JP2022031001A - Heartbeat measurement system, heartbeat measurement method and heartbeat measurement program - Google Patents

Heartbeat measurement system, heartbeat measurement method and heartbeat measurement program Download PDF

Info

Publication number
JP2022031001A
JP2022031001A JP2020135364A JP2020135364A JP2022031001A JP 2022031001 A JP2022031001 A JP 2022031001A JP 2020135364 A JP2020135364 A JP 2020135364A JP 2020135364 A JP2020135364 A JP 2020135364A JP 2022031001 A JP2022031001 A JP 2022031001A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heartbeat
pulse wave
wave signal
heart rate
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020135364A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
靖恵 満倉
Yasue Mitsukura
正人 安井
Masato Yasui
浩勇 楊
Hirotake Yo
俊治 古川
Toshiharu Furukawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
E Life
E Life Co Ltd
E-LIFE CO Ltd
Original Assignee
E Life
E Life Co Ltd
E-LIFE CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by E Life, E Life Co Ltd, E-LIFE CO Ltd filed Critical E Life
Priority to JP2020135364A priority Critical patent/JP2022031001A/en
Publication of JP2022031001A publication Critical patent/JP2022031001A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To more accurately measure the heartbeat on the basis of an image.SOLUTION: A heartbeat measurement system S comprises an image data acquisition unit 211, a pulse wave signal detection unit 213, and a heartbeat measurement unit 215. The image data acquisition unit 211 acquires a plurality of images generated by continuously imaging a measurement object person as a subject. The pulse wave signal detection unit 213 detects a pulse wave signal being a signal indicating pulse wave components of the measurement object person on the basis of the change of a value expressing a color between the plurality of images. The heartbeat measurement unit 215 detects the timing of the heartbeat in the pulse wave signal by analyzing the cross correlation between the pulse wave signal and a model signal being a model of the waveform indicating the heartbeat, and measures the heartbeat of the measurement object person on the basis of the detected timing of the heartbeat.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、心拍測定システム、心拍測定方法、及び心拍測定プログラムに関する。 The present invention relates to a heart rate measuring system, a heart rate measuring method, and a heart rate measuring program.

従来、心疾患の予防等の目的で、心拍を測定することが広く行われている。この心拍の測定は、可能な限り簡便に行われることが望ましい。この要望に応じるため、例えば、心拍を測定可能な、小型のウェアラブルデバイスが用いられる。もっとも、たとえ小型であったとしても、ウェアラブルデバイスを装着すること自体が、測定者にとって負担と感じられる場合もある。
そのため、測定対象者に非接触で心拍を測定する技術が存在する。例えば、特許文献1に開示の技術では、測定対象者を被写体とした画像を撮影する。そして、この画像における輝度の変化に基づいて、心拍を測定する。
Conventionally, it has been widely practiced to measure heartbeat for the purpose of prevention of heart disease and the like. It is desirable that this heart rate measurement be performed as easily as possible. To meet this demand, for example, a small wearable device capable of measuring heart rate is used. However, even if it is small, wearing a wearable device may be a burden to the measurer.
Therefore, there is a technique for measuring the heartbeat without contacting the person to be measured. For example, in the technique disclosed in Patent Document 1, an image of a person to be measured is taken as a subject. Then, the heartbeat is measured based on the change in brightness in this image.

特開2020-092817号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-902817

しかしながら、上述した特許文献1等に開示されているような、画像に基づいて心拍を測定する一般的な技術には、測定の精度を向上させるために、改善の余地があると考えられる。 However, it is considered that there is room for improvement in the general technique for measuring the heartbeat based on an image, as disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 and the like, in order to improve the accuracy of the measurement.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものである。そして、本発明の課題は、画像に基づいた心拍に関する測定を、より精度高く行うことである。 The present invention has been made in view of such a situation. An object of the present invention is to measure the heartbeat based on an image with higher accuracy.

上記課題を解決するため、本発明の一実施形態に係る心拍測定システムは、
測定対象者を被写体として連続撮影することにより生成された複数の画像を取得する画像取得手段と、
前記複数の画像の間における色を表現する値の変化に基づいて、前記測定対象者の脈波成分を示す信号である脈波信号を検出する脈波信号検出手段と、
前記脈波信号と、心拍を示す波形のモデルであるモデル信号との相互相関を解析することで前記脈波信号における心拍のタイミングを検出すると共に、該検出した心拍のタイミングに基づいて前記測定対象者の心拍に関する測定を行う測定手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the heart rate measurement system according to the embodiment of the present invention is
An image acquisition means for acquiring a plurality of images generated by continuously shooting a measurement target person as a subject, and an image acquisition means.
A pulse wave signal detecting means for detecting a pulse wave signal which is a signal indicating a pulse wave component of the measurement target person based on a change in a value expressing a color between the plurality of images.
By analyzing the cross-correlation between the pulse wave signal and the model signal which is a model of the waveform showing the heartbeat, the timing of the heartbeat in the pulse wave signal is detected, and the measurement target is based on the detected timing of the heartbeat. A measuring means for measuring a person's heartbeat and
It is characterized by having.

本発明によれば、画像に基づいた心拍に関する測定を、より精度高く行うことができる。 According to the present invention, it is possible to measure the heartbeat based on an image with higher accuracy.

本発明の一実施形態に係る心拍測定システムのシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the system structure of the heart rate measurement system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る撮影装置の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 structure of the photographing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る心拍測定装置の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 structure of the heart rate measuring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 脈波信号の波形の補正について示すグラフである。It is a graph which shows the correction of the waveform of a pulse wave signal. 相互相関解析に用いられるモデル信号の一例について示すグラフである。It is a graph which shows an example of a model signal used for cross-correlation analysis. 心拍のタイミングの測定について説明するための、検出回数の分布の一例について示すグラフである。It is a graph which shows an example of the distribution of the number of detections for demonstrating the measurement of the heartbeat timing. 本実施形態における相互相関解析を伴う測定の測定結果の一例について示すグラフである。It is a graph which shows an example of the measurement result of the measurement with the cross-correlation analysis in this embodiment. 本発明の一実施形態に係る撮影装置が実行する撮影処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the imaging process executed by the imaging apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る心拍測定装置が実行する心拍測定処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the heart rate measurement processing executed by the heart rate measuring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

[システム構成]
図1は、本実施形態に係る心拍測定システムSのシステム構成を示す図である。図1に示すように、心拍測定システムSは、撮影装置10と、心拍測定装置20とを含む。また、図1には、心拍測定システムSによって心拍を測定する対象の人物である測定対象者も図示する。
[System configuration]
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of the heart rate measurement system S according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the heart rate measuring system S includes a photographing device 10 and a heart rate measuring device 20. Further, FIG. 1 also shows a measurement target person who is a target person whose heart rate is measured by the heart rate measurement system S.

撮影装置10と、心拍測定装置20とは、相互に通信可能に接続される。この通信は、任意の通信方式に準拠して行われてよく、その通信方式は特に限定されない。また、この通信における接続は、有線接続であっても、無線接続であってもよい。さらに、この通信は、各装置の間で直接行われてもよいし、中継装置を含んだネットワークを介して行われてもよい。この場合、ネットワークは、例えば、LAN(Local Area Network)や、インターネットや、携帯電話網といったネットワーク、或いはこれらを組み合わせたネットワークにより実現される。 The photographing device 10 and the heart rate measuring device 20 are connected to each other so as to be able to communicate with each other. This communication may be performed in accordance with any communication method, and the communication method is not particularly limited. Further, the connection in this communication may be a wired connection or a wireless connection. Further, this communication may be performed directly between the devices or may be performed via a network including a relay device. In this case, the network is realized by, for example, a LAN (Local Area Network), a network such as the Internet or a mobile phone network, or a network in which these are combined.

心拍測定システムSは、撮影装置10により測定対象者を被写体とした画像を撮影し、心拍測定装置20によりこの画像に基づいた心拍に関する測定を、より精度高く行うシステムである。 The heart rate measurement system S is a system in which an image of a person to be measured is taken by the photographing device 10 and the heart rate is measured based on the image by the heart rate measuring device 20 with higher accuracy.

撮影装置10は、測定対象者を被写体として連続撮影することにより複数の画像を生成する。そして、撮影装置10は、生成した複数の画像に対応する画像データを、心拍測定装置20に対して送信する。撮影装置10は、例えば、スマートフォンやデジタルカメラやビデオカメラ等の撮影機能を備えた情報処理装置により実現することができる。 The photographing device 10 generates a plurality of images by continuously photographing the person to be measured as a subject. Then, the photographing device 10 transmits the image data corresponding to the generated plurality of images to the heart rate measuring device 20. The photographing device 10 can be realized by, for example, an information processing device having a photographing function such as a smartphone, a digital camera, or a video camera.

心拍測定装置20は、撮影装置10が送信した画像データを取得する。そして、心拍測定装置20は、取得した画像データに基づいて、測定対象者の心拍に関する測定を行う。心拍測定装置20は、例えば、パーソナルコンピュータやサーバ装置等の演算処理能力を備えた情報処理装置により実現することができる。
心拍に関する測定を行う場合、心拍測定装置20は、複数の画像の間における色を表現する値の変化に基づいて、測定対象者の脈波成分を示す信号である脈波信号を検出する。また、心拍測定装置20は、脈波信号と、心拍を示す波形のモデルであるモデル信号との相互相関を解析することで脈波信号における心拍のタイミングを検出すると共に、該検出した心拍のタイミングに基づいて測定対象者の心拍に関する測定を行う。
The heart rate measuring device 20 acquires the image data transmitted by the photographing device 10. Then, the heart rate measuring device 20 measures the heart rate of the measurement target person based on the acquired image data. The heart rate measuring device 20 can be realized by, for example, an information processing device having an arithmetic processing capability such as a personal computer or a server device.
When measuring the heartbeat, the heartbeat measuring device 20 detects a pulse wave signal which is a signal indicating a pulse wave component of a measurement target person based on a change in a value expressing a color between a plurality of images. Further, the heart rate measuring device 20 detects the timing of the heartbeat in the pulse wave signal by analyzing the cross-correlation between the pulse wave signal and the model signal which is a model of the waveform showing the heartbeat, and also detects the timing of the heartbeat in the pulse wave signal. The heartbeat of the person to be measured is measured based on.

このように、心拍測定システムSでは、各装置が協働することにより、測定対象者の画像から脈波信号を検出する。そして、心拍測定システムSでは、脈波信号とモデル信号との相互相関を解析することで心拍のタイミングを検出し、これに基づいて心拍に関する測定を行う。
これにより、心拍測定システムSによれば、画像に基づいた心拍に関する測定を、より精度高く行うことができる。したがって、心拍測定システムSによれば、例えば、被写体となった測定対象者の向きの変化(例えば、顔向きの変化)や、周辺環境に起因する明るさの変化等の測定に対して影響を及ぼすような事象があったとしても、測定対象者の心拍に関する測定をすることが可能となる。また、心拍測定システムSによれば、測定対象者に非接触で心拍に関する測定することができ、測定対象者はウェアラブルデバイス等を装着する必要がないので、より簡便に、心拍に関する測定を実現することが可能となる。
In this way, in the heart rate measurement system S, the pulse wave signals are detected from the image of the measurement target person by the cooperation of each device. Then, the heartbeat measurement system S detects the timing of the heartbeat by analyzing the cross-correlation between the pulse wave signal and the model signal, and measures the heartbeat based on this.
Thereby, according to the heart rate measurement system S, the measurement regarding the heart rate based on the image can be performed with higher accuracy. Therefore, according to the heart rate measurement system S, for example, it affects the measurement of the change in the orientation of the measurement target person who is the subject (for example, the change in the face orientation) and the change in brightness due to the surrounding environment. Even if there is such an event, it is possible to measure the heartbeat of the person to be measured. Further, according to the heart rate measurement system S, it is possible to measure the heart rate without contacting the measurement target person, and the measurement target person does not need to wear a wearable device or the like, so that the measurement related to the heart rate can be realized more easily. It becomes possible.

次に、このような処理を実現するための、撮影装置10及び心拍測定装置20の構成や機能について、より詳細に説明をする。 Next, the configuration and functions of the photographing device 10 and the heart rate measuring device 20 for realizing such processing will be described in more detail.

[撮影装置の構成]
次に、撮影装置10の構成について、図2を参照して説明をする。図2は、撮影装置10の構成の一例を示すブロック図である。
図2に示すように、撮影装置10は、CPU(Central Processing Unit)11と、ROM(Read Only Memory)12と、RAM(Random Access Memory)13と、通信部14と、記憶部15と、入力部16と、出力部17と、撮像部18と、を備えている。これら各部は、信号線により接続されており、相互に信号を送受する。
[Configuration of shooting device]
Next, the configuration of the photographing apparatus 10 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the photographing apparatus 10.
As shown in FIG. 2, the photographing apparatus 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 11, a ROM (Read Only Memory) 12, a RAM (Random Access Memory) 13, a communication unit 14, and a storage unit 15. A unit 16, an output unit 17, and an imaging unit 18 are provided. Each of these parts is connected by a signal line and sends and receives signals to and from each other.

CPU11は、ROM12に記録されているプログラム、又は、記憶部15からRAM13にロードされたプログラムに従って各種の処理(例えば、後述する撮影処理)を実行する。
RAM13には、CPU11が各種の処理を実行する上において必要なデータ等も適宜記憶される。
The CPU 11 executes various processes (for example, a shooting process described later) according to a program recorded in the ROM 12 or a program loaded from the storage unit 15 into the RAM 13.
Data and the like necessary for the CPU 11 to execute various processes are also appropriately stored in the RAM 13.

通信部14は、CPU11が、他の装置(例えば、心拍測定装置20)との間で通信を行うための通信制御を行う。
記憶部15は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の半導体メモリで構成され、各種データを記憶する。
The communication unit 14 controls communication for the CPU 11 to communicate with another device (for example, a heart rate measuring device 20).
The storage unit 15 is composed of a semiconductor memory such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) and stores various data.

入力部16は、各種ボタン等で構成され、ユーザの指示操作に応じて各種情報を入力する。出力部17は、ディスプレイやスピーカ等で構成され、画像や音声を出力する。なお、撮影装置10が、例えばスマートフォンやデジタルカメラにより実現される場合には、入力部16をタッチセンサによって構成し、出力部17のディスプレイに重ねて配置することにより、タッチパネルを備える構成とすることも可能である。
撮像部18は、レンズ及び撮像素子等を備えた撮像装置によって構成され、被写体のデジタル画像を撮像する。
The input unit 16 is composed of various buttons and the like, and inputs various information according to a user's instruction operation. The output unit 17 is composed of a display, a speaker, or the like, and outputs images and sounds. When the photographing device 10 is realized by, for example, a smartphone or a digital camera, the input unit 16 is configured by a touch sensor and is arranged on the display of the output unit 17 so as to have a touch panel. Is also possible.
The image pickup unit 18 is composed of an image pickup device including a lens, an image pickup element, and the like, and captures a digital image of a subject.

撮影装置10では、これら各部が協働することにより、「撮影処理」を行なう。ここで、撮影処理は、測定対象者を被写体として連続撮影することにより複数の画像を生成すると共に、生成した複数の画像に対応する画像データを、心拍測定装置20に対して送信する一連の処理である。 In the photographing apparatus 10, the "imaging process" is performed by the cooperation of each of these parts. Here, the photographing process is a series of processes in which a plurality of images are generated by continuously photographing the measurement target person as a subject, and image data corresponding to the generated plurality of images is transmitted to the heart rate measuring device 20. Is.

撮影処理が実行される場合、図2に示すように、CPU11において、撮影制御部111と、画像データ送信部112と、が機能する。
また、記憶部15の一領域には、画像データ記憶部251が設けられる。
以下で特に言及しない場合も含め、これら機能ブロック間では、処理を実現するために必要なデータを、適切なタイミングで適宜送受信する。
When the shooting process is executed, as shown in FIG. 2, the shooting control unit 111 and the image data transmission unit 112 function in the CPU 11.
Further, an image data storage unit 251 is provided in one area of the storage unit 15.
Data necessary for realizing processing is appropriately transmitted and received between these functional blocks, even if not specifically mentioned below.

撮影制御部111は、入力部16が受け付けた撮影者(測定対象者自身が撮影者であってもよいし、他の人物が撮影者であってもよい。)からの指示操作、又は、通信部14を介して受信した撮影者からの指示情報に基づいて、撮像部18による測定対象者を被写体とした連続撮影を制御する。例えば、撮影制御部111は、撮影者による撮影を補助するためのライブビュー画面や所定のユーザインタフェースを出力部17から出力すると共に、入力部16が受け付けた操作指示を反映する等の制御をする。ここで、本実施形態では、撮影制御部111は、測定対象者の顔を被写体として連続撮影をすることを想定するが、これは説明のための一例に過ぎない。撮影装置10が、測定対象者の顔以外の他の部位(例えば、首や手や心臓近傍の上半身の部位)を撮影するようにしてもよい。 The shooting control unit 111 is instructed or communicated by the photographer (the person to be measured may be the photographer or another person may be the photographer) accepted by the input unit 16. Based on the instruction information from the photographer received through the unit 14, the image pickup unit 18 controls continuous shooting with the measurement target person as the subject. For example, the shooting control unit 111 outputs a live view screen and a predetermined user interface for assisting the shooting by the photographer from the output unit 17, and controls such as reflecting the operation instruction received by the input unit 16. .. Here, in the present embodiment, the imaging control unit 111 assumes that the face of the measurement target is taken as a subject for continuous imaging, but this is only an example for explanation. The imaging device 10 may capture images of a portion other than the face of the person to be measured (for example, a portion of the upper body near the neck, hands, or heart).

また、撮影制御部111は、撮像部18による連続撮影により複数の画像を生成する。そして、撮影制御部111は、生成した複数の画像に対応する画像データを、画像データ記憶部251に記憶させる。すなわち、画像データ記憶部251は、画像データを記憶する記憶部として機能する。なお、複数の画像に対応する画像データは、汎用の動画形式であってよい。例えば、RGBにより表現される30FPS(Frames Per Second)の動画形式であってよい。 Further, the shooting control unit 111 generates a plurality of images by continuous shooting by the imaging unit 18. Then, the photographing control unit 111 stores the image data corresponding to the generated plurality of images in the image data storage unit 251. That is, the image data storage unit 251 functions as a storage unit for storing image data. The image data corresponding to the plurality of images may be in a general-purpose moving image format. For example, it may be a moving image format of 30 FPS (Frames Per Second) expressed by RGB.

画像データ送信部112は、撮影制御部111が画像データ記憶部151に記憶させた画像データを、心拍測定装置20に対して送信する。なお、送信は、生成された画像データを画像データ記憶部151に記憶しておき、撮影終了後に画像データ記憶部151に記憶されている画像データをまとめて一度に送信するようにしてもよいし、撮影制御部111による画像データの生成に伴いリアルタイムに送信を行うようにしてもよい。 The image data transmission unit 112 transmits the image data stored in the image data storage unit 151 by the shooting control unit 111 to the heart rate measuring device 20. For transmission, the generated image data may be stored in the image data storage unit 151, and the image data stored in the image data storage unit 151 may be collectively transmitted at once after the shooting is completed. , Real-time transmission may be performed with the generation of image data by the photographing control unit 111.

[心拍測定装置の構成]
次に、心拍測定装置20の構成について、図3を参照して説明をする。図3は、心拍測定装置20の構成の一例を示すブロック図である。図3に示すように、心拍測定装置20は、CPU21と、ROM22と、RAM23と、通信部24と、記憶部25と、入力部26と、出力部27と、ドライブ28と、を備えている。これら各部は、信号線により接続されており、相互に信号を送受する。
[Structure of heart rate measuring device]
Next, the configuration of the heart rate measuring device 20 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the heart rate measuring device 20. As shown in FIG. 3, the heart rate measuring device 20 includes a CPU 21, a ROM 22, a RAM 23, a communication unit 24, a storage unit 25, an input unit 26, an output unit 27, and a drive 28. .. Each of these parts is connected by a signal line and sends and receives signals to and from each other.

CPU21は、ROM22に記録されているプログラム、又は、記憶部25からRAM23にロードされたプログラムに従って各種の処理(例えば、後述する心拍判定処理)を実行する。
RAM23には、CPU21が各種の処理を実行する上において必要なデータ等も適宜記憶される。
The CPU 21 executes various processes (for example, a heartbeat determination process described later) according to a program recorded in the ROM 22 or a program loaded from the storage unit 25 into the RAM 23.
Data and the like necessary for the CPU 21 to execute various processes are also appropriately stored in the RAM 23.

通信部24は、CPU21が、他の装置(例えば、撮影装置10)との間で通信を行うための通信制御を行う。
記憶部25は、DRAM等の半導体メモリで構成され、各種データを記憶する。
The communication unit 24 controls communication for the CPU 21 to communicate with another device (for example, a photographing device 10).
The storage unit 25 is composed of a semiconductor memory such as a DRAM and stores various data.

入力部26は、各種ボタンやタッチパネル、或いはマウスやキーボード等の外部入力装置で構成され、ユーザの指示操作に応じて各種情報を入力する。
出力部27は、ディスプレイやスピーカ等で構成され、画像や音声を出力する。
The input unit 26 is composed of various buttons, a touch panel, or an external input device such as a mouse or a keyboard, and inputs various information according to a user's instruction operation.
The output unit 27 is composed of a display, a speaker, or the like, and outputs images and sounds.

ドライブ28には、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリ等よりなる、リムーバブルメディア(図示を省略する。)が適宜装着される。ドライブ28よってリムーバブルメディアから読み出されたプログラムや各種データは、必要に応じて記憶部25にインストールされる。 A removable medium (not shown) made of a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or the like is appropriately mounted on the drive 28. The programs and various data read from the removable media by the drive 28 are installed in the storage unit 25 as needed.

心拍測定装置20では、これら各部が協働することにより、「心拍測定処理」を行なう。
ここで、心拍測定処理は、撮影装置10が送信した画像データを取得すると共に、この画像データに基づいて、測定対象者の心拍に関する測定を行う一連の処理である。
In the heart rate measuring device 20, the "heart rate measuring process" is performed by the cooperation of each of these parts.
Here, the heart rate measurement process is a series of processes for acquiring image data transmitted by the photographing device 10 and measuring the heart rate of the measurement target person based on the image data.

この心拍測定処理が実行される場合、図3に示すように、CPU21において、画像データ取得部211と、領域抽出部212と、脈波信号検出部213と、波形補正部214と、心拍測定部215と、が機能する。
また、記憶部25の一領域には、画像データ記憶部251と、脈波信号記憶部252と、モデル信号記憶部253と、が設けられる。
以下で特に言及しない場合も含め、これら機能ブロック間では、処理を実現するために必要なデータを、適切なタイミングで適宜送受信する。
When this heart rate measurement process is executed, as shown in FIG. 3, in the CPU 21, the image data acquisition unit 211, the area extraction unit 212, the pulse wave signal detection unit 213, the waveform correction unit 214, and the heart rate measurement unit 215 and, work.
Further, in one area of the storage unit 25, an image data storage unit 251, a pulse wave signal storage unit 252, and a model signal storage unit 253 are provided.
Data necessary for realizing processing is appropriately transmitted and received between these functional blocks, even if not specifically mentioned below.

画像データ取得部211は、撮影装置10から送信された測定対象者を被写体とした複数の画像に対応する画像データを、受信することにより取得する。そして、画像データ取得部211は、取得した画像データを画像データ記憶部251に記憶させる。すなわち、画像データ記憶部251は、画像データを記憶する記憶部として機能する。 The image data acquisition unit 211 acquires image data corresponding to a plurality of images with the measurement target person as a subject transmitted from the photographing device 10. Then, the image data acquisition unit 211 stores the acquired image data in the image data storage unit 251. That is, the image data storage unit 251 functions as a storage unit for storing image data.

なお、撮影装置10は、画像データをリムーバブルメディアに格納するようにしてもよい。そして、画像データ取得部211は、画像データを通信により取得するのではなく、ドライブ28に挿入された、このリムーバブルメディアから取得するようにしてもよい。 The photographing device 10 may store the image data in the removable media. Then, the image data acquisition unit 211 may acquire the image data from the removable media inserted in the drive 28 instead of acquiring the image data by communication.

領域抽出部212は、後述の脈波信号検出部213が、画像データから測定対象者の脈波成分を示す信号である脈波信号を検出するために、画像データに対応する複数の画像それぞれから、所定の領域を抽出する処理を行う。具体的に、領域抽出部212は、画像データ記憶部251に記憶されている画像データに対応する複数の画像それぞれから、脈波成分を検出する際に不要となる背景や衣服や顔以外の部位が撮影されている領域を除外した領域である顔領域を抽出する。さらに、脈波信号検出部213は、抽出した顔領域それぞれから、脈波成分を検出する際に不要となる頭髪や眼球や口腔内が撮影されている領域を除外した領域である皮膚領域を抽出する。そして、脈波信号検出部213は、この皮膚領域を抽出後の画像を、313に対して出力する。この皮膚領域が、後述の脈波信号検出部213によって脈波信号を検出する対象の領域となる。 In the region extraction unit 212, the pulse wave signal detection unit 213, which will be described later, detects the pulse wave signal, which is a signal indicating the pulse wave component of the measurement target person, from the image data from each of the plurality of images corresponding to the image data. , Performs a process of extracting a predetermined area. Specifically, the region extraction unit 212 is a portion other than the background, clothes, and face that is unnecessary when detecting the pulse wave component from each of the plurality of images corresponding to the image data stored in the image data storage unit 251. Extracts the face area, which is the area excluding the area where is photographed. Further, the pulse wave signal detection unit 213 extracts from each of the extracted facial regions a skin region, which is a region excluding the region where the hair, eyeball, and oral cavity, which are unnecessary when detecting the pulse wave component, are photographed. do. Then, the pulse wave signal detection unit 213 outputs the image after extracting this skin region to 313. This skin area becomes a target area for detecting the pulse wave signal by the pulse wave signal detection unit 213 described later.

ここで、領域抽出部212による顔領域及び皮膚領域の抽出は、任意の手法により実現できる。例えば、領域抽出部212による顔領域の抽出は、顔領域の抽出手法として広く用いられている、Viola-Jones法という手法により実現することができる。Viola-Jones法では、顔領域における特徴(例えば、頬より目の周りの領域の方が暗い、或いは、鼻筋よりその両脇の領域の方が暗いといった特徴)を示すHaar Like特徴量に基づいたHaar Cascade識別器を生成する。そして、このHaar Cascade識別器に基づいて、画像から顔領域を精度高く抽出することができる。 Here, the extraction of the face region and the skin region by the region extraction unit 212 can be realized by any method. For example, the extraction of the face region by the region extraction unit 212 can be realized by a method called the Viola-Jones method, which is widely used as a method for extracting the face region. The Viola-Jones method is based on Haar Like features that show features in the facial area (eg, the area around the eyes is darker than the cheeks, or the areas on either side of the nose are darker). Generate a Haar Cascade classifier. Then, based on this Har Cascade classifier, the face region can be extracted from the image with high accuracy.

次に、領域抽出部212は、抽出した顔領域それぞれから、さらに皮膚領域を抽出する。例えば、領域抽出部212による皮膚領域の抽出は、OC―SVM(One Class Support Vector Machine)等の分類器を用いることにより実現することができる。この場合、領域抽出部212は、まず、RGBで表現される画像データを、輝度信号Yと、2つの色差信号Cr及びCbとで表現されるYCrCbで表現されるように変換する。そして、領域抽出部212は、輝度信号Yを分離し、2つの色差信号Cr及びCbのみに基づいて、皮膚領域の抽出を行う。このように、領域抽出部212は、輝度信号Yによって示される明度成分を一度分離することで皮膚の陰影の影響を低減して、皮膚領域の抽出を行うことができる。 Next, the region extraction unit 212 further extracts a skin region from each of the extracted face regions. For example, the extraction of the skin region by the region extraction unit 212 can be realized by using a classifier such as OC-SVM (One Class Support Vector Machine). In this case, the region extraction unit 212 first converts the image data represented by RGB so as to be represented by the luminance signal Y and YCrCb represented by the two color difference signals Cr and Cb. Then, the region extraction unit 212 separates the luminance signal Y and extracts the skin region based only on the two color difference signals Cr and Cb. As described above, the region extraction unit 212 can extract the skin region by reducing the influence of the shadow of the skin by once separating the lightness component indicated by the luminance signal Y.

そして、領域抽出部212は、OC-SVMによる外れ値検出を行う。この場合、例えば、脈波信号検出部213は、顔領域の中心が皮膚であるとみなし、この中心の領域の画素のCr及びCb値を正常データとして、1つのクラス分の学習を行うことにより、外れ値検出を行うための識別境界を決定する。そして、領域抽出部212は、得られた識別境界を基準に外れ値に対応する領域(皮膚でない領域に相当)を検出する。これにより、皮膚領域と、皮膚でない領域とを分離することができる。そして、領域抽出部212は、皮膚領域については、再度RGBで表現される元の画像に再変換を行う。一方で、領域抽出部212は、皮膚でない領域については、RGBそれぞれの値をゼロに置換する。領域抽出部212は、このようにして、画像から皮膚領域を抽出することができる。 Then, the region extraction unit 212 detects outliers by OC-SVM. In this case, for example, the pulse wave signal detection unit 213 considers that the center of the face region is the skin, and uses the Cr and Cb values of the pixels in this center region as normal data to perform learning for one class. , Determine the identification boundaries for outlier detection. Then, the region extraction unit 212 detects a region (corresponding to a region other than the skin) corresponding to the outliers based on the obtained identification boundary. This allows the skin area and the non-skin area to be separated. Then, the region extraction unit 212 reconverts the skin region into the original image represented by RGB again. On the other hand, the region extraction unit 212 replaces each RGB value with zero for the non-skin region. The region extraction unit 212 can extract the skin region from the image in this way.

このような顔領域の抽出及び皮膚領域の抽出をする処理により、領域抽出部212は、画像データに対応する複数の画像それぞれから(すなわち、動画における各フレームから)、皮膚領域が抽出された画像(以下、「皮膚領域画像」と称する。)を生成することができる。そして、領域抽出部212は、この複数の画像それぞれに対応する複数の皮膚領域画像を、脈波信号検出部213に対して出力する。 By such a process of extracting the face region and extracting the skin region, the region extraction unit 212 extracts the skin region from each of the plurality of images corresponding to the image data (that is, from each frame in the moving image). (Hereinafter referred to as "skin area image") can be generated. Then, the region extraction unit 212 outputs a plurality of skin region images corresponding to each of the plurality of images to the pulse wave signal detection unit 213.

脈波信号検出部213は、領域抽出部212から入力された、複数の皮膚領域画像の間における色を表現する値の変化に基づいて、測定対象者の脈波成分を示す信号である脈波信号を検出する。例えば、領域抽出部212による脈波信号の検出は、脈波信号の検出手法として広く用いられている、rPPG(Remote Photo-PlethysmoGraphy)という手法により実現することができる。rPPGでは、血液の成分(例えば、ヘモグロビン)が周囲の組織よりも光を吸収することから、皮膚の拡散反射に血流量に伴う成分である脈波成分が重畳することに着目している。 The pulse wave signal detection unit 213 is a signal indicating the pulse wave component of the measurement target person based on the change in the value expressing the color between the plurality of skin region images input from the region extraction unit 212. Detect the signal. For example, the detection of the pulse wave signal by the region extraction unit 212 can be realized by a method called rPPG (Remote Photo-PlethysmoGraphy), which is widely used as a method for detecting a pulse wave signal. In rPPG, since the blood component (for example, hemoglobin) absorbs light more than the surrounding tissue, attention is paid to the fact that the pulse wave component, which is a component associated with blood flow, is superimposed on the diffuse reflection of the skin.

具体的に、rPPGでは、画像における関心領域(ここでは、顔領域における皮膚領域)における、RGBの値の変化に基づいて、測定対象者の脈波成分を示す信号である脈波信号を検出する。なお、この場合に、頭髪や眼球や口腔内といった領域が画像に含まれている場合には、これらの動きが外乱となりうる。ただし、本実施形態では、領域抽出部212により、これらの皮膚でない領域を除外し、皮膚領域を抽出しているので、このような外乱の影響を低減することができる。 Specifically, rPPG detects a pulse wave signal, which is a signal indicating the pulse wave component of the measurement target, based on the change in the RGB value in the region of interest in the image (here, the skin region in the face region). .. In this case, if the image includes regions such as the hair, the eyeball, and the oral cavity, these movements can be disturbing. However, in the present embodiment, since these non-skin regions are excluded and the skin regions are extracted by the region extraction unit 212, the influence of such disturbance can be reduced.

また、この場合に、脈波信号検出部213は、測定対象者それぞれの皮膚色の個人差や、光源の色を考慮して、皮膚領域画像に対して所定の前処理を行ってから、rPPGによる脈波信号の検出を行うようにしてもよい。例えば、複数の皮膚領域画像それぞれから(すなわち、皮膚領域画像からなる動画の各フレームから)、各フレームそれぞれについての空間的平均RGB値であるC(t)を算出する。そして、各フレームのC(t)それぞれを、全フレームの値C(t)の平均値によって除算することにより、各フレームそれぞれについてのC(t)を算出する。そして、この前処理後のC(t)を対象として、rPPGによる脈波信号の検出を行うようにする。これにより、測定対象者それぞれの皮膚色の個人差や、光源の色の影響を抑制することができる。 Further, in this case, the pulse wave signal detection unit 213 performs a predetermined pretreatment on the skin region image in consideration of the individual difference in the skin color of each measurement target person and the color of the light source, and then rPPG. The pulse wave signal may be detected by. For example, from each of the plurality of skin region images (that is, from each frame of the moving image consisting of the skin region image), C (t), which is a spatial average RGB value for each frame, is calculated. Then, C n (t) for each frame is calculated by dividing each C (t) of each frame by the average value of the values C (t) of all the frames. Then, the pulse wave signal is detected by rPPG for Cn (t) after this pretreatment. As a result, it is possible to suppress individual differences in the skin color of each measurement target person and the influence of the color of the light source.

さらに、脈波信号検出部213は、rPPGによる脈波信号の検出において、POS(Plane-Orthogonal-to-Skin)という手法をさらに適用するようにしてもよい。POSは、RGB値の変化には脈波成分と明度変化に由来する成分が混在していることに着目した手法であり、RGB空間において明度変化が発生するベクトルの方向と直交する軸へ、脈波成分抽出のために空間的平均RGB値であるC(t)(又は、上述した前処理後のC(t))を投影する。これにより、脈波信号検出部213は、脈波信号を、より精度高く検出することができる。なお、POSの詳細については、例えば、下記の非特許文献1に開示されている。 Further, the pulse wave signal detection unit 213 may further apply a method called POS (Plane-Orthogonal-to-Skin) in the detection of the pulse wave signal by rPPG. POS is a method that focuses on the fact that a pulse wave component and a component derived from a change in brightness are mixed in the change in RGB value, and the pulse is directed to an axis orthogonal to the direction of the vector in which the change in brightness occurs in RGB space. C (t) (or C n (t) after the pretreatment described above), which is a spatial average RGB value, is projected for wave component extraction. As a result, the pulse wave signal detection unit 213 can detect the pulse wave signal with higher accuracy. The details of POS are disclosed in, for example, Non-Patent Document 1 below.

<非特許文献1>
W. Wang, et al., "Algorithmic Principles of Remote PPG”, [online], IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol. 64, No. 7, 2017,[令和2年7月13日検索],インターネット<URL:https://pure.tue.nl/ws/portalfiles/portal/31563684/TBME_00467_2016_R1_preprint.pdf>
<Non-Patent Document 1>
W. Wang, et al., "Algorithmic Principles of Remote PPG", [online], IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol. 64, No. 7, 2017, [Search on July 13, 2nd year of Reiwa], Internet < URL: https://pure.tue.nl/ws/portalfiles/portal/31563684/TBME_00467_2016_R1_preprint.pdf>

脈波信号検出部213は、このようにして脈波信号を検出し、この検出した脈波信号を波形補正部214に対して出力する。 The pulse wave signal detection unit 213 detects the pulse wave signal in this way, and outputs the detected pulse wave signal to the waveform correction unit 214.

波形補正部214は、脈波信号検出部213から入力された脈波信号を、心拍測定部215による心拍に関する測定のために補正する。図4は、脈波信号検出部213による脈波信号の波形の補正について示すグラフである。図4(A)に示すように、前提として、脈波信号には、撮影時の照明変化等に起因してベースラインの変動が存在する。そこで、波形補正部214は、移動平均フィルタを用いたトレンド除去を行う。例えば、波形補正部214は、脈波信号を、平均が0、標準偏差が1となるように変換することによりZ-score化する。次に、波形補正部214は、脈波信号から、所定の長さの時間窓(例えば、1秒幅)とした移動平均線をベースライン信号として抽出する。そして、波形補正部214は、脈波信号から、このベースライン信号を減算する。すると、図4(A)に示した脈波信号は、図4(B)に示すようなトレンド除去された脈波信号となる。また、波形補正部214は、さらに、脈波の周波数特性を考慮したバンドバスフィルタ(例えば、0.5[Hz]-5[Hz]のバンドバスフィルタ)に脈波信号を透過させる等の処理をしてもよい。 The waveform correction unit 214 corrects the pulse wave signal input from the pulse wave signal detection unit 213 for the measurement of the heartbeat by the heart rate measurement unit 215. FIG. 4 is a graph showing the correction of the waveform of the pulse wave signal by the pulse wave signal detection unit 213. As shown in FIG. 4A, as a premise, the pulse wave signal has a fluctuation of the baseline due to a change in lighting at the time of photographing or the like. Therefore, the waveform correction unit 214 performs trend removal using a moving average filter. For example, the waveform correction unit 214 converts the pulse wave signal into a Z-score by converting the pulse wave signal so that the average is 0 and the standard deviation is 1. Next, the waveform correction unit 214 extracts a moving average line having a time window of a predetermined length (for example, a width of 1 second) as a baseline signal from the pulse wave signal. Then, the waveform correction unit 214 subtracts this baseline signal from the pulse wave signal. Then, the pulse wave signal shown in FIG. 4A becomes a trend-removed pulse wave signal as shown in FIG. 4B. Further, the waveform correction unit 214 further processes the pulse wave signal to be transmitted to a band-pass filter (for example, a band-pass filter of 0.5 [Hz] -5 [Hz]) in consideration of the frequency characteristics of the pulse wave. You may do.

波形補正部214は、このようにして脈波信号を補正する。そして、波形補正部214は、補正後の脈波信号を脈波信号記憶部252に記憶させる。すなわち、脈波信号記憶部252は、脈波信号を記憶する記憶部として機能する。 The waveform correction unit 214 corrects the pulse wave signal in this way. Then, the waveform correction unit 214 stores the corrected pulse wave signal in the pulse wave signal storage unit 252. That is, the pulse wave signal storage unit 252 functions as a storage unit for storing the pulse wave signal.

心拍測定部215は、脈波信号と、心拍を示す波形のモデルであるモデル信号との相互相関を解析することで脈波信号における心拍のタイミングを検出すると共に、該検出した心拍のタイミングに基づいて測定対象者の心拍に関する測定を行う。 The heart rate measuring unit 215 detects the timing of the heartbeat in the pulse wave signal by analyzing the cross-correlation between the pulse wave signal and the model signal which is a model of the waveform showing the heartbeat, and is based on the detected heartbeat timing. To measure the heartbeat of the person to be measured.

モデル信号は、rPPGにおいて理想的な心拍を示す波形のモデルに対応する信号である。理想的な心拍を示す波形としては、例えば、rPPGにおける心拍に対応する波形であって、一般的に計測対象者によくみられる典型的な心拍の波形や、複数の心拍の波形を平均化した心拍の波形を用いることができる。 The model signal is a signal corresponding to a model of a waveform showing an ideal heartbeat in rPPG. As a waveform showing an ideal heartbeat, for example, a waveform corresponding to the heartbeat in rPPG, which is a typical heartbeat waveform generally seen in a measurement target person, or a waveform of a plurality of heartbeats is averaged. Heartbeat waveforms can be used.

図5は、心拍測定部215による相互相関解析に用いられるモデル信号の一例について示すグラフである。このような波形であるモデル信号は、心拍測定システムSを利用するユーザにより予め作成され、モデル信号記憶部253に記憶されている。すなわち、モデル信号記憶部253は、モデル信号を記憶する記憶部として機能する。なお、このユーザは、このモデル信号を用いた心拍に関する測定結果等を参考にして、より精度高く測定が行えるように、このモデル信号を適宜修正等することができる。 FIG. 5 is a graph showing an example of a model signal used for cross-correlation analysis by the heart rate measuring unit 215. The model signal having such a waveform is created in advance by a user who uses the heart rate measurement system S and is stored in the model signal storage unit 253. That is, the model signal storage unit 253 functions as a storage unit for storing the model signal. It should be noted that this user can appropriately modify this model signal or the like so that the measurement can be performed with higher accuracy by referring to the measurement result or the like regarding the heartbeat using this model signal.

このモデル信号との相互相関解析を行う場合、心拍測定部215は、まず脈波信号を脈波信号記憶部252から読み出して、解析対象とする所定の長さの時間窓(例えば、2秒幅)に切り出す。また、心拍測定部215は、解析対象とした切り出した脈波信号をZ-score化し、モデル信号記憶部253に記憶されているモデル信号と相互相関解析を行うことにより、相互相関係数を算出する。そして、心拍測定部215は、算出された相関係数の高い箇所を、心拍のタイミングとして検出する。ただし、この時点では、心拍測定部215は、この検出した心拍のタイミングは、あくまで心拍のタイミングの候補であるとしてカウントするにとどめる。 When performing cross-correlation analysis with this model signal, the heart rate measuring unit 215 first reads the pulse wave signal from the pulse wave signal storage unit 252, and a time window of a predetermined length to be analyzed (for example, a width of 2 seconds). ). In addition, the heart rate measurement unit 215 converts the cut out pulse wave signal to be analyzed into a Z-score, and calculates the cross-correlation coefficient by performing cross-correlation analysis with the model signal stored in the model signal storage unit 253. do. Then, the heartbeat measuring unit 215 detects a portion having a high calculated correlation coefficient as the timing of the heartbeat. However, at this point, the heartbeat measuring unit 215 only counts the detected heartbeat timing as a candidate for the heartbeat timing.

そして、心拍測定部215は、解析対象を新たに脈波信号から切り出して、このように心拍のタイミングを検出し、それを心拍のタイミングの候補としてカウントすることを繰り返す。ここで、解析対象の切り出しは、以前解析対象とした部分とオーバーラップさせて(すなわち、以前解析対象とした部分と一部を重ねて)所定の長さの時間窓(例えば、0.1秒幅)シフトすることにより行われる。つまり、解析対象を所定の長さの時間窓(例えば、0.1秒幅)ずつシフトして、モデル信号との相互相関解析を行うことが繰り返される。そして、このようなシフトを繰り返して、心拍測定部215に記憶されている脈波信号が全て解析対象として切り出されて、相互相関解析が行われた場合に、相互相関解析の繰り返しは終了する。 Then, the heartbeat measuring unit 215 newly cuts out the analysis target from the pulse wave signal, detects the heartbeat timing in this way, and repeats counting it as a candidate for the heartbeat timing. Here, the cutout of the analysis target overlaps with the portion previously analyzed (that is, partially overlaps the portion previously analyzed) and has a time window of a predetermined length (for example, 0.1 second). Width) This is done by shifting. That is, the analysis target is shifted by a time window of a predetermined length (for example, 0.1 second width), and the cross-correlation analysis with the model signal is repeated. Then, when such a shift is repeated and all the pulse wave signals stored in the heart rate measuring unit 215 are cut out as analysis targets and the cross-correlation analysis is performed, the repetition of the cross-correlation analysis ends.

次に、心拍測定部215は、この相互相関解析の繰り返しにおいて心拍のタイミングが検出された回数(すなわち、心拍のタイミングの候補としてカウントされた回数)に基づいて、測定対象者の心拍に関する測定をする。図6は、心拍測定部215による心拍のタイミングの測定について説明するための、検出回数の分布の一例について示すグラフである。一例として、図6(A)に示すように、心拍測定部215により、相互相関解析の繰り返しにおいて心拍のタイミングが検出された回数(すなわち、心拍のタイミングの候補としてカウントされた回数)の分布が作成されたとする。この場合、心拍測定部215は、このような分布を示す波形に対してピーク探索を行うことにより、ピーク(例えば、局所的な最大値)を探索する。 Next, the heart rate measuring unit 215 measures the heart rate of the person to be measured based on the number of times the heart rate timing is detected in the repetition of this cross-correlation analysis (that is, the number of times counted as a candidate for the heart rate timing). do. FIG. 6 is a graph showing an example of the distribution of the number of detections for explaining the measurement of the heartbeat timing by the heartbeat measuring unit 215. As an example, as shown in FIG. 6A, the distribution of the number of times the heartbeat timing is detected by the heartbeat measuring unit 215 in the repetition of the cross-correlation analysis (that is, the number of times counted as a candidate for the heartbeat timing) is Suppose it was created. In this case, the heart rate measuring unit 215 searches for a peak (for example, a local maximum value) by performing a peak search for a waveform showing such a distribution.

図6(B)には、このようにして探索されたピークを「破線の丸」にて示す。心拍測定部215は、このように探索されたピークを、測定された心拍のタイミングとして選択する。一方で、何度か心拍のタイミングの候補としてカウントされているタイミングであっても、ピークとして探索されなかったカウント回数の少ないタイミングについては、測定された心拍のタイミングとしては選択せず、破棄する。これにより、より尤度の高いタイミングを選択して、測定対象者の心拍のタイミングを、より精度高く測定することができる。 In FIG. 6B, the peaks searched in this way are indicated by “dashed line circles”. The heart rate measuring unit 215 selects the peak thus searched as the timing of the measured heart rate. On the other hand, even if the timing is counted as a candidate for the heartbeat timing several times, the timing with a small number of counts that is not searched for as a peak is not selected as the measured heartbeat timing and is discarded. .. As a result, it is possible to select a timing with a higher likelihood and measure the timing of the heartbeat of the measurement target person with higher accuracy.

また、心拍測定部215は、その測定結果を出力する。例えば、心拍測定部215は、この測定された測定対象者の心拍のタイミングそのものを、測定結果として出力する。或いは、心拍測定部215は、この測定された測定対象者の心拍のタイミングの間隔を、測定結果として出力する。この出力は、例えば、出力部27に含まれるディスプレイへの表示や、出力部27に含まれるスピーカからの音声出力や、通信部24を介した印刷装置(図示を省略する。)からの紙媒体への印刷や、通信部24を介した他の装置(図示を省略する。)への送信であってよい。心拍測定システムSを利用するユーザは、この出力された測定結果を、例えば、心疾患の予防等の用途に有益な情報として活用することができる。 Further, the heart rate measuring unit 215 outputs the measurement result. For example, the heart rate measuring unit 215 outputs the measured heart rate timing itself of the measurement target person as a measurement result. Alternatively, the heart rate measuring unit 215 outputs the interval of the heartbeat timing of the measured person to be measured as a measurement result. This output is, for example, a display on a display included in the output unit 27, an audio output from a speaker included in the output unit 27, or a paper medium from a printing device (not shown) via a communication unit 24. It may be printing to or transmitting to another device (not shown) via the communication unit 24. A user who uses the heart rate measurement system S can utilize the output measurement result as useful information for, for example, prevention of heart disease.

図7は、このような本実施形態における相互相関解析を伴う測定の測定結果の一例について示すグラフである。比較のため、図7(A)には、正解値として、測定対象者の身体に電極を接触させて心拍を測定する心電計にて測定された心拍間隔を示す。また、図7(B)には、従来例として、rPPGにより測定された脈波信号に対して単純にピーク探索を行った場合に測定された心拍間隔を示す。一方で、図7(C)には、本実施形態として上述したように、様々な補正処理や、モデル信号との相互相関解析や、検出回数分布に基づいた選択を行った場合に測定された心拍間隔を示す。なお、図7(A)に対応する心電計での測定と、図7(B)や(C)に対応する画像データを得るための撮影は、同一の測定対象者に対して同時に並行して行われた。したがって、理想的には、測定される心拍間隔は同じになるはずである。 FIG. 7 is a graph showing an example of the measurement result of the measurement accompanied by the cross-correlation analysis in the present embodiment. For comparison, FIG. 7A shows, as the correct value, the heartbeat interval measured by an electrocardiograph that measures the heartbeat by bringing the electrode into contact with the body of the person to be measured. Further, FIG. 7B shows, as a conventional example, the heart rate interval measured when a peak search is simply performed on the pulse wave signal measured by rPPG. On the other hand, FIG. 7C shows the measurement when various correction processes, cross-correlation analysis with the model signal, and selection based on the detection frequency distribution are performed as described above as the present embodiment. Indicates the heart rate interval. It should be noted that the measurement with the electrocardiograph corresponding to FIG. 7 (A) and the imaging for obtaining the image data corresponding to FIGS. 7 (B) and (C) are simultaneously performed for the same measurement target person. Was done. Therefore, ideally, the measured heart rate intervals should be the same.

しかしながら、図7(A)と図7(B)を比較すると、非常に大きな誤差が生じている。すなわち、高精度で測定できる心電計と比較して、rPPGにより測定された脈波信号に対して単純にピーク探索を行った場合には、非常に大きな測定誤差が生じることが分かる。一方で、図7(A)と図7(C)を比較すると、非常に近しい結果となっており誤差はほぼ生じてない。すなわち、高精度で測定できる心電計と比較して、本実施形態によれば、同様に高精度で測定できていることが分かる。
このように、本実施形態によれば、画像に基づいた心拍に関する測定を、心電計と同様に、より精度高く行うことができる。加えて、本実施形態によれば、測定対象者に非接触で心拍に関する測定することができ、測定対象者は心電計を装着する必要がないので、より簡便に、心拍に関する測定を実現することが可能となる。
However, when FIG. 7 (A) and FIG. 7 (B) are compared, a very large error occurs. That is, it can be seen that a very large measurement error occurs when a peak search is simply performed on the pulse wave signal measured by rPPG as compared with an electrocardiograph that can measure with high accuracy. On the other hand, when FIG. 7 (A) and FIG. 7 (C) are compared, the results are very close and almost no error occurs. That is, it can be seen that, according to the present embodiment, the measurement can be performed with the same high accuracy as compared with the electrocardiograph which can measure with the high accuracy.
As described above, according to the present embodiment, the measurement regarding the heartbeat based on the image can be performed with higher accuracy as in the electrocardiograph. In addition, according to the present embodiment, it is possible to measure the heartbeat without contacting the measurement target person, and the measurement target person does not need to wear an electrocardiograph, so that the measurement related to the heartbeat can be realized more easily. It becomes possible.

[撮影処理]
次に、図8を参照して、撮影装置10が実行する撮影処理の流れについて説明する。図8は、撮影装置10が実行する撮影処理の流れを説明するフローチャートである。撮影処理は、撮影者(測定対象者自身が撮影者であってもよいし、他の人物が撮影者であってもよい。)からの、撮影開始の指示操作に伴い実行される。
[Shooting process]
Next, with reference to FIG. 8, the flow of the photographing process executed by the photographing apparatus 10 will be described. FIG. 8 is a flowchart illustrating a flow of a photographing process executed by the photographing apparatus 10. The shooting process is executed in accordance with an instruction operation for starting shooting from the photographer (the person to be measured may be the photographer or another person may be the photographer).

ステップS11において、撮影制御部111は、撮像部18による測定対象者を被写体とした連続撮影を制御することにより、複数の画像の生成を開始する。
ステップS12において、撮影制御部111は、ステップS11にて生成した複数の画像に対応する画像データを、画像データ記憶部251に記憶させる。
In step S11, the imaging control unit 111 starts generating a plurality of images by controlling continuous imaging with the measurement target person as the subject by the imaging unit 18.
In step S12, the photographing control unit 111 stores the image data corresponding to the plurality of images generated in step S11 in the image data storage unit 251.

ステップS13において、撮影制御部111は、撮像部18による撮影を終了するか否かを判定する。ここで撮影は、ステップS11での撮影が所定時間経過したことや、撮影者からの撮影終了の指示操作があったことを条件として終了する。撮影を終了する場合は、ステップS13においてYesと判定され、処理はステップS14に進む。一方で、撮影を終了しない場合は、ステップS13においてNoと判定され、処理はステップS11に戻り、繰り返される。 In step S13, the shooting control unit 111 determines whether or not to end the shooting by the imaging unit 18. Here, the shooting is terminated on condition that the shooting in step S11 has elapsed for a predetermined time and that the photographer has instructed the shooting to end. When the shooting is finished, it is determined as Yes in step S13, and the process proceeds to step S14. On the other hand, if the shooting is not completed, it is determined as No in step S13, the process returns to step S11, and the process is repeated.

ステップS14において、画像データ送信部112は、撮影制御部111が画像データ記憶部151に記憶させた画像データを、心拍測定装置20に対して送信する。これにより、本処理は終了する。なお、図中では、生成された画像データを画像データ記憶部151に記憶しておき、撮影終了後に画像データ記憶部151に記憶されている画像データをまとめて一度に送信することを想定しているが、撮影制御部111による画像データの生成に伴いリアルタイムに送信を行うようにしてもよい点については上述した通りである。 In step S14, the image data transmission unit 112 transmits the image data stored in the image data storage unit 151 by the shooting control unit 111 to the heart rate measuring device 20. This ends this process. In the figure, it is assumed that the generated image data is stored in the image data storage unit 151, and the image data stored in the image data storage unit 151 is collectively transmitted at once after the shooting is completed. However, as described above, the image data may be transmitted in real time as the image data is generated by the photographing control unit 111.

以上説明した撮影処理により、撮影装置10は、測定対象者を被写体として連続撮影することにより複数の画像を生成すると共に、生成した複数の画像に対応する画像データを、心拍測定装置20に対して送信することができる。 By the photographing process described above, the photographing apparatus 10 generates a plurality of images by continuously photographing the measurement target person as a subject, and transfers the image data corresponding to the generated plurality of images to the heart rate measuring apparatus 20. Can be sent.

[測定モデル構築処理]
次に、図9を参照して、心拍測定装置20が実行する心拍測定処理の流れについて説明する。図9は、心拍測定装置20が実行する心拍測定処理の流れを説明するフローチャートである。心拍測定処理は、心拍測定システムSのユーザからの、心拍測定処理開始の指示操作に伴い実行される。
[Measurement model construction process]
Next, with reference to FIG. 9, the flow of the heart rate measurement process executed by the heart rate measuring device 20 will be described. FIG. 9 is a flowchart illustrating a flow of a heart rate measurement process executed by the heart rate measuring device 20. The heart rate measurement process is executed in accordance with an instruction operation for starting the heart rate measurement process from the user of the heart rate measurement system S.

ステップS21において、画像データ取得部211は、撮影装置10から送信された測定対象者を被写体とした複数の画像に対応する画像データを、受信することにより取得する。 In step S21, the image data acquisition unit 211 acquires image data corresponding to a plurality of images of the measurement target person transmitted from the photographing device 10 as a subject.

ステップS22において、画像データ取得部211は、ステップS21にて取得した画像データを画像データ記憶部251に記憶させる。
ステップS23において、領域抽出部212は、ステップS22にて画像データ記憶部251に記憶されている画像データから、顔領域を抽出する。
In step S22, the image data acquisition unit 211 stores the image data acquired in step S21 in the image data storage unit 251.
In step S23, the area extraction unit 212 extracts a face region from the image data stored in the image data storage unit 251 in step S22.

ステップS24において、領域抽出部212は、ステップS23にて抽出された顔領域から、皮膚領域を抽出し、複数の皮膚領域画像を生成する。
ステップS25において、脈波信号検出部213は、ステップS24にて、生成された複数の皮膚領域画像の間における色を表現する値の変化に基づいて、測定対象者の脈波成分を示す信号である脈波信号を検出する。
In step S24, the region extraction unit 212 extracts a skin region from the face region extracted in step S23 and generates a plurality of skin region images.
In step S25, the pulse wave signal detection unit 213 is a signal indicating the pulse wave component of the measurement target person based on the change in the value expressing the color among the plurality of skin region images generated in step S24. Detects a certain pulse wave signal.

ステップS26において、波形補正部214は、ステップS25にて検出された脈波信号を、心拍に関する測定のために補正する。
ステップS27において、波形補正部214は、ステップS26にて補正した脈波信号を、脈波信号記憶部252に記憶させる。
In step S26, the waveform correction unit 214 corrects the pulse wave signal detected in step S25 for the measurement related to the heartbeat.
In step S27, the waveform correction unit 214 stores the pulse wave signal corrected in step S26 in the pulse wave signal storage unit 252.

ステップS28において、心拍測定部215は、ステップS27にて脈波信号記憶部252に記憶されている脈波信号と、心拍を示す波形のモデルであるモデル信号との相互相関を解析することで脈波信号における心拍のタイミングを検出する。 In step S28, the heart rate measuring unit 215 analyzes the cross-correlation between the pulse wave signal stored in the pulse wave signal storage unit 252 in step S27 and the model signal which is a model of the waveform indicating the heartbeat. Detects the timing of the heartbeat in the wave signal.

ステップS29において、心拍測定部215は、ステップS28にて心拍のタイミングが検出された回数(すなわち、心拍のタイミングの候補としてカウントされた回数)に基づいて、測定対象者の心拍に関する測定をする。 In step S29, the heart rate measuring unit 215 measures the heart rate of the person to be measured based on the number of times the heart rate timing is detected in step S28 (that is, the number of times counted as a candidate for the heart rate timing).

ステップS30において、心拍測定部215は、ステップS29にて測定された測定結果を出力する。これにより、本処理は終了する。 In step S30, the heart rate measuring unit 215 outputs the measurement result measured in step S29. This ends this process.

以上説明した各処理によれば、図7を参照して説明したように、画像に基づいた心拍に関する測定を、心電計と同様に、より精度高く行うことができる。加えて、以上説明した各処理によれば、測定対象者に非接触で心拍に関する測定することができ、測定対象者は心電計を装着する必要がないので、より簡便に、心拍に関する測定を実現することが可能となる。 According to each process described above, as described with reference to FIG. 7, the measurement regarding the heartbeat based on the image can be performed with higher accuracy as in the electrocardiograph. In addition, according to each of the processes described above, it is possible to measure the heart rate without contacting the measurement target person, and the measurement target person does not need to wear an electrocardiograph, so that the measurement related to the heart rate can be performed more easily. It will be possible to realize it.

[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、この実施形態は例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、その他の様々な実施形態を取ることが可能である共に、省略及び置換等種々の変形を行うことができる。この場合に、これら実施形態及びその変形は、本明細書等に記載された発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
[Modification example]
Although the embodiment of the present invention has been described above, this embodiment is merely an example and does not limit the technical scope of the present invention. The present invention can take various other embodiments without departing from the gist of the present invention, and can be modified in various ways such as omission and substitution. In this case, these embodiments and variations thereof are included in the scope and gist of the invention described in the present specification and the like, and are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

一例として、上述した実施形態における心拍測定システムSの装置構成は一例に過ぎず、適宜変更することが可能である。例えば、上述した実施形態では、撮影装置10と、心拍測定装置20とが別体の装置として実現されていたが、撮影装置10と、心拍測定装置20とが一体の装置として実現されてもよい。他にも、例えば、心拍測定装置20を、例えば、クラウドシステム等のように、複数のコンピュータにより分散して実現するようにしてもよい。 As an example, the device configuration of the heart rate measurement system S in the above-described embodiment is only an example, and can be appropriately changed. For example, in the above-described embodiment, the photographing device 10 and the heart rate measuring device 20 are realized as separate devices, but the photographing device 10 and the heart rate measuring device 20 may be realized as an integrated device. .. In addition, for example, the heart rate measuring device 20 may be distributed and realized by a plurality of computers, for example, such as a cloud system.

[構成例]
以上のように、本実施形態に係る心拍測定システムSは、画像データ取得部211と、脈波信号検出部213と、心拍測定部215と、を備える。
画像データ取得部211は、測定対象者を被写体として連続撮影することにより生成された複数の画像を取得する。
脈波信号検出部213は、複数の画像の間における色を表現する値の変化に基づいて、測定対象者の脈波成分を示す信号である脈波信号を検出する。
心拍測定部215は、脈波信号と、心拍を示す波形のモデルであるモデル信号との相互相関を解析することで脈波信号における心拍のタイミングを検出すると共に、該検出した心拍のタイミングに基づいて測定対象者の心拍に関する測定を行う。
このように、心拍測定システムSは、測定対象者の画像から脈波信号を検出する。そして、心拍測定システムSは、脈波信号とモデル信号との相互相関を解析することで心拍のタイミングを検出し、これに基づいて心拍に関する測定を行う。
[Configuration example]
As described above, the heart rate measurement system S according to the present embodiment includes an image data acquisition unit 211, a pulse wave signal detection unit 213, and a heart rate measurement unit 215.
The image data acquisition unit 211 acquires a plurality of images generated by continuously shooting the measurement target person as a subject.
The pulse wave signal detection unit 213 detects a pulse wave signal which is a signal indicating a pulse wave component of a measurement target person based on a change in a value expressing a color between a plurality of images.
The heart rate measuring unit 215 detects the timing of the heartbeat in the pulse wave signal by analyzing the cross-correlation between the pulse wave signal and the model signal which is a model of the waveform showing the heartbeat, and is based on the detected heartbeat timing. To measure the heartbeat of the person to be measured.
In this way, the heart rate measurement system S detects the pulse wave signal from the image of the person to be measured. Then, the heartbeat measurement system S detects the timing of the heartbeat by analyzing the cross-correlation between the pulse wave signal and the model signal, and measures the heartbeat based on this.

これにより、心拍測定システムSによれば、画像に基づいた心拍に関する測定を、より精度高く行うことができる。したがって、心拍測定システムSによれば、例えば、被写体となった測定対象者の向きの変化(例えば、顔向きの変化)や、周辺環境に起因する明るさの変化等の測定に対して影響を及ぼすような事象があったとしても、測定対象者の心拍に関する測定をすることが可能となる。また、心拍測定システムSによれば、測定対象者に非接触で心拍に関する測定することができ、測定対象者はウェアラブルデバイス等を装着する必要がないので、より簡便に、心拍に関する測定を実現することが可能となる。 Thereby, according to the heart rate measurement system S, the measurement regarding the heart rate based on the image can be performed with higher accuracy. Therefore, according to the heart rate measurement system S, for example, it affects the measurement of the change in the orientation of the measurement target person who is the subject (for example, the change in the face orientation) and the change in brightness due to the surrounding environment. Even if there is such an event, it is possible to measure the heartbeat of the person to be measured. Further, according to the heart rate measurement system S, the heart rate can be measured without contacting the measurement target person, and the measurement target person does not need to wear a wearable device or the like, so that the measurement related to the heart rate can be realized more easily. It becomes possible.

心拍測定部215は、脈波信号の相互相関の解析対象とする部分を、以前解析対象とした部分と一部を重ねてシフトした上で相互相関の解析することにより、心拍のタイミングを検出することを繰り返す。
心拍測定部215は、繰り返しにおいて心拍のタイミングが検出された回数に基づいて、測定対象者の心拍に関する測定をする。
これにより、脈波信号の同一部分に対して複数の解析を行うことができる。そのため、測定の尤度が向上し、測定対象者の心拍に関する測定を、より精度高く行うことができる。
The heart rate measurement unit 215 detects the timing of the heartbeat by shifting the part to be analyzed for the cross-correlation of the pulse wave signal by superimposing a part on the part to be analyzed before and then analyzing the cross-correlation. Repeat that.
The heart rate measuring unit 215 measures the heart rate of the person to be measured based on the number of times the heart rate timing is detected in the repetition.
This makes it possible to perform a plurality of analyzes on the same portion of the pulse wave signal. Therefore, the likelihood of measurement is improved, and the measurement regarding the heartbeat of the person to be measured can be performed with higher accuracy.

心拍測定部215は、
心拍のタイミングを検出した回数の時系列に沿った分布を求め、該求めた分布に対してピーク探索を行うことにより、検出回数の少ない心拍のタイミングについては、測定を行う際に用いる心拍のタイミングから除外する。
これにより、検出回数の少ない心拍のタイミングを破棄することができる。そのため、測定の尤度が向上し、測定対象者の心拍に関する測定を、より精度高く行うことができる。
The heart rate measuring unit 215
By obtaining a distribution along the time series of the number of times the heartbeat timing is detected and performing a peak search for the obtained distribution, the timing of the heartbeat with a small number of detections is the timing of the heartbeat used for measurement. Exclude from.
As a result, the timing of the heartbeat with a small number of detections can be discarded. Therefore, the likelihood of measurement is improved, and the measurement regarding the heartbeat of the person to be measured can be performed with higher accuracy.

複数の画像は、測定対象者の顔部分を被写体として含む画像であり、
心拍測定部215は、心拍に関する測定として、測定対象者の心拍の間隔を測定する。
これにより、被写体となった人物の顔画像に基づいて、その人物の心拍の間隔を測定することができる。
The plurality of images are images that include the face portion of the measurement target as the subject.
The heart rate measuring unit 215 measures the interval between the heartbeats of the measurement target as a measurement related to the heartbeat.
This makes it possible to measure the heartbeat interval of the person based on the facial image of the person who is the subject.

[ハードウェアやソフトウェアによる機能の実現]
上述した実施形態による一連の処理を実行させる機能は、ハードウェアにより実現することもできるし、ソフトウェアにより実現することもできるし、これらの組み合わせにより実現することもできる。換言すると、上述した一連の処理を実行する機能が、心拍測定システムSの何れかにおいて実現されていれば足り、この機能をどのような態様で実現するのかについては、特に限定されない。
[Realization of functions by hardware and software]
The function of executing a series of processes according to the above-described embodiment can be realized by hardware, software, or a combination thereof. In other words, it suffices if the function of executing the above-mentioned series of processes is realized in any one of the heart rate measurement systems S, and the mode in which this function is realized is not particularly limited.

例えば、上述した一連の処理を実行する機能を、演算処理を実行するプロセッサによって実現する場合、この演算処理を実行するプロセッサは、シングルプロセッサ、マルチプロセッサ及びマルチコアプロセッサ等の各種処理装置単体によって構成されるものの他、これら各種処理装置と、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)又はFPGA(Field-Programmable Gate Array)等の処理回路とが組み合わせられたものを含む。 For example, when the function of executing the above-mentioned series of processes is realized by a processor that executes the arithmetic processing, the processor that executes the arithmetic processing is composed of various processing units such as a single processor, a multiprocessor, and a multicore processor. In addition to the above, the present invention includes a combination of these various processing units and a processing circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field-Programmable Gate Array).

また、例えば、上述した一連の処理を実行する機能を、ソフトウェアにより実現する場合、そのソフトウェアを構成するプログラムは、ネットワーク又は記録媒体を介してコンピュータにインストールされる。この場合、コンピュータは、専用のハードウェアが組み込まれているコンピュータであってもよいし、プログラムをインストールすることで所定の機能を実行することが可能な汎用のコンピュータ(例えば、汎用のパーソナルコンピュータ等の電子機器一般)であってもよい。また、プログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理のみを含んでいてもよいが、並列的或いは個別に実行される処理を含んでいてもよい。また、プログラムを記述するステップは、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、任意の順番に実行されてよい。 Further, for example, when the function of executing the above-mentioned series of processes is realized by software, the programs constituting the software are installed in the computer via a network or a recording medium. In this case, the computer may be a computer having dedicated hardware built-in, or a general-purpose computer capable of performing a predetermined function by installing a program (for example, a general-purpose personal computer or the like). It may be an electronic device in general). Further, the step for describing the program may include only the processes performed in time series in the order thereof, but may include the processes executed in parallel or individually. Further, the steps for describing the program may be executed in any order within a range that does not deviate from the gist of the present invention.

このようなプログラムを記録した記録媒体は、コンピュータ本体とは別に配布されることによりユーザに提供されてもよく、コンピュータ本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供されてもよい。この場合、コンピュータ本体とは別に配布される記憶媒体は、磁気ディスク(フロッピディスクを含む)、光ディスク、又は光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)、或いはBlu-ray(登録商標) Disc(ブルーレイディスク)等により構成される。光磁気ディスクは、例えば、MD(Mini Disc)等により構成される。これら記憶媒体は、例えば、図3のドライブ28に装着されて、コンピュータ本体に組み込まれる。また、コンピュータ本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体は、例えば、プログラムが記録されている図2のROM12、図3のROM22、図2の記憶部15、或いは図3の記憶部25に含まれるハードディスク等により構成される。 The recording medium on which such a program is recorded may be provided to the user by being distributed separately from the computer main body, or may be provided to the user in a state of being incorporated in the computer main body in advance. In this case, the storage medium distributed separately from the computer itself is composed of a magnetic disk (including a floppy disk), an optical disk, a magneto-optical disk, or the like. The optical disc is composed of, for example, a CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory), a DVD (Digital Versaille Disc), a Blu-ray (registered trademark) Disc (Blu-ray disc), or the like. The magneto-optical disk is composed of, for example, an MD (MiniDisc) or the like. These storage media are attached to, for example, the drive 28 of FIG. 3 and incorporated into the computer body. Further, the recording medium provided to the user in a state of being incorporated in the computer body in advance is, for example, the ROM 12 of FIG. 2 in which the program is recorded, the ROM 22 of FIG. 3, the storage unit 15 of FIG. 2, or the storage of FIG. It is composed of a hard disk and the like included in the unit 25.

10 撮影装置、20 心拍測定装置、11,21 CPU、12,22 ROM、13,23 RAM、14,24 通信部、15,25 記憶部、16,26 入力部、17,27 出力部、18 撮像部、28 ドライブ、111 撮影制御部、112 画像データ送信部、151,251 画像データ記憶部、211 画像データ取得部、212 領域抽出部、213 脈波信号検出部、214 波形補正部、215 心拍測定部、216 測定部、252 脈波信号記憶部、253 モデル信号記憶部、S 心拍測定システム 10 Imaging device, 20 Heart rate measuring device, 11,21 CPU, 12,22 ROM, 13,23 RAM, 14,24 communication unit, 15,25 storage unit, 16,26 input unit, 17,27 output unit, 18 image pickup Unit, 28 drive, 111 shooting control unit, 112 image data transmission unit, 151,251 image data storage unit, 211 image data acquisition unit, 212 area extraction unit, 213 pulse wave signal detection unit, 214 waveform correction unit, 215 heart rate measurement Unit, 216 measurement unit, 252 pulse wave signal storage unit, 253 model signal storage unit, S heart rate measurement system

Claims (6)

測定対象者を被写体として連続撮影することにより生成された複数の画像を取得する画像取得手段と、
前記複数の画像の間における色を表現する値の変化に基づいて、前記測定対象者の脈波成分を示す信号である脈波信号を検出する脈波信号検出手段と、
前記脈波信号と、心拍を示す波形のモデルであるモデル信号との相互相関を解析することで前記脈波信号における心拍のタイミングを検出すると共に、該検出した心拍のタイミングに基づいて前記測定対象者の心拍に関する測定を行う測定手段と、
を備えることを特徴とする心拍測定システム。
An image acquisition means for acquiring a plurality of images generated by continuously shooting a measurement target person as a subject, and an image acquisition means.
A pulse wave signal detecting means for detecting a pulse wave signal which is a signal indicating a pulse wave component of the measurement target person based on a change in a value expressing a color between the plurality of images.
By analyzing the cross-correlation between the pulse wave signal and the model signal which is a model of the waveform showing the heartbeat, the timing of the heartbeat in the pulse wave signal is detected, and the measurement target is based on the detected timing of the heartbeat. A measuring means for measuring a person's heartbeat and
A heart rate measurement system characterized by being equipped with.
前記測定手段は、
前記脈波信号の相互相関の解析対象とする部分を、以前解析対象とした部分と一部を重ねてシフトした上で相互相関の解析することにより、心拍のタイミングを検出することを繰り返し、
前記繰り返しにおいて心拍のタイミングが検出された回数に基づいて、前記測定対象者の心拍に関する測定をする、
ことを特徴とする請求項1に記載の心拍測定システム。
The measuring means is
The heartbeat timing is repeatedly detected by shifting the part to be analyzed for the cross-correlation of the pulse wave signal by overlapping the part to be analyzed before and then analyzing the cross-correlation.
Based on the number of times the heartbeat timing is detected in the repetition, the measurement regarding the heartbeat of the measurement target person is performed.
The heart rate measuring system according to claim 1.
前記測定手段は、
前記心拍のタイミングを検出した回数の時系列に沿った分布を求め、該求めた分布に対してピーク探索を行うことにより、検出回数の少ない心拍のタイミングについては、前記測定を行う際に用いる心拍のタイミングから除外する、
ことを特徴とする請求項2に記載の心拍測定システム。
The measuring means is
By obtaining a distribution along the time series of the number of times the heartbeat timing is detected and performing a peak search for the obtained distribution, the heartbeat used when performing the measurement is obtained for the timing of the heartbeat with a small number of detections. Exclude from the timing of
The heart rate measuring system according to claim 2.
前記複数の画像は、測定対象者の顔部分を被写体として含む画像であり、
前記測定手段は、前記心拍に関する測定として、前記測定対象者の心拍の間隔を測定する、
ことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の心拍測定システム。
The plurality of images are images including the face portion of the measurement target as a subject.
The measuring means measures the interval between the heartbeats of the person to be measured as a measurement relating to the heartbeat.
The heart rate measuring system according to any one of claims 1 to 3.
測定対象者を被写体として連続撮影することにより生成された複数の画像を取得する画像取得ステップと、
前記複数の画像の間における色を表現する値の変化に基づいて、前記測定対象者の脈波成分を示す信号である脈波信号を検出する脈波信号検出ステップと、
前記脈波信号と、心拍を示す波形のモデルであるモデル信号との相互相関を解析することで前記脈波信号における心拍のタイミングを検出すると共に、該検出した心拍のタイミングに基づいて前記測定対象者の心拍に関する測定を行う測定ステップと、
を含むことを特徴とする心拍測定方法。
An image acquisition step of acquiring a plurality of images generated by continuously shooting a measurement target person as a subject, and
A pulse wave signal detection step for detecting a pulse wave signal, which is a signal indicating a pulse wave component of the measurement target, based on a change in a value expressing a color between the plurality of images.
By analyzing the cross-correlation between the pulse wave signal and the model signal which is a model of the waveform showing the heartbeat, the timing of the heartbeat in the pulse wave signal is detected, and the measurement target is based on the detected timing of the heartbeat. Measurement steps to measure a person's heartbeat and
A heart rate measuring method comprising.
測定対象者を被写体として連続撮影することにより生成された複数の画像を取得する画像取得機能と、
前記複数の画像の間における色を表現する値の変化に基づいて、前記測定対象者の脈波成分を示す信号である脈波信号を検出する脈波信号検出機能と、
前記脈波信号と、心拍を示す波形のモデルであるモデル信号との相互相関を解析することで前記脈波信号における心拍のタイミングを検出すると共に、該検出した心拍のタイミングに基づいて前記測定対象者の心拍に関する測定を行う測定機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とする心拍測定プログラム。
An image acquisition function that acquires multiple images generated by continuously shooting with the person to be measured as the subject, and
A pulse wave signal detection function that detects a pulse wave signal, which is a signal indicating a pulse wave component of the measurement target, based on a change in a value expressing a color between the plurality of images.
By analyzing the cross-correlation between the pulse wave signal and the model signal which is a model of the waveform showing the heartbeat, the timing of the heartbeat in the pulse wave signal is detected, and the measurement target is based on the detected timing of the heartbeat. A measurement function that measures a person's heartbeat and
A heart rate measurement program characterized by the realization of a computer.
JP2020135364A 2020-08-07 2020-08-07 Heartbeat measurement system, heartbeat measurement method and heartbeat measurement program Pending JP2022031001A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020135364A JP2022031001A (en) 2020-08-07 2020-08-07 Heartbeat measurement system, heartbeat measurement method and heartbeat measurement program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020135364A JP2022031001A (en) 2020-08-07 2020-08-07 Heartbeat measurement system, heartbeat measurement method and heartbeat measurement program

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022031001A true JP2022031001A (en) 2022-02-18

Family

ID=80324499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020135364A Pending JP2022031001A (en) 2020-08-07 2020-08-07 Heartbeat measurement system, heartbeat measurement method and heartbeat measurement program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022031001A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6138920B2 (en) Device and method for extracting information from remotely detected characteristic signals
US11032457B2 (en) Bio-sensing and eye-tracking system
US10004410B2 (en) System and methods for measuring physiological parameters
JP6547160B2 (en) Pulse wave detection device and pulse wave detection program
US8805019B2 (en) Processing images of at least one living being
EP3308702B1 (en) Pulse estimation device, and pulse estimation method
KR102285999B1 (en) Heart rate estimation based on facial color variance and micro-movement
WO2014020463A1 (en) Device and method for extracting physiological information
US9245338B2 (en) Increasing accuracy of a physiological signal obtained from a video of a subject
US20180242898A1 (en) Viewing state detection device, viewing state detection system and viewing state detection method
KR20200079691A (en) Camera-based contactless bio-signal measurement apparatus and operating method thereof
US11647913B2 (en) Image processing apparatus and pulse estimation system provided therewith, and image processing method
JP6139148B2 (en) Autonomic function evaluation device, autonomic function evaluation system, autonomic function evaluation server, autonomic function evaluation device program, and autonomic function evaluation server program
Cerina et al. Influence of acquisition frame-rate and video compression techniques on pulse-rate variability estimation from vPPG signal
JP6455761B2 (en) Pulse wave detection device and pulse wave detection program
JP6607259B2 (en) Pulse wave analyzer, pulse wave analysis method, and pulse wave analysis program
JP7044171B2 (en) Pulse wave calculation device, pulse wave calculation method and pulse wave calculation program
JP2022031001A (en) Heartbeat measurement system, heartbeat measurement method and heartbeat measurement program
KR102468654B1 (en) Method of heart rate estimation based on corrected image and apparatus thereof
JP6585623B2 (en) Biological information measuring device, biological information measuring method, and biological information measuring program
US20230274582A1 (en) Deception detection
KR20230126393A (en) System and Apparatus for Estimating Immersion Level of Drama and Movie Audience Using Photo Plethysmography Signal
JP6363561B2 (en) Information processing system
JP2020054014A (en) Image processing device, pulse estimation system having the same, and image processing method
JP2021178055A (en) Information processing device, information processing method, and program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230727

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240126

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240130

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20240327