JP5825588B2 - Blink measurement device and blink measurement method - Google Patents

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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

本発明は、瞬目計測装置及び瞬目計測方法に関する。   The present invention relates to a blink measurement device and a blink measurement method.

人間は1分間に約20回程度の瞬き(瞬目)を行うことが知られている。以前は、「眼球を乾燥から守るため」といわれていたが、環境の湿度や風速の変化では、瞬目回数が殆ど変化しないなど、瞬目がなぜ起こるのかについては、未知な部分が多い。そのような中、近年では、瞬目の態様が生体状態(眼精疲労(VDT疲労)、疲労度、集中度、覚醒度(眠気)や、生活習慣病、精神疾患、神経疾患、認知症等)に関連する指標となり得ることが報告されている。   It is known that humans blink about 20 times per minute (blink). In the past, it was said that “to protect the eyeball from dryness”, but there are many unknown parts about why blinks occur, such as the number of blinks hardly changing due to changes in environmental humidity and wind speed. Under such circumstances, in recent years, the form of blinking has a biological state (eye strain (VDT fatigue), fatigue, concentration, arousal (sleepiness), lifestyle-related diseases, mental illness, neurological diseases, dementia, etc. It is reported that it can be an indicator related to

例えば、特許文献1には、眼疲労の状態(眼疲労度)を推定するパラメータとして、瞬きの開始時の速度及び加速度を利用することが記載されている。また、特許文献2には、眼疲労度を推定するパラメータとして、瞬きの回数や頻度を利用することが記載されている。また、非特許文献1には、車を運転するドライバの意識低下状態(特に眠気)を検知・推定するためのパラメータとして、瞬き開始から閉眼状態を経て再び開眼(すなわち、瞬きの完了)するまでの時間を利用することが記載されている。   For example, Patent Document 1 describes that the speed and acceleration at the start of blinking are used as parameters for estimating the state of eye fatigue (degree of eye fatigue). Patent Document 2 describes that the number and frequency of blinks are used as parameters for estimating the degree of eye fatigue. In Non-Patent Document 1, as a parameter for detecting / estimating a driver's consciousness reduction state (especially sleepiness) from a blink start to a closed eye state until the eye is opened again (that is, blink complete). It is described that the time is used.

一方、本発明者らは、これまでに高速の瞬目計測装置の開発を進めてきており、疲労度と瞬目特徴量との相関に基づき疲労度を算出する瞬目計測装置を提案したり(特許文献3参照)、そのような装置を用いて様々な検証を行ったりしている(非特許文献2参照)。   On the other hand, the present inventors have been developing a high-speed blink measurement device so far, and proposed a blink measurement device that calculates the fatigue degree based on the correlation between the fatigue degree and the blink feature amount. Various verifications are performed using such an apparatus (see Patent Document 3) (see Non-Patent Document 2).

特開平8−289327号公報JP-A-8-289327 特許第3348956号公報Japanese Patent No. 3348956 特開2009−125154号公報JP 2009-125154 A

足立和正、他3名、「ドライバの意識低下検知のための動画像処理によるまばたき計測」、電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)、電気学会、2004年、第124巻、第3号、p.776−783Kazumasa Adachi, 3 others, “Blink measurement by moving image processing for detection of driver consciousness decline”, IEEJ Transactions C (Electronics, Information and Systems Division), IEEJ, 2004, Vol. 124, Vol. 3, p. 776-783 中村芳子、他6名、「瞬目高速解析装置を用いた自発性瞬目の測定」、日本眼科学会雑誌 112(12)、2008年、p.1059−1067Yoshiko Nakamura and 6 others, “Measurement of Spontaneous Blinks Using High-Speed Blink Analyzer”, Journal of the Japanese Ophthalmological Society 112 (12), 2008, p. 1059-1067

特許文献1,2及び非特許文献1に記載された装置は、CCDカメラにより取得した顔画像に基づいて各パラメータを算出している。しかし、現在の一般的なCCDカメラは30フレーム/秒といった低速での撮像しかできない。この場合、1フレーム当たりの所要時間は約33ミリ秒である。一方、人間の瞬目に要する時間(瞬き開始から閉眼状態を経て再び開眼するまで)は100〜300ミリ秒程度であり、CCDカメラでは3〜10フレームの画像しか得られないので、回数などのマクロな特徴量は計測できるが、瞬目の詳細な動きに関する質的な特徴量を精度良く計測することは困難である。したがって、特許文献1,2又は非特許文献1に記載されたパラメータが、疲労度を正確に推定できるものであるかといった信頼性には疑問があり、これらの文献による疲労度の推定は、疲労度と眼の運動との正確な相関に基づいているとはいい難い。   The devices described in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1 calculate each parameter based on a face image acquired by a CCD camera. However, current general CCD cameras can only perform imaging at a low speed of 30 frames / second. In this case, the required time per frame is about 33 milliseconds. On the other hand, the time required for human blinking (from blinking start to eye opening again after closing the eye) is about 100 to 300 milliseconds, and the CCD camera can only obtain 3 to 10 frame images. Although it is possible to measure macro feature amounts, it is difficult to accurately measure qualitative feature amounts related to detailed movements of blinks. Therefore, there is doubt about the reliability of whether the parameters described in Patent Documents 1 and 2 or Non-Patent Document 1 can accurately estimate the fatigue level. It is hard to say that it is based on an accurate correlation between degree and eye movement.

一方、特許文献3及び非特許文献2に記載された装置には、生体状態に関連する指標となり得る瞬目の態様をより詳細にかつより正確に判別することが期待されている。   On the other hand, the devices described in Patent Literature 3 and Non-Patent Literature 2 are expected to discriminate in more detail and more accurately the mode of blinking that can be an index related to a biological state.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、生体状態に関連する指標として変則瞬目を判別することができる瞬目計測装置及び瞬目計測方法を提供することを課題とする。   This invention is made in view of such a situation, and makes it a subject to provide the blink measurement apparatus and blink measurement method which can discriminate an irregular blink as a parameter | index relevant to a biological condition. .

上記課題を解決するために、本発明の瞬目計測装置は、計測対象者の眼を撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された眼の画像に基づいて、計測対象者による1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する眼瞼の加速度の時間変化に真の極値が3点以上現れるような瞬目を変則瞬目と判別する瞬目判別手段と、を備え、瞬目判別手段は、1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する眼瞼の加速度の時間変化を示す眼瞼加速度データを取得し、当該眼瞼加速度データに基づいて、1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する眼瞼の加速度の時間変化に現れる極値を抽出し、極値として抽出した対象点のそれぞれについて前後の対象点との加速度の差を算出し、加速度の差の絶対値の両方が所定の閾値以下となる偽の極値以外の極値を真の極値として判断し、判断により極性が同じ真の極値が連続して現れる場合には、連続する真の極値のうち加速度の絶対値が大きい方を選択することにより、真の極値を抽出し、真の極値を3点以上抽出した場合に、瞬目を変則瞬目と判別することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the blink measuring apparatus of the present invention includes an imaging unit that captures an eye of a measurement target person, and a single blink performed by the measurement target person based on an eye image captured by the imaging unit. Eyeblink discriminating means for discriminating eyeblinks such that three or more true extreme values appear in the temporal change in acceleration of eyelids that close and open eyelids, and the eyeblink discriminating means comprises: The eyelid acceleration data indicating the temporal change in the acceleration of the eyelid that closes and opens in a single blink is obtained, and the acceleration of the eyelid that closes and opens in a single blink based on the eyelid acceleration data The extreme values appearing in the time change of the time are extracted, the acceleration difference between each of the target points extracted as extreme values and the target point before and after is calculated, and both of the absolute values of the acceleration differences are equal to or less than a predetermined threshold Judge extreme values other than the extreme values as true extreme values More if polarity appear consecutively same true extremum, by selecting the a larger absolute value of the acceleration of the true extremum successive extracts true extremum, the true extremum When three or more points are extracted, the blink is determined to be an irregular blink.

また、本発明の瞬目計測方法は、撮像手段が、計測対象者の眼を撮像する撮像工程と、瞬目判別手段が、撮像工程において撮像された眼の画像に基づいて、計測対象者による1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する眼瞼の加速度の時間変化に真の極値が3点以上現れるような瞬目を変則瞬目と判別する瞬目判別工程と、を備え、瞬目判別工程では、瞬目判別手段が、1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する眼瞼の加速度の時間変化を示す眼瞼加速度データを取得し、当該眼瞼加速度データに基づいて、1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する眼瞼の加速度の時間変化に現れる極値を抽出し、極値として抽出した対象点のそれぞれについて前後の対象点との加速度の差を算出し、加速度の差の絶対値の両方が所定の閾値以下となる偽の極値以外の極値を真の極値として判断し、判断により極性が同じ真の極値が連続して現れる場合には、連続する真の極値のうち加速度の絶対値が大きい方を選択することにより、真の極値を抽出し、真の極値を3点以上抽出した場合に、瞬目を前記変則瞬目と判別することを特徴とする。 Further, the blink measurement method of the present invention includes an imaging step in which the imaging unit images the eye of the measurement target person, and a blink determination unit that is based on the eye image captured in the imaging step. A blink determination step for determining a blink that has three or more true extreme values in the temporal change in the acceleration of the eyelid that is closed and opened in one blink, as an irregular blink, In the determination step, the blink determination unit obtains eyelid acceleration data indicating temporal changes in the acceleration of the eyelid that closes and opens in one blink, and based on the eyelid acceleration data, Extract the extreme values that appear in the temporal change in the acceleration of the eyelids that close and open in eyelids, calculate the difference in acceleration from the previous and subsequent target points for each of the target points extracted as extreme values, and calculate the absolute value of the difference in acceleration extreme both other than extreme fake equal to or less than a predetermined threshold If it is judged as a true extremum and true extremums with the same polarity appear in succession, the true extremum is selected by selecting the consecutive true extremums with the larger absolute value of acceleration. When a value is extracted and three or more true extremum values are extracted, the blink is determined to be the irregular blink.

これらの瞬目計測装置及び瞬目計測方法では、閉瞼及び開瞼する眼瞼の加速度の時間変化に真の極値が3点以上現れるような瞬目を変則瞬目と判別する。これにより、閉眼時や開眼時に眼瞼の断続的な動作(眼瞼の微動)を伴う変則瞬目(すなわち、閉眼の途中で眼瞼の停留或いは開瞼が現れたり、開眼の途中で眼瞼の停留或いは閉瞼が現れたりする変則瞬目)を検出することが可能となる。このように、これらの瞬目計測装置及び瞬目計測方法によれば、生体状態に関連する指標として変則瞬目を判別することができる。なお、閉眼とは、1回の瞬目において眼を閉じる一連の動作を意味し、開眼とは、1回の瞬目において眼を開く一連の動作を意味する。また、閉瞼とは、閉じる方向への眼瞼の動作を意味し、開瞼とは、開く方向への眼瞼の動作を意味する。 In these blink measurement devices and blink measurement methods, blinks whose true extreme values appear at three or more points in the temporal change in acceleration of the eyelids to be closed and opened are determined to be irregular blinks. As a result, an irregular blink accompanied by intermittent movement of the eyelids (fine movement of the eyelids) when the eyes are closed or opened (that is, the eyelids stop or open during the closing of the eyes, or the eyelids stop or close during the opening of the eyes) It is possible to detect anomalous blinks in which wrinkles appear. Thus, according to these blink measurement devices and blink measurement methods, it is possible to determine an irregular blink as an index related to the biological state. Note that the closed eye means a series of operations for closing the eyes in one blink, and the opening of the eye means a series of operations for opening the eyes in one blink. Moreover, closing means the movement of the eyelid in the closing direction, and opening means the movement of the eyelid in the opening direction.

ここで、瞬目判別手段は、1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する眼瞼の位置の時間変化を示す眼瞼位置データを取得し、当該眼瞼位置データに基づいて、1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する眼瞼の位置の時間変化に現れる極値を3点以上抽出した場合に、瞬目を変則瞬目と判別することが好ましい。   Here, the blink determination unit obtains eyelid position data indicating temporal changes in the position of the eyelid that closes and opens in one blink, and based on the eyelid position data, in one blink. It is preferable to discriminate blinks from irregular blinks when three or more extreme values appearing in the temporal change in the position of the eyelids to close and open are extracted.

また、瞬目判別手段は、1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する眼瞼の速度の時間変化を示す眼瞼速度データを取得し、当該眼瞼速度データに基づいて、1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する眼瞼の速度の時間変化に現れる極値を3点以上抽出した場合に、瞬目を変則瞬目と判別することが好ましい。   The blink determination means acquires eyelid speed data indicating temporal changes in the speed of eyelids that close and open in a single blink, and closes in a single blink based on the eyelid speed data. It is preferable to discriminate blinks from irregular blinks when three or more extreme values appearing in the temporal change in the speed of eyelids and eyelids to be opened are extracted.

これらによれば、眼瞼位置データ、眼瞼速度データ及び眼瞼加速度データの少なくとも1つに基づいて、閉眼時や開眼時に眼瞼の微動を伴う変則瞬目を検出することが可能となる。   According to these, it is possible to detect an irregular blink associated with slight eyelid movement when the eye is closed or when the eye is opened based on at least one of the eyelid position data, the eyelid velocity data, and the eyelid acceleration data.

本発明によれば、生体状態に関連する指標として変則瞬目を判別することができる。   According to the present invention, an irregular blink can be determined as an index related to a biological state.

本発明の一実施形態の瞬目計測装置の構成図である。It is a block diagram of the blink measurement apparatus of one Embodiment of this invention. 図1の瞬目計測装置の撮像部の構成図である。It is a block diagram of the imaging part of the blink measurement apparatus of FIG. 図1の瞬目計測装置の撮像部内の電気的接続関係を示す図である。It is a figure which shows the electrical connection relationship in the imaging part of the blink measurement apparatus of FIG. 眼瞼抽出部による眼瞼位置情報の生成方法を示す図である。It is a figure which shows the production | generation method of the eyelid position information by the eyelid extraction part. 通常瞬目における眼瞼の位置、速度及び加速度の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the position, speed, and acceleration of the eyelid in a normal blink. 変則瞬目における眼瞼の位置、速度及び加速度の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the position, speed, and acceleration of the eyelid in an irregular blink. 変則瞬目における眼瞼の位置、速度及び加速度の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the position, speed, and acceleration of the eyelid in an irregular blink. 変則瞬目における眼瞼の位置、速度及び加速度の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the position, speed, and acceleration of the eyelid in an irregular blink.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1に示されるように、瞬目計測装置1は、照明2、ダイクロイックミラー3、集光レンズ4、撮像部(撮像手段)5、眼瞼抽出部6及び瞬目判別部(瞬目判別手段)7を備えている。集光レンズ4、撮像部5、眼瞼抽出部6及び瞬目判別部7は、カメラ8の内部に収容されている。   As shown in FIG. 1, the blink measurement device 1 includes an illumination 2, a dichroic mirror 3, a condenser lens 4, an imaging unit (imaging unit) 5, an eyelid extraction unit 6, and a blink determination unit (blink determination unit). 7 is provided. The condenser lens 4, the imaging unit 5, the eyelid extraction unit 6, and the blink determination unit 7 are housed inside the camera 8.

照明2は、計測対象者の眼100及びその周辺を照らす照明手段であり、例えば赤外光を発生する複数のLEDによって好適に構成される。照明2が眼100及びその周辺へ赤外光L1を照射することにより、眼100及びその周辺において赤外光L1が反射して光像L2が生じる。なお、照明2としては赤外光LEDに限らず他の光源を用いることができるが、高速撮像時には、眼100の様子等を照らし出すのに充分な光量の可視光を発光すると計測対象者にとって眩しいため、赤外光源を用いることが好ましい。   The illumination 2 is illumination means for illuminating the measurement subject's eye 100 and its surroundings, and is preferably composed of, for example, a plurality of LEDs that generate infrared light. When the illumination 2 irradiates the eye 100 and its periphery with the infrared light L1, the infrared light L1 is reflected at the eye 100 and its periphery to generate a light image L2. The illumination 2 is not limited to the infrared LED, but other light sources can be used. At the time of high-speed imaging, the measurement target person emits a sufficient amount of visible light to illuminate the state of the eye 100 and the like. Since it is dazzling, it is preferable to use an infrared light source.

ダイクロイックミラー3は、眼100及びその周辺からの光像L2を透過して、該光像L2を撮像部5の光検出部51に入射させるように配置されている。また、ダイクロイックミラー3は、眼100と撮像部5とを結ぶ光軸の脇に設置された視標9を計測対象者が視認可能なように、視標9と眼100とを光学的に結合している。視標9は、例えば可視光を発生するLEDとピンホールマスクとを組み合わせて輝点パターンを発生するように構成されるとよい。ダイクロイックミラー3は、視標9から出射された可視光L3を眼100へ向けて反射する。これにより、視標9を計測対象者に提示して眼100の角膜位置を一定に維持しつつ、眼100及びその周辺を撮像することができる。なお、視標9とダイクロイックミラー3との間には、視力調整用のレンズ9aが設けられていると尚良い。   The dichroic mirror 3 is disposed so as to transmit the light image L2 from the eye 100 and its periphery and to make the light image L2 enter the light detection unit 51 of the imaging unit 5. In addition, the dichroic mirror 3 optically couples the visual target 9 and the eye 100 so that the measurement target can visually recognize the visual target 9 installed beside the optical axis connecting the eye 100 and the imaging unit 5. doing. The visual target 9 may be configured to generate a bright spot pattern by combining, for example, an LED that generates visible light and a pinhole mask. The dichroic mirror 3 reflects the visible light L3 emitted from the visual target 9 toward the eye 100. Accordingly, the eye 100 and its periphery can be imaged while presenting the visual target 9 to the measurement subject and maintaining the corneal position of the eye 100 constant. It should be noted that a lens 9 a for visual acuity adjustment is preferably provided between the visual target 9 and the dichroic mirror 3.

集光レンズ4は、光像L2を集光して撮像部5の光検出部51上に結像させるためのレンズである。集光レンズ4は、ダイクロイックミラー3と撮像部5との間に配置されている。集光レンズ4は、後述する撮像部5が眼100の全体を含む画像を取得することができるように、眼100の眼窩全体が撮像部5の画角に入るように構成されている。   The condensing lens 4 is a lens for condensing the light image L2 to form an image on the light detection unit 51 of the imaging unit 5. The condenser lens 4 is disposed between the dichroic mirror 3 and the imaging unit 5. The condensing lens 4 is configured such that the entire orbit of the eye 100 falls within the angle of view of the imaging unit 5 so that the imaging unit 5 described later can acquire an image including the entire eye 100.

撮像部5は、眼100からの光像L2を捉えることにより、計測対象者の眼100を撮像する。撮像部5は、二次元状に配列された複数の画素を含む光検出部51を有しており、光検出部51に入射した光像L2を各画素において電気信号に変換することにより、光像L2に関する画素毎の入射光量を示す画像データを生成する。撮像部5は、生成した画像データを表示装置や映像出力端子といった出力手段へ出力すると共に、画像データを眼瞼抽出部6に提供する。   The imaging unit 5 captures the eye 100 of the measurement subject by capturing the light image L2 from the eye 100. The imaging unit 5 includes a light detection unit 51 including a plurality of pixels arranged in a two-dimensional shape, and converts the light image L2 incident on the light detection unit 51 into an electrical signal in each pixel. Image data indicating the amount of incident light for each pixel relating to the image L2 is generated. The imaging unit 5 outputs the generated image data to output means such as a display device or a video output terminal, and provides the image data to the eyelid extraction unit 6.

眼瞼抽出部6は、撮像部5から提供された画像データに基づいて、該画像データにおける眼瞼の縁部101を検出して眼瞼位置情報を生成する。また、瞬目判別部7は、眼瞼抽出部6から提供された眼瞼位置情報に基づいて、瞬目の態様(通常瞬目、変則瞬目)を判別する。眼瞼抽出部6及び瞬目判別部7は、電気回路として実現されてもよいし、中央演算処理装置やメモリを有するコンピュータ内部でソフトウェアとして実現されてもよい。   The eyelid extraction unit 6 detects the eyelid edge 101 in the image data based on the image data provided from the imaging unit 5 and generates eyelid position information. Further, the blink determination unit 7 determines a blink mode (normal blink or irregular blink) based on the eyelid position information provided from the eyelid extraction unit 6. The eyelid extraction unit 6 and the blink determination unit 7 may be realized as an electric circuit, or may be realized as software inside a computer having a central processing unit and a memory.

図2に示されるように、撮像部5は、1kHz以上といった極めて高速なフレームレートを有する撮像装置であり、このような撮像装置としては、例えば浜松ホトニクス株式会社製のインテリジェントビジョンセンサ(IVS)カメラが挙げられる。撮像部5は、光検出部51、増幅部53、A/D変換部55及びスイッチ部57を有している。ここでは、光検出部51は、いわゆるMOS型の撮像素子であり、二次元状(m行×n列)に配列された複数の画素51aを有している。複数の画素51aのそれぞれは、入射した光の光量に応じた電荷Qを生成する。   As shown in FIG. 2, the imaging unit 5 is an imaging device having an extremely high frame rate of 1 kHz or more. As such an imaging device, for example, an intelligent vision sensor (IVS) camera manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd. Is mentioned. The imaging unit 5 includes a light detection unit 51, an amplification unit 53, an A / D conversion unit 55, and a switch unit 57. Here, the light detection unit 51 is a so-called MOS type image pickup device, and includes a plurality of pixels 51 a arranged in a two-dimensional shape (m rows × n columns). Each of the plurality of pixels 51a generates a charge Q corresponding to the amount of incident light.

増幅部53は、光検出部51の行数に対応するm個のアンプ53aを有している。m個のアンプ53aは、それぞれ光検出部51の画素51aの対応する行と電気的に接続されており、n列の画素51aから電荷Qを順次受け取る。そして、アンプ53aは、電荷Qを増幅すると共に電荷Qを電圧信号である画像信号S1に変換する。また、m個のアンプ53aは、それぞれ図示しない制御部と電気的に接続されており、該制御部からの増幅率制御信号S3に従って、電荷Qを画像信号S1に変換する際の増幅率を変化させることができる。   The amplifying unit 53 includes m amplifiers 53 a corresponding to the number of rows of the light detecting unit 51. The m amplifiers 53a are electrically connected to the corresponding rows of the pixels 51a of the light detection unit 51, respectively, and sequentially receive the charges Q from the n columns of pixels 51a. The amplifier 53a amplifies the charge Q and converts the charge Q into an image signal S1 that is a voltage signal. Each of the m amplifiers 53a is electrically connected to a control unit (not shown), and changes the amplification factor when converting the charge Q into the image signal S1 according to the amplification factor control signal S3 from the control unit. Can be made.

A/D変換部55は、光検出部51の行数に対応するm個のA/D変換器55aを有している。m個のA/D変換器55aは、対応するm個のアンプ53aとそれぞれ電気的に接続されており、電圧信号(アナログ信号)である画像信号S1をアンプ53aから受けてディジタル信号である画像データS2に変換する。なお、本実施形態ではディジタル信号に変換された画像データS2を撮像部5からの画像データとしているが、アナログ信号である画像信号S1を撮像部5からの画像データとして用いてもよい。   The A / D converter 55 has m A / D converters 55 a corresponding to the number of rows of the light detector 51. The m A / D converters 55a are electrically connected to the corresponding m amplifiers 53a, respectively, and receive an image signal S1 that is a voltage signal (analog signal) from the amplifier 53a, and thus an image that is a digital signal. Convert to data S2. In the present embodiment, the image data S2 converted into a digital signal is used as the image data from the imaging unit 5, but the image signal S1 that is an analog signal may be used as the image data from the imaging unit 5.

スイッチ部57は、光検出部51の行数に対応するm個のスイッチ57aを有している。m個のスイッチ57aは、対応するm個のA/D変換器55aと眼瞼抽出部6との間に設けられており、A/D変換器55aと眼瞼抽出部6との接続/非接続を制御する。スイッチ57aが接続状態になると、A/D変換器55aからの画像データS2が眼瞼抽出部6へ提供される。m個のスイッチ57aはそれぞれ眼瞼抽出部6と電気的に接続されており、個別に接続/非接続が制御される。   The switch unit 57 includes m switches 57 a corresponding to the number of rows of the light detection unit 51. The m switches 57 a are provided between the corresponding m A / D converters 55 a and the eyelid extraction unit 6, and connect / disconnect the A / D converter 55 a and the eyelid extraction unit 6. Control. When the switch 57a is connected, the image data S2 from the A / D converter 55a is provided to the eyelid extraction unit 6. Each of the m switches 57a is electrically connected to the eyelid extraction unit 6, and connection / disconnection is individually controlled.

ここで、光検出部51及びその周辺回路について更に詳しく説明する。図3に示されるように、光検出部51は、フォトダイオードといった光電変換素子により構成される複数の画素51aを有している。そして、光検出部51は、複数の画素51aに対応する複数のコンデンサ51b及び複数の読み出し用スイッチ51cを有している。画素51aの光電変換素子とコンデンサ51bとは互いに並列に接続されており、光電変換素子及びコンデンサ51bの一端に読み出し用スイッチ51cの一端が接続されている。読み出し用スイッチ51cの他端は、同一行に含まれる他の読み出し用スイッチ51cの他端と共に、アンプ53aの入力端に接続されている。読み出し用スイッチ51cは、それぞれ図示しない制御部と電気的に接続されており、該制御部からの制御信号S4に従って個別に接続/非接続が制御される。アンプ53aの出力端はA/D変換器55aの入力端と電気的に接続されており、A/D変換器55aの出力端は眼瞼抽出部6の入力端と電気的に接続されている。   Here, the light detection unit 51 and its peripheral circuits will be described in more detail. As illustrated in FIG. 3, the light detection unit 51 includes a plurality of pixels 51 a configured by photoelectric conversion elements such as photodiodes. The light detection unit 51 includes a plurality of capacitors 51b and a plurality of readout switches 51c corresponding to the plurality of pixels 51a. The photoelectric conversion element of the pixel 51a and the capacitor 51b are connected in parallel to each other, and one end of a readout switch 51c is connected to one end of the photoelectric conversion element and the capacitor 51b. The other end of the read switch 51c is connected to the input end of the amplifier 53a together with the other end of the other read switch 51c included in the same row. Each of the read switches 51c is electrically connected to a control unit (not shown), and connection / disconnection is individually controlled according to a control signal S4 from the control unit. The output end of the amplifier 53a is electrically connected to the input end of the A / D converter 55a, and the output end of the A / D converter 55a is electrically connected to the input end of the eyelid extraction unit 6.

上述した光検出部51及びその周辺回路の動作は、次のとおりである。光検出部51に光像L2が入射すると、画素51a毎の光像L2の入射光量に応じた電荷Qがコンデンサ51bに蓄積される。制御部からの指示に応じて読み出し用スイッチ51cが各行において順次接続されると、コンデンサ51bに蓄積された電荷Qがアンプ53aに順次送られる。電荷Qは、アンプ53aによって電圧信号に変換されると共に増幅されて画像信号S1となる。画像信号S1は、A/D変換器55aによってアナログ信号からディジタル信号へ変換されて画像データS2となる。画像データS2は、眼瞼抽出部6へ提供される。   The operation of the above-described light detection unit 51 and its peripheral circuits is as follows. When the light image L2 is incident on the light detection unit 51, a charge Q corresponding to the incident light amount of the light image L2 for each pixel 51a is accumulated in the capacitor 51b. When the read switches 51c are sequentially connected in each row in accordance with an instruction from the control unit, the charges Q accumulated in the capacitors 51b are sequentially sent to the amplifier 53a. The charge Q is converted into a voltage signal by the amplifier 53a and amplified to become an image signal S1. The image signal S1 is converted from an analog signal to a digital signal by the A / D converter 55a to become image data S2. The image data S2 is provided to the eyelid extraction unit 6.

なお、眼瞼抽出部6における演算を高速に行うために、例えば撮像部5が各画素51aのそれぞれに対応する並列演算回路を更に有することが好ましい。このような並列演算回路は、例えばA/D変換器55aの後段に接続される。   In order to perform the calculation in the eyelid extraction unit 6 at high speed, for example, the imaging unit 5 preferably further includes a parallel calculation circuit corresponding to each of the pixels 51a. Such a parallel arithmetic circuit is connected to, for example, a subsequent stage of the A / D converter 55a.

次に、眼瞼抽出部6による眼瞼位置情報の生成について説明する。図4(a)は、画像データS2の一例を示す図であり、画像データS2には、図1に示された眼100に対応する画像D1が含まれている。眼瞼抽出部6は、まず、図4(a)における画像データS2において最も暗い暗部領域D2を抽出する。この暗部領域D2は、画像データS2において眼100の角膜(もしくは瞳孔)に相当する領域である。暗部領域D2の抽出は、例えば眼瞼の開閉方向(すなわち、顔の上下方向)を長手方向とする領域A1及び領域A2を設定し、領域A1,A2のそれぞれにおける輝度ヒストグラム(輝度分布)の相互比較に基づいて行うとよい。   Next, generation of eyelid position information by the eyelid extraction unit 6 will be described. FIG. 4A is a diagram illustrating an example of the image data S2. The image data S2 includes the image D1 corresponding to the eye 100 illustrated in FIG. First, the eyelid extraction unit 6 extracts the darkest dark region D2 in the image data S2 in FIG. The dark area D2 is an area corresponding to the cornea (or pupil) of the eye 100 in the image data S2. For the extraction of the dark part region D2, for example, a region A1 and a region A2 whose longitudinal direction is the eyelid opening / closing direction (that is, the vertical direction of the face) are set, and luminance histograms (luminance distributions) in the regions A1 and A2 are compared with each other. Based on

図4(b)は、領域A1,A2のそれぞれにおける輝度ヒストグラムの一例を示すグラフである。図4(b)において、グラフG1は領域A1における輝度ヒストグラムを示しており、グラフG2は領域A2における輝度ヒストグラムを示している。眼瞼抽出部6は、図4(b)におけるグラフG1及びグラフG2を比較することにより、グラフG1に含まれる暗部領域D2を判定することができる。   FIG. 4B is a graph showing an example of a luminance histogram in each of the areas A1 and A2. In FIG. 4B, a graph G1 shows a luminance histogram in the region A1, and a graph G2 shows a luminance histogram in the region A2. The eyelid extraction unit 6 can determine the dark region D2 included in the graph G1 by comparing the graph G1 and the graph G2 in FIG.

続いて、眼瞼抽出部6は、暗部領域D2を通り眼瞼の開閉方向を長手方向とする領域(ここでは領域A1)の輝度ヒストグラムに基づいて、眼瞼の縁部101(図1参照)に相当する画像部分D3,D4を検出する。眼瞼抽出部6は、グラフG1において輝度が急激に変化するエッジ部分E1,E2を抽出することにより、このような画像部分D3,D4を検出する。そして、眼瞼抽出部6は、眼瞼の開閉方向における画像部分D3,D4の位置を眼瞼位置情報として瞬目判別部7へ提供する。なお、眼瞼抽出部は、輪郭抽出や領域分割、減色処理やテンプレートマッチングといった画像処理を用いて眼瞼の位置を検出してもよい。   Subsequently, the eyelid extraction unit 6 corresponds to the edge portion 101 (see FIG. 1) of the eyelid based on the luminance histogram of the region that passes through the dark region D2 and whose opening / closing direction of the eyelid is the longitudinal direction (here, the region A1). Image portions D3 and D4 are detected. The eyelid extraction unit 6 detects such image portions D3 and D4 by extracting edge portions E1 and E2 whose luminance changes rapidly in the graph G1. Then, the eyelid extraction unit 6 provides the position of the image portions D3 and D4 in the eyelid opening and closing direction to the blink determination unit 7 as eyelid position information. The eyelid extraction unit may detect the position of the eyelid using image processing such as contour extraction, area division, color reduction processing, and template matching.

次に、瞬目判別部7による瞬目の態様(通常瞬目、変則瞬目)の判別について説明する。ここでは、計測対象者が無意識に行う自然瞬目を判別対象とする。また、瞬目時には上眼瞼の運動量が下眼瞼の運動量よりも大きいことから、眼瞼抽出部6が上眼瞼の位置を検出するものとする。   Next, a description will be given of the type of blink (normal blink or irregular blink) by the blink determination unit 7. Here, natural blinks performed unconsciously by the person to be measured are set as discrimination targets. Further, since the momentum of the upper eyelid is larger than the momentum of the lower eyelid during blinking, the eyelid extraction unit 6 detects the position of the upper eyelid.

まず、瞬目判別部7は、眼瞼抽出部6から提供された眼瞼位置情報に基づいて、図5(a)に示されるように、1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する上眼瞼の位置の時間変化を示す眼瞼位置データを生成し、取得する。この眼瞼位置データは、平滑化処理によりノイズが除去されたものである。   First, as shown in FIG. 5A, the blink determination unit 7 closes and opens the upper eyelid in one blink based on the eyelid position information provided from the eyelid extraction unit 6. The eyelid position data indicating the time change of the position is generated and acquired. This eyelid position data is data from which noise has been removed by the smoothing process.

続いて、瞬目判別部7は、眼瞼位置データの時間差分(微分)を求めることにより、図5(b)に示されるように、1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する上眼瞼の速度の時間変化を示す眼瞼速度データを生成し、取得する。この眼瞼速度データは、平滑化処理によりノイズが除去されたものである。   Subsequently, the blink determination unit 7 obtains the time difference (differentiation) of the eyelid position data, and as shown in FIG. 5B, the upper eyelid that closes and opens in one blink. Generate and obtain eyelid velocity data indicating the temporal change in velocity. This eyelid velocity data is data from which noise has been removed by a smoothing process.

続いて、瞬目判別部7は、閉じる方向(図5(b)におけるマイナス方向)への上眼瞼の速度の絶対値が閾値Vthを所定時間(例えば10ms)上回った場合に、その上回り始めた時刻を瞬目開始時刻Tsとする。また、瞬目判別部7は、開く方向(図5(b)におけるプラス方向)への上眼瞼の速度の絶対値が閾値Vthを所定時間(例えば10ms)上回った後、当該閾値Vthを所定時間(例えば10ms)下回った場合に、その下回り始めた時刻を瞬目終了時刻Teとする。閾値Vthは、例えば、瞬目の速度の平均値である200mm/sの5%に相当する10mm/sである。   Subsequently, when the absolute value of the upper eyelid speed in the closing direction (minus direction in FIG. 5B) exceeds the threshold value Vth for a predetermined time (for example, 10 ms), the blink determination unit 7 starts to exceed that. Let the time be the blink start time Ts. Further, the blink determination unit 7 determines that the absolute value of the upper eyelid speed in the opening direction (plus direction in FIG. 5B) exceeds the threshold Vth for a predetermined time (for example, 10 ms), and then sets the threshold Vth for the predetermined time. When the time falls below (for example, 10 ms), the time when the time starts to fall is set as the blink end time Te. The threshold value Vth is, for example, 10 mm / s corresponding to 5% of 200 mm / s, which is an average value of blink speed.

なお、瞬目判別部7は、眼瞼位置データに基づいて、瞬目開始時刻Ts及び瞬目終了時刻Teを設定してもよい。すなわち、瞬目判別部7は、閉じる方向(図5(a)におけるマイナス方向)への上眼瞼の位置の変化の値が所定の閾値(例えば、瞬目の深さの一般値である6mmの5%に相当する0.3mm)を上回った時刻を瞬目開始時刻Tsとし、一旦閉眼した後、閉じる方向への上眼瞼の位置の絶対値が当該閾値を下回った時刻を瞬目終了時刻Teとしてもよい。また、自然瞬目測定後に閉瞼及び開瞼を指示して瞬目による瞼の変化の値を求めて求めてもよい。また、瞬目開始時刻Ts及び瞬目終了時刻Teの設定は、瞬目解析ソフトウェア等を用いて瞬目波形や特徴値を確認しながら個別に分別・統合することにより行ってもよい。   Note that the blink determination unit 7 may set the blink start time Ts and the blink end time Te based on the eyelid position data. That is, the blink determination unit 7 determines that the value of the change in the position of the upper eyelid in the closing direction (the minus direction in FIG. 5A) is a predetermined threshold (for example, 6 mm which is a general value of the blink depth). The time when the absolute value of the position of the upper eyelid in the closing direction is less than the threshold value after the eye is closed once, is the time when the eye blink end time Te. It is good. In addition, after the natural blink measurement, the closing and opening may be instructed and the change value of the eyelid due to the blink may be obtained. The setting of the blink start time Ts and the blink end time Te may be performed by individually separating and integrating the blink waveform and the feature value while using blink analysis software or the like.

続いて、瞬目判別部7は、眼瞼速度データの時間差分(微分)を求めることにより、図5(c)に示されるように、1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する上眼瞼の加速度の時間変化を示す眼瞼加速度データを生成し、取得する。この眼瞼加速度データは、平滑化処理によりノイズが除去されたものである。   Subsequently, the blink determination unit 7 obtains the time difference (differentiation) of the eyelid velocity data, and as shown in FIG. 5C, the upper eyelid that closes and opens in one blink. Generate and acquire eyelid acceleration data indicating the temporal change in acceleration. This eyelid acceleration data is data from which noise has been removed by the smoothing process.

なお、眼瞼加速度データについては、次のようにして、更なるノイズの除去が行われてもよい。すなわち、瞬目を行っている期間(瞬目開始時刻Tsから瞬目終了時刻Teまで)以外の期間において上眼瞼の加速度を求め、その加速度の絶対値の平均値を揺らぎ量とする。そして、当該揺らぎ量の例えば3倍程度を閾値とし、当該閾値以下の絶対値を有する加速度をノイズとして除去する。   In addition, about the eyelid acceleration data, the further noise removal may be performed as follows. That is, the acceleration of the upper eyelid is obtained in a period other than the period in which the blink is performed (from the blink start time Ts to the blink end time Te), and the average absolute value of the acceleration is used as the fluctuation amount. Then, for example, about three times the fluctuation amount is set as a threshold value, and acceleration having an absolute value equal to or less than the threshold value is removed as noise.

続いて、瞬目判別部7は、取得した眼瞼位置データに基づいて、1回の瞬目(すなわち、瞬目開始時刻Tsから瞬目終了時刻Teまでの期間)において閉瞼及び開瞼する眼瞼の位置の時間変化に現れる極値(極大値及び極小値)を抽出する。また、瞬目判別部7は、取得した眼瞼速度データに基づいて、1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する眼瞼の速度の時間変化に現れる極値を抽出する。更に、瞬目判別部7は、取得した眼瞼加速度データに基づいて、1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する眼瞼の加速度の時間変化に現れる極値を抽出する。   Subsequently, the blink determination unit 7 closes and opens the eyelid in one blink (that is, a period from the blink start time Ts to the blink end time Te) based on the acquired eyelid position data. The extreme values (maximum value and minimum value) appearing in the time change of the position of are extracted. Moreover, the blink determination part 7 extracts the extreme value which appears in the time change of the speed of the eyelid which closes and opens in one blink based on the acquired eyelid speed data. Further, the blink determination unit 7 extracts an extremum that appears in the time change of the eyelid acceleration that closes and opens in one blink based on the acquired eyelid acceleration data.

そして、瞬目判別部7は、図5に示されるように、眼瞼位置データ、眼瞼速度データ及び眼瞼加速度データのいずれにおいても、抽出した極値(図5における黒丸)の数が2点以下の場合には、当該瞬目を通常瞬目と判別する。   Then, as shown in FIG. 5, the blink determination unit 7 has two or less extracted extreme values (black circles in FIG. 5) in any of the eyelid position data, the eyelid velocity data, and the eyelid acceleration data. In this case, the blink is determined to be a normal blink.

一方、瞬目判別部7は、図6〜図8に示されるように、眼瞼位置データ、眼瞼速度データ及び眼瞼加速度データの少なくとも1つにおいて、極値(図6〜図8における黒丸)を3点以上抽出した場合には、当該瞬目を変則瞬目と判別する。   On the other hand, as shown in FIGS. 6 to 8, the blink determination unit 7 sets an extreme value (black circle in FIGS. 6 to 8) to 3 in at least one of the eyelid position data, the eyelid velocity data, and the eyelid acceleration data. If more than one point is extracted, the blink is determined to be an irregular blink.

図6の例では、眼瞼位置データ(図6(a)参照)、眼瞼速度データ(図6(b)参照)及び眼瞼加速度データ(図6(c)参照)において極値が3点以上抽出されている。図7の例では、眼瞼位置データ(図7(a)参照)において極値が3点以上抽出されていないが、眼瞼速度データ(図7(b)参照)及び眼瞼加速度データ(図7(c)参照)において極値が3点以上抽出されている。図8の例では、眼瞼位置データ(図8(a)参照)及び眼瞼速度データ(図8(b)参照)において極値が3点以上抽出されていないが、眼瞼加速度データ(図8(c)参照)において極値が3点以上抽出されている。   In the example of FIG. 6, three or more extreme values are extracted from the eyelid position data (see FIG. 6 (a)), the eyelid velocity data (see FIG. 6 (b)), and the eyelid acceleration data (see FIG. 6 (c)). ing. In the example of FIG. 7, three or more extreme values are not extracted from the eyelid position data (see FIG. 7A), but the eyelid velocity data (see FIG. 7B) and the eyelid acceleration data (FIG. 7C). ))), Three or more extreme values are extracted. In the example of FIG. 8, three or more extreme values are not extracted from the eyelid position data (see FIG. 8A) and the eyelid velocity data (see FIG. 8B), but the eyelid acceleration data (FIG. 8C ))), Three or more extreme values are extracted.

このように、瞬目計測装置1では、眼瞼位置データや眼瞼速度データにおいて極値が3点以上抽出されない場合であっても、1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する眼瞼の加速度の時間変化に極値が3点以上現れるような瞬目が変則瞬目として確実に判別される。   As described above, in the blink measurement apparatus 1, even if three or more extreme values are not extracted from the eyelid position data or the eyelid velocity data, the time for acceleration of eyelids that close and open in one blink Blinks in which three or more extreme values appear in the change are reliably determined as irregular blinks.

ここで、眼瞼加速度データにおいて極値を抽出するための第1の方法及び第2の方法について、図5〜図8を参照して説明する。第1の方法及び第2の方法は、眼瞼加速度データからの極値の抽出において、ノイズ等によって生じた偽の極値を除去する方法である。なお、眼瞼位置データ及び眼瞼速度データのそれぞれにおける極値の抽出も同様の方法で行うことが可能である。   Here, a first method and a second method for extracting extreme values from eyelid acceleration data will be described with reference to FIGS. The first method and the second method are methods for removing false extreme values caused by noise or the like in extraction of extreme values from eyelid acceleration data. It should be noted that the extreme value in each of the eyelid position data and the eyelid velocity data can be extracted by the same method.

まず、第1の方法では、極値として抽出した対象点(図5〜図8における黒丸及び白丸)のそれぞれについて、前後の対象点との加速度の差を算出し、その絶対値の両方が所定値以下の場合には、偽の極値と判断する。なお、最初の対象点は、前の対象点に代えて、瞬目開始時刻Tsにおける加速度を用い、最後の対象点は、後の対象点に代えて、瞬目終了時刻Teにおける加速度を用いる。先の偽の極値の判断により、極性が同じ極値が連続して現れる場合(すなわち、極大値−極大値又は極小値−極小値と連続する場合)には、加速度の絶対値の大きい極値を真の極値と判断し、残りの極値を偽の極値と判断する。これにより、偽の極値(図5〜図8における白丸)が除去されて、真の極値(図5〜図8における黒丸)が抽出される。なお、真の極値のカウントは、真の極値の抽出後に行ってもよいし、真の極値の抽出と同時に行ってもよい。
First, in the first method, for each target point (black circle and white circle in FIGS. 5 to 8) extracted as an extreme value, the difference in acceleration from the previous and subsequent target points is calculated, and both of the absolute values are predetermined. If it is less than the value, it is determined as a false extreme value. The first target point uses the acceleration at the blink start time Ts instead of the previous target point, and the last target point uses the acceleration at the blink end time Te instead of the subsequent target point. The determination of the previous false extreme, if the polarity appear the same polarity values are continuous (i.e., the maximum value - maximum or minimum value - when continuously the minimum value), the larger the absolute value of the acceleration The extreme values are determined as true extreme values, and the remaining extreme values are determined as false extreme values. Thereby, false extreme values (white circles in FIGS. 5 to 8) are removed, and true extreme values (black circles in FIGS. 5 to 8) are extracted. Note that the true extreme value may be counted after the true extreme value is extracted, or may be simultaneously with the extraction of the true extreme value.

次に、第2の方法では、極値として抽出した対象点(図5〜図8における黒丸及び白丸)のそれぞれを順次走査する。そして、1つ前の対象点との差が所定の閾値を上回った場合には、その対象点を極値として仮採用する。一方、1つ前の対象点との差が所定の閾値を下回った場合には、次の対象点と1つ前の対象点とを比較し、大きい方の値で1つ前の対象点を更新する。走査位置の移動に合わせて、仮採用した1つ前の対象点を極値として本採用する。これにより、偽の極値(図5〜図8における白丸)が除去されて、真の極値(図5〜図8における黒丸)が抽出される。なお、真の極値のカウントは、真の極値の抽出後に行ってもよいし、真の極値の抽出と同時に行ってもよい。   Next, in the second method, each of the target points (black circles and white circles in FIGS. 5 to 8) extracted as extreme values is sequentially scanned. When the difference from the previous target point exceeds a predetermined threshold, the target point is temporarily adopted as an extreme value. On the other hand, when the difference from the previous target point falls below a predetermined threshold, the next target point is compared with the previous target point, and the previous target point is determined by the larger value. Update. In accordance with the movement of the scanning position, the previous target point temporarily adopted is used as an extreme value. Thereby, false extreme values (white circles in FIGS. 5 to 8) are removed, and true extreme values (black circles in FIGS. 5 to 8) are extracted. Note that the true extreme value may be counted after the true extreme value is extracted, or may be simultaneously with the extraction of the true extreme value.

以上説明したように、瞬目計測装置1では、撮像部5が計測対象者の眼100を撮像し(撮像工程)、瞬目判別部7が、撮像部5により撮像された眼100の画像に基づいて、計測対象者による1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する眼瞼の加速度の時間変化に極値が3点以上現れるような瞬目を変則瞬目と判別する(瞬目判別工程)。これにより、閉眼時や開眼時に眼瞼の断続的な動作(眼瞼の微動)を伴う変則瞬目(すなわち、閉眼の途中で眼瞼の停留或いは開瞼が現れたり、開眼の途中で眼瞼の停留或いは閉瞼が現れたりする変則瞬目)を検出することが可能となる。このように、瞬目計測装置1、及び瞬目計測装置1により実施される瞬目計測方法によれば、生体状態(眼精疲労(VDT疲労)、疲労度、集中度、覚醒度(眠気)や、生活習慣病、精神疾患、神経疾患、認知症等)に関連する指標として変則瞬目を判別することができ、眼精疲労(VDT疲労)、疲労度、集中度、覚醒度(眠気)の定量化や、生活習慣病、精神疾患、神経疾患、認知症のスクリーニングを行うことが可能となる。   As described above, in the blink measurement apparatus 1, the imaging unit 5 captures the eye 100 of the measurement target person (imaging process), and the blink determination unit 7 applies the image of the eye 100 captured by the imaging unit 5. Based on the blinking eye, the blinking eye that causes three or more extreme values to appear in the time change of the acceleration of the eyelid that is closed and opened in a single blink by the measurement subject is determined as an irregular blink (blink determination step). . As a result, an irregular blink accompanied by intermittent movement of the eyelids (fine movement of the eyelids) when the eyes are closed or opened (that is, the eyelids stop or open during the closing of the eyes, or the eyelids stop or close during the opening of the eyes) It is possible to detect anomalous blinks in which wrinkles appear. Thus, according to the blink measurement method performed by the blink measurement device 1 and the blink measurement device 1, the biological state (eye strain (VDT fatigue), fatigue, concentration, arousal (sleepiness)). As an index related to lifestyle-related diseases, mental illness, neurological diseases, dementia, etc.) Quantification and screening for lifestyle-related diseases, mental illnesses, neurological diseases, and dementia.

また、瞬目判別部7は、眼瞼位置データ、眼瞼速度データ及び眼瞼加速度データの少なくとも1つにおいて、極値を3点以上抽出した場合には、当該瞬目を変則瞬目と判別する。これにより、眼瞼位置データや眼瞼速度データにおいて極値が3点以上抽出されない場合であっても、閉眼時や開眼時に眼瞼の微動を伴う変則瞬目を確実に検出することが可能となる。   In addition, when at least one extreme value is extracted from at least one of eyelid position data, eyelid velocity data, and eyelid acceleration data, the blink determination unit 7 determines that the blink is an irregular blink. Thus, even when three or more extreme values are not extracted from the eyelid position data and the eyelid velocity data, it is possible to reliably detect an irregular blink associated with slight eyelid movement when the eye is closed or opened.

なお、変則瞬目を判別するに際し、眼瞼速度データにおける極値が有する、速度値、前後の極値との差(極性及び絶対値)、前後の極値との時間間隔を特徴量として算出し、判別の補助特徴量をして用いてもよい。   When discriminating irregular blinks, the extreme values in the eyelid velocity data have the speed value, the difference between the extreme values before and after (polarity and absolute value), and the time interval between the extreme values before and after the feature value. Alternatively, an auxiliary feature amount for discrimination may be used.

また、変則瞬目を判別するに際し、眼瞼加速度データにおける極値が有する、加速度値、前後の極値との差(極性及び絶対値)、前後の極値との時間間隔を特徴量として算出し、判別の補助特徴量として用いてもよい。   Also, when discriminating irregular blinks, the extremum in the eyelid acceleration data has the acceleration value, the difference between the front and back extreme values (polarity and absolute value), and the time interval between the front and rear extreme values as feature quantities. Alternatively, it may be used as an auxiliary feature amount for discrimination.

更に、以下の特徴量を算出してもよい。以下の特徴量は、変則瞬目と判別した際に、閉瞼時のものと開瞼時のものとで分けて集計した後、総合的な判断に用いるとよい。
1:瞬目速度の経時変化における極大値とその時刻と半値幅
2:瞬目速度の経時変化における極小値とその時刻と半値幅
3:瞬目加速度の経時変化における極大値とその時刻と半値幅
4:瞬目加速度の経時変化における極小値とその時刻と半値幅
5:進行方向と同方向の速度極値の発生間隔
6:進行方向と同方向の速度極値の発生回数
7:進行方向と同方向の速度極値の差、比
8:進行方向と同方向の加速度極値の発生間隔
9:進行方向と同方向の加速度極値の発生回数
10:進行方向と同方向の加速度極値の差、比
11:連続して発生した速度極値の発生間隔
12:連続して発生した速度極値の差、比
13:連続して発生した加速度極値の発生間隔
14:連続して発生した加速度極値の差、比
15:閉瞬目から開瞬目に切り替わる迄の期間
16:加速度の経時変化が閾値を超えた回数
17:加速度の経時変化が閾値を超えていた期間
18:加速度の経時変化が閾値を超えていた期間の移動距離
Further, the following feature amounts may be calculated. The following feature values may be used for comprehensive judgment after being determined as anomalous blinks after being separately divided into those at the time of closing and those at the time of opening.
1: Maximum value and its time and half value width in temporal change of blink speed 2: Minimum value and its time and half value width in temporal change of blink speed 3: Maximum value and its time and half in temporal change of blink speed Value range 4: Minimum value, time and half value width of blink change over time 5: Generation interval of velocity extreme value in the same direction as the traveling direction 6: Number of occurrences of velocity extreme value in the same direction as the traveling direction 7: Traveling direction The difference between the speed extreme values in the same direction as the ratio, the ratio 8: the generation interval of the acceleration extreme values in the same direction as the travel direction 9: The number of occurrences of the acceleration extreme values in the same direction as the travel direction 10: the acceleration extreme values in the same direction as the travel direction , Ratio 11: generation interval of continuously generated velocity extreme values 12: difference of velocity extreme values generated continuously, ratio 13: generation interval of continuously generated acceleration extreme values 14: generated continuously Difference of acceleration extreme values, ratio 15: period from switching to closing eyeblink 6: the number temporal change in acceleration exceeds the threshold value 17: period change with time of the acceleration exceeds the threshold value 18: moving distance of the period change with time of the acceleration exceeds the threshold value

また、図8(c)に示されるように、眼瞼加速度データにおいて、瞬目開始時刻前Ts前の所定時間(例えば50ms)内に極値が抽出された場合に、それに続く瞬目を変則瞬目と判別してもよい。   Further, as shown in FIG. 8C, when an extremum is extracted within a predetermined time (for example, 50 ms) before the blink start time in the eyelid acceleration data, the subsequent blink is an irregular blink. It may be distinguished from the eyes.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では撮像手段として1kHz以上のフレームレートを有する撮像装置(IVSカメラ)を使用したが、エリアセンサやラインセンサを使用してもよい。ラインセンサを使用する場合、瞬目に伴う眼瞼の位置の変化を検出するために、ラインセンサの長手方向が眼瞼の開閉方向に沿うようにラインセンサを設置するとよい。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, an imaging device (IVS camera) having a frame rate of 1 kHz or more is used as the imaging means, but an area sensor or a line sensor may be used. When using a line sensor, in order to detect a change in the position of the eyelid accompanying blinking, the line sensor may be installed so that the longitudinal direction of the line sensor is along the opening / closing direction of the eyelid.

また、以下の特徴量を算出してもよい。
1:速度、加速度の極大、極小値間の時間間隔
2:速度、加速度の極大、極小値の速度差
3:速度、加速度の極大、極小値の速度比
4:加速度の極大、極小値の半値幅
5:算出されたすべての速度、加速度の極大、極小値の時間隔の平均
6:算出されたすべての速度、加速度の極大、極小値の時間隔の標準偏差
7:算出されたすべての速度、加速度の極大、極小値の時間隔の比の平均
8:算出されたすべての速度、加速度の極大、極小値の時間隔の比の標準偏差
9:算出されたすべての加速度の極大、極小値の半値幅の比の平均
10:算出されたすべての加速度の極大、極小値の半値幅の比の標準偏差
11:瞬目全区間内における、速度、加速度の極大、極小値が確認されたすべての時刻の重心時刻
12:閉眼動作から開眼動作に移行するまでの期間
Further, the following feature amount may be calculated.
1: Time interval between maximum speed and acceleration, minimum value 2: Speed, maximum acceleration, difference in minimum speed 3: Speed, maximum acceleration, speed ratio of minimum value 4: Maximum acceleration, half of minimum value Value range 5: Average of all calculated speeds, acceleration maxima, minimum time interval 6: All calculated speeds, acceleration maxima, standard deviation of minimum time interval 7: All calculated speeds , Average of the ratio of the time interval between the local maximum of the acceleration and the local minimum 8: the standard deviation of the ratio of all the calculated speeds, the local maximum of the acceleration, the local interval of the local minimum 9: the local maximum and the minimum value of all the calculated accelerations Average ratio of half-value widths of 10: Maximum deviation of all calculated accelerations, standard deviation of ratio of half-value widths of local minimum values 11: All of speed, acceleration maximum and minimum values confirmed in the entire blink interval Centroid time 12 at the time of the time until the eye-opening Period of

また、眼瞼加速度データに対して閾値を設定し、下記の特徴量を算出してもよい。
1:加速度の変化が閾値以上となる回数
2:加速度の変化が連続して閾値を超えていた期間
3:加速度の変化と閾値の交差回数
4:加速度の変化が連続して閾値以下となっていた回数
Further, a threshold value may be set for the eyelid acceleration data, and the following feature amount may be calculated.
1: Number of times the change in acceleration is equal to or greater than the threshold 2: Period in which the change in acceleration continuously exceeds the threshold 3: Number of intersections between the change in acceleration and the threshold 4: Change in acceleration is continuously below the threshold Number of times

また、例えば図5に示されるような瞬目理想曲線を用いて下記の情報を算出してもよい。
1:抽出された瞬目と瞬目理想曲線とのRMS値
2:抽出された瞬目の速度変化と瞬目理想曲線の速度変化のRMS値
3:抽出された瞬目の加速度変化と瞬目理想曲線の加速度変化のRMS値
Further, for example, the following information may be calculated using a blink ideal curve as shown in FIG.
1: RMS value of extracted blink and blink ideal curve 2: RMS value of extracted blink blink speed change and blink ideal curve speed change 3: Extracted blink blink acceleration change and blink RMS value of acceleration change of ideal curve

1…瞬目計測装置、5…撮像部(撮像手段)、7…瞬目判別部(瞬目判別手段)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Blink measuring device, 5 ... Imaging part (imaging means), 7 ... Blink discrimination | determination part (blink discrimination | determination means).

Claims (4)

計測対象者の眼を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記眼の画像に基づいて、前記計測対象者による1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する眼瞼の加速度の時間変化に真の極値が3点以上現れるような前記瞬目を変則瞬目と判別する瞬目判別手段と、を備え、
前記瞬目判別手段は、1回の前記瞬目において閉瞼及び開瞼する前記眼瞼の加速度の時間変化を示す眼瞼加速度データを取得し、当該眼瞼加速度データに基づいて、1回の前記瞬目において閉瞼及び開瞼する前記眼瞼の加速度の時間変化に現れる極値を抽出し、前記極値として抽出した対象点のそれぞれについて前後の前記対象点との加速度の差を算出し、前記加速度の差の絶対値の両方が所定の閾値以下となる偽の極値以外の前記極値を真の極値として判断し、前記判断により極性が同じ前記真の極値が連続して現れる場合には、連続する前記真の極値のうち加速度の絶対値が大きい方を選択することにより、前記真の極値を抽出し、前記真の極値を3点以上抽出した場合に、前記瞬目を前記変則瞬目と判別することを特徴とする瞬目計測装置。
An imaging means for imaging the eye of the measurement subject;
Based on the eye image picked up by the image pickup means, three or more true extreme values appear in the time change of the eyelid acceleration that closes and opens in one blink by the measurement subject. Eyeblink discriminating means for discriminating the eyeblink from an irregular eyeblink,
The blink determination means obtains eyelid acceleration data indicating a temporal change in acceleration of the eyelid that closes and opens in one blink, and performs one blink on the basis of the eyelid acceleration data. The extreme values appearing in the time change of the acceleration of the eyelids that are closed and opened at the time of extraction, and for each of the target points extracted as the extreme values, a difference in acceleration from the preceding and subsequent target points is calculated, When the extreme value other than the false extreme value where both of the absolute values of the differences are equal to or less than a predetermined threshold value is determined as a true extreme value, and the true extreme value having the same polarity appears continuously by the determination, The true extremum is extracted by selecting one of the continuous true extremums that has the larger absolute value of acceleration, and when the three or more true extremums are extracted, the blink Blink measurement characterized by discriminating from the irregular blink Location.
前記瞬目判別手段は、1回の前記瞬目において閉瞼及び開瞼する前記眼瞼の位置の時間変化を示す眼瞼位置データを取得し、当該眼瞼位置データに基づいて、1回の前記瞬目において閉瞼及び開瞼する前記眼瞼の位置の時間変化に現れる極値を3点以上抽出した場合に、前記瞬目を前記変則瞬目と判別することを特徴とする請求項1記載の瞬目計測装置。   The blink determination unit obtains eyelid position data indicating temporal changes in the position of the eyelid that closes and opens in one blink, and based on the eyelid position data, 2. The blink according to claim 1, wherein the blink is determined to be the irregular blink when three or more extreme values appearing in the time change of the position of the eyelid that is closed and opened are extracted. Measuring device. 前記瞬目判別手段は、1回の前記瞬目において閉瞼及び開瞼する前記眼瞼の速度の時間変化を示す眼瞼速度データを取得し、当該眼瞼速度データに基づいて、1回の前記瞬目において閉瞼及び開瞼する前記眼瞼の速度の時間変化に現れる極値を3点以上抽出した場合に、前記瞬目を前記変則瞬目と判別することを特徴とする請求項1又は2記載の瞬目計測装置。   The blink determination means obtains eyelid speed data indicating a temporal change in the speed of the eyelid that closes and opens in one blink, and based on the eyelid speed data, one blink The eyeblink is determined to be the irregular eyeblink when three or more extreme values appearing in the temporal change in the speed of the eyelid closing and opening are extracted. Blink measurement device. 撮像手段が、計測対象者の眼を撮像する撮像工程と、
瞬目判別手段が、前記撮像工程において撮像された前記眼の画像に基づいて、前記計測対象者による1回の瞬目において閉瞼及び開瞼する眼瞼の加速度の時間変化に真の極値が3点以上現れるような前記瞬目を変則瞬目と判別する瞬目判別工程と、を備え、
前記瞬目判別工程では、前記瞬目判別手段が、1回の前記瞬目において閉瞼及び開瞼する前記眼瞼の加速度の時間変化を示す眼瞼加速度データを取得し、当該眼瞼加速度データに基づいて、1回の前記瞬目において閉瞼及び開瞼する前記眼瞼の加速度の時間変化に現れる極値を抽出し、前記極値として抽出した対象点のそれぞれについて前後の前記対象点との加速度の差を算出し、前記加速度の差の絶対値の両方が所定の閾値以下となる偽の極値以外の前記極値を真の極値として判断し、前記判断により極性が同じ前記真の極値が連続して現れる場合には、連続する前記真の極値のうち加速度の絶対値が大きい方を選択することにより、前記真の極値を抽出し、前記真の極値を3点以上抽出した場合に、前記瞬目を前記変則瞬目と判別することを特徴とする瞬目計測方法。
An imaging step in which the imaging means images the eye of the person to be measured;
Based on the image of the eye picked up in the image pickup step, the blink determination means has a true extreme value in the temporal change in the acceleration of the eyelid closed and opened by the measurement subject in one blink. A blink discriminating step for discriminating from the blink that appears 3 or more points as an irregular blink,
In the blink determination step, the blink determination means acquires eyelid acceleration data indicating temporal changes in the acceleration of the eyelid that closes and opens in one blink, and based on the eyelid acceleration data Extracting extreme values appearing in the temporal change in acceleration of the eyelids that close and open in one blink, and the difference in acceleration from the preceding and following target points for each of the target points extracted as the extreme values And determining the extreme value other than the false extreme value for which both absolute values of the difference in acceleration are equal to or less than a predetermined threshold as a true extreme value, and the true extreme value having the same polarity is determined by the determination. When appearing continuously, the true extremum is extracted by selecting the true extremum having the larger absolute value of the true extremums, and three or more true extremums are extracted. The blink may be identified as the irregular blink. Eyeblink measurement method according to claim.
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