JP2021153878A - Information processing device and pulse wave calculation method - Google Patents

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Ryota Tomizawa
亮太 富澤
佳久 足立
Yoshihisa Adachi
佳久 足立
哲也 奥村
Tetsuya Okumura
哲也 奥村
敬文 岩井
Yoshifumi Iwai
敬文 岩井
勇樹 江戸
Yuki Edo
勇樹 江戸
莉絵子 小川
Rieko Ogawa
莉絵子 小川
怜 田中
Rei Tanaka
怜 田中
浩一 樋口
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Abstract

To accurately calculate a pulse wave of a blood vessel from an image of a body surface.SOLUTION: An image acquisition unit 301 acquire a moving image of a body surface. This moving image includes a plurality of frame images. A region-of-interest extraction unit 302 extracts two or more regions of interest including a plurality of pixels from the frame images. A pulse wave calculation unit 303 calculates a plurality of pulse waves corresponding to different positions of the body surface by calculating time series signals indicating changes in the volume of a blood vessel from temporal changes in a pixel value on each pixel in the regions of interest. A degree-of-similarity calculation unit 304 calculates a degree of similarity of at least two pulse waves of the plurality of pulse waves. Specifically, the degree of similarity is calculated on the basis of at least either of a correlation value of the at least two pulse waves of the plurality of pulse waves and a difference value. A pulse wave synthesizing unit 305 synthesizes at least two pulse waves that the pulse wave calculation unit 303 calculates on the basis of the pulse wave similarity. An output control unit 306 causes an output unit to output the synthesized pulse wave.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、情報処理装置及び脈波算出方法に関する。 The present disclosure relates to an information processing device and a pulse wave calculation method.

例えば、特許文献1は、被験者が撮影された画像において、複数の画素の輝度信号を用いて、被験者の脈波を検出する技術を開示する。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for detecting a pulse wave of a subject by using luminance signals of a plurality of pixels in an image taken by the subject.

特開2014−073159号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-073159

特許文献1に開示された技術では、複数の画素において、異なる血管の脈波を検出した場合、各画素に対応する脈波の形状が異なり、正確に脈波を算出できない。本開示の一態様は、体表を撮影した画像から血管の脈波を正確に算出することに貢献する情報処理装置及び脈波算出方法を提供することを目的とする。 In the technique disclosed in Patent Document 1, when pulse waves of different blood vessels are detected in a plurality of pixels, the shape of the pulse waves corresponding to each pixel is different, and the pulse wave cannot be calculated accurately. One aspect of the present disclosure is to provide an information processing device and a pulse wave calculation method that contribute to accurately calculating a pulse wave of a blood vessel from an image obtained by photographing a body surface.

本開示の一態様に係る情報処理装置は、体表の動画像から、前記体表の異なる位置に対応する複数の脈波を算出する脈波算出部と、前記複数の脈波のうちの少なくとも2つの脈波の類似度を算出する類似度算出部と、前記類似度を元に脈波を合成する脈波合成部と、を備える。 The information processing apparatus according to one aspect of the present disclosure includes a pulse wave calculation unit that calculates a plurality of pulse waves corresponding to different positions on the body surface from a moving image of the body surface, and at least one of the plurality of pulse waves. It includes a similarity calculation unit that calculates the similarity between two pulse waves, and a pulse wave synthesis unit that synthesizes pulse waves based on the similarity.

本開示の一態様に係る脈波算出方法は、体表の動画像から、前記体表の異なる位置に対応する複数の脈波を算出するステップと、前記複数の脈波のうちの少なくとも2つの脈波の類似度を算出するステップと、前記類似度を元に脈波を合成するステップと、を含む。 The pulse wave calculation method according to one aspect of the present disclosure includes a step of calculating a plurality of pulse waves corresponding to different positions on the body surface from a moving image of the body surface, and at least two of the plurality of pulse waves. It includes a step of calculating the similarity of pulse waves and a step of synthesizing pulse waves based on the similarity.

情報処理装置100と生体Aとの関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the information processing apparatus 100 and the living body A. 情報処理装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the electric structure of an information processing apparatus. 第一実施形態の制御部の機能的構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the functional structure of the control part of 1st Embodiment. フレーム画像内の関心領域の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the area of interest in a frame image. 合成候補脈波に対応する画素の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pixel corresponding to a synthetic candidate pulse wave. 第一実施形態の情報処理装置で実行される処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process executed by the information processing apparatus of 1st Embodiment. 注目脈波に対応する画素と血管との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between a pixel corresponding to a pulse wave of interest, and a blood vessel. 脈波の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a pulse wave. 脈波の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a pulse wave. 第二実施形態の制御部の機能的構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the functional structure of the control part of the 2nd Embodiment. 第三実施形態の制御部の機能的構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the functional structure of the control part of 3rd Embodiment. 注目領域の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a region of interest. 第四実施形態の制御部の機能的構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the functional structure of the control part of 4th Embodiment. 脈波に対応する画素と周辺画素との一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a pixel corresponding to a pulse wave and a peripheral pixel. 第五実施形態の制御部の機能的構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the functional structure of the control part of 5th Embodiment. 脈波特徴量の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pulse wave feature amount. 第五実施形態の情報処理装置で実行される処理フローの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the processing flow executed by the information processing apparatus of 5th Embodiment. 第六実施形態の制御部の機能的構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the functional structure of the control part of 6th Embodiment. 第六実施形態の情報処理装置で実行される処理フローの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the processing flow executed by the information processing apparatus of 6th Embodiment. 第1脈波と第2脈波とに対応する画素と、血管との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the pixel corresponding to the 1st pulse wave and the 2nd pulse wave, and a blood vessel.

(第一実施形態)
第一実施形態について説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
(First Embodiment)
The first embodiment will be described. In the drawings, the same or equivalent elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

図1は、情報処理装置100と生体Aとの関係の一例を示す図である。情報処理装置100は、撮像部101により生体Aの体表を撮影し、生体Aの脈波を算出する。脈波は、血管の容積の変化を示す信号である。具体的には、心臓の拍動に伴って、血管の容積が変化することで、撮影される体表の色が変化する。そこで、情報処理装置100は、撮像部101により撮影された体表の色の変化に基づいて脈波を算出する。例えば、情報処理装置100は、PC(Personal Computer)、スマートフォン、タブレット、ノートパソコン、または、脈波測定用専用端末等である。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the relationship between the information processing device 100 and the living body A. The information processing device 100 photographs the body surface of the living body A by the imaging unit 101 and calculates the pulse wave of the living body A. A pulse wave is a signal indicating a change in the volume of a blood vessel. Specifically, the color of the body surface to be photographed changes as the volume of blood vessels changes with the beating of the heart. Therefore, the information processing device 100 calculates the pulse wave based on the change in the color of the body surface photographed by the imaging unit 101. For example, the information processing device 100 is a PC (Personal Computer), a smartphone, a tablet, a notebook computer, a dedicated terminal for pulse wave measurement, or the like.

撮像部101は、生体Aの体表を撮影し、体表の動画像を取得する。具体的には、撮像部101は、所定のフレームレート(例えば、10〜300fps(frames per second))で、所定の時間(例えば、10秒〜60秒間)、生体Aの体表を撮影する。撮像部101は、取得した体表の動画像を、記憶部201(図2参照)に格納する。以下の説明では、説明の便宜上、体表の動画像を単に「動画像」と称する。体表は、生体Aの顔の体表を含む。撮像部101は、体表の動画像を取得できればよく、撮像部101の配置位置、及び種類は限定されない。例えば、撮像部101は、RGBカメラ、または赤外線カメラであってもよい。なお、以下の説明では、説明の便宜上、生体Aとして人を例示して説明するが、生体Aは人以外の生体であってもよい。 The imaging unit 101 photographs the body surface of the living body A and acquires a moving image of the body surface. Specifically, the imaging unit 101 photographs the body surface of the living body A at a predetermined frame rate (for example, 10 to 300 fps (frames per second)) for a predetermined time (for example, 10 seconds to 60 seconds). The imaging unit 101 stores the acquired moving image of the body surface in the storage unit 201 (see FIG. 2). In the following description, for convenience of explanation, the moving image of the body surface is simply referred to as "moving image". The body surface includes the body surface of the face of the living body A. The imaging unit 101 only needs to be able to acquire a moving image of the body surface, and the arrangement position and type of the imaging unit 101 are not limited. For example, the imaging unit 101 may be an RGB camera or an infrared camera. In the following description, for convenience of explanation, a human being will be illustrated as the living body A, but the living body A may be a living body other than a human being.

図2は、情報処理装置100の電気的構成の一例を示すブロック図である。情報処理装置100は、撮像部101、記憶部201、制御部202、出力部203等を含む。 FIG. 2 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of the information processing apparatus 100. The information processing device 100 includes an imaging unit 101, a storage unit 201, a control unit 202, an output unit 203, and the like.

記憶部201は、任意の情報を格納可能な記憶機器であり、例えば、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)、半導体メモリ等により構成される。記憶部201は、撮像部101により取得された、体表の動画像を格納する。また、記憶部201は、例えば、制御部202を機能させるプログラム、制御部202を機能させるために必要となるデータ等を記憶する。 The storage unit 201 is a storage device capable of storing arbitrary information, and is composed of, for example, a hard disk, an SSD (Solid State Drive), a semiconductor memory, or the like. The storage unit 201 stores a moving image of the body surface acquired by the imaging unit 101. Further, the storage unit 201 stores, for example, a program that causes the control unit 202 to function, data required for the control unit 202 to function, and the like.

制御部202は、記憶部201に格納されるプログラム及びデータに従って、各種処理を実行する。制御部202は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサによって実現される。 The control unit 202 executes various processes according to the programs and data stored in the storage unit 201. The control unit 202 is realized by, for example, a processor such as a CPU (Central Processing Unit).

出力部203は、生体Aの脈波を出力する。例えば、出力部203は、表示装置である。 The output unit 203 outputs the pulse wave of the living body A. For example, the output unit 203 is a display device.

図3は、制御部202の機能的構成の一例を示すブロック図である。制御部202は、画像取得部301、関心領域抽出部302、脈波算出部303、類似度算出部304、脈波合成部305、出力制御部306等を含む。 FIG. 3 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the control unit 202. The control unit 202 includes an image acquisition unit 301, an area of interest extraction unit 302, a pulse wave calculation unit 303, a similarity calculation unit 304, a pulse wave synthesis unit 305, an output control unit 306, and the like.

画像取得部301は、動画像を記憶部201から取得する。記憶部201に格納される動画像は、複数のフレーム画像を含む。フレーム画像とは、動画像の各フレームの画像である。 The image acquisition unit 301 acquires a moving image from the storage unit 201. The moving image stored in the storage unit 201 includes a plurality of frame images. The frame image is an image of each frame of the moving image.

関心領域抽出部302は、取得した動画像に含まれるフレーム画像から、1又は2以上の関心領域を抽出する。関心領域は、フレーム画像のうちの体表の領域の一部であって、複数の画素を含む領域である。例えば、動画像が生体Aの顔領域を含む場合、関心領域は頬部分、及び額部分である。 The region of interest extraction unit 302 extracts one or more regions of interest from the frame image included in the acquired moving image. The region of interest is a part of the body surface region of the frame image and is a region including a plurality of pixels. For example, when the moving image includes the face region of the living body A, the regions of interest are the cheek portion and the forehead portion.

脈波算出部303は、動画像から、体表の異なる位置に対応する複数の脈波を算出する。本明細書において、脈波とは、体表の同一の位置に関して、各フレーム画像の画素値(例えば、輝度値)を示す時系列の信号より算出される血管の容積の変化を示す時系列の信号である。本明細書において、画素値は、動画像内の画素の明るさを示す情報であって、例えば、R(Red)、G(Green)、B(Blue)ごとの各画素の画素値または各画素の輝度値である。本実施形態において、体表の同一の位置とは、撮像部101と生体Aとの位置関係が一定である限り、フレーム画像の同一の画素であるとする。また、本実施形態において、体表の異なる位置とは、関心領域内の各画素であるとする。そのため、本実施形態において、脈波算出部303は、関心領域内の各画素に関して、画素値の時間的な変化より血管の容積の変化を示す時系列の信号を算出する。 The pulse wave calculation unit 303 calculates a plurality of pulse waves corresponding to different positions on the body surface from the moving image. In the present specification, the pulse wave is a time series indicating a change in blood vessel volume calculated from a time series signal indicating a pixel value (for example, a brightness value) of each frame image with respect to the same position on the body surface. It is a signal. In the present specification, the pixel value is information indicating the brightness of a pixel in a moving image, and is, for example, the pixel value of each pixel for each of R (Red), G (Green), and B (Blue) or each pixel. Is the brightness value of. In the present embodiment, the same position on the body surface is defined as the same pixel in the frame image as long as the positional relationship between the imaging unit 101 and the living body A is constant. Further, in the present embodiment, the different positions on the body surface are assumed to be each pixel in the region of interest. Therefore, in the present embodiment, the pulse wave calculation unit 303 calculates a time-series signal indicating a change in blood vessel volume from a change in pixel value over time for each pixel in the region of interest.

類似度算出部304は、複数の脈波のうちの少なくとも2つの脈波の類似度を算出する。具体的には、類似度算出部304は、複数の脈波のうちの少なくとも2つの脈波の相関値、及び差分値の少なくともいずれかに基づいて、類似度を算出する。以下の説明では、説明の便宜上、当該類似度を「脈波類似度」と称する。また、以下の説明では、説明の便宜上、一の脈波類似度に関連する、少なくとも2つの脈波を「注目脈波」と称する。 The similarity calculation unit 304 calculates the similarity of at least two pulse waves among the plurality of pulse waves. Specifically, the similarity calculation unit 304 calculates the similarity based on at least one of the correlation value and the difference value of at least two pulse waves among the plurality of pulse waves. In the following description, for convenience of explanation, the similarity is referred to as "pulse wave similarity". Further, in the following description, for convenience of explanation, at least two pulse waves related to one pulse wave similarity are referred to as "attention pulse waves".

脈波合成部305は、脈波類似度を元に脈波を合成する。例えば、脈波合成部305は、脈波類似度に基づいて、脈波算出部303が算出した少なくとも2つの脈波から合成する。以下の説明では、説明の便宜上、合成対象の少なくとも2つの脈波を「合成候補脈波」と称する。また、以下の説明では、説明の便宜上、脈波合成部305が合成した脈波を「合成脈波」と称する。 The pulse wave synthesis unit 305 synthesizes a pulse wave based on the pulse wave similarity. For example, the pulse wave synthesis unit 305 synthesizes from at least two pulse waves calculated by the pulse wave calculation unit 303 based on the pulse wave similarity. In the following description, for convenience of explanation, at least two pulse waves to be synthesized are referred to as "synthesis candidate pulse waves". Further, in the following description, for convenience of explanation, the pulse wave synthesized by the pulse wave synthesizing unit 305 is referred to as a “synthetic pulse wave”.

出力制御部306は、出力部203に合成脈波を出力させる。または、出力制御部306は、通信手段を介して、情報処理装置100とは異なる装置に合成脈波を送信してもよい。 The output control unit 306 causes the output unit 203 to output a synthetic pulse wave. Alternatively, the output control unit 306 may transmit the synthetic pulse wave to a device different from the information processing device 100 via the communication means.

次に、体表の動画像において画素に対応する脈波について詳細に説明する。図4は、一のフレーム画像401内の関心領域402の一例を示す。画像取得部301がフレーム画像401から、縦W×横Hの画素の関心領域402を抽出した場合、脈波算出部303は、関心領域402内の各画素に対応する脈波を算出する。つまり、画像取得部301が縦W×横H画素の関心領域402を抽出した場合、脈波算出部303は、W×H個の脈波を算出する。例えば、図4に例示する関心領域402は、縦10×横10の画素を含む。そのため、脈波算出部303は、関心領域402内の各画素に対応する、100個の脈波を算出する。 Next, the pulse wave corresponding to the pixel in the moving image of the body surface will be described in detail. FIG. 4 shows an example of the region of interest 402 in one frame image 401. When the image acquisition unit 301 extracts the region of interest 402 of the pixels of vertical W × horizontal H from the frame image 401, the pulse wave calculation unit 303 calculates the pulse wave corresponding to each pixel in the region of interest 402. That is, when the image acquisition unit 301 extracts the region of interest 402 of vertical W × horizontal H pixels, the pulse wave calculation unit 303 calculates W × H pulse waves. For example, the region of interest 402 illustrated in FIG. 4 includes 10 vertical × 10 horizontal pixels. Therefore, the pulse wave calculation unit 303 calculates 100 pulse waves corresponding to each pixel in the region of interest 402.

類似度算出部304は、関心領域402内の各画素に対応する脈波のうち、少なくとも2つの脈波類似度を算出する。例えば、類似度算出部304は、関心領域402内の画素403aに対応する脈波と、関心領域402内の画素403bに対応する脈波とを注目脈波として選択する。そして、類似度算出部304は、画素403aに対応する脈波と、画素403bに対応する脈波との脈波類似度を算出する。このようにして、類似度算出部304は、関心領域402内の全ての画素に対応する脈波に関して、脈波類似度を算出する。 The similarity calculation unit 304 calculates at least two pulse wave similarity among the pulse waves corresponding to each pixel in the region of interest 402. For example, the similarity calculation unit 304 selects the pulse wave corresponding to the pixel 403a in the region of interest 402 and the pulse wave corresponding to the pixel 403b in the region of interest 402 as the pulse wave of interest. Then, the similarity calculation unit 304 calculates the pulse wave similarity between the pulse wave corresponding to the pixel 403a and the pulse wave corresponding to the pixel 403b. In this way, the similarity calculation unit 304 calculates the pulse wave similarity with respect to the pulse waves corresponding to all the pixels in the region of interest 402.

図5は、合成候補脈波に対応する画素の一例を示す図である。複数の画素501の各画素に対応する脈波の脈波類似度が上記所定の条件を満たす場合、脈波合成部305は、複数の画素501に対応する脈波を合成脈波候補リストに追加する。そして、脈波合成部305は、合成脈波候補リストに含まれる脈波(即ち、複数の画素501に対応する脈波)を合成する。これにより、脈波合成部305は、上記所定の条件を満たす複数の位置に対応する脈波を合成して、合成脈波を算出する。 FIG. 5 is a diagram showing an example of pixels corresponding to synthetic candidate pulse waves. When the pulse wave similarity of the pulse wave corresponding to each pixel of the plurality of pixels 501 satisfies the above-mentioned predetermined condition, the pulse wave synthesis unit 305 adds the pulse wave corresponding to the plurality of pixels 501 to the composite pulse wave candidate list. do. Then, the pulse wave synthesis unit 305 synthesizes the pulse waves included in the synthetic pulse wave candidate list (that is, the pulse waves corresponding to the plurality of pixels 501). As a result, the pulse wave synthesis unit 305 synthesizes pulse waves corresponding to a plurality of positions satisfying the above-mentioned predetermined conditions, and calculates the combined pulse wave.

次に、本実施形態の情報処理装置100で実行される処理フローの一例について説明する。図6は、本実施形態の情報処理装置100で実行される処理の一例を示すフローチャートである。本例では、撮像部101が撮影を開始後、記憶部201に格納される動画像のフレーム数が、所定のフレーム数を超えた場合、制御部202は、図6に示すS601の処理を開始する。また、S601の処理を開始する時点では、合成候補脈波は決定されていないものとする。 Next, an example of the processing flow executed by the information processing apparatus 100 of the present embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart showing an example of processing executed by the information processing apparatus 100 of the present embodiment. In this example, when the number of frames of the moving image stored in the storage unit 201 exceeds a predetermined number of frames after the imaging unit 101 starts shooting, the control unit 202 starts the process of S601 shown in FIG. do. Further, it is assumed that the synthetic candidate pulse wave has not been determined at the time when the processing of S601 is started.

S601において、画像取得部301は、記憶部201から体表の動画像を取得する。例えば、画像取得部301は、撮像部101から撮影を開始してから、所定の第1時間(例えば、30秒)経過後に、記憶部201から動画像を取得する。第1時間は、情報処理装置100が、動画像から脈波を算出するために必要な撮影時間である。または、画像取得部301は、第1時間より短い第2時間(例えば、1秒)ごとに、記憶部201から動画像を取得してもよい。 In S601, the image acquisition unit 301 acquires a moving image of the body surface from the storage unit 201. For example, the image acquisition unit 301 acquires a moving image from the storage unit 201 after a predetermined first time (for example, 30 seconds) has elapsed from the start of shooting from the imaging unit 101. The first time is the photographing time required for the information processing apparatus 100 to calculate the pulse wave from the moving image. Alternatively, the image acquisition unit 301 may acquire a moving image from the storage unit 201 every second time (for example, 1 second) shorter than the first time.

S602において、関心領域抽出部302は、S601で取得された動画像に含まれる各フレーム画像401から、関心領域402を抽出する。そして、関心領域抽出部302は、抽出した関心領域402を脈波算出部303に出力する。または、関心領域抽出部302は、抽出した関心領域402と、顔の部分の名称(頬、額等)とを対応付けて、脈波算出部303に出力してもよい。 In S602, the region of interest extraction unit 302 extracts the region of interest 402 from each frame image 401 included in the moving image acquired in S601. Then, the region of interest extraction unit 302 outputs the extracted region of interest 402 to the pulse wave calculation unit 303. Alternatively, the region of interest extraction unit 302 may associate the extracted region of interest 402 with the name of the face portion (cheek, forehead, etc.) and output it to the pulse wave calculation unit 303.

また、関心領域抽出部302は、フレーム画像401に顔領域が含まれるか否かを判断してもよい。例えば、関心領域抽出部302は、取得した動画像から、生体Aの顔を認証する。ここで、関心領域抽出部302は、パターンマッチング、SVM(Support Vector Machine)、ニューラルネット等を用いて、動画像から生体Aの顔を認証してもよく、認証手法の詳細は問わない。例えば、関心領域抽出部302は、顔領域を含むフレーム画像401のうち、時系列で連続して顔領域を含む複数のフレーム画像401から、関心領域402を抽出する。 Further, the region of interest extraction unit 302 may determine whether or not the frame image 401 includes a face region. For example, the region of interest extraction unit 302 authenticates the face of the living body A from the acquired moving image. Here, the region of interest extraction unit 302 may authenticate the face of the living body A from the moving image by using pattern matching, SVM (Support Vector Machine), a neural network, or the like, and the details of the authentication method do not matter. For example, the region of interest extraction unit 302 extracts the region of interest 402 from a plurality of frame images 401 including the face region continuously in chronological order among the frame images 401 including the face region.

S603において、脈波算出部303は、S602で抽出された関心領域402から複数の脈波を算出する。具体的には、脈波算出部303は、関心領域402内の各画素から、画素値を抽出する。そして、脈波算出部303は、S601で取得された動画像のフレーム数が、所定の第1時間に相当するフレーム数以上である場合、当該所定の第1時間にわたり、関心領域402内の画素毎に、画素値の時間的な変化を示す信号を抽出する。脈波算出部303は、所定の信号処理方法を用いて、抽出された信号を処理し、当該処理された結果を脈波として算出する。例えば、信号処理方法は、独立成分分析、主成分分析、色素成分分離、バンドパスフィルタ、またはローパスフィルタ等であってもよい。さらに、脈波算出部303は、算出した脈波を正規化してもよい。例えば、脈波算出部303は、脈波の最大値が1であり、脈波の最小値が−1となるように、脈波を正規化する。 In S603, the pulse wave calculation unit 303 calculates a plurality of pulse waves from the region of interest 402 extracted in S602. Specifically, the pulse wave calculation unit 303 extracts a pixel value from each pixel in the region of interest 402. Then, when the number of frames of the moving image acquired in S601 is equal to or greater than the number of frames corresponding to the predetermined first time, the pulse wave calculation unit 303 describes the pixels in the region of interest 402 over the predetermined first time. Each time, a signal indicating a change in pixel value over time is extracted. The pulse wave calculation unit 303 processes the extracted signal by using a predetermined signal processing method, and calculates the processed result as a pulse wave. For example, the signal processing method may be an independent component analysis, a principal component analysis, a dye component separation, a bandpass filter, a lowpass filter, or the like. Further, the pulse wave calculation unit 303 may normalize the calculated pulse wave. For example, the pulse wave calculation unit 303 normalizes the pulse wave so that the maximum value of the pulse wave is 1 and the minimum value of the pulse wave is -1.

脈波算出部303は、算出した脈波と、脈波識別情報とを対応付けて、類似度算出部304に出力する。脈波識別情報は、脈波を識別する情報であって、例えば、脈波に対応する位置を識別する情報(例えば、フレーム画像401における、当該脈波に対応する画素の座標値)である。または、脈波識別情報は脈波に対応する位置毎に割り当てられた、フレーム画像401内の座標値とは異なる番号であってもよい。 The pulse wave calculation unit 303 associates the calculated pulse wave with the pulse wave identification information and outputs it to the similarity calculation unit 304. The pulse wave identification information is information for identifying a pulse wave, for example, information for identifying a position corresponding to the pulse wave (for example, the coordinate value of a pixel corresponding to the pulse wave in the frame image 401). Alternatively, the pulse wave identification information may be a number different from the coordinate values in the frame image 401 assigned for each position corresponding to the pulse wave.

S604において、類似度算出部304は、S603で算出された複数の脈波から、少なくとも2つの注目脈波を選択する。換言すると、類似度算出部304は、関心領域402内の複数の画素のうち、異なる画素に対応する少なくとも2つの注目脈波を選択する。 In S604, the similarity calculation unit 304 selects at least two attention pulse waves from the plurality of pulse waves calculated in S603. In other words, the similarity calculation unit 304 selects at least two attention pulse waves corresponding to different pixels among the plurality of pixels in the region of interest 402.

S605において、類似度算出部304は、注目脈波の脈波類似度を算出する。具体的には、類似度算出部304は、注目脈波に含まれる全ての脈波の組み合わせに関して、脈波類似度を算出する。この場合、類似度算出部304は、個(=(N×(N−1)/2)個)の類似度を算出する。ここで、Nは、注目脈波に含まれる脈波の個数であり、自然数である。または、類似度算出部304は、注目脈波に含まれる少なくとも2つの脈波のうち、一の基準の脈波を決定してもよい。そして、類似度算出部304は、決定した基準の脈波と、注目脈波に含まれる基準の脈波以外の脈波との脈波類似度を算出してもよい。この場合、類似度算出部304は、N−1個の類似度を算出する。 In S605, the similarity calculation unit 304 calculates the pulse wave similarity of the pulse wave of interest. Specifically, the similarity calculation unit 304 calculates the pulse wave similarity for all combinations of pulse waves included in the pulse wave of interest. In this case, the similarity calculation unit 304, N C 2 pieces (= (N × (N- 1) / 2) number) to calculate the similarity of. Here, N is the number of pulse waves included in the pulse wave of interest, which is a natural number. Alternatively, the similarity calculation unit 304 may determine a reference pulse wave from at least two pulse waves included in the pulse wave of interest. Then, the similarity calculation unit 304 may calculate the pulse wave similarity between the determined reference pulse wave and the pulse wave other than the reference pulse wave included in the attention pulse wave. In this case, the similarity calculation unit 304 calculates N-1 similarity.

例えば、類似度算出部304は、以下の式(1)を用いて算出される相関係数r1を、脈波類似度として算出する。以下の説明では、時点iにおける体表の位置pの画素値(例えば、輝度値)より算出された脈波の値を、x(p,i)と表記する。また、以下の説明では、体表の位置pにおける時間tの脈波の信号を、X(p,t)と表記する。つまり、X(p,t)はx(p,i)のベクトル(iは整数)であって、X(p,t)={x(p,0),x(p,1),…,x(p,t),…}である。また、式(1)に示すX(p1、t)、及びX(p2、t)は、それぞれ、体表の位置p1、及び体表の位置p2に対応する、時間tの脈波の信号である。例えば、x(p1,i)及びx(p2,i)は、それぞれ異なる位置p1、及び位置p2に対応する、時点iにおける画素値を示す。例えば、時点iは動画像のフレーム番号である。

Figure 2021153878
For example, the similarity calculation unit 304 calculates the correlation coefficient r1 calculated using the following equation (1) as the pulse wave similarity. In the following description, the pulse wave value calculated from the pixel value (for example, the luminance value) of the position p on the body surface at the time point i is referred to as x (p, i). Further, in the following description, the pulse wave signal at time t at the position p on the body surface is referred to as X (p, t). That is, X (p, t) is a vector of x (p, i) (i is an integer), and X (p, t) = {x (p, 0), x (p, 1), ..., x (p, t), ...}. Further, X (p1, t) and X (p2, t) shown in the equation (1) are pulse wave signals of time t corresponding to the position p1 on the body surface and the position p2 on the body surface, respectively. be. For example, x (p1, i) and x (p2, i) indicate pixel values at time point i that correspond to different positions p1 and p2, respectively. For example, time point i is the frame number of the moving image.
Figure 2021153878

例えば、式(1)に示す期待値E(X(p1,t))、及び期待値E(X(p2,t))は、以下の式(2)、式(3)を用いて決定する。

Figure 2021153878

ここで、Tは動画像の時間長、つまり動画像に含まれるフレーム画像の枚数である。 For example, the expected value E (X (p1, t)) and the expected value E (X (p2, t)) shown in the equation (1) are determined by using the following equations (2) and (3). ..
Figure 2021153878

Here, T is the time length of the moving image, that is, the number of frame images included in the moving image.

または、類似度算出部304は、以下の式(4)を用いて算出される相関関数R(τ)を用いて、脈波類似度を算出してもよい。

Figure 2021153878
Alternatively, the similarity calculation unit 304 may calculate the pulse wave similarity using the correlation function R (τ) calculated using the following equation (4).
Figure 2021153878

類似度算出部304は、式(4)に示す相関関数R(τ)が最大になる時のτを時間差τmaxとして決定してもよい。そして、類似度算出部304は、時間差τmaxにおける相互相関関数の値R(τ)を、脈波類似度として算出してもよい。 The similarity calculation unit 304 may determine τ when the correlation function R (τ) shown in the equation (4) is maximized as the time difference τ max. Then, the similarity calculation unit 304 may calculate the value R (τ) of the cross-correlation function at the time difference τ max as the pulse wave similarity.

あるいは、類似度算出部304は、注目脈波間の差分値に基づいて、脈波類似度を算出してもよい。例えば、類似度算出部304は、以下の式(5)を用いて、体表の位置p1、及び体表の位置p2に対応する注目脈波間の平均絶対偏差の逆数r2を、脈波類似度として算出してもよい。

Figure 2021153878
Alternatively, the similarity calculation unit 304 may calculate the pulse wave similarity based on the difference value between the pulse waves of interest. For example, the similarity calculation unit 304 uses the following equation (5) to calculate the reciprocal r2 of the average absolute deviation between the pulse waves of interest corresponding to the position p1 on the body surface and the position p2 on the body surface. It may be calculated as.
Figure 2021153878

なお、上記の式(1)、式(4)、式(5)は、脈波類似度を算出するための式の一例である。脈波類似度は、体表の異なる位置に対応する脈波間の類似度を示す指標であればよく、上記の式により算出される相関値、相互相関値、及び差分値に限定されない。 The above equations (1), (4), and (5) are examples of equations for calculating the pulse wave similarity. The pulse wave similarity may be an index indicating the similarity between pulse waves corresponding to different positions on the body surface, and is not limited to the correlation value, the cross-correlation value, and the difference value calculated by the above formula.

S606において、類似度算出部304は、S605で算出された脈波類似度と、当該脈波類似度に対応する注目脈波とを対応付けて記憶部201に格納する。 In S606, the similarity calculation unit 304 stores the pulse wave similarity calculated in S605 and the pulse wave of interest corresponding to the pulse wave similarity in the storage unit 201 in association with each other.

S607において、類似度算出部304は、全ての脈波に関して脈波類似度を算出したか否かを判定する。全ての脈波に関して脈波類似度が算出されていない場合(S607:No)、複数の脈波から少なくとも2つの新たな注目脈波を選択する(S608)。そして、制御部202は処理をS605に戻すことで処理を継続する。一方、全ての脈波に関して脈波類似度が算出された場合(S607:Yes)、制御部202は処理をS609に移行する。 In S607, the similarity calculation unit 304 determines whether or not the pulse wave similarity has been calculated for all the pulse waves. If the pulse wave similarity has not been calculated for all pulse waves (S607: No), at least two new notable pulse waves are selected from the plurality of pulse waves (S608). Then, the control unit 202 continues the process by returning the process to S605. On the other hand, when the pulse wave similarity is calculated for all the pulse waves (S607: Yes), the control unit 202 shifts the process to S609.

S609において、脈波合成部305は、脈波類似度が所定の条件を満たす脈波を、合成候補脈波リストに追加する。例えば、脈波類似度が所定の閾値(例えば、閾値=0.9)以上である場合、脈波合成部305は、当該脈波類似度に対応する注目脈波が上記所定の条件を満たすと判定する。または、脈波合成部305は、記憶部201に格納された脈波類似度のうち、脈波類似度が高い順に、所定の数(例えば、10)の注目脈波が上記所定の条件を満たすと判定してもよい。 In S609, the pulse wave synthesis unit 305 adds a pulse wave having a pulse wave similarity satisfying a predetermined condition to the synthesis candidate pulse wave list. For example, when the pulse wave similarity is equal to or higher than a predetermined threshold value (for example, threshold value = 0.9), the pulse wave synthesizing unit 305 determines that the pulse wave of interest corresponding to the pulse wave similarity satisfies the above-mentioned predetermined condition. judge. Alternatively, in the pulse wave synthesis unit 305, a predetermined number (for example, 10) of attention pulse waves satisfy the above-mentioned predetermined conditions in descending order of the pulse wave similarity among the pulse wave similarity stored in the storage unit 201. May be determined.

S610において、脈波合成部305は、S609で決定された合成候補脈波リストに含まれる脈波を合成する。例えば、脈波合成部305は、S609で決定された合成候補脈波における、各時点の画素値(例えば、輝度値)の平均値を算出する。脈波合成部305は、算術平均または相乗平均等により各時点の画素値の平均値を算出してもよい。そして、脈波合成部305は、算出した平均値の時系列の信号をもとに合成脈波を算出する。 In S610, the pulse wave synthesizing unit 305 synthesizes the pulse waves included in the synthesis candidate pulse wave list determined in S609. For example, the pulse wave synthesis unit 305 calculates the average value of the pixel values (for example, the brightness value) at each time point in the synthesis candidate pulse wave determined in S609. The pulse wave synthesizing unit 305 may calculate the average value of the pixel values at each time point by arithmetic mean, geometric mean, or the like. Then, the pulse wave synthesis unit 305 calculates the composite pulse wave based on the time-series signal of the calculated average value.

または、脈波合成部305は、合成候補脈波の画素値を、当該合成候補脈波に対応する脈波類似度に応じて重みづけをしてもよい。その場合、脈波合成部305は、重みづけされた合成候補脈波を合成して、合成脈波を算出する。 Alternatively, the pulse wave synthesis unit 305 may weight the pixel value of the synthesis candidate pulse wave according to the pulse wave similarity corresponding to the synthesis candidate pulse wave. In that case, the pulse wave synthesis unit 305 synthesizes the weighted synthetic candidate pulse waves to calculate the synthetic pulse wave.

または、脈波合成部305は、合成候補脈波間の位相差を除去する処理を行い、合成候補脈波の最頻値または中央値を算出してもよい。そして、脈波合成部305は、算出された最頻値または中央値の時系列の信号を、合成脈波として算出する。 Alternatively, the pulse wave synthesizing unit 305 may perform a process of removing the phase difference between the synthesis candidate pulse waves and calculate the mode or median value of the synthesis candidate pulse wave. Then, the pulse wave synthesis unit 305 calculates the calculated mode or median time-series signal as a composite pulse wave.

または、脈波合成部305は、合成候補脈波間の位相差を除去する処理を行い、合成候補脈波に多変量解析(主成分分析、独立成分分析等)を行ってもよい。そして、脈波合成部305は、多変量解析により得られた成分を、合成脈波として算出してもよい。 Alternatively, the pulse wave synthesis unit 305 may perform a process of removing the phase difference between the synthesis candidate pulse waves and perform multivariate analysis (principal component analysis, independent component analysis, etc.) on the synthesis candidate pulse wave. Then, the pulse wave synthesis unit 305 may calculate the component obtained by the multivariate analysis as a synthetic pulse wave.

または、類似度算出部304が、式(4)を用いて時間差τmaxにおける相互相関関数の値R(τ)を、脈波類似度として算出した場合、脈波合成部305は、時間差τmaxに応じて合成候補脈波の画素値に重みづけをしてもよい。その場合、脈波合成部305は、重みづけされた合成候補脈波を合成する。 Alternatively, when the similarity calculation unit 304 calculates the value R (τ) of the cross-correlation function in the time difference τ max using the equation (4) as the pulse wave similarity, the pulse wave synthesis unit 305 calculates the time difference τ max. The pixel value of the synthetic candidate pulse wave may be weighted according to the above. In that case, the pulse wave synthesis unit 305 synthesizes a weighted synthesis candidate pulse wave.

S611において、出力制御部306は、S610で合成した合成脈波を出力部203に出力させる。または、出力制御部306は、通信手段を介して、情報処理装置100とは異なる装置に合成脈波を送信してもよい。 In S611, the output control unit 306 causes the output unit 203 to output the synthetic pulse wave synthesized in S610. Alternatively, the output control unit 306 may transmit the synthetic pulse wave to a device different from the information processing device 100 via the communication means.

脈波算出部303が、一の画素に対応する脈波を算出する場合、撮影時の照明等による影響により、算出された脈波にノイズが含まれるおそれがある。そこで、複数の画素に対応する脈波を合成することで、脈波に含まれるノイズが平滑化される。しかし、異なる血管の脈波は、血管の容積の変化がそれぞれ異なるため、異なる血管の脈波を合成した場合、正確に脈波を算出できない。一方、異なる位置に対応する少なくとも2つの脈波に関して、同一の血管の脈波に対応する脈波類似度は、異なる血管の脈波に対応する脈波類似度よりも高くなる。そこで、脈波合成部305が、脈波類似度が相対的に高い、少なくとも2つの脈波を合成することで、情報処理装置100は、算出される脈波のシグナルノイズ比を向上できる。 When the pulse wave calculation unit 303 calculates the pulse wave corresponding to one pixel, the calculated pulse wave may include noise due to the influence of lighting or the like at the time of shooting. Therefore, by synthesizing the pulse waves corresponding to a plurality of pixels, the noise contained in the pulse waves is smoothed. However, since the pulse waves of different blood vessels have different changes in the volume of the blood vessels, it is not possible to accurately calculate the pulse waves when the pulse waves of different blood vessels are combined. On the other hand, for at least two pulse waves corresponding to different positions, the pulse wave similarity corresponding to the pulse wave of the same blood vessel is higher than the pulse wave similarity corresponding to the pulse wave of different blood vessels. Therefore, the information processing apparatus 100 can improve the calculated signal noise ratio of the pulse wave by synthesizing at least two pulse waves having a relatively high pulse wave similarity by the pulse wave synthesis unit 305.

図7は、注目脈波に対応する画素と血管との関係の一例を示す。例えば、脈波算出部303が、関心領域701内の画素701a及び画素701bに対応する脈波をそれぞれ算出したとする。画素701a及び画素701bに対応する2つの脈波は、血管711に対応する脈波である。そして、画素701a及び画素701bに対応する2つの注目脈波の脈波類似度は、所定の閾値を超えるとする。 FIG. 7 shows an example of the relationship between the pixel corresponding to the pulse wave of interest and the blood vessel. For example, it is assumed that the pulse wave calculation unit 303 calculates the pulse waves corresponding to the pixels 701a and the pixels 701b in the region of interest 701, respectively. The two pulse waves corresponding to the pixels 701a and 701b are the pulse waves corresponding to the blood vessel 711. Then, it is assumed that the pulse wave similarity of the two attention pulse waves corresponding to the pixels 701a and the pixel 701b exceeds a predetermined threshold value.

同様に、脈波算出部303が、関心領域702内の画素702a及び画素702bに対応する脈波をそれぞれ算出したとする。ここで、702a及び画素702bに対応する2つの脈波は、血管711に対応する脈波である。そして、画素702a及び画素702bに対応する2つの注目脈波の脈波類似度は、所定の閾値を超えるとする。その場合、脈波合成部305は、画素701a、画素701b、画素702a及び画素702bに対応する脈波を合成して、合成脈波を算出する。 Similarly, it is assumed that the pulse wave calculation unit 303 calculates the pulse waves corresponding to the pixels 702a and the pixels 702b in the region of interest 702, respectively. Here, the two pulse waves corresponding to the 702a and the pixel 702b are the pulse waves corresponding to the blood vessel 711. Then, it is assumed that the pulse wave similarity of the two attention pulse waves corresponding to the pixels 702a and the pixel 702b exceeds a predetermined threshold value. In that case, the pulse wave synthesis unit 305 synthesizes the pulse waves corresponding to the pixels 701a, the pixel 701b, the pixel 702a, and the pixel 702b, and calculates the combined pulse wave.

一方、脈波算出部303が、関心領域703内の画素703a及び画素703bに対応する脈波をそれぞれ算出したとする。ここで、画素703a及び画素703bに対応する2つの脈波は、血管712に対応する脈波である。しかし、例えば、画素701a及び画素703aに対応する2つの脈波は、異なる血管の脈波である。さらに、画素701a及び画素703aに対応する2つの脈波は、所定の閾値以下であるとする。その場合、合成候補脈波は、画素701a及び画素703aに対応する脈波の組み合わせを含まない。 On the other hand, it is assumed that the pulse wave calculation unit 303 calculates the pulse waves corresponding to the pixels 703a and the pixels 703b in the region of interest 703, respectively. Here, the two pulse waves corresponding to the pixels 703a and the pixel 703b are the pulse waves corresponding to the blood vessel 712. However, for example, the two pulse waves corresponding to pixel 701a and pixel 703a are pulse waves of different blood vessels. Further, it is assumed that the two pulse waves corresponding to the pixels 701a and the pixels 703a are equal to or less than a predetermined threshold value. In that case, the synthetic candidate pulse wave does not include the combination of the pulse wave corresponding to the pixel 701a and the pixel 703a.

また、脈波算出部303が、関心領域704内の画素704a及び画素704bに対応する脈波をそれぞれ算出したとする。ここで、画素704a及び画素704bに対応する2つの脈波は、血管712に対応する脈波である。そして、画素704a及び画素704bに対応する2つの注目脈波の脈波類似度は、所定の閾値を超えるとする。その場合、脈波合成部305は、画素703a、画素703b、画素704a及び画素704bに対応する脈波を合成して、合成脈波を算出する。 Further, it is assumed that the pulse wave calculation unit 303 calculates the pulse waves corresponding to the pixels 704a and the pixels 704b in the region of interest 704, respectively. Here, the two pulse waves corresponding to the pixels 704a and the pixel 704b are the pulse waves corresponding to the blood vessel 712. Then, it is assumed that the pulse wave similarity of the two attention pulse waves corresponding to the pixels 704a and the pixel 704b exceeds a predetermined threshold value. In that case, the pulse wave synthesis unit 305 synthesizes the pulse waves corresponding to the pixels 703a, the pixel 703b, the pixel 704a, and the pixel 704b, and calculates the composite pulse wave.

図8A及び図8Bは、脈波の一例を示す図である。図8Aに示す脈波X(701a,t)は、図7に示す画素701aに対応する脈波を示す。また、図8Aに示す脈波X(702a,t)は、図7に示す画素702aに対応する脈波Xを示す。つまり、脈波X(701a,t)及び脈波X(702a,t)は、図7に例示する血管711に対応する脈波である。 8A and 8B are diagrams showing an example of a pulse wave. The pulse wave X (701a, t) shown in FIG. 8A indicates a pulse wave corresponding to the pixel 701a shown in FIG. 7. Further, the pulse wave X (702a, t) shown in FIG. 8A indicates the pulse wave X corresponding to the pixel 702a shown in FIG. 7. That is, the pulse wave X (701a, t) and the pulse wave X (702a, t) are pulse waves corresponding to the blood vessel 711 illustrated in FIG. 7.

ここで、脈波X(701a,t)と脈波X(702a,t)との脈波類似度が所定の条件を満たすとする。さらに、図8Aに示すように、脈波X(702a,t)は、脈波X(701a,t)と時間差τ1の遅延があるとする。その場合、脈波合成部305は、脈波X(702a,t)を時間差τ1、時間軸方向にシフトした脈波X2と、脈波X(701a,t)とを合成し、合成脈波を算出する。ここで、脈波X2(702a,t)={x(702a,τ1),x(702a,τ1+1),…,x(702a,τ1+t),…}である。時間差τ1は、例えば、上記の時間差τmaxである。つまり、脈波合成部305は、合成候補脈波間の位相差を除去する処理を行い、脈波を合成する。 Here, it is assumed that the pulse wave similarity between the pulse wave X (701a, t) and the pulse wave X (702a, t) satisfies a predetermined condition. Further, as shown in FIG. 8A, it is assumed that the pulse wave X (702a, t) has a delay of a time difference τ1 from the pulse wave X (701a, t). In that case, the pulse wave synthesizing unit 305 synthesizes the pulse wave X (702a, t) with the time difference τ1 and the pulse wave X2 shifted in the time axis direction, and the pulse wave X (701a, t) to combine the pulse wave X (701a, t). calculate. Here, the pulse wave X2 (702a, t) = {x (702a, τ1), x (702a, τ1 + 1), ..., X (702a, τ1 + t), ...}. The time difference τ1 is, for example, the above-mentioned time difference τ max . That is, the pulse wave synthesis unit 305 performs a process of removing the phase difference between the synthesis candidate pulse waves and synthesizes the pulse waves.

一方、図8Bに示す脈波X(703a,t)は、図7に示す画素703aに対応する脈波を示す。また、図8Bに示す脈波X(704a,t)は、図7に示す画素704aに対応する脈波を示す。つまり、脈波X(703a,t)及び脈波X(704a,t)は、図7に例示する血管712に対応する脈波である。 On the other hand, the pulse wave X (703a, t) shown in FIG. 8B shows the pulse wave corresponding to the pixel 703a shown in FIG. 7. Further, the pulse wave X (704a, t) shown in FIG. 8B indicates a pulse wave corresponding to the pixel 704a shown in FIG. 7. That is, the pulse wave X (703a, t) and the pulse wave X (704a, t) are pulse waves corresponding to the blood vessel 712 illustrated in FIG. 7.

同様に、脈波X(703a,t)と脈波X(704a,t)との脈波類似度が所定の条件を満たすとする。さらに、図8Bに示すように、脈波X(704a,t)は、脈波X(703a,t)と時間差τ2の遅延があるとする。その場合、脈波合成部305は、脈波X(704a,t)を時間差τ2、時間軸方向にシフトした、脈波X3と、脈波X(703a,t)とを合成し、合成脈波を算出する。ここで、脈波X3(704a,t)={x(704a,τ2),x(704a,τ2+1),…,x(704a,τ2+t),…}である。時間差τ2は、例えば、上記の時間差τmaxである。 Similarly, it is assumed that the pulse wave similarity between the pulse wave X (703a, t) and the pulse wave X (704a, t) satisfies a predetermined condition. Further, as shown in FIG. 8B, it is assumed that the pulse wave X (704a, t) has a delay of a time difference τ2 from the pulse wave X (703a, t). In that case, the pulse wave synthesizing unit 305 synthesizes the pulse wave X3, which is the pulse wave X (704a, t) shifted in the time axis direction by a time difference τ2, and the pulse wave X (703a, t), and synthesizes the pulse wave. Is calculated. Here, the pulse wave X3 (704a, t) = {x (704a, τ2), x (704a, τ2 + 1), ..., X (704a, τ2 + t), ...}. The time difference τ2 is, for example, the above-mentioned time difference τ max .

以上の通り、脈波合成部305は、それぞれ、同一の血管の脈波を合成して合成脈波を算出する。その結果、情報処理装置100は、単一の画素に対応する脈波を出力する場合よりも、より正確に脈波を算出できる。 As described above, the pulse wave synthesizing unit 305 synthesizes the pulse waves of the same blood vessel to calculate the synthesized pulse wave. As a result, the information processing apparatus 100 can calculate the pulse wave more accurately than when the pulse wave corresponding to a single pixel is output.

(変形例1)画像取得部301は、フレーム画像401全体を関心領域402として決定してもよい。換言すると、脈波算出部303は、フレーム画像401内の各画素に関して、それぞれ脈波を算出してもよい。つまり、脈波合成部305は、動画像から脈波を合成する。具体的には、脈波合成部305は、フレーム画像401の各画素から算出された脈波に対応する脈波類似度に基づいて、脈波を合成する。 (Modification 1) The image acquisition unit 301 may determine the entire frame image 401 as the region of interest 402. In other words, the pulse wave calculation unit 303 may calculate the pulse wave for each pixel in the frame image 401. That is, the pulse wave synthesis unit 305 synthesizes the pulse wave from the moving image. Specifically, the pulse wave synthesis unit 305 synthesizes pulse waves based on the pulse wave similarity calculated from each pixel of the frame image 401.

(変形例2)情報処理装置100とは異なる装置が、撮像部101を備えてもよい。その場合、情報処理装置100は、情報処理装置100とは異なる装置から、ネットワーク等を介して、撮像部101が生成した動画像を取得する。 (Modification 2) An apparatus different from the information processing apparatus 100 may include an imaging unit 101. In that case, the information processing device 100 acquires a moving image generated by the imaging unit 101 from a device different from the information processing device 100 via a network or the like.

(変形例3)情報処理装置100は、生体Aを追跡する機能を備えてもよい。その場合、情報処理装置100は、生体Aを追跡し、同一の生体Aの体表の動画像を取得できる。その結果、情報処理装置100は、生体Aが動いている状態においても、体表の同一の位置から脈波を算出できる。例えば、撮像部101が生体Aの動きに合わせてうごくようになっていて、撮像部101の各画素がそれぞれ生体Aの体表の同一の位置を撮影し続けるようにしてもよい。また、例えば、画像処理によって画像フレーム間で生体Aの同一の位置を追跡してもよい。このとき、体表の同一の位置は、フレーム画像の同一の画素とは限らない。 (Modification 3) The information processing device 100 may have a function of tracking the living body A. In that case, the information processing device 100 can track the living body A and acquire a moving image of the body surface of the same living body A. As a result, the information processing apparatus 100 can calculate the pulse wave from the same position on the body surface even when the living body A is moving. For example, the imaging unit 101 may move in accordance with the movement of the living body A, and each pixel of the imaging unit 101 may continue to photograph the same position on the body surface of the living body A. Further, for example, the same position of the living body A may be tracked between image frames by image processing. At this time, the same position on the body surface is not necessarily the same pixel in the frame image.

(第二実施形態)
第二実施形態について説明する。以下の各実施形態では、第一実施形態と実質的に共通の機能を有する構成及び処理を共通の符号で参照して説明を省略し、第一実施形態と異なる点を説明する。
(Second Embodiment)
The second embodiment will be described. In each of the following embodiments, the configurations and processes having substantially the same functions as those of the first embodiment will be referred to by a common reference numeral, and the description thereof will be omitted, and the points different from those of the first embodiment will be described.

図9は、本実施形態の制御部202の機能的構成の一例を示すブロック図である。図9に例示する制御部202と、図3に例示する制御部202との相違点は、生体情報抽出部901をさらに備える点である。 FIG. 9 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the control unit 202 of the present embodiment. The difference between the control unit 202 illustrated in FIG. 9 and the control unit 202 illustrated in FIG. 3 is that the biological information extraction unit 901 is further provided.

生体情報抽出部901は、合成脈波に基づいて、生体情報を抽出する。生体情報は、脈拍数、ストレスレベル、及び血圧の少なくともいずれかを含む。本実施形態においては、生体情報を算出及び推定することを「生体情報の抽出」と称する。 The biological information extraction unit 901 extracts biological information based on the synthetic pulse wave. Biometric information includes at least one of pulse rate, stress level, and blood pressure. In the present embodiment, calculating and estimating biometric information is referred to as "extraction of biometric information".

例えば、生体情報抽出部901は、合成脈波のピーク数をカウントし、カウントされたピーク数を脈拍数として算出する。 For example, the biological information extraction unit 901 counts the number of peaks of the synthetic pulse wave and calculates the counted peak number as the pulse rate.

また、例えば、生体情報抽出部901は、合成脈波における所定の時間間隔に対して、高速フーリエ変換を行ってパワースペクトルを算出する。そして、生体情報抽出部901は、当該パワースペクトルを解析してストレスレベルを算出する。 Further, for example, the biological information extraction unit 901 performs a fast Fourier transform on a predetermined time interval in the synthetic pulse wave to calculate a power spectrum. Then, the biological information extraction unit 901 analyzes the power spectrum and calculates the stress level.

また、例えば、生体情報抽出部901は、合成脈波に2回の時間微分を行い、加速度脈波を算出し、当該加速度脈波から血圧を推定する。また、例えば、生体情報抽出部901は、合成脈波の形状から血圧を推定する。 Further, for example, the biological information extraction unit 901 performs the synthetic pulse wave twice with respect to time, calculates the acceleration pulse wave, and estimates the blood pressure from the acceleration pulse wave. Further, for example, the biological information extraction unit 901 estimates the blood pressure from the shape of the synthetic pulse wave.

上記の通り、合成脈波は、体表の単一の位置(例えば、単一の画素)に対応する脈波よりもシグナルノイズ比が高くなる。そのため、生体情報抽出部901は、体表の単一の位置に対応する脈波に基づいて生体情報を抽出する場合よりも、信頼性が高い生体情報を抽出できる。 As described above, the synthetic pulse wave has a higher signal-to-noise ratio than the pulse wave corresponding to a single position (for example, a single pixel) on the body surface. Therefore, the biological information extraction unit 901 can extract biological information with higher reliability than the case of extracting biological information based on a pulse wave corresponding to a single position on the body surface.

(第三実施形態)
第三実施形態について説明する。図10は、本実施形態の制御部202の機能的構成の一例を示すブロック図である。図10に例示する制御部202と、図3に例示する制御部202との相違点は、領域決定部1001をさらに備える点である。さらに、本実施形態の制御部202は、脈波算出部303に替えて、脈波算出部1002を備える。
(Third Embodiment)
The third embodiment will be described. FIG. 10 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the control unit 202 of the present embodiment. The difference between the control unit 202 illustrated in FIG. 10 and the control unit 202 illustrated in FIG. 3 is that the region determination unit 1001 is further provided. Further, the control unit 202 of the present embodiment includes a pulse wave calculation unit 1002 instead of the pulse wave calculation unit 303.

領域決定部1001は、画像取得部301が取得した動画像に含まれるフレーム画像から、複数の画素を含む複数の領域を決定する。 The area determination unit 1001 determines a plurality of areas including a plurality of pixels from the frame image included in the moving image acquired by the image acquisition unit 301.

脈波算出部1002は、各領域から、一の脈波を算出する。具体的には、脈波算出部1002は、複数の領域の画素値の統計値(例えば、合計値または平均値)に基づいて、複数の脈波のうちの各脈波を算出する。例えば、脈波算出部1002は、フレーム画像毎に、領域の画素値の統計値を算出し、算出した統計値の時間的な変化を示す信号を算出する。そして、脈波算出部1002は、所定の信号処理方法を用いて、算出された信号を処理し、当該処理された結果を脈波として算出する。 The pulse wave calculation unit 1002 calculates one pulse wave from each region. Specifically, the pulse wave calculation unit 1002 calculates each pulse wave among the plurality of pulse waves based on the statistical value (for example, total value or average value) of the pixel values of the plurality of regions. For example, the pulse wave calculation unit 1002 calculates the statistical value of the pixel value of the region for each frame image, and calculates the signal indicating the temporal change of the calculated statistical value. Then, the pulse wave calculation unit 1002 processes the calculated signal by using a predetermined signal processing method, and calculates the processed result as a pulse wave.

類似度算出部304は、脈波算出部1002が算出した複数の領域に対応する脈波のうちの少なくとも2つの脈波の類似度を算出する。例えば、全ての領域の脈波の組み合わせに関して、脈波類似度を算出する。この場合、類似度算出部304は、個(=(N×(N−1)/2)個)の類似度を算出する。ここで、Nは、領域の個数であり、自然数である。または、類似度算出部304は、少なくとも2つの領域の脈波のうち、一の基準の脈波を決定してもよい。そして、類似度算出部304は、決定した基準の脈波と、基準の脈波以外の脈波との脈波類似度を算出してもよい。この場合、類似度算出部304は、N−1個の類似度を算出する。 The similarity calculation unit 304 calculates the similarity of at least two pulse waves among the pulse waves corresponding to the plurality of regions calculated by the pulse wave calculation unit 1002. For example, the pulse wave similarity is calculated for the combination of pulse waves in all regions. In this case, the similarity calculation unit 304, N C 2 pieces (= (N × (N- 1) / 2) number) to calculate the similarity of. Here, N is the number of regions and is a natural number. Alternatively, the similarity calculation unit 304 may determine a reference pulse wave among the pulse waves in at least two regions. Then, the similarity calculation unit 304 may calculate the pulse wave similarity between the determined reference pulse wave and the pulse wave other than the reference pulse wave. In this case, the similarity calculation unit 304 calculates N-1 similarity.

脈波合成部305は、類似度算出部304が算出した脈波類似度を元に合成脈波を合成する。例えば、脈波合成部305は、脈波類似度に基づいて、領域決定部1001が設定した少なくとも2つの領域における脈波を合成する。以下の説明では、説明の便宜上、合成対象の少なくとも2つの領域を「合成候補領域」と称する。 The pulse wave synthesis unit 305 synthesizes a synthetic pulse wave based on the pulse wave similarity calculated by the similarity calculation unit 304. For example, the pulse wave synthesis unit 305 synthesizes pulse waves in at least two regions set by the region determination unit 1001 based on the pulse wave similarity. In the following description, for convenience of explanation, at least two regions to be synthesized are referred to as "composite candidate regions".

次に、体表の動画像において脈波に対応する画素について詳細に説明する。図11は、注目領域の一例を示す図である。領域決定部1001は、関心領域402から領域を決定する。図11に例示する領域1101、領域1102、領域1103及び領域1104は、領域の一例である。 Next, the pixels corresponding to the pulse wave in the moving image of the body surface will be described in detail. FIG. 11 is a diagram showing an example of a region of interest. The region determination unit 1001 determines the region from the region of interest 402. The region 1101, the region 1102, the region 1103, and the region 1104 illustrated in FIG. 11 are examples of regions.

ここで、記憶部201は、関心領域402内の各領域に対応する脈波と、当該脈波に対応する脈波類似度とを対応付けて格納しているとする。 Here, it is assumed that the storage unit 201 stores the pulse wave corresponding to each region in the region of interest 402 and the pulse wave similarity corresponding to the pulse wave in association with each other.

例えば、脈波合成部305は、関心領域402内において、複数の領域を含む合成候補領域を決定する。脈波合成部305は、各領域に対応する脈波類似度に基づいて、領域1101、領域1102、領域1103及び領域1104から、複数の合成候補領域を決定する。例えば、脈波合成部305は、領域1101及び領域1102を、合成候補領域として決定したとする。その場合、脈波合成部305は、領域1101及び領域1102に含まれる画素の画素値の統計値の時間的な変化を示す信号を元に、合成脈波を一の脈波として算出する。 For example, the pulse wave synthesis unit 305 determines a synthesis candidate region including a plurality of regions within the region of interest 402. The pulse wave synthesis unit 305 determines a plurality of synthesis candidate regions from the regions 1101, the region 1102, the region 1103, and the region 1104 based on the pulse wave similarity corresponding to each region. For example, it is assumed that the pulse wave synthesis unit 305 determines the region 1101 and the region 1102 as synthesis candidate regions. In that case, the pulse wave synthesizing unit 305 calculates the synthesized pulse wave as one pulse wave based on the signal indicating the temporal change of the statistical value of the pixel value of the pixels included in the area 1101 and the area 1102.

これにより、脈波合成部305は、脈波類似度が相対的に高い注目脈波を合成して、合成脈波を算出できる。そのため、上記と同様の理由により、算出された合成脈波のシグナルノイズ比が向上する。さらに、上記と同様の理由により、出力部203は、体表の単一の位置(例えば、単一の画素)に対応する脈波を出力する場合よりも、一の血管の脈波をより正確に出力できる。 As a result, the pulse wave synthesizing unit 305 can synthesize a pulse wave of interest having a relatively high pulse wave similarity to calculate the synthesized pulse wave. Therefore, for the same reason as described above, the calculated signal-to-noise ratio of the synthetic pulse wave is improved. Further, for the same reason as described above, the output unit 203 more accurately outputs the pulse wave of one blood vessel than the case of outputting the pulse wave corresponding to a single position (for example, a single pixel) on the body surface. Can be output to.

(第四実施形態)
第四実施形態について説明する。図12は、本実施形態の制御部202の機能的構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の制御部202は、脈波算出部303に替えて、脈波算出部1201を備える。
(Fourth Embodiment)
The fourth embodiment will be described. FIG. 12 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the control unit 202 of the present embodiment. The control unit 202 of the present embodiment includes a pulse wave calculation unit 1201 instead of the pulse wave calculation unit 303.

脈波算出部1201は、動画像に含まれる一画素の画素値と、一画素に隣接する少なくとも一の画素の画素値との統計値(例えば、合計値または平均値)に基づいて、複数の脈波のうち、当該一画素に対応する一の脈波を算出する。以下の説明では、説明の便宜上、脈波に対応する一画素に隣接する少なくとも一の画素を「周辺画素」と称する。 The pulse wave calculation unit 1201 has a plurality of statistical values (for example, total value or average value) of the pixel value of one pixel included in the moving image and the pixel value of at least one pixel adjacent to one pixel. Of the pulse waves, one pulse wave corresponding to the one pixel is calculated. In the following description, for convenience of explanation, at least one pixel adjacent to one pixel corresponding to the pulse wave is referred to as a "peripheral pixel".

図13は、脈波に対応する画素と周辺画素との一例を示す図である。例えば、脈波算出部1201は、関心領域402内の画素1301に関して、画素1301の画素値と、画素1301に隣接する8画素の周辺画素1302の画素値との統計値を算出する。脈波算出部1201は、画素1301の統計値の時間的な変化を示す信号を元に、画素1301に対応する脈波を算出する。 FIG. 13 is a diagram showing an example of a pixel corresponding to a pulse wave and a peripheral pixel. For example, the pulse wave calculation unit 1201 calculates statistical values of the pixel values of the pixel 1301 and the pixel values of the eight peripheral pixels 1302 adjacent to the pixel 1301 with respect to the pixel 1301 in the region of interest 402. The pulse wave calculation unit 1201 calculates the pulse wave corresponding to the pixel 1301 based on the signal indicating the temporal change of the statistical value of the pixel 1301.

図13に例示する通り、画素1301の周辺画素1302は、画素1301を取り囲む8画素であるとする。そして、画像取得部301が縦W×横H画素の関心領域402を抽出した場合、脈波算出部303は、(W−2)×(H−2)個の脈波を算出する。例えば、図13に例示する関心領域402は、縦10×横10の画素を含む。その場合、脈波算出部303は、図13に破線で示す領域1303内の各画素に関して、当該各画素と周辺画素との統計値に基づいて、各画素に対応する、64(=(10−2)×(10−2))個の脈波を算出する。なお、図13に例示する周辺画素1302は、画素1301を取り囲む8画素であるが、周辺画素1302は8画素より少なくてもよい。また、周辺画素1302の画素数は8画素より多くてもよい。例えば、周辺画素1302は、画素1301に取り囲む画素に、さらに隣接する画素を含んでもよい。 As illustrated in FIG. 13, it is assumed that the peripheral pixels 1302 of the pixel 1301 are eight pixels surrounding the pixel 1301. Then, when the image acquisition unit 301 extracts the region of interest 402 of vertical W × horizontal H pixels, the pulse wave calculation unit 303 calculates (W-2) × (H-2) pulse waves. For example, the region of interest 402 illustrated in FIG. 13 includes 10 vertical × 10 horizontal pixels. In that case, the pulse wave calculation unit 303 corresponds to each pixel in the region 1303 shown by the broken line in FIG. 13 based on the statistical values of each pixel and the peripheral pixels, 64 (= (10-). 2) × (10-2)) pulse waves are calculated. The peripheral pixels 1302 illustrated in FIG. 13 are eight pixels surrounding the pixel 1301, but the peripheral pixels 1302 may be less than eight pixels. Further, the number of peripheral pixels 1302 may be more than eight pixels. For example, the peripheral pixel 1302 may include pixels further adjacent to the pixels surrounding the pixel 1301.

これにより、脈波算出部1201は、一画素の画素値から脈波を算出する場合よりも、算出される脈波に含まれるノイズを平滑化できる。その結果、脈波算出部1201は、一画素の画素値から脈波を算出する場合よりも、算出される脈波のシグナルノイズ比を向上でき、より正確に脈波を算出できる。 As a result, the pulse wave calculation unit 1201 can smooth the noise included in the calculated pulse wave as compared with the case where the pulse wave is calculated from the pixel value of one pixel. As a result, the pulse wave calculation unit 1201 can improve the signal noise ratio of the calculated pulse wave as compared with the case of calculating the pulse wave from the pixel value of one pixel, and can calculate the pulse wave more accurately.

(第五実施形態)
第五実施形態について説明する。図14は、本実施形態の制御部202の機能的構成の一例を示すブロック図である。図14に例示する制御部202と、図3に例示する制御部202との相違点は、特徴量抽出部1401をさらに備える点である。さらに、本実施形態の制御部202は、類似度算出部304と脈波合成部305とに替えて、類似度算出部1402と脈波合成部1403とを備える。
(Fifth Embodiment)
The fifth embodiment will be described. FIG. 14 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the control unit 202 of the present embodiment. The difference between the control unit 202 illustrated in FIG. 14 and the control unit 202 illustrated in FIG. 3 is that the feature amount extraction unit 1401 is further provided. Further, the control unit 202 of the present embodiment includes a similarity calculation unit 1402 and a pulse wave synthesis unit 1403 in place of the similarity calculation unit 304 and the pulse wave synthesis unit 305.

特徴量抽出部1401は、脈波の形状の特徴を示す特徴量を抽出する。以下の説明では、説明の便宜上、当該特徴量を「脈波特徴量」と称する。脈波特徴量は、脈波における特徴点に関する値であって、例えば、周期、振幅、周波数、立ち上がり角度及びスペクトルの少なくともいずれかである。以下の説明では、説明の便宜上、当該特徴点を「脈波特徴点」と称する。脈波特徴点は、脈波の極大点、極小点、変曲点等である。または、脈波特徴点は、脈波を、1階または複数階微分した信号、または周波数解析を行ったスペクトルの極大点、極小点、変曲点等であってもよい。 The feature amount extraction unit 1401 extracts the feature amount indicating the feature of the shape of the pulse wave. In the following description, for convenience of explanation, the feature amount will be referred to as a "pulse wave feature amount". The pulse wave feature amount is a value related to a feature point in the pulse wave, and is, for example, at least one of a period, an amplitude, a frequency, a rising angle, and a spectrum. In the following description, for convenience of explanation, the feature point will be referred to as a "pulse wave feature point". The pulse wave characteristic points are the maximum point, the minimum point, the inflection point, and the like of the pulse wave. Alternatively, the pulse wave feature point may be a signal obtained by differentiating the pulse wave into the first or multiple orders, or a maximum point, a minimum point, an inflection point, or the like of a spectrum obtained by frequency analysis.

類似度算出部1402は、少なくとも2つの脈波特徴量の比較結果に基づいて、脈波類似度を算出する。 The similarity calculation unit 1402 calculates the pulse wave similarity based on the comparison result of at least two pulse wave features.

脈波合成部1403は、類似度算出部1402が算出した脈波類似度に基づいて、少なくとも2つの脈波を合成する。 The pulse wave synthesis unit 1403 synthesizes at least two pulse waves based on the pulse wave similarity calculated by the similarity calculation unit 1402.

図15は、脈波特徴量の一例を示す図である。以下の説明では、図15は脈波X1501の一例を示す。図15に例示するt11は、脈波X1501において、極小値a15に対応する時点を示す。また、図15に例示するt12は、脈波X1501において、極大値a16に対応する時点を示す。図15に例示するhは、脈波X1501上において時点t11における極小値a15と時点t12における極大値a16との差分値を示す。例えば、特徴量抽出部1401は、図15に例示するh=(a16−a15)を、脈波特徴量の一つとして算出する。以下の説明では、説明の便宜上、一の脈波において、隣り合う極小点と極大点との差分値を「波高」と称する。 FIG. 15 is a diagram showing an example of pulse wave features. In the following description, FIG. 15 shows an example of pulse wave X1501. T11 illustrated in FIG. 15 indicates a time point corresponding to the minimum value a15 in the pulse wave X1501. Further, t12 illustrated in FIG. 15 indicates a time point corresponding to the maximum value a16 in the pulse wave X1501. H illustrated in FIG. 15 shows the difference value between the minimum value a15 at the time point t11 and the maximum value a16 at the time point t12 on the pulse wave X1501. For example, the feature amount extraction unit 1401 calculates h = (a16-a15) illustrated in FIG. 15 as one of the pulse wave feature amounts. In the following description, for convenience of explanation, the difference value between the adjacent minimum point and the maximum point in one pulse wave is referred to as "wave height".

また、図15に例示するθは、時点t11から時点t12間における脈波X1501の立ち上がり角度を示す。例えば、特徴量抽出部1401は、図15に例示する立ち上がり角度θ=tan−1((a16−a15)/(t12−t11))(rad)を、脈波特徴量の一つとして算出する。 Further, θ illustrated in FIG. 15 indicates the rising angle of the pulse wave X1501 between the time point t11 and the time point t12. For example, the feature amount extraction unit 1401 calculates the rising angle θ = tan -1 ((a16-a15) / (t12-t11)) (rad) illustrated in FIG. 15 as one of the pulse wave feature amounts.

次に、本実施形態の情報処理装置100で実行される処理フローの一例について説明する。図16は、本実施形態の情報処理装置100で実行される処理フローの一例を示すフローチャートである。本例では、撮像部101が撮影を開始後、記憶部201に格納される動画像のフレーム数が、所定のフレーム数を超えた場合、本実施形態の制御部202は、図6に示すS601〜S604の処理を実行する。そして、制御部202は、図6に示すS604の処理を実行した場合、図16に示すS1601の処理を開始する。 Next, an example of the processing flow executed by the information processing apparatus 100 of the present embodiment will be described. FIG. 16 is a flowchart showing an example of a processing flow executed by the information processing apparatus 100 of the present embodiment. In this example, when the number of frames of the moving image stored in the storage unit 201 exceeds a predetermined number of frames after the imaging unit 101 starts photographing, the control unit 202 of the present embodiment has S601 shown in FIG. ~ S604 processing is executed. Then, when the process of S604 shown in FIG. 6 is executed, the control unit 202 starts the process of S1601 shown in FIG.

S1601において、特徴量抽出部1401は、S604で選択された注目脈波から脈波特徴量を抽出する。例えば、特徴量抽出部1401は、選択された注目脈波のうちの各注目脈波から脈波特徴点を抽出する。そして、特徴量抽出部1401は、抽出した脈波特徴点に基づいて、注目脈波から脈波特徴量を抽出する。 In S1601, the feature amount extraction unit 1401 extracts the pulse wave feature amount from the attention pulse wave selected in S604. For example, the feature amount extraction unit 1401 extracts a pulse wave feature point from each of the selected pulse waves of interest. Then, the feature amount extraction unit 1401 extracts the pulse wave feature amount from the attention pulse wave based on the extracted pulse wave feature points.

特徴量抽出部1401は、一の脈波から、複数の極大点及び複数の極小点を抽出した場合、当該極大点及び当該極小点に基づいて、複数の波高hを抽出する。例えば、特徴量抽出部1401が、一の脈波から、極大点と極小点との組み合わせを10組抽出した場合、10個の波高hを算出する。 When a plurality of maximum points and a plurality of minimum points are extracted from one pulse wave, the feature amount extraction unit 1401 extracts a plurality of wave heights h based on the maximum points and the minimum points. For example, when the feature amount extraction unit 1401 extracts 10 sets of combinations of maximum points and minimum points from one pulse wave, 10 wave heights h are calculated.

また、特徴量抽出部1401は、同一種別の複数の脈波特徴量を抽出した場合、抽出した複数の脈波特徴量の統計値(例えば、平均値又は中央値)を、類似度算出部1402に脈波特徴量として出力する。または、特徴量抽出部1401は、抽出した複数の脈波特徴量を類似度算出部1402に出力する。 Further, when the feature amount extraction unit 1401 extracts a plurality of pulse wave feature amounts of the same type, the similarity calculation unit 1402 obtains the statistical values (for example, the average value or the median value) of the extracted plurality of pulse wave feature amounts. It is output as a pulse wave feature. Alternatively, the feature amount extraction unit 1401 outputs the extracted plurality of pulse wave feature amounts to the similarity calculation unit 1402.

または、特徴量抽出部1401は、脈波特徴量と特徴量識別情報とを対応付けて、類似度算出部1402に出力してもよい。特徴量識別情報は、脈波特徴量を識別する情報であって、例えば、脈波特徴量に対応する時点を示す情報、脈波特徴量に対応する脈波特徴点を識別する情報である。脈波特徴点を識別する情報は、例えば、一の脈波において脈波特徴点ごとに割り振られた番号である。 Alternatively, the feature amount extraction unit 1401 may associate the pulse wave feature amount with the feature amount identification information and output the feature amount to the similarity calculation unit 1402. The feature amount identification information is information for identifying a pulse wave feature amount, for example, information indicating a time point corresponding to a pulse wave feature amount and information for identifying a pulse wave feature point corresponding to a pulse wave feature amount. The information for identifying the pulse wave feature points is, for example, a number assigned to each pulse wave feature point in one pulse wave.

S1602において、類似度算出部1402は、脈波特徴量を比較する。具体的には、類似度算出部1402は、少なくとも2つの注目脈波のうちの各注目脈波の脈波特徴量を比較する。例えば、特徴量抽出部1401が複数の脈波特徴量を抽出した場合、各脈波特徴量を比較する。 In S1602, the similarity calculation unit 1402 compares the pulse wave features. Specifically, the similarity calculation unit 1402 compares the pulse wave features of each of the two attention pulse waves. For example, when the feature amount extraction unit 1401 extracts a plurality of pulse wave feature amounts, each pulse wave feature amount is compared.

S1603において、類似度算出部1402は、少なくとも2つの注目脈波に対応する各脈波特徴量の比較結果に基づいて、脈波類似度を算出する。具体的には、類似度算出部1402は、少なくとも2つの注目脈波に対応する各脈波特徴量の比較結果に基づいて、脈波類似度を算出する。そして、制御部202は処理をS606に移行する。そして、制御部202は、S606〜S608の処理を実行する。そして、全ての脈波に関して脈波類似度が算出された場合(S607:Yes)、制御部202は処理をS1604に移行する。 In S1603, the similarity calculation unit 1402 calculates the pulse wave similarity based on the comparison result of each pulse wave feature amount corresponding to at least two attention pulse waves. Specifically, the similarity calculation unit 1402 calculates the pulse wave similarity based on the comparison result of each pulse wave feature amount corresponding to at least two attention pulse waves. Then, the control unit 202 shifts the processing to S606. Then, the control unit 202 executes the processes of S606 to S608. Then, when the pulse wave similarity is calculated for all the pulse waves (S607: Yes), the control unit 202 shifts the process to S1604.

例えば、類似度算出部1402は、少なくとも2つの注目脈波に対応する、同一種別の脈波特徴量の差分値に基づいて、脈波類似度を算出する。脈波特徴量の差分値は、少なくとも2つの注目脈波の特徴量の差である。ここで、類似度算出部1402は、少なくとも2つの注目脈波の特徴量の平均二乗誤差を、脈波特徴量の差分値として算出してもよい。そして、類似度算出部1402は、算出した脈波類似度を、脈波合成部1403に出力する。 For example, the similarity calculation unit 1402 calculates the pulse wave similarity based on the difference value of the pulse wave features of the same type corresponding to at least two attention pulse waves. The difference value of the pulse wave features is the difference between the features of at least two pulse waves of interest. Here, the similarity calculation unit 1402 may calculate the mean square error of at least two feature amounts of the pulse wave of interest as the difference value of the pulse wave feature amounts. Then, the similarity calculation unit 1402 outputs the calculated pulse wave similarity to the pulse wave synthesis unit 1403.

また、特徴量抽出部1401は、少なくとも2つの注目脈波に関して、同一種別の複数の注目脈波の脈波特徴量を抽出した場合、類似度算出部1402は、一の注目脈波の複数の脈波特徴量と、当該一の注目脈波と異なる注目脈波の複数の脈波特徴量との差分値を算出する。つまり、類似度算出部1402は、同一種別の脈波特徴量に関して、複数の差分値を算出する。その場合、類似度算出部1402は、算出した複数の差分値の統計値(例えば、平均値又は中央値)を、脈波類似度として、脈波合成部1403に出力する。または、類似度算出部1402は、同一種別の脈波特徴量に関して、複数の差分値を算出した場合、複数の差分値を脈波類似度として、脈波合成部1403に出力してもよい。 Further, when the feature amount extraction unit 1401 extracts the pulse wave feature amounts of a plurality of attention pulse waves of the same type with respect to at least two attention pulse waves, the similarity calculation unit 1402 may perform a plurality of attention pulse waves of one attention pulse wave. The difference value between the pulse wave feature amount and the plurality of pulse wave feature amounts of the attention pulse wave different from the one attention pulse wave is calculated. That is, the similarity calculation unit 1402 calculates a plurality of difference values for the pulse wave features of the same type. In that case, the similarity calculation unit 1402 outputs the calculated statistical values (for example, average value or median value) of the plurality of difference values to the pulse wave synthesis unit 1403 as the pulse wave similarity. Alternatively, when the similarity calculation unit 1402 calculates a plurality of difference values for the same type of pulse wave feature amount, the similarity calculation unit 1402 may output the plurality of difference values as the pulse wave similarity to the pulse wave synthesis unit 1403.

例えば、特徴量抽出部1401が、2つの脈波に関して、それぞれ、波高の波形特徴量をh1、h2、…と複数個(例えば、10個)ずつ抽出したとする。その場合、類似度算出部1402は、一方の脈波に対応する波高h1と、他方の脈波に対応する波高h1との差分値、一方の脈波に対応する波高h2と、他方の脈波に対応する波高h2との差分値、…を算出する。ここで、一方の脈波に対応する波高h1と、他方の脈波に対応する波高h1は同じ時刻における脈波に関する特徴量であってもよい。そして、類似度算出部1402は、抽出した波高h1、h2、…の差分値を脈波類似度として脈波合成部1403に出力する。ここで、抽出した波高h1、h2、…の差分値の平均値を脈波合成部1403に出力してもよい。 For example, it is assumed that the feature amount extraction unit 1401 extracts a plurality (for example, 10 pieces) of waveform feature amounts of wave heights such as h1, h2, ... For each of the two pulse waves. In that case, the similarity calculation unit 1402 determines the difference value between the wave height h1 corresponding to one pulse wave and the wave height h1 corresponding to the other pulse wave, the wave height h2 corresponding to one pulse wave, and the other pulse wave. The difference value from the wave height h2 corresponding to, ... Is calculated. Here, the wave height h1 corresponding to one pulse wave and the wave height h1 corresponding to the other pulse wave may be feature quantities related to the pulse wave at the same time. Then, the similarity calculation unit 1402 outputs the difference values of the extracted wave heights h1, h2, ... As the pulse wave similarity to the pulse wave synthesis unit 1403. Here, the average value of the extracted difference values of the wave heights h1, h2, ... May be output to the pulse wave synthesis unit 1403.

また、特徴量抽出部1401は、少なくとも2つの注目脈波に関して、複数種別の注目脈波の脈波特徴量を抽出した場合、類似度算出部1402は、複数種別の一の注目脈波の脈波特徴量と、複数種別の当該一の注目脈波と異なる注目脈波の脈波特徴量との差分値を算出する。つまり、類似度算出部1402は、複数種別の脈波特徴量に関して、それぞれの差分値を算出する。 Further, when the feature amount extraction unit 1401 extracts the pulse wave feature amounts of a plurality of types of attention pulse waves with respect to at least two types of attention pulse waves, the similarity calculation unit 1402 extracts the pulse waves of one of the plurality of types of attention pulse waves. The difference value between the wave feature amount and the pulse wave feature amount of the attention pulse wave different from the one attention pulse wave of a plurality of types is calculated. That is, the similarity calculation unit 1402 calculates the difference value of each of the plurality of types of pulse wave feature amounts.

例えば、特徴量抽出部1401が、2つの脈波に関して、それぞれ、波高hと立ち上がり角度θとを含む脈波特徴量を抽出したとする。その場合、類似度算出部1402は、一方の脈波に対応する波高hと、他方の脈波に対応する波高hとの差分値を算出する。同様に、類似度算出部1402は、一方の脈波に対応する立ち上がり角度θと、他方の脈波に対応する立ち上がり角度θとの差分値を算出する。そして、類似度算出部1402は、抽出した波高hの差分値と、抽出した立ち上がり角度θの差分値とを、脈波類似度として脈波合成部1403に出力する。 For example, it is assumed that the feature amount extraction unit 1401 extracts the pulse wave feature amount including the wave height h and the rising angle θ for each of the two pulse waves. In that case, the similarity calculation unit 1402 calculates the difference value between the wave height h corresponding to one pulse wave and the wave height h corresponding to the other pulse wave. Similarly, the similarity calculation unit 1402 calculates the difference value between the rising angle θ corresponding to one pulse wave and the rising angle θ corresponding to the other pulse wave. Then, the similarity calculation unit 1402 outputs the extracted difference value of the wave height h and the extracted difference value of the rising angle θ to the pulse wave synthesis unit 1403 as the pulse wave similarity.

S1604において、脈波合成部1403は、S606で記憶部201に格納された脈波類似度が、所定の条件を満たす脈波を合成候補脈波リストに追加する。そして、制御部202は処理をS610に移行する。 In S1604, the pulse wave synthesis unit 1403 adds a pulse wave whose pulse wave similarity stored in the storage unit 201 in S606 satisfies a predetermined condition to the synthesis candidate pulse wave list. Then, the control unit 202 shifts the processing to S610.

例えば、類似度算出部1402は、同一種別の脈波特徴量の差分値を、脈波類似度として算出したとする。その場合、脈波特徴量の差分値が小さいほど、当該差分値に対応する少なくとも2つの注目脈波は、類似した特徴を有する信号である。そこで、脈波合成部1403は、少なくとも2つの注目脈波に対応する脈波特徴量の差分値が所定の範囲内である場合、当該少なくとも2つの注目脈波を、合成候補脈波リストに追加する。 For example, it is assumed that the similarity calculation unit 1402 calculates the difference value of the pulse wave features of the same type as the pulse wave similarity. In that case, the smaller the difference value of the pulse wave feature amount, the more the two attention pulse waves corresponding to the difference value are signals having similar features. Therefore, when the difference value of the pulse wave features corresponding to at least two attention pulse waves is within a predetermined range, the pulse wave synthesis unit 1403 adds the at least two attention pulse waves to the synthesis candidate pulse wave list. do.

または、類似度算出部1402は、複数の種別の脈波特徴量に関して、それぞれ同一種別の脈波特徴量の複数の差分値を算出し、算出された複数の差分値を、脈波類似度として算出したとする。類似度算出部1402は、複数の種別の脈波特徴量のうち、一の脈波特徴量の差分値が所定の範囲内である場合、脈波合成部1403は、当該差分値に対応する少なくとも2つの注目脈波を、合成候補脈波リストに追加する。 Alternatively, the similarity calculation unit 1402 calculates a plurality of difference values of the pulse wave features of the same type for each of the plurality of types of pulse wave features, and uses the calculated difference values as the pulse wave similarity. It is assumed that it is calculated. When the similarity calculation unit 1402 has a difference value of one pulse wave feature amount within a predetermined range among a plurality of types of pulse wave feature amounts, the pulse wave synthesis unit 1403 has at least corresponding to the difference value. Two notable pulse waves are added to the synthetic candidate pulse wave list.

または、類似度算出部1402は、複数の種別の脈波特徴量のうち、所定の数を超える脈波特徴量の差分値が所定の範囲内である場合、脈波合成部1403は、当該差分値に対応する少なくとも2つの注目脈波を、合成候補脈波リストに追加する。 Alternatively, when the similarity calculation unit 1402 has a difference value of the pulse wave feature amount exceeding a predetermined number within a predetermined range among the plurality of types of pulse wave feature amounts, the pulse wave synthesis unit 1403 has the difference. At least two notable pulse waves corresponding to the values are added to the synthetic candidate pulse wave list.

または、脈波合成部1403は、脈波特徴量の複数の種別のうち、脈波特徴量の種別毎に、脈波特徴量の差分値が小さい順に、注目脈波の優先順位を決定してもよい。または、脈波合成部1403は、複数の種別の脈波特徴量に関して、脈波特徴量の差分値が小さい順に、注目脈波の優先順位を決定してもよい。その場合、脈波合成部1403は、決定した優先順位に基づいて、合成候補脈波リストに追加する注目脈波を決定する。 Alternatively, the pulse wave synthesis unit 1403 determines the priority of the pulse wave of interest for each type of pulse wave feature amount in ascending order of the difference value of the pulse wave feature amount among the plurality of types of pulse wave feature amount. May be good. Alternatively, the pulse wave synthesis unit 1403 may determine the priority of the pulse wave of interest with respect to the plurality of types of pulse wave features in ascending order of the difference value of the pulse wave features. In that case, the pulse wave synthesis unit 1403 determines the pulse wave of interest to be added to the synthesis candidate pulse wave list based on the determined priority.

以上より、本実施形態の情報処理装置100は、脈波特徴量を比較して、脈波類似度を算出することで、脈波全体を比較して脈波類似度を算出する場合よりも、脈波に含まれるノイズの影響を軽減できる。さらに、本実施形態の情報処理装置100は、脈波特徴量を比較することで、脈波全体を比較する場合よりも、脈波類似度を算出する際の計算量を削減できる。 From the above, the information processing apparatus 100 of the present embodiment compares the pulse wave features and calculates the pulse wave similarity, so that the pulse wave similarity is calculated by comparing the entire pulse wave. The influence of noise contained in the pulse wave can be reduced. Further, the information processing apparatus 100 of the present embodiment can reduce the amount of calculation when calculating the pulse wave similarity as compared with the case of comparing the entire pulse wave by comparing the pulse wave feature amounts.

(第六実施形態)
第六実施形態について説明する。図17は、本実施形態の制御部202の機能的構成の一例を示すブロック図である。図17に例示する制御部202と、図3に例示する制御部202との相違点は、部位検出部1701をさらに備える点である。さらに、本実施形態の制御部202は、脈波算出部303、類似度算出部304、及び脈波合成部305に替えて、脈波算出部1702と、類似度算出部1703と、脈波合成部1704とを備える。
(Sixth Embodiment)
The sixth embodiment will be described. FIG. 17 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the control unit 202 of the present embodiment. The difference between the control unit 202 illustrated in FIG. 17 and the control unit 202 illustrated in FIG. 3 is that a site detection unit 1701 is further provided. Further, the control unit 202 of the present embodiment replaces the pulse wave calculation unit 303, the similarity calculation unit 304, and the pulse wave synthesis unit 305 with the pulse wave calculation unit 1702, the similarity calculation unit 1703, and the pulse wave synthesis. A unit 1704 is provided.

部位検出部1701は、画像取得部301が取得した動画像から、生体Aの第1部位と、生体Aの第1部位とは異なる第2部位とを検出する。例えば、第1部位は首であり、第2部位は顔である。 The site detection unit 1701 detects a first site of the living body A and a second site different from the first site of the living body A from the moving image acquired by the image acquisition unit 301. For example, the first part is the neck and the second part is the face.

脈波算出部1702は、動画像から生体の第1部位に対応する第1脈波と、前記第1部位とは異なる第2部位に対応する少なくとも2つの第2脈波とを算出する。 The pulse wave calculation unit 1702 calculates from the moving image a first pulse wave corresponding to the first part of the living body and at least two second pulse waves corresponding to the second part different from the first part.

類似度算出部1703は、第1脈波と少なくとも2つの第2脈波との脈波類似度を算出する。 The similarity calculation unit 1703 calculates the pulse wave similarity between the first pulse wave and at least two second pulse waves.

脈波合成部1704は、第1脈波と少なくとも2つの第2脈波との脈波類似度が所定の閾値を超える場合、少なくとも2つの第2脈波を合成する。 The pulse wave synthesizing unit 1704 synthesizes at least two second pulse waves when the pulse wave similarity between the first pulse wave and at least two second pulse waves exceeds a predetermined threshold value.

次に、本実施形態の情報処理装置100で実行される処理フローの一例について説明する。図18は、本実施形態の情報処理装置100で実行される処理フローの一例を示すフローチャートである。本例では、第1部位が生体Aの首であり、第2部位が生体Aの顔である。また、本例では、撮像部101が生体Aの首と顔との撮影を開始後、記憶部201に格納される動画像のフレーム数が、所定のフレーム数を超えた場合、制御部202は、図18に示すS1801の処理を開始する。 Next, an example of the processing flow executed by the information processing apparatus 100 of the present embodiment will be described. FIG. 18 is a flowchart showing an example of a processing flow executed by the information processing apparatus 100 of the present embodiment. In this example, the first part is the neck of the living body A, and the second part is the face of the living body A. Further, in this example, when the number of frames of the moving image stored in the storage unit 201 exceeds a predetermined number of frames after the imaging unit 101 starts photographing the neck and face of the living body A, the control unit 202 , The process of S1801 shown in FIG. 18 is started.

S1801において、画像取得部301は、記憶部201から体表の動画像を取得する。動画像の各フレーム画像401は、生体Aの首の領域と顔の領域の画素値を含む。 In S1801, the image acquisition unit 301 acquires a moving image of the body surface from the storage unit 201. Each frame image 401 of the moving image includes pixel values of the neck region and the face region of the living body A.

S1802において、部位検出部1701は、S1801で取得された動画像から、首の位置と顔の位置とを特定する。 In S1802, the site detection unit 1701 identifies the position of the neck and the position of the face from the moving image acquired in S1801.

例えば、部位検出部1701は、各フレーム画像401から、顔の特徴点(例えば、目の両端、鼻、口の両端)を検出し、各フレーム画像401に含まれる顔(第2部位)の位置を特定する。ここで、顔の位置は、複数の画素を含む領域である。パターンマッチング、SVM(Support Vector Machine)、ニューラルネット等を用いて、動画像から生体Aの顔の位置を特定してもよく、顔の位置の特定手法の詳細は問わない。 For example, the site detection unit 1701 detects facial feature points (for example, both ends of the eyes, nose, and both ends of the mouth) from each frame image 401, and positions the face (second site) included in each frame image 401. To identify. Here, the position of the face is an area including a plurality of pixels. The position of the face of the living body A may be specified from the moving image by using pattern matching, SVM (Support Vector Machine), a neural network, or the like, and the details of the method for specifying the position of the face are not limited.

例えば、部位検出部1701は、各フレーム画像401において、特定した顔の位置とは異なる体表の領域から、首(第1部位)の位置を特定する。ここで、首の位置は、複数の画素を含む領域である。 For example, the site detection unit 1701 identifies the position of the neck (first site) from the area of the body surface different from the specified face position in each frame image 401. Here, the position of the neck is an area including a plurality of pixels.

S1803において、脈波算出部1702は、S1802で特定した首の位置から、第1脈波を算出する。ここで、脈波算出部1702は、左右それぞれの頸動脈に対応する、2つの第1脈波を算出してもよい。 In S1803, the pulse wave calculation unit 1702 calculates the first pulse wave from the position of the neck specified in S1802. Here, the pulse wave calculation unit 1702 may calculate two first pulse waves corresponding to the left and right carotid arteries.

例えば、脈波算出部1702は、首の位置に含まれる各画素の画素値の時間的な変化に基づいて、複数の脈波(以下、「第1脈波候補」と称する)を算出する。そして、脈波算出部1702は、算出した複数の第1脈波候補から、第1脈波を決定する。例えば、脈波算出部1702は、算出した複数の第1脈波候補から、脈波の振幅の統計値(例えば、平均値)が最大の脈波を、第1脈波として決定する。 For example, the pulse wave calculation unit 1702 calculates a plurality of pulse waves (hereinafter, referred to as “first pulse wave candidates”) based on the temporal change of the pixel value of each pixel included in the neck position. Then, the pulse wave calculation unit 1702 determines the first pulse wave from the plurality of calculated first pulse wave candidates. For example, the pulse wave calculation unit 1702 determines the pulse wave having the largest statistical value (for example, average value) of the pulse wave amplitude as the first pulse wave from the plurality of calculated first pulse wave candidates.

または、脈波算出部1702は、算出した複数の第1脈波候補のうち、シグナルノイズ比が最大の脈波を、第1脈波として決定する。例えば、脈波算出部1702は、算出した複数の第1脈波候補のうち、所定の時間間隔に対して、高速フーリエ変換を行ってパワースペクトルを算出する。そして、所定の周波数帯域(例えば、0.5Hz〜4.0Hz)のパワースペクトルの統計値(例えば、最大値)が最大の脈波を、第1脈波として決定してもよい。または、例えば、 所定の周波数帯域(例えば、0.5Hz〜4.0Hz)のパワースペクトルの積分値(シグナル)と、所定の周波数帯域以外のパワースペクトルの積分値(ノイズ)との比が最大の脈波を、第1脈波として決定してもよい。 Alternatively, the pulse wave calculation unit 1702 determines the pulse wave having the maximum signal noise ratio among the calculated first pulse wave candidates as the first pulse wave. For example, the pulse wave calculation unit 1702 calculates the power spectrum by performing a fast Fourier transform on a predetermined time interval among the plurality of calculated first pulse wave candidates. Then, the pulse wave having the maximum statistical value (for example, maximum value) of the power spectrum in a predetermined frequency band (for example, 0.5 Hz to 4.0 Hz) may be determined as the first pulse wave. Alternatively, for example, the ratio of the integrated value (signal) of the power spectrum in the predetermined frequency band (for example, 0.5 Hz to 4.0 Hz) and the integrated value (noise) of the power spectrum other than the predetermined frequency band is the maximum. The pulse wave may be determined as the first pulse wave.

S1804において、関心領域抽出部302は、S1802で特定した顔の位置から、関心領域402を抽出する。脈波算出部1702が、左右それぞれの頸動脈に対応する2つの第1脈波を算出した場合、関心領域抽出部302は、特定した顔の位置から、左右の頬に対応する2つの関心領域402を抽出する。 In S1804, the region of interest extraction unit 302 extracts the region of interest 402 from the position of the face specified in S1802. When the pulse wave calculation unit 1702 calculates two first pulse waves corresponding to the left and right carotid arteries, the region of interest extraction unit 302 performs the two regions of interest corresponding to the left and right cheeks from the specified face position. Extract 402.

S1805において、脈波算出部1702は、関心領域402から複数の第2脈波を算出する。関心領域抽出部302が、左右の頬に対応する2つの関心領域402を抽出した場合、脈波算出部1805は、それぞれ関心領域402から第2脈波を算出する。 In S1805, the pulse wave calculation unit 1702 calculates a plurality of second pulse waves from the region of interest 402. When the region of interest extraction unit 302 extracts two regions of interest 402 corresponding to the left and right cheeks, the pulse wave calculation unit 1805 calculates a second pulse wave from the region of interest 402, respectively.

S1806において、類似度算出部1703は、複数の第2脈波から、少なくとも2つの注目脈波を選択する。 In S1806, the similarity calculation unit 1703 selects at least two attention pulse waves from the plurality of second pulse waves.

S1807において、類似度算出部1703は、第1脈波と、S1806で選択した注目脈波との脈波類似度を算出する。つまり、類似度算出部1703は、首の位置の脈波と、顔の位置の脈波との脈波類似度を算出する。具体的には、脈波算出部1702が、左右それぞれの頸動脈に対応する、2つの第1脈波を算出した場合、類似度算出部1703は、左の頸動脈に対応する第1脈波と、左頬に対応する複数の第2脈波との脈波類似度を算出する。 In S1807, the similarity calculation unit 1703 calculates the pulse wave similarity between the first pulse wave and the pulse wave of interest selected in S1806. That is, the similarity calculation unit 1703 calculates the pulse wave similarity between the pulse wave at the neck position and the pulse wave at the face position. Specifically, when the pulse wave calculation unit 1702 calculates two first pulse waves corresponding to the left and right carotid arteries, the similarity calculation unit 1703 calculates the first pulse wave corresponding to the left carotid artery. And, the pulse wave similarity with a plurality of second pulse waves corresponding to the left cheek is calculated.

同様に、脈波算出部1702が、左右それぞれの頸動脈に対応する、2つの第1脈波を算出した場合、類似度算出部1703は、右の頸動脈に対応する第1脈波と、右頬に対応する複数の第2脈波との脈波類似度を算出する。 Similarly, when the pulse wave calculation unit 1702 calculates the two first pulse waves corresponding to the left and right carotid arteries, the similarity calculation unit 1703 determines the first pulse wave corresponding to the right carotid artery. The pulse wave similarity with a plurality of second pulse waves corresponding to the right cheek is calculated.

ここで、頸動脈は顔の部分の血管よりも太いため、心臓の拍動に伴った頸動脈の容積の変化は、顔の部分の血管の容積の変化よりも大きくなる。そのため、頸動脈の体表の色の変化は、顔の部分の体表の色の変化よりも顕著である。換言すると、脈波算出部1702が算出する頸動脈の部分の画素に対応する脈波は、顔の部分の画素に対応する脈波よりもシグナルノイズ比が高い。そのため、類似度算出部1703が、頸動脈の脈波と、顔の部分の脈波との脈波類似度を算出することで、顔の部分の脈波同士との脈波類似度を算出する場合よりも、より正確に同一の血管に接続する脈波の脈波類似度を算出できる。 Here, since the carotid artery is thicker than the blood vessel in the facial part, the change in the volume of the carotid artery accompanying the beating of the heart is larger than the change in the volume of the blood vessel in the facial part. Therefore, the change in the color of the body surface of the carotid artery is more remarkable than the change in the color of the body surface of the facial part. In other words, the pulse wave corresponding to the pixel of the carotid artery portion calculated by the pulse wave calculation unit 1702 has a higher signal noise ratio than the pulse wave corresponding to the pixel of the face portion. Therefore, the similarity calculation unit 1703 calculates the pulse wave similarity between the pulse wave of the carotid artery and the pulse wave of the face portion, thereby calculating the pulse wave similarity between the pulse waves of the face portion. The pulse wave similarity of pulse waves connecting to the same blood vessel can be calculated more accurately than in the case.

S1808において、類似度算出部1703は、S1807で算出された脈波類似度と、当該脈波類似度に対応する注目脈波とを対応付けて記憶部201に格納する。 In S1808, the similarity calculation unit 1703 stores the pulse wave similarity calculated in S1807 and the pulse wave of interest corresponding to the pulse wave similarity in the storage unit 201 in association with each other.

S1809において、類似度算出部1703は、全ての第2脈波に関して脈波類似度を算出したか否かを判定する。全ての第2脈波に関して脈波類似度が算出されていない場合(S1809:No)、類似度算出部1703は、複数の第2脈波から少なくとも2つの新たな注目脈波を選択する(S1810)。そして、制御部202は処理をS1807に戻すことで処理を継続する。一方、全ての第2脈波に関して脈波類似度が算出された場合(S1809:Yes)、制御部202は処理をS1811に遷移する。 In S1809, the similarity calculation unit 1703 determines whether or not the pulse wave similarity has been calculated for all the second pulse waves. When the pulse wave similarity has not been calculated for all the second pulse waves (S1809: No), the similarity calculation unit 1703 selects at least two new notable pulse waves from the plurality of second pulse waves (S1810). ). Then, the control unit 202 continues the process by returning the process to S1807. On the other hand, when the pulse wave similarity is calculated for all the second pulse waves (S1809: Yes), the control unit 202 shifts the process to S1811.

S1811において、脈波合成部1704は、脈波類似度が所定の条件を満たす第2脈波を、合成候補脈波リストに追加する。これにより、脈波合成部1704は、顔の部分の血管に対応する脈波のうち、同一の頸動脈に接続する血管に対応する脈波を、合成候補脈波リストに追加できる。S1811の処理の詳細は、上記の609と同様であるため、詳細な説明は省略する。 In S1811, the pulse wave synthesis unit 1704 adds the second pulse wave whose pulse wave similarity satisfies a predetermined condition to the synthesis candidate pulse wave list. Thereby, the pulse wave synthesizing unit 1704 can add the pulse wave corresponding to the blood vessel connected to the same carotid artery to the synthesis candidate pulse wave list among the pulse waves corresponding to the blood vessel of the face portion. Since the details of the processing of S1811 are the same as those of 609 above, detailed description thereof will be omitted.

S1812において、脈波合成部1704は、合成候補脈波リストに含まれる第2脈波を合成する。 In S1812, the pulse wave synthesizing unit 1704 synthesizes the second pulse wave included in the synthesis candidate pulse wave list.

S1813において、脈波合成部1704は、合成した第2脈波を出力する。 In S1813, the pulse wave synthesis unit 1704 outputs the synthesized second pulse wave.

図19は、第1脈波と第2脈波とに対応する画素と、血管との関係の一例を示す。図19は、生体Aの顔と首との領域を含むフレーム画像1901を示す。血管1903は、頸動脈1902に接続する、顔の血管である。血管1905は、頸動脈1904の血管に接続する、顔の血管である。画素1906は、頸動脈1902に対応する位置の画素である。また、画素1907は、頸動脈1904に対応する位置の画素である。 FIG. 19 shows an example of the relationship between the pixels corresponding to the first pulse wave and the second pulse wave and the blood vessel. FIG. 19 shows a frame image 1901 including a region between the face and neck of the living body A. Blood vessels 1903 are facial blood vessels that connect to the carotid artery 1902. Blood vessels 1905 are facial blood vessels that connect to the blood vessels of the carotid artery 1904. Pixel 1906 is a pixel at a position corresponding to the carotid artery 1902. Further, the pixel 1907 is a pixel at a position corresponding to the carotid artery 1904.

脈波算出部1702は、画素1907に対応する第1脈波を算出する。さらに、関心領域抽出部302が関心領域1909を抽出した場合、脈波算出部1702は、関心領域1909内の各画素に対応する第2脈波を算出する。例えば、類似度算出部1703は、画素1907に対応する第1脈波と、画素1914に対応する第2脈波との脈波類似度を算出する。また、類似度算出部1703は、画素1907に対応する第1脈波と、画素1915に対応する第2脈波との脈波類似度を算出する。 The pulse wave calculation unit 1702 calculates the first pulse wave corresponding to the pixel 1907. Further, when the region of interest extraction unit 302 extracts the region of interest 1909, the pulse wave calculation unit 1702 calculates the second pulse wave corresponding to each pixel in the region of interest 1909. For example, the similarity calculation unit 1703 calculates the pulse wave similarity between the first pulse wave corresponding to the pixel 1907 and the second pulse wave corresponding to the pixel 1914. Further, the similarity calculation unit 1703 calculates the pulse wave similarity between the first pulse wave corresponding to the pixel 1907 and the second pulse wave corresponding to the pixel 1915.

ここで、画素1907に対応する第1脈波は、頸動脈1904の脈波であるため、顔の血管1905に対応する第2脈波よりもシグナルノイズ比が高い。そのため、類似度算出部1703が、画素1907に対応する第1脈波と、画素1915に対応する第2脈波との脈波類似度を算出することで、画素1914に対応する第2脈波と、画素1915に対応する第2脈波との脈波類似度を算出する場合よりも、より正確に脈波類似度を算出できる。 Here, since the first pulse wave corresponding to the pixel 1907 is the pulse wave of the carotid artery 1904, the signal noise ratio is higher than that of the second pulse wave corresponding to the blood vessel 1905 of the face. Therefore, the similarity calculation unit 1703 calculates the pulse wave similarity between the first pulse wave corresponding to the pixel 1907 and the second pulse wave corresponding to the pixel 1915, and thereby the second pulse wave corresponding to the pixel 1914. And, the pulse wave similarity can be calculated more accurately than the case where the pulse wave similarity with the second pulse wave corresponding to the pixel 1915 is calculated.

脈波合成部1704は、関心領域1909内の画素に対応する、少なくとも2つの脈波から、画素1907に対応する第1脈波との脈波類似度が所定の条件を満たす脈波を、合成候補脈波として決定する。これにより、脈波合成部1704が、関心領域1909内の少なくとも2つの画素に対応する脈波の脈波類似度に基づいて合成候補脈波を決定し、合成脈波を算出する場合よりも、合成脈波のシグナルノイズ比が高くなる。 The pulse wave synthesizing unit 1704 synthesizes a pulse wave having a pulse wave similarity with a first pulse wave corresponding to the pixel 1907 satisfying a predetermined condition from at least two pulse waves corresponding to the pixels in the region of interest 1909. Determined as a candidate pulse wave. As a result, the pulse wave synthesizing unit 1704 determines the synthesis candidate pulse wave based on the pulse wave similarity of the pulse wave corresponding to at least two pixels in the region of interest 1909, and calculates the synthetic pulse wave. The signal-to-noise ratio of the synthetic pulse wave becomes high.

同様に、関心領域抽出部302が関心領域1908を抽出した場合、脈波算出部1702は、関心領域1908内の各画素に対応する第2脈波を算出する。ここで、画素1906に対応する第1脈波は、頸動脈1902の脈波であるため、顔の血管1903に対応する位置の画素1912に対応する脈波よりも、シグナルノイズ比が高い。そのため、上記と同様に、類似度算出部1703が、画素1906に対応する第1脈波と、画素1913に対応する第2脈波との脈波類似度を算出することで、画素1912に対応する第2脈波と、画素1913に対応する第2脈波との脈波類似度を算出する場合よりも、より正確に脈波類似度を算出できる。 Similarly, when the region of interest extraction unit 302 extracts the region of interest 1908, the pulse wave calculation unit 1702 calculates the second pulse wave corresponding to each pixel in the region of interest 1908. Here, since the first pulse wave corresponding to the pixel 1906 is the pulse wave of the carotid artery 1902, the signal noise ratio is higher than the pulse wave corresponding to the pixel 1912 at the position corresponding to the blood vessel 1903 of the face. Therefore, similarly to the above, the similarity calculation unit 1703 corresponds to the pixel 1912 by calculating the pulse wave similarity between the first pulse wave corresponding to the pixel 1906 and the second pulse wave corresponding to the pixel 1913. The pulse wave similarity can be calculated more accurately than in the case of calculating the pulse wave similarity between the second pulse wave and the second pulse wave corresponding to the pixel 1913.

出力制御部306は、顔の左右それぞれに対応する合成脈波を算出する。心臓から顔までの血管に異常がない場合、顔の左右の脈波は、互いに類似する。しかし、心臓から顔までの血管に異常がある場合、顔の左右の脈波のうち、いずれか一方の脈波の形状が正常時から変化するおそれがある。その結果、心臓から顔までの血管に異常がある場合、顔の左右の脈波は異なるものとなる。そのため、顔の左右の脈波の差分は、心臓から顔までの血管に異常があるか否かを判断するための指標となり得る。そこで、出力制御部306は、顔の左右の脈波の差分を出力してもよい。これにより、情報処理装置100は、心臓から顔までの血管に異常があることを示す情報を出力できる。 The output control unit 306 calculates synthetic pulse waves corresponding to the left and right sides of the face. If there are no abnormalities in the blood vessels from the heart to the face, the left and right pulse waves of the face are similar to each other. However, when there is an abnormality in the blood vessels from the heart to the face, the shape of one of the left and right pulse waves of the face may change from the normal state. As a result, if there is an abnormality in the blood vessels from the heart to the face, the left and right pulse waves of the face will be different. Therefore, the difference between the left and right pulse waves of the face can be an index for determining whether or not there is an abnormality in the blood vessels from the heart to the face. Therefore, the output control unit 306 may output the difference between the left and right pulse waves of the face. As a result, the information processing device 100 can output information indicating that there is an abnormality in the blood vessels from the heart to the face.

本開示における情報処理装置または脈波算出方法の主体は、コンピュータとして制御部202を備えている。このコンピュータが、記憶部201に格納されるプログラムを実行することによって、本開示における情報処理装置または脈波算出方法の主体の機能が実現される。コンピュータは、上記プログラムにしたがって動作するプロセッサを主なハードウェア構成として備える。プロセッサは、上記プログラムを実行することによって機能を実現することができれば、その種類は問わない。プロセッサは、半導体集積回路(IC)、またはLSI(Large Scale Integration)を含む1つまたは複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、1つのチップに集積されてもよいし、複数のチップに設けられてもよい。複数のチップは1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に備えられていてもよい。上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能なROM、光ディスク、ハードディスクドライブなどの非一時的記録媒体に記録される。上記プログラムは、記録媒体に予め格納されていてもよいし、インターネット等を含む広域通信網を介して記録媒体に供給されてもよい。 The main body of the information processing device or the pulse wave calculation method in the present disclosure includes a control unit 202 as a computer. When this computer executes a program stored in the storage unit 201, the function of the main body of the information processing device or the pulse wave calculation method in the present disclosure is realized. The computer includes a processor that operates according to the above program as a main hardware configuration. The type of processor does not matter as long as the function can be realized by executing the above program. The processor is composed of one or more electronic circuits including a semiconductor integrated circuit (IC) or an LSI (Large Scale Integration). The plurality of electronic circuits may be integrated on one chip or may be provided on a plurality of chips. A plurality of chips may be integrated in one device, or may be provided in a plurality of devices. The program is recorded on a non-temporary recording medium such as a computer-readable ROM, optical disk, or hard disk drive. The above program may be stored in a recording medium in advance, or may be supplied to the recording medium via a wide area communication network including the Internet or the like.

本開示の一態様は、上述した実施の形態及び変形例に限定されるものではなく変形可能であり、上記の構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。 One aspect of the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and modifications, and is deformable, and the above configurations are substantially the same configuration, configurations exhibiting the same effects, or the same purpose. Can be replaced with a configuration that can achieve.

100 情報処理装置、101 撮像部、201 記憶部、202 制御部、203 出力部、301 画像取得部、302 関心領域抽出部、303 脈波算出部、304 類似度算出部、305 脈波合成部、306 出力制御部、401 フレーム画像、402 関心領域、403a 画素、403b 画素、501 画素、701 関心領域、701a 画素、701b 画素、702 関心領域、702a 画素、702b 画素、703 関心領域、703a 画素、703b 画素、704 関心領域、704a 画素、704b 画素、711 血管、712 血管、901 生体情報抽出部、1001 領域決定部、1002 脈波算出部、1101 領域、1102 領域、1103 領域、1104 領域、1201 脈波算出部、1301 画素、1302 周辺画素、1303 領域、1401 特徴量抽出部、1402 類似度算出部、1403 脈波合成部、1701 部位検出部、1702 脈波算出部、1703 類似度算出部、1704 脈波合成部、1901 フレーム画像、1902 頸動脈、1903 血管、1904 頸動脈、1905 血管、1906 画素、1907 画素、1908 関心領域、1909 関心領域、1912 画素、1913 画素、1914 画素、1915 画素 100 information processing device, 101 imaging unit, 201 storage unit, 202 control unit, 203 output unit, 301 image acquisition unit, 302 area of interest extraction unit, 303 pulse wave calculation unit, 304 similarity calculation unit, 305 pulse wave synthesis unit, 306 Output control unit, 401 frame image, 402 area of interest, 403a pixel, 403b pixel, 501 pixel, 701 area of interest, 701a pixel, 701b pixel, 702 area of interest, 702a pixel, 702b pixel, 703 area of interest, 703a pixel, 703b Pixel, 704 region of interest, 704a pixel, 704b pixel, 711 blood vessel, 712 blood vessel, 901 biometric information extraction unit, 1001 region determination unit, 1002 pulse wave calculation unit, 1101 region, 1102 region, 1103 region, 1104 region, 1201 pulse wave Calculation unit, 1301 pixels, 1302 peripheral pixels, 1303 regions, 1401 feature amount extraction unit, 1402 similarity calculation unit, 1403 pulse wave synthesis unit, 1701 site detection unit, 1702 pulse wave calculation unit, 1703 similarity calculation unit, 1704 pulse Wave synthesizer, 1901 frame image, 1902 carotid artery, 1903 blood vessel, 1904 carotid artery, 1905 blood vessel, 1906 pixels, 1907 pixels, 1908 region of interest, 1909 region of interest, 1912 pixels, 1913 pixels, 1914 pixels, 1915 pixels

Claims (12)

体表の動画像から、前記体表の異なる位置に対応する複数の脈波を算出する脈波算出部と、
前記複数の脈波のうちの少なくとも2つの脈波の類似度を算出する類似度算出部と、
前記類似度を元に脈波を合成する脈波合成部と、
を備える情報処理装置。
A pulse wave calculation unit that calculates a plurality of pulse waves corresponding to different positions on the body surface from a moving image of the body surface,
A similarity calculation unit that calculates the similarity of at least two pulse waves among the plurality of pulse waves,
A pulse wave synthesizer that synthesizes pulse waves based on the similarity,
Information processing device equipped with.
前記脈波合成部は、前記脈波算出部が算出した少なくとも2つの脈波から合成することを特徴とする、請求項1に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus according to claim 1, wherein the pulse wave synthesis unit synthesizes from at least two pulse waves calculated by the pulse wave calculation unit. 前記脈波合成部は、前記動画像から脈波を合成することを特徴とする、請求項1に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus according to claim 1, wherein the pulse wave synthesizing unit synthesizes a pulse wave from the moving image. 前記体表を撮影し、前記動画像を取得する撮像部をさらに備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising an imaging unit that photographs the body surface and acquires the moving image. 前記類似度算出部は、前記少なくとも2つの脈波の相関値および差分値の少なくともいずれかに基づいて、前記類似度を算出する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the similarity calculation unit calculates the similarity based on at least one of a correlation value and a difference value of the at least two pulse waves. .. 前記脈波の形状の特徴を示す特徴量を抽出する特徴量抽出部をさらに備え、
前記類似度算出部は、少なくとも2つの前記特徴量の比較結果に基づいて、前記類似度を算出する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の情報処理装置。
A feature amount extraction unit for extracting a feature amount indicating the feature of the shape of the pulse wave is further provided.
The information processing device according to any one of claims 1 to 4, wherein the similarity calculation unit calculates the similarity based on a comparison result of at least two features.
前記動画像から複数の画素を含む、複数の領域を決定する領域決定部をさらに備え、
前記脈波算出部は、前記複数の領域のうちの各領域の画素値の統計値に基づいて、前記複数の脈波のうちの各脈波を算出する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の情報処理装置。
A region determination unit for determining a plurality of regions including a plurality of pixels from the moving image is further provided.
Any one of claims 1 to 6, wherein the pulse wave calculation unit calculates each pulse wave of the plurality of pulse waves based on the statistical value of the pixel value of each region of the plurality of regions. The information processing device described in the section.
前記脈波算出部は、前記動画像に含まれる一画素の画素値と、前記一画素に隣接する少なくとも一の画素の画素値との統計値に基づいて、前記複数の脈波のうち、前記一画素に対応する一の脈波を算出する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の情報処理装置。 The pulse wave calculation unit is based on a statistical value of a pixel value of one pixel included in the moving image and a pixel value of at least one pixel adjacent to the one pixel, and among the plurality of pulse waves, the pulse wave calculation unit said. The information processing device according to any one of claims 1 to 6, which calculates one pulse wave corresponding to one pixel. 前記脈波算出部は、前記動画像から生体の第1部位に対応する第1脈波と、前記第1部位とは異なる第2部位に対応する少なくとも2つの第2脈波とを算出し、
前記脈波合成部は、前記第1脈波と前記少なくとも2つの第2脈波との前記類似度が所定の閾値を超える場合、前記少なくとも2つの第2脈波を合成する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の情報処理装置。
The pulse wave calculation unit calculates from the moving image a first pulse wave corresponding to the first part of the living body and at least two second pulse waves corresponding to the second part different from the first part.
The pulse wave synthesizing unit synthesizes at least two second pulse waves when the similarity between the first pulse wave and the at least two second pulse waves exceeds a predetermined threshold value. The information processing apparatus according to any one of 8.
前記第1部位は首であり、前記第2部位は顔である、請求項9に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus according to claim 9, wherein the first part is a neck and the second part is a face. 前記脈波合成部が合成した脈波に基づいて、生体情報を抽出する生体情報抽出部をさらに備える、請求項1〜10のいずれか1項に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus according to any one of claims 1 to 10, further comprising a biological information extraction unit that extracts biological information based on a pulse wave synthesized by the pulse wave synthesis unit. 体表の動画像から、前記体表の異なる位置に対応する複数の脈波を算出するステップと、
前記複数の脈波のうちの少なくとも2つの脈波の類似度を算出するステップと、
前記類似度を元に脈波を合成するステップと、
を含む脈波算出方法。
A step of calculating a plurality of pulse waves corresponding to different positions on the body surface from a moving image of the body surface, and
The step of calculating the similarity of at least two pulse waves among the plurality of pulse waves, and
The step of synthesizing pulse waves based on the similarity,
Pulse wave calculation method including.
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