraction of the plurality of second peak points, acquired in a period excluding a period in which the light amount of the infrared light source is controlled by the second control signal A period excluding a period in which the plurality of second peak points are extracted from the first infrared light waveform and the amount of the visible light source is controlled by the third control signal in the extraction of the plurality of third peak points. The plurality of third peak points are extracted from the second visible light waveform acquired in step S4, and the amount of the infrared light source is controlled by the fourth control signal in the extraction of the plurality of fourth peak points. Have During it may extract the plurality of fourth peak point from the second infrared light waveform acquired in the period except.
このため、第1〜第4ピーク点をそれぞれ適切に抽出でき、精度よく生体情報を算出できる。 For this reason, the first to fourth peak points can be appropriately extracted, and the biological information can be calculated with high accuracy.
また、例えば、前記プロセッサは、前記第1制御信号または前記第3制御信号の出力において、前記第1可視光波形から連続する2つ以上の前記第1ピーク点が第2所定期間内に抽出されるまで、または、前記第2可視光波形から連続する2つ以上の前記第3ピーク点が第2所定期間内に抽出されるまで、前記第1制御信号または前記第3制御信号の出力を待機し、前記第2制御信号または前記第4制御信号の出力において、前記第1赤外光波形から連続する2つ以上の前記第2ピーク点が前記第2所定期間内に抽出されるまで、または、前記第2赤外光波形から連続する2つ以上の前記第4ピーク点が前記第2所定期間内に抽出されるまで、前記第2制御信号または前記第4制御信号の出力を待機してもよい。 Further, for example, in the output of the first control signal or the third control signal, the processor extracts two or more first peak points that are continuous from the first visible light waveform within a second predetermined period. Or waiting for the output of the first control signal or the third control signal until two or more consecutive third peak points from the second visible light waveform are extracted within a second predetermined period. And, in the output of the second control signal or the fourth control signal, until two or more second peak points continuous from the first infrared light waveform are extracted within the second predetermined period, or And waiting for the output of the second control signal or the fourth control signal until two or more fourth peak points continuous from the second infrared light waveform are extracted within the second predetermined period. Also good.
このため、第1〜第4ピーク点をそれぞれ適切に抽出でき、精度よく生体情報を算出できる。 For this reason, the first to fourth peak points can be appropriately extracted, and the biological information can be calculated with high accuracy.
また、本開示の一態様に係る脈波計測方法は、脈波計測方法であって、可視光光源から放射された第1可視光を照射されたユーザの可視光領域における複数の第1可視光画像を取得し、赤外光光源から放射された第1赤外光を照射されたユーザの赤外光領域における複数の第2赤外光画像を取得し、前記複数の第1可視光画像から、第1可視光波形を抽出し、前記複数の第1赤外光画像から、第1赤外光波形を抽出し、前記第1可視光波形と前記第1赤外光波形との間の相関度を演算し、前記相関度が閾値以上である場合、前記可視光光源に第2可視光を出射させ、かつ、前記赤外光光源に第2赤外光を出射させ、前記第2可視光の単位時間毎の量は前記第1可視光の単位時間毎の量より小さく、前記第2赤外光の単位時間毎の量は前記第1赤外光の単位時間毎の量より大きく、前記第2可視光を照射されたユーザの前記可視光領域における複数の第2可視光画像を取得し、前記第2赤外光を照射されたユーザの前記赤外光領域においる複数の第2赤外光画像を取得し、前記複数の第2可視光画像から、第2可視光波形を抽出し、前記複数の第2赤外光画像から、第2赤外光波形を抽出し、前記第2可視光波形および前記第2赤外光波形の少なくとも一方を用いて、生体情報を算出し、前記生体情報を出力し、前記相関度の演算は以下を含む、(1)複数の第1単位波形に含まれる複数の第1時間における複数の第1ピーク点を抽出し、前記複数の第1ピーク点は、前記複数の第1単位波形に含まれる複数の第1の最大値点または前記複数の第1単位波形に含まれる複数の第1の最小値点であり、前記第1可視光波形は前記複数の第1単位波形を含み、前記複数の第1の最大値点と前記複数の第1単位波形はそれぞれ対応し、前記複数の第1の最小値点と前記複数の第1単位波形はそれぞれ対応し、前記複数の第1単位波形と前記複数の第1時間はそれぞれ対応し、(2)複数の第2単位波形に含まれる複数の第2時間における複数の第2ピーク点を抽出し、前記複数の第2ピーク点は、前記複数の第2単位波形に含まれる複数の第2の最大値点または前記複数の第2単位波形に含まれる複数の第2の最小値点であり、前記第2可視光波形は前記複数の第2単位波形を含み、前記複数の第2の最大値点と前記複数の第2単位波形はそれぞれ対応し、前記複数の第1の最小値点と前記複数の第1単位波形はそれぞれ対応し、前記複数の第2単位波形と前記複数の第2時間はそれぞれ対応し、(3)前記複数の第1時間に基づいて複数の第1心拍間隔時間を算出し、前記複数の第1心拍間隔時間は第1時間と第2時間の間の時間であり、前記複数の第1時間は前記第1時間と前記第2時間を含み、前記第1時間に含まれる時間は前記第1時間と前記第2時間の間には存在せず、(4)前記複数の第2時間に基づいて複数の第2心拍間隔時間を算出し、前記複数の第2心拍間隔時間は第3時間と第4時間の間の時間であり、前記複数の第2時間は前記第3時間と前記第4時間を含み、前記第2時間に含まれる時間は前記第3時間と前記第4時間の間には存在せず、(5)以下の(式1)を用いて、前記相関度を演算する脈波計測方法。 The pulse wave measurement method according to an aspect of the present disclosure is a pulse wave measurement method, and includes a plurality of first visible lights in a visible light region of a user irradiated with first visible light emitted from a visible light source. An image is acquired, a plurality of second infrared light images in the infrared light region of the user irradiated with the first infrared light emitted from the infrared light source are acquired, and the plurality of first visible light images are acquired. The first visible light waveform is extracted, the first infrared light waveform is extracted from the plurality of first infrared light images, and the correlation between the first visible light waveform and the first infrared light waveform is extracted. When the degree of correlation is equal to or greater than a threshold value, the visible light source emits second visible light, the infrared light source emits second infrared light, and the second visible light Is smaller than the amount of the first visible light per unit time, and the amount of the second infrared light per unit time is the first visible light. A plurality of second visible light images in the visible light region of the user irradiated with the second visible light that are larger than the amount of external light per unit time are acquired, and the user irradiated with the second infrared light is acquired. Acquiring a plurality of second infrared light images in the infrared light region, extracting a second visible light waveform from the plurality of second visible light images, from the plurality of second infrared light images; Extracting a second infrared light waveform, calculating biological information using at least one of the second visible light waveform and the second infrared light waveform, outputting the biological information, and calculating the correlation (1) A plurality of first peak points at a plurality of first times included in a plurality of first unit waveforms are extracted, and the plurality of first peak points are included in the plurality of first unit waveforms. A plurality of first maximum points or a plurality of first maximum points included in the plurality of first unit waveforms. The first visible light waveform includes the plurality of first unit waveforms, the plurality of first maximum value points correspond to the plurality of first unit waveforms, respectively, and the plurality of first unit waveforms. The minimum value point and the plurality of first unit waveforms respectively correspond to each other, the plurality of first unit waveforms and the plurality of first times correspond to each other, and (2) a plurality of second unit waveforms included in the plurality of second unit waveforms. A plurality of second peak points in 2 hours are extracted, and the plurality of second peak points are included in the plurality of second maximum value points included in the plurality of second unit waveforms or the plurality of second unit waveforms. A plurality of second minimum value points, wherein the second visible light waveform includes the plurality of second unit waveforms, and the plurality of second maximum value points and the plurality of second unit waveforms respectively correspond to each other. , The plurality of first minimum value points correspond to the plurality of first unit waveforms, respectively, The plurality of second unit waveforms and the plurality of second times correspond to each other, and (3) a plurality of first heart beat interval times are calculated based on the plurality of first times, and the plurality of first heart beat interval times are calculated. Is a time between a first time and a second time, the plurality of first times includes the first time and the second time, and the time included in the first time is the first time and the second time (4) calculating a plurality of second heartbeat intervals based on the plurality of second times, wherein the plurality of second heartbeat intervals are the third time and the fourth time. The plurality of second times includes the third time and the fourth time, and the time included in the second time does not exist between the third time and the fourth time. (5) A pulse wave measuring method for calculating the degree of correlation using the following (Expression 1).
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 These general or specific aspects may be realized by a system, a method, an integrated circuit, a computer program, or a recording medium such as a computer-readable CD-ROM. The system, method, integrated circuit, computer program And any combination of recording media.
(実施の形態)
本実施の形態において、ユーザの可視光画像および赤外光画像のそれぞれからユーザの脈波を取得し、取得した2つの脈波の特徴量の相関度に基づいて、光源を制御する脈波計測装置について説明する。
(Embodiment)
In the present embodiment, a pulse wave measurement that acquires a user's pulse wave from each of the user's visible light image and infrared light image and controls the light source based on the degree of correlation between the acquired two pulse wave feature quantities The apparatus will be described.
[1−1.構成]
[1−1−1.脈波計測装置]
本実施の形態に係る脈波計測装置の構成について説明する。
[1-1. Constitution]
[1-1-1. Pulse wave measuring device]
The configuration of the pulse wave measurement device according to the present embodiment will be described.
図1は、本実施の形態における脈波計測装置10がユーザUに利用される様子を示す模式図である。図2は、脈波計測装置10を下方から見た場合の脈波計測装置10の平面図である。図3は、脈波計測装置10のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a state in which the pulse
図2は、携帯端末30に表示させる脈波計測装置10を操作するためのUIの一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a UI for operating the pulse
脈波計測装置10は、可視光LED21と、可視光カメラ22と、赤外光LED23と、赤外光カメラ24と、脈波演算装置100とを備える。なお、脈波計測装置10は、脈波演算装置100のみを備える構成であってもよい。
The pulse
脈波計測装置10は、図3に示すように、筐体20を有し、筐体20のうち光を照射する側の面(例えば下面)に図3に示す各構成要素が配置されている。具体的には、脈波計測装置10には、筐体20の下面に、可視光LED(Light Emitting Diode)21、可視光カメラ22、赤外光LED23、赤外光カメラ24が配置されている。また、脈波計測装置10は、可視光カメラ22および赤外光カメラ24により撮像された画像を用いて、ユーザの脈波を取得し、取得した2つの脈波の相関度に基づいて、可視光LED21および赤外光LED23の光量の制御を行う脈波演算装置100を備える。
As shown in FIG. 3, the pulse
可視光LED21は、可視光線を照射する光源であり、例えば白色LEDである。可視光線は、可視光領域(例えば、400〜800nm)の波長域の光である。可視光LED21は、例えば、筐体20の下面に円環状に配置されている。なお、可視光LED21は、複数の砲弾型のLEDにより構成されてもよいし、複数の表面実装型(SMD:Surface Mount Device)のLEDにより構成されてもよいし、COB(Chip On Board)型のLEDにより構成されてもよい。また、可視光LED21は、円環状に配置されていなくてもよい。
The
可視光カメラ22は、可視光線を撮像するカメラである。可視光カメラ22は、円環状に配置された可視光LED21の中心付近に配置されている。つまり、可視光カメラ22は、可視光LED21によって囲まれる位置に配置されている。可視光カメラ22は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor)などのイメージセンサを備えるカメラである。可視光カメラ22は、イメージセンサに対し、RGBのカラーフィルタを適用することで、可視光、すなわち、400〜800nmの波長域に存在する光を、当該イメージセンサにRGB(Red,Green,Blue)の3種類の信号として取得させる。
The
赤外光LED23は、赤外線を照射する光源である。赤外線は、赤外光領域(例えば、800〜2500nm)の波長域の光である。赤外光LED23は、可視光LED21の内側に配置され、円環状に配置されている。赤外光LED23は、複数の砲弾型のLEDにより構成されてもよいし、複数の表面実装型(SMD:Surface Mount Device)のLEDにより構成されてもよいし、COB(Chip On Board)型のLEDにより構成されてもよい。なお、赤外光LED23は、円環状に配置されていなくてもよい。また、赤外光LED23は、可視光LED21の内側に配置されるとしたが、可視光LED21の外側に配置される構成としてもよい。
The infrared
赤外光カメラ24は、赤外線を撮像するカメラである。赤外光カメラ24は、可視光領域の一部を含む波長領域(例えば、700nm〜900nm)の電磁波を撮像するカメラであってもよい。赤外光カメラ24は、円環状に配置された赤外光LED23の中心付近に配置されている。つまり、赤外光カメラ24は、赤外光LED23によって囲まれる位置に配置されている。赤外光カメラ24は、可視光カメラ22とは異なるフィルタを備えることで、赤外光、すなわち、800nm以上の波長域に存在する光を、当該イメージセンサにモノクロの1種類のみの信号として取得させる。
The infrared
脈波演算装置100は、筐体20の内部に配置されている。脈波演算装置100は、CPU(Central Processing Unit)101、メインメモリ102、ストレージ103および通信IF(Interface)104を備える。
The pulse
CPU101は、ストレージ103などに記憶された制御プログラムを実行するプロセッサである。
The
メインメモリ102は、CPU101が制御プログラムを実行するときに使用するワークエリアとして用いられる揮発性の記憶領域(主記憶装置)である。
The
ストレージ103は、制御プログラム、各種データなどを保持する不揮発性の記憶領域(補助記憶装置)である。
The
通信IF104は、ネットワークを介して他の機器との間でデータを送受信する通信インタフェースである。具体的には、通信IF104は、可視光LED21、可視光カメラ22、赤外光LED23および赤外光カメラ24に、これらの機器を制御するための制御信号を出力する。また、通信IF104は、可視光カメラ22および赤外光カメラ24のそれぞれにおいて撮像された撮像データを取得する。
The communication IF 104 is a communication interface that transmits and receives data to and from other devices via a network. Specifically, the communication IF 104 outputs a control signal for controlling these devices to the
また、通信IF104は、携帯端末30と通信接続できる通信インタフェースであってもよい。具体的には、通信IF104は、IEEE802.11a、b、g、n規格に適合した無線LAN(Local Area Network)インタフェースであってもよいし、Bluetooth(登録商標)規格に適合した無線通信インタフェースであってもよい。
The communication IF 104 may be a communication interface that can be connected to the
[1−1−2.携帯端末]
携帯端末30のハードウェア構成について図4を用いて説明する。
[1-1-2. Mobile device]
The hardware configuration of the
図4は、実施の形態1に係る携帯端末のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of the mobile terminal according to the first embodiment.
図4に示すように、携帯端末30は、CPU201と、メインメモリ202と、ストレージ203と、ディスプレイ204と、通信IF205と、入力IF206とを備える。携帯端末30は、例えば、スマートフォン、タブレット端末などの通信可能な情報端末である。
As illustrated in FIG. 4, the
CPU201は、ストレージ203などに記憶された制御プログラムを実行するプロセッサである。
The
メインメモリ202は、CPU201が制御プログラムを実行するときに使用するワークエリアとして用いられる揮発性の記憶領域(主記憶装置)である。
The
ストレージ203は、制御プログラム、各種データなどを保持する不揮発性の記憶領域(補助記憶装置)である。
The
ディスプレイ204は、CPU201での処理結果を表示する表示装置である。ディスプレイ204は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイである。
A
通信IF205は、脈波計測装置10と通信する通信インタフェースである。通信IF205は、例えば、IEEE802.11a、b、g、n規格に適合した無線LAN(Local Area Network)インタフェースであってもよいし、Bluetooth(登録商標)規格に適合した無線通信インタフェースであってもよい。また、通信IF205は、第3世代移動通信システム(3G)、第4世代移動通信システム(4G)、または、LTE(登録商標)などのような移動通信システムで利用される通信規格に適合した無線通信インタフェースであってもよい。
The communication IF 205 is a communication interface that communicates with the pulse
入力IF206は、例えば、ディスプレイ204の表面に配置され、ディスプレイ204に表示されるUI(User Interface)へのユーザからの入力を受け付けるタッチパネルである。入力IF206は、例えば、テンキーやキーボードなどの入力装置であってもよい。
The input IF 206 is, for example, a touch panel that is arranged on the surface of the
図5および図6は、脈波計測装置10の使用例を説明するための図である。
5 and 6 are diagrams for explaining an example of use of the pulse
携帯端末30は、例えば、図5に示すように、脈波計測装置10を操作するためのUIをディスプレイ204に表示してもよい。また、携帯端末30は、当該UIへの入力に応じて、制御信号を脈波計測装置10に送信してもよい。
For example, as illustrated in FIG. 5, the
脈波計測装置10では、ユーザが可視光LED21や赤外光LED23のON/OFFを切り替える手段として携帯端末30を利用できる。例えば、脈波計測装置10を制御するためのリモコンアプリを携帯端末30において起動することで、当該携帯端末30を脈波計測装置10のリモコンとして使用できる。図5に示すように、ユーザは「照明ON」を選択することで、赤外光LED23がONであるか、OFFであるかに関わらず、可視光LED21をONにすることができる。
In the pulse
図6の(a)は、可視光LED21がONであるときのイメージ例である。また、ユーザが「赤外ON」を選択すると、可視光LED21がONであるか、OFFであるかに関わらず、赤外光光源をONにすることができる。例えば、図6の(b)は、可視光LED21がOFFであるが、赤外光LEDがONである状態を示す。赤外光照明のみの場合、ユーザはまぶしくないため、通常通り睡眠を行うことができるという特徴がある。さらに、ユーザが「OFF」を選択すると、可視光LED21も赤外光LED23もOFFとなり、ユーザにはどの光も照射されなくなる。
FIG. 6A is an image example when the
そして、ユーザが「おやすみモード」を選択した際は、可視光LED21がON、赤外光LEDがOFFの状態から、徐々に可視光LED21の光量を減少させてOFFにしていき、赤外光LED23をONにして光量を徐々に上げていくことで、最適な赤外光LED23の光量を決め、ユーザが睡眠中であっても脈波を取得できるようになる。
When the user selects the “sleep mode”, the
[1−2.機能構成]
次に、脈波計測装置10の機能構成について図7を用いて説明する。
[1-2. Functional configuration]
Next, the functional configuration of the pulse
図7は、本実施の形態における脈波計測装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the pulse wave measurement device according to the present embodiment.
図7に示すように、脈波計測装置10は、可視光光源121と、可視光撮像部122と、赤外光光源123と、赤外光撮像部124と、脈波演算装置100とを備える。
As shown in FIG. 7, the pulse
可視光光源121は、ユーザに対して可視光を照射し、その照射する光量は光源制御部114によって調整される。可視光光源121は、例えば、可視光LED21により実現される。可視光光源121は、蛍光灯により実現されてもよい。
The visible
なお、可視光光源121の光量の制御は、光源制御部114により行われるとしたが、これに限るものではない。可視光光源121は、例えば、ユーザ自身がコントローラを用いて、光量を手動で制御してもよい。これにより、例えば、ユーザが所定の光量以下の可視光下で眠れる場合、当該光量以下の可視光が可視光光源121により照射された状態で、ユーザの脈波を取得しながら、ユーザも眠ることが可能となる。
In addition, although control of the light quantity of the visible
また、可視光光源121は、ユーザが部屋に入室するたびに、起動されるように設定されていてもよい。これにより、ユーザが入室するたびに、ユーザの脈波情報を取得することができ、睡眠時だけでなく、睡眠前や睡眠後の脈波情報を得ることができる。
Further, the visible
可視光撮像部122は、可視光光源121により可視光が照射された照射対象を可視光領域において撮像する。可視光撮像部122は、具体的には、照射対象としてユーザの肌を可視光領域(例えば、カラー)で撮像することにより得られた可視光画像を脈波演算装置100の可視光波形演算部111に出力する。可視光撮像部122は、例えば、複数の異なるタイミングで撮像した複数の可視光画像を可視光波形演算部111に出力する。可視光撮像部122は、例えば、人の顔または手を含む肌を撮像することにより得られた肌画像を可視光画像として出力する。肌画像は、人の顔または手を含む肌のうちの同一の箇所を時間的に連続する複数のタイミングで撮像された画像であり、例えば、動画または複数枚の静止画で構成される。可視光撮像部122は、例えば、可視光カメラ22により実現される。
The visible
赤外光光源123は、ユーザに対して赤外光を照射し、その照射する光量は光源制御部114によって調整される。赤外光光源123は、例えば、赤外光LED23により実現される。
The infrared
赤外光撮像部124は、赤外光光源123により赤外光が照射された照射対象を赤外光領域において撮像する。赤外光撮像部124は、具体的には、照射対象としてユーザの肌を赤外光領域(例えば、モノクロ)で撮像することにより得られた赤外光画像を脈波演算装置100の赤外光波形演算部112に出力する。赤外光撮像部124は、例えば、複数の異なるタイミングで撮像した複数の赤外光画像を赤外光波形演算部112に出力する。赤外光撮像部124は、可視光撮像部122で撮像する部位と同じ部位を撮像する。赤外光撮像部124は、例えば、人の顔または手を含む肌を撮像することにより得られた肌画像を赤外光画像として出力する。これは、赤外光撮像部124においても可視光撮像部122が撮像した部位と同じ部位を撮像することで、可視光領域と赤外光領域とにおいて、同様の脈波を取得することができ、特徴量を比較しやすいからである。
The infrared
なお、同じ部位の撮像方法としては、可視光撮像部122と赤外光撮像部124とで同じ大きさの関心領域(ROI)を設定する。そして、可視光撮像部122と赤外光撮像部124とで撮像された当該ROI内の画像について、例えば、パターン認識を用いて比較することで、同じ部位を撮像しているか否かを判断してもよい。また、可視光撮像部122により得られた可視光画像と、赤外光撮像部124により得られた赤外光画像とのそれぞれにおいて顔認識を行い、目、鼻、口などにおける特徴点の座標と大きさを取得し、目、鼻、口などの大きさの比を考慮して、目、鼻、口などの特徴点からの座標(相対的な位置)を演算することで同じ部位を特定してもよい。
Note that, as an imaging method of the same part, a region of interest (ROI) having the same size is set in the visible
赤外光撮像部124により得られる肌画像は、可視光撮像部122により得られる肌画像と同様に、人の顔または手を含む肌のうちの同一の箇所を時間的に連続する複数のタイミングで撮像された画像であり、例えば、動画または複数枚の静止画で構成される。赤外光撮像部124は、例えば、赤外光カメラ24により実現される。
Similar to the skin image obtained by the visible
脈波演算装置100は、可視光波形演算部111と、赤外光波形演算部112と、相関度演算部113と、光源制御部114と、生体情報算出部115とを備える。以下、脈波演算装置100の各構成要素について順に説明する。
The pulse
(可視光波形演算部)
可視光波形演算部111は、可視光撮像部122から可視光画像を取得し、取得した可視光画像からユーザの脈波を示す波形である可視光波形を抽出する。可視光波形演算部111は、可視光光源121の光量の制御が行われる前において取得した第1可視光画像から、第1可視光波形を抽出する。また、可視光波形演算部111は、可視光光源121の光量の制御が行われた後において取得した第2可視光画像から、第2可視光波形を抽出する。なお、可視光光源121の光量の制御が行われるとは、後述する光源制御部114により、可視光光源121における可視光の光量を減少させる第1制御信号、または、可視光光源121における可視光の光量を増加させる第3制御信号が可視光光源121に出力されることを指す。このように、可視光撮像部122から取得される複数の可視光画像には、可視光光源121の光量の制御が行われる前において取得される第1可視光画像と、可視光光源121の光量の制御が行われた後において取得される第2可視光画像とが含まれる。また、複数の可視光画像から抽出される可視光波形には、第1可視光画像から抽出される第1可視光波形と、第2可視光画像から抽出される第2可視光波形とが含まれる。
(Visible light waveform calculation unit)
The visible light
可視光波形演算部111は、抽出した第1可視光波形における所定の特徴点である第1特徴点を複数抽出してもよい。具体的には、可視光波形演算部111は、第1可視光波形を脈波の周期である脈波周期単位の複数の第1単位波形に分割したとき、複数の第1単位波形のそれぞれについて、当該第1単位波形における最大値である第1頂点、および、当該第1単位波形における最小値である第1底点の一方である第1ピーク点を抽出することで、第1可視光波形から複数の第1ピーク点を抽出する。なお、第1ピーク点は、第1特徴点の一例である。
The visible light
可視光波形演算部111は、可視光波形の特徴点として、脈波のタイミングを取得し、隣り合う脈波のタイミングから心拍間隔時間を演算する。つまり、可視光波形演算部111は、抽出した複数の第1特徴点のそれぞれについて、当該第1特徴点に隣接する他の第1特徴点との間の時間を第1心拍間隔時間として算出する。例えば、可視光波形演算部111は、抽出した複数の第1ピーク点のそれぞれについて、当該第1ピーク点での第1時刻と、当該第1ピーク点に時系列で隣接する他の第1ピーク点での第2時刻との間の時間間隔である第1心拍間隔時間を算出することで、複数の前記第1心拍間隔時間を算出する。
The visible light
具体的には、可視光波形演算部111は、撮像されたタイミングがそれぞれ対応づけられた複数の可視光画像から抽出される輝度の時間変化に基づいて、可視光波形を抽出する。つまり、可視光撮像部122から取得される複数の可視光画像のそれぞれは、可視光撮像部122において当該可視光画像が撮像された時刻(time point)と対応づけられている。可視光波形演算部111は、可視光波形の所定の特徴点の間隔を取得することで、ユーザの脈波のタイミング(以下、脈波タイミングともいう)を取得する。そして、可視光波形演算部111は、得られた複数の脈波タイミングのそれぞれについて、当該脈波タイミングと一つ後の脈波タイミングとの間隔を心拍間隔時間として算出する。
Specifically, the visible light
また、可視光波形演算部111は、抽出した第2可視光波形における所定の特徴点である第3特徴点を複数抽出してもよい。具体的には、可視光波形演算部111は、第2可視光波形を脈波周期単位の複数の第3単位波形に分割したとき、複数の第3単位波形のそれぞれについて、当該第3単位波形における最大値である第3頂点、および、当該第3単位波形における最小値である第3底点の一方である第3ピーク点を抽出することで、第2可視光波形から複数の前記第3ピーク点を抽出してもよい。なお、第3ピーク点は、第3特徴点の一例である。
In addition, the visible light
可視光波形演算部111は、抽出した複数の第3ピーク点のそれぞれについて、当該第3ピーク点での第5時刻と、当該第3ピーク点に時系列で隣接する他の第3ピーク点での第6時刻との間の時間間隔である第3心拍間隔時間を算出することで、複数の前記第3心拍間隔時間を算出してもよい。
For each of the extracted third peak points, the visible light
例えば、可視光波形演算部111は、抽出した可視光波形を用いて、最も輝度の変化の大きいタイミングを特定し、特定したタイミングを脈波タイミングとして特定する。または、可視光波形演算部111は、予め保持している顔または手のパターンを用いて、複数の可視光画像における顔または手の位置を特定し、特定した位置の輝度の時間的な変化を用いて可視光波形を特定する。可視光波形演算部111は、特定した可視光波形を用いて、脈波タイミングを算出する。ここで、脈波タイミングとは、輝度の時間波形、すなわち脈波の時間波形における所定の特徴点における時刻である。所定の特徴点は、例えば、輝度の時間波形におけるピーク位置(頂点または底点の時刻)である。ピーク位置は、例えば、山登り法、自己相関法、および微分関数を用いた方法を含む公知の局所探索法を用いて、特定できる。可視光波形演算部111は、例えば、CPU101、メインメモリ102およびストレージ103などにより実現される。
For example, the visible light
一般に、脈波は、心臓の拍動に伴い末梢血管系内の血圧または体積の変化である。つまり、脈波は、心臓が収縮することにより、心臓から血液が送り出され、顔または手などに到達したとき血管の体積の変化である。このように、顔または手などにおける血管の体積が変化すると、血管を通過する血液の量が変化することとなり、ヘモグロビンなどの血液中の成分の量に依存して肌の色が変化する。このため、撮像した画像における顔または手の輝度は、脈波に応じて変化する。つまり、顔または手を複数のタイミングで撮像した画像から得られる顔または手の輝度の時間変化を用いれば、血液の移動に関する情報を取得できる。このように、可視光波形演算部111は、時系列で撮像した複数の画像から血液の移動に関する情報を演算することで、脈波タイミングを取得する。
In general, a pulse wave is a change in blood pressure or volume in the peripheral vasculature as the heart beats. That is, the pulse wave is a change in the volume of the blood vessel when blood is pumped out from the heart due to contraction of the heart and reaches the face or hand. Thus, when the volume of the blood vessel in the face or hand changes, the amount of blood passing through the blood vessel changes, and the skin color changes depending on the amount of components in the blood such as hemoglobin. For this reason, the brightness of the face or hand in the captured image changes according to the pulse wave. That is, information on blood movement can be acquired by using temporal changes in luminance of the face or hand obtained from images obtained by capturing the face or hand at a plurality of timings. As described above, the visible light
可視光領域における脈波タイミングの取得では、可視光画像中の緑色の波長域の輝度が撮像された画像が用いられることが望ましい。可視光領域において撮像された画像において、緑色近辺の波長域の輝度に、脈波による変化が大きく現れるためである。複数の画素を含む可視光画像において、多くの血液が流入している状態の顔または手に相当する画素の緑色の波長域における輝度は、少ない血液が流入している状態の顔または手に相当する画素の緑色の波長域の輝度と比べて小さい。 In obtaining the pulse wave timing in the visible light region, it is desirable to use an image in which the luminance in the green wavelength region in the visible light image is captured. This is because, in an image captured in the visible light region, a change due to the pulse wave appears greatly in the luminance in the wavelength region near the green. In a visible light image including a plurality of pixels, the luminance in the green wavelength region of a pixel corresponding to a face or hand in a state where a lot of blood is flowing is equivalent to a face or hand in a state where a small amount of blood is flowing It is smaller than the luminance in the green wavelength region of the pixel to be used.
図8の(a)は、本実施の形態における可視光画像の輝度変化、特に緑色における輝度変化の一例を示すグラフである。具体的には、図8の(a)は、可視光撮像部122によって撮像された可視光画像におけるユーザの頬の領域の緑色成分(G)の輝度変化を示す。図8の(a)のグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は緑色成分(G)の輝度を示す。図8の(a)に示す輝度変化は、脈波に起因して輝度が周期的に変化していることがわかる。
FIG. 8A is a graph showing an example of a change in luminance of a visible light image, particularly in green, in the present embodiment. Specifically, FIG. 8A shows the luminance change of the green component (G) in the cheek region of the user in the visible light image captured by the visible
日常環境下、すなわち可視光領域で肌が撮像される場合、照明による散乱光または様々な要因によって、可視光画像はノイズを含む。よって、可視光波形演算部111は、可視光撮像部122から取得した可視光画像にフィルタ等による信号処理を施し、脈波に起因する肌の輝度変化を多く含む可視光画像を得ることが望ましい。信号処理に用いるフィルタの例は、ローパスフィルタである。つまり、可視光波形演算部111は、本実施の形態では、ローパスフィルタを通した緑色成分(G)の輝度変化を用いて、可視光波形の抽出処理を行う。
When skin is imaged in a daily environment, that is, in a visible light region, a visible light image includes noise due to scattered light from lighting or various factors. Therefore, it is desirable that the visible light
図9の(a)は、本実施の形態における脈波タイミングの算出の一例を示すグラフである。図9の(a)のグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は輝度を示す。図9の(a)のグラフの時間波形おいて、時刻t1〜t5のそれぞれの点は、変曲点または頂点である。当該グラフの時間波形における各点は、特徴点としての、変曲点と、ピーク点(頂点および底点)とを含む。なお、頂点とは、時間波形において上に凸の極大値における点であり、底点とは、時間波形において下に凸の極小値における点である。時間波形に含まれる上記の各点において、前後の時刻の点のいずれよりも輝度が大きい点(頂点)における時刻、または、前後の時刻の点のいずれよりも輝度が小さい点(底点)の時刻が脈波タイミングである。 (A) of FIG. 9 is a graph which shows an example of calculation of the pulse wave timing in this Embodiment. In the graph of FIG. 9A, the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates luminance. In the time waveform of the graph of FIG. 9A, each point at times t1 to t5 is an inflection point or a vertex. Each point in the time waveform of the graph includes an inflection point and a peak point (vertex and bottom point) as feature points. The vertex is a point at the maximum value that is convex upward in the time waveform, and the base point is the point at the minimum value that is convex downward in the time waveform. At each of the above points included in the time waveform, the time at the point (vertex) where the luminance is higher than any of the previous or subsequent time points, or the point (bottom point) where the luminance is lower than any of the previous or subsequent time points. Time is pulse wave timing.
図9の(a)に示すグラフの輝度時間波形を用いて、頂点の位置を特定する方法、つまりピーク探索の方法を説明する。可視光波形演算部111は、当該輝度の時間波形において、現在の参照点を時刻t2の点とする。可視光波形演算部111は、時刻t2の点と、一つ前の時刻t1の点とを比較し、かつ、時刻t2の点と、一つ後の時刻t3の点とを比較する。可視光波形演算部111は、参照点の輝度が、一つ前の時刻の点および一つ後の時刻の点のそれぞれの輝度よりも大きい場合、正と判定する。つまり、この場合、可視光波形演算部111は、参照点がピーク点(頂点)であって、その参照点の時刻が脈波タイミングであると判定する。
A method for specifying the position of the vertex, that is, a peak searching method will be described using the luminance time waveform of the graph shown in FIG. The visible light
一方で、可視光波形演算部111は、参照点の輝度が、一つ前の時刻の点および一つ後の時刻の点の少なくとも一方の輝度よりも小さい場合、否と判定する。つまり、この場合、可視光波形演算部111は、参照点がピーク点(頂点)ではなく、その参照点の時刻が脈波タイミングではないと判定する。
On the other hand, the visible light
図9の(a)において、時刻t2の点の輝度は時刻t1の点の輝度より大きいが、時刻t2の点の輝度は時刻t3の点の輝度よりは小さいため、可視光波形演算部111は、時刻t2の点を否と判定する。次に、可視光波形演算部111は、参照点を一つインクリメントし、次の時刻t3の点を参照点とする。時刻t3の点の輝度は、時刻t3の一つ前の時刻t2の点および時刻t3の一つ後の時刻t4の点のそれぞれの輝度より大きいため、可視光波形演算部111は、時刻t3の点を正と判定する。可視光波形演算部111は、正と判定した点の時刻を脈波タイミングとして相関度演算部113に出力する。これにより、図9の(b)に示すように、白丸印の時刻が脈波タイミングとして特定される。
In FIG. 9A, the luminance at the point at time t2 is larger than the luminance at the point at time t1, but the luminance at the point at time t2 is smaller than the luminance at the point at time t3. The point at time t2 is determined as NO. Next, the visible light
また、可視光波形演算部111は、脈波タイミングの特定において、一般的な心拍数(例えば60bpmから180bpm)の知識に基づき、心拍間隔時間が例えば333msから1000msまでの間であることを考慮して脈波タイミングを特定してもよい。可視光波形演算部111は、一般的な心拍間隔時間を考慮することにより、全ての点において上述の輝度の比較を行う必要がなく、一部の点においてのみ輝度の比較を行えば、適切な脈波タイミングを特定できる。つまり、最近に取得された脈波タイミングから333ms以降1000ms以前の範囲にある各点を参照点として用いて上述の輝度の比較を行えばよい。この場合、その範囲以前の点を参照点として用いた輝度の比較を行うことなく、次の脈波タイミングを特定できる。したがって、日常環境時にロバストな脈波タイミングの取得が可能となる。
In addition, the visible light
可視光波形演算部111は、さらに、得られた隣り合う脈波タイミングの時間差を算出することで心拍間隔時間を算出する。心拍間隔時間は、時系列で変動する。このため、同一の期間において取得した赤外光波形から特定した脈波の心拍間隔時間と比較することで、可視光波形と赤外光波形の所定の特徴点における相関度の演算に利用することができる。
The visible light
図10は、時系列で取得した心拍間隔時間の例を示すグラフである。図10のグラフにおいて、横軸は時系列に取得した心拍間隔時間に対応付けられたデータナンバーを示し、縦軸は心拍間隔時間を示す。図10に示すように、心拍間隔時間は、時刻によって変動しているのがわかる。なお、データナンバーとは、データ(ここでは心拍間隔時間)がメモリに記憶された順番を示す。つまり、n番目(nは自然数)に記録された心拍間隔時間に対応するデータナンバーは「n」となる。 FIG. 10 is a graph showing an example of heartbeat interval times acquired in time series. In the graph of FIG. 10, the horizontal axis indicates the data number associated with the heartbeat interval time acquired in time series, and the vertical axis indicates the heartbeat interval time. As shown in FIG. 10, it can be seen that the heartbeat interval time varies with time. The data number indicates the order in which data (here, heartbeat interval time) is stored in the memory. That is, the data number corresponding to the heartbeat interval time recorded in the nth (n is a natural number) is “n”.
可視光波形演算部111は、さらに、可視光波形において、脈波タイミング直後の変曲点の時刻を抽出してもよい。具体的には、可視光波形演算部111は、可視光波形の輝度値の一次微分を算出することで可視光微分輝度の極小点を取得し、その極小点となる時刻を変曲点の時刻(以下、変曲点タイミングと言う)を算出する。つまり、可視光波形演算部111は、所定の特徴点として、頂点から底点までの間の変曲点を複数抽出してもよい。
The visible light
また、可視光波形演算部111は、変曲点タイミングの算出においても、一般的な心拍数の知識に基づき、心拍間隔時間が例えば、333msから1000msまでの間であることを考慮して変曲点タイミングを算出してもよい。これにより、可視光波形にまったく心拍とは関係のない変曲点が含まれていたとしても、当該変曲点を特定することがないため、より正確に変曲点タイミングを算出することができる。
The visible light
図11は、脈波から変曲点を抽出する方法を説明するためのグラフである。具体的には、図11の(a)は、可視光画像から得られた可視光波形を示すグラフであり、図11の(b)は、図11の(a)の一次微分値をプロットしたグラフである。図11の(a)では、丸印がピーク点のうちの頂点を表し、X印が変曲点を表す。図11の(b)では、丸印が図11の(a)における頂点に対応する点を示し、X印が図11の(a)における変曲点に対応する点を示す。図11の(a)のグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は輝度値を示す。また、図11の(b)のグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は、輝度値の微分係数を示す。 FIG. 11 is a graph for explaining a method of extracting an inflection point from a pulse wave. Specifically, (a) of FIG. 11 is a graph showing a visible light waveform obtained from a visible light image, and (b) of FIG. 11 plots the first derivative values of (a) of FIG. It is a graph. In FIG. 11A, a circle represents a peak among peak points, and an X represents an inflection point. In (b) of FIG. 11, a circle indicates a point corresponding to the vertex in (a) of FIG. 11, and an X indicates a point corresponding to the inflection point in (a) of FIG. In the graph of FIG. 11A, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the luminance value. In the graph of FIG. 11B, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the derivative of the luminance value.
可視光波形の抽出では、前述のように特に緑色の光が撮像された可視光画像を用いる。この可視光波形の抽出の原理を説明する。脈波に応じて顔または手などの血管中の血液量が増減した場合、血中のヘモグロビンの量が血液量に応じて増減する。つまり、血管中の血液量の増減に応じて、緑色の波長域の光を吸収するヘモグロビンの量が増減する。このため、可視光撮像部122において撮像された可視光画像では、血液量の増減に応じて、血管付近の肌の色が変化することになり、可視光の特に緑色成分の輝度値が変動する。具体的には、ヘモグロビンが緑色の光を吸収するため、可視光画像における輝度値は、ヘモグロビンに吸収された分だけ減少する。
In the extraction of the visible light waveform, a visible light image in which green light is captured as described above is used. The principle of this visible light waveform extraction will be described. When the blood volume in blood vessels such as the face or hand increases or decreases according to the pulse wave, the amount of hemoglobin in the blood increases or decreases according to the blood volume. That is, the amount of hemoglobin that absorbs light in the green wavelength region increases or decreases according to the increase or decrease of the blood volume in the blood vessel. For this reason, in the visible light image captured by the visible
さらに、可視光波形は、底点から頂点までの勾配よりも、頂点から次の底点までの勾配の方が急であるという特徴を持つ。したがって、底点から頂点までの間では、比較的ノイズの影響を受けやすい。一方で、頂点から次の底点までの間では、勾配が急なため、ノイズの影響を受けにくい。このため、頂点から底点までの間に存在する変曲点タイミングもまた、ノイズの影響を受けにくく、比較的安定して取得しやすいという特徴をもつ。以上のことから、可視光波形演算部111は、頂点から底点までに存在する変曲点間の時間差を、心拍間隔時間として算出してもよい。
Further, the visible light waveform has a characteristic that the gradient from the top point to the next bottom point is steeper than the gradient from the bottom point to the top point. Therefore, it is relatively susceptible to noise between the bottom point and the apex. On the other hand, since the slope is steep from the top to the next bottom point, it is not easily affected by noise. For this reason, the inflection point timing existing between the vertex and the bottom point is also less susceptible to noise and has a feature that it can be obtained relatively stably. From the above, the visible light
また、前述した可視光波形のピーク点は、変曲点の直前において微分係数が0になる部分である。具体的には、図11の(b)に示すように、変曲点であるX印の直前の微分係数が0となる点の時刻が図11の(a)の頂点を示す丸印の時刻となっているのがわかる。この特徴を用いて、可視光波形演算部111は、可視光波形から取得する頂点を変曲点の直前の頂点だけに限定してもよい。
Moreover, the peak point of the visible light waveform described above is a portion where the differential coefficient becomes 0 immediately before the inflection point. Specifically, as shown in FIG. 11 (b), the time at which the differential coefficient immediately before the mark X, which is the inflection point, becomes 0, is the time indicated by the circle indicating the apex in FIG. 11 (a). You can see that Using this feature, the visible light
可視光波形演算部111は、さらに、可視光波形の頂点から底点までの傾きを算出する。可視光波形演算部111は、複数の第1頂点のうちの一の第1頂点と、複数の第1底点のうちの、当該一の第1頂点の時系列における直後の一の第1底点とを結ぶ第1直線の第1の傾きを算出する。可視光波形における上記傾きは、可視光光源121の輝度を調整することにより、できるだけ大きい値である方がよい。これは、傾きが大きければ大きいほど、より可視光波形における頂点の尖度が大きくなり、フィルタ処理等による脈波タイミングの時間ずれが、小さくなるからである。
The visible light
図12は、可視光波形の傾きを演算する方法を説明するための可視光波形を示すグラフである。図12のグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は輝度値を示し、丸印は頂点を示し、三角印は底点を示す。可視光波形演算部111では、頂点(丸印)とその次にある底点(三角印)とを直線で結び、その直線の傾きを算出する。ここで算出した傾きは、可視光光源121における光源が発する光の光量、可視光撮像部122で取得するユーザの肌の部位などに応じて異なる。したがって、脈波がクリアに取得できる、例えば、心拍間隔時間が333msから1000msまでの間で取得し続けられるように、可視光光源121の光量、可視光撮像部122におけるユーザの部位に対応するROIをそれぞれ設定し、傾き情報を記録し、赤外光の脈波における傾き情報と比較することができる。また、可視光波形演算部111は、初期状態、すなわち、可視光光源121がONになってから、光源制御部114によって、可視光光源121の可視光の光量または赤外光光源123の赤外光の光量を変化させるまでの状態における、可視光波形における頂点から底点までの間の傾きを第1の傾きAとしてメモリ(例えばストレージ103)に記録する。脈波計測装置10は、可視光波形と赤外光波形との間の特徴点を比較しながら、徐々に可視光光源121の光量を0にしていき、赤外光光源123の光量を増加させていくことを特徴としている。このように、可視光の光量を徐々に減少させるため、可視光波形の頂点から底点までの傾きが最も大きくなるのは、初期状態である。
FIG. 12 is a graph showing a visible light waveform for explaining a method of calculating the slope of the visible light waveform. In the graph of FIG. 12, the horizontal axis indicates time, the vertical axis indicates the luminance value, the circle indicates a vertex, and the triangle indicates a bottom point. The visible light
(赤外光波形演算部)
赤外光波形演算部112は、赤外光撮像部124から赤外光画像を取得し、取得した赤外光画像からユーザの脈波を示す波形である赤外光波形を抽出する。赤外光波形演算部112は、赤外光光源123の光量の制御が行われる前において取得した第1赤外光画像から、第1赤外光波形を抽出する。また、赤外光波形演算部112は、赤外光光源123の光量の制御が行われた後において取得した第2赤外光画像から、第2赤外光波形を抽出する。なお、赤外光光源123の光量の制御が行われるとは、後述する光源制御部114により、赤外光光源123における赤外光の光量を増加させる第2制御信号、または、赤外光光源123における赤外光の光量を現象させる第4制御信号が赤外光光源123に出力されることを指す。このように、赤外光撮像部124から取得される複数の赤外光画像には、赤外光光源123の光量の制御が行われる前において取得される第1赤外光画像と、赤外光光源123の光量の制御が行われた後において取得される第2赤外光画像とが含まれる。
(Infrared light waveform calculation unit)
The infrared light
赤外光波形演算部112は、抽出した第1赤外光波形における所定の特徴点である第2特徴点を複数抽出してもよい。具体的には、赤外光波形演算部112は、第1赤外光波形を脈波周期単位の複数の第2単位波形に分割したとき、複数の第2単位波形のそれぞれについて、当該第2単位波形おける最大値である第2頂点、および、当該第2単位波形における最小値である第2底点の一方である第2ピーク点を抽出することで、第1赤外光波形から複数の第2ピーク点を抽出する。なお、第2ピーク点は、第2特徴点の一例である。
The infrared light
赤外光波形演算部112は、赤外光波形の特徴点として、可視光波形演算部111と同様に、脈波のタイミングを取得し、隣り合う脈波のタイミングから心拍間隔時間を演算する。つまり、赤外光波形演算部112は、抽出した複数の第2特徴点のそれぞれについて、当該第2特徴点に隣接する他の第2特徴点との間の時間を第2心拍間隔時間として算出する。具体的には、赤外光波形演算部112は、複数の赤外光画像から抽出される輝度の時間変化に基づいて、赤外光波形を抽出する。つまり、赤外光撮像部124から取得される複数の赤外光画像のそれぞれは、赤外光撮像部124において当該赤外光画像が撮像された時刻(time point)と対応付けられている。例えば、赤外光波形演算部112は、抽出した複数の第2ピーク点のそれぞれについて、当該第2ピーク点での第3時刻と、当該第2ピーク点に時系列で隣接する他の第2ピーク点での第4時刻との間の時間間隔である第2心拍間隔時間を算出することで、複数の第2心拍間隔時間を算出する。
Similar to the visible light
赤外光波形演算部112は、抽出した第2赤外光波形における所定の特徴点である第4特徴点を複数抽出してもよい。具体的には、赤外光波形演算部112は、第2赤外光波形を脈波周期単位の複数の第4単位波形に分割したとき、複数の第4単位波形のそれぞれについて、当該第4単位波形おける最大値である第4頂点、および、当該第4単位波形における最小値である第4底点の一方である第4ピーク点を抽出することで、第2赤外光波形から複数の第4ピーク点を抽出してもよい。なお、第4ピーク点は、第4特徴点の一例である。
The infrared light
赤外光波形演算部112は、抽出した複数の第4ピーク点のそれぞれについて、当該第4ピーク点での第7時刻と、当該第4ピーク点に時系列で隣接する他の第4ピーク点での第8時刻との間の時間間隔である第4心拍間隔時間を算出することで、複数の第4心拍間隔時間を算出ししてもよい。
For each of the plurality of extracted fourth peak points, the infrared light
ここで、赤外光波形演算部112は、可視光波形演算部111と同様に、赤外光波形の所定の特徴点としてのピーク位置を、例えば、山登り法、自己相関法、および微分関数を用いた方法を含む公知の局所探索法を用いて、特定できる。また、赤外光波形演算部112は、可視光波形演算部111と同様に、例えば、CPU101、メインメモリ102およびストレージ103などにより実現される。
Here, similarly to the visible light
一般に、赤外光画像では、可視光画像と同様に、ヘモグロビンなどの血液中の成分の量に依存して、画像における肌領域、例えば、顔または手の輝度が変化する。つまり、顔または手を複数のタイミングで撮像した画像から得られる顔または手の輝度の時間変化を用いれば、血液の移動に関する情報を取得できる。このように、赤外光波形演算部112は、時系列で撮像した複数の画像から血液の移動に関する情報を演算することで、脈波タイミングを取得する。
In general, in an infrared light image, as in a visible light image, the luminance of a skin region, for example, a face or a hand in the image changes depending on the amount of a component in blood such as hemoglobin. That is, information on blood movement can be acquired by using temporal changes in luminance of the face or hand obtained from images obtained by capturing the face or hand at a plurality of timings. In this manner, the infrared light
赤外光領域における脈波タイミングの取得では、赤外光画像中の800nm以上の波長域の輝度が撮像された画像が用いられることが望ましい。赤外光領域において撮像された画像において、800〜950nm近辺の波長域の輝度に、脈波による変化が大きく現れるためである。 In acquiring the pulse wave timing in the infrared light region, it is desirable to use an image in which the luminance in the wavelength region of 800 nm or more in the infrared light image is captured. This is because, in an image captured in the infrared light region, a change due to the pulse wave appears greatly in the luminance in the wavelength region near 800 to 950 nm.
図8の(b)は、本実施の形態における赤外光画像の輝度変化の一例を示すグラフである。具体的には、図8の(b)は、赤外光撮像部124によって撮像された赤外光画像におけるユーザの頬の領域の輝度変化を示す。図8の(b)のグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は輝度を示す。図8の(b)に示す輝度変化は、脈波に起因して輝度が周期的に変化していることがわかる。
FIG. 8B is a graph showing an example of the luminance change of the infrared light image in the present embodiment. Specifically, FIG. 8B shows a change in luminance of the cheek region of the user in the infrared light image captured by the infrared
しかし、赤外光領域で肌を撮像する場合、可視光領域で肌を撮像する場合に比べ、ヘモグロビンによる赤外光の吸収量が少ない。つまり、体動等の様々な要因によって、赤外光領域で撮像された赤外光画像はノイズを含みやすい。よって、撮像された赤外光画像にフィルタ等による信号処理を施し、適切な光量の赤外光をユーザの肌領域に照射することで、脈波に起因する肌の輝度変化を多く含む赤外光画像を得ることが望ましい。信号処理に用いるフィルタの例は、ローパスフィルタである。つまり、赤外光波形演算部112は、本実施の形態では、ρバスフィルタを通した赤外光の輝度変化を用いて、赤外光波形の抽出処理を行う。なお、赤外光光源123による赤外光の光量の決定方法については、相関度演算部113または、光源制御部114において記述する。
However, when skin is imaged in the infrared light region, the amount of absorption of infrared light by hemoglobin is less than when skin is imaged in the visible light region. That is, the infrared light image captured in the infrared light region is likely to contain noise due to various factors such as body movement. Therefore, by applying signal processing to the captured infrared light image using a filter or the like and irradiating the user's skin area with an appropriate amount of infrared light, the infrared light contains many skin luminance changes caused by pulse waves. It is desirable to obtain a light image. An example of a filter used for signal processing is a low-pass filter. In other words, in this embodiment, the infrared light
次に、赤外光波形演算部112における、ピーク探索の方法について説明する。赤外光波形におけるピーク探索は、可視光波形におけるピーク探索と同様の方法を利用できる。
Next, a peak search method in the infrared light
赤外光波形演算部112は、脈波タイミングの特定において、可視光波形演算部111と同様に、一般的な心拍数(例えば60bpmから180bpm)の知識に基づき、心拍間隔時間が例えば333msから1000msまでの間であることを考慮して脈波タイミングを特定してもよい。赤外光波形演算部112は、一般的な心拍間隔時間を考慮することにより、全ての点において上述の輝度の比較を行う必要がなく、一部の点においてのみ輝度の比較を行えば、適切な脈波タイミングを特定できる。つまり、最近に取得された脈波タイミングから333ms以降1000ms以前の範囲にある各点を参照点として用いて上述の輝度の比較を行えばよい。この場合、その範囲以前の点を参照点として用いた輝度の比較を行うことなく、次の脈波タイミングを特定できる。
As with the visible light
赤外光波形演算部112は、可視光波形演算部111と同様に、得られた隣り合う脈波タイミングの時間差を算出することで心拍間隔時間を算出する。また、赤外光波形演算部112は、さらに、赤外光波形において、脈波タイミング直後の変曲点の時刻を抽出してもよい。そして、例えば、赤外光波形演算部112は、赤外光波形の輝度値の一次微分を算出することで赤外光微分輝度の極小点を取得し、その極小点となる時刻を変曲点の時刻(変曲点タイミング)を算出する。つまり、赤外光波形演算部112は、所定の特徴点として、頂点から底点までの間の変曲点を複数抽出してもよい。
Similar to the visible light
また、赤外光波形演算部112は、可視光波形演算部111と同様に、赤外光波形の頂点から底点までの傾きについての演算を行う。つまり、赤外光波形演算部112は、第2赤外光波形における、複数の第4頂点のうちの一の第4頂点と、複数の第4底点のうちの、当該一の第4頂点の時系列における直後の一の第4底点とを結ぶ第2直線の傾きである第2の傾きを算出する。
Similarly to the visible light
以上のように、赤外光波形演算部112は、可視光波形演算部111と同様の処理を行うことで、所定の特徴点を第2特徴点として複数抽出する。しかし、赤外光波形は、可視光波形と比較すると、光源から出る赤外光の光量によって、大きく変化する。つまり、赤外光波形は、可視光波形よりも光源の光量の影響を受けやすい。
As described above, the infrared light
図13は、赤外光光源の光量の異なるレベルごとに、赤外光カメラで人の肌画像を取得した場合の赤外光波形を示すグラフである。図13では、(a)から(d)まで、順に赤外光光源における光量のレベルを増加させている。すなわち、光源レベルは、光源レベル1が最も光量が少なく、光源レベルが増加する毎に光量が多くなり、光源レベル4が最も光量が多いことを示している。なお、光源レベルは、レベルが1増加するごとに光源の制御電圧が約0.5V増加することを示す。また、図13の各グラフにおける丸印は、脈波のピーク位置(頂点)を示している。図13の(a)のように、光源における光量が少ないと、赤外光光源からの赤外光よりもノイズが多くなり、脈波タイミングの特定が難しい。一方で、図13の(c)や(d)のように、光源における光量が多いと、脈波に応じた肌の輝度の変化が光源の光量に埋もれてしまい、脈波の形が小さくなり、脈波タイミングの特定が難しい。
FIG. 13 is a graph showing an infrared light waveform when a human skin image is acquired by an infrared light camera for each level of the light amount of the infrared light source. In FIG. 13, the light amount level in the infrared light source is increased in order from (a) to (d). That is, the light source level indicates that the
ところで、可視光を照射し可視光領域で撮像した画像を用いて脈波を取得する場合、ユーザの目にとって強すぎない光量で可視光を照射しても、その照射量で十分に脈波を取得できる。しかしながら、赤外光を照射し赤外光領域で撮像した画像を用いて脈波を取得する場合、赤外光の光量を制御しても、上述したように、ノイズを含んだり赤外光の光量が多くなりすぎたりする。このため、かなり絞られた光量の範囲内でしか、脈波の取得は難しい。また、赤外光光源の光量だけ所定の値に予め決めていても、取得する肌の部位や、ユーザの肌質、肌の色等によっても変化するため、予め適切な光量を決めておくことは難しい。したがって、次に述べる相関度演算部113によって、可視光波形と赤外光波形とが一致するように、可視光の光量を絞りながら、赤外光の光量を適切な値になる制御を行う必要がある。
By the way, when acquiring a pulse wave using an image that is irradiated with visible light and captured in the visible light region, even if the visible light is irradiated with a light amount that is not too strong for the user's eyes, the pulse wave is sufficiently emitted with the irradiation amount. You can get it. However, when acquiring a pulse wave using an image that is irradiated with infrared light and captured in the infrared light region, even if the light amount of the infrared light is controlled, as described above, it contains noise or the infrared light There is too much light. For this reason, it is difficult to acquire a pulse wave only within a considerably narrow light amount range. In addition, even if the amount of light from the infrared light source is determined in advance to a predetermined value, it varies depending on the area of the skin to be acquired, the skin quality of the user, the color of the skin, and the like. Is difficult. Therefore, it is necessary to control the amount of infrared light to an appropriate value while reducing the amount of visible light so that the visible light waveform matches the infrared light waveform by the correlation
(相関度演算部)
相関度演算部113は、可視光波形演算部111から得られた可視光波形と、赤外光波形演算部112から得られた赤外光波形との間の相関度を演算する。そして、相関度演算部113は、算出した相関度に応じて、可視光光源121および赤外光光源123における各光量を調整する指令を決定し、決定した指令を光源制御部114に送る。
(Correlation degree calculation part)
The correlation
相関度演算部113は、第1可視光波形から算出した複数の第1心拍間隔時間と、第1赤外光波形から算出した複数の第2心拍間隔時間とを、可視光波形演算部111および赤外光波形演算部112からそれぞれ取得する。そして、相関度演算部113は、時系列において互いに対応する、複数の第1心拍間隔時間と、複数の第2心拍間隔時間との間の第1相関度を演算する。
Correlation
また、相関度演算部113は、第2可視光波形から算出した複数の第3心拍間隔時間と、第2赤外光波形から算出した複数の第4心拍間隔時間とを、可視光波形演算部111および赤外光波形演算部112からそれぞれ取得する。そして、相関度演算部113は、時系列において互いに対応する、複数の第3心拍間隔時間と、複数の第4心拍間隔時間との間の第2相関度を演算してもよい。
Further, the correlation
図14は、第1心拍間隔時間と、第2心拍間隔時間とのそれぞれを時系列順のデータでプロットしたものを示すグラフである。図14のグラフにおいて、横軸は時系列におけるデータナンバーを示し、縦軸は各データナンバーに対応する心拍間隔時間を示す。なお、ここで、データナンバーとは、各心拍間隔時間のデータが記録されたメモリに記憶された順番を示す。つまり、第1心拍間隔時間において、n番目(nは自然数)に記録された心拍間隔時間に対応するデータナンバーは「n」となる。また、第2心拍間隔時間において、n番目(nは自然数)に記録された心拍間隔時間に対応するデータナンバーは「n」となる。さらに、第1心拍間隔時間と第2心拍間隔時間とは、同一のタイミングにおける脈波が計測された結果であるので、原則として計測誤差がない限り、データナンバーが同一であればほぼ同じタイミングにおける脈波を計測した結果といえる。つまり、複数の第1心拍間隔時間および複数の第2心拍間隔時間とは、時系列で互いに対応する1組の第1心拍間隔時間および第2心拍間隔時間とを含む。 FIG. 14 is a graph showing the first heartbeat interval time and the second heartbeat interval time plotted with data in time series order. In the graph of FIG. 14, the horizontal axis indicates the data numbers in time series, and the vertical axis indicates the heartbeat interval time corresponding to each data number. Here, the data number indicates the order in which data of each heartbeat interval time is stored in the memory. That is, in the first heartbeat interval time, the data number corresponding to the heartbeat interval time recorded nth (n is a natural number) is “n”. In the second heartbeat interval time, the data number corresponding to the heartbeat interval time recorded nth (n is a natural number) is “n”. Furthermore, since the first heartbeat interval time and the second heartbeat interval time are the results of measuring the pulse wave at the same timing, as a general rule, as long as there is no measurement error, if the data numbers are the same, the timing is almost the same. It can be said that it is the result of measuring the pulse wave. That is, the plurality of first heart beat interval times and the plurality of second heart beat interval times include a pair of first heart beat interval times and second heart beat interval times corresponding to each other in time series.
相関度演算部113は、相関法を用いて、複数の第1心拍間隔時間および複数の第2心拍間隔時間の相関度の演算を行う。具体的には、相関度演算部113は、以下の(式1)を用いて、時系列において互いに対応する、複数の第1心拍間隔時間と、複数の第2心拍間隔時間との間の第1相関係数を、第1相関度として演算する。
The correlation
また、相関度演算部113は、以下の(式2)を用いて、時系列において互いに対応する、複数の第3心拍間隔時間と、複数の第4心拍間隔時間との間の第2相関係数を、第2相関度として演算する。
Further, the correlation
相関度演算部113は、例えば、第1相関係数が第2の閾値、例えば、0.8以上であれば、複数の第1心拍間隔時間と、複数の第2心拍間隔時間がほぼ一致しているとして判断し、光源制御部114に、ほぼ一致していることを示す信号として、例えば、「TRUE」の信号を送信する。一方で、相関度演算部113は、相関係数が第2の閾値、例えば、0.8よりも小さい値であれば、複数の第1心拍間隔時間と、複数の第2心拍間隔時間とが一致していないと判断し、光源制御部114に、一致していないことを示す信号として、例えば、「FALSE」の信号を送信する。相関度演算部113は、第1相関係数と同様に第2相関係数に対しても上記の処理を行う。
For example, if the first correlation coefficient is a second threshold value, for example, 0.8 or more, the correlation
また、相関度演算部113は、第1心拍間隔時間および第2心拍間隔時間の相関度だけでなく、各心拍間隔時間が適切であるかを判定し、判定結果を光源制御部114に送信してもよい。相関度演算部113は、具体的には、複数の第1心拍間隔時間および複数の第2心拍間隔時間のうちで、時系列で互いに対応する第1心拍間隔時間および第2心拍間隔時間との間の絶対誤差が第3の閾値(例えば200ms)を超えているか否かを判定する。相関度演算部113は、例えば、データナンバーが同一の第1心拍間隔時間および第2心拍間隔時間の絶対誤差を算出し、当該絶対誤差が第3の閾値を超えているか否かを判定する。そして、相関度演算部113は、例えば、当該絶対誤差が第3の閾値を超えると判定した場合、可視光波形および赤外光波形のうちのいずれかのピーク点の数が過剰であると判定する。そして、相関度演算部は、ピーク点の数が過剰である方の波形(可視光波形または赤外光波形)を光源制御部114に送信する。なお、絶対誤差の演算は下記の式3により得られる。
Further, the correlation
e=RRIRGB−RRIIR・・・(式3) e = RRI RGB -RRI IR (Formula 3)
式1において、eは、対応する第1心拍間隔時間および第2心拍間隔時間との絶対誤差を示し、RRIRGBは第1心拍間隔時間を示し、RRIIRは第2心拍間隔時間を示す。
In
また、相関度演算部113は、eが(−1)×第3の閾値(例えば、−200ms)より小さければ、可視光におけるピーク点の数が過剰であると判定し、eが第3の閾値(例えば、200ms)より大きければ、赤外光におけるピーク点の数が過剰であると判定する。そして、相関度演算部113は、判定結果として、ピーク点の数が過剰である方の波形が可視光波形か赤外光波形かを示す情報を、光源制御部114に送信する。このように、2つの波形の対応する心拍間隔時間のずれから、どちらか波形においてピーク点を過剰に取得しいている、もしくは、ピーク点の取得に失敗していることを特定できる。
Further, if e is smaller than (−1) × third threshold (for example, −200 ms), correlation
相関度演算部113は、例えば、対応する第1心拍間隔時間および第2心拍間隔時間の絶対誤差が第3の閾値を超えており、かつ、可視光波形において、ピーク点が過剰に取得されていると判定した場合、光源制御部114に当該判定の結果を示す「False,RGB」の信号を送信する。なお、相関度演算部113は、絶対誤差が第3の閾値を超えており、かつ、赤外光波形において、ピーク点が過剰に取得されていると判定した場合、光源制御部114に当該判定の結果を示す「False,IR」の信号を送信する。
Correlation
図15は、心拍間隔時間が適切であるか否かの判定の具体例について説明するための図である。図15の(a)は、取得された複数の心拍間隔時間が適切でない場合を示すグラフである。図15の(b)は、図15の(a)に対応した、可視光波形または赤外光波形の一例を示すグラフである。図15の(a)のグラフにおいて、横軸は時系列におけるデータナンバーを示し、縦軸は各データナンバーに対応する心拍間隔時間を示す。図15の(b)のグラフにおいて、横軸は時間示し、縦軸は画像における輝度を示す。 FIG. 15 is a diagram for describing a specific example of determining whether or not the heartbeat interval time is appropriate. FIG. 15A is a graph showing a case where a plurality of acquired heartbeat intervals are not appropriate. FIG. 15B is a graph showing an example of a visible light waveform or an infrared light waveform corresponding to FIG. In the graph of FIG. 15A, the horizontal axis indicates the data numbers in time series, and the vertical axis indicates the heartbeat interval time corresponding to each data number. In the graph of FIG. 15B, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates luminance in the image.
図15の(a)において、点線で囲んだ二点の心拍間隔時間が適切でない部分である。心拍間隔時間は、一般的にゆらぎながら変動するが、急激に値が変動することはほぼない。例えば、図15の(a)に示すように点線で囲んだ部分以外の領域では、平均値が約950msであり、その標準偏差は約50msである。しかし、点線で囲まれた2点の心拍間隔時間は、約600〜700msと急激に値が変化している。これは、図15の(b)における破線が引かれた部分がピーク点として取得されていることが原因で起こる。すなわち、可視光波形演算部111または赤外光波形演算部112においてピーク点が過剰に取得されたことによって起こる。
In FIG. 15A, the two heartbeat intervals surrounded by a dotted line are not appropriate. The heartbeat interval time generally fluctuates and fluctuates, but the value hardly fluctuates abruptly. For example, as shown in FIG. 15A, in the region other than the portion surrounded by the dotted line, the average value is about 950 ms, and the standard deviation is about 50 ms. However, the value of the heartbeat interval time at the two points surrounded by the dotted line changes abruptly to about 600 to 700 ms. This occurs because the portion with the broken line in FIG. 15B is acquired as the peak point. That is, it occurs when the peak points are acquired excessively in the visible light
可視光波形演算部111または赤外光波形演算部112のどちらかのみにおいて、図15に示したような結果が得られた場合、複数の第1心拍間隔時間および複数の第2心拍間隔時間のデータ数を比較すると、データ数が一致しなくなる。
When only the visible light
図16にその様子を示す。図16は、可視光波形においてピーク点の過剰取得が行われ、対応する赤外光波形においてピーク点の過剰取得が行われなかった場合の例を説明するための図である。 This is shown in FIG. FIG. 16 is a diagram for explaining an example in the case where excessive acquisition of peak points is performed in the visible light waveform and no excessive acquisition of peak points is performed in the corresponding infrared light waveform.
複数の第1または第2心拍間隔時間のデータは、例えば、(データNo、心拍間隔時間)という形式でストレージ103に格納する。可視光波形において取得される複数の第1心拍間隔時間を示すデータは、例えば、(x、t20−t11)、(x+1、t12−t20)、(x+2、t13−t12)となる。また、赤外光波形において取得される複数の第2心拍間隔時間を示すデータは、例えば、(x、t12−t11)、(x+1、t13−t12)となる。これにより、可視光波形および赤外光波形のそれぞれにおいて取得されたデータを比較すると、同じ時間区間t11〜t13の間で取得されたデータであるのに、データ数がずれてしまっている。これにより、その後の第1心拍間隔時間および第2心拍間隔時間の間のデータの対応関係が全てずれ、心拍間隔時間の時間変動の相関度がずれることになる。
A plurality of data of the first or second heart beat interval time is stored in the
したがって、相関度演算部113は、可視光波形演算部111と赤外光波形演算部112とで得られた、第3または第4心拍間隔時間の各データナンバーにおける心拍間隔時間の絶対誤差が、第3の閾値、例えば、200ms以上であるとき、ピーク点の数が多い方の脈波ピークを一つ削除する。そして、相関度演算部113は、削除したピークに対応するデータナンバーから以降のデータナンバーを一つ分ずつ減らす処理を行う。
Therefore, the correlation
相関度演算部113は、上記のように、ピーク点(つまり、所定の特徴点)が過剰に取得されていると判定した場合、所定の特徴点が多い方の波形(可視光波形または赤外光波形)における心拍間隔時間の演算の基準となった所定の特徴点を当該心拍間隔時間の演算対象から除外してもよい。つまり、相関度演算部113は、eが(−1)×第3の閾値より小さければ、当該eを算出するのに用いたRRIRGBの演算の基準となったピーク点を第1心拍間隔時間の演算対象から除外する。相関度演算部113は、eが第3の閾値より大きければ、当該eを算出するのに用いたRRIIRの演算の基準となったピーク点を第2心拍間隔時間の演算対象から除外する。
When it is determined that the peak points (that is, the predetermined feature points) are acquired excessively as described above, the correlation
つまり、相関度演算部113は、複数の第3心拍間隔時間および複数の第4心拍間隔時間のうち、時系列で互いに対応する第3心拍間隔時間および第4心拍間隔時間との間の絶対誤差が第3の閾値を超えているか否かを判定する。そして、相関度演算部113は、絶対誤差が第3の閾値を超えていると判定した場合、複数の第3ピーク点の数と、複数の第4ピーク点の数とを比較する。相関度演算部113は、第3の閾値を超えていると判定された第3心拍間隔時間および第4心拍間隔時間のうち、比較の結果、数が多いと判定された方のピーク点により算出された心拍間隔時間を特定する。相関度演算部113は、特定した心拍間隔時間の演算の基準となったピーク点を当該心拍間隔時間の演算対象から除外する。
That is, the
また、ピーク点の過剰取得は、取得した波形(可視光波形または赤外光波形)においてノイズが多いことにより起きる。このため、過剰取得した方の波形が可視光波形であるか、赤外光波形であるかを把握し、例えば、上述したように「FALSE,RGB」というような信号を生成し、生成した信号を光源制御部114に送信する。つまり、光源制御部114は、「FALSE,RGB」の信号を受信すれば、可視光波形と赤外光波形との間の心拍間隔時間が一致していないこと、および、一致していない原因は可視光波形であることを把握できる。このように、可視光波形と赤外光波形とのピーク点の取得におけるデータずれを把握でき、把握した結果を示す情報を光源制御部114に送信できるため、可視光波形および赤外光波形におけるユーザの脈波をより正確に取得することが可能になる。
Further, excessive acquisition of peak points occurs due to a lot of noise in the acquired waveform (visible light waveform or infrared light waveform). For this reason, it is ascertained whether the excessively acquired waveform is a visible light waveform or an infrared light waveform, and for example, a signal such as “FALSE, RGB” is generated as described above, and the generated signal Is transmitted to the light
なお、相関度演算部113では、第1心拍間隔時間と第2心拍間隔時間との相関度の判定において、第2の閾値を0.8として判定したが、これに限るものではない。具体的には、ユーザが計測したい生体情報の正確性に応じて、第2の閾値を変えてもよい。例えば、ユーザが睡眠時における赤外光での脈波抽出を厳密に行うことで、睡眠中の生体情報、例えば、心拍や血圧等の情報をより正確に取得したい場合、判定基準とする第2の閾値を大きくし、例えば0.9等の値にしてもよい。
In the correlation
また、基準としている相関係数の第2の閾値を調整した場合、調整した第2の閾値に応じて、提示装置40に、取得データの信頼度として表示してもよい。例えば、可視光波形と赤外光波形との間での特徴量がなかなか一致せず、睡眠時等に、可視光の光源からの光量を低減できない場合、基準となる相関係数の第2の閾値を、例えば、0.6等の0.8よりも小さい値に変更してもよい。その際、相関度に関する正確性は、小さくなるので、提示装置40に信頼度が小さくなったことを表示してもよい。
Further, when the second threshold value of the correlation coefficient as a reference is adjusted, the reliability may be displayed on the
相関度演算部113は、可視光波形および赤外光波形から時系列で取得した第1および第2心拍間隔時間の相関係数が第2の閾値より小さい場合、または、可視光波形演算部111および赤外光波形演算部112において、第1所定期間のピーク点を過剰取得した場合、可視光波形および赤外光波形のそれぞれの変曲点を用いて、可視光波形と赤外光波形との相関度を判定してもよい。つまり、時系列において互いに対応する、第1変曲点を用いて算出した複数の第3心拍間隔時間と、第2変曲点を用いて算出した複数の第4心拍間隔時間との間の相関係数を、(式2)を用いることで第2相関係数として演算してもよい。
Correlation
具体的には、前述したように、可視光波形および赤外光波形における第1および第2心拍間隔時間の相関係数が、第2の閾値、例えば、0.8より小さい場合、または、可視光波形演算部111および赤外光波形演算部112で取得したピーク点の数が、第1所定区間(例えば、5秒間)において一致せず、少なくとも一方の波形におけるピーク点の数が第1の閾値(例えば、10個)を超えていた場合、可視光波形と赤外光波形との両方の波形における変曲点を使用し、各波形において変曲点間の時間間隔情報の相関度を判定してもよい。
Specifically, as described above, when the correlation coefficient of the first and second heartbeat interval times in the visible light waveform and the infrared light waveform is smaller than a second threshold, for example, 0.8, or visible The number of peak points acquired by the optical
つまり、相関度演算部113は、複数の第3ピーク点の数または複数の第4ピーク点の数が第1所定期間において、第1の閾値を超えるか否かを判定する第10判定を行う。相関度演算部113は、第3ピーク点の数または第4ピーク点の数が第1所定期間において第1の閾値を超えると判定した場合、次の処理を行ってもよい。
That is, the
つまり、相関度演算部113は、可視光波形演算部111に、複数の第3頂点のそれぞれについて、当該第3頂点と、複数の第3底点のうちの、当該第3頂点の時系列における直後の第3底点との間の変曲点である第1変曲点を抽出することで、複数の前記第1変曲点を抽出させる。また、相関度演算部113は、赤外光波形演算部112に、複数の第4頂点のそれぞれについて、当該第4頂点と、複数の第4底点のうちの、当該第4頂点の時系列における直後の第4底点との間の変曲点である第2変曲点を抽出することで、複数の第2変曲点を抽出させる。また、相関度演算部113は、可視光波形演算部111に、抽出した複数の第1変曲点のそれぞれについて、当該第1変曲点での第9時刻と、当該第1変曲点に隣接する他の第1変曲点での第10時刻との間の時間間隔を第3心拍間隔時間として算出させる。また、相関度演算部113は、赤外光波形演算部112に、抽出した複数の第2変曲点のそれぞれについて、当該第2変曲点での第7時刻と、当該第2変曲点に隣接する他の第2変曲点での第8時刻との間の時間間隔を前記第4心拍間隔時間として算出させる。そして、相関度演算部113は、時系列において互いに対応する、第1変曲点を用いて算出した複数の第3心拍間隔時間と、第2変曲点を用いて算出した複数の第4心拍間隔時間との間の第2相関係数を、(式2)を用いることで第2相関度として演算する。
In other words, the correlation
また、相関度演算部113は、第10判定の結果に関わらず、次の場合に、上記のように、第1変曲点を用いて算出した複数の第3心拍間隔時間と、第2変曲点を用いて算出した複数の第4心拍間隔時間との間の第2相関係数を、(式2)を用いることで第2相関度として演算してもよい。その場合とは、比較の結果、数が少ないと判定された方のピーク点により算出された心拍間隔時間の標準偏差が前記第4の閾値以下である場合である。
Further, regardless of the result of the tenth determination, the correlation
図17は、変曲点を用いて相関度を算出する場合を説明するための図である。図17の(a)は、可視光波形において取得されたピーク点(頂点)を示すグラフであり、図17の(b)は、赤外光波形において取得されたピーク点(頂点)を示すグラフである。図17の(a)および(b)において、共に横軸は時間を示し、縦軸は輝度を示し、黒丸は取得された頂点を示し、白丸は取得された変曲点を示す。 FIG. 17 is a diagram for explaining a case where the degree of correlation is calculated using inflection points. FIG. 17A is a graph showing peak points (vertices) acquired in the visible light waveform, and FIG. 17B is a graph showing peak points (vertices) acquired in the infrared light waveform. It is. In both (a) and (b) of FIG. 17, the horizontal axis indicates time, the vertical axis indicates luminance, the black circle indicates the acquired vertex, and the white circle indicates the acquired inflection point.
図17の(a)では、可視光波形において、過剰にピーク点を取得しており、第1所定期間(5秒間)において、ピーク点が、第1の閾値以上または第1の閾値を超える、10個または11個存在するのがわかる。一方で、図17の(b)では、赤外光波形において、ピーク点は一定の心拍間隔時間で取得されており、標準偏差が100ms以下である。この時、可視光波形および赤外光波形における第1および第2心拍間隔時間を示す時系列のデータナンバーがずれることになる。 In (a) of FIG. 17, the peak point is excessively acquired in the visible light waveform, and the peak point is equal to or higher than the first threshold value or exceeds the first threshold value in the first predetermined period (5 seconds). It can be seen that there are 10 or 11. On the other hand, in FIG. 17B, the peak point is acquired at a constant heartbeat interval in the infrared light waveform, and the standard deviation is 100 ms or less. At this time, the time-series data numbers indicating the first and second heartbeat interval times in the visible light waveform and the infrared light waveform are shifted.
したがって、相関度演算部113は、可視光波形演算部111と赤外光波形演算部112とより取得した、各脈波の頂点−底点間に存在する変曲点を利用して、可視光波形および赤外光波形の間の相関度を演算してもよい。相関度演算部113は、例えば、変曲点を用いて算出した第1心拍間隔時間と第2心拍間隔時間とを可視光波形演算部111および赤外光波形演算部112に算出させ、当該第1および第2心拍間隔時間の間の相関度を演算する。具体的な演算法としては、可視光波形と赤外光波形との変曲点間の心拍間隔時間の相関や絶対誤差によって評価する。
Therefore, the correlation
なお、相関度演算部113では、可視光波形または赤外光波形における心拍間隔時間の相関係数が第2の閾値より小さい場合、または、可視光波形または赤外光波形におけるピーク点の数が第1所定期間において、少なくとも一方の波形におけるピーク点の数が、第1の閾値より多い場合、変曲点間の心拍間隔時間を用いて、可視光波形および赤外光波形の間の相関度を演算するとしたが、これに限るものではない。例えば、相関度演算部113は、ピーク点を用いず、最初から変曲点間の心拍間隔時間を用いて、可視光波形および赤外光波形の間の相関度を演算してもよい。これにより、可視光波形または赤外光波形からピーク点を精度よく取得できていない場合であっても、変曲点間の心拍間隔時間を算出することで、心拍間隔時間に類似した時間を算出できる。ただし、変曲点間の心拍間隔時間は、ピーク点から取得できる心拍間隔時間に比べて、ノイズはのりにくいが、変曲点が頂点−底点間で変動しやすいという特徴を持つ。すなわち、頂点−頂点の心拍間隔時間が安定しており、例えば、標準偏差が100ms以内となりやすく、変曲点−変曲点間の心拍間隔時間よりも、時間誤差が小さくなる傾向にある。したがって、本開示においては、特に断りがない限り、ピーク点から演算する心拍間隔時間を優先して使用する。
Note that in the
また、相関度演算部113は、上記とは別に、次の条件を満たした場合、変曲点間の心拍間隔時間をピーク点から演算する心拍間隔時間の代わりに、相関度の演算に用いてもよい。その条件とは、例えば、複数の心拍間隔時間および複数の心拍間隔時間のうち、可視光波形および赤外光波形のうちのピーク点の数が少ない方の波形に対応する心拍間隔時間の標準偏差が第4の閾値(例えば、100ms)以下であることである。これは、第1所定期間におけるピーク点の数だけで、過剰にピーク点が取得されたか否かを判定する場合、実は、ピーク点の数が過剰であるのに、第1所定期間におけるピーク点の数が第1の閾値を超えているという条件にあてはまらず、過剰に取得されたピーク点を見過ごす可能性がある。
In addition to the above, when the following condition is satisfied, the correlation
例えば、図18は、ピーク点の数が過剰であるのに、第1所定期間におけるピーク点の数が第1の閾値を超えているという条件に当てはまらない例を説明するための図である。図18の(a)および(b)において、共に横軸は時間を示し、縦軸は輝度を示し、黒丸は取得された頂点を示し、白丸は取得された変曲点を示す。 For example, FIG. 18 is a diagram for describing an example in which the condition that the number of peak points in the first predetermined period exceeds the first threshold value although the number of peak points is excessive is not applicable. In both (a) and (b) of FIG. 18, the horizontal axis indicates time, the vertical axis indicates luminance, the black circle indicates the acquired vertex, and the white circle indicates the acquired inflection point.
図18の(a)に示すように、可視光波形において、5秒間で取得されたピーク点の数が8個であった場合、第1所定期間におけるピーク点の数が第1の閾値を超えているという条件にはあてはまらないが、図18の(b)に示す赤外光波形において取得されたピーク点の数とは異なる数のピーク点が取得されている。このとき、前述したように、一つでもピーク点を過剰に取得すると、第1心拍間隔時間および第2心拍間隔時間におけるデータナンバーが一つずつずれていくという問題がある、そこで、可視光波形または赤外光波形のいずれか一方の心拍間隔時間がほぼ一定であることが示すことができれば、当該波形のピーク点の数に応じて、調整(削除)することができる。ピーク点の調整の詳細は、図16を用いて説明したとおりである。 As shown in FIG. 18A, when the number of peak points acquired in 5 seconds in the visible light waveform is 8, the number of peak points in the first predetermined period exceeds the first threshold. However, the number of peak points different from the number of peak points acquired in the infrared light waveform shown in FIG. 18B is acquired. At this time, as described above, if even one peak point is acquired excessively, there is a problem that the data numbers in the first heartbeat interval time and the second heartbeat interval time are shifted one by one. Alternatively, if it can be shown that the heartbeat interval time of either one of the infrared light waveforms is substantially constant, it can be adjusted (deleted) according to the number of peak points of the waveform. Details of the adjustment of the peak point are as described with reference to FIG.
なお、相関度演算部113は、可視光波形および赤外光波形の両方の波形において、第1所定期間での心拍間隔時間の標準偏差が第4の閾値を超える場合、両方の波形から適切な脈波タイミングが取得できないと判定し、光源制御部114に、両方の波形から適切な脈波タイミングが取得できないことを示す「False,Both」の信号を送信する。
It should be noted that when the standard deviation of the heartbeat interval time in the first predetermined period exceeds the fourth threshold value in both the visible light waveform and the infrared light waveform, the correlation
相関度演算部113は、脈波計測装置10を使用開始時、かつ、可視光波形演算部111によって、第1所定期間でピーク点が適切に取得できていた場合(すなわち、心拍間隔時間の標準偏差が第4の閾値より小さい場合)に、可視光波形の頂点−底点間の傾きを第1の傾きAとして可視光波形演算部111に演算させた結果をメモリに記憶させる。そして、相関度演算部113は、光源制御部114によって、可視光光源121または赤外光光源123における光量が変化するたびに、赤外光波形の頂点−底点間の第2の傾きが第1の傾きAになるように、光源制御部114に指令を送る。さらに、相関度演算部113は、光源制御部114において、光源の光量の調整中に取得したピーク点を、可視光波形と赤外光波形との間の相関度の演算に使用しなくてもよい。
Correlation
図19は、光源の光量の調整中に取得したピーク点を、可視光波形と赤外光波形との間の相関度の演算に使用しないことを説明するための例を示す図である。図19のグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は輝度を示し、斜線の領域で光源の光量を調整している様子を示している。また、白丸および黒丸は、取得されたピーク点を示す。 FIG. 19 is a diagram illustrating an example for explaining that the peak point acquired during the adjustment of the light amount of the light source is not used for calculating the degree of correlation between the visible light waveform and the infrared light waveform. In the graph of FIG. 19, the horizontal axis indicates time, the vertical axis indicates luminance, and the state in which the light amount of the light source is adjusted in the shaded area. White circles and black circles indicate the acquired peak points.
図19に示すように、光源の光量を調整することで、可視光波形または赤外光波形の輝度のゲインが変化し、それに応じてピーク点の尖度も変化する。尖度が変化した後のピーク点に対して、可視光波形演算部111または赤外光波形演算部112においてフィルタをかけると、フィルタをかける前の生波形のピークの尖度によって、ピーク点の位置が時間軸において前後に変化する。生体情報として心拍数を算出する程度であれば、この誤差は問題にならないが、脈波伝播時間から血圧を算出する場合等では、この誤差による影響は大きい。したがって、本開示の脈波計測装置10では、第1〜第4制御信号(後述参照)により可視光光源121または赤外光光源123の光量を制御している間において取得された可視光波形または赤外光波形から所定の特徴点(つまり、ピーク点)を抽出しなくてもよい。
As shown in FIG. 19, by adjusting the light amount of the light source, the luminance gain of the visible light waveform or infrared light waveform changes, and the kurtosis of the peak point also changes accordingly. When the peak point after the kurtosis is changed is filtered by the visible light
つまり、可視光波形演算部111は、複数の第1ピーク点の抽出において、第1制御信号により可視光光源121の光量を制御している期間を除く期間において取得された第1可視光波形から複数の第1ピーク点を抽出する。また、可視光波形演算部111は、複数の第3ピーク点の抽出において、第3制御信号により可視光光源121の光量を制御している期間を除く期間において取得された第2可視光波形から複数の第3ピーク点を抽出する。
That is, the visible light
また、赤外光波形演算部112は、複数の第2ピーク点の抽出において、第2制御信号により赤外光光源123の光量を制御している期間を除く期間において取得された第1赤外光波形から複数の第2ピーク点を抽出する。また、赤外光波形演算部112は、複数の第4ピーク点の抽出において、第4制御信号により赤外光光源123の光量を制御している期間を除く期間において取得された第2赤外光波形から複数の第4ピーク点を抽出する。
In addition, the infrared light
なお、相関度演算部113は、可視光波形および赤外光波形における心拍間隔時間の相関係数が、第2の閾値より小さい場合、いずれか一方または両方の波形のピーク点の数が過剰であるとして、心拍間隔時間の誤差や各心拍間隔時間の標準偏差を算出し、所定の条件を満たした場合、波形の頂点から底点までの間の変曲点間の心拍間隔時間を用いるとしたが、これに限らない。相関度演算部113は、例えば、第1心拍間隔時間および第2心拍間隔時間の相関係数が第2の閾値より小さくても、両波形におけるピーク点は適切に取得できている(例えば、両波形の心拍間隔時間における標準偏差が共に、第4の閾値以下である)場合、光源制御部114に、「False」の信号のみを送信する。
It should be noted that when the correlation coefficient of the heartbeat interval time in the visible light waveform and the infrared light waveform is smaller than the second threshold, the correlation
このように、相関度演算部113は、演算した相関度と、可視光波形および赤外光波形からの所定の特徴点の抽出結果とに応じた信号(例えば、「True」、「False」、「False,RGB」、「False,IR」および「False,Both」のいずれか)を光源制御部114に送信する。
In this way, the correlation
上記に説明したように、相関度演算部113は、第1心拍間隔時間および第2心拍間隔時間に基づいて、以下の判定を行う。
As described above, the correlation
つまり、相関度演算部113は、第1標準偏差が第4の閾値を超えており、かつ、前記第2標準偏差が前記第4の閾値を超えているか否かを判定する第2判定を行う。また、相関度演算部113は、第2判定の結果、第1標準偏差が第4の閾値を超えており、かつ、第2標準偏差が第4の閾値を超えていると判定した場合、複数の第1心拍間隔時間のうちの一の第1心拍間隔時間と、複数の第2心拍間隔時間のうちの、当該一の第1心拍間隔時間に時系列において対応する一の第2心拍間隔時間との第1時間差が第5の閾値未満であるか否かの第3判定、および、第5の閾値よりも大きい第6の閾値より第1時間差が大きいか否かの第4判定を行う。
That is, the
一方、相関度演算部113は、第3判定および第4判定の結果、第1時間差が第5の閾値よりも小さいと判定した場合、第2標準偏差が第4の閾値以下であるか否かを判定する第5判定を行う。
On the other hand, if the
また、相関度演算部113は、第3心拍間隔時間および第4心拍間隔時間に基づいて、以下の判定を行ってもよい。
Further, the
つまり、相関度演算部113は、第3標準偏差が第4の閾値を超えており、かつ、第4標準偏差が第4の閾値を超えているか否かを判定する第6判定を行う。また、相関度演算部113は、第6判定の結果、第3標準偏差が第4の閾値を超えており、かつ、第4標準偏差が前記第4の閾値を超えていると判定した場合、複数の第3心拍間隔時間のうちの一の第3心拍間隔時間と、複数の第4心拍間隔時間のうちの、当該一の第3心拍間隔時間に時系列において対応する一の第4心拍間隔時間との第2時間差が第5の閾値未満であるか否かの第7判定、および、第6の閾値より前記第2時間差が大きいか否かの第8判定を行う。
That is, the
一方、相関度演算部113は、第7判定および第8判定の結果、第2時間差が第5の閾値よりも小さいと判定した場合、第4標準偏差が第4の閾値以下であるか否かを判定する第9判定を行う。
On the other hand, when the
(光源制御部)
光源制御部114は、相関度演算部113から受信した、相関度および抽出結果に応じた信号に応じて、可視光光源121の可視光の光量、および、赤外光光源123における赤外光の光量の少なくとも一方を、増加させるか、減少させるか、維持するかのいずれかに決定し、決定結果に応じた第1〜第4制御信号を可視光光源121および赤外光光源123に出力する。
(Light source controller)
The light
光源制御部114は、「False」の信号を受信した場合、可視光波形および赤外光波形における第1および第2心拍間隔時間の相関係数が第2の閾値より小さいが、各波形の心拍間隔時間は適切に取得できていると判断できる。このとき、光源制御部114は、可視光波形に対して、赤外光波形の信号が弱く、各波形における所定の特徴点は取得できる状態であるが、例えば、ピーク点の尖度が小さいため、フィルタ処理等により、毎回ピークの位置がずれている場合と判断できる。したがって、この場合、光源制御部114は、赤外光光源123における光量を赤外光波形の頂点から底点までの第2の傾きがメモリに記憶している第1の傾きAになるまで、増加させる。
When the light
また、光源制御部114は、「TRUE」の信号を受信した場合、可視光波形および赤外光波形における所定の特徴点が一致していることを示していると判断できる。このため、光源制御部114は、可視光光源121におおける可視光の光量を下げて、赤外光光源123における赤外光の光量を赤外光波形の頂点から底点までの第2の傾きがメモリに記憶している第1の傾きAになるまで増加させる。つまり、光源制御部114は、相関度が第2の閾値以上の場合、可視光光源における可視光の光量を減少させ、赤外光光源における赤外光の光量を増加させる。また、赤外光の光量の増加では、赤外光波形における第2の傾きが、メモリ(ストレージ103)に記憶している第1の傾きAになるまで、赤外光の光量を増加させる。
Further, when the light
なお、第2可視光画像の取得、第2可視光波形の抽出、第2赤外光画像の取得、第2赤外光波形の抽出、および、第2相関係数の演算は、脈波演算装置100の各処理部において、繰り返し行われる。光源制御部114は、繰り返し行われる第2相関係数の演算において、第2の傾きと、メモリに記憶している第1の傾きとが比較され、第2の傾きが、第1の傾きになるまで、第2制御信号を赤外光光源123に出力する。
The acquisition of the second visible light image, the extraction of the second visible light waveform, the acquisition of the second infrared light image, the extraction of the second infrared light waveform, and the calculation of the second correlation coefficient are performed as a pulse wave calculation. It is repeatedly performed in each processing unit of the
また、光源制御部114は、例えば、「False,IR」の信号を受信した場合、赤外光波形演算部112が赤外光波形において所定の特徴点を適切に取得できていないと判断できる。つまり、例えば、「False,IR」の信号は赤外光波形にノイズが多いということを示している。このため、可視光光源121における光量は調整せず、赤外光光源123における光量を増加させる。
For example, when the light
つまり、光源制御部114は、第3判定および第4判定の結果、第1時間差であるが絶対誤差eが、第6の閾値(200〔ms〕)より大きいと判定された場合、第2制御信号を赤外光光源123に出力する。また、光源制御部114は、第7判定および第8判定の結果、第2時間差であるが絶対誤差eが、第6の閾値(200〔ms〕)より大きいと判定された場合、第2制御信号を赤外光光源123に出力する。光源制御部114は、第2制御信号を赤外光光源123に出力することで赤外光光源123における光量を増加させる。
That is, the light
また、光源制御部114は、「False,RGB」の信号を受信した場合、可視光波形演算部111が可視光波形において所定の特徴点を適切に取得できていないと判断できる。また、光源制御部114は、この場合、赤外光波形演算部112が赤外光波形において所定の特徴点を適切に取得できているか否かを判断できない。したがって、光源制御部114は、例えば、赤外光波形において、第1所定期間の心拍間隔時間の標準偏差が第4の閾値以下であれば、可視光光源121における光源の光量を減少させ、赤外光光源123における光源の光量を赤外光波形の頂点から底点までの間の傾きがAになるまで、増加させる。また、光源制御部114は、赤外光波形における上記標準偏差が第4の閾値を超えていれば、共に信号が取得できていないと判定し、信号を「False,Both」に変更する。
Further, when the light
つまり、光源制御部114は、第5判定の結果、第2標準偏差が第4の閾値以下であると判定した場合、第1制御信号を可視光光源121に出力し、かつ、第2制御信号を赤外光光源123に出力する。光源制御部114は、第2標準偏差が第4の閾値より大きいと判定した場合、第3制御信号を可視光光源121に出力し、かつ、第4制御信号を赤外光光源に出力する。なお、第5判定は、上述したように、第3判定および第4判定の結果、第1時間差が第5の閾値よりも小さいと判定した場合に行われる、第2標準偏差が第4の閾値以下であるか否かの判定である。
That is, when the light
また、光源制御部114は、第9判定の結果、第4標準偏差が第4の閾値以下であると判定した場合、第1制御信号を可視光光源121に出力し、かつ、第2制御信号を赤外光光源123に出力する。光源制御部114は、第9判定の結果、第4標準偏差が第4の閾値より大きいと判定した場合、第3制御信号を可視光光源121に出力し、かつ、第4制御信号を赤外光光源123に出力する。なお、第9判定は、上述したように、第7判定および第8判定の結果、第2時間差が第5の閾値よりも小さいと判定した場合に行われる、第4標準偏差が第4の閾値以下であるか否かの判定である。
When the light
また、光源制御部114は、「FALSE,Both」の信号を受信した場合、可視光波形においても、赤外光波形においても所定の特徴点が取得できていないと判断できる。光源制御部114は、この場合、可視光波形の頂点から底点までの傾きが第1の傾きAになるまで、可視光光源121の光量を増加させる。なお、光源制御部114は、可視光波形の初期の光量がメモリに記憶されていれば、当該初期の光量になるまで可視光光源121の光量を増加させてもよい。また、光源制御部114は、赤外光光源123の光量を0まで減少させる。つまり、光源制御部114は、可視光波形および赤外光波形の両方において、所定の特徴点が取得できない場合、最も確実に取得できる状態である、可視光光源121の光量および赤外光光源123の光量を初期状態とし、再度光量の調整を行う。
Further, when the light
つまり、光源制御部114は、第3判定および第4判定の結果、第1時間差である絶対誤差eが第5の閾値以上第6の閾値以下であると判定された場合、第3制御信号を可視光光源121に出力し、かつ、第4制御信号を赤外光光源123に出力する。また、光源制御部114は、第7判定および第8判定の結果、第2時間差である絶対誤差eが第5の閾値以上第6の閾値以下であると判定された場合、第3制御信号を可視光光源121に出力し、かつ、第4制御信号を赤外光光源123に出力する。光源制御部114は、第3制御信号を可視光光源121に出力することで、可視光光源121の光量を増加させ、第4制御信号を赤外光光源123に出力することで、赤外光光源123の光量を減少させる。
That is, the
つまり、光源制御部114は、複数の第1心拍間隔時間の標準偏差が第4の閾値を超えており、かつ、複数の第2心拍間隔時間の標準偏差が第4の閾値を超えている場合であって、時系列において互いに対応する第1心拍間隔時間および第2心拍間隔時間の差が第5の閾値((−1)×第3の閾値)より小さい場合、可視光光源121における可視光の光量を減少させ、かつ、赤外光光源123における赤外光の光量を増加させ、赤外光の光量の増加では、赤外光波形における第2の傾きが、メモリに記憶している第1の傾きAになるまで、赤外光の光量を増加させる。
In other words, the light
また、光源制御部114は、複数の第1心拍間隔時間の標準偏差が第4の閾値を超えており、かつ、複数の第2心拍間隔時間の標準偏差が第4の閾値を超えている場合であって、時系列において互いに対応する第1心拍間隔時間および第2心拍間隔時間の差が第6の閾値(つまり第3の閾値)より大きい場合、赤外光光源123における赤外光の光量を増加させ、赤外光の光量の増加では、赤外光波形における第2の傾きが、メモリに記憶している第1の傾きAになるまで、赤外光の光量を増加させる。
In addition, the light
また、光源制御部114は、複数の第1心拍間隔時間の標準偏差が第4の閾値を超えており、かつ、複数の第2心拍間隔時間の標準偏差が第4の閾値を超えている場合であって、時系列において互いに対応する第1心拍間隔時間および第2心拍間隔時間の差が第5の閾値から第6の閾値までの間の値である場合、可視光光源121における可視光の光量を増加させ、かつ、赤外光光源123における赤外光の光量を減少させる。
In addition, the light
なお、光源制御部114は、「False,Both」等の、可視光波形および赤外光波形の両方において、所定の特徴点が取得できなかった場合以外は、赤外光光源123の光量を赤外光波形の第2の傾きが第1の傾きAになるまで増加させるとしたが、これに限らない。光源制御部114は、例えば、ROIにおける平均輝度値が、第7の閾値、例えば240を超えている場合、光源の光量が強すぎることにより、ユーザの肌から撮像される画像がノイズ情報に埋もれてしまう。なお、平均輝度の「240」は、輝度を示す0から255の値のうちの「240」であり、大きい値ほど輝度が大きいことを示す。このため、光源制御部114は、この場合、赤外光波形の第2の傾きが第1の傾きAを超えていると考えられるので、第2の傾きが第1の傾きAになるまで、赤外光の光量を減少させてもよい。
Note that the light
図20は、脈波計測装置を用いて、可視光光源の光量を0になるまで減少させ、かつ、赤外光光源の光量を適切な光量まで増加させる最も簡単なステップの例を示す図である。図20における(a)〜(d)の全てのグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は輝度を示す。また、図20では、可視光波形をRGBと表記し、赤外光波形をIRと表記している。 FIG. 20 is a diagram showing an example of the simplest steps for decreasing the light amount of the visible light source to zero and increasing the light amount of the infrared light source to an appropriate light amount using the pulse wave measurement device. is there. In all graphs (a) to (d) in FIG. 20, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents luminance. In FIG. 20, the visible light waveform is represented as RGB, and the infrared light waveform is represented as IR.
図20の(a)は、ユーザが脈波計測装置10で可視光光源121をONにした初期状態において、取得された可視光波形および赤外光波形を示す図である。図20の(a)の可視光波形は、図20の(a)〜(d)の可視光波形のうちで、頂点から底点までの傾きが最も大きい波形である。したがって、この時の可視光波形の頂点から底点までの傾きを第1の傾きAとして、メモリに記憶する。
(A) of FIG. 20 is a figure which shows the visible light waveform and infrared light waveform which were acquired in the initial state which the user turned ON the visible
また、この時、赤外光光源123はOFFとなっている。このため、赤外光波形は、ほとんど取得されない。この状態では、相関度演算部113は、光源制御部114に、例えば、「False,IR」という信号を送信する。したがって、光源制御部114では、赤外光光源123における赤外光光源123の光量を増加させる。この時、赤外光光源123の光量を増加させるにつれて、赤外光波形演算部112では、赤外光波形の所定の特徴点が取得できるようになり、第2の心拍間隔時間が取得できる。また、取得した第2心拍間隔時間の標準偏差は、第4の閾値以内に収まるようになる。そして、図20の(b)に示すように、第2心拍間隔時間の標準偏差を第4の閾値以内に収まった状態を維持しながら、赤外光波形の頂点−底点間の第2の傾きが第1の傾きAになるまで、赤外光光源123の光量を増加させる。第2の傾きが第1の傾きAとなった場合、相関度演算部113は、光源制御部114に、例えば、「TRUE,AMP=A」の信号を送信する。このため、光源制御部114は、「TRUE,AMP=A」の信号を受信した時点で、光源の調整を一度中止する。
At this time, the infrared
次に、図20の(b)の状態から、光源制御部114は、可視光光源121における可視光源の光量を減少させていく。図20の(c)は、赤外光波形演算部112において、心拍間隔時間の標準偏差が第4の閾値以下であり、可視光光源121における光源がOFFとなっている状態である。また、図20の(d)は、さらに、可視光光源121における光源がOFFとなっており、かつ、赤外光波形における第2の傾きが第1の傾きAとなっている状態、すなわち、最終的に目指す状態である。
Next, from the state of FIG. 20B, the light
図20の(b)の状態から図20の(c)の状態になる過程では、可視光の光量を一定間隔ずつ、例えば、1Wずつ減少させていく。そして、可視光の光量を減少させるたびに、赤外光波形演算部112および相関度演算部113は、赤外光波形において所定の特徴点が適切に取得できているか確認する。また、赤外光波形演算部112および相関度演算部113は、赤外光波形において所定の特徴点が適切に取得できていることが確認できれば、図20の(d)に示すように、赤外光光源123の光源における光量を、赤外光波形における第2の傾きが第1の傾きAになるまで増加させる。
In the process of changing from the state of FIG. 20B to the state of FIG. 20C, the amount of visible light is decreased by a constant interval, for example, by 1W. Then, every time the amount of visible light is decreased, the infrared light
したがって、図20の(b)の状態から図20の(c)の状態になる過程では、相関度演算部113は、光源制御部114に対して、「True」の信号、もしくは、「False,IR」の信号を送信し、光源制御部114は、「False,IR」の信号を受信する度に「True」になるまで、赤外光光源123の光量を調整する。そして、光源制御部114は、可視光光源121の光量を減少させることで、相関度演算部113から「False,RGB」を受信すると、この過程を終了する。
Therefore, in the process of changing from the state of FIG. 20B to the state of FIG. 20C, the
または、図20の(c)の状態から図20の(d)の状態になる過程において、相関度演算部113は、光源制御部114に対し、「False,RGB」の信号を送信し、光源制御部114は、赤外光光源123における光源の光量を赤外光波形における第2の傾きが第1の傾きAになるまで増加させ続け、例えば、可視光波形が取得できず、かつ、第2の傾きが第1の傾きAになったことを示す「False,RGB,AMP=A」の信号を相関度演算部113から受信すれば、光源制御部114による光源の光量の制御を終了する。
Alternatively, in the process of changing from the state of FIG. 20C to the state of FIG. 20D, the correlation
また、光源制御部114は、可視光波形演算部111または赤外光波形演算部112において、可視光波形または赤外光波形のそれぞれ、当該波形から連続する2つ以上の所定の特徴点が取得できた後に、光源の制御を行うという特徴を持つ。つまり、光源制御部114は、第1制御信号または第3制御信号の出力において、第1可視光波形から連続する2つ以上の第1ピーク点が第2所定期間内に抽出されるまで、または、第2可視光波形から連続する2つ以上の第3ピーク点が第2所定期間内に抽出されるまで、第1制御信号または第3制御信号の出力を待機する。また、光源制御部114は、第2制御信号または第4制御信号の出力において、第1赤外光波形から連続する2つ以上の第2ピーク点が第2所定期間内に抽出されるまで、または、第2赤外光波形から連続する2つ以上の第4ピーク点が第2所定期間内に抽出されるまで、第2制御信号または第4制御信号の出力を待機する。
Further, the light
図21は、可視光波形および赤外光波形のそれぞれにおいて、当該波形から連続する2つ以上の所定の特徴点が第2所定期間内に抽出されるまで、光源制御を待機することを説明するための図である。図21におけるグラフは、可視光波形または赤外光波形を示す。図21のグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は輝度を示す。 FIG. 21 illustrates that the light source control is waited until two or more predetermined feature points continuous from the waveform are extracted within the second predetermined period in each of the visible light waveform and the infrared light waveform. FIG. The graph in FIG. 21 shows a visible light waveform or an infrared light waveform. In the graph of FIG. 21, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents luminance.
光源制御部114は、可視光光源121、または、赤外光光源123の光量を変化させると、可視光波形または赤外光波形の輝度のゲインが変化する。そして、輝度のゲインが変化すると、脈波タイミングの位置がずれるため、心拍間隔時間等のタイミングの算出において、大きな誤差が生じる。また、本開示では、可視光波形と赤外光波形との相関度の判定材料として、心拍間隔時間を主に用いており、心拍間隔時間を算出するためには2つの連続するピーク点が必要である。したがって、図21に示すように、光源制御部114は、可視光波形または赤外光波形において、連続してピーク点が2つ以上取れていることを確認した後、光源量を調整する。
When the
(生体情報算出部)
生体情報算出部115は、可視光波形演算部111で取得された可視光波形または赤外光波形演算部112で取得された赤外光波形のそれぞれの特徴量のいずれか一方を用いて、ユーザの生体情報を算出する。生体情報算出部115は、具体的には、可視光光源121がONであり、かつ、可視光波形演算部111において可視光波形を取得できる場合、可視光波形演算部111から第1心拍間隔時間を取得する。そして、生体情報算出部115は、第1心拍間隔時間を用いて、例えば心拍数、ストレス指数などの生体情報を算出する。
(Biometric information calculation unit)
The biological
一方で、生体情報算出部115は、可視光光源121がOFFである、または、可視光波形演算部111において可視光波形が取得できない場合であって、赤外光波形演算部112において赤外光波形が取得できる場合、赤外光波形演算部112から第2心拍間隔時間を取得する。そして、生体情報算出部115は、第2心拍間隔時間を用いて、同様に、例えば心拍数、ストレス指数などの生体情報を算出する。
On the other hand, the biological
なお、生体情報算出部115は、可視光波形演算部111および赤外光波形演算部112の両方において各波形(可視光波形および赤外光波形)の特徴量(心拍間隔時間)が抽出できている場合、可視光波形演算部111からの第1心拍間隔時間を用いて、生体情報を算出する。これは、赤外光よりも可視光の方が、体動等のノイズへのロバスト性があり、信頼性が高いからである。
The biological
なお、生体情報算出部115は、取得された可視光波形の特徴量を用いて生体情報を算出してもよいし、取得された赤外光波形の特徴量を用いて生体情報を算出してもよい。また、生体情報算出部115は、光源制御部114から第2制御情報が出力された後に取得された第2可視光波形の特徴量を用いてユーザの生体情報を算出してもよいし、光源制御部114から第2制御情報が出力される前に取得された第1可視光波形の特徴量を用いてユーザの生体情報を算出してもよい。同様に、生体情報算出部115は、光源制御部114から第1制御信号が出力された後に取得された第2赤外光波形の特徴量を用いてユーザの生体情報を算出してもよいし、光源制御部114から第1制御信号が出力される前に取得された第1赤外光波形の特徴量を用いてユーザの生体情報を算出してもよい。
The biometric
なお、算出する生体情報は、心拍数やストレス指数としたが、これに限ったものではない。例えば、得られた脈波から加速度脈波を算出し、動脈硬化指数を算出してもよい。また、2箇所の異なるユーザの部位から脈波のタイミングを正確に取得し、その時間差(脈波伝播時間)から血圧を推定してもよい。また、心拍間隔時間の変動から、交感神経、副交感神経の優位性を算出し、睡眠深度を算出してもよい。 The biometric information to be calculated is a heart rate or a stress index, but is not limited to this. For example, an acceleration pulse wave may be calculated from the obtained pulse wave to calculate an arteriosclerosis index. Alternatively, the pulse wave timing may be accurately acquired from two different user sites, and the blood pressure may be estimated from the time difference (pulse wave propagation time). Alternatively, the sleep depth may be calculated by calculating the superiority of the sympathetic nerve and the parasympathetic nerve from the fluctuation of the heartbeat interval time.
なお、生体情報算出部115は、ストレス指数としては、LF/HFの数値に応じて、「ストレスが高い」、「ストレスが低い」などを示す情報を出力してもよい。
The biological
また、生体情報算出部115は、睡眠深度として、特許文献3に示すように、求めることができる。睡眠深度は、具体的には、LF、HFおよび体動の有無に基づいて、判定できる。なお、睡眠深度とは、被験者の脳の活動状態の程度を示す指標である。例えば、睡眠深度として、ノンレム睡眠、レム睡眠のいずれに該当するかを判定してもよい。さらにノンレム睡眠においてはさらに浅睡眠、深睡眠のいずれに該当するかを判定してもよい。
In addition, the biological
なお、生体情報算出部115は、判定された睡眠深度の段階毎に段階に応じた数値を付与することで、当該数値を睡眠深度として出力してもよい。
In addition, the biometric
なお、LF(Low Frequency)およびHF(Hi Frequency)は、特許文献3に示すような処理を行うことで得られる。つまり、脈拍間隔データ(心拍間隔時間)を例えばFFT(Fast Fourier Transform)にて周波数スペクトル分布に変換する。次に、得られた周波数スペクトル分布より、LF,HFを得る。具体的には、複数のパワースペクトルのピーク値とピーク値を中心として前後等間隔の1点との3点の合計値の算術平均をとってLF、HFとする。なお、周波数解析法としてFFT法の他の例としては、ARモデル、最大エントロピー法、ウェーブレット法などを用いることができる。
Note that LF (Low Frequency) and HF (Hi Frequency) can be obtained by performing processing as shown in
(提示装置)
提示装置40は、生体情報算出部115から受診した、生体情報を提示する装置である。提示装置40は、具体的には、生体情報算出部115より得た心拍数やストレス指数、睡眠深度等の生体情報を提示する装置である。提示装置40は、例えば、携帯端末30により実現され、携帯端末30のディスプレイ204に生体情報を示すグラフィックを表示してもよいし、携帯端末30の図示しないスピーカから生体情報を示す音声を出力してもよい。
(Presentation device)
The
なお、提示装置40は、脈波計測装置10にディスプレイが内蔵されている場合、当該ディスプレイによって実現してもよいし、脈波計測装置10にスピーカが内蔵されている場合、当該スピーカによって実現してもよい。
The
なお、提示装置40は、生体情報算出部115より得た生体情報を提示するとしたが、これに限らない。提示装置40は、例えば、常に、可視光光源121における光源の光量や、赤外光光源123における光源の光量を提示してもよい。また、提示装置40は、相関度演算部113より、現在時点での一致度を、例えば、信頼度として%表示で提示してもよい。具体的には、提示装置40は、可視光波形と赤外光波形との間の相関係数を提示してもよい。
Although the
図22は、提示装置への表示例を示す図である。図22に示すように、提示装置40は、心拍数、ストレス指数、睡眠深度、また、現在の信頼度(すなわち、可視光波形および赤外光波形の心拍間隔時間の相関係数)を示すグラフィックを表示する。また、提示装置40は、現時点における可視光抗原および赤外光光源の光量の比も表示してもよい。また、提示装置40は、これらのパラメータからユーザの睡眠状態がどのような状態なのかを心拍数、ストレス指数および睡眠深度の各数値と、睡眠状態とが予め対応付けられたテーブルを参照することで睡眠状態を判定し、判定した睡眠状態を表示してもよい。提示装置40は、例えば、心拍数65以下、ストレス指数40以下、睡眠深度が70以上だと「GOOD」と表示する。なお、提示装置40は、上記の生体情報などの提示内容を、算出した直後に表示しなくてもよい。つまり、ユーザは、基本的に睡眠を行っているため、算出することにより得られた生体情報などの提示内容をすぐに提示するのではなく、例えば、記録(蓄積)しておき、ユーザが、例えば次の日の朝に、起きた時点で、当該提示内容を提示してもよい。これにより、ユーザは起きてすぐに、いい睡眠が取れたのかどうかを確認できる。
FIG. 22 is a diagram illustrating a display example on the presentation device. As shown in FIG. 22, the
[1−3.動作]
次に、本実施の形態に係る脈波計測装置10の動作について説明する。図23は、本実施の形態における脈波計測装置10の処理の流れを示すフローチャートである。
[1-3. Operation]
Next, the operation of the pulse
まず、可視光光源121は、ユーザが部屋に入室または、ユーザ自身がコントロールを制御することにより、起動する。可視光波形演算部111は、可視光光源121により可視光を照射されたユーザを可視光領域において撮像することにより得られた可視光画像を取得し、取得した可視光画像から、ユーザの脈波を示す波形である可視光波形を抽出する。可視光波形演算部111は、可視光波形において所定の特徴点である第1特徴点を複数抽出する。そして、可視光波形演算部111は、可視光波形の特徴量として、第1心拍間隔時間を算出する(S001)。また、可視光波形演算部111は、この時の可視光波形の頂点から底点までの傾きを第1の傾きAとしてメモリに記憶させる。
First, the visible
次に、赤外光波形演算部112は、赤外光光源123により赤外光を照射されたユーザを赤外光領域において撮像することにより得られた赤外光画像を取得し、取得した赤外光画像から、ユーザの脈波を示す波形である赤外光波形を抽出する。赤外光波形演算部112は、赤外光波形において所定の特徴点である第2特徴点を複数抽出する。そして、赤外光波形演算部112は、赤外光波形の特徴量として、第2心拍間隔時間を算出する(S002)。
Next, the infrared light
そして、相関度演算部113は、ピーク点の判定を行う(S003)。具体的には、相関度演算部113は、可視光波形において抽出された第1特徴点について、過剰取得されたピーク点がないか否かを判定する。また、相関度演算部113は、赤外光波形において抽出された第2特徴点について、過剰取得されたピーク点がないか否かを判定する。なお、相関度演算部113によるピーク点の判定処理の詳細は、後述する。
Then, the
次に相関度演算部113は、可視光波形および赤外光波形の相関度を演算する(S004)。なお、相関度演算部113による相関度の演算処理の詳細は、後述する。
Next, the
次に、光源制御部114は、各光源の光量の調整を行う(S005)。光源制御部114は、光量の調整の結果に応じて、各光源の光量を制御するための制御信号を出力する。お、光源制御部114による光量の調整処理の詳細は、後述する。
Next, the light
次に、生体情報算出部115は、可視光波形の特徴量および赤外光波形の特徴量の少なくとも一方から、生体情報を算出する(S006)。
Next, the biological
次に、生体情報算出部115は、算出した生体情報を提示装置40へ出力する(S007)。
Next, the biological
図24は、本実施の形態におけるピーク点の過剰取得判定処理の詳細を示すフローチャートである。 FIG. 24 is a flowchart showing details of peak point excess acquisition determination processing in the present embodiment.
相関度演算部113は、第1心拍間隔時間の標準偏差SDRGBを算出する(S101)。
The correlation
次に、相関度演算部113は、標準偏差SDRGBが第4の閾値以下であるか否かを判定する(S102)。
Next, the correlation
相関度演算部113は、標準偏差SDRGBが第4の閾値以下であると判定した場合(S102でYes)、第2心拍間隔時間の標準偏差SDIRを算出する(S103)。
When it is determined that the standard deviation SD RGB is equal to or smaller than the fourth threshold (Yes in S102), the correlation
そして、相関度演算部113は、標準偏差SDIRが第4の閾値以下であるか否かを判定する(S104)。
Then, the correlation
このように、相関度演算部113は、ステップS102およびステップS104の少なくとも一方を行うことで、算出した標準偏差SDRGBが第4の閾値を超えており、かつ、算出した標準偏差SDIRが前記第4の閾値を超えているか否かを判定する第2判定を行う。
As described above, the
相関度演算部113は、標準偏差SDIRが第4の閾値以下であると判定した場合(S104でYes)、「False」の信号を光源制御部114に送信する(S105)。
When it is determined that the standard deviation SDIR is equal to or less than the fourth threshold (Yes in S104), the
一方で、相関度演算部113は、標準偏差SDRGBが第4の閾値を超えると判定した場合(S102でNo)、または、標準偏差SDIRが第4の閾値を超えると判定した場合(S104でNo)、対応する第1心拍間隔時間と第2心拍間隔時間との間の絶対誤差eを算出する(S106)。
On the other hand, the
相関度演算部113は、絶対誤差eが−200〔ms〕より小さいか否かを判定する(S107)。
The
相関度演算部113は、絶対誤差eが−200〔ms〕より小さいと判定した場合(S107でYes)、「False,RGB」の信号を光源制御部114に送信する(S109)。
When determining that the absolute error e is smaller than −200 [ms] (Yes in S107), the correlation
一方で、相関度演算部113は、絶対誤差eが−200〔ms〕以上であると判定した場合(S107でNo)、絶対誤差eが200〔ms〕より大きいか否かを判定する(S108)。
On the other hand, when it is determined that the absolute error e is −200 [ms] or more (No in S107), the
つまり、相関度演算部113は、第2判定の結果、標準偏差SDRGBが第4の閾値を超えており、かつ、標準偏差SDIRが第4の閾値を超えていると判定した場合、時系列において互いに対応する第1心拍間隔時間および第2心拍間隔時間の絶対誤差e(時間差)が第5の閾値未満であるか否かの第3判定、および、第5の閾値よりも大きい第6の閾値より時間差が大きいか否かの第4判定を行う。
That is, if the correlation
相関度演算部113は、絶対誤差eが200〔ms〕より大きいと判定した場合(S108でYes)、「False,IR」の信号を光源制御部114に送信する(S110)。
When determining that the absolute error e is greater than 200 [ms] (Yes in S108), the correlation
相関度演算部113は、絶対誤差eが200〔ms〕以下であると判定した場合(S108でNo)、「False,Both」の信号を光源制御部114に送信する(S111)。
When it is determined that the absolute error e is 200 [ms] or less (No in S108), the correlation
図25は、本実施の形態における相関度の演算処理の詳細を示すフローチャートである。 FIG. 25 is a flowchart showing details of correlation degree calculation processing in the present embodiment.
まず、相関度演算部113は、複数の第1心拍間隔時間と複数の第2心拍間隔時間との相関度を演算する(S201)。
First, the correlation
相関度演算部113は、演算することにより得られた相関度が第2の閾値より大きいか否かを判定する(S202)。つまり、相関度演算部113は、演算した相関度が第2の閾値以上であるか否かを判定する第1判定を行う。
The correlation
相関度演算部113は、相関度が第2の閾値より大きいと判定した場合(S202でYes)、「True」の信号を光源制御部114に送信する(S203)。
When determining that the degree of correlation is greater than the second threshold (Yes in S202), the correlation
一方で、相関度演算部113は、相関度が第2の閾値以下で有ると判定した場合(S202でNo)、「False」の信号を光源制御部114に送信する(S204)。
On the other hand, when the
図26は、本実施の形態における光量の調整処理の詳細を示すフローチャートである。 FIG. 26 is a flowchart showing details of light amount adjustment processing in the present embodiment.
光源制御部114は、相関度演算部113から受信した信号が、「True」、「False」、「False,IR」、「False,RGB」および「False,Both」の信号のいずれの信号であるかを判定する(S301)。
In the light
光源制御部114は、受信した信号が「True」の信号である場合、可視光の光量を減少させ、かつ、赤外光の光量を増加させる(S302)。
When the received signal is a “True” signal, the light
光源制御部114は、受信した信号が「False」または「False,IR」の信号である場合、赤外光の光量のみを増加させる(S303)。つまり、光源制御部114は、絶対誤差eが第6の閾値より大きいと相関度演算部113により判定された場合、「False,IR」の信号を受信するため、赤外光光源123における赤外光の光量を増加させる制御信号を第2制御信号として赤外光光源123に出力する。
When the received signal is a “False” or “False, IR” signal, the light
光源制御部114は、ステップS302またはステップS303において、赤外光の光量を増加させた場合、赤外光波形の第2の傾きがメモリに記憶している第1の傾きAに等しいか否かを判定する(S304)。
When the light
光源制御部114は、第2の傾きが第1の傾きに等しいと判定すれば(S304でYes)、光量の調整処理を終了する。
If the light
光源制御部114は、受信した信号が「False,RGB」である場合、標準偏差SDIRが第4の閾値以下であるか否かを判定する(S305)。つまり、光源制御部114は、絶対誤差eが第5の閾値よりも小さいと相関度演算部113により判定された場合、標準偏差SDIRが第4の閾値以下であるか否かを判定する第5判定を行う。
When the received signal is “False, RGB”, the light
光源制御部114は、標準偏差SDIRが第4の閾値以下であると判定した場合(S305でYes)、ステップS302の処理を行う。つまり、光源制御部114は、標準偏差SDIRが第4の閾値以下であると相関度演算部113により判定された場合、可視光光源121における可視光の光量を減少させる第1制御信号を可視光光源121に出力し、かつ、赤外光光源123における赤外光の光量を増加させる第2制御信号を赤外光光源123に出力する。
If the light
光源制御部114は、受信した信号が「False,Both」である場合、または、標準偏差SDIRが第4の閾値より大きいと判定した場合(S305でNo)、可視光の光量を増加させて初期の光量に戻し、かつ、赤外光の光量を減少させ赤外光光源123をOFFにする(S306)。つまり、光源制御部114は、絶対誤差eが第5の閾値以上第6の閾値以下であると相関度演算部113により判定された場合、「False,Both」の信号を受信するため、可視光光源121における可視光の光量を増加させる制御信号を第1制御信号として可視光光源121に出力し、かつ、赤外光光源123における赤外光の光量を減少させる制御信号を第2制御信号として赤外光光源123に出力する。または、光源制御部114は、標準偏差SDIRが第4の閾値より大きいと相関度演算部113により判定された場合、可視光光源121における可視光の光量を増加させる制御信号を第1制御信号として可視光光源121に出力し、かつ、赤外光光源123における赤外光の光量を減少させる制御信号を第2制御信号として赤外光光源123に出力する。
When the received signal is “False, Both” or when the standard deviation SDIR is determined to be larger than the fourth threshold (No in S305), the light
光源制御部114は、ステップS304において第2の傾きが第1の傾きAと異なると判定した場合(S304でNo)またはステップS306が終了した場合、ステップS001に戻る。つまり、脈波計測装置10は、この場合、可視光光源121における可視光の光量、および、赤外光光源123における赤外線の光量の変更を行ってもステップS304の判定条件を満たさない場合、ステップS001に戻り、可視光画像の取得、赤外光画像の取得、可視光波形の抽出、赤外光波形の抽出、および、相関度の演算を繰り返し、繰り返し行われた相関度の演算の結果に応じて、第1制御信号の出力、および、第2制御信号の出力を行う。つまり、可視光画像の取得、赤外光画像の取得、可視光波形の抽出、赤外光波形の抽出、相関度の演算、第1制御信号の出力、および、第2制御信号の出力は、ステップS304の判定条件を満たすまで繰り返し行われる。なお、2回目以降の処理で繰り返し取得された可視光画像を第2可視光画像とし、2回目以降の処理で繰り返し取得された赤外光画像を第2赤外光画像とし、2回目以降の処理で繰り返し抽出された可視光波形を第2可視光波形とし、2回目以降の処理で繰り返し抽出された赤外光波形を第2赤外光波形とする。
If the light
例えば、第1可視光画像は、第1制御信号または第3制御信号が出力される前に可視光撮像部122により撮像された可視光画像であり、第2可視光画像は、第1制御信号または第3制御信号が出力された後に可視光撮像部122により撮像された可視光画像である。また、第1赤外光画像は、第2制御信号または第4制御信号が出力される前に赤外光撮像部124により撮像された赤外光画像であり、第2赤外光画像は、第2制御信号または第4制御信号が出力された後に赤外光撮像部124により撮像された赤外光画像である。
For example, the first visible light image is a visible light image captured by the visible
[1−4.効果など]
本実施の形態に係る脈波計測装置10によれば、ユーザの脈波が撮像された可視光画像から得られた可視光波形と、同一の脈波が撮像された赤外光画像赤外光波形から得られた赤外光波形との相関度を演算し、相関度に応じて赤外光光源が発する赤外光の光量を制御する。このため、赤外光光量の調整を適切に行うことができ、睡眠中などの暗闇状態であっても、ユーザの生体情報を取得することができる。これにより、人に接触する生体センサを設けることなく、非接触での睡眠時の生体モニタリング等が可能になる。
[1-4. Effect etc.]
According to the pulse
また、脈波計測装置10によれば、相関度演算部113は、可視光波形から算出した第1心拍間隔時間と、赤外光波形から算出した第2心拍間隔時間とを比較することで、相関度を演算する。このため、可視光波形と赤外光波形との間の相関度を容易に演算できる。
Further, according to the pulse
また、脈波計測装置10によれば、赤外光光源の光量を調整した後の赤外光波形における第2の傾きとメモリに記憶している第1の傾きAとを比較するため、赤外光光源の光量が適切な光量になったか否かを判定できる。
Further, according to the pulse
また、脈波計測装置10によれば、絶対誤差eが第3の閾値を超えている場合、第3の閾値を超えていると判定された第1心拍間隔時間および第2心拍間隔時間のうち、所定の特徴点が多い方の波形における心拍間隔時間の演算の基準となった所定の特徴点を当該心拍間隔時間の演算対象から除外する。このため、過剰に取得されたピーク点を削除することができ、適切な値の第1心拍間隔時間または第2心拍間隔時間を求めることができる。
Moreover, according to the pulse
また、脈波計測装置10によれば、演算した相関度と、可視光波形および赤外光波形からの所定の特徴点の抽出結果とに応じて、可視光光源および赤外光光源における光量をそれぞれ、増加させるか、減少させるか、維持するかのいずれかに決定し、決定結果に応じた制御信号を可視光光源および赤外光光源に出力する。これにより、適切に可視光光源および赤外光光源の光量を調整することができる。
Moreover, according to the pulse
また、脈波計測装置10によれば、制御信号により可視光光源121または赤外光光源123の光量を制御している間において取得された可視光波形または赤外光波形から所定の特徴点を抽出しない。このため、所定の特徴点を適切に抽出でき、精度よく生体情報を算出できる。
Further, according to the pulse
また、脈波計測装置10によれば、可視光波形および赤外光波形のそれぞれにおいて、当該波形から連続する2つ以上の所定の特徴点が第2所定期間内に抽出されるまで、可視光光源121における可視光の光量を制御する制御信号、または、赤外光光源における赤外光の光量を制御する制御信号の出力を待機する。このため、所定の特徴点を適切に抽出でき、精度よく生体情報を算出できる。
Further, according to the pulse
[1−5.変形例]
上記実施の形態では、特に言及していないが、可視光光源121は、光量0から起動する場合、光量をあらかじめ設定した初期値になるように制御してもよい。これにより、ユーザが好みの照度、または、ユーザによって、脈波が取得しやすい照度があった場合、すぐにその状態にすることができる。
[1-5. Modified example]
Although not particularly mentioned in the above embodiment, the visible
また、可視光波形演算部111により、可視光波形が取得でき、かつ、可視光波形の頂点−底点間の傾きが最も大きかった時の、可視光光源121の光量を記録し、ユーザが部屋に入るたびに、可視光光源121の光量が記録した値になるように制御してもよい。
The visible light
また、本実施の形態における可視光光源121は、固定された状態、例えば、蛍光灯や白色LEDにより実現されるとしたが、これに限るものではない。例えば、可視光光源121は、照射する光量だけでなく、光を照射する方向および撮像する方向を変更できるよう、駆動部を有する構成としてもよい。図27にその例を示す。
Moreover, although the visible
図27は、変形例に係る脈波計測装置10Aの特徴を説明するための図である。図27の(a)は、脈波計測装置10AとユーザUとの側方から見た図である。図27の(b)は、脈波計測装置10AおよびユーザUを天井側から見た図である。図27の(c)は、脈波計測装置10Aの光源による光がユーザUの顔に照射された場合の可視光波形または赤外光波形を示す図である。図27の(d)は、脈波計測装置10Aの光源による光が布団の表面(ユーザUの肌を除く部分)に照射された場合の可視光波形または赤外光波形を示す図である。
FIG. 27 is a diagram for explaining the features of the pulse
図27の(a)および(b)に示すように、脈波計測装置10Aは、天井に沿った方向を軸として、可視光または赤外光を照射する方向を、駆動部25を駆動させることで変更できる。これにより、例えば、図27の(b)に示すように、顔より身体側の部分(つまり布団の表面)に光を照射している状態から、駆動部25を駆動させることで、ユーザUの顔に光の照射範囲および撮像範囲を変えることで、可視光波形および赤外光波形の特徴量を精度よく取得できる。なお、この光を照射部位および撮像部位の特定方法として、例えば、撮像された画像において顔認識を行うことで、ユーザUの顔の位置を特定し、特定した顔のうちの例えば頬を狙って光を照射するように脈波計測装置10Aの角度を駆動部25を駆動させることにより調整してもよい。
As shown in FIGS. 27A and 27B, the pulse
なお、駆動部25は、図27の(a)および(b)に示すように、脈波計測装置10Aの上側に装着されており、モータを備える。そして、ユーザが携帯端末30などのコントローラを用いてモータを制御するための制御信号を脈波計測装置10に送信することで、例えば、ユーザの身長方向に脈波計測装置10の角度を変化させることができるので、縦方向の照射位置の大きなずれに対して対応することができる。また、脈波計測装置10は、顔認識の結果に応じて、モータを制御し、顔を撮像するように制御してもよい。
In addition, as shown to (a) and (b) of FIG. 27, the
なお、図27の例では、ユーザの身長方向(ユーザが横たわっている状態でのユーザの上下方向)のみの角度制御としたが、これに限ったものではない。例えば、ユーザの横方向(ユーザが横たわっている状態でのユーザの左右方向)においての角度が制御できるようにしてもよい。これにより、より広範囲な微調整ができるようになり、例えば、ユーザによって、寝る方向、寝る位置が異なっても、ユーザの顔を特定し、脈波を取得することができる。 In the example of FIG. 27, the angle control is performed only in the height direction of the user (the user's vertical direction when the user is lying down), but the present invention is not limited to this. For example, the angle in the lateral direction of the user (the left and right direction of the user when the user is lying down) may be controlled. As a result, finer adjustments can be made over a wider range. For example, even if the sleeping direction and the sleeping position differ depending on the user, the user's face can be specified and the pulse wave can be acquired.
この場合、可視光光源121の照射方向により、脈波が取得できない場合があるため、光源制御部114において、可視光の光量が所定の閾値を超えているかつ、可視光波形演算部111において、脈波の特徴量が取得できていない場合、可視光撮像部122で得られた画像に対し顔認識プログラムを用いてユーザの顔を特定し、顔の方向に光の照射方向を変更してもよい。さらにその時、顔全体に光を照射した場合、強い光がユーザの目に入ってしまうため、例えば、可視光光源121をレーザー光のように、場所を絞って照射できる光源の場合、目を認識し、目の下の頬周辺に光を絞ってもよい。
In this case, since the pulse wave may not be acquired depending on the irradiation direction of the visible
また、上記実施の形態では特に言及していないが、赤外光は、人の目に照射し続けると、視力が下がる可能性がある。このため、赤外光光源123は、ユーザの顔のうちで、人の目を除く領域にROIを限定して、赤外光を照射してもよい。赤外光光源123は、例えば、ユーザの顔に光を照射する場合、特に頬において脈波が取得しやすい。このため、光源制御部114は、例えばユーザの目の下の部分を特定し、当該部分のみに向けて赤外光光源123に赤外光を照射させてもよい。光源制御部114は、例えば、赤外光撮像部124により撮像された画像を解析することでユーザの顔認識を行い、顔認識の結果を用いて、ユーザの目の下の部分を特定する。また、光源制御部114は、赤外光光源123から照射されている赤外光のパワーが所定の閾値以上であり、かつ、所定の時間以上経っている場合、赤外光の光量を所定の光量未満に抑えるように赤外光光源123の光量を調整してもよい。また、前述したように、赤外光の場合、ユーザの視力に影響を及ぼすため、ユーザの顔認識から頬の場所を特定し、ユーザの頬のみに赤外光が照射するように、照射領域を絞ってもよい。
Although not specifically mentioned in the above embodiment, if the infrared light is continuously irradiated to the human eye, the visual acuity may be lowered. For this reason, the infrared
また、上記実施の形態では、脈波計測装置10における脈波演算装置100は、脈波計測装置10に内蔵されているが、これに限らない。例えば、脈波演算装置100は、外部のサーバ装置として実現されてもよいし、携帯端末30により実現されてもよいし、PCなどの情報端末により実現されてもよい。つまり、この場合、可視光撮像部122および赤外光撮像部124から撮像された画像を取得でき、かつ、可視光光源121および赤外光光源123の光量を制御できる構成であれば、脈波演算装置100は、どの装置により実現されてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the pulse-
また、脈波計測装置等に含まれる各構成要素は、回路でもよい。これらの回路は、全体として1つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路でもよい。また、これらの回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。つまり、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。 Each component included in the pulse wave measuring device or the like may be a circuit. These circuits may constitute one circuit as a whole, or may be separate circuits. Each of these circuits may be a general-purpose circuit or a dedicated circuit. That is, in each of the above embodiments, each component may be configured by dedicated hardware or may be realized by executing a software program suitable for each component.
また、各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の表示制御方法などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。 Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory. Here, the software that realizes the display control method of each of the above embodiments is the following program.
すなわち、このプログラムは、コンピュータに、プロセッサおよびメモリを備える脈波計測装置が実行する脈波計測方法であって、可視光光源により可視光を照射されたユーザを可視光領域において撮像することにより得られた可視光画像を取得し、赤外光光源により赤外光を照射されたユーザを赤外光領域において撮像することにより得られた赤外光画像を取得し、取得した前記可視光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である可視光波形を抽出し、取得した前記赤外光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である赤外光波形を抽出し、抽出した前記可視光波形と、抽出した前記赤外光波形との間の相関度を演算し、演算した前記相関度に応じて、前記赤外光光源が発する赤外光の光量を制御する制御信号を前記赤外光光源に出力し、前記可視光波形の特徴量および前記赤外光波形の特徴量の少なくとも一方から、生体情報を算出し、算出した前記生体情報を出力する脈波計測方法を実行させる。 That is, this program is a pulse wave measurement method executed by a pulse wave measurement apparatus including a processor and a memory in a computer, and is obtained by imaging a user irradiated with visible light from a visible light source in the visible light region. The obtained visible light image is obtained, and the infrared light image obtained by imaging the user irradiated with the infrared light by the infrared light source in the infrared light region is obtained, and from the obtained visible light image Extracting a visible light waveform that is a waveform indicating the user's pulse wave, extracting an infrared light waveform that is a waveform indicating the user's pulse wave from the acquired infrared light image, and extracting the visible light A degree of correlation between the waveform and the extracted infrared light waveform is calculated, and a control signal for controlling the amount of infrared light emitted from the infrared light source according to the calculated degree of correlation is transmitted to the infrared signal. Output to light source Wherein the at least one characteristic quantity and characteristic quantity of the infrared light waveform of the visible light wave, and calculates biological information, and executes the pulse wave measuring method and outputs the calculated the biometric information.
以上、一つまたは複数の態様に係る脈波計測装置等について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。 As mentioned above, although the pulse wave measuring device etc. which concern on the one or some aspect were demonstrated based on embodiment, this indication is not limited to this embodiment. Unless it deviates from the gist of the present disclosure, various modifications conceived by those skilled in the art have been made in this embodiment, and forms constructed by combining components in different embodiments are also within the scope of one or more aspects. May be included.
例えば、上記実施の形態において、特定の構成要素が実行する処理を特定の構成要素の代わりに別の構成要素が実行してもよい。また、複数の処理の順序が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。 For example, in the above-described embodiment, a process executed by a specific component may be executed by another component instead of the specific component. Further, the order of the plurality of processes may be changed, and the plurality of processes may be executed in parallel.
本開示は、精度よく生体情報を算出できる脈波計測装置などとして有用である。 The present disclosure is useful as a pulse wave measuring device that can accurately calculate biological information.
10、10A 脈波計測装置
20 筐体
21 可視光LED
22 可視光カメラ
23 赤外光LED
24 赤外光カメラ
25 駆動部
30 携帯端末
40 提示装置
100 脈波演算装置
101 CPU
102 メインメモリ
103 ストレージ
104 通信IF
111 可視光波形演算部
112 赤外光波形演算部
113 相関度演算部
114 光源制御部
115 生体情報算出部
121 可視光光源
122 可視光撮像部
123 赤外光光源
124 赤外光撮像部
201 CPU
202 メインメモリ
203 ストレージ
204 ディスプレイ
205 通信IF
206 入力IF
10, 10A Pulse
22
24
102
111 Visible Light
202
206 Input IF
Claims (16)
前記プロセッサは、
可視光光源により可視光を照射されたユーザを可視光領域において撮像することにより得られた第1可視光画像を取得し、
赤外光光源により赤外光を照射された前記ユーザを赤外光領域において撮像することにより得られた第1赤外光画像を取得し、
取得した前記第1可視光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である第1可視光波形を抽出し、
取得した前記第1赤外光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である第1赤外光波形を抽出し、
抽出した前記第1可視光波形と、抽出した前記第1赤外光波形との間の第1相関度を演算し、
演算した前記第1相関度が第2の閾値以上であるか否かを判定する第1判定を行い、
前記第1判定の結果、演算した前記第1相関度が前記第2の閾値以上であると判定した場合、前記可視光光源における可視光の光量を減少させる第1制御信号を前記可視光光源に出力し、かつ、前記赤外光光源における赤外光の光量を増加させる第2制御信号を前記赤外光光源に出力し、
前記可視光光源により前記第1制御信号に基づく可視光を照射された前記ユーザを可視光領域において撮像することにより得られた第2可視光画像を取得し、
前記赤外光光源により前記第2制御信号に基づく赤外光を照射された前記ユーザを赤外光領域において撮像することにより得られた第2赤外光画像を取得し、
取得した前記第2可視光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である第2可視光波形を抽出し、
取得した前記第2赤外光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である第2赤外光波形を抽出し、
抽出した前記第2可視光波形および前記第2赤外光波形の少なくとも一方を用いて、生体情報を算出し、
算出した前記生体情報を出力する
脈波計測装置。 A pulse wave measuring device comprising a processor and a memory,
The processor is
Obtaining a first visible light image obtained by imaging a user irradiated with visible light from a visible light source in the visible light region;
Obtaining a first infrared light image obtained by imaging the user irradiated with infrared light from an infrared light source in an infrared light region;
Extracting a first visible light waveform that is a waveform indicating the pulse wave of the user from the acquired first visible light image;
Extracting a first infrared light waveform that is a waveform indicating the pulse wave of the user from the acquired first infrared light image;
Calculating a first correlation between the extracted first visible light waveform and the extracted first infrared light waveform;
Performing a first determination to determine whether the calculated first correlation is equal to or greater than a second threshold;
As a result of the first determination, when it is determined that the calculated first correlation is equal to or greater than the second threshold, a first control signal for reducing the amount of visible light in the visible light source is provided to the visible light source. And outputting a second control signal for increasing the amount of infrared light in the infrared light source to the infrared light source,
Obtaining a second visible light image obtained by imaging the user irradiated with visible light based on the first control signal by the visible light source in a visible light region;
Acquiring a second infrared light image obtained by imaging the user irradiated with infrared light based on the second control signal by the infrared light source in an infrared light region;
From the acquired second visible light image, a second visible light waveform that is a waveform indicating the pulse wave of the user is extracted,
From the acquired second infrared light image, a second infrared light waveform that is a waveform indicating the pulse wave of the user is extracted;
Using at least one of the extracted second visible light waveform and the second infrared light waveform to calculate biological information;
A pulse wave measuring device that outputs the calculated biological information.
前記第1可視光波形を前記脈波の周期である脈波周期単位の複数の第1単位波形に分割したとき、前記複数の第1単位波形のそれぞれについて、当該第1単位波形における最大値である第1頂点、および、当該第1単位波形における最小値である第1底点の一方である第1ピーク点を抽出することで、前記第1可視光波形から複数の前記第1ピーク点を抽出し、
前記第1赤外光波形を前記脈波周期単位の複数の第2単位波形に分割したとき、前記複数の第2単位波形のそれぞれについて、当該第2単位波形おける最大値である第2頂点、および、当該第2単位波形における最小値である第2底点の一方である第2ピーク点を抽出することで、前記第1赤外光波形から複数の前記第2ピーク点を抽出し、
抽出した前記複数の第1ピーク点のそれぞれについて、当該第1ピーク点での第1時刻と、当該第1ピーク点に時系列で隣接する他の第1ピーク点での第2時刻との間の時間間隔である第1心拍間隔時間を算出することで、複数の前記第1心拍間隔時間を算出し、
抽出した前記複数の第2ピーク点のそれぞれについて、当該第2ピーク点での第3時刻と、当該第2ピーク点に時系列で隣接する他の第2ピーク点での第4時刻との間の時間間隔である第2心拍間隔時間を算出することで、複数の前記第2心拍間隔時間を算出し、
以下の(式1)を用いて、時系列において互いに対応する、前記複数の第1心拍間隔時間と、前記複数の第2心拍間隔時間との間の第1相関係数を、前記第1相関度として演算する
請求項1に記載の脈波計測装置。
When the first visible light waveform is divided into a plurality of first unit waveforms in a pulse wave cycle unit that is a cycle of the pulse wave, each of the plurality of first unit waveforms has a maximum value in the first unit waveform. A plurality of first peak points are extracted from the first visible light waveform by extracting a first peak point that is one of the first vertex and the first bottom point that is the minimum value in the first unit waveform. Extract and
When the first infrared light waveform is divided into a plurality of second unit waveforms in the pulse wave period unit, for each of the plurality of second unit waveforms, a second vertex that is the maximum value in the second unit waveform, And extracting the second peak points from the first infrared light waveform by extracting a second peak point that is one of the second bottom points, which is the minimum value in the second unit waveform,
For each of the extracted first peak points, between the first time at the first peak point and the second time at another first peak point adjacent to the first peak point in time series Calculating a plurality of the first heart beat interval times by calculating a first heart beat interval time which is a time interval of
For each of the extracted second peak points, between the third time at the second peak point and the fourth time at another second peak point adjacent to the second peak point in time series Calculating a plurality of second heartbeat interval times by calculating a second heartbeat interval time which is a time interval of
Using the following (Equation 1), a first correlation coefficient between the plurality of first heart beat interval times and the plurality of second heart beat interval times, which correspond to each other in time series, is expressed as the first correlation. The pulse wave measuring device according to claim 1, wherein the pulse wave measuring device is calculated as a degree.
前記第1標準偏差が第4の閾値を超えており、かつ、前記第2標準偏差が前記第4の閾値を超えているか否かを判定する第2判定を行い、
前記第2判定の結果、前記第1標準偏差が前記第4の閾値を超えており、かつ、前記第2標準偏差が前記第4の閾値を超えていると判定した場合、
前記複数の第1心拍間隔時間のうちの一の第1心拍間隔時間と、前記複数の第2心拍間隔時間のうちの、当該一の第1心拍間隔時間に時系列において対応する一の第2心拍間隔時間との第1時間差が第5の閾値未満であるか否かの第3判定、および、前記第5の閾値よりも大きい第6の閾値より前記第1時間差が大きいか否かの第4判定を行い、
前記第3判定および前記第4判定の結果、
前記第1時間差が前記第6の閾値より大きいと判定した場合、前記第2制御信号を前記赤外光光源に出力し、
前記第1時間差が前記第5の閾値以上前記第6の閾値以下であると判定した場合、前記可視光光源における可視光の光量を増加させる第3制御信号を前記可視光光源に出力し、かつ、前記赤外光光源における赤外光の光量を減少させる第4制御信号を前記赤外光光源に出力する
請求項2に記載の脈波計測装置。 The processor further includes:
Performing a second determination to determine whether the first standard deviation exceeds a fourth threshold and the second standard deviation exceeds the fourth threshold;
As a result of the second determination, when it is determined that the first standard deviation exceeds the fourth threshold and the second standard deviation exceeds the fourth threshold,
One second corresponding to the one first heart beat interval time among the plurality of first heart beat interval times and the one first heart beat interval time among the plurality of second heart beat interval times in time series. Third determination as to whether or not the first time difference from the heartbeat interval time is less than a fifth threshold, and whether or not the first time difference is greater than a sixth threshold greater than the fifth threshold. Make 4 judgments,
As a result of the third determination and the fourth determination,
If it is determined that the first time difference is greater than the sixth threshold, the second control signal is output to the infrared light source;
When it is determined that the first time difference is not less than the fifth threshold and not more than the sixth threshold, a third control signal for increasing the amount of visible light in the visible light source is output to the visible light source, and The pulse wave measurement device according to claim 2, wherein a fourth control signal for reducing the amount of infrared light in the infrared light source is output to the infrared light source.
前記第3判定および前記第4判定の結果、前記第1時間差が前記第5の閾値よりも小さいと判定した場合、前記第2標準偏差が前記第4の閾値以下であるか否かを判定する第5判定を行い、
前記第5判定の結果、
前記第2標準偏差が前記第4の閾値以下であると判定した場合、前記第1制御信号を前記可視光光源に出力し、かつ、前記第2制御信号を前記赤外光光源に出力し、
前記第2標準偏差が前記第4の閾値より大きいと判定した場合、前記第3制御信号を前記可視光光源に出力し、かつ、前記第4制御信号を前記赤外光光源に出力する
請求項3に記載の脈波計測装置。 The processor further includes:
As a result of the third determination and the fourth determination, if it is determined that the first time difference is smaller than the fifth threshold, it is determined whether the second standard deviation is equal to or less than the fourth threshold. Make a fifth decision,
As a result of the fifth determination,
If it is determined that the second standard deviation is less than or equal to the fourth threshold, the first control signal is output to the visible light source, and the second control signal is output to the infrared light source,
The third control signal is output to the visible light source and the fourth control signal is output to the infrared light source when it is determined that the second standard deviation is greater than the fourth threshold. 3. The pulse wave measuring device according to 3.
前記複数の第1頂点のうちの一の第1頂点と、前記複数の第1底点のうちの、当該一の第1頂点の時系列における直後の一の第1底点とを結ぶ第1直線の傾きを第1の傾きとして前記メモリに記憶させ、
前記第2可視光波形を前記脈波周期単位の複数の第3単位波形に分割したとき、前記複数の第3単位波形のそれぞれについて、当該第3単位波形における最大値である第3頂点、および、当該第3単位波形における最小値である第3底点の一方である第3ピーク点を抽出することで、前記第2可視光波形から複数の前記第3ピーク点を抽出し、
前記第2赤外光波形を前記脈波周期単位の複数の第4単位波形に分割したとき、前記複数の第4単位波形のそれぞれについて、当該第4単位波形おける最大値である第4頂点、および、当該第4単位波形における最小値である第4底点の一方である第4ピーク点を抽出することで、前記第2赤外光波形から複数の前記第4ピーク点を抽出し、
抽出した前記複数の第3ピーク点のそれぞれについて、当該第3ピーク点での第5時刻と、当該第3ピーク点に時系列で隣接する他の第3ピーク点での第6時刻との間の時間間隔である第3心拍間隔時間を算出することで、複数の前記第3心拍間隔時間を算出し、
抽出した前記複数の第4ピーク点のそれぞれについて、当該第4ピーク点での第7時刻と、当該第4ピーク点に時系列で隣接する他の第4ピーク点での第8時刻との間の時間間隔である第4心拍間隔時間を算出することで、複数の前記第4心拍間隔時間を算出し、
以下の(式2)を用いて、時系列において互いに対応する、前記複数の第3心拍間隔時間と、前記複数の第4心拍間隔時間との間の第2相関係数を演算し、
前記第2可視光画像の取得、前記第2可視光波形の抽出、前記第2赤外光画像の取得、前記第2赤外光波形の抽出、および、前記第2相関係数の演算を繰り返し行い、
繰り返し行われる前記第2相関係数の演算において、さらに、繰り返し行うことで得られた前記第2赤外光波形における、前記複数の第4頂点のうちの一の第4頂点と、前記複数の第4底点のうちの、当該一の第4頂点の時系列における直後の一の第4底点とを結ぶ第2直線の傾きである第2の傾きと、前記メモリに記憶している前記第1の傾きとを比較し、
前記第2の傾きが、前記第1の傾きになるまで、前記第2制御信号を前記赤外光光源に出力する、
請求項4に記載の脈波計測装置。
A first connecting the first vertex of one of the plurality of first vertices and one first bottom point of the plurality of first bottom points immediately in the time series of the first vertex. Storing the slope of the straight line in the memory as the first slope;
When the second visible light waveform is divided into a plurality of third unit waveforms in the pulse wave period unit, for each of the plurality of third unit waveforms, a third vertex that is the maximum value in the third unit waveform, and Extracting a plurality of third peak points from the second visible light waveform by extracting a third peak point that is one of the third bottom points, which is the minimum value in the third unit waveform,
When the second infrared light waveform is divided into a plurality of fourth unit waveforms in the pulse wave period unit, for each of the plurality of fourth unit waveforms, a fourth vertex that is the maximum value in the fourth unit waveform, And extracting the fourth peak point from the second infrared light waveform by extracting a fourth peak point that is one of the fourth bottom points, which is the minimum value in the fourth unit waveform,
For each of the extracted third peak points, between the fifth time at the third peak point and the sixth time at another third peak point adjacent in time series to the third peak point Calculating a plurality of third heart beat interval times by calculating a third heart beat interval time which is a time interval of
For each of the extracted fourth peak points, between the seventh time at the fourth peak point and the eighth time at another fourth peak point adjacent in time series to the fourth peak point Calculating a plurality of the fourth heart beat interval times by calculating a fourth heart beat interval time which is a time interval of
Using the following (Equation 2), a second correlation coefficient between the plurality of third heart beat interval times and the plurality of fourth heart beat interval times corresponding to each other in time series is calculated,
Repeat the acquisition of the second visible light image, the extraction of the second visible light waveform, the acquisition of the second infrared light image, the extraction of the second infrared light waveform, and the calculation of the second correlation coefficient. Done
In the calculation of the second correlation coefficient that is repeatedly performed, the fourth vertex of the plurality of fourth vertices in the second infrared light waveform obtained by the repetition, and the plurality of the plurality of fourth vertices Of the fourth base points, a second slope that is a slope of a second straight line connecting the first base point immediately after the one fourth vertex in the time series, and the memory stored in the memory Compare with the first slope,
Outputting the second control signal to the infrared light source until the second inclination becomes the first inclination;
The pulse wave measuring device according to claim 4.
前記第3標準偏差が前記第4の閾値を超えており、かつ、前記第4標準偏差が前記第4の閾値を超えているか否かを判定する第6判定を行い、
前記第6判定の結果、前記第3標準偏差が前記第4の閾値を超えており、かつ、前記第4標準偏差が前記第4の閾値を超えていると判定した場合、
前記複数の第3心拍間隔時間のうちの一の第3心拍間隔時間と、前記複数の第4心拍間隔時間のうちの、当該一の第3心拍間隔時間に時系列において対応する一の第4心拍間隔時間との第2時間差が前記第5の閾値未満であるか否かの第7判定、および、前記第6の閾値より前記第2時間差が大きいか否かの第8判定を行い、
前記第7判定および前記第8判定の結果、
前記第2時間差が前記第6の閾値より大きいと判定した場合、前記第2制御信号を前記赤外光光源に出力し、
前記第2時間差が前記第5の閾値以上前記第6の閾値以下であると判定した場合、前記第3制御信号を前記可視光光源に出力し、かつ、前記第4制御信号を前記赤外光光源に出力する
請求項5に記載の脈波計測装置。 The processor further includes:
Performing a sixth determination to determine whether the third standard deviation exceeds the fourth threshold and whether the fourth standard deviation exceeds the fourth threshold;
As a result of the sixth determination, when it is determined that the third standard deviation exceeds the fourth threshold and the fourth standard deviation exceeds the fourth threshold,
One fourth heartbeat time corresponding to one third heartbeat interval time among the plurality of third heartbeat interval times and the one third heartbeat interval time among the plurality of fourth heart beat interval times in time series. Performing a seventh determination as to whether or not a second time difference from the heartbeat interval time is less than the fifth threshold, and an eighth determination as to whether or not the second time difference is greater than the sixth threshold;
As a result of the seventh determination and the eighth determination,
If it is determined that the second time difference is greater than the sixth threshold, the second control signal is output to the infrared light source;
When it is determined that the second time difference is not less than the fifth threshold and not more than the sixth threshold, the third control signal is output to the visible light source, and the fourth control signal is output to the infrared light. The pulse wave measuring device according to claim 5, wherein the pulse wave measuring device outputs to a light source.
前記第7判定および前記第8判定の結果、前記第2時間差が前記第5の閾値よりも小さいと判定した場合、前記第4標準偏差が前記第4の閾値以下であるか否かを判定する第9判定を行い、
前記第9判定の結果、
前記第4標準偏差が前記第4の閾値以下であると判定した場合、前記第1制御信号を前記可視光光源に出力し、かつ、前記第2制御信号を前記赤外光光源に出力し、
前記第4標準偏差が前記第4の閾値より大きいと判定した場合、前記第3制御信号を前記可視光光源に出力し、かつ、前記第4制御信号を前記赤外光光源に出力する
請求項6に記載の脈波計測装置。 The processor further includes:
As a result of the seventh determination and the eighth determination, if it is determined that the second time difference is smaller than the fifth threshold, it is determined whether the fourth standard deviation is equal to or less than the fourth threshold. Make a ninth decision,
As a result of the ninth determination,
If it is determined that the fourth standard deviation is less than or equal to the fourth threshold, the first control signal is output to the visible light source, and the second control signal is output to the infrared light source,
The third control signal is output to the visible light source and the fourth control signal is output to the infrared light source when it is determined that the fourth standard deviation is larger than the fourth threshold. 6. The pulse wave measuring device according to 6.
繰り返し行われる前記第2相関係数の演算において、
前記第3ピーク点の数または前記第4ピーク点の数が第1所定期間において、第1の閾値を超えるか否かを判定する第10判定を行い、
前記第10判定の結果、前記第3ピーク点の数または前記第4ピーク点の数が前記第1所定期間において、前記第1の閾値を超えると判定した場合、
前記複数の第3頂点のそれぞれについて、当該第3頂点と、前記複数の第3底点のうちの、当該第3頂点の時系列における直後の第3底点との間の変曲点である第1変曲点を抽出することで、複数の前記第1変曲点を抽出し、
前記複数の第4頂点のそれぞれについて、当該第4頂点と、前記複数の第4底点のうちの、当該第4頂点の時系列における直後の第4底点との間の変曲点である第2変曲点を抽出することで、複数の前記第2変曲点を抽出し、
抽出した前記複数の第1変曲点のそれぞれについて、当該第1変曲点での第9時刻と、当該第1変曲点に隣接する他の第1変曲点での第10時刻との間の時間間隔を前記第3心拍間隔時間として算出し、
抽出した前記複数の第2変曲点のそれぞれについて、当該第2変曲点での第11時刻と、当該第2変曲点に隣接する他の第2変曲点での第12時刻との間の時間間隔を前記第4心拍間隔時間として算出し、
時系列において互いに対応する、前記第1変曲点を用いて算出した前記複数の第3心拍間隔時間と、前記第2変曲点を用いて算出した前記複数の第4心拍間隔時間との間の相関係数を、前記(式2)を用いることで前記第2相関係数として演算する
請求項5から7のいずれか1項に記載の脈波計測装置。 The processor is
In the calculation of the second correlation coefficient that is repeatedly performed,
Performing a tenth determination to determine whether the number of the third peak points or the number of the fourth peak points exceeds a first threshold in the first predetermined period;
As a result of the tenth determination, when it is determined that the number of the third peak points or the number of the fourth peak points exceeds the first threshold in the first predetermined period,
For each of the plurality of third vertices, an inflection point between the third vertex and the third bottom point immediately after the third vertex in the time series of the third vertex. Extracting a plurality of first inflection points by extracting a first inflection point;
For each of the plurality of fourth vertices, an inflection point between the fourth vertex and the fourth bottom point immediately after the fourth vertex in the time series of the plurality of fourth bottom points. Extracting a plurality of second inflection points by extracting second inflection points;
For each of the extracted first inflection points, a ninth time at the first inflection point and a tenth time at another first inflection point adjacent to the first inflection point. Calculating the time interval between them as the third heartbeat interval time,
For each of the extracted second inflection points, the eleventh time at the second inflection point and the twelfth time at another second inflection point adjacent to the second inflection point. A time interval between them as the fourth heartbeat interval time,
Between the plurality of third heart beat interval times calculated using the first inflection points and the plurality of fourth heart beat interval times calculated using the second inflection points, which correspond to each other in time series. The pulse wave measuring device according to claim 5, wherein the correlation coefficient is calculated as the second correlation coefficient by using the (Equation 2).
前記複数の第3心拍間隔時間および前記複数の第4心拍間隔時間のうち、時系列で互いに対応する前記第3心拍間隔時間および前記第4心拍間隔時間との間の絶対誤差が第3の閾値を超えている場合、
前記複数の第3ピーク点の数と、前記複数の第4ピーク点の数とを比較し、
前記第3の閾値を超えていると判定された前記第3心拍間隔時間および前記第4心拍間隔時間のうち、前記比較の結果、数が多いと判定された方のピーク点により算出された心拍間隔時間を特定し、
特定した心拍間隔時間の演算の基準となったピーク点を当該心拍間隔時間の演算対象から除外する
請求項5から8のいずれか1項に記載の脈波計測装置。 The processor further includes:
Of the plurality of third heart beat interval times and the plurality of fourth heart beat interval times, an absolute error between the third heart beat interval time and the fourth heart beat interval time corresponding to each other in time series is a third threshold value. If it exceeds
Comparing the number of the plurality of third peak points with the number of the plurality of fourth peak points;
Of the third heartbeat interval time and the fourth heartbeat interval time determined to exceed the third threshold, the heart rate calculated from the peak point that is determined to be larger as a result of the comparison Identify the interval time,
The pulse wave measuring apparatus according to any one of claims 5 to 8, wherein a peak point that is a reference for calculating the specified heartbeat interval time is excluded from the calculation target of the heartbeat interval time.
前記複数の第3ピーク点の数と、前記複数の第4ピーク点の数とを比較し、
前記複数の第3心拍間隔時間および前記複数の第4心拍間隔時間のうち、前記比較の結果、数が少ないと判定された方のピーク点により算出された心拍間隔時間を特定し、
特定した心拍間隔時間の標準偏差が前記第4の閾値以下である場合、
前記複数の第3頂点のそれぞれについて、当該第3頂点と、前記複数の第3底点のうちの、当該第3頂点の時系列における直後の第3底点との間の変曲点である第1変曲点を抽出することで、複数の前記第1変曲点を抽出し、
前記複数の第4頂点のそれぞれについて、当該第4頂点と、前記複数の第4底点のうちの、当該第4頂点の時系列における直後の第4底点との間の変曲点である第2変曲点を抽出することで、複数の前記第2変曲点を抽出し、
抽出した前記複数の第1変曲点のそれぞれについて、当該第1変曲点での第13時刻と、当該第1変曲点に隣接する他の第1変曲点での第14時刻との間の時間間隔を前記第3心拍間隔時間として算出し、
抽出した前記複数の第2変曲点のそれぞれについて、当該第2変曲点での第15時刻と、当該第2変曲点に隣接する他の第2変曲点での第16時刻との間の時間間隔を前記第4心拍間隔時間として算出し、
時系列において互いに対応する、前記第1変曲点を用いて算出した前記複数の第3心拍間隔時間と、前記第2変曲点を用いて算出した前記複数の第4心拍間隔時間との間の相関係数を、前記(式2)を用いることで前記第2相関係数として演算する
請求項5から7のいずれか1項に記載の脈波計測装置。 The processor further includes:
Comparing the number of the plurality of third peak points with the number of the plurality of fourth peak points;
Among the plurality of third heartbeat intervals and the plurality of fourth heartbeat intervals, the heartbeat interval calculated by the peak point that is determined to be smaller as a result of the comparison is specified,
When the standard deviation of the specified heartbeat interval time is not more than the fourth threshold value,
For each of the plurality of third vertices, an inflection point between the third vertex and the third bottom point immediately after the third vertex in the time series of the third vertex. Extracting a plurality of first inflection points by extracting a first inflection point;
For each of the plurality of fourth vertices, an inflection point between the fourth vertex and the fourth bottom point immediately after the fourth vertex in the time series of the plurality of fourth bottom points. Extracting a plurality of second inflection points by extracting second inflection points;
For each of the extracted first inflection points, a thirteenth time at the first inflection point and a fourteenth time at another first inflection point adjacent to the first inflection point. Calculating the time interval between them as the third heartbeat interval time,
For each of the extracted second inflection points, a 15th time at the second inflection point and a 16th time at another second inflection point adjacent to the second inflection point. A time interval between them as the fourth heartbeat interval time,
Between the plurality of third heart beat interval times calculated using the first inflection points and the plurality of fourth heart beat interval times calculated using the second inflection points, which correspond to each other in time series. The pulse wave measuring device according to claim 5, wherein the correlation coefficient is calculated as the second correlation coefficient by using the (Equation 2).
前記複数の第1ピーク点の抽出において、前記第1制御信号により前記可視光光源の光量を制御している期間を除く期間において取得された前記第1可視光波形から前記複数の第1ピーク点を抽出し、
前記複数の第2ピーク点の抽出において、前記第2制御信号により前記赤外光光源の光量を制御している期間を除く期間において取得された前記第1赤外光波形から前記複数の第2ピーク点を抽出し、
前記複数の第3ピーク点の抽出において、前記第3制御信号により前記可視光光源の光量を制御している期間を除く期間において取得された前記第2可視光波形から前記複数の第3ピーク点を抽出し、
前記複数の第4ピーク点の抽出において、前記第4制御信号により前記赤外光光源の光量を制御している期間を除く期間において取得された前記第2赤外光波形から前記複数の第4ピーク点を抽出する
請求項5から10のいずれか1項に記載の脈波計測装置。 The processor is
In the extraction of the plurality of first peak points, the plurality of first peak points from the first visible light waveform acquired in a period excluding the period in which the light amount of the visible light source is controlled by the first control signal. Extract
In the extraction of the plurality of second peak points, the plurality of second peak values are obtained from the first infrared light waveform acquired in a period excluding a period in which the light amount of the infrared light source is controlled by the second control signal. Extract peak points,
In the extraction of the plurality of third peak points, the plurality of third peak points from the second visible light waveform acquired in a period excluding the period in which the light amount of the visible light source is controlled by the third control signal. Extract
In the extraction of the plurality of fourth peak points, the plurality of fourth peaks are obtained from the second infrared light waveform acquired in a period excluding a period in which the light amount of the infrared light source is controlled by the fourth control signal. The pulse wave measuring device according to any one of claims 5 to 10, wherein a peak point is extracted.
前記第1制御信号または前記第3制御信号の出力において、前記第1可視光波形から連続する2つ以上の前記第1ピーク点が第2所定期間内に抽出されるまで、または、前記第2可視光波形から連続する2つ以上の前記第3ピーク点が第2所定期間内に抽出されるまで、前記第1制御信号または前記第3制御信号の出力を待機し、
前記第2制御信号または前記第4制御信号の出力において、前記第1赤外光波形から連続する2つ以上の前記第2ピーク点が前記第2所定期間内に抽出されるまで、または、前記第2赤外光波形から連続する2つ以上の前記第4ピーク点が前記第2所定期間内に抽出されるまで、前記第2制御信号または前記第4制御信号の出力を待機する
請求項5から11のいずれか1項に記載の脈波計測装置。 The processor is
In the output of the first control signal or the third control signal, two or more first peak points continuous from the first visible light waveform are extracted within a second predetermined period, or the second Waiting for the output of the first control signal or the third control signal until two or more third peak points continuous from the visible light waveform are extracted within a second predetermined period;
In the output of the second control signal or the fourth control signal, until two or more second peak points continuous from the first infrared light waveform are extracted within the second predetermined period, or The output of the second control signal or the fourth control signal is waited until two or more fourth peak points continuous from the second infrared light waveform are extracted within the second predetermined period. To 11. The pulse wave measuring device according to any one of 11 to 11.
可視光光源により可視光を照射されたユーザを可視光領域において撮像することにより得られた第1可視光画像を取得し、
赤外光光源により赤外光を照射されたユーザを赤外光領域において撮像することにより得られた第1赤外光画像を取得し、
取得した前記第1可視光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である第1可視光波形を抽出し、
取得した前記第1赤外光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である第1赤外光波形を抽出し、
抽出した前記第1可視光波形と、抽出した前記第1赤外光波形との間の第1相関度を演算し、
演算した前記第1相関度が第2の閾値以上であるか否かを判定する第1判定を行い、
前記第1判定の結果、演算した前記第1相関度が前記第2の閾値以上であると判定した場合、前記可視光光源における可視光の光量を減少させる第1制御信号を前記可視光光源に出力し、かつ、前記赤外光光源における赤外光の光量を増加させる第2制御信号を前記赤外光光源に出力し、
前記可視光光源により前記第1制御信号に基づく可視光を照射された前記ユーザを可視光領域において撮像することにより得られた第2可視光画像を取得し、
前記赤外光光源により前記第2制御信号に基づく赤外光を照射された前記ユーザを赤外光領域において撮像することにより得られた第2赤外光画像を取得し、
取得した前記第2可視光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である第2可視光波形を抽出し、
取得した前記第2赤外光画像から、前記ユーザの脈波を示す波形である第2赤外光波形を抽出し、
抽出した前記第2可視光波形および前記第2赤外光波形の少なくとも一方を用いて、生体情報を算出し、
算出した前記生体情報を出力する
脈波計測方法。 A pulse wave measurement method executed by a pulse wave measurement device including a processor and a memory,
Obtaining a first visible light image obtained by imaging a user irradiated with visible light from a visible light source in the visible light region;
Acquiring a first infrared light image obtained by imaging a user irradiated with infrared light by an infrared light source in an infrared light region;
Extracting a first visible light waveform that is a waveform indicating the pulse wave of the user from the acquired first visible light image;
Extracting a first infrared light waveform that is a waveform indicating the pulse wave of the user from the acquired first infrared light image;
Calculating a first correlation between the extracted first visible light waveform and the extracted first infrared light waveform;
Performing a first determination to determine whether the calculated first correlation is equal to or greater than a second threshold;
As a result of the first determination, when it is determined that the calculated first correlation is equal to or greater than the second threshold, a first control signal for reducing the amount of visible light in the visible light source is provided to the visible light source. And outputting a second control signal for increasing the amount of infrared light in the infrared light source to the infrared light source,
Obtaining a second visible light image obtained by imaging the user irradiated with visible light based on the first control signal by the visible light source in a visible light region;
Acquiring a second infrared light image obtained by imaging the user irradiated with infrared light based on the second control signal by the infrared light source in an infrared light region;
From the acquired second visible light image, a second visible light waveform that is a waveform indicating the pulse wave of the user is extracted,
From the acquired second infrared light image, a second infrared light waveform that is a waveform indicating the pulse wave of the user is extracted;
Using at least one of the extracted second visible light waveform and the second infrared light waveform to calculate biological information;
A pulse wave measuring method for outputting the calculated biological information.
可視光光源から放射された第1可視光を照射されたユーザの可視光領域における複数の第1可視光画像を取得し、
赤外光光源から放射された第1赤外光を照射されたユーザの赤外光領域における複数の第2赤外光画像を取得し、
前記複数の第1可視光画像から、第1可視光波形を抽出し、
前記複数の第1赤外光画像から、第1赤外光波形を抽出し、
前記第1可視光波形と前記第1赤外光波形との間の相関度を演算し、
前記相関度が閾値以上である場合、前記可視光光源に第2可視光を出射させ、かつ、前記赤外光光源に第2赤外光を出射させ、
前記第2可視光の単位時間毎の量は前記第1可視光の単位時間毎の量より小さく、
前記第2赤外光の単位時間毎の量は前記第1赤外光の単位時間毎の量より大きく、
前記第2可視光を照射されたユーザの前記可視光領域における複数の第2可視光画像を取得し、
前記第2赤外光を照射されたユーザの前記赤外光領域においる複数の第2赤外光画像を取得し、
前記複数の第2可視光画像から、第2可視光波形を抽出し、
前記複数の第2赤外光画像から、第2赤外光波形を抽出し、
前記第2可視光波形および前記第2赤外光波形の少なくとも一方を用いて、生体情報を算出し、
前記生体情報を出力し、
前記相関度の演算は以下を含む、
(1)複数の第1単位波形に含まれる複数の第1時間における複数の第1ピーク点を抽出し、前記複数の第1ピーク点は、前記複数の第1単位波形に含まれる複数の第1の最大値点または前記複数の第1単位波形に含まれる複数の第1の最小値点であり、前記第1可視光波形は前記複数の第1単位波形を含み、前記複数の第1の最大値点と前記複数の第1単位波形はそれぞれ対応し、前記複数の第1の最小値点と前記複数の第1単位波形はそれぞれ対応し、前記複数の第1単位波形と前記複数の第1時間はそれぞれ対応し、
(2)複数の第2単位波形に含まれる複数の第2時間における複数の第2ピーク点を抽出し、前記複数の第2ピーク点は、前記複数の第2単位波形に含まれる複数の第2の最大値点または前記複数の第2単位波形に含まれる複数の第2の最小値点であり、前記第2可視光波形は前記複数の第2単位波形を含み、前記複数の第2の最大値点と前記複数の第2単位波形はそれぞれ対応し、前記複数の第1の最小値点と前記複数の第1単位波形はそれぞれ対応し、前記複数の第2単位波形と前記複数の第2時間はそれぞれ対応し、
(3)前記複数の第1時間に基づいて複数の第1心拍間隔時間を算出し、前記複数の第1心拍間隔時間は第1時間と第2時間の間の時間であり、前記複数の第1時間は前記第1時間と前記第2時間を含み、前記第1時間に含まれる時間は前記第1時間と前記第2時間の間には存在せず、
(4)前記複数の第2時間に基づいて複数の第2心拍間隔時間を算出し、前記複数の第2心拍間隔時間は第3時間と第4時間の間の時間であり、前記複数の第2時間は前記第3時間と前記第4時間を含み、前記第2時間に含まれる時間は前記第3時間と前記第4時間の間には存在せず、
(5)以下の(式1)を用いて、前記相関度を演算する
脈波計測方法。
Acquiring a plurality of first visible light images in the visible light region of the user irradiated with the first visible light emitted from the visible light source;
Acquiring a plurality of second infrared light images in the infrared light region of the user irradiated with the first infrared light emitted from the infrared light source;
Extracting a first visible light waveform from the plurality of first visible light images;
Extracting a first infrared light waveform from the plurality of first infrared light images;
Calculating a degree of correlation between the first visible light waveform and the first infrared light waveform;
If the correlation is greater than or equal to a threshold value, the visible light source emits second visible light, and the infrared light source emits second infrared light,
The amount of the second visible light per unit time is smaller than the amount of the first visible light per unit time,
The amount of the second infrared light per unit time is larger than the amount of the first infrared light per unit time,
Obtaining a plurality of second visible light images in the visible light region of the user irradiated with the second visible light;
Acquiring a plurality of second infrared light images in the infrared light region of the user irradiated with the second infrared light;
Extracting a second visible light waveform from the plurality of second visible light images;
Extracting a second infrared light waveform from the plurality of second infrared light images;
Using at least one of the second visible light waveform and the second infrared light waveform to calculate biological information;
Outputting the biological information;
The calculation of the correlation degree includes:
(1) A plurality of first peak points at a plurality of first times included in the plurality of first unit waveforms are extracted, and the plurality of first peak points are a plurality of first peaks included in the plurality of first unit waveforms. One maximum value point or a plurality of first minimum value points included in the plurality of first unit waveforms, wherein the first visible light waveform includes the plurality of first unit waveforms, and the plurality of first unit waveforms The maximum value point and the plurality of first unit waveforms respectively correspond to each other, the plurality of first minimum value points and the plurality of first unit waveforms respectively correspond to each other, and the plurality of first unit waveforms and the plurality of first unit waveforms correspond to each other. Each hour corresponds,
(2) Extracting a plurality of second peak points at a plurality of second times included in the plurality of second unit waveforms, wherein the plurality of second peak points are a plurality of second peak points included in the plurality of second unit waveforms. Two maximum value points or a plurality of second minimum value points included in the plurality of second unit waveforms, and the second visible light waveform includes the plurality of second unit waveforms, and the plurality of second unit points. The maximum value point and the plurality of second unit waveforms respectively correspond to each other, the plurality of first minimum value points and the plurality of first unit waveforms respectively correspond to each other, and the plurality of second unit waveforms and the plurality of second unit waveforms correspond to each other. 2 hours correspond,
(3) calculating a plurality of first heartbeat intervals based on the plurality of first times, wherein the plurality of first heartbeat intervals are times between a first time and a second time; 1 hour includes the first time and the second time, the time included in the first time does not exist between the first time and the second time,
(4) calculating a plurality of second heartbeat intervals based on the plurality of second times, wherein the plurality of second heartbeat intervals is a time between a third time and a fourth time; 2 hours includes the third time and the fourth time, and the time included in the second time does not exist between the third time and the fourth time,
(5) A pulse wave measuring method for calculating the degree of correlation using the following (Formula 1).
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---|---|---|---|---|
JP2018051288A (en) * | 2016-09-23 | 2018-04-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Pulse wave measurement device and pulse wave measurement method |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000038569A1 (en) * | 1998-12-30 | 2000-07-06 | Masimo Corporation | Plethysmograph pulse recognition processor |
WO2013044073A1 (en) * | 2011-09-23 | 2013-03-28 | Nellcor Puritan Bennett Ireland | Systems and methods for determining respiration information from a photoplethysmograph |
JP2013169470A (en) * | 2013-03-29 | 2013-09-02 | Hamamatsu Photonics Kk | Concentration measurement device and concentration measurement method |
WO2014064575A2 (en) * | 2012-10-23 | 2014-05-01 | Koninklijke Philips N.V. | Device and method for obtaining vital sign information of a living being |
WO2014080313A1 (en) * | 2012-11-23 | 2014-05-30 | Koninklijke Philips N.V. | Device and method for extracting physiological information |
JP2016064125A (en) * | 2014-09-19 | 2016-04-28 | シナノケンシ株式会社 | Onset risk forecasting system for cerebrovascular disease |
-
2017
- 2017-04-20 JP JP2017083759A patent/JP7165886B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000038569A1 (en) * | 1998-12-30 | 2000-07-06 | Masimo Corporation | Plethysmograph pulse recognition processor |
WO2013044073A1 (en) * | 2011-09-23 | 2013-03-28 | Nellcor Puritan Bennett Ireland | Systems and methods for determining respiration information from a photoplethysmograph |
WO2014064575A2 (en) * | 2012-10-23 | 2014-05-01 | Koninklijke Philips N.V. | Device and method for obtaining vital sign information of a living being |
WO2014080313A1 (en) * | 2012-11-23 | 2014-05-30 | Koninklijke Philips N.V. | Device and method for extracting physiological information |
JP2013169470A (en) * | 2013-03-29 | 2013-09-02 | Hamamatsu Photonics Kk | Concentration measurement device and concentration measurement method |
JP2016064125A (en) * | 2014-09-19 | 2016-04-28 | シナノケンシ株式会社 | Onset risk forecasting system for cerebrovascular disease |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018051288A (en) * | 2016-09-23 | 2018-04-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Pulse wave measurement device and pulse wave measurement method |
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