JP6462594B2 - 撮像装置、画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

撮像装置、画像処理装置および画像処理方法 Download PDF

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Description

本発明は、被写体を撮像し、該被写体のバイタル情報を検出するために用いる画像データを生成する撮像装置、画像処理装置および画像処理方法に関する。
従来、医療分野および健康分野において、人間の健康状態を把握するための情報として、心拍数、酸素飽和度および血圧等のバイタル情報を用いて、被写体の健康状態を把握している。例えば、赤色の光および近赤外の光それぞれを照射する測定プローブ内に指等の生体を接触させた状態でイメージセンサによって撮像し、このイメージセンサによって生成された画像データに基づいて、生体の酸素飽和度を算出する技術が知られている（特許文献１参照）。この技術によれば、イメージセンサによって生成された画像データに応じて算出した生体による光の吸収度合いと、この光の吸収度合いの時間変化とに基づいて、生体の酸素飽和度を算出する。
特開２０１３−１１８９７８号公報
しかしながら、上述した特許文献１では、生体が測定プローブに接触した状態でなければ、生体のバイタル情報を得ることができなかった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、生体と非接触状態であっても、その生体のバイタル情報を得ることができる撮像装置、画像処理装置および画像処理方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、被写体のバイタル情報を検出するための画像データを生成する撮像装置であって、二次元状に配置された複数の画素がそれぞれ受光した光を光電変換することによって前記画像データを生成する撮像素子と、可視光帯域内における透過スペクトルの最大値が互いに異なる複数の可視光フィルタと、前記可視光帯域より長波長側の非可視光領域に透過スペクトルの最大値を有する非可視光フィルタと、を含むユニットを、前記複数の画素に対応させて配置したフィルタアレイと、前記撮像素子が生成した前記画像データに対応する画像に対して、前記被写体の部分領域を検出する部分領域検出部と、前記部分領域検出部が検出した前記部分領域に対応する前記撮像素子の撮像領域における画素のうち前記非可視光フィルタが配置された画素によって出力された画像信号に基づいて、前記被写体のバイタル情報を生成するバイタル情報生成部と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記非可視光フィルタの数は、前記複数の可視光フィルタの各々の数より少ないことを特徴とする。
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記フィルタアレイの受光面に配置され、前記複数の可視光フィルタそれぞれの透過スペクトルの最大値を含む第１波長帯域および前記非可視光フィルタの透過スペクトルの最大値を含む第２波長帯域のいずれかに含まれる光を透過する光学フィルタをさらに備えたことを特徴とする。
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記第２波長帯域の範囲内の波長を有する光であって、前記第２波長帯域の半分以下の半値幅を有する第１波長の光を前記被写体に向けて照射する第１光源部をさらに備えたことを特徴とする。
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記非可視光フィルタの透過波長帯域の波長を有する光を前記被写体に向けて照射する第１光源部をさらに備えたことを特徴とする。
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記バイタル情報生成部は、前記部分領域検出部が検出した前記部分領域に対応する前記撮像素子の撮像領域における画素のうち前記複数の可視光フィルタの各々が配置された画素が出力した画像信号および前記非可視光フィルタが配置された画素によって出力された画像信号に基づいて、前記被写体のバイタル情報を生成することを特徴とする。
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記バイタル情報生成部は、前記部分領域検出部が複数の前記部分領域を検出した場合、複数の前記部分領域の各々に対して前記被写体のバイタル情報を生成することを特徴とする。
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記バイタル情報生成部は、前記部分領域検出部が検出した前記部分領域を複数の領域に分割し、該分割した複数の領域の各々に対して前記被写体のバイタル情報を生成することを特徴とする。
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記撮像素子が生成した前記画像データに対応する画像の輝度が所定の輝度以上であるか否かを判定する輝度判定部をさらに備え、前記部分領域検出部は、前記輝度判定部が前記所定の輝度以上であると判定した場合、前記可視光フィルタが配置された画素が出力した画像信号に基づいて前記部分領域を検出する一方、前記輝度判定部が前記所定の輝度以上でないと判定した場合、前記可視光フィルタが配置された画素が出力した画像信号および前記非可視光フィルタが配置された画素が出力した画像信号に基づいて前記部分領域を検出することを特徴とする。
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記撮像素子は、前記画像データを連続的に生成し、前記部分領域検出部は、前記撮像素子が連続的に生成した前記画像データに対応する画像に対して前記部分領域を順次検出し、前記バイタル情報生成部は、前記部分領域検出部が前記部分領域を検出する毎に前記バイタル情報を生成することを特徴とする。
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記バイタル情報は、血圧、心拍、心拍変動、ストレス、酸素飽和度、肌水分および静脈パターンのいずれか1つ以上であることを特徴とする。
また、本発明に係る画像処理装置は、二次元状に配置された複数の画素がそれぞれ受光した光を光電変換することによって前記画像データを生成する撮像素子と、可視光帯域内における透過スペクトルの最大値が互いに異なる複数の可視光フィルタと、前記可視光帯域より長波長側の非可視光領域に透過スペクトルの最大値を有する非可視光フィルタと、を含むユニットを、前記複数の画素に対応させて配置したフィルタアレイと、を備えた撮像装置が生成した前記画像データを用いて被写体のバイタル情報を生成する画像処理装置であって、前記画像データに対応する画像に対して、前記被写体の部分領域を検出する部分領域検出部と、前記部分領域検出部が検出した前記部分領域に対応する前記撮像素子の撮像領域における画素のうち前記非可視光フィルタが配置された画素によって出力された画像信号に基づいて、前記被写体のバイタル情報を生成するバイタル情報生成部と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明に係る画像処理方法は、二次元状に配置された複数の画素がそれぞれ受光した光を光電変換することによって前記画像データを生成する撮像素子と、可視光帯域内における透過スペクトルの最大値が互いに異なる複数の可視光フィルタと、前記可視光帯域より長波長側の非可視光領域に透過スペクトルの最大値を有する非可視光フィルタと、を含むユニットを、前記複数の画素に対応させて配置したフィルタアレイと、を備えた撮像装置が生成した前記画像データを用いて被写体のバイタル情報を生成する画像処理装置が実行する画像処理方法であって、前記画像データに対応する画像に対して、前記被写体の部分領域を検出する部分領域検出ステップと、前記部分領域検出ステップが検出した前記部分領域に対応する前記撮像素子の撮像領域における画素のうち前記非可視光フィルタが配置された画素によって出力された画像信号に基づいて、前記被写体のバイタル情報を生成するバイタル情報生成ステップと、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、非接触状態で生体のバイタル情報を得ることができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る撮像装置の機能構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係るフィルタアレイの構成を模式的に示す図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る各フィルタの透過率特性の一例を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る撮像装置が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図５は、本発明の実施の形態１に係る撮像装置が生成する画像データに対応する画像の一例を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態１に係るバイタル情報生成部が生成するバイタル情報としての心拍を模式的に示す図である。 図７は、本発明の実施の形態２に係る撮像装置の機能構成を示すブロック図である。 図８は、本発明の実施の形態２に係るフィルタアレイの構成を模式的に示す図である。 図９は、本発明の実施の形態２に係る撮像装置が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図１０Ａは、本発明の実施の形態２に係る撮像装置が生成するＲＧＢデータに対応する画像の一例を示す図である。 図１０Ｂは、本発明の実施の形態２に係る撮像装置が生成するＩＲデータに対応する画像の一例を示す図である。 図１１は、本発明の実施の形態３に係る撮像装置が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図１２は、本発明の実施の形態３に係る撮像装置が生成する画像データに対応する画像の一例を示す図である。 図１３は、本発明の実施の形態３に係るバイタル情報生成部が生成する部分領域を模式的に示す図である。 図１４は、本発明の実施の形態３の変形例１に係る部分領域検出部が検出する複数の部分領域を模式的に示す図である。 図１５は、図１４に示す各部分領域における心拍を模式的に示す図である。 図１６は、本発明の実施の形態３の変形例２に係るバイタル情報生成部が部分領域検出部によって検出された部分領域を複数の領域に分割してバイタル情報を生成する際の状況を模式的に示す図である。 図１７は、本発明の実施の形態４に係る撮像装置の機能構成を示すブロック図である。 図１８は、本発明の実施の形態４に係る光学フィルタの透過率特性を示す図である。 図１９は、本発明の実施の形態５に係る撮像装置の機能構成を示すブロック図である。 図２０は、本発明の実施の形態５に係る各フィルタの透過率特性と第１光源部が照射する第１波長光との関係を示す図である。 図２１は、本発明の実施の形態６に係る撮像装置の機能構成を示すブロック図である。 図２２は、本発明の実施の形態６に係る撮像装置の光学フィルタの透過率特性、第１光源部が照射する第１波長帯域の光および第２光源部が照射する第２波長帯域の光の関係を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態を図面とともに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。即ち、本発明は、各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。また、同一の構成には同一の符号を付して説明する。
（実施の形態１）
〔撮像装置の構成〕
図１は、本発明の実施の形態１に係る撮像装置の機能構成を示すブロック図である。図１に示す撮像装置１は、光学系２１と、撮像素子２２と、フィルタアレイ２３と、Ａ／Ｄ変換部２４と、表示部２５と、記録部２６と、制御部２７と、を備える。
光学系２１は、一または複数のレンズ、例えばフォーカスレンズやズームレンズ、しぼりおよびシャッタ等を用いて構成され、被写体像を撮像素子２２の受光面に結像する。
撮像素子２２は、フィルタアレイ２３を透過した被写体像を受光して光電変換を行うことによって、画像データを所定のフレーム（６０ｆｐｓ）に従って連続的に生成する。撮像素子２２は、二次元状に配置された複数の画素の各々がフィルタアレイ２３を透過した光を受光した光を光電変換し、電気信号を生成するＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）またはＣＣＤ（Charge Coupled Device）等を用いて構成される。
フィルタアレイ２３は、撮像素子２２の受光面に配置される。フィルタアレイ２３は、可視光帯域内における透過スペクトルの最大値が互いに異なる複数の可視光フィルタと、可視光領域より長波長側の非可視光領域に透過スペクトルの最大値を有する非可視光フィルタと、を含むユニットを、撮像素子２２における複数の画素に対応させて配置される。
図２は、フィルタアレイ２３の構成を模式的に示す図である。図２に示すように、フィルタアレイ２３は、撮像素子２２を構成する各画素の受光面に配置され、赤色の光を透過する可視光フィルタＲと、緑色の光を透過する可視光フィルタＧと、青色の光を透過する可視光フィルタＢと、非可視光の光を透過する非可視光フィルタＩＲと、を含むユニットを複数の画素に対応させて配置している。なお、以下においては、可視光フィルタＲが配置された画素をＲ画素、可視光フィルタＧが配置された画素をＧ画素、可視光フィルタＢが配置された画素をＢ画素および非可視光フィルタＩＲが配置された画素をＩＲ画素として説明する。さらに、Ｒ画像が出力する画像信号をＲデータ、Ｇ画素が出力する画像信号をＧデータ、Ｂ画素が出力する画像信号をＢデータおよびＩＲ画素が出力する画像信号をＩＲデータとして説明する。
図３は、各フィルタの透過率特性の一例を示す図である。図３において、横軸が波長（ｎｍ）を示し、縦軸が透過率を示す。また、図３において、曲線ＬＲが可視光フィルタＲの透過率を示し、曲線ＬＧが可視光フィルタＧの透過率を示し、曲線ＬＢが可視光フィルタＢの透過率を示し、曲線ＬＩＲが非可視光フィルタＩＲの透過率を示す。なお、図３においては、説明を簡略化するため、各フィルタの透過率特性について説明するが、画素毎に各フィルタを設けた場合における各画素（Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素およびＩＲ画素）の分光感度特性と同じである。
図３に示すように、可視光フィルタＲは、可視光帯域に透過スペクトルの最大値を有する。具体的には、可視光フィルタＲは、波長帯域６２０〜７５０ｎｍに透過スペクトルの最大値を有し、この波長帯域６２０〜７５０ｎｍの光を透過するとともに、非可視光域の波長帯域８５０〜９５０ｎｍの光の一部も透過する。可視光フィルタＧは、可視光帯域に透過スペクトルの最大値を有する。具体的には、可視光フィルタＧは、波長帯域４９５〜５７０ｎｍに透過スペクトルの最大値を有し、この波長帯域４９５〜５７０ｎｍの光を透過するとともに、非可視光域の波長帯域８５０〜９５０ｎｍの光の一部も透過する。可視光フィルタＢは、可視光帯域に透過スペクトルの最大値を有する。具体的には、可視光フィルタＢは、波長帯域４５０〜４９５ｎｍに透過スペクトルの最大値を有し、この波長帯域４５０〜４９５ｎｍの光を透過するとともに、非可視光域の波長帯域８５０〜９５０ｎｍの光の一部も透過する。非可視光フィルタＩＲは、非可視光帯域に透過スペクトルの最大値を有し、波長帯域８５０〜９５０ｎｍの光を透過する。
図１に戻り、撮像装置１の構成の説明を続ける。
Ａ／Ｄ変換部２４は、撮像素子２２から入力されたアナログの画像データをデジタルの画像データに変換して制御部２７へ出力する。
表示部２５は、制御部２７から入力される画像データに対応する画像を表示する。表示部２５は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等の表示パネルを用いて構成される。
記録部２６は、撮像装置１に関する各種情報を記録する。記録部２６は、撮像素子２２が生成した画像データおよび撮像装置１に関する各種プログラムや実行中の処理に関するパラメータ等を記録する。記録部２６は、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）、Ｆｌａｓｈメモリおよび記録媒体等を用いて構成される。
制御部２７は、撮像装置１を構成する各部に対する指示やデータの転送等を行うことによって、撮像装置１の動作を統括的に制御する。制御部２７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成される。なお、本実施の形態１では、制御部２７が画像処理装置として機能する。
ここで、制御部２７の詳細な構成について説明する。制御部２７は、少なくとも、画像処理部２７１と、部分領域検出部２７２と、バイタル情報生成部２７３と、を有する。
画像処理部２７１は、Ａ／Ｄ変換部２４から入力される画像データに対して、所定の画像処理を行う。ここで、所定の画像処理とは、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス調整処理、画像データの同時化処理、カラーマトリクス演算処理、γ補正処理、色再現処理およびエッジ強調処理等である。また、画像処理部２７１は、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素それぞれが出力したＲデータ、ＧデータおよびＢデータを用いてデモザイキング処理を行う。即ち、画像処理部２７１は、ＩＲ画素が出力したＩＲデータを用いることなく、ＩＲ画素のＩＲデータを他の画素（Ｒ画素、Ｇ画素またはＢ画素）が出力したデータで補間することによって、デモザイキング処理を行う。
部分領域検出部２７２は、Ａ／Ｄ変換部２４から入力される画像データのＲＧＢデータに対応する画像に対して、所定の部分領域を検出する。具体的には、部分領域検出部２７２は、画像に対してパターンマッチング処理を行うことによって、被写体の顔を含む領域を検出する。なお、部分領域検出部２７２は、被写体の顔以外に、画像に含まれる色成分に基づいて、被写体の肌領域を検出してもよい。
バイタル情報生成部２７３は、部分領域検出部２７２が検出した部分領域に対応する撮像素子２２の撮像領域における画素のうちＩＲ画素によって出力されたＩＲデータ（以下、「部分領域のＩＲデータ」という）に基づいて、被写体のバイタル情報を生成する。ここで、バイタル情報とは、血圧、心拍、心拍変動、ストレス、酸素飽和度、肌水分および静脈パターンのいずれか１つ以上である。
このように構成された撮像装置１は、被写体を撮像することによって、被写体のバイタル情報を検出するために用いる画像データを生成する。
〔撮像装置の処理〕
次に、撮像装置１が実行する処理について説明する。図４は、撮像装置１が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
図４に示すように、まず、撮像素子２２は、所定のフレームレートに従って、被写体を連続的に撮像して時間的に連続する画像データを順次生成する（ステップＳ１０１）。
続いて、部分領域検出部２７２は、撮像素子２２が生成した画像データのＲＧＢデータに対応する画像に対して、被写体の部分領域を検出する（ステップＳ１０２）。具体的には、図５に示すように、部分領域検出部２７２は、撮像素子２２が生成した画像データのＲＧＢデータに対応する画像Ｐ１に対して、パターンマッチング技術を用いて被写体Ｏ１の顔を含む部分領域Ａ１を検出する。
その後、バイタル情報生成部２７３は、部分領域検出部２７２が検出した部分領域のＩＲデータに基づいて、被写体のバイタル情報を生成する（ステップＳ１０３）。具体的には、バイタル情報生成部２７３は、部分領域検出部２７２のＩＲデータに基づいて、被写体の心拍をバイタル情報として説明する。
図６は、バイタル情報生成部２７３が生成するバイタル情報としての心拍を模式的に示す図である。図６において、横軸が時間を示し、縦軸が部分領域のＩＲデータの平均値を示す。
図６に示すように、バイタル情報生成部２７３は、部分領域検出部２７２が検出した部分領域のＩＲデータの平均値を算出し、平均値の最大値の数をカウントすることによって被写体の心拍を算出することによってバイタル情報を生成する。
図４に戻り、ステップＳ１０４以降の説明を続ける。
ステップＳ１０４において、被写体のバイタル情報の生成を終了する場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、撮像装置１は、本処理を終了する。これに対して、被写体のバイタル情報の生成を終了しない場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、撮像装置１は、ステップＳ１０１へ戻る。
以上説明した本発明の実施の形態１によれば、バイタル情報生成部２７３が部分領域検出部２７２によって検出された部分領域のＩＲデータに基づいて、被写体のバイタル情報を生成するので、生体と非接触状態であっても、その生体のバイタル情報を得ることができる。
さらに、本発明の実施の形態１によれば、バイタル情報生成部２７３が部分領域検出部２７２によって検出された部分領域に対応する撮像素子２２の撮像領域における画素のうち非可視光フィルタが配置された画素によって出力された画像信号に基づいて、被写体のバイタル情報を生成するので、バイタル情報の取得精度を向上させることができる。
また、本発明の実施の形態１によれば、部分領域検出部２７２が撮像素子２２によって画像データが生成される毎に順次部分領域を検出し、バイタル情報生成部２７３が部分領域検出部２７２によって部分領域が検出される毎にバイタル情報を生成するので、動画データから精度の高いバイタル情報を生成することができる。
さらに、本発明の実施の形態１によれば、バイタル情報生成部２７３がＩＲ画素から出力されたＩＲデータ（ＲＡＷデータ）を用いてバイタル情報を生成するので、デモザキング処理等の画像処理を省略することができることによって、バイタル情報の処理時間を高速化することができる。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２に係る撮像装置は、上述した実施の形態１に係る撮像装置１のフィルタアレイ２３の構成が異なるうえ、部分領域検出部２７２が部分領域を検出する検出方法が異なる。このため、以下においては、本実施の形態２に係る撮像装置のフィルタアレイの構成を説明後、本実施の形態２に係る撮像装置が実行する処理について説明する。
〔撮像装置の構成〕
図７は、本発明の実施の形態２に係る撮像装置の機能構成を示すブロック図である。図７に示す撮像装置１ａは、上述した実施の形態１に係る撮像装置１のフィルタアレイ２３および制御部２７それぞれに換えて、フィルタアレイ２３ａと、制御部２７ａを備える。
フィルタアレイ２３ａは、可視光帯域内における透過スペクトルの最大値が互いに異なる複数の可視光フィルタと、可視光領域より長波長側の非可視光領域であって、互いに異なる非可視光領域内における透過スペクトルの最大値が互いに異なる複数の非可視光フィルタと、を用いて所定の配列パターンを形成し、この配列パターンを形成する個々のフィルタを撮像素子２２の複数の画素のいずれかに対応する位置に配置する。
図８は、フィルタアレイ２３ａの構成を模式的に示す図である。図８に示すように、フィルタアレイ２３ａは、可視光フィルタＲ、可視光フィルタＧ、可視光フィルタＢおよび非可視光フィルタＩＲを１組Ｋ１とする配列の２つのユニットと、可視光フィルタＲ、２つの可視光フィルタＧおよび可視光フィルタＢを１組Ｋ２とするベイヤー配列の２つのユニットと、で１組（４×４）となり繰り返さされたパターンで構成される。また、フィルタアレイ２３ａは、非可視光フィルタＩＲの数が可視光フィルタＲ、可視光フィルタＧおよび可視光フィルタＢの各々の数より少ない（Ｒ＞ＩＲ，Ｇ＞ＩＲ，Ｂ＞ＩＲ）。
制御部２７ａは、撮像装置１ａを構成する各部に対する指示やデータの転送等を行うことによって、撮像装置１ａの動作を統括的に制御する。制御部２７ａは、画像処理部２７１と、部分領域検出部２７５と、バイタル情報生成部２７３と、輝度判定部２７４と、を有する。なお、本実施の形態２では、制御部２７ａが画像処理装置として機能する。
輝度判定部２７４は、Ａ／Ｄ変換部２４から入力される画像データに対応する画像が所定の輝度以上であるか否かを判定する。具体的には、輝度判定部２７４は、画像データに含まれるＲＧＢ画像データが所定の値を超えているか否かを判定する。
部分領域検出部２７５は、輝度判定部２７４によってＡ／Ｄ変換部２４から入力される画像データに対応する画像が所定の輝度以上であると判定された場合、ＲＧＢデータに対応する画像に対して、パターンマッチング処理を行うことによって、被写体の顔または肌を含む部分領域を検出する一方、輝度判定部２７４によってＡ／Ｄ変換部２４から入力される画像データに対応する画像が所定の輝度以上でないと判定された場合、ＲＧＢデータおよびＩＲデータに対応する画像に対して、パターンマッチング処理を行うことによって、被写体の顔または肌を含む部分領域を検出する。
〔撮像装置の処理〕
次に、撮像装置１ａが実行する処理について説明する。図９は、撮像装置１ａが実行する処理の概要を示すフローチャートである。
図９に示すように、まず、撮像素子２２は、被写体を連続的に撮像して時間的に連続する画像データを順次生成する（ステップＳ２０１）。
続いて、輝度判定部２７４は、Ａ／Ｄ変換部２４から入力される画像データに対応する画像が所定の輝度以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。輝度判定部２７４がＡ／Ｄ変換部２４から入力される画像データに対応する画像が所定の輝度以上であると判定した場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、撮像装置１ａは、後述するステップＳ２０３へ移行する。これに対して、輝度判定部２７４がＡ／Ｄ変換部２４から入力される画像データに対応する画像が所定の輝度以上でないと判定した場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、撮像装置１ａは、後述するステップＳ２０５へ移行する。
ステップＳ２０３において、部分領域検出部２７５は、ＲＧＢデータに対応する画像に対して、パターンマッチング処理を行うことによって、被写体の顔または肌を含む部分領域を検出する。
続いて、バイタル情報生成部２７３は、部分領域検出部２７５によって検出された部分領域のＩＲデータに基づいて、被写体のバイタル情報を生成する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４の後、撮像装置１ａは、後述するステップＳ２０６へ移行する。
ステップＳ２０５において、部分領域検出部２７５は、ＲＧＢデータおよびＩＲデータに対応する画像に対して、パターンマッチング処理を行うことによって、被写体の顔または肌を含む部分領域を検出する。ステップＳ２０５の後、撮像装置１ａは、後述するステップＳ２０６へ移行する。
図１０Ａは、ＲＧＢデータに対応する画像の一例を示す図である。図１０Ｂは、ＲＧＢデータおよびＩＲデータに対応する画像の一例を示す図である。図１０Ａおよび図１０Ｂにおいては、被写体が暗い場所で撮像装置１ａが撮像した際の画像を示す。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、部分領域検出部２７５は、通常、被写体Ｏ２の周囲の環境が暗い場合、通常のＲＧＢデータに対応する画像Ｐ２のみでは、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素それぞれの信号値（輝度が小さい）が少ないため、被写体Ｏ２の顔を含む部分領域Ａ２を検出することが難しい。このため、本実施の形態２では、部分領域検出部２７５は、ＲＧＢデータに加えて、ＩＲ画素が出力するＩＲデータをさらに用いることによって、被写体Ｏ２の顔を含む部分領域Ａ２を検出する。即ち、本実施の形態２では、図１０Ｂに示すように、部分領域検出部２７５が輝度判定部２７４によってＡ／Ｄ変換部２４から入力される画像データに対応する画像が所定の輝度以上でないと判定された場合、ＲＧＢデータおよびＩＲデータに対応する画像Ｐ３に対して、パターンマッチング処理を行う。これにより、撮影領域が暗い場合であっても、被写体の顔または肌を含む部分領域Ａ２を検出することができる。
ステップＳ２０６において、被写体のバイタル情報の生成を終了する場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、撮像装置１ａは、本処理を終了する。これに対して、被写体のバイタル情報の生成を終了しない場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、撮像装置１ａは、ステップＳ２０１へ戻る。
以上説明した本発明の実施の形態２によれば、バイタル情報生成部２７３が部分領域検出部２７５によって検出された部分領域に対応する撮像素子２２の撮像領域における非可視光フィルタおよび可視光フィルタが配置された画素によって出力された画像信号に基づいて、被写体のバイタル情報を生成するので、バイタル情報の取得精度を向上させることができる。
さらに、本発明の実施の形態２によれば、非可視光フィルタの数が複数の可視光フィルタの各々の数より少ないので、精度の高い通常画像（高解像度）を得ることができる。
また、本発明の実施の形態２によれば、部分領域検出部２７５が輝度判定部２７４によってＲＧＢデータに対応する画像が所定の輝度以上でないと判定された場合、ＲＧＢデータおよびＩＲデータに対応する画像に対して、パターンマッチング処理を行うことによって、被写体の顔または肌を含む部分領域を検出するので、撮影領域が暗い場合であっても、被写体の顔または肌を含む部分領域を精度よく検出することができる。
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３に係る撮像装置は、上述した実施の形態１に係る撮像装置１と同一の構成を有し、実行する処理が異なる。具体的には、上述した実施の形態１に係る撮像装置１は、部分領域検出部２７２が１つの部分領域のみを検出していたが、本実施の形態３に係る撮像装置に係る部分領域検出部は、複数の部分領域を検出する。このため、以下においては、本実施の形態３に係る撮像装置が実行する処理のみについて説明する。なお、上述した実施の形態１に係る撮像装置１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（撮像装置の処理）
図１１は、本発明の実施の形態３に係る撮像装置１が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
図１１に示すように、まず、撮像素子２２は、被写体を撮像して画像データを生成する（ステップＳ３０１）。
続いて、部分領域検出部２７２は、撮像素子２２が生成した画像データに対応する画像に対して、パターンマッチング処理を行うことによって、画像に含まれる全ての被写体の部分領域を検出する（ステップＳ３０２）。具体的には、図１２に示すように、部分領域検出部２７２は、撮像素子２２が生成した画像データに対応する画像Ｐ１０に対して、パターンマッチング処理を行うことによって、画像Ｐ１０に含まれる全ての被写体Ｏ１０〜Ｏ１４の顔を含む領域を部分領域Ａ１０〜Ａ１４として検出する。
その後、バイタル情報生成部２７３は、部分領域検出部２７２が検出した複数の部分領域それぞれのＩＲデータに基づいて、被写体Ｏ１０〜Ｏ１５それぞれのバイタル情報として心拍を生成する（ステップＳ３０３）。具体的には、図１３に示すように、バイタル情報生成部２７３は、部分領域検出部２７２が検出した複数の部分領域それぞれのＩＲデータに基づいて、被写体Ｏ１０〜Ｏ１５それぞれのバイタル情報として心拍を生成する。
その後、バイタル情報生成部２７３は、図１３に示すように、部分領域検出部２７２が検出した複数の部分領域それぞれの心拍の平均値を算出する（ステップＳ３０４）。これにより、群集心理の状態をバイタル情報として生成することができる。なお、バイタル情報生成部２７３は、部分領域検出部２７２が検出した複数の部分領域それぞれの心拍の平均値を算出していたが、部分領域検出部２７２が検出した複数の部分領域毎に重み付けを行ってもよい。例えば、バイタル情報生成部２７３は、性別、年齢、顔の領域等に応じて心拍に重み付けを行ってもよい。
続いて、バイタル情報の生成を終了する場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、撮像装置１は、本処理を終了する。これに対して、バイタル情報の生成を終了しない場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、撮像装置１は、ステップＳ３０１へ戻る。
以上説明した本発明の実施の形態３によれば、部分領域検出部２７２が撮像素子２２によって生成された画像データに対応する画像に対して、パターンマッチング処理を行うことによって、画像に含まれる全ての被写体の部分領域を検出するので、例えば群集心理の状態をバイタル情報として生成することができる。
（実施の形態３の変形例１）
本発明の実施の形態３では、部分領域検出部２７２が複数の被写体の顔を検出していたが、１人に対して複数の部分領域を検出してもよい。
図１４は、部分領域検出部２７２が検出する複数の部分領域を模式的に示す図である。図１４に示すように、部分領域検出部２７２は、撮像素子２２が生成したＲＧＢデータに対応する画像Ｐ２０に写る被写体Ｏ２０の顔を含む領域、および被写体Ｏ２０の手（肌色）を含む領域Ｏ２１，Ｏ２２それぞれを部分領域Ａ２０〜Ａ２２として検出する。
続いて、バイタル情報生成部２７３は、部分領域検出部２７２が検出した部分領域Ａ２０〜Ａ２３のＩＲデータに基づいて、被写体Ｏ２０の心拍をバイタル情報として生成する。その後、バイタル情報生成部２７３は、被写体Ｏ２０の動脈硬化の度合いをバイタル情報として生成する。
図１５は、図１４に示す各部分領域における心拍を模式的に示す図である。図１５において、横軸が時間を示す。また、図１５において、図１５の（ａ）が上述した部分領域Ａ２０の心拍を示し、図１５の（ｂ）が上述した部分領域Ａ２１の心拍を示し、図１５の（ｃ）が上述した部分領域Ｓ２２の心拍を示す。
バイタル情報生成部２７３は、部分領域Ａ２０〜Ａ２２それぞれの心拍の最大値のズレ量に基づいて、被写体Ｏ２０の動脈硬化の度合いをバイタル情報として生成する。具体的には、図１５に示すように、部分領域Ａ２０〜Ａ２２それぞれの心拍の最大値Ｍ１〜Ｍ３のズレ量（位相差）に基づいて、被写体Ｏ２０の動脈硬化の度合いをバイタル情報として生成する。
以上説明した本発明の実施の形態３の変形例１によれば、部分領域検出部２７２が同じ被写体に対して複数の部分領域を検出し、バイタル情報生成部２７３が部分領域検出部２７２によって検出された同じ被写体の複数の部分領域におけるＩＲデータを用いる被写体の複数箇所の心拍を生成するので、被検体の動脈硬化を判定することができる。
（実施の形態３の変形例２）
本発明の実施の形態３の変形例２では、バイタル情報生成部２７３が部分領域検出部２７２によって検出された被写体の顔を含む部分領域を複数の領域に分割し、領域毎にバイタル情報を生成してもよい。
図１６は、バイタル情報生成部２７３が部分領域検出部２７２によって検出された部分領域を複数の領域に分割してバイタル情報を生成する際の状況を模式的に示す図である。図１６に示すように、バイタル情報生成部２７３は、部分領域検出部２７２が検出した撮像素子２２によって生成されたＲＧＢデータに対応する画像Ｐ３０に写る被写体Ｏ３０の顔を含む部分領域Ａ３０を複数の領域ａ１〜ａ１６に分割し（４×４）、この分割した複数の領域ａ１〜ａ１６それぞれのＩＲデータに基づいて、複数の領域ａ１〜ａ１６のバイタル情報を生成する。この場合、バイタル情報生成部２７３は、四隅の領域ａ１，ａ４，ａ１３，ａ１６を除外することによって、バイタル情報を生成する。
以上説明した本発明の実施の形態３の変形例２によれば、バイタル情報生成部２７３が部分領域検出部２７２によって検出された部分領域を複数の領域に分割し、この複数の領域に対してバイタル情報を生成するので、より精度の高いバイタル情報を得ることができる。
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態４に係る撮像装置は、上述した実施の形態１に係る撮像装置１と構成が異なる。具体的には、本実施の形態４に係る撮像装置は、光学系とフィルタアレイとの間に所定の波長帯域の光のみを透過する光学フィルタを配置する。このため、以下においては、本実施の形態４に係る撮像装置の構成について説明する。なお、上述した実施の形態１に係る撮像装置１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
〔撮像装置の構成〕
図１７は、本発明の実施の形態４に係る撮像装置の機能構成を示すブロック図である。図１７に示す撮像装置１ｂは、上述した実施の形態１に係る撮像装置１の構成に加えて、光学フィルタ２８をさらに備える。
光学フィルタ２８は、フィルタアレイ２３の前面に配置され、可視光フィルタＲ、可視光フィルタＧおよび可視光フィルタＢそれぞれの透過スペクトルの最大値を含む第１波長帯域および非可視光フィルタＩＲの透過スペクトルの最大値を含む第２波長帯域の光を透過する。
図１８は、光学フィルタ２８の透過率特性を示す図である。図１８において、横軸が波長（ｎｍ）を示し、縦軸が透過率を示す。また、図１８において、折れ線ＬＦが光学フィルタ２８の透過率特性を示す。
図１８に示すように、光学フィルタ２８は、可視光フィルタＲ、可視光フィルタＧおよび可視光フィルタＢそれぞれの透過スペクトルを含む第１波長帯域Ｗ１および非可視光フィルタＩＲの透過スペクトルの第２波長帯域Ｗ２の光を透過する。具体的には、光学フィルタ２８は、可視光領域において４００〜７６０ｎｍの光を透過するとともに、非可視光領域において８５０〜９５０ｎｍの光を透過する。これにより、可視光の画像データおよび非可視光の画像データそれぞれを取得することができる。なお、図１８においては、説明を簡略するため、光学フィルタ２８を可視光領域において４００〜７６０ｎｍの光を透過するとともに、非可視光領域において８５０〜９５０ｎｍの光を透過していたが、もちろん７６０〜８５０ｎｍの波長帯域を有する光に対して、少なくとも一部を透過させてもよい（少なくとも一部を透過させない）。例えば、光学フィルタ２８は、少なくとも７７０〜８００ｎｍの波長帯域の一部を有する光を透過させてもよい。
以上説明した本発明の実施の形態４によれば、光学フィルタ２８が可視光フィルタＲ、可視光フィルタＧおよび可視光フィルタＢそれぞれの透過スペクトルを含む第１波長帯域Ｗ１および非可視光フィルタＩＲの透過スペクトルを含む第２波長帯域Ｗ２の光を透過することによって、不要な情報（波長成分）を除去するので、可視光領域の精度向上を実現（高解像度）できるとともに、非可視光領域の使用光源の自由度を向上させることができる。非接触状態で被写体のバイタル情報を生成するための画像データを取得することができる。
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態５に係る撮像装置は、上述した実施の形態１に係る撮像装置１と構成が異なる。具体的には、本実施の形態５に係る撮像装置は、可視光領域より長波長側の非可視光領域の光を照射する照射部をさらに備える。このため、以下においては、本実施の形態５に係る撮像装置の構成について説明する。なお、上述した実施の形態１に係る撮像装置１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
〔撮像装置の構成〕
図１９は、本発明の実施の形態５に係る撮像装置の機能構成を示すブロック図である。図１９に示す撮像装置１ｃは、被写体を撮像し、被写体の画像データを生成する本体部２と、本体部２に対して着脱自在であり、撮像装置１ｃの撮像領域に向けて所定の波長帯域を有する光を照射する照射部３と、を備える。
〔本体部の構成〕
まず、本体部２の構成について説明する。
本体部２は、光学系２１と、撮像素子２２と、フィルタアレイ２３と、Ａ／Ｄ変換部２４と、表示部２５と、記録部２６と、制御部２７ｃと、アクセサリー通信部２９と、を備える。
アクセサリー通信部２９は、制御部２７ｃの制御のもと、所定の通信規格に従って、本体部２に接続されるアクセサリーに対して駆動信号を送信する。
制御部２７ｃは、撮像装置１ｃを構成する各部に対する指示やデータの転送等を行うことによって、撮像装置１ｃの動作を統括的に制御する。制御部２７ｃは、画像処理部２７１と、部分領域検出部２７２と、バイタル情報生成部２７３と、照明制御部２７６と、を備える。
照明制御部２７６は、アクセサリー通信部２９を介して本体部２に接続された照射部３の発光を制御する。例えば、照明制御部２７６は、撮像装置１ｃに被写体のバイタル情報を生成するバイタル情報生成モードが設定されている場合において、本体部２に照射部３が接続されているとき、撮像素子２２の撮像タイミングに同期して照射部３に光を照射させる。
〔照射部の構成〕
次に、照射部３の構成について説明する。照射部３は、通信部３１と、第１光源部３２と、を備える。
通信部３１は、本体部２のアクセサリー通信部２９から入力された駆動信号を第１光源部３２へ出力する。
第１光源部３２は、通信部３１を介して本体部２から入力される駆動信号に従って、非可視光フィルタＩＲが透過する波長範囲内の波長帯域を有する光を（以下、「第１波長光」という）を被写体に向けて照射する。第１光源部３２は、発光ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いて構成される。
次に、各フィルタと第１光源部３２が照射する第１波長光との関係について説明する。図２０は、各フィルタの透過率特性と第１光源部３２が照射する第１波長光との関係を示す図である。図２０において、横軸が波長（ｎｍ）を示し、縦軸が透過率を示す。また、図２０において、曲線ＬＲが可視光フィルタＲの透過率を示し、曲線ＬＧが可視光フィルタＧの透過率を示し、曲線ＬＢが可視光フィルタＢの透過率を示し、曲線ＬＩＲが非可視光フィルタＩＲの透過率を示し、曲線Ｌ１０が第１光源部３２によって照射される第１波長帯域を示す。
図２０に示すように、第１光源部３２は、通信部３１を介して本体部２から入力される駆動信号に従って、非可視光フィルタＩＲが透過する波長範囲内の波長帯域を有する第１波長光を照射する。具体的には、第１光源部３２は、８６０〜９００ｎｍの光を照射する。
以上説明した本発明の実施の形態５によれば、第１光源部３２が光学フィルタ２８における第２波長帯域Ｗ２の範囲内であって、この第２波長帯域Ｗ２の半分以下の幅の半値幅を有する第１波長光を照射するので、非接触状態で被写体のバイタル情報を生成するための画像データを取得することができる。
また、本発明の実施の形態５によれば非可視光フィルタＩＲが透過する波長範囲内の波長帯域を有する第１波長光を照射するので、精度の高い非可視光情報を得ることができる。
また、本発明の実施の形態５では、第１光源部３２は、第１波長光として８６０〜９００ｎｍの光を照射していたが、例えば生体のバイタル情報として肌水分を検出する場合、９７０ｎｍの光を照射可能な発光ＬＥＤを用いて構成してもよい。このとき、第２波長帯域として９００〜１０００ｎｍの可視光帯域の光を透過可能な光学フィルタ２８を用いればよい。
また、本発明の実施の形態５では、バイタル情報生成部２７３は、Ａ／Ｄ変換部２４から連続的に入力される撮像素子２２の画像データ（以下、「動画データ」という）におけるＩＲ画素からのＩＲデータに基づいて、被写体の皮膚の色の変動を検出するとともに、動画データにおけるＲ画素、Ｇ画素およびＢ画素それぞれのＲＧＢデータに基づいて、被写体の心拍・心拍変動を検出するとともに、この検出した被写体の心拍・心拍変動と上述した皮膚の色の変動とに基づいて、被写体の正確な心拍を検出するようにしてもよい。さらに、バイタル情報生成部２７３は、バイタル情報として、上述した心拍変動の波形から被検体のストレス具合を検出するようにしてもよい。
また、本発明の実施の形態５では、照射部３が本体部２に対して着脱自在であったが、照射部３と本体部２とを一体的に形成してもよい。
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６について説明する。本実施の形態６に係る撮像装置は、上述した実施の形態５に係る撮像装置１ｃと構成が異なる。このため、以下においては、本実施の形態６に係る撮像装置の構成を説明する。なお、上述した実施の形態５に係る撮像装置１ｃと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図２１は、本発明の実施の形態６に係る撮像装置の機能構成を示すブロック図である。図２１に示す撮像装置１ｄは、本体部２ｄと、照射部３ｄと、を備える。
〔本体部の構成〕
まず、本体部２ｄの構成について説明する。本体部２ｄは、上述した実施の形態５に係る撮像装置１ｃの本体部２の構成に加えて、上述した実施の形態４に係る光学フィルタ２８をさらに備える。
〔照射部の構成〕
次に、照射部３ｄの構成について説明する。照射部３ｄは、撮像装置１ｄの撮像領域に向けて所定の波長帯域を有する光を照射する。また、照射部３ｄは、上述した実施の形態５に係る照射部３の構成に加えて、第２光源部３３をさらに備える。
第２光源部３３は、光学フィルタ２８における第２波長帯域の範囲内の光であって、第２波長帯域の半分以下の幅の半値幅を有し、第１波長の光と異なる第２波長の光を被写体に向けて照射する。第２光源部３３は、発光ＬＥＤを用いて構成される。
次に、上述した光学フィルタ２８、第１光源部３２が照射する第１波長帯域の光および第２光源部３３が照射する第２波長帯域の光の関係について説明する。図２２は、光学フィルタ２８の透過率特性、第１光源部３２が照射する第１波長帯域の光および第２光源部３３が照射する第２波長帯域の光の関係を示す図である。図２２において、横軸が波長（ｎｍ）を示し、縦軸が透過率を示す。また、図２２において、折れ線ＬＦが光学フィルタ２８の透過率特性を示し、曲線Ｌ２０が第１光源部３２によって照射された光の波長帯域を示し、曲線Ｌ２１が第２光源部３３によって照射された光の波長帯域を示す。
図２２に示すように、光学フィルタ２８は、可視光フィルタＲ、可視光フィルタＧおよび可視光フィルタＢそれぞれの第１波長帯域Ｗ１の光および非可視光フィルタＩＲの第２波長帯域Ｗ２の光のみを透過する。また、曲線Ｌ２０に示すように、第１光源部３２は、光学フィルタ２８が透過する第２波長帯域Ｗ２の範囲内であって、この第２波長帯域の半分以下の幅の半値幅を有する第１波長帯域Ｗ１の光を照射する。さらに、曲線Ｌ２１に示すように、第２光源部３３は、光学フィルタ２８が透過する第２波長帯域Ｗ２の範囲内であって、この第２波長帯域Ｗ２の半分以下の半値幅を有する第２波長帯域の光を照射する。さらに、第２光源部３３は、第１光源部３２が照射する第１波長帯域の光と異なる波長帯域を有する第２波長帯域Ｗ２の光を照射する。具体的には、第２光源部３３は、９４０〜１０００ｎｍの光を照射する。
このように構成された撮像装置１ｄは、照明制御部２７６が第１光源部３２および第２光源部３３それぞれを交互に照射させることによって、バイタル情報を得ることができるとともに、３Ｄパターン投影による３次元マップの空間情報や距離情報を得ることができる。
以上説明した本発明の実施の形態６によれば、光学フィルタ２８における第２波長帯域の範囲内の光であって、第２波長帯域の半分以下の半値幅を有し、第１波長の光と異なる第２波長の光を被写体に向けて照射する第２光源部３３をさらに設け、照明制御部２７６が第１光源部３２および第２光源部３３それぞれを交互に照射させるので、バイタル情報を得ることができるとともに、３Ｄパターン投影による３次元マップの空間情報や距離情報を得ることができる。
さらに、本発明の実施の形態６によれば、第１光源部３２および第２光源部３３それぞれが互いに異なる近赤外光（例えば９４０ｎｍおよび１０００ｎｍ）を照射し、バイタル情報生成部２７３が部分領域のＩＲデータに基づいて、皮膚面における酸素飽和度をバイタル情報として生成することができる。
なお、本発明の実施の形態６では、照明制御部２７６が第１光源部３２および第２光源部３３を交互に発光させていたが、例えば撮像素子２２が生成する画像データの所定のフレーム数毎に発光タイミングを変更させてもよい。さらに、照明制御部２７６は、第１光源部３２および第２光源部３３それぞれの発光回数に応じて切り替えるようにしてもよい。
（その他の実施の形態）
上述した実施の形態５，６では、発光ＬＥＤを用いて第１光源部または第２光源部を構成していたが、例えばハロゲン光源のように可視光波長帯域および近赤外波長帯域の光を照射する光源を用いて構成してもよい。
また、上述した実施の形態１〜６では、可視光フィルタとして、可視光フィルタＲ、可視光フィルタＧおよび可視光フィルタＢの原色フィルタを用いていたが、例えばマゼンタ、シアンおよびイエロー等の補色フィルタを用いてもよい。
また、上述した実施の形態１〜６では、光学系、光学フィルタ、フィルタアレイおよび撮像素子が本体部に組み込まれていたが、光学系、光学フィルタ、フィルタアレイおよび撮像素子をユニット内に収容し、このユニットが本体部としての画像処理装置に対して着脱自在であってもよい。もちろん、光学系を鏡筒内に収容し、この鏡筒を光学フィルタ、フィルタアレイおよび撮像素子を収容したユニットに対して着脱自在に構成してもよい。
また、上述した実施の形態１〜６では、バイタル情報生成部が本体部に設けられていたが、例えば双方向に通信可能な携帯機器や時計が眼鏡等のウエアラブル機器にバイタル情報生成可能な機能をプログラムやアプリケーションソフトによって実現し、撮像装置によって生成された画像データを送信することによって、携帯機器やウエアラブル機器で被写体のバイタル情報を生成するようにしてもよい。
また、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。例えば、本発明の説明に用いた撮像装置以外にも、携帯電話やスマートフォンにおける撮像素子を備えた携帯機器やウエアラブル機器、ビデオカメラ、内視鏡、監視カメラ、顕微鏡のような光学機器を通して被写体を撮影する撮像装置等、被写体を撮像可能ないずれの機器にも適用できる。
また、上述した実施の形態における画像処理装置による各処理の手法、即ち、各タイミングチャートに示す処理は、いずれもＣＰＵ等の制御部に実行させることができるプログラムとして記憶させておくこともできる。この他、メモリカード（ＲＯＭカード、ＲＡＭカード等）、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の外部記憶装置の記憶媒体に格納して配布することができる。そして、ＣＰＵ等の制御部は、この外部記憶装置の記憶媒体に記憶されたプログラムを読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行することができる。
また、本発明は、上述した実施の形態および変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階では、発明の要旨を逸脱しない範囲内で構成要素を変形して具体化することができる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、上述した実施の形態および変形例に記載した全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、各実施の形態および変形例で説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
また、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能である。
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 撮像装置
２，２ｄ 本体部
３，３ｄ 照射部
２１ 光学系
２２ 撮像素子
２３，２３ａ フィルタアレイ
２４ Ａ／Ｄ変換部
２５ 表示部
２６ 記録部
２７，２７ａ，２７ｃ 制御部
２８ 光学フィルタ
２９ アクセサリー通信部
３１ 通信部
３２ 第１光源部
３３ 第２光源部
２７１ 画像処理部
２７２，２７５ 部分領域検出部
２７３ バイタル情報生成部
２７４ 輝度判定部
２７６ 照明制御部

Claims (13)

  1. 被写体のバイタル情報を検出するための画像データを生成する撮像装置であって、
    二次元状に配置された複数の画素がそれぞれ受光した光を光電変換することによって前記画像データを生成する撮像素子と、
    可視光帯域内における透過スペクトルの最大値が互いに異なる複数の可視光フィルタと、前記可視光帯域より長波長側の非可視光領域に透過スペクトルの最大値を有する非可視光フィルタと、を含むユニットを、前記複数の画素に対応させて配置したフィルタアレイと、
    前記撮像素子が生成した前記画像データに対応する画像に対して、前記被写体の部分領域を検出する部分領域検出部と、
    前記部分領域検出部が検出した前記部分領域に対応する前記撮像素子の撮像領域における画素のうち前記非可視光フィルタが配置された画素によって出力された画像信号に基づいて、前記被写体のバイタル情報を生成するバイタル情報生成部と、
    を備えたことを特徴とする撮像装置。
  2. 前記非可視光フィルタの数は、前記複数の可視光フィルタの各々の数より少ないことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  3. 前記フィルタアレイの受光面に配置され、前記複数の可視光フィルタそれぞれの透過スペクトルの最大値を含む第１波長帯域および前記非可視光フィルタの透過スペクトルの最大値を含む第２波長帯域のいずれかに含まれる光を透過する光学フィルタをさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
  4. 前記第２波長帯域の範囲内の波長を有する光であって、前記第２波長帯域の半分以下の半値幅を有する第１波長の光を前記被写体に向けて照射する第１光源部をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
  5. 前記非可視光フィルタの透過波長帯域の波長を有する光を前記被写体に向けて照射する第１光源部をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
  6. 前記バイタル情報生成部は、前記部分領域検出部が検出した前記部分領域に対応する前記撮像素子の撮像領域における画素のうち前記複数の可視光フィルタの各々が配置された画素が出力した画像信号および前記非可視光フィルタが配置された画素によって出力された画像信号に基づいて、前記被写体のバイタル情報を生成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の撮像装置。
  7. 前記バイタル情報生成部は、前記部分領域検出部が複数の前記部分領域を検出した場合、複数の前記部分領域の各々に対して前記被写体のバイタル情報を生成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の撮像装置。
  8. 前記バイタル情報生成部は、前記部分領域検出部が検出した前記部分領域を複数の領域に分割し、該分割した複数の領域の各々に対して前記被写体のバイタル情報を生成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の撮像装置。
  9. 前記撮像素子が生成した前記画像データに対応する画像の輝度が所定の輝度以上であるか否かを判定する輝度判定部をさらに備え、
    前記部分領域検出部は、前記輝度判定部が前記所定の輝度以上であると判定した場合、前記可視光フィルタが配置された画素が出力した画像信号に基づいて前記部分領域を検出する一方、前記輝度判定部が前記所定の輝度以上でないと判定した場合、前記可視光フィルタが配置された画素が出力した画像信号および前記非可視光フィルタが配置された画素が出力した画像信号に基づいて前記部分領域を検出することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の撮像装置。
  10. 前記撮像素子は、前記画像データを連続的に生成し、
    前記部分領域検出部は、前記撮像素子が連続的に生成した前記画像データに対応する画像に対して前記部分領域を順次検出し、
    前記バイタル情報生成部は、前記部分領域検出部が前記部分領域を検出する毎に前記バイタル情報を生成することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の撮像装置。
  11. 前記バイタル情報は、血圧、心拍、心拍変動、ストレス、酸素飽和度、肌水分および静脈パターンのいずれか１つ以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の撮像装置。
  12. 二次元状に配置された複数の画素がそれぞれ受光した光を光電変換することによって画像データを生成する撮像素子と、可視光帯域内における透過スペクトルの最大値が互いに異なる複数の可視光フィルタと、前記可視光帯域より長波長側の非可視光領域に透過スペクトルの最大値を有する非可視光フィルタと、を含むユニットを、前記複数の画素に対応させて配置したフィルタアレイと、を備えた撮像装置が生成した前記画像データを用いて被写体のバイタル情報を生成する画像処理装置であって、
    前記画像データに対応する画像に対して、前記被写体の部分領域を検出する部分領域検出部と、
    前記部分領域検出部が検出した前記部分領域に対応する前記撮像素子の撮像領域における画素のうち前記非可視光フィルタが配置された画素によって出力された画像信号に基づいて、前記被写体のバイタル情報を生成するバイタル情報生成部と、
    を備えたことを特徴とする画像処理装置。
  13. 二次元状に配置された複数の画素がそれぞれ受光した光を光電変換することによって画像データを生成する撮像素子と、可視光帯域内における透過スペクトルの最大値が互いに異なる複数の可視光フィルタと、前記可視光帯域より長波長側の非可視光領域に透過スペクトルの最大値を有する非可視光フィルタと、を含むユニットを、前記複数の画素に対応させて配置したフィルタアレイと、を備えた撮像装置が生成した前記画像データを用いて被写体のバイタル情報を生成する画像処理装置が実行する画像処理方法であって、
    前記画像データに対応する画像に対して、前記被写体の部分領域を検出する部分領域検出ステップと、
    前記部分領域検出ステップが検出した前記部分領域に対応する前記撮像素子の撮像領域における画素のうち前記非可視光フィルタが配置された画素によって出力された画像信号に基づいて、前記被写体のバイタル情報を生成するバイタル情報生成ステップと、
    を含むことを特徴とする画像処理方法。
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