JP5652883B2 - Contour image generation method used for morphological observation of subject and scoliosis screening system using the same - Google Patents

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Description

本発明は,被写体の形態観察に用いる等高線画像生成方法,及びこれを用いる側弯症スクリーニングシステムに関する,   The present invention relates to a contour image generation method used for morphological observation of a subject, and a scoliosis screening system using the same,

モアレ像を用いて,物体の湾曲面の表面状態を決定する装置が提案されている(特許文献1)。さらに,人の体型の観察装置として,モアレトポグラフィー法を用いた観察装置が利用されている。かかる観察装置では,干渉模様(等高線)を読み取ることで物体あるいは,人体の姿勢・形態観察の一種として微細なねじれや歪みも観察可能である。また,モアレトポグラフィー法が側弯症スクリーニングシステムとして有用な検査であることは広く知られている。   An apparatus for determining the surface state of a curved surface of an object using a moire image has been proposed (Patent Document 1). Furthermore, an observation apparatus using a moire topography method is used as an observation apparatus for a human body shape. In such an observation apparatus, fine twists and distortions can be observed as a kind of posture or form observation of an object or a human body by reading an interference pattern (contour line). In addition, it is widely known that the moire topography method is a useful test as a scoliosis screening system.

モアレトポグラフィー法を用いる観察装置は,暗所で対象物に投光,光で生じる模様や縞状の波紋,即ち干渉模様(等高線)を発生させる装置で,黒い線を張ったモアレ面に投光して,その先にある物体表面の凹凸に応じた等高線を生成する装置である。   An observation device using the moire topography method is a device that projects light onto a target object in a dark place and generates a pattern or striped ripple caused by light, that is, an interference pattern (contour lines). It is an apparatus that generates light and generates contour lines according to the unevenness of the object surface ahead.

特開7-71934号公報JP 7-71934 A

上記したように、モアレトポグラフィー法を用いる観察装置は,有用ではあるが,かかるモアレ像を用いる方法(モアレトポグラフィー法)は,特殊な機材や人員が必要である。特に,モアレトポグラフィー法を用いて側弯症スクリーニングを行う場合は,費用の確保と検診のための拘束時間が問題となる。   As described above, an observation apparatus using the moire topography method is useful, but the method using the moire image (the moire topography method) requires special equipment and personnel. In particular, when scoliosis screening is performed using the moire topography method, securing costs and restraint time for screening are problems.

一方,近年において,高解像度のデジタルカメラや,カメラ機能を併せ持つ携帯機器が普及しており、これらの画像からモアレトポグラフィーに類似した画像を作り出すことができれば、安価に、また時間や場所、機材のしばりもなく、側弯症検診が実現できる。   On the other hand, in recent years, high-resolution digital cameras and portable devices having camera functions have become widespread, and if an image similar to moire topography can be created from these images, it will be inexpensive, time, place and equipment. Scoliosis screening can be realized without any stubbornness.

したがって,本発明の目的は,汎用のデジタルカメラやスマートフォンを含む少なくともカメラ機能を有する端末機器により撮影された画像から、簡易に被写体の形態観察に用いる等高線画像を生成する方法,及びこれを用いた側弯症スクリーニングシステムを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to easily generate a contour image used for observing the form of a subject from an image photographed by a terminal device having at least a camera function including a general-purpose digital camera or a smartphone, and using this method It is to provide a scoliosis screening system.

上記本発明の目的を達成する被写体の形態観察に用いる等高線画像生成方法は,撮影された被写体のデジタル画像から画素毎に輝度信号を抽出する工程と,前記抽出された輝度信号を所定の閾値基準で量子化した量子化画像を生成する工程と,前記量子化された画像における量子化レベル毎に,同じ量子化レベルの画素を繋いだ画像に変換する工程と,前記同じ量子化レベルの画素を繋いだ画像をディスプレイに表示する工程を有することを特徴とする。   A contour image generation method used for observing the form of a subject that achieves the object of the present invention includes a step of extracting a luminance signal for each pixel from a digital image of a photographed subject, and the extracted luminance signal is used as a predetermined threshold standard. A step of generating a quantized image quantized by the step, a step of converting pixels having the same quantization level for each quantization level in the quantized image, and a pixel having the same quantization level. It has the process of displaying the connected image on a display.

上記本発明の目的を達成する側弯症スクリーニングを行うための等高線画像生成方法は,被験者の背面画像を撮影し,デジタル画像を出力する工程と,前記撮影されたデジタル画像から画素毎に輝度信号を抽出する工程と,前記抽出された輝度信号を所定の閾値基準で量子化した量子化画像を生成する工程と,前記量子化された画像における量子化レベル毎に,同じ量子化レベルの画素を繋いだ画像に変換する工程と,前記同じ量子化レベルの画素を繋いだ画像をディスプレイに表示して,前記被験者の背面における高度の偏位を観察可能にする工程を有することを特徴とする。   The contour image generation method for performing scoliosis screening to achieve the object of the present invention includes a step of taking a back image of a subject and outputting a digital image, and a luminance signal for each pixel from the taken digital image. A step of extracting, a step of generating a quantized image obtained by quantizing the extracted luminance signal according to a predetermined threshold standard, and a pixel having the same quantization level are connected for each quantization level in the quantized image. And converting the image into an image, and displaying the image in which the pixels having the same quantization level are connected to each other on a display so that a high degree of deviation on the back surface of the subject can be observed.

前記側弯症スクリーニングを行うための等高線画像生成方法は,一の態様として,前記デジタル画像はJPEG画像フォーマットであり,前記撮影されたデジタル画像から画素毎に輝度信号を抽出する工程は,前記JPEG画像フォーマットをBMP画像フォーマットに変換する工程と,前記BMP画像フォーマットをYUV画像フォーマットに変換する工程とを有し,前記抽出された輝度信号を所定の閾値基準で量子化した量子化画像を生成する工程は,前記YUV画像フォーマットに変換されたY信号に対し,所定の閾値基準で量子化することを特徴とする。   The contour image generation method for performing the scoliosis screening is, as one aspect, that the digital image is in a JPEG image format, and the step of extracting a luminance signal for each pixel from the captured digital image includes the JPEG image A step of converting a format into a BMP image format and a step of converting the BMP image format into a YUV image format, and generating a quantized image obtained by quantizing the extracted luminance signal with a predetermined threshold standard Is characterized in that the Y signal converted into the YUV image format is quantized on the basis of a predetermined threshold.

前記側弯症スクリーニングを行うための等高線画像生成方法は,第二の態様として,更に前記変換により得られたYUV画像フォーマットの画像を元のYUV画像とし,前記元のYUV画像の鏡映対称画像を生成する工程と,前記元のYUV画像と前記鏡映対称画像を二つの画像が最も良く重なりあう位置関係を求める工程と,前記元のYUV画像と前記鏡映対称画像のそれぞれの重心の垂直2等分線を近似的対称基準とする工程とを有し,前記近似的対称基準として,被験者の体型の左右の傾きを判定可能とすることを特徴とする。   According to a second aspect of the contour image generation method for performing scoliosis screening, an image in the YUV image format obtained by the conversion is used as an original YUV image, and a mirror-symmetric image of the original YUV image is used. A step of generating, a step of obtaining a positional relationship in which the two images best overlap the original YUV image and the mirror-symmetric image, and a vertical 2 of the center of gravity of each of the original YUV image and the mirror-symmetric image And a step of using an equipartition line as an approximate symmetry reference, and the left and right inclinations of the body shape of the subject can be determined as the approximate symmetry reference.

上記本発明の目的を達成する被写体の形態観察に用いる等高線画像を用いる側弯症スクリーニングシステムは,撮影機能を有する携帯機器と,前記携帯機器にネットワークを通して接続される検診センターを有し,前記携帯機器は,撮影機能素子と,処理装置と,通信機能部を有し,前記撮影機能素子により,被験者の背面画像を撮影し,前記処理装置により,前記撮影されたデジタル画像から画素毎に輝度信号を抽出し,前記抽出された輝度信号を所定の閾値基準で量子化した量子化画像を生成し,前記量子化された画像における量子化レベル毎に,同じ量子化レベルの画素を繋いだ画像に変換し,前記同じ量子化レベルの画素を繋いだ画像データを前記通信機能部により前記検診センターに送信し,前記検診センターは,前記携帯機器から送られた前記同じ量子化レベルの画素を繋いだ画像をディスプレイに表示して,前記被験者の背面における高度の偏位を観察することを特徴とする。   The scoliosis screening system using a contour image used for observing the form of a subject that achieves the object of the present invention includes a portable device having a photographing function and a medical examination center connected to the portable device through a network. Has a photographing function element, a processing device, and a communication function unit, and takes a back image of the subject by the photographing function element, and outputs a luminance signal for each pixel from the photographed digital image by the processing device. Extracting, generating a quantized image obtained by quantizing the extracted luminance signal according to a predetermined threshold standard, and converting the quantized image into an image in which pixels having the same quantization level are connected for each quantization level in the quantized image The image data connecting the pixels having the same quantization level is transmitted to the examination center by the communication function unit, and the examination center is the portable device. An image by connecting the pixels of the same quantization level sent is displayed on the display, characterized by observing the degree of deflection in the back of the subject.

本発明に従う被写体の形態観察に用いる等高線画像生成方法を実行するための第一のシステム構成例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of a system configuration | structure for performing the contour-line image generation method used for the form observation of the to-be-photographed object according to this invention. 図1のシステムによって実行される,被写体の形態観察に用いる等高線画像生成方法の手順を説明するフロー図である。It is a flowchart explaining the procedure of the contour-line image production | generation method used by the system of FIG. JPEG画像フォーマットの元画像となる被写体のJPEG画像を示す図である。It is a figure which shows the JPEG image of the to-be-photographed object used as the original image of a JPEG image format. 変換されたYUV画像フォーマットの画像であり,Y(輝度信号)のみにより表されている様子を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a state of a converted YUV image format image represented only by Y (luminance signal). カメラ10から被写体位置までの距離dと輝度信号Yの関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the distance d from the camera 10 to a to-be-photographed object position, and the luminance signal Y. FIG. 量子化された数値の分布の例を示す図である。It is a figure which shows the example of distribution of the quantized numerical value. 階調最適化を行った画像を示す図である。It is a figure which shows the image which performed the gradation optimization. 描画された被写体画像の等高線描画像を示す図である。It is a figure which shows the contour drawing image of the to-be-drawn subject image. モアレ式による画像例を示す図である。It is a figure which shows the example of an image by a moire type | formula. 等高線の階調を設定する時にモアレと同じ単位のサイズにて設定を可能にするアルゴリズムを説明する図である。It is a figure explaining the algorithm which enables a setting with the same unit size as a moire when setting the gradation of a contour line. 5mmに相当する輝度差をパラメータとして設定して被写体像の輝度信号画像に対して等高線描画を行った図である。FIG. 6 is a diagram in which contour lines are drawn on a luminance signal image of a subject image by setting a luminance difference corresponding to 5 mm as a parameter. 本願発明において生成される等高線画像(図8)から近似的対称性解析により対称軸(基準軸)求め,それを背中の正中線として設定する手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure which calculates | requires a symmetry axis (reference axis) from the contour image (FIG. 8) produced | generated in this invention by approximate symmetry analysis, and sets it as a back midline. 本発明の拡張実施例を示す図である。It is a figure which shows the expansion Example of this invention. 本発明に従う等高線画像生成方法の処理をスマートフォンにより実行する側弯症スクリーニングシステムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the scoliosis screening system which performs the process of the contour-line image generation method according to this invention with a smart phone.

以下に図面に従い本発明の実施例について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は,本発明に従う被写体の形態観察に用いる等高線画像生成方法を実行するための第一のシステム構成例を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a first system configuration example for executing a contour image generation method used for observing the form of a subject according to the present invention.

デジタルカメラ10で取得された画像を処理する処理装置1と,処理結果を表示するディスプレイ2を有する。処理装置1は,通常のパーソナルコンピュータと同様であり,CPU11によりメモリ14に格納されたプログラムを実行し,本発明の等高線画像生成方法が処理される。   A processing apparatus 1 that processes an image acquired by the digital camera 10 and a display 2 that displays a processing result are provided. The processing apparatus 1 is the same as an ordinary personal computer, and executes the program stored in the memory 14 by the CPU 11 to process the contour image generation method of the present invention.

デジタルカメラ10で取得された画像RAWデータあるいは,JPEG相当の画像データをインタフェース(I/F)16を通して入力する。入力された画像データは,メモリ14に格納されたプログラムに従いCPU11で処理され,被写体像に等高線を表示した画像をビデオRAM13に描画する。次いで,ビデオRAM13の出力が順次ディスプレイ2に表示される。   Image RAW data acquired by the digital camera 10 or image data equivalent to JPEG is input through an interface (I / F) 16. The input image data is processed by the CPU 11 in accordance with a program stored in the memory 14, and an image in which contour lines are displayed on the subject image is drawn on the video RAM 13. Next, the output of the video RAM 13 is sequentially displayed on the display 2.

図2は,上記図1のシステムによって実行される,被写体の形態観察に用いる等高線画像生成方法の手順を説明するフロー図である。   FIG. 2 is a flowchart for explaining the procedure of a contour image generation method used for observing the form of a subject, which is executed by the system shown in FIG.

かかる説明において,被写体の形態観察として,側弯症スクリーニングシステムを想定して人の体型を観察する場合を例に説明する。   In this description, an example of observing a human body shape assuming a scoliosis screening system will be described as an example of morphological observation of a subject.

先ず,カメラ10により被写体像の撮影を行う(ステップS1)。カメラ10により撮影された被写体像のRAWデータは,インタフェース16を通して処理装置1に入力される。   First, a subject image is taken by the camera 10 (step S1). RAW data of the subject image photographed by the camera 10 is input to the processing device 1 through the interface 16.

入力されたRAWデータは,CPU11によりJPEG画像フォーマットに変換される(ステップS2)。   The input RAW data is converted into a JPEG image format by the CPU 11 (step S2).

図3は,JPEG画像フォーマットに基づく被写体のJPEG画像を示す図であり,カラーで表示される。次に,JPEG画像フォーマットは,ピクセル毎のデータを取得し易くするために,ビットマップBMPファイルデータに変換される(ステップS3)。   FIG. 3 is a diagram showing a JPEG image of a subject based on the JPEG image format, which is displayed in color. Next, the JPEG image format is converted into bitmap BMP file data in order to make it easier to obtain data for each pixel (step S3).

ついで,CPU11は,BMPファイルデータのピクセルデータからYUV画像フォーマットに変換を行う(ステップS4)。YUV画像フォーマットは,輝度信号Yと,色差信号U(B−Y)と色差信号V(R−Y)で構成される。かかるYUV画像フォーマットからY(輝度信号)のみを抽出し,メモリ14に格納する(ステップS5)。   Next, the CPU 11 converts the pixel data of the BMP file data into a YUV image format (step S4). The YUV image format is composed of a luminance signal Y, a color difference signal U (B−Y), and a color difference signal V (R−Y). Only Y (luminance signal) is extracted from the YUV image format and stored in the memory 14 (step S5).

図4は,変換されたYUV画像フォーマットの画像を示す図であり,Y(輝度信号)のみにより表されている。したがって,白黒のモノトーンで表示されている。   FIG. 4 is a diagram showing a converted YUV image format image, which is represented only by Y (luminance signal). Therefore, it is displayed in black and white monotone.

ここで,撮影された画像の輝度信号Yと,カメラ10から被写体位置までの距離dとの関係を考察する。   Here, the relationship between the luminance signal Y of the photographed image and the distance d from the camera 10 to the subject position will be considered.

図5は,カメラ10から被写体位置までの距離dと輝度信号Yの関係を説明する図である。図5(1)は,被写体表面の凹凸によって,カメラ10から被写体位置までの距離dが異なることを示し,被写体表面を横方向から表した模式図である。被写体表面の各点y1〜y6とカメラ10との間の距離が異なり,従って,y1〜y6の各点の輝度信号Yの大きさが,カメラ10からの距離dの大きさに比例して小さくなる。図5(2)は,距離dと輝度信号Yの関係を一次式(Y=−ad+b)で表した図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the distance d from the camera 10 to the subject position and the luminance signal Y. FIG. 5A is a schematic diagram illustrating the subject surface from the lateral direction, showing that the distance d from the camera 10 to the subject position varies depending on the unevenness of the subject surface. The distances between the points y1 to y6 on the subject surface and the camera 10 are different, and therefore the magnitude of the luminance signal Y at each point y1 to y6 is smaller in proportion to the distance d from the camera 10. Become. FIG. 5B is a diagram showing the relationship between the distance d and the luminance signal Y by a linear expression (Y = −ad + b).

したがって,かかる画像の輝度信号Yを複数の輝度レベルを基準に量子化すると(ステップS6),輝度信号画像は,量子化された数値の分布で表すことができる。図6は,かかる量子化された数値の分布の例を示す図である。中央部に突起のある物体を撮影した画像の輝度信号を量子化した図である。突起している部分は光源に近いために量子化値は大きくなる。反対に,凹んだ部分の数値は小さくなる。   Accordingly, when the luminance signal Y of the image is quantized based on a plurality of luminance levels (step S6), the luminance signal image can be represented by a quantized numerical value distribution. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the distribution of the quantized numerical values. It is the figure which quantized the luminance signal of the image which image | photographed the object which has a processus | protrusion in the center part. Since the protruding part is close to the light source, the quantization value becomes large. On the contrary, the numerical value of the recessed part becomes small.

ここで,量子化するに際して,輝度レベルに合致した複数段階に区分けされた最適な階調差を得るために,コントラストを大きくして階調最適化を行う。図7は,階調最適化を行った画像である。   Here, at the time of quantization, in order to obtain an optimum gradation difference divided into a plurality of stages matching the luminance level, gradation optimization is performed by increasing the contrast. FIG. 7 is an image on which gradation optimization has been performed.

この階調最適化画像に対して図6で説明したように,ピクセル毎の輝度値に対する量子化を行う。ついで,輝度信号レベルの変化するピクセルをチェックし,これを繋いで行くことにより等高線を描画する(ステップS7)。得られた等高線のデータは,メモリ14に格納される。   As described with reference to FIG. 6, the gradation-optimized image is quantized with respect to the luminance value for each pixel. Next, the pixels whose luminance signal level changes are checked, and contour lines are drawn by connecting the pixels (step S7). The obtained contour line data is stored in the memory 14.

ただし,輝度のチェックに関して,対象となるピクセルの隣り合うピクセルだけでは連続して変化した箇所では等高線画は太い線になってしまうために,周辺ピクセルをチェックすることにより,連続した箇所でも等高線の識別を可能にする。また,一ピクセルのみ輝度が異なる箇所は,ノイズと見なし描画をしない様にすることにより見やすい等高線描画が可能である。   However, with regard to the brightness check, the contour line image becomes a thick line at a location where only the adjacent pixels of the target pixel have changed continuously. Allows identification. In addition, it is possible to draw a contour line that is easy to see by considering a portion where the luminance differs only by one pixel as noise and not drawing.

ついで,メモリ14に格納した等高線データをJPEGファイルに画像フォーマット変換することで,ディスプレイ2に生成した等高線画像が表示される(ステップS8)。   Next, the generated contour line image is displayed on the display 2 by converting the contour line data stored in the memory 14 into a JPEG file in an image format (step S8).

図8は,この様にして描画された被写体画像の等高線描画像を示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing a contour drawing image of the subject image drawn in this way.

次に,かかる等高線描画像を利用して,従来のモアレ像による場合と同様の診断を行う,本発明にしたがう側弯症スクリーニングに利用することを説明する。   Next, the use of the contour drawing image for the scoliosis screening according to the present invention in which the same diagnosis as in the case of the conventional moire image is performed will be described.

図9は,モアレ式による画像例を示す図であり,基本縞(リング縞)間の距離は例えば,5.0mmに決められている。したがって,図9について考察すると,次の様な診断が可能である。   FIG. 9 is a diagram showing an example of an image based on the moire method, and the distance between basic stripes (ring stripes) is set to 5.0 mm, for example. Therefore, considering FIG. 9, the following diagnosis is possible.

リング発生は,左右肩骨甲部と臀部である。左右リングで一致するのは,肩甲骨部に発生している左4線目(L4)と右7線目(R7)であるから,右側が3線分多いことが判る。したがって,右側は左側に対して5.0mm×3=15.0mm隆起(手前側に突出)していることが判る。   Rings occur in the left and right shoulder blades and buttocks. Since the left and right rings match the left 4th line (L4) and the 7th right line (R7) occurring in the scapula, it can be seen that there are 3 lines on the right side. Therefore, it can be seen that the right side protrudes 5.0 mm × 3 = 15.0 mm (projects forward) from the left side.

また,右肩甲骨内側下角は、わずかな範囲に3線発生している。これは、同下角が手前側へ極端に突出している。つまり、手前側へめくれた形状になっていることを表している。   In addition, the inner lower corner of the right scapula has three lines in a slight range. As for this, the same lower angle protrudes extremely to the near side. That is, it represents that the shape is turned to the front side.

さらに,左背部の肩甲骨中央から腰部まで発生しているリングは9線(L9)、同右は12線(R12)である。 左リングはゆるやかに発生し、なだらかな背筋による背部形状を保っていることがわかる。対して右は短い距離に密集発生であるから、腰部から右肩甲骨部にかけて盛り上がった形状をしている。これは、右側は腰部から肩甲骨内側下角への筋肉の質と形状が体にへばりつくようにして硬くなっていることを表している。   Furthermore, the ring that occurs from the center of the left scapula to the waist is 9 lines (L9), and the right is 12 lines (R12). It can be seen that the left ring appears gently and maintains the shape of the back due to the gentle back muscles. On the other hand, since the density on the right is concentrated at a short distance, the shape is raised from the waist to the right shoulder blade. This means that the right side is stiff, with the quality and shape of the muscle from the lower back to the lower scapular inner corner sticking to the body.

この様なモアレ式による画像と同様に,本発明による等高線描画が可能であることを説明する。   It will be described that the contour line drawing according to the present invention is possible in the same manner as the image by the moire type.

図10は,等高線間隔を,モアレ式による画像例における基本縞(リング縞)間の距離を例えば,5.0mm とすることに対応させる工夫である。すなわち,図10は,等高線の階調を設定する時にモアレと同じ単位のサイズにて設定を可能にするアルゴリズムを説明する図である。   FIG. 10 is a device for making the contour line interval correspond to the distance between the basic stripes (ring stripes) in the image example by the moire method being 5.0 mm, for example. That is, FIG. 10 is a diagram for explaining an algorithm that enables setting in the same unit size as that of moire when setting gradations of contour lines.

壁(背景)100にテスト板101を先端が壁(背景)100から30mm離れるよう立てかける。カメラ10で撮影したテスト板101の画像を読み取り,上部と下部の輝度値を取得する。上記取得した値を6等分することで,等高線の輪郭の閾値として設定する。これにより等高線の間の距離は(30/6=)5mmとなり,モアレ画像と同等の縞の間隔となる。   The test plate 101 is placed on the wall (background) 100 so that the tip is separated from the wall (background) 100 by 30 mm. The image of the test board 101 photographed with the camera 10 is read, and the brightness values of the upper part and the lower part are acquired. By dividing the acquired value into six equal parts, it is set as a contour contour threshold value. As a result, the distance between the contour lines becomes (30/6 =) 5 mm, which is the same stripe interval as that of the moire image.

なお,画像上で輝度差のみ判定できれば良いので,壁100(あるいは被写体)からのカメラ10の位置の設定は不要である。   Note that it is only necessary to determine the luminance difference on the image, so setting of the position of the camera 10 from the wall 100 (or subject) is unnecessary.

すなわち,得られた5mmに相当する輝度差をパラメータとして設定しておく。被写体を撮影し,解析する時に輝度値の最も高い値を基準として,等高線描画で設定したパラメータごとの等高線として表示する。したがって,描画における等高線の5mm間隔で凹凸が把握できる。   That is, the obtained luminance difference corresponding to 5 mm is set as a parameter. When the subject is photographed and analyzed, it is displayed as a contour line for each parameter set by contour drawing with the highest luminance value as a reference. Therefore, irregularities can be grasped at intervals of 5 mm between contour lines in drawing.

図11は,上記の様に,5mmに相当する輝度差をパラメータとして設定して被写体像の輝度信号画像に対して等高線描画を行った図である。   FIG. 11 is a diagram in which contour lines are drawn on the luminance signal image of the subject image by setting the luminance difference corresponding to 5 mm as a parameter as described above.

この図11から,次の様な診断が可能である。   From FIG. 11, the following diagnosis is possible.

リングの発生は、左右肩甲骨部である。左右リングで一致するのは、肩甲骨部に発生している左4線目(L4)と右6線目(R6)であるから、6−4=2で右が2線分多い。よって右は左に対して隆起(手前側へ突出)していることになる。   The ring occurs in the left and right shoulder blades. Since the left and right rings match the left fourth line (L4) and the right sixth line (R6) occurring in the scapula, 6-4 = 2 and there are two lines on the right. Therefore, the right is raised (projects toward the front) with respect to the left.

右肩甲骨内側下角は、わずかな範囲に2線発生している。これは、同下角が手前側へ極端に突出している。つまり、手前側へめくれた形状になっていることを表している。   Two lines are generated in a slight range in the lower right corner of the right scapula. As for this, the same lower angle protrudes extremely to the near side. That is, it represents that the shape is turned to the front side.

左背部の肩甲骨中央から腰部まで発生しているリングは7線,同右は15線である。 左リングはゆるやかに発生し、なだらかな背筋による背部形状を保っていることがわかる。対して右は短い距離に密集発生であるから、腰部から右肩甲骨部にかけて盛り上がった形状をしているこれは、右側は腰部から肩甲骨内側下角への筋肉の質と形状が、体にへばりつくようにして硬くなっていることを表している。   The ring extending from the center of the scapula to the waist on the left back is 7 lines, and the right is 15 lines. It can be seen that the left ring appears gently and maintains the shape of the back due to the gentle back muscles. On the other hand, the right side is dense at a short distance, so it has a shape that rises from the lumbar region to the right scapula region. It shows that it has become hard.

したがって,本発明に従う等高線画像生成方法により,従来のモアレ式と同等の側弯症の診断スクリーニングが可能となる。   Therefore, the contour image generation method according to the present invention enables a scoliosis diagnostic screening equivalent to the conventional moire method.

さらに,側弯症の診断には,正中線に対して左右いずれの側に傾いているかの判定が行われる。すなわち,モアレ画像の対称性解析においては,必要となる基準軸として人体背面の正中線を設定する。被験者の背面のモアレ画像は正中線を基準としてほぼ対称であり,近似的対称形として扱うことができる。   Furthermore, in the diagnosis of scoliosis, it is determined whether the left or right side is inclined with respect to the midline. That is, in the symmetry analysis of the moire image, the midline on the back of the human body is set as a necessary reference axis. The moire image on the back of the subject is almost symmetric with respect to the midline, and can be treated as an approximate symmetric shape.

これと同様に,本願発明において生成される等高線画像(図8)から近似的対称性解析により対称軸(基準軸)求め,それを背中の正中線として設定する。図12は,その手順を示す図である。   Similarly, the symmetry axis (reference axis) is obtained from the contour image (FIG. 8) generated in the present invention by the approximate symmetry analysis, and set as the midline of the back. FIG. 12 shows the procedure.

図12(1)は,図8の等高線画像に対応する元画像であり,図12(2)は,元画像を反転した鏡映対称画像である。それぞれの画像において,縦方向に画像の中心を通る中心線A,Bを考える。   12A is an original image corresponding to the contour image in FIG. 8, and FIG. 12B is a mirror-symmetric image obtained by inverting the original image. In each image, center lines A and B passing through the center of the image in the vertical direction are considered.

ついで,この二つの画像を重ね合わせた画像を作成する。このとき,図12(3)に示す様に,鏡映対称画像(図12(2))に回転及び平行移動の操作を施しながら移動させ,二つの画像が最も良く重なりあう位置関係(回転角,平行移動量)を求める。そして,両画像のそれぞれの中心線A,Bの中間の縦線Oを近似的対称基準(正中線)とする。したがって,モアレ式による画像と同様に,近似的対称基準(正中線)に対するおおよその体の左右の傾き(左右方向への側弯)を判定することができる。   Next, an image is created by superimposing these two images. At this time, as shown in FIG. 12 (3), the mirror symmetrical image (FIG. 12 (2)) is moved while being rotated and translated, and the positional relationship (rotation angle) at which the two images best overlap each other. , Translation amount). Then, a vertical line O between the center lines A and B of both images is set as an approximate symmetry reference (midline). Therefore, as in the case of the image based on the moire equation, it is possible to determine the approximate left-right inclination (sideways in the left-right direction) of the body with respect to the approximate symmetry reference (midline).

図13は,更に本発明の拡張実施例を示す図である。上記の方法により得られる等高線画像(図13(0))から等高線毎の画像を抽出する(図13(1)〜図13(4))。これによりCTスキャンなどにより得られると同様の被写体の輪切り(縦切り)の表示も可能である。   FIG. 13 is a diagram showing an extended embodiment of the present invention. An image for each contour line is extracted from the contour line image (FIG. 13 (0)) obtained by the above method (FIG. 13 (1) to FIG. 13 (4)). As a result, it is also possible to display the subject in a circular cut (vertical cut) similar to that obtained by CT scanning or the like.

すなわち,図13において,図13(1)は,最大の閾値レベルTH1を基準にする再突起部の輪切りの状態に対応し,図13(2)〜図13(4)は,順次次の閾値レベルTH2〜TH4に対応して被写体を輪切りした状態を示している。   That is, in FIG. 13, FIG. 13 (1) corresponds to the state of the re-projection portion being cut off with reference to the maximum threshold level TH 1, and FIGS. 13 (2) to 13 (4) A state in which the subject is cut off corresponding to the levels TH2 to TH4 is shown.

上記したように、本発明は,デジタルカメラあるいは広く普及し始めたスマートフォンを利用することが可能である。側弯症スクリーニングのために高価な測定装置の導入を不要とし、簡易に側弯症のスクリーニングを行うシステムが構築できる。   As described above, the present invention can use a digital camera or a smartphone that has begun to spread widely. It is possible to construct a system for easily screening scoliosis without introducing an expensive measuring device for scoliosis screening.

したがって、側弯症の検診を効率よく行うことが可能であり、更に側弯症患者の見落としを防ぐことができる。   Therefore, scoliosis screening can be performed efficiently, and oversight of scoliosis patients can be prevented.

図14は,本発明に従う等高線画像生成方法の処理をスマートフォンにより実行する側弯症スクリーニングシステムの構成例を示す図である。   FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of a scoliosis screening system in which the process of the contour image generation method according to the present invention is executed by a smartphone.

処理装置としてのスマートフォン1の通信機能部15により検診センター3に接続される。   The communication function unit 15 of the smartphone 1 as a processing device is connected to the examination center 3.

スマートフォン1のカメラ10により前記した様に被検者の背面像を撮影し,検診センター3に送信して,検診センター3で被検者の背面の等高線画像により,基準となる等高線画像との比較により診断が行われる。その診断結果が検診センターからスマートフォン1に返送されて当該被検者に通知することが可能である。また,GPS受信部12の機能により,検知される被験者の居所近くの医療機関を検索して紹介通知を行うことも可能である。   As described above, the back image of the subject is photographed by the camera 10 of the smartphone 1 and transmitted to the examination center 3, and the comparison contour image on the back side of the subject is compared with the reference contour image at the examination center 3. Diagnosis is performed by The diagnosis result can be returned from the examination center to the smartphone 1 to notify the subject. In addition, the function of the GPS receiving unit 12 can search for a medical institution near the subject's whereabouts to be detected and send an introduction notification.

また,スマートフォン1のメモリ14に基準となる等高線画像を格納し,カメラ10により撮影される被検者の背面の等高線画像によりCPU11が,メモリ14に格納されている基準となる等高線画像と比較し,スマートフォン1自体で側弯症の可能性を判断するように構成することも可能である。   A reference contour image is stored in the memory 14 of the smartphone 1, and the CPU 11 compares the contour image on the back of the subject photographed by the camera 10 with the reference contour image stored in the memory 14. The smartphone 1 itself can be configured to determine the possibility of scoliosis.

上記した様に,本発明により,従来のモアレ式による物体の形状観察,あるいは側弯症スクリーニングに代わり,簡易な装置構成及び省力化して物体の形状観察あるいは,側弯症スクリーニングシステムを実現することが可能である。   As described above, according to the present invention, instead of the conventional moiré-type object shape observation or scoliosis screening, it is possible to realize an object shape observation or scoliosis screening system with a simple apparatus configuration and labor saving. It is.

1 処理装置,スマートフォン
2 ディスプレイ
3 検診センター
10 カメラ
11 CPU
12 GPS受信部
13 ビデオRAM
14 メモリ
15 通信機能部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing apparatus, smart phone 2 Display 3 Examination center 10 Camera 11 CPU
12 GPS receiver 13 Video RAM
14 Memory 15 Communication Function Unit

Claims (5)

側弯症判定を行うための等高線画像生成方法であって、
被験者の背面画像を撮影し、デジタル画像を出力する工程と、
前記撮影されたデジタル画像から画素毎に輝度信号を抽出する工程と、
前記抽出された輝度信号を所定の閾値基準で量子化した量子化画像を生成する工程と、
前記量子化された画像における量子化レベル毎に、同じ量子化レベルの画素を繋いだ画像に変換する工程と、
前記同じ量子化レベルの画素を繋いだ画像をディスプレイに表示して、前記被験者の背面における高度の偏位を観察可能にする工程を有し、
予め先端と後端の奥行きが所定の間隔を有する様にテスト板を斜めに配置して撮像し、撮像される前記テスト板の前記先端と後端の輝度値を取得し、取得された輝度値を所定数で等分して得られる値を前記量子化の際の前記所定の閾値基準とする、
ことを特徴とする側弯症判定を行うための等高線画像生成方法。
A contour image generation method for scoliosis determination,
Taking a back image of the subject and outputting a digital image;
Extracting a luminance signal for each pixel from the photographed digital image;
Generating a quantized image obtained by quantizing the extracted luminance signal with a predetermined threshold standard;
For each quantization level in the quantized image, converting the pixel of the same quantization level into an image connected,
Displaying an image connecting pixels of the same quantization level on a display to enable observation of a high degree of deviation in the back of the subject;
The test plate is preliminarily arranged obliquely so that the depth between the front end and the rear end has a predetermined interval, and the luminance value of the front end and the rear end of the test plate to be imaged is acquired. Is a value obtained by equally dividing a predetermined number into the predetermined threshold reference in the quantization,
A contour image generation method for determining scoliosis characterized by the above.
請求項1において、
前記デジタル画像はJPEG画像フォーマットであり、前記撮影されたデジタル画像から画素毎に輝度信号を抽出する工程は、
前記JPEG画像フォーマットをBMP画像フォーマットに変換する工程と、
前記BMP画像フォーマットをYUV画像フォーマットに変換する工程とを有し、
前記抽出された輝度信号を所定の閾値基準で量子化した量子化画像を生成する工程は、前記YUV画像フォーマットに変換されたY信号に対し、所定の閾値基準で量子化する、
ことを特徴とする側弯症判定を行うための等高線画像生成方法。
In claim 1,
The digital image is in a JPEG image format, and the step of extracting a luminance signal for each pixel from the photographed digital image includes:
Converting the JPEG image format to a BMP image format;
Converting the BMP image format to a YUV image format,
The step of generating a quantized image obtained by quantizing the extracted luminance signal with a predetermined threshold standard quantizes the Y signal converted into the YUV image format with a predetermined threshold standard.
A contour image generation method for determining scoliosis characterized by the above.
被験者の背面画像を用いる側弯症スクリーニングシステムであって、
被験者の背面画像を撮影する撮影機能素子と
処理装置を有し、
前記処理装置
前記撮影機能素子により撮影されたデジタル画像から画素毎に輝度信号を抽出する輝度信号抽出手段と、
前記抽出された輝度信号を所定の閾値基準で量子化した量子化画像を生成する量子化画像生成手段と、
前記量子化された画像における量子化レベル毎に、同じ量子化レベルの画素を繋いだ画像に変換する画像変換手段して機能し、更に
前記同じ量子化レベルの画素を繋いだ画像を前記被験者の背面における高度の偏位を観察可能に表示するディスプレイと、
端と後端の奥行きが所定の間隔を有する様に斜めに配置されたテスト板を有し、
さらに前記撮影機能素子は、前記被験者の背面画像を撮影する際に、予め前記テスト板を撮像し、
前記処理装置の輝度信号抽出手段は、前記テスト板の前記先端と後端の輝度値を取得し、前記量子化画像生成手段は、前記取得された輝度値を所定数で等分して得られる値を求め、前記求められた値を前記量子化の際の前記所定の閾値基準とする、
ことを特徴とする側弯症スクリーニングシステム。
A scoliosis screening system using a back image of a subject,
An imaging function element to shoot the back image of the subject,
Having a processing device,
The processor is
A luminance signal extracting means for extracting a luminance signal for each pixel from a digital image photographed by the photographing functional element ;
A quantized image generating means for generating a quantized image obtained by quantizing the extracted luminance signal with a predetermined threshold reference;
Wherein the quantization level for each of the quantized image, to function as a image converting means for converting the connected images pixels of the same quantization level, further,
A display that observable displaying a high degree of deflection of the image by connecting the pixels of the same quantization level in the back of the front Symbol subject,
Depth-edge and trailing edge has a test plate disposed obliquely so as to have a predetermined interval,
Furthermore, the imaging functional element, when taking a back image of the subject, previously image the test board,
The luminance signal extraction unit of the processing device acquires the luminance values of the front end and the rear end of the test plate, and the quantized image generation unit is obtained by equally dividing the acquired luminance value by a predetermined number. A value is obtained, and the obtained value is used as the predetermined threshold reference in the quantization,
A scoliosis screening system characterized by that.
請求項3において、
前記デジタル画像はJPEG画像フォーマットであり、前記撮影されたデジタル画像から画素毎に輝度信号を抽出する前記輝度信号抽出手段は、
前記JPEG画像フォーマットをBMP画像フォーマットに変換し、前記BMP画像フォーマットをYUV画像フォーマットに変換し、
前記抽出された輝度信号を所定の閾値基準で量子化した量子化画像を生成する前記量子化画像生成手段は、前記YUV画像フォーマットに変換されたY信号に対し、前記所定の閾値基準で量子化する、
ことを特徴とする側弯症スクリーニングシステム。
In claim 3,
The digital image is a JPEG image format, and the luminance signal extraction means for extracting a luminance signal for each pixel from the photographed digital image,
Converting the JPEG image format to a BMP image format, converting the BMP image format to a YUV image format ,
Wherein the quantized image generating means for the extracted luminance signal to generate a quantized image obtained by quantizing a predetermined threshold criterion, to Y signal converted into the YUV image format, quantized with predetermined threshold criteria To
A scoliosis screening system characterized by that.
請求項4において、
前記量子化画像生成手段は、
前記変換により得られたYUV画像フォーマットの画像を元のYUV画像とし、前記元のYUV画像の鏡映対称画像を生成し、
前記元のYUV画像と前記鏡映対称画像を二つの画像が最も良く重なりあう位置関係を求め、
前記求められた位置関係において、前記元のYUV画像と前記鏡映対称画像のそれぞれの中心を通る縦方向の中心線同士の中間の縦線を近似的対称基準とし、更に、
前記処理装置は、
前記近似的対称基準を前記被験者の背面の正中線とし、前記正中線を基準に、更に前記被験者の体型の左右の傾きを判定する手段として機能する、
ことを特徴とする側弯症スクリーニングシステム。
In claim 4,
The quantized image generating means includes
An image in the YUV image format obtained by the conversion is used as an original YUV image, and a mirror-symmetric image of the original YUV image is generated .
The mirror Film determined Me a positional relationship that the symmetrical image is the two images overlap best with the original YUV image,
In the determined positional relationship, an intermediate vertical line between vertical center lines passing through the centers of the original YUV image and the mirror-symmetric image is used as an approximate symmetry reference, and
The processor is
The approximate symmetry criteria as midline of the back of the subject, based on the median line, which functions as a means for further determining a lateral inclination of type of the subject,
A scoliosis screening system characterized by that.
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