JP5027604B2 - 指先適正押圧状態報知方法及び装置 - Google Patents
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Description
脈波を採取する装置としては、例えば指や耳朶を挟むクリップ式センサ等があるが、このような専用器具を利用しなくても、常時携帯可能で任意の時に容易に使用できるような小型の脈拍検出装置が要望されている。
脈波は、カメラや携帯電話機等に搭載されている皮膜ガラス付カメラでも採取することができる。皮膜ガラス付カメラで脈波を採取する場合には、皮膜部に指先を接触(押圧)させて、該接触させた指先部を撮影することになる。しかし、現在の皮膜ガラス付カメラでは、指先の押圧状態が変動しやすく脈波の安定的な採取が困難である。
その指先の画像をCCD撮像素子4により所定の時間隔(携帯電話のカメラ(CCD撮像素子)では7.5、10、15、30フレーム/秒などが多い)で撮像し、1フレーム毎の輝度平均を算出する。
CCD撮像素子4により撮影されるフレームの輝度平均は指先の血液の脈流によって変化するので、輝度平均の変化を追跡すれば、脈波の振幅及び周期を検出することができる。
すると共に脈波の波形も不安定な状態になることがわかる。
そして、波形12に示すように、指圧が或る程度強くなると指先画像の輝度が上昇すると共に脈波の波形が安定し、脈波計測のための理想的な状態となることがわかる。
これらの状態は、指圧が低いと指先が厚くなり、外光の透過率が悪くなって輝度が下がると共に、血液の脈流の強弱も画像の輝度に明瞭に反映されなくなり、脈波の波形が不安定になるためと推測される。
そこで、指圧の状態(レベル)を、例えば5段階に区分し、図2(a) の波形12の状態をレベル5とし、この波形12を中心にして左(指圧が弱くなる)右(指圧が高くなる)のいずれかに変化するほど、レベル4、3、2、1と、レベルを下げていき、このレベルを装置使用者に報知するようにすれば、装置使用者は、そのレベルの報知を視認して最適な指圧レベル5に指圧を維持するように努力することができると考えられる。
尚、同図は横軸に指先画像の明るさを示し、縦軸に振幅の大きさを示している。また、外光9の明るさの変化の影響は、例えば、外光9の光源を指先8の背に、遠いところから徐々に近づけることによって確認可能である。
図4(a) は、検出装置として、携帯電話15の撮像部を利用する例を示している。また、図4(a) は、装置使用者が携帯電話15を右手に持ち、左手の人差指16の指先を携帯電話15の撮像部の皮膜ガラス(図では指先の下に隠れているため見えない)の上に押圧している状態を示している。
装置使用者に指圧レベルを報知する情報である指圧レベルのハートマークには、種々の表示方法がある。同図(b) に示す例は、内部の記憶装置に記憶される指圧レベルと報知されるマークとの関係を示すテーブルである。
るものである。そして、例えば、指圧レベル5のときに最大の大きさ、指圧レベル1のときに最小の大きさで表示されるようになっている。
ところで、図1に示したCCD4で撮像した指先画像の平均輝度から取得される脈波の波形は、外光の明るさによって振幅が異なることは前述した。
様の基準で、つまり振幅が全体に小さいときの基準で、指圧レベルを設定すると、外光が明るいときの脈波の振幅は全体に大きくなるので、振幅が小さくなることに対応して順次小さく設定されている指圧レベル4、3、2、1は、中央より遠く離れて、左右の端に固まってしまう。
が、所定の許容差を持った「振幅の範囲」と数フレームの輝度から求めた「Nフレームの輝度平均」とに「振幅閾値」を対応させたレベル毎の振幅閾値の設定用テーブルを用いるようにしてもよい。
図8において、「Nフレームの輝度平均」が最左端の「〜19」のときの「振幅範囲」に対する評価値は、振幅範囲0.5以下(「〜0.25」、「0.25〜0.5」)が評価値「1」、振幅範囲0.5を超えて振幅範囲1以下(「0.5〜0.75」、「0.75〜1」)が評価値「2」、・・・、となっている。
これにより、この振幅閾値の設定用テーブルを使用した場合でも、図7に示したよう、外光が明るいときも暗いときも、装置使用者の同じ指圧レベルに対しては、輝度の上限と下限の間に、同じ範囲の指圧レベルの領域分割を設定することができる。
尚、図8に示すテーブルの各値は、あくまでも例として示したものであって、計測装置に実装されるテーブルが、図8の値に設定されるということではない。
れている。
記憶部35は、内蔵または外付けのハードディスクやフラッシュメモリ等を着脱自在に備えており、これらの記録装置には、予め設定されている例えば図8に示したレベル毎の振幅閾値の設定用テーブル(レベル評価用テーブル)などが格納されている。
表示部38は、液晶表示装置であり、この検出装置1が例えば携帯用端末であれば、電話やインターネット通信用の大型の主画面と、自分撮影時の画像や、指先押圧時の指圧レベルを表示報知する小型の副画面を備えている。
図11は、図10の機能ブロックにおけるレベル評価部40の機能を更に詳しく説明するブロック図である。図11に示すように、レベル評価部40は、タイミング制御部45、振幅算出部46、Nフレーム輝度平均算出部47、振幅評価部48、判定テーブル49の機能を備えている。
先ず、カメラ(図1に示すCCD4)から入力部37aに、指先8を撮影した画像デー
タが例えば毎秒15フレームの割合で入力される。この撮影画像データは輝度平均算出部38に転送される。
この輝度データの格納数は、例えば図12に示したように64フレームに対応する64個の輝度データであり、65個目以降の輝度データを受信すると、テーブル内の最古のデータを上書きして更新する。これにより、常に最新の64フレーム分の輝度データがデータ記憶部39に保持されることになる。なお、データ格納数は64に限るものではない。
脈波検出部41は、毎秒例えば15フレームの割合で入力される輝度データから、先ず、ピーク間隔検出部42によりピーク間隔を検出する。このピーク間隔を検出するための輝度データのピーク値は、最高値でも最低値でもよい。いずれにしても、図13に示す輝度の波形から、最高又は最低のピーク値と次のピーク値との時間間隔が検出される。
した振幅値を振幅評価部48に送信する。
なお、上記の演算では、Y≦20ときはY=20として演算し、Y≧100のときはY=100として演算する。
カメラにより撮影された、透明板状部材に接触させた指先の画像を所定の時間間隔で複数フレーム取得する指先画像取得工程と、該指先画像取得工程により取得された前記指先の画像の各フレーム毎に平均輝度を算出するフレーム輝度算出工程と、該フレーム輝度算出工程により算出された平均輝度から振幅を取得する振幅取得工程と、該振幅取得工程により取得される振幅の幅に対する複数の閾値をグループ分けして記憶する振幅閾値記憶工程と、該振幅閾値記憶工程に記憶される前記閾値グループの中から、前記指先の画像の連続する複数フレームの平均輝度に基づいて一つの閾値グループを選択する閾値選択工程と、該閾値選択工程により選択された前記閾値グループの各閾値に基づいて、前記振幅取得工程により取得される振幅の幅が所定の閾値を越えているか否かを判断し、該判断結果を報知装置に出力する判断結果出力工程と、を含むことを特徴とする指先適正押圧状態報知方法。
(付記2)
前記閾値グループの各閾値に対応する振幅は、前記連続する複数フレームの平均輝度が高い場合には大きく設定され、前記平均輝度が低い場合には小さく設定されていることを特徴とする付記1記載の指先適正押圧状態報知方法。
(付記3)
前記フレーム輝度算出工程は、前記平均輝度に代えて前記フレーム内画素の輝度総和、RGB要素のR成分、又はYUVフォーマットもしくはYIQフォーマットのY成分のいずれかを用いる、ことを特徴とする付記1記載の指先適正押圧状態報知方法。
(付記4)
カメラにより撮影された、透明板状部材に接触させた指先の画像を所定の時間間隔で複数フレーム取得する指先画像取得手段と、該指先画像取得手段により取得された前記指先の画像の各フレーム毎に平均輝度を算出するフレーム輝度算出手段と、該フレーム輝度算出手段により算出された平均輝度から振幅を取得する振幅取得手段と、該振幅取得手段により取得される振幅の幅に対する複数の閾値をグループ分けして記憶する振幅閾値記憶手段と、該振幅閾値記憶手段に記憶される前記閾値グループの中から、前記指先の画像の連続する複数フレームの平均輝度に基づいて一つの閾値グループを選択する閾値選択手段と、該閾値選択手段により選択された前記閾値グループの各閾値に基づいて、前記振幅取得手段により取得される振幅の幅が所定の閾値を越えているか否かを判断し、該判断結果を報知装置に出力する判断結果出力手段と、を有することを特徴とする指先適正押圧状態報知装置。
(付記5)
前記閾値グループの各閾値に対応する振幅は、前記連続する複数フレームの平均輝度が高い場合には大きく設定され、前記平均輝度が低い場合には小さく設定されていることを特徴とする付記4記載の指先適正押圧状態報知装置。
(付記6)
前記フレーム輝度算出手段は、前記平均輝度に代えて前記フレーム内画素の輝度総和、RGB要素のR成分、又はYUVフォーマットもしくはYIQフォーマットのY成分のいずれかを用いる、ことを特徴とする付記4記載の指先適正押圧状態報知装置。
(付記7)
コンピュータを指先適正押圧状態報知装置として動作させるためのプログラムであって、該コンピュータをカメラにより撮影された、透明板状部材に接触させた指先の画像を所定の時間間隔で複数フレーム取得する指先画像取得工程と、該指先画像取得工程により取得された前記指先の画像の各フレーム毎に平均輝度を算出するフレーム輝度算出工程と、該フレーム輝度算出工程により算出された平均輝度から振幅を取得する振幅取得工程と、
該振幅取得工程により取得される振幅の幅に対する複数の閾値をグループ分けして記憶する振幅閾値記憶工程と、該振幅閾値記憶工程に記憶される前記閾値グループの中から、前記指先の画像の連続する複数フレームの平均輝度に基づいて一つの閾値グループを選択する閾値選択工程と、該閾値選択工程により選択された前記閾値グループの各閾値に基づいて、前記振幅取得工程により取得される振幅の幅が所定の閾値を越えているか否かを判断し、該判断結果を報知装置に出力する判断結果出力工程と、して動作させることを特徴とするプログラム。
(付記8)
前記閾値グループの各閾値に対応する振幅は、前記連続する複数フレームの平均輝度が高い場合には大きく設定され、前記平均輝度が低い場合には小さく設定されていることを特徴とする付記7記載のプログラム。
(付記9)
前記フレーム輝度算出工程は、前記平均輝度に代えて前記フレーム内画素の輝度総和、RGB要素のR成分、又はYUVフォーマットもしくはYIQフォーマットのY成分のいずれかを用いる、ことを特徴とする付記7記載のプログラム。
2 装置筐体
3 撮像部
4 CCD撮像素子
5 鏡枠
6 レンズ
7 ガラス板
8 指先
9 外光
11、13 不安定波形
12 安定波形
15 携帯電話
16 人差指
17 表示部
21 第1の報知グループ
22 第2の報知グループ
23 第3の報知グループ
24 第4の報知グループ
25 第5の報知グループ
31 CPU(central processing unit)
32 バス
33 ROM(read only memory)
34 RAM(Random Access Memory)
35 記憶部
36 通信部
37 入出力部
Claims (5)
- カメラにより撮影された、透明板状部材に接触させた指先の画像を所定の時間間隔で連続して複数フレーム取得する指先画像取得工程と、
該指先画像取得工程により取得された前記指先の画像の各フレーム毎に平均輝度を算出するフレーム輝度算出工程と、
該フレーム輝度算出工程により算出された平均輝度から輝度値の振幅を取得する振幅取得工程と、
該振幅取得工程により取得される振幅の幅に対する複数の閾値をグループ分けして記憶する振幅閾値記憶工程と、
該振幅閾値記憶工程に記憶される前記閾値グループの中から、前記指先の画像の連続する複数フレームの平均輝度に基づいて一つの閾値グループを選択する閾値選択工程と、
該閾値選択工程により選択された前記閾値グループの各閾値に基づいて、前記振幅取得工程により取得される振幅の幅が所定の閾値を越えているか否かを判断し、該判断結果を報知装置に出力する判断結果出力工程と、
を含むことを特徴とする指先適正押圧状態報知方法。 - 前記閾値グループの各閾値に対応する振幅は、前記連続する複数フレームの平均輝度が高い場合には大きく設定され、前記平均輝度が低い場合には小さく設定されていることを特徴とする請求項1記載の指先適正押圧状態報知方法。
- 前記フレーム輝度算出工程は、前記平均輝度に代えて前記フレーム内画素の輝度総和、RGB要素のR成分、又はYUVフォーマットのY成分のいずれかを用いる、ことを特徴とする請求項1記載の指先適正押圧状態報知方法。
- カメラにより撮影された、透明板状部材に接触させた指先の画像を所定の時間間隔で複数フレーム取得する指先画像取得手段と、
該指先画像取得手段により取得された前記指先の画像の各フレーム毎に平均輝度を算出するフレーム輝度算出手段と、
該フレーム輝度算出手段により算出された平均輝度から振幅を取得する脈波振幅取得手段と、
該脈波振幅取得手段により取得される振幅の幅に対する複数の閾値をグループ分けして記憶する振幅閾値記憶手段と、
該振幅閾値記憶手段に記憶される前記閾値グループの中から、前記指先の画像の連続する複数フレームの平均輝度に基づいて一つの閾値グループを選択する閾値選択手段と、
該閾値選択手段により選択された前記閾値グループの各閾値に基づいて、前記振幅取得手段により取得される振幅の幅が所定の閾値を越えているか否かを判断し、該判断結果を報知装置に出力する判断結果出力手段と、
を有することを特徴とする指先適正押圧状態報知装置。 - コンピュータを指先適正押圧状態報知装置として動作させるためのプログラムであって、該コンピュータを
カメラにより撮影された、透明板状部材に接触させた指先の画像を所定の時間間隔で複数フレーム取得する指先画像取得工程と、
該指先画像取得工程により取得された前記指先の画像の各フレーム毎に平均輝度を算出するフレーム輝度算出工程と、
該フレーム輝度算出工程により算出された平均輝度から振幅を取得する振幅取得工程と、
該脈波振幅取得工程により取得される振幅の幅に対する複数の閾値をグループ分けして記憶する振幅閾値記憶工程と、
該振幅閾値記憶工程に記憶される前記閾値グループの中から、前記指先の画像の連続する複数フレームの平均輝度に基づいて一つの閾値グループを選択する閾値選択工程と、
該閾値選択工程により選択された前記閾値グループの各閾値に基づいて、前記振幅取得工程により取得される振幅の幅が所定の閾値を越えているか否かを判断し、該判断結果を報知装置に出力する判断結果出力工程と、
して動作させることを特徴とするプログラム。
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