JP6125648B2 - 生体情報取得装置および生体情報取得方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態1について、図1〜図4に基づいて説明すれば、以下の通りである。
図1は、本実施形態の生体情報取得装置1の構成を示す機能ブロック図である。生体情報取得装置1は、撮影部11、表示部19、記憶部90、および主制御部10を備えている。
撮影部11は、被写体(すなわち、被測定者121)を撮影して動画像を生成し、生成した動画像を、主制御部10が備える画像取得部12へ与える。
表示部19は、液晶ディスプレイ等の表示装置である。表示部19は、主制御部10によって算出された脈波伝播速度を、画像データまたはテキストデータ等のデータとして、表示することができる。表示部19の詳細な動作については、後述する。
記憶部90は、主制御部10が実行する各種のプログラム、および、プログラムによって使用されるデータを格納する記憶装置である。
主制御部10は、撮影部11および表示部19の動作を統括的に制御する。主制御部10の機能は、記憶部90に記憶されたプログラムを、CPU(Central Processing Unit)が実行することによって実現されてよい。
画像取得部12は、撮影部11から与えられた動画像を、フレームごとに分解し、フレーム画像を生成する。また、画像取得部12は、生成したフレーム画像に符号化が施されている場合には、当該フレーム画像に復号化を施す。そして、画像取得部12は、フレーム画像を、測定領域設定部13へ与える。
測定領域設定部13は、画像取得部12から与えられたフレーム画像を読み込み、測定領域を設定する。測定領域とは、被測定者の人体の部位における、脈波を検出する対象となる部位に対応する、フレーム画像の内部の領域である。
脈波算出部14は、測定領域設定部13において設定された測定領域154および155のそれぞれにおいて、脈波を検出する。脈波算出部14における脈波の計算は、RGB(Red,Green,Blue)色空間のG(緑)値の時間的な変化を利用して行われる。
ずれ算出部15は、脈波g1(t)と脈波g2(t)との間の時間的なずれ、すなわち、脈波g1(t)と脈波g2(t)との位相差を算出する。位相差の算出は、2つの脈波g1(t)と脈波g2(t)との間における、相互相関関数z(τ)を算出することによって行われる。τはずらし量を表す。そして、相互相関関数z(τ)の値が最小となるずらし量が、位相差として算出される。
距離算出部16は、最初のフレームについて、顔領域131における測定領域154および155との間の距離d(画素)を、
d=p−2×c×p
として算出する。また、距離算出部16は、顔領域131の縦方向における、上端の座標と、下端の座標との差の値としての、顔領域131の高さh(画素)を算出する。図3の(b)には、dおよびhがそれぞれ例示されている。
D=H×d/h
として算出する。そして、距離算出部16は、部位間距離Dの値を、脈波伝播速度算出部17へ与える。
脈波伝播速度算出部17は、ずれ算出部15において算出された位相差τminと、距離算出部16において算出された部位間距離Dとを用いて、脈波伝播速度V(mm/s)を算出する。
V=D×r/τmin
によって、脈波伝播速度Vを算出する。なお、r(フレーム/s)は、画像取得部12へ与えられた動画像のフレームレートである。脈波伝播速度算出部17は、脈波伝播速度Vの値を、出力部18へ与える。
出力部18は、主制御部10の外部に設けられた装置に、脈波伝播速度Vを出力する。例えば、出力部18は、表示部19に脈波伝播速度Vを出力してもよい。また、出力部18は、記憶部90に脈波伝播速度Vを出力してもよい。
以下、図4を参照して、生体情報取得装置1における脈波伝播速度を算出する処理の流れについて説明する。図4は、生体情報取得装置1における脈波伝播速度を算出する処理の流れを例示するフローチャートである。
生体情報取得装置1によれば、被測定者121の人体を撮影して得られた動画像の各フレーム画像において、脈波を検出するための対象となる複数の部位に対応する、複数の測定領域を、画像認識処理によって自動的に設定できる。
本発明の他の実施形態について、図5〜図7に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図5は、本実施形態の生体情報取得装置2の構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の生体情報取得装置2は、(i)実施形態1の生体情報取得装置1が備える主制御部10を、主制御部20によって置き換え、かつ、(ii)実施形態1の主制御部10が備える測定領域設定部13を、測定領域設定部23(測定領域設定手段)によって置き換えることにより得られる構成である。
測定領域設定部23は、被測定者121の手に複数の測定領域を設定する。この点において、本実施形態の測定領域設定部23は、実施形態1の測定領域設定部13が、被測定者121の顔に複数の測定領域を設定している点と異なる。
生体情報取得装置2によれば、被測定者121の手を撮影することによって得られた動画像の各フレーム画像に対して、複数箇所の測定領域(すなわち、測定領域274および275)を設定できる。
本発明の他の実施形態について、図8に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図8は、本実施形態の生体情報取得装置3の構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の生体情報取得装置3は、実施形態1の生体情報取得装置1が備える主制御部10を、主制御部30によって置き換えることにより得られる構成である。
主制御部30は、画像取得部12、測定領域設定部13、脈波算出部14、ずれ算出部15、脈波後処理部37(脈波高精度化手段)、および出力部18として機能する。
脈波後処理部37には、脈波算出部14において検出された、N個(Nは、2以上の整数)の脈波が与えられる。以降、N個の脈波を、脈波g1(t)(第1脈波)、脈波g2(t)(第2脈波)、…、脈波gN(t)(第N脈波)として呼称する。なお、測定領域設定部13において設定されたN個の測定領域を、測定領域1A、測定領域2A、…、測定領域NAとして呼称する。
生体情報取得装置3によれば、複数の測定領域1A〜NAにおいて、脈波g1(t)〜gN(t)をそれぞれ検出することによって、より高精度な脈波である後処理脈波g(t)が得られるという効果を奏する。
本発明の他の実施形態について、図9に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図9は、本実施形態の生体情報取得装置4の構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の生体情報取得装置4は、実施形態1の生体情報取得装置1が備える主制御部10を、主制御部40によって置き換えることにより得られる構成である。
主制御部40は、画像取得部12、測定領域設定部13、脈波算出部44(脈波検出手段)、ずれ算出部15、距離算出部16、脈波伝播速度算出部17、補正値算出部49(補正値算出手段)、および出力部18を備えている。従って、本実施形態の主制御部40は、(i)実施形態1の主制御部10が備える脈波算出部14を、脈波算出部44によって置き換え、かつ、(ii)実施形態1の主制御部10に、補正値算出部49を付加することにより得られる構成である。
本実施形態において、表示部19は、あらかじめ設定された所定の時間間隔のもとで、表示画像を、補正値算出部49へ出力する。
補正値算出部49は、表示部19から表示画像を与えられる。補正値算出部49は、表示画像に含まれる各画素のG値の平均値を算出する。G値の平均値の算出は、表示画像の全体を対象として行われてもよいし、表示画像の一部の領域を対象として行われてもよい。なお、表示画像の一部の領域は、G値の算出に先立ち、補正値算出部49において、あらかじめ設定されている。
脈波算出部44は、実施形態1の脈波算出部14と同様に、各フレーム画像において、測定領域内の各画素のG値の平均値を算出する。そして、脈波算出部44は、各フレーム画像における測定領域内の各画素のG値の平均値から、各フレーム画像に対応する補正値を減算することによって、補正後のG値の平均値を算出する。
生体情報取得装置4によれば、表示部19から発せられる光に起因して生じる、被測定者121の顔画像の色の時間的な変化の影響を、表示部19に表示されている表示画像を用いた補正によって排除することができる。
本発明の他の実施形態について、図10に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図10は、本実施形態の生体情報取得装置5の構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の生体情報取得装置5は、(i)実施形態1の生体情報取得装置1が備える撮影部11を、ステレオカメラ51(撮影部)によって置き換え、かつ、(ii)実施形態1の生体情報取得装置1が備える主制御部10を、主制御部50によって置き換えることにより得られる構成である。
ステレオカメラ51は、左目用のレンズおよび右目用のレンズの2つのレンズが設けられたカメラである。ステレオカメラ51は、左目用のレンズおよび右目用のレンズを用いて、被写体を撮影し、動画像を生成する。
主制御部50は、画像取得部52、測定領域設定部53(測定領域設定手段)、脈波算出部14、ずれ算出部15、距離算出部56(距離算出手段)、脈波伝播速度算出部17、および出力部18を備えている。従って、本実施形態の主制御部50は、実施形態1の主制御部10が備える画像取得部12、測定領域設定部13、および距離算出部16のそれぞれを、画像取得部52、測定領域設定部53、および距離算出部56によって置き換えることにより得られる構成である。
画像取得部52は、ステレオカメラ51から与えられた動画像を、フレームごとに分解し、左目用フレーム画像および右目用フレーム画像を、それぞれ生成する。そして、画像取得部12は、左目用フレーム画像および右目用フレーム画像を、測定領域設定部53へ与える。
測定領域設定部53は、画像取得部52から与えられた、左目用フレーム画像および右目用フレーム画像をそれぞれ読み込む。そして、測定領域設定部53は、左目用フレーム画像(左目用画像)および右目用フレーム画像(右目用画像)のいずれか一方に対して、測定領域設定部13と同様に、測定領域を設定する。
距離算出部56は、左目用フレーム画像および右目用フレーム画像の両方を用いて、左目用フレーム画像における測定領域554および555に含まれる各画素の視差(すなわち、左目用フレーム画像と右目用フレーム画像との間に生じる、各画素の位置のずれ)を、それぞれ算出する。なお、視差を推定する方法は、公知の適当な方法を用いてよい。
K1=(B×F)/(α×δ1)
K2=(B×F)/(α×δ2)
によって算出する。
生体情報取得装置5によれば、ステレオカメラ51によって撮影された動画像を用いて、各測定領域間の視差の違いをも考慮して、各測定領域に対応する部位間距離Dを算出することができる。従って、脈波伝播速度Vをも、より高精度に算出することができるという効果を奏する。
〔実施形態6〕
本発明の他の実施形態について、図11に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図11は、本実施形態の生体情報取得装置6の構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の生体情報取得装置6は、(i)実施形態1の生体情報取得装置1が備える撮影部11を、第1撮影部61a(撮影部)および第2撮影部61b(撮影部)によって置き換えることにより得られる構成である。
生体情報測定装置6によれば、1台のカメラでは撮影が難しい複数の部位間でも、脈波の位相差を算出することができるという効果を奏する。なお、例えば、第1撮影部61aとしては、スマートフォンのインカメラ(すなわち、スマートフォンの表示部が配設されている側の面に搭載されたカメラ)を、第2撮影部61bとしては、スマートフォンのアウトカメラ(すなわち、インカメラが設けられている面とは反対側の面に搭載されたカメラ)を、それぞれ用いることができる。
上述の実施形態1〜6では、被測定者121の顔または手を測定対象とする場合について説明を行っているが、測定対象はこれに限定されない。脈波を検出するための測定対象は、被測定者の121身体の所定の部位のうち、肌が露出した部分であればよく、例えば、被測定者121の腕、足、腹部等であってもよい。
生体情報取得装置1、2、3、4、5、6の制御ブロック(特に主制御部10、20、30、40、50)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPUを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
本発明の態様1に係る生体情報取得装置(1)は、生体(例えば、被測定者121)を撮影して得られた動画像から生体情報を導出する生体情報取得装置であって、上記動画像を構成するフレーム画像において上記生体の少なくとも2つの部位の各々に対応する領域(例えば、測定領域154および155)を画像処理によって特定する領域特定手段(測定領域設定部13)と、上記領域特定手段により特定された各領域を参照し、上記少なくとも2つの部位の各々の脈波(例えば、脈波g1(t)およびg2(t))を検出する脈波検出手段(脈波算出部14)と、上記脈波検出手段により検出された上記少なくとも2つの部位における脈波の位相差(τmin)を算出する位相差算出手段(ずれ算出部15)と、を備えている。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
11 撮影部
13,23,53 測定領域設定部(領域特定手段)
14,44 脈波算出部(脈波検出手段)
15 ずれ算出部(位相差算出手段)
16,56 距離算出部(距離算出手段)
17 脈波伝播速度算出部(速度算出手段)
19 表示部
37 脈波後処理部(脈波高精度化手段)
49 補正値算出部(補正値算出手段)
51 ステレオカメラ(撮影部)
61a 第1撮影部(撮影部)
61b 第2撮影部(撮影部)
121 被測定者
154,155,274,275,554,555 測定領域
D 部位間距離
N 整数(測定領域の個数を表す整数)
1A〜NA 測定領域
g1(t)〜gN(t) 脈波
g(t) 後処理脈波(脈波の統計値)
τmin、τmin2〜τminN 位相差
δ1、δ2 平均視差
V 脈波伝播速度
Claims (7)
- 被写体を撮影して得られた動画像から脈波伝搬速度を算出する生体情報取得装置であって、
上記動画像は、上記被写体の少なくとも2つの部位を含む領域が撮影されることにより得られたものであり、
上記動画像を参照し、上記少なくとも2つの部位の各々の脈波を検出する脈波検出手段と、
上記動画像を参照し、上記少なくとも2つの部位間の距離である部位間距離を算出する距離算出手段と、
上記脈波検出手段によって検出された上記少なくとも2つの部位における脈波の位相差と、上記距離算出手段により算出された部位間距離から、脈波伝搬速度を算出する速度算出手段と、
表示部と、を備え、
上記脈波を検出するときに、上記表示部に表示された画像を参照し、上記表示部から発せられる光が脈波の検出に及ぼす影響を相殺することを特徴とする生体情報取得装置。 - 上記動画像は、ステレオカメラを用いて上記被写体を撮影することによって得られた左目用画像および右目用画像を含むものであり、
上記距離算出手段は、上記左目用画像および上記右目用画像の間の視差をさらに用いて、上記部位間距離を算出することを特徴とする請求項1に記載の生体情報取得装置。 - 被写体を撮影して得られた動画像から脈波伝搬速度を算出する生体情報取得装置であって、
上記動画像は、複数のカメラによって撮影されることにより得られたものであり、
上記動画像を参照し、上記被写体の少なくとも2つの部位の各々の脈波を検出する脈波検出手段と、
上記脈波検出手段により検出された上記少なくとも2つの部位における脈波の位相差を算出する位相差算出手段と、
上記位相差算出手段によって算出された位相差と、上記少なくとも2つの部位間の距離である部位間距離から、脈波伝搬速度を算出する速度算出手段と、を備え、
上記複数のカメラは、上記少なくとも2つの部位に含まれる互いに異なる部位をそれぞれ撮影し、
上記複数のカメラが同期しているか、または、上記位相差算出手段が上記複数のカメラによる撮影のタイミングのずれを補正して上記位相差を算出し、
表示部をさらに備え、
上記脈波を検出するときに、上記表示部に表示された画像を参照し、上記表示部から発せられる光が脈波の検出に及ぼす影響を相殺することを特徴とする生体情報取得装置。 - 被写体を撮影して得られた動画像から脈波伝搬速度を算出する生体情報取得装置であって、
上記動画像は、上記被写体の少なくとも2つの部位を含む領域が撮影されることにより得られたものであり、
上記動画像を参照し、上記少なくとも2つの部位の各々の脈波を検出する脈波検出手段と、
上記動画像を参照し、上記少なくとも2つの部位間の距離である部位間距離を算出する距離算出手段と、
上記脈波検出手段によって検出された上記少なくとも2つの部位における脈波の位相差と、上記距離算出手段により算出された部位間距離から、脈波伝搬速度を算出する速度算出手段と、を備え、
上記動画像は、ステレオカメラを用いて上記被写体を撮影することによって得られた左目用画像および右目用画像を含むものであり、
上記距離算出手段は、上記左目用画像および上記右目用画像の間の視差をさらに用いて、上記部位間距離を算出することを特徴とする生体情報取得装置。 - 被写体を撮影して得られた動画像から脈波伝搬速度を算出する生体情報取得方法であって、
上記動画像は、上記被写体の少なくとも2つの部位を含む領域が撮影されることにより得られたものであり、
上記動画像を参照し、上記少なくとも2つの部位の各々の脈波を検出する脈波検出工程と、
上記動画像を参照し、上記少なくとも2つの部位間の距離である部位間距離を算出する距離算出工程と、
上記脈波検出工程により検出された上記少なくとも2つの部位における脈波の位相差と上記距離算出工程により算出された部位間距離から、脈波伝搬速度を算出する速度算出工程と、を含んでおり、
表示部から発せられる光が、上記被写体の脈波を測定すべき対象となる部分に照射され、
上記脈波を検出するときに、上記表示部に表示された画像を参照し、上記表示部から発せられる光が脈波の検出に及ぼす影響を相殺することを特徴とする生体情報取得方法。 - 被写体を撮影して得られた動画像から脈波伝搬速度を算出する生体情報取得方法であって、
上記動画像は、複数のカメラによって撮影されることにより得られたものであり、
上記動画像を参照し、上記被写体の少なくとも2つの部位の各々の脈波を検出する脈波検出工程と、
上記脈波検出工程により検出された上記少なくとも2つの部位における脈波の位相差を算出する位相差算出工程と、
上記位相差算出工程により算出された位相差と上記少なくとも2つの部位間の距離である部位間距離から、脈波伝搬速度を算出する速度算出工程と、を含んでおり、
上記複数のカメラは、上記少なくとも2つの部位に含まれる互いに異なる部位をそれぞれ撮影し、
上記複数のカメラが同期しているか、または、上記位相差算出工程では上記複数のカメラによる撮影のタイミングのずれを補正して上記位相差を算出し、
表示部から発せられる光が、上記被写体の脈波を測定すべき対象となる部分に照射され、
上記脈波を検出するときに、上記表示部に表示された画像を参照し、上記表示部から発せられる光が脈波の検出に及ぼす影響を相殺することを特徴とする生体情報取得方法。 - 被写体を撮影して得られた動画像から脈波伝搬速度を算出する生体情報取得方法であって、
上記動画像は、上記被写体の少なくとも2つの部位を含む領域が撮影されることにより得られたものであり、
上記動画像を参照し、上記少なくとも2つの部位の各々の脈波を検出する脈波検出工程と、
上記動画像を参照し、上記少なくとも2つの部位間の距離である部位間距離を算出する距離算出工程と、
上記脈波検出工程により検出された上記少なくとも2つの部位における脈波の位相差と上記距離算出工程により算出された部位間距離から、脈波伝搬速度を算出する速度算出工程と、を含んでおり、
上記動画像は、ステレオカメラを用いて上記被写体を撮影することによって得られた左目用画像および右目用画像を含み、
上記距離算出工程では、上記左目用画像および上記右目用画像の間の視差をさらに用いて、上記部位間距離を算出することを特徴とする生体情報取得方法。
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