JP2022045503A - Vital data measurement device, vital data measurement method and computer program - Google Patents

Vital data measurement device, vital data measurement method and computer program Download PDF

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Abstract

To provide a vital data measurement device, a vital data measurement method and a computer program which can highly accurately detect vital data of a subject in a non-contact manner.SOLUTION: A vital data measurement device comprises: a pulse wave detection unit 111 which detects pulse wave data from an image captured by a camera; a ROI selection unit 112 which calculates the dispersion of pulse wave data detected in a plurality of set ROIs and selects the ROI where the dispersion is the minimum; an image interpolation processing unit 113 which executes image interpolation processing such that a frame rate of the image becomes a frame rate equal to or greater than a threshold; a filter selection unit 114 which selects a filter according to a distance between the camera and the subject; and a movement average calculation unit 115 which calculates movement average of the pulse wave data with the sample number set according to the brightness. The vital data measurement device removes noise with the filter from the pulse wave data, calculates the movement average for the pulse wave data after noise removal, and calculates the pulse rate of the subject on the basis of the pulse wave data subjected to the movement average processing.SELECTED DRAWING: Figure 2A

Description

本発明は、バイタルデータ測定装置及びバイタルデータ測定方法並びにコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a vital data measuring device, a vital data measuring method, and a computer program.

特許文献1には、カメラで被検者を撮像し、撮像した画像に複数の関心領域を設定し、各関心領域で検出される画素値に基づいて被検者の脈波を検出する技術が開示されている。特許文献1では、非接触で被検者の脈波などのバイタルデータを取得することが可能となる。 Patent Document 1 discloses a technique in which a subject is imaged with a camera, a plurality of regions of interest are set in the captured image, and a pulse wave of the subject is detected based on a pixel value detected in each region of interest. It has been disclosed. In Patent Document 1, it is possible to acquire vital data such as a pulse wave of a subject without contact.

特開2015-205050号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-205050

しかし、被検者をカメラで撮像し、撮像した画像から非接触でバイタルデータを測定する際には、周囲環境により大きな影響を受けるため、高い測定精度を得ることが難しい。即ち、カメラで撮像した画像から脈波を推定するためには、被検者の顔が撮像された動画を取得し、取得した動画から人間の目には見えない被検者の顔色の変化を検出し、この検出結果から被検者の脈波を検出する。このため、脈波の検出精度は、撮像時の被検者の動き、カメラのフレームレート、周囲の明るさ、撮影距離などの各種の条件に大きく影響される。 However, when a subject is imaged with a camera and vital data is measured from the captured image in a non-contact manner, it is difficult to obtain high measurement accuracy because it is greatly affected by the surrounding environment. That is, in order to estimate the pulse wave from the image captured by the camera, a moving image of the subject's face is acquired, and the change in the subject's complexion that is invisible to the human eye is obtained from the acquired moving image. It is detected, and the pulse wave of the subject is detected from this detection result. Therefore, the pulse wave detection accuracy is greatly affected by various conditions such as the movement of the subject at the time of imaging, the frame rate of the camera, the ambient brightness, and the shooting distance.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被検者のバイタルデータを非接触で高精度に検出することが可能なバイタルデータ測定装置及びバイタルデータ測定方法並びにコンピュータプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is a vital data measuring device capable of detecting vital data of a subject with high accuracy without contact and vital data measurement. To provide methods as well as computer programs.

本発明の一態様は、バイタルデータ測定装置であって、撮像部で撮像される被検者の画像から、脈波データを検出する脈波検出部と、前記被検者の画像に複数の関心領域を設定し、各関心領域で検出される脈波データの分散を算出し、前記分散が最小となる関心領域を選択する関心領域選択部と、前記撮像部で撮像される画像のフレームレートを取得し、前記フレームレートが所定の閾値未満の場合には、前記画像のフレームレートが前記閾値以上となるように画像補間処理を実施する画像補間処理部と、前記撮像部と前記被検者との距離に応じたノイズ除去フィルタを選択するフィルタ選択部と、前記閾値以上のフレームレートの各画像の、前記分散が最小となる関心領域から脈波データを抽出し、抽出した前記脈波データから前記選択されたノイズ除去フィルタでノイズを除去し、ノイズ除去後の脈波データに基づいて、前記被検者のバイタルデータを算出するバイタルデータ算出部と、を備えたことを特徴とする。 One aspect of the present invention is a vital data measuring device, which is a pulse wave detecting unit that detects pulse wave data from an image of a subject captured by an imaging unit, and a plurality of interests in the image of the subject. The region is set, the dispersion of the pulse wave data detected in each region of interest is calculated, the region of interest that selects the region of interest that minimizes the dispersion, and the frame rate of the image captured by the imaging unit. When the frame rate is less than a predetermined threshold value, the image interpolation processing unit that performs the image interpolation processing so that the frame rate of the image is equal to or higher than the threshold value, the image pickup unit, and the subject. The pulse wave data is extracted from the filter selection unit that selects the noise removal filter according to the distance of, and the region of interest in which the dispersion is minimized in each image having a frame rate equal to or higher than the threshold value, and the pulse wave data is extracted. It is characterized by including a vital data calculation unit that removes noise with the selected noise removal filter and calculates vital data of the subject based on the pulse wave data after noise removal.

本発明の一態様は、バイタルデータ測定方法であって、撮像部で撮像される被検者の画像から、脈波データを検出するステップと、前記被検者の画像に複数の関心領域を設定し、各関心領域で検出される脈波データの分散を算出し、前記分散が最小となる関心領域を選択するステップと、前記撮像部で撮像される画像のフレームレートを取得し、前記フレームレートが所定の閾値未満の場合には、前記画像のフレームレートが前記閾値以上となるように画像を補間するステップと、前記撮像部と前記被検者との距離に応じたノイズ除去フィルタを選択するステップと、前記閾値以上のフレームレートの各画像の、前記分散が最小となる関心領域から脈波データを抽出し、抽出した前記脈波データから前記選択されたノイズ除去フィルタでノイズを除去し、前記ノイズ除去後の脈波データに基づいて、前記被検者のバイタルデータを算出するステップと、を備えたことを特徴とする。 One aspect of the present invention is a vital data measuring method, in which a step of detecting pulse wave data from an image of a subject captured by an imaging unit and a plurality of regions of interest are set in the image of the subject. Then, the dispersion of the pulse wave data detected in each region of interest is calculated, the step of selecting the region of interest that minimizes the dispersion, and the frame rate of the image captured by the imaging unit are acquired, and the frame rate is obtained. When is less than a predetermined threshold, a step of interpolating the image so that the frame rate of the image is equal to or higher than the threshold, and a noise removal filter according to the distance between the image pickup unit and the subject are selected. The pulse wave data is extracted from the step and the region of interest in which the dispersion is minimized in each image having a frame rate equal to or higher than the threshold value, and noise is removed from the extracted pulse wave data by the selected noise removal filter. It is characterized by comprising a step of calculating vital data of the subject based on the pulse wave data after noise removal.

本発明の一態様は、請求項1から5に記載したバイタルデータ測定装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムである。 One aspect of the present invention is a computer program for operating a computer as the vital data measuring device according to claims 1 to 5.

本発明によれば、被検者のバイタルデータを非接触で高精度に検出することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to detect the vital data of a subject in a non-contact manner with high accuracy.

図1は、本発明の実施形態に係るバイタルデータ測定装置、及びその周辺機器の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vital data measuring device and a peripheral device thereof according to an embodiment of the present invention. 図2Aは、脈拍数算出サーバの構成を示すブロック図である。FIG. 2A is a block diagram showing a configuration of a pulse rate calculation server. 図2Bは、個人認識サーバの構成を示すブロック図である。FIG. 2B is a block diagram showing a configuration of a personal recognition server. 図2Cは、データ収集サーバの構成を示すブロック図である。FIG. 2C is a block diagram showing a configuration of a data collection server. 図3は、被検者の顔に設定するROIを示す説明図であり、(a)は頬、(b)は額、(c)は縦方向の矩形、(d)は横方向の矩形を示す。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an ROI set on the face of a subject, where (a) is a cheek, (b) is a forehead, (c) is a vertical rectangle, and (d) is a horizontal rectangle. show. 図4は、図3に示した各ROIで検出される脈波データを示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing pulse wave data detected by each ROI shown in FIG. 図5Aは、時間経過に対する脈波データの変化を示すグラフであり、フレームレートが小さい場合を示す。FIG. 5A is a graph showing changes in pulse wave data with the passage of time, and shows a case where the frame rate is small. 図5Bは、時間経過に対する脈波データの変化を示すグラフであり、フレームレートが相対的に大きい場合を示す。FIG. 5B is a graph showing changes in pulse wave data with the passage of time, and shows a case where the frame rate is relatively large. 図6は、3つの脈波データを用いて移動平均を算出する処理を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a process of calculating a moving average using three pulse wave data. 図7は、移動平均を算出することにより得られる脈波データを示すグラフであり、(a)は移動平均を算出する前、(b)は移動平均を算出した後のグラフを示す。FIG. 7 is a graph showing pulse wave data obtained by calculating the moving average, (a) shows a graph before calculating the moving average, and (b) shows a graph after calculating the moving average. 図8Aは、本実施形態に係るバイタルデータ測定装置の処理手順を示すフローチャートの第1の分図である。FIG. 8A is a first fractionated diagram of a flowchart showing a processing procedure of the vital data measuring device according to the present embodiment. 図8Bは、本実施形態に係るバイタルデータ測定装置の処理手順を示すフローチャートの第2の分図である。FIG. 8B is a second sectional view of a flowchart showing a processing procedure of the vital data measuring device according to the present embodiment. 図9は、本発明に係るバイタルデータ測定装置の機能構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a functional configuration of the vital data measuring device according to the present invention.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係るバイタルデータ測定システム1、及びその周辺機器の構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係るバイタルデータ測定システム1は、脈拍数算出サーバ11(バイタルデータ測定装置)と、個人認識サーバ12と、データ収集サーバ13と、を備えている。バイタルデータ測定システム1は、検査の対象となる人(以下、「被検者」という)の画像を取得し、取得した画像に基づいて被検者の脈拍数などのバイタルデータを非接触で検出する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vital data measurement system 1 and its peripheral devices according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the vital data measurement system 1 according to the present embodiment includes a pulse rate calculation server 11 (vital data measurement device), a personal recognition server 12, and a data collection server 13. The vital data measurement system 1 acquires an image of a person to be inspected (hereinafter referred to as "subject"), and detects vital data such as the pulse rate of the subject based on the acquired image in a non-contact manner. do.

バイタルデータ測定システム1は、カメラ2(撮像部)に接続されている。カメラ2は、例えば、可動型の装置や、被検者が居る部屋の天井部、壁面部に設置されており、被検者の画像を撮像する。カメラ2は、防犯監視用のカメラなど、他の目的で使用するカメラと兼用してもよい。 The vital data measurement system 1 is connected to the camera 2 (imaging unit). The camera 2 is installed on, for example, a movable device, a ceiling portion or a wall surface portion of a room in which the subject is present, and captures an image of the subject. The camera 2 may also be used as a camera used for other purposes, such as a camera for crime prevention monitoring.

バイタルデータ測定システム1はまた、ルータ3を経由して通信器4、インターネット6に接続されている。バイタルデータ測定システム1は、通信器4を経由して表示器5に接続される。表示器5は、例えば被検者或いはバイタルデータの管理者などが携行するスマートフォンやタブレット端末である。バイタルデータ測定システム1はまた、インターネット6を介してクラウド装置7に接続される。 The vital data measurement system 1 is also connected to the communication device 4 and the Internet 6 via the router 3. The vital data measurement system 1 is connected to the display 5 via the communication device 4. The display 5 is, for example, a smartphone or tablet terminal carried by a subject, a vital data manager, or the like. The vital data measurement system 1 is also connected to the cloud device 7 via the Internet 6.

図2Aは脈拍数算出サーバ11の構成を示すブロック図、図2Bは個人認識サーバ12の構成を示すブロック図、図2Cはデータ収集サーバ13の構成を示すブロック図である。 2A is a block diagram showing the configuration of the pulse rate calculation server 11, FIG. 2B is a block diagram showing the configuration of the personal recognition server 12, and FIG. 2C is a block diagram showing the configuration of the data acquisition server 13.

図2Aに示すように、脈拍数算出サーバ11は、脈波検出部111と、ROI選択部112(関心領域選択部)と、画像補間処理部113と、フィルタ選択部114と、移動平均算出部115と、バイタルデータ算出部116と、を備えている。 As shown in FIG. 2A, the pulse rate calculation server 11 includes a pulse wave detection unit 111, an ROI selection unit 112 (interest region selection unit), an image interpolation processing unit 113, a filter selection unit 114, and a moving average calculation unit. It includes 115 and a vital data calculation unit 116.

脈波検出部111は、カメラ2で撮像されるカラー画像から、被検者の脈波データを検出する。カラー画像に含まれる緑色成分を検出し、被検者の血流量の変化に基づいて、脈波データを検出する。被検者の血中ヘモグロビンの吸光特性に着目すると、緑色の波長帯域(520~600[nm])に高いピークを持っている。従って、緑色成分を検出することにより、被検者の脈波データを検出することができる。なお、カラー画像から脈波データを検出する方法は周知の技術であるので、詳細な説明を省略する。 The pulse wave detection unit 111 detects the pulse wave data of the subject from the color image captured by the camera 2. The green component contained in the color image is detected, and the pulse wave data is detected based on the change in the blood flow of the subject. Focusing on the absorption characteristics of hemoglobin in the blood of the subject, it has a high peak in the green wavelength band (520 to 600 [nm]). Therefore, by detecting the green component, the pulse wave data of the subject can be detected. Since the method of detecting pulse wave data from a color image is a well-known technique, detailed description thereof will be omitted.

ROI選択部112は、カメラ2で撮像された被検者の画像から、所望のROI(Region of Interest;関心領域)を選択する。以下、図3、図4を参照して所望のROIを選択する方法について説明する。 The ROI selection unit 112 selects a desired ROI (Region of Interest) from the image of the subject captured by the camera 2. Hereinafter, a method of selecting a desired ROI will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図3は、被検者の顔に対して設定する4つのROIq1~q4を示す説明図である。本実施形態では、例えば図3(a)に示すように、被検者P1の頬に矩形状のROIq1を設定する。図3(b)に示すように、被検者P1の額に矩形状のROIq2を設定する。図3(c)に示すように、被検者P1の顔に縦長に矩形状のROIq3を設定する。図3(d)に示すように、被検者P1の顔に横長に矩形状のROIq4を設定する。そして、各ROIq1~q4の画像に基づいて脈波データを検出する。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing four ROI q1 to q4 set for the face of the subject. In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 3A, a rectangular ROIq1 is set on the cheek of the subject P1. As shown in FIG. 3B, a rectangular ROIq2 is set on the forehead of the subject P1. As shown in FIG. 3C, a vertically long rectangular ROIq3 is set on the face of the subject P1. As shown in FIG. 3D, a horizontally long rectangular ROIq4 is set on the face of the subject P1. Then, the pulse wave data is detected based on the images of each ROI q1 to q4.

被検者の頬や額は、静止している部位が含まれていることが多く、脈波データの検出精度と実用面を考慮すると、頬を含む矩形状のROIq1、額を含む矩形状のROIq2を含めるのがよい。なお、本実施形態では、4つのROIq1~q4を設定する例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記以外の部位にROIを設定したり、2つ、3つ、或いは5つ以上のROIを設定することも可能である。 The cheeks and forehead of the subject often include resting parts, and considering the detection accuracy of pulse wave data and practical aspects, the rectangular ROIq1 including the cheeks and the rectangular shape including the forehead It is better to include ROIq2. In the present embodiment, an example of setting four ROIs q1 to q4 will be described, but the present invention is not limited to this, and ROIs can be set in parts other than the above, or two, three, and so on. Alternatively, it is possible to set five or more ROIs.

ROI選択部112は、各ROIq1~q4のうち、各ROIの画像に基づいて検出された脈波データの分散が最も小さいROIを選択する。図4(a)~(d)は、それぞれ図3(a)~(d)に示した各ROIq1~q4で検出された脈波データを示すグラフである。図4(a)~(d)の各グラフから理解されるように、図3に示したROIq1で検出された脈波データ(図4(a))は分散が小さく、ROIq2~q4で検出された脈波データ(図4(b)~(d))は分散が相対的に大きい。従って、ROI選択部112は、分散が最も小さいROIq1を選択する。また、分散以外にも、山のピークと谷のピークが最も小さいROIを選択するなど、他の条件でROIを選択することも可能である。 The ROI selection unit 112 selects the ROI having the smallest variance of the pulse wave data detected based on the image of each ROI among the ROIs q1 to q4. 4 (a) to 4 (d) are graphs showing pulse wave data detected in each ROI q1 to q4 shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d), respectively. As can be understood from the graphs of FIGS. 4A to 4D, the pulse wave data (FIG. 4A) detected by ROIq1 shown in FIG. 3 has a small variance and is detected by ROIq2 to q4. The pulse wave data (FIGS. 4 (b) to (d)) has a relatively large variance. Therefore, the ROI selection unit 112 selects ROIq1 having the smallest variance. In addition to the variance, it is also possible to select the ROI under other conditions, such as selecting the ROI with the smallest peaks of the peaks and valleys.

図2に示す画像補間処理部113は、カメラ2で撮像される画像のフレームレートFRを検出する。画像補間処理部113はまた、カメラ2で撮像される画像のフレームレートFRが所定の閾値FRth以上であるか否かを判定する。閾値FRthは、例えば50[FPS]である。画像補間処理部113は、カメラ2で撮像される画像のフレームレートFRが、閾値FRth未満である場合には、例えばスプライン補間などの画像補間処理を実施して、フレームレートを増加させる。 The image interpolation processing unit 113 shown in FIG. 2 detects the frame rate FR of the image captured by the camera 2. The image interpolation processing unit 113 also determines whether or not the frame rate FR of the image captured by the camera 2 is equal to or greater than a predetermined threshold value FRth. The threshold value FRth is, for example, 50 [FPS]. When the frame rate FR of the image captured by the camera 2 is less than the threshold value FRth, the image interpolation processing unit 113 performs image interpolation processing such as spline interpolation to increase the frame rate.

即ち、カメラ2で撮像される画像のフレームレートは、脈波データの検出精度に大きく影響を与える。フレームレートが大きいほど、時間経過と共に変動する脈波データに生じる「山」と「谷」を高精度に検出できるので、脈波データの検出精度は高くなる。従って、フレームレートFRが、閾値FRth未満である場合には、スプライン補間などの補間処理を実施してフレームレートを増加させる。 That is, the frame rate of the image captured by the camera 2 greatly affects the detection accuracy of the pulse wave data. The higher the frame rate, the higher the accuracy of detecting the pulse wave data because the "peaks" and "valleys" generated in the pulse wave data that fluctuates with the passage of time can be detected with high accuracy. Therefore, when the frame rate FR is less than the threshold value FRth, interpolation processing such as spline interpolation is performed to increase the frame rate.

例えば、図5Aに示すように、被検者の画像P11のフレームレートFRが閾値FRth未満であり(例えば、FR=30[FPS])、画像a1、a2、・・a5が取得された場合には、スプライン補間を実施して、画像数を増加させる。具体的に、画像a1とa2の間に2つの補間画像b1、b2を生成する。同様に、画像a2とa3の間に補間画像b3、b4を生成する。こうすることにより、フレームレートを増加させることができる。 For example, as shown in FIG. 5A, when the frame rate FR of the image P11 of the subject is less than the threshold FRth (for example, FR = 30 [FPS]), and the images a1, a2, ... A5 are acquired. Performs spline interpolation to increase the number of images. Specifically, two interpolated images b1 and b2 are generated between the images a1 and a2. Similarly, interpolated images b3 and b4 are generated between the images a2 and a3. By doing so, the frame rate can be increased.

一方、画像補間処理部113は、カメラ2で撮像される画像のフレームレートFRが、閾値FRth以上の場合には、スプライン補間を実施せずそのままのフレームレートの画像を採用する。 On the other hand, when the frame rate FR of the image captured by the camera 2 is equal to or higher than the threshold value FRth, the image interpolation processing unit 113 adopts an image having the same frame rate without performing spline interpolation.

例えば、図5Bに示すように、被検者の画像P11のフレームレートFRが閾値FRth以上であり(例えば、FR=240[FPS])、画像a1~anが取得された場合には、スプライン補間処理を実施せず、そのままのフレームレートとする。 For example, as shown in FIG. 5B, when the frame rate FR of the image P11 of the subject is equal to or higher than the threshold value FRth (for example, FR = 240 [FPS]) and the images a1 to an are acquired, spline interpolation is performed. No processing is performed, and the frame rate is used as it is.

また、補間する画像の数(これを「y」とする)は、測定時間tαとしたとき、以下の(1)、(2)式で算出することができる。 Further, the number of images to be interpolated (referred to as "y") can be calculated by the following equations (1) and (2) when the measurement time is tα.

y=(FRth-FR)*tα (FR<FRth) …(1)
y=0 (FR≧FRth) …(2)
例えば、FR=30、FRth=50であるとき、単位時間当たりに20(50-30=20)の画像を補間し、測定時間がtαであるので、合計で「20*tα」の画像を補間処理により生成すればよい。また、「FR≧FRth」の場合には補間処理は不要であるので、「y=0」とする。
y = (FRth-FR) * tα (FR <FRth)… (1)
y = 0 (FR ≧ FRth)… (2)
For example, when FR = 30 and FRth = 50, 20 (50-30 = 20) images are interpolated per unit time, and since the measurement time is tα, a total of “20 * tα” images are interpolated. It may be generated by processing. Further, in the case of "FR ≥ FRth", the interpolation processing is not required, so "y = 0" is set.

なお、画像の補間処理はスプライン補間以外にも、ラグランジュ補間など他の補間方法を採用することも可能である。また、フレームレートFRの閾値FRthは、50[FPS]に限定されるものではなく、カメラ2の性能等に応じて適宜変更することが可能である。更に、複数の閾値、例えば第1の閾値FRth1、第2の閾値FRth2(>FRth1)、を設定し、「FR<FRth1」、「FRth1≦FR<FRth2」、「FRth2<FR」の3つに区分して、補間する画像数を設定するようにしてもよい。 In addition to spline interpolation, other interpolation methods such as Lagrange interpolation can be used for image interpolation processing. Further, the threshold value FRth of the frame rate FR is not limited to 50 [FPS], and can be appropriately changed according to the performance of the camera 2 and the like. Further, a plurality of threshold values, for example, a first threshold value FRth1 and a second threshold value FRth2 (> FRth1) are set, and the three threshold values are "FR <FRth1", "FRth1≤FR <FRth2", and "FRth2 <FR". It may be divided and the number of images to be interpolated may be set.

図2に示すフィルタ選択部114は、カメラ2から被検者P1までの距離に応じて、脈波データに含まれるノイズを除去するためのフィルタ(ノイズ除去フィルタ)を選択する処理を実施する。 The filter selection unit 114 shown in FIG. 2 performs a process of selecting a filter (noise reduction filter) for removing noise included in the pulse wave data according to the distance from the camera 2 to the subject P1.

カメラ2から被検者までの距離が長いほど、検出される脈波データは、高周波成分のノイズの影響を受け易い傾向がある。従って、カメラ2から被検者までの距離が所定の基準距離以上の場合には、ノイズ除去用のフィルタとして、高周波成分のノイズの除去に有効であるSGF(Savizky Golay Filter)、またはBPF(Band Pass Filter)を選択する。 The longer the distance from the camera 2 to the subject, the more easily the detected pulse wave data is affected by the noise of the high frequency component. Therefore, when the distance from the camera 2 to the subject is equal to or greater than a predetermined reference distance, SGF (Savizky Golay Filter) or BPF (Band), which is effective for removing noise of high frequency components, is effective as a noise reduction filter. Select Pass Filter).

また、カメラ2から被検者までの距離が短いほど、脈波データが明確に表れる傾向がある。従って、カメラ2から被検者までの距離が所定の基準距離未満の場合には、ICA(Independent Component Analysis;独立成分分析)のフィルタを選択する。 Further, the shorter the distance from the camera 2 to the subject, the more clearly the pulse wave data tends to appear. Therefore, when the distance from the camera 2 to the subject is less than a predetermined reference distance, an ICA (Independent Component Analysis) filter is selected.

なお、上述した例では、基準距離を設定し、カメラ2から被検者までの距離が基準距離以上であるか否かに応じてフィルタを選択する例について説明したが、「30cm未満」、「30~50cm」、「50cm以上」のように3分類以上にしても良い。 In the above-mentioned example, an example in which a reference distance is set and a filter is selected according to whether or not the distance from the camera 2 to the subject is equal to or greater than the reference distance has been described. It may be classified into 3 or more categories such as "30 to 50 cm" and "50 cm or more".

また、上記したSGF、BPF、ICA以外のフィルタを用いてもよい。カメラ2から被検者までの距離は、深度センサやステレオカメラ、任意の物体からの推定などにより算出することも可能である。 Further, a filter other than the above-mentioned SGF, BPF, and ICA may be used. The distance from the camera 2 to the subject can also be calculated by a depth sensor, a stereo camera, estimation from an arbitrary object, or the like.

また、得られた脈波データに対してフーリエ変換処理を実施して周波数の分布を取得し、脈波データに含まれる高周波成分の割合(σ)に基づいてフィルタを選択することも可能である。例えば、「σ≧0.3」のときにSGFを選択し、「σ<0.3」のときにICAを採用するように設定することも可能である。 It is also possible to perform a Fourier transform process on the obtained pulse wave data to obtain a frequency distribution and select a filter based on the ratio (σ) of the high frequency component contained in the pulse wave data. .. For example, it is possible to select SGF when “σ ≧ 0.3” and set to adopt ICA when “σ <0.3”.

図2に示す移動平均算出部115は、被検者の周囲の明るさを示す明度を検出し、検出した明度に応じて移動平均処理を実施する際のサンプル数を設定する。移動平均算出部115は、カメラ2で撮像される画像をHSV形式に変換することにより、明度(v)を取得することができる。或いは、図示省略のセンサを用いて明度を検出してもよい。 The moving average calculation unit 115 shown in FIG. 2 detects the brightness indicating the brightness of the surroundings of the subject, and sets the number of samples for performing the moving average process according to the detected brightness. The moving average calculation unit 115 can acquire the brightness (v) by converting the image captured by the camera 2 into the HSV format. Alternatively, the brightness may be detected by using a sensor (not shown).

図6は、隣接する3つの脈波データを用いて(即ち、サンプル数が「3」)、移動平均を算出する例を示す説明図である。図6に示すデータd1~d4は、時系列的に検出された脈波データを示し、データe1、e2は、移動平均を示している。移動平均e1は、3つのデータd1、d2、d3の平均値である。移動平均e2は、3つのデータd2、d3、d4の平均値である。こうすることにより、脈波データの変化を滑らかにすることができる。また、移動平均を算出する際のサンプル数を多くすることにより(例えば、サンプル数を「5」とすることにより)、脈波データの変化をより一層滑らかにすることができる。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of calculating a moving average using three adjacent pulse wave data (that is, the number of samples is “3”). The data d1 to d4 shown in FIG. 6 show the pulse wave data detected in time series, and the data e1 and e2 show the moving average. The moving average e1 is the average value of the three data d1, d2, and d3. The moving average e2 is the average value of the three data d2, d3, and d4. By doing so, the change of the pulse wave data can be smoothed. Further, by increasing the number of samples when calculating the moving average (for example, by setting the number of samples to "5"), the change of the pulse wave data can be made smoother.

図7(a)は脈波データを示すグラフであり、図7(b)は移動平均処理を加えた時系列データを示すグラフである。図7(a)、(b)から理解されるように、移動平均を算出することにより、脈波データを滑らかなグラフに変換することができる。 FIG. 7A is a graph showing pulse wave data, and FIG. 7B is a graph showing time-series data to which moving average processing is applied. As can be understood from FIGS. 7 (a) and 7 (b), the pulse wave data can be converted into a smooth graph by calculating the moving average.

そして、移動平均算出部115は、被検者近傍の明度に応じて、移動平均を算出する際のサンプル数を変更する。例えば、基準明度を設定しておき、被検者周囲の明度が基準明度未満の場合には、サンプル数を「3」とし、基準明度以上の場合には、サンプル数を「5」とする。被検者の周囲が明るいほど、光の反射を敏感に検知できるので、周囲の明度が高いほど、移動平均を算出する際のサンプル数を多くする。こうすることにより、被検者の周囲の明度が変化した場合でも、常に安定した脈波データを得ることが可能となる。 Then, the moving average calculation unit 115 changes the number of samples for calculating the moving average according to the brightness in the vicinity of the subject. For example, if the reference brightness is set and the brightness around the subject is less than the reference brightness, the number of samples is set to "3", and if the brightness is equal to or higher than the reference brightness, the number of samples is set to "5". The brighter the surroundings of the subject, the more sensitively the reflection of light can be detected. Therefore, the higher the brightness of the surroundings, the larger the number of samples for calculating the moving average. By doing so, it is possible to always obtain stable pulse wave data even when the brightness around the subject changes.

なお、上記した例では、明度が基準明度以上であるか否かにより、2つのサンプル数のうちのいずれかを選択する例について示したが、本発明はこれに限定されず、3つ以上のサンプル数に分類してもよい。周囲環境の明度が高いほど、移動平均算出時のサンプル数が多くなるように設定すればよい。 In the above example, an example in which one of the two sample numbers is selected depending on whether or not the brightness is equal to or higher than the standard brightness is shown, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. It may be classified into the number of samples. The higher the brightness of the surrounding environment, the larger the number of samples at the time of calculating the moving average may be set.

図2に示すバイタルデータ算出部116は、上述した処理で得られた脈波データ、即ち、複数のROIq1~q4のうちの選択されたROIの画像データに画像補間処理を加え、フィルタ選択部114で選択されたフィルタでノイズが除去され、且つ、移動平均算出部にて移動平均処理が実施された脈波データに基づいて、被検者の脈拍数を算出する。脈波データから脈拍数を算出する方法は周知の技術であるので説明を省略する。 The vital data calculation unit 116 shown in FIG. 2 adds an image interpolation process to the pulse wave data obtained by the above-mentioned processing, that is, the image data of the selected ROI among the plurality of ROI q1 to q4, and the filter selection unit 114. The pulse number of the subject is calculated based on the pulse wave data in which the noise is removed by the filter selected in and the moving average processing is performed by the moving average calculation unit. Since the method of calculating the pulse rate from the pulse wave data is a well-known technique, the description thereof will be omitted.

次に、図2Bに示す個人認識サーバ12について説明する。個人認識サーバ12は、ユーザ認証部121と、個人認識部122と、を備えている。 Next, the personal recognition server 12 shown in FIG. 2B will be described. The personal recognition server 12 includes a user authentication unit 121 and a personal recognition unit 122.

ユーザ認証部121は、被検者のIDを特定する。例えば、カメラ2で撮像された複数の被検者の顔画像から、被検者IDを特定する。 The user authentication unit 121 identifies the ID of the subject. For example, the subject ID is specified from the facial images of the plurality of subjects captured by the camera 2.

個人認識部122は、ユーザ認証部121で特定された被検者IDに基づいて、脈波データを検出する対象となる被検者を認識する。 The personal recognition unit 122 recognizes a subject to be detected for pulse wave data based on the subject ID specified by the user authentication unit 121.

次に、図2Cに示すデータ収集サーバ13について説明する。データ収集サーバ13は、時系列データ抽出部131と、データ収集部132と、を備えている。 Next, the data collection server 13 shown in FIG. 2C will be described. The data collection server 13 includes a time-series data extraction unit 131 and a data collection unit 132.

データ収集部132は、カメラ2で撮像された画像データを収集する。 The data collection unit 132 collects image data captured by the camera 2.

時系列データ抽出部131は、データ収集部132で収集された画像データから、脈波検出部111で検出された脈波データを抽出し、抽出した時系列データを記憶する。カメラ2で撮像された被検者の顔画像に基づいて、例えば顔認証処理を実施して被検者のIDを認識し、各被検者ごとのバイタルデータを時系列データ抽出部131に記憶することができる。また、被検者の顔画像以外にも、被検者にQRコード(登録商標)やカラーバーコードを付加し、これらのコードを読み取ることにより、被検者のIDを認識することも可能である。各被検者ごとのバイタルデータを記憶保存することにより、各被検者のバイタルデータの推移を閲覧できる。 The time-series data extraction unit 131 extracts the pulse wave data detected by the pulse wave detection unit 111 from the image data collected by the data collection unit 132, and stores the extracted time-series data. Based on the face image of the subject captured by the camera 2, for example, face recognition processing is performed to recognize the ID of the subject, and the vital data for each subject is stored in the time-series data extraction unit 131. can do. In addition to the face image of the subject, it is also possible to recognize the ID of the subject by adding a QR code (registered trademark) or color barcode to the subject and reading these codes. be. By storing and storing the vital data of each subject, the transition of the vital data of each subject can be viewed.

なお、図2Aに示した脈拍数算出サーバ11、個人認識サーバ12、データ収集サーバ13を、図1に示すクラウド装置7に設ける構成とすることも可能である。 It is also possible to configure the pulse rate calculation server 11, the personal recognition server 12, and the data collection server 13 shown in FIG. 2A in the cloud device 7 shown in FIG.

[本実施形態の動作]
次に、本実施形態に係るバイタルデータ測定サーバ1の処理手順を、図8A、図8Bに示すフローチャートを参照して説明する。
[Operation of this embodiment]
Next, the processing procedure of the vital data measurement server 1 according to the present embodiment will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. 8A and 8B.

初めに、図8Aに示すステップS11において、カメラ2による被検者のカラー動画の撮像を開始する。脈拍数算出サーバ11は、カメラ2で撮像されたカラー動画を取得する。具体的に、被検者P1が居る居室内などに設置されているカメラ2で撮像されたカラー動画を取得する。 First, in step S11 shown in FIG. 8A, the image pickup of the color moving image of the subject by the camera 2 is started. The pulse rate calculation server 11 acquires a color moving image captured by the camera 2. Specifically, a color moving image captured by a camera 2 installed in a living room or the like where the subject P1 is located is acquired.

ステップS12において、脈波検出部111は、カメラ2より時系列的に取得される画像の画像番号(これを「j」とする)を初期化する。即ち、「j=1」とする。 In step S12, the pulse wave detection unit 111 initializes the image number (referred to as “j”) of the image acquired from the camera 2 in time series. That is, "j = 1".

ステップS13において、脈波検出部111は、画像番号jが、カメラ2のフレームレートFRに経過時間tを乗じた数値(FR*t)より大きいか否かを判定する。即ち、「j>(FR*t)」であるか否かを判定する。「j>(FR*t)」である場合には(S13;YES)、ステップS18に処理を進め、そうでなければ(S13;NO)、ステップS14に処理を進める。 In step S13, the pulse wave detection unit 111 determines whether or not the image number j is larger than the numerical value (FR * t) obtained by multiplying the frame rate FR of the camera 2 by the elapsed time t. That is, it is determined whether or not "j> (FR * t)". If "j> (FR * t)" (S13; YES), the process proceeds to step S18, otherwise (S13; NO), the process proceeds to step S14.

この処理では、例えばフレームレート(FPS)が「30」で、撮像時間を20秒とした場合、右辺は300*20=600となり、600枚の画像に対して、処理を行うことになる。従って、「j=600」となるまで、ステップS13の処理は、NO判定となる。 In this processing, for example, when the frame rate (FPS) is "30" and the imaging time is 20 seconds, the right side is 300 * 20 = 600, and processing is performed on 600 images. Therefore, until "j = 600", the process of step S13 is determined as NO.

ステップS14において、脈波検出部111は、画像番号jの画像を取得する。 In step S14, the pulse wave detection unit 111 acquires the image of the image number j.

ステップS15において、脈波検出部111は、被検者の顔に設定されている複数の矩形状のROI(図3参照)を抽出する。 In step S15, the pulse wave detection unit 111 extracts a plurality of rectangular ROIs (see FIG. 3) set on the face of the subject.

ステップS16において、脈波検出部111は、各ROIの画像から緑色成分を抽出し、ROI内における緑色成分の平均値を算出する。 In step S16, the pulse wave detection unit 111 extracts the green component from the image of each ROI and calculates the average value of the green component in the ROI.

ステップS17において、脈波検出部111は、画像番号jをインクリメントして(j=j+1)、ステップS13に処理を戻す。 In step S17, the pulse wave detection unit 111 increments the image number j (j = j + 1) and returns the process to step S13.

ステップS13で、「j>(FR*t)」であると判定された場合には、ステップS18において、脈波検出部111は、取得した緑色成分を脈波データとする。 If it is determined in step S13 that "j> (FR * t)", in step S18, the pulse wave detection unit 111 uses the acquired green component as pulse wave data.

ステップS19において、脈波検出部111は、被検者の顔に複数設定した各ROI(図3参照)において、脈波データの分散を算出する。脈波検出部111は、前述した脈波データの緑色成分の平均値に基づいて、脈波データの分散を算出する。 In step S19, the pulse wave detection unit 111 calculates the variance of the pulse wave data in each ROI (see FIG. 3) set on the face of the subject. The pulse wave detection unit 111 calculates the variance of the pulse wave data based on the average value of the green components of the pulse wave data described above.

ステップS20において、ROI選択部112は、複数のROIのうち分散が最小となるROIを選択する。 In step S20, the ROI selection unit 112 selects the ROI having the smallest dispersion among the plurality of ROIs.

図8Bに示すステップS21において、画像補間処理部113は、カメラ2より取得された画像のフレームレートFRが、所定の閾値FRth未満であるか否かを判定する。「FR<FRth」である場合には(S21;YES)、ステップS22に処理を進め、そうでなければ(S21;NO)、ステップS23に処理を進める。 In step S21 shown in FIG. 8B, the image interpolation processing unit 113 determines whether or not the frame rate FR of the image acquired from the camera 2 is less than a predetermined threshold value FRth. If "FR <FRth" (S21; YES), the process proceeds to step S22, otherwise (S21; NO), the process proceeds to step S23.

ステップS22において、画像補間処理部113はスプライン補間を実施することにより、フレームレートを増加させる。即ち、前述した図5Aで説明したように、「FR<FRth」である場合には、スプライン補間などの補間処理によりフレームレートを増加させる。具体的に、「(FRth-FR)*tα」枚の画像を補間処理により増加させる。「tα」は測定時間である。 In step S22, the image interpolation processing unit 113 increases the frame rate by performing spline interpolation. That is, as described with reference to FIG. 5A described above, when “FR <FRth”, the frame rate is increased by interpolation processing such as spline interpolation. Specifically, the number of "(FRth-FR) * tα" images is increased by interpolation processing. “Tα” is the measurement time.

ステップS23において、フィルタ選択部114は、脈波データにフーリエ変換を加え、脈波データの高周波成分の割合σを算出する。 In step S23, the filter selection unit 114 applies a Fourier transform to the pulse wave data to calculate the ratio σ of the high frequency component of the pulse wave data.

ステップS24において、フィルタ選択部114は、高周波成分の割合σが基準値(例えば、0.3)以上であるか否かを判定する。カメラ2から被検者までの距離が基準距離未満であり、高周波成分の割合σが「σ<0.3」である場合には(S24;YES)、ステップS25に処理を進める。また、カメラ2から被検者までの距離が基準距離以上であり、高周波成分の割合σが「σ≧0.3」である場合には(S24;NO)、ステップS26に処理を進める。なお、カメラ2から被検者までの距離、及び、高周波成分の割合σ、のうちのいずれか一方により、S24の判定を行うことも可能である。 In step S24, the filter selection unit 114 determines whether or not the ratio σ of the high frequency component is equal to or higher than the reference value (for example, 0.3). When the distance from the camera 2 to the subject is less than the reference distance and the ratio σ of the high frequency component is “σ <0.3” (S24; YES), the process proceeds to step S25. If the distance from the camera 2 to the subject is equal to or greater than the reference distance and the ratio σ of the high frequency component is “σ ≧ 0.3” (S24; NO), the process proceeds to step S26. It is also possible to determine S24 based on either the distance from the camera 2 to the subject or the ratio σ of the high frequency component.

ステップS25において、フィルタ選択部114は、脈波データからノイズを除去するフィルタとしてICAを選択する。ICAを選択することにより、脈波データを高精度に取得することが可能となる。 In step S25, the filter selection unit 114 selects ICA as a filter for removing noise from the pulse wave data. By selecting ICA, pulse wave data can be acquired with high accuracy.

ステップS26において、フィルタ選択部114は、脈波データからノイズを除去するフィルタとしてSGFまたはBPFを選択する。SGFまたはBPFを選択することにより、高周波成分を効率よく除去することが可能となる。 In step S26, the filter selection unit 114 selects SGF or BPF as a filter for removing noise from the pulse wave data. By selecting SGF or BPF, it is possible to efficiently remove high frequency components.

ステップS27において、移動平均算出部115は、カメラ2で撮像された画像をHSV形式に変換する。即ち、色相(Hue)、彩度(Saturation)、明度(Value)の三つの成分からなる色空間のデータに変換する。 In step S27, the moving average calculation unit 115 converts the image captured by the camera 2 into the HSV format. That is, it is converted into color space data consisting of three components of hue (Hue), saturation (Saturation), and lightness (Value).

ステップS28において、移動平均算出部115は、ステップS27の処理で得られた明度(v)が、所定の基準値(例えば、100)未満であるか否かを判定する。「v<100」であれば(S28;YES)、ステップS29に処理を進め、そうでなければ(S28;NO)、ステップS30に処理を進める。 In step S28, the moving average calculation unit 115 determines whether or not the brightness (v) obtained in the process of step S27 is less than a predetermined reference value (for example, 100). If "v <100" (S28; YES), the process proceeds to step S29, and if not (S28; NO), the process proceeds to step S30.

ステップS29において、移動平均算出部115は、移動平均を算出する際のサンプル数を「3」に設定する。 In step S29, the moving average calculation unit 115 sets the number of samples for calculating the moving average to "3".

ステップS30において、移動平均算出部115は、移動平均を算出する際のサンプル数を「5」に設定する。 In step S30, the moving average calculation unit 115 sets the number of samples for calculating the moving average to "5".

ステップS31において、バイタルデータ算出部116は、設定されたサンプル数を用いて、ステップS25またはS26でノイズ除去後の脈波データに移動平均処理を加える。更に、移動平均処理を加えた脈波データに基づいて、被検者の脈拍数を算出する。 In step S31, the vital data calculation unit 116 adds a moving average process to the pulse wave data after noise reduction in step S25 or S26 using the set number of samples. Further, the pulse rate of the subject is calculated based on the pulse wave data to which the moving average processing is added.

こうして、脈波データを高精度に検出することができ、ひいては、被検者のバイタルデータを高精度に算出することができるのである。 In this way, the pulse wave data can be detected with high accuracy, and the vital data of the subject can be calculated with high accuracy.

[本実施形態の効果]
本実施形態に係るバイタルデータ測定装置(脈拍数算出サーバ11)は、撮像部(カメラ2)で撮像される被検者の画像から、脈波データを検出する脈波検出部111と、被検者の画像に複数のROI(関心領域)を設定し、各ROIで検出される脈波データの分散を算出し、分散が最小となるROIを選択するROI選択部112と、撮像部で撮像される画像のフレームレートを取得し、フレームレートFRが所定の閾値FRth未満の場合には、画像のフレームレートが閾値FRth以上となるように画像補間処理を実施する画像補間処理部113と、撮像部と被検者との距離に応じたノイズ除去フィルタを選択するフィルタ選択部114と、閾値以上のフレームレートの各画像の、分散が最小となるROIから脈波データを抽出し、抽出した脈波データから選択されたノイズ除去フィルタでノイズを除去し、ノイズ除去後の脈波データに基づいて、被検者のバイタルデータ(脈拍数)を算出するバイタルデータ算出部116と、を備える。
[Effect of this embodiment]
The vital data measuring device (pulse rate calculation server 11) according to the present embodiment includes a pulse wave detection unit 111 that detects pulse wave data from an image of a subject imaged by an image pickup unit (camera 2) and a test subject. A plurality of ROIs (regions of interest) are set in the image of the person, the dispersion of the pulse wave data detected by each ROI is calculated, and the ROI selection unit 112 that selects the ROI that minimizes the dispersion and the image pickup unit capture the image. The image interpolation processing unit 113 and the imaging unit 113 that acquire the frame rate of the image and perform the image interpolation processing so that the frame rate FR of the image is equal to or more than the threshold FRth when the frame rate FR is less than the predetermined threshold FRth. Pulse wave data is extracted from the filter selection unit 114 that selects the noise removal filter according to the distance between the subject and the subject, and the ROI that minimizes the dispersion of each image with a frame rate higher than the threshold value, and the extracted pulse wave. It is provided with a vital data calculation unit 116 that removes noise with a noise removal filter selected from the data and calculates vital data (pulse rate) of the subject based on the pulse wave data after noise removal.

このように、本実施形態に係る脈拍数算出サーバ11では、被検者の顔に複数のROIを設定し、各ROIで検出される脈波データの分散が最も小さいROIを選択する。このため、より変動の小さい脈波データを用いて脈拍数を算出することができ、脈拍数を高精度に算出することが可能となる。 As described above, in the pulse rate calculation server 11 according to the present embodiment, a plurality of ROIs are set on the face of the subject, and the ROI having the smallest variance of the pulse wave data detected by each ROI is selected. Therefore, the pulse rate can be calculated using the pulse wave data with smaller fluctuations, and the pulse rate can be calculated with high accuracy.

即ち、人体情報である脈波データは、ノイズの影響を受け易い。そのため、脈波データをより精度良く検出するためには、被検者の顔に複数のROIを設定して画像を撮像し、最も安定的に撮影できたROIを選択するのがよい。本実施形態では、動きの少ない頬、額、縦矩形、横矩形のROIを設定することにより、脈波データの検出精度を向上させることができる。 That is, the pulse wave data, which is human body information, is easily affected by noise. Therefore, in order to detect the pulse wave data more accurately, it is preferable to set a plurality of ROIs on the face of the subject, capture an image, and select the ROI that can be taken most stably. In the present embodiment, the detection accuracy of pulse wave data can be improved by setting the ROI of the cheek, the forehead, the vertical rectangle, and the horizontal rectangle with little movement.

また、本実施形態では、カメラ2で撮像される画像のフレームレートFRが閾値FRth未満である場合には、スプライン補間などの補間処理によりフレームレートを増加している。従って、脈波データの変動により生じる「山」及び「谷」のデータを取得でき、脈波データを高精度に検出し、ひいては脈拍数の検出精度を向上させることが可能となる。 Further, in the present embodiment, when the frame rate FR of the image captured by the camera 2 is less than the threshold value FRth, the frame rate is increased by interpolation processing such as spline interpolation. Therefore, it is possible to acquire the data of "peaks" and "valleys" caused by the fluctuation of the pulse wave data, detect the pulse wave data with high accuracy, and improve the detection accuracy of the pulse rate.

更に、本実施形態では、被検者の周囲の明度が大きいほど、脈波データを移動平均処理する際のサンプル数が多くなるように設定する。このため、光の反射に起因して脈波データが敏感に変化する場合でも、脈波データの変化が滑らかとなるように補正することが可能となる。 Further, in the present embodiment, the larger the brightness around the subject, the larger the number of samples for the moving average processing of the pulse wave data. Therefore, even when the pulse wave data changes sensitively due to the reflection of light, it is possible to correct the change so that the pulse wave data changes smoothly.

また、本実施形態では、被検者とカメラ2との距離に応じて、脈波データのノイズを除去するために使用するフィルタを変更している。具体的に、距離が長いほど高周波成分σが大きくなるので、「σ<0.3」のときにはICAフィルタを採用する。「σ≧0.3」のときにはSGFフィルタを採用する。このため、距離の変化により生じるノイズを効率よく除去し、脈拍数の検出精度を向上させることができる。なお、本実施形態では、被検者の動き補正(S19、S20)、カメラのフレームレート補正(S21、S22)、撮影距離の補正(S23~S26)、周囲の明るさ補正(S27~S30)の順に処理を実施する例について説明したが、本発明は上記の順序に限定されるものではなく、上記各処理の順序は入れ替わってもよい。 Further, in the present embodiment, the filter used to remove the noise of the pulse wave data is changed according to the distance between the subject and the camera 2. Specifically, the longer the distance, the larger the high frequency component σ, so when “σ <0.3”, an ICA filter is used. When “σ ≧ 0.3”, an SGF filter is adopted. Therefore, it is possible to efficiently remove the noise generated by the change in the distance and improve the detection accuracy of the pulse rate. In this embodiment, the subject's movement correction (S19, S20), camera frame rate correction (S21, S22), shooting distance correction (S23 to S26), and ambient brightness correction (S27 to S30) Although the example in which the treatments are carried out in the order of the above is described, the present invention is not limited to the above-mentioned order, and the order of each of the above-mentioned treatments may be interchanged.

なお、本実施形態では、被検者のバイタルデータとして脈波・脈拍数を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、脈拍数以外のバイタルデータを測定することも可能である。 In the present embodiment, the pulse wave / pulse rate has been described as an example of the vital data of the subject, but the present invention is not limited to this, and the vital data other than the pulse rate shall be measured. Is also possible.

上記説明した本実施形態のバイタルデータ測定装置(脈拍数算出サーバ11)には、図9に示すように例えば、CPU(Central Processing Unit、プロセッサ)901と、メモリ902と、ストレージ903(HDD:Hard Disk Drive、SSD:Solid State Drive)と、通信装置904と、入力装置905と、出力装置906とを備える汎用的なコンピュータシステムを用いることができる。メモリ902およびストレージ903は、記憶装置である。このコンピュータシステムにおいて、CPU901がメモリ902上にロードされた所定のプログラムを実行することにより、バイタルデータ測定装置の各機能が実現される。 As shown in FIG. 9, the vital data measuring device (pulse rate calculation server 11) of the present embodiment described above includes, for example, a CPU (Central Processing Unit, processor) 901, a memory 902, and a storage 903 (HDD: Hard). A general-purpose computer system including a Disk Drive (SSD: Solid State Drive), a communication device 904, an input device 905, and an output device 906 can be used. The memory 902 and the storage 903 are storage devices. In this computer system, each function of the vital data measuring device is realized by the CPU 901 executing a predetermined program loaded on the memory 902.

なお、バイタルデータ測定装置は、1つのコンピュータで実装されてもよく、あるいは複数のコンピュータで実装されても良い。また、バイタルデータ測定装置は、コンピュータに実装される仮想マシンであっても良い。 The vital data measuring device may be mounted on one computer or may be mounted on a plurality of computers. Further, the vital data measuring device may be a virtual machine mounted on a computer.

なお、バイタルデータ測定装置用のプログラムは、HDD、SSD、USB(Universal Serial Bus)メモリ、CD (Compact Disc)、DVD (Digital Versatile Disc)などのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶することも、ネットワークを介して配信することもできる。 The program for the vital data measuring device can be stored in a computer-readable recording medium such as an HDD, SSD, USB (Universal Serial Bus) memory, CD (Compact Disc), or DVD (Digital Versatile Disc). It can also be delivered via.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and many modifications can be made within the scope of the gist thereof.

1 バイタルデータ測定システム
2 カメラ(撮像部)
3 ルータ
4 通信器
5 表示器
6 インターネット
7 クラウド装置
11 脈拍数算出サーバ(バイタルデータ測定装置)
12 個人認識サーバ
13 データ収集サーバ
111 脈波検出部
112 ROI選択部(関心領域選択部)
113 画像補間処理部
114 フィルタ選択部
115 移動平均算出部
116 バイタルデータ算出部
121 ユーザ認証部
122 個人認識部
131 時系列データ抽出部
132 データ収集部
1 Vital data measurement system 2 Camera (imaging unit)
3 Router 4 Communication device 5 Display 6 Internet 7 Cloud device 11 Pulse rate calculation server (vital data measurement device)
12 Personal recognition server 13 Data collection server 111 Pulse wave detection unit 112 ROI selection unit (region of interest selection unit)
113 Image interpolation processing unit 114 Filter selection unit 115 Moving average calculation unit 116 Vital data calculation unit 121 User authentication unit 122 Personal recognition unit 131 Time series data extraction unit 132 Data collection unit

Claims (7)

撮像部で撮像される被検者の画像から、脈波データを検出する脈波検出部と、
前記被検者の画像に複数の関心領域を設定し、各関心領域で検出される脈波データの分散を算出し、前記分散が最小となる関心領域を選択する関心領域選択部と、
前記撮像部で撮像される画像のフレームレートを取得し、前記フレームレートが所定の閾値未満の場合には、前記画像のフレームレートが前記閾値以上となるように画像補間処理を実施する画像補間処理部と、
前記撮像部と前記被検者との距離に応じたノイズ除去フィルタを選択するフィルタ選択部と、
前記閾値以上のフレームレートの各画像の、前記分散が最小となる関心領域から脈波データを抽出し、抽出した前記脈波データから前記選択されたノイズ除去フィルタでノイズを除去し、ノイズ除去後の脈波データに基づいて、前記被検者のバイタルデータを算出するバイタルデータ算出部と、
を備えたことを特徴とするバイタルデータ測定装置。
A pulse wave detection unit that detects pulse wave data from the image of the subject captured by the image pickup unit, and a pulse wave detection unit.
A region of interest selection unit that sets a plurality of regions of interest in the image of the subject, calculates the variance of the pulse wave data detected in each region of interest, and selects the region of interest that minimizes the variance.
Image interpolation processing that acquires the frame rate of the image captured by the image pickup unit and performs image interpolation processing so that the frame rate of the image is equal to or higher than the threshold value when the frame rate is less than a predetermined threshold value. Department and
A filter selection unit that selects a noise reduction filter according to the distance between the image pickup unit and the subject, and a filter selection unit.
After removing noise by extracting pulse wave data from the region of interest in which the dispersion of each image having a frame rate equal to or higher than the threshold value is minimized, and removing noise from the extracted pulse wave data with the selected noise reduction filter. Vital data calculation unit that calculates the vital data of the subject based on the pulse wave data of
Vital data measuring device characterized by being equipped with.
前記被検者の周囲の明度に応じて、前記脈波データの時間経過に対する移動平均を算出する際のサンプル数を設定し、設定したサンプル数で前記脈波データの移動平均を算出する移動平均算出部、を更に備え、
前記バイタルデータ算出部は、前記移動平均算出部で算出された移動平均に基づいて、前記被検者のバイタルデータを算出すること
を特徴とする請求項1に記載のバイタルデータ測定装置。
A moving average for calculating the moving average of the pulse wave data with respect to the passage of time is set according to the brightness of the surroundings of the subject, and the moving average of the pulse wave data is calculated with the set number of samples. Further equipped with a calculation unit,
The vital data measuring device according to claim 1, wherein the vital data calculation unit calculates vital data of the subject based on the moving average calculated by the moving average calculation unit.
前記移動平均算出部は、前記被検者の周囲の明度が大きいほど前記移動平均を算出する際のサンプル数を多く設定すること
を特徴とする請求項2に記載のバイタルデータ測定装置。
The vital data measuring device according to claim 2, wherein the moving average calculation unit sets a larger number of samples for calculating the moving average as the brightness around the subject increases.
前記複数の関心領域は、前記被検者の頬、及び額を含むこと
を特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のバイタルデータ測定装置。
The vital data measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of areas of interest include the cheeks and the forehead of the subject.
前記フィルタ選択部は、前記撮像部と前記被検者の距離が所定の基準距離よりも長いときには、SGFフィルタまたはBPFフィルタを選択すること
を特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のバイタルデータ測定装置。
The filter selection unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the filter selection unit selects an SGF filter or a BPF filter when the distance between the image pickup unit and the subject is longer than a predetermined reference distance. The described vital data measuring device.
撮像部で撮像される被検者の画像から、脈波データを検出するステップと、
前記被検者の画像に複数の関心領域を設定し、各関心領域で検出される脈波データの分散を算出し、前記分散が最小となる関心領域を選択するステップと、
前記撮像部で撮像される画像のフレームレートを取得し、前記フレームレートが所定の閾値未満の場合には、前記画像のフレームレートが前記閾値以上となるように画像を補間するステップと、
前記撮像部と前記被検者との距離に応じたノイズ除去フィルタを選択するステップと、
前記閾値以上のフレームレートの各画像の、前記分散が最小となる関心領域から脈波データを抽出し、抽出した前記脈波データから前記選択されたノイズ除去フィルタでノイズを除去し、前記ノイズ除去後の脈波データに基づいて、前記被検者のバイタルデータを算出するステップと、
を備えたことを特徴とするバイタルデータ測定方法。
The step of detecting pulse wave data from the image of the subject captured by the image pickup unit,
A step of setting a plurality of regions of interest in the image of the subject, calculating the variance of the pulse wave data detected in each region of interest, and selecting the region of interest that minimizes the variance.
A step of acquiring a frame rate of an image captured by the imaging unit and interpolating the image so that the frame rate of the image is equal to or higher than the threshold value when the frame rate is less than a predetermined threshold value.
A step of selecting a noise reduction filter according to the distance between the image pickup unit and the subject, and
The pulse wave data is extracted from the region of interest in which the dispersion is minimized in each image having a frame rate equal to or higher than the threshold value, and noise is removed from the extracted pulse wave data by the selected noise reduction filter to remove the noise. The step of calculating the vital data of the subject based on the subsequent pulse wave data, and
A vital data measurement method characterized by being equipped with.
請求項1~5のいずれか1項に記載のバイタルデータ測定装置としてコンピュータを機能させるコンピュータプログラム。 A computer program that causes a computer to function as the vital data measuring device according to any one of claims 1 to 5.
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