JPH07313492A - 体格測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】非接触及び短時間で体表面積、体容積、任意部
位の長さや周囲長などの測定が、正確に行なうことがで
きる体格測定装置の提供。 【構成】光学的手段１８により照射された可視レーザー
光或いは近赤外レーザー光１９を回転しながら被検者の
体表面上に死角になる部分に光が当たるようにレーザー
光反射手段４０で間接的に照射し、照射されたレーザー
光を撮影手段１７により画像として取り込み、得られた
情報から体表面、体容積等体格的特徴を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、病院・保健所・各種の
健康管理センタ等において被検者の身長や体重ばかりで
なく、体表面積・体容積・任意の部分の周囲測定等の体
格的特徴を測定する体格測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】身長計や体重計による体格測定は、身体
の発達や肥満の度合いを知るために一般的に行なわれて
いることは周知の如くである。従来は身長と体重を別々
の測定装置で測定していたが、最近では身長計と体重計
を一台の装置にまとめた自動式の身長体重測定装置が実
用化されている。肥満等についてさらに詳細なデータを
得ようとすると、体表面積、体容積、胴回り等任意の部
位の周長を測定することが必要となってくる。

【０００３】たとえば体容積を求めようとした場合、一
般的に被検者は図２に示すように、息を止めたままで水
中に潜り、計測を行なう必要がある。しかし、幼児・老
人・病人等にとってこの様な場合、様々な危険や計測の
長時間化などが伴うため決して望ましいものではない。

【０００４】また、被検者の各部位の周長測定では、巻
尺を用いて胴回りや胸囲を測定してるので、各々の部位
を個別に測ることになり、この場合も計測の長時間化と
いう問題点があった。

【０００５】このような問題点を克服するために、レー
ザー光を被検者表面に照射し、その位置を画像として取
り込み、被検者の全周が測定可能となるように回転さ
せ、回転情報や画像情報から体表面積、体容積などを非
接触に算出するものがある。

【０００６】しかし、レーザー光を直接体表面に照射す
るために、わきの下や顎の下などの影になる部分にはレ
ーザー光が届かず、正確な体表面積・体容積などの値を
求めることは困難であるという問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
鑑みてなされたもので、すなわち、身長、体重を含め上
記の体表面積、体容積、任意部分の周囲長等の測定を一
度にかつ短時間で行なうことが可能な体格測定装置にお
いて、レーザー光反射ミラーにより直接レーザー光があ
たらない部位に対して間接的にレーザー光を照射し、そ
の画像を処理することによって、計測の精度を向上させ
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を解
決するために、可視レーザー光或いは近赤外レーザー光
を被検者の体表面上に照射させる光学的手段と、前記光
学的手段により発せられたレーザー光を間接的に被検者
に照射させるレーザー光反射手段と、前記体表面上に照
射されたレーザー光を画像として取り込むレーザー投光
帯撮影手段と、前記光学的手段と前記レーザー光反射手
段と前記レーザー投光帯撮影手段とにより被検者のほぼ
全周が測定可能となる回転手段と、前記光学的手段と前
記レーザー光反射手段と前記レーザー投光帯撮影手段と
前記回転手段とを制御するそれぞれの制御手段と、前記
各手段にて得られた情報から体表面積、体容積、任意部
位の周長、身長など体格的特徴を計算する演算手段とを
備えたことを特徴とする。また前記レーザー光反射手段
は、被検者の身長・体格等により被検者への反射経路を
可変にすることが好ましい。

【０００９】

【作用】本発明によれば、可視光レーザー装置或いは近
赤外レーザー装置から出力されたレーザー光は、反射ミ
ラーを使って間接的に、測定台上の被検者の体表面上
に、走査され、残像現象によって体表面上のレーザー光
は１本の線（レーザー投光帯）のように見える。この線
を前記レーザー光を照射した方向に対し基準位置を中心
として９０度よりも小さな異なる角度から眺めると、レ
ーザー投光帯の線は曲線となり、この曲線は被検者の体
の凹凸を反映する。この曲線をＴＶカメラで撮影し、そ
れを画像処理演算部にて画像処理すると、被検者の鉛直
線に沿った体の凹凸曲線の状態のデータが得られる。そ
してこのレーザー照射方向と画像の撮影方向および被検
者から見た両者の中心角の回転角度像が再構築される。
このとき体表面積、体容積、画面上で指定された部位の
長さや周長、身長が算出されるとともに必要に応じてモ
ニタ画面上に表示される。

【００１０】また、これらモニタ画面上に表示された被
検者の立体画像を含むすべてのデータおよび算出された
値は、オペレーターの指示によってプリンタ等への出力
や他の装置へのデータ転送もできる。

【００１１】なお、レーザー光を被検者の体表面上に照
射させる光学的手段であるレーザー光出力部やレーザー
投光帯撮影部や回転機構部の制御、および演算パラメー
タ等の指定は、演算処理制御装置のキーボード、マウ
ス、ライトペン等の入力装置の中から選ばれる１つ以上
の入力装置で行われる。

【００１２】

【実施例】図１に本発明における第一の実施例を示す。
本体格測定装置は、体格及び体動量測定部１２と画像処
理及び体動評価部１３との二つに大別できる。

【００１３】図７は、本体格測定装置のレーザー光照射
方向とレーザー投光帯撮影手段であるＴＶカメラとの撮
影方向の関係を円柱座標を用いて表したものであり、位
置基準棒２２はｚ軸と同一直線上にある。

【００１４】このとき図３に示すように実施例の体格及
び体動量測定部１２は、レーザー光出力部が１系統と、
レーザー投光帯撮影部が１系統と、レーザー光出力部と
レーザー投光帯撮影部が被検者のほぼ全周を回転するた
めの回転機構部と、体格測定中連続的に被検者の体重値
をモニタする体動量測定装置とから構成される。

【００１５】レーザ光出力部では、まず電源３６に接続
されたレーザー光源装置３１で発振したスポット状のレ
ーザー光１９は、レーザー光を帯状に拡大させる手段
（ビームエキスパンダレンズ）３２によりスリット状に
広げられる。レーザー光源装置３１は、ＹＡＧレーザ
ー、炭酸ガスレーザーなどがあるが、小型化、低消費電
力の観点から半導体レーザーが好ましく用いられ、光学
フィルタ３０により実質的に８３０ｎｍの波長のレーザ
ー光１９が得られる。また、レーザー光の差分を取るた
めに、レーザー光をＯＮ，ＯＦＦさせるために間欠的に
照射でき、リスポンスが優れている観点からも半導体レ
ーザーが好ましく用いられる。スリット光の線長は被検
者の高さｈより長くなるようにビームエキスパンダレン
ズによって広げられる。広げられたスリット光は、被検
者の頭頂部から被検者とレーザ光出力部間に設置された
ミラー４０に照射される。ビームエキスパンダレンズか
ら被検者体表面に照射されるスリット光は、レンズから
直接照射する光と、ミラーによって反射し間接的に照射
する光に分けられる。ミラー４０の位置はビームエキス
パンダレンズから直接被検者体表面に照射されるレーザ
ー光の経路を妨げないように設置する。

【００１６】ミラー４０を経由して被検者に照射される
レーザー光は、被検者の下方から上方に向かって進行す
るため、ビームエキスパンダレンズから直接被検者体表
面上に照射されるレーザー光が届かない被検者の顎の下
や脇の下などの死角領域に照射される。

【００１７】この時、ミラー面の法線ベクトルはレーザ
ースリット光面内に含まれるようミラー面の角度を設定
しておく。そのため腹部上などビームエキスパンダレン
ズから直接被検者上に到達するレーザー光と、ミラーで
反射されて到達するレーザー光が重なり合う場合に体表
面上で一本のスリット光となる。

【００１８】ミラー４０による反射光は、被検者の身長
・体格などにより被検者上の到達領域が異なるため、図
８に示すように、ミラーの設置角度を可変とし、被検者
の身長・体格等の変化にも充分対応して、死角領域にレ
ーザー光を間接的に照射が可能である。図８（ａ）は幼
児を計測する場合、図８（ｂ）は成人を計測する場合の
ミラーの設置角度を示す。

【００１９】図に示すようにミラーと測定台のなす角度
を図８（ａ）の場合θ１、図８（ｂ）の場合θ２とする
と、θ１＜θ２となる。このようにθを可変にすること
で被検者の個体差を調整し、常に死角領域を最小にし、
精度の良い体格測定が可能となる。θの調整機構は手動
もしくは自動どちらでも効果が得られる。

【００２０】本発明においてミラーは、被検者の下方に
設置するのみではない。被検者上方に設置し、被検者上
方から下方に向けてレーザー光照射することにより、肩
の上や頭頂部などの領域にもレーザー光が到達すること
になる。この場合においても前述同様、θの角度を可変
にすることで被検者の個体差に対応が可能となる。

【００２１】このようにして被検者上に照射されたレー
ザースリット光をカメラにて画像データとして採取す
る。

【００２２】図１及び図３によるとＴＶカメラ１７は１
系統に１つであるが、ＴＶカメラは１系統につき２つ以
上でも良く、この場合被検者の身体を鉛直方向に分割し
て撮影することが良く、これらの同一系統内のＴＶカメ
ラ間のθ方向の光軸がずれないように補正しておくこと
が望ましい。

【００２３】実施例の実施態様においてはレーザー光出
力部が１系統と、レーザー投光帯撮影部が１系統を備え
ている。

【００２４】回転機構部は、前記レーザー光出力部と前
記レーザ投光帯撮影部による被検者の鉛直方向の凹凸測
定を全周にわたって行なうためのものである。図７に示
すように１回の測定でレーザー光１９とＴＶカメラ１７
が被検者を見るθ方向の角度が、両光軸の中心角θ₁を
保ったまま被検者の周りをほば全周回転する。

【００２５】本実施態様における回転機構部の構成は、
図１と図３に示すようにスキャニングミラー１８が設置
された柱１５があり、ＴＶカメラ１７を設置するアーム
１６は柱１５に固定されている。柱１５の上端は回転円
盤２１に固定され、位置基準棒２２のある回転円盤２１
の回転中心では、支柱２０に組み込まれたモーター３７
によって回転円盤２１が回転するように支柱２０と接続
されている。

【００２６】回転円盤２１及び柱１５にはレーザー光源
装置３１、ＴＶカメラアンプ３５等が組み込まれ、これ
らへの電源供給と各装置の制御信号やＴＶカメラ１７の
映像信号などの伝達は、回転円盤２１と支柱２０の接続
部にあるスリップリング３８を通して行なわれる。ま
た、回転円盤２１の回転角度情報は、支柱２０に設けら
れた角度センサ３９（例えばロータリエンコーダ）より
画像演算部１３及び体動評価部に送られる。

【００２７】ここで回転円盤２１を回転させるためのモ
ーター３７は支柱でなく回転円盤２１側に組み込まれて
いても良く、また上記電源供給や上記各信号の伝達方法
はスリップリング３８を用いず、可能で有ればコード等
による有線や無線を用いても差し支えない。さらに、回
転円盤２１は図１に示すような被検者の上部から吊るさ
れる構造ではなく、柱１５の下端が測定台の外側を回る
回転台に固定される構造であっても良い。

【００２８】本体格測定装置における被検者の体表面形
状の測定は、被検者体表面のレーザー光の照射部から発
するレーザー光形状を画像として取り込み、これの画像
処理と観測した角度の画像演算処理とにより被検者の体
格を３次元位置データとして再現するものである。

【００２９】画像演算処理部のブロック図を図４に、画
像演算部のフローチャートを図５、図６に示す。

【００３０】画像の取り込みはＴＶカメラによって行な
う（ステップＳ４０）。この時取り込まれた画像から画
像処理によって、レーザー光が照射して明るくなってい
るところを判断するため、使用するレーザー光と同じ波
長の光のみを実質的に透過させる光学フィルタを用いる
ことはたいへん有用である。

【００３１】本実施態様によると、取り込んだスリット
光のアナログ画像信号はＡ／Ｄ変換器によってデジタル
信号に変換され、フレームメモリに格納される（ステッ
プＳ４１）。

【００３２】次に前処理部（ステップＳ４２）では、図
５の画像処理部の処理フローチャートに示すように、所
定の閾値によって２値化される（ステップＳ５０）。２
値化されたデータは、線データとして扱えるようにノイ
ズ除去（ステップＳ５１）、及び細線化処理（ステップ
Ｓ５２）を行い、カメラに取り付けられた広角レンズの
歪を補正し（ステップＳ５３）、フレームメモリ処理す
るためのスリット光だけのビットマップデータを得る。
なおこの前処理内での処理順序はこの順序に限ったもの
ではなく、順序が入れ替わってもほぼ同様の処理効果が
得られる。

【００３３】前処理が終了したデータは、高速演算素子
やハードウェア処理によってベクトルデータに変換さ
れ、回転円盤に設置された位置基準棒を基準として光の
帯の変形量を算出し（ステップＳ４３）、座標データを
生成する。このデータは各画面に付いて作成され角度情
報と共にテーブルメモリに蓄積される（ステップＳ４
４）。

【００３４】画像処理部での画像取り込みは、回転円盤
２１の１回転について１度から１０度間隔で行うので、
１回転当たりの画像数は３６個から３６０個となる。

【００３５】角度間隔が小さいとそれだけ多くの画像を
取り込めるので精度も上がるが、実際は被検者の負担を
少なくするために、角度間隔は１〜１０度間隔が好まし
く、特に好ましくは５度程度が好ましく、計測時間も３
０秒程度が好ましい。

【００３６】図４にある演算制御装置では、図６の演算
処理フローに示すようにテーブルメモリのデータを読み
込み（ステップＳ６０）、位置基準棒２２の座標によっ
てデータ修正を施し（ステップＳ６１）、このデータを
基に３次元データへの再構成を行い（ステップＳ６
２）、体表面の形状データを生成する（ステップＳ６
３）。この処理はテーブルメモリに保存された被検者の
ほぼ全周に渡って取り込まれた全てのデータを読み込む
まで行なわれる（ステップＳ６４）。

【００３７】このデータから計測ルーチンにより体表面
積・体容積・身長などを算出する（ステップＳ６５）。
また、モニタ画面上でカーソルで指定した（ステップＳ
４６）部位の周囲長等を算出する。算出された値と体重
計により検出された値は、モニタ画面上に表示される
（ステップＳ４７）とともにＶＴＲもしくはビデオプリ
ンタ等に撮影画面情報とともに記録される。さらに、数
値データは、専用にプリンタより出力される（ステップ
Ｓ４８）。

【００３８】体表面上に照射されるスリット光は、レー
ザー光の代わりに白色ランプ等の光源とスリットを用い
たものでもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明は、非接
触で、身長、体重を含め上記の体表面積、体容積任意部
分の周囲長等の測定を一度にかつ短時間で行なうことが
可能な体格測定装置において、レーザー光を反射ミラー
により直接光があたらない部位に対して間接的にレーザ
ー光を照射し、その画像を処理することによって、計測
の精度を向上させることができる。

【００４０】また、前記反射ミラーを被検者の身長・体
格等に合わせ可変にすることにより、ミラーの角度を調
節し、死角領域を最小にし、測定の精度を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる体格測定装置の全体
構成を表す図である。

【図２】従来の体容積測定方法を表す図である。

【図３】本発明の実施例１に係わる体格測定装置の体格
測定部の構成を表す図である。

【図４】図３の体格測定装置の画像処理演算部のブロッ
ク図を表す。

【図５】図３の体格測定装置の画像処理演算部における
画像処理部の処理フローチャートを表す図である。

【図６】図３の体格測定装置の画像処理演算部における
演算処理フローを表す図である。

【図７】図７の体格測定装置のレーザー光照射方向とＴ
Ｖカメラ撮影方向の関係を円柱座標で表した図である。

【図８】身長、体格により反射ミラーを可変にしたとこ
ろを表した図である。

【符号の説明】 １１ 被検者 １２ 体格測定部 １３ 画像処理部 １４ プリンタ １５ 柱 １６ アーム １７ ＴＶカメラ １８ スキャニングミラー １９ レーザー光 ２０ 支柱 ２１ 回転円盤 ２２ 位置基準棒 ２３ 測定台 ２４ 体重計 ２５ 水槽 ３０ 光学フィルタ ３１ レーザー光源装置 ３２ ビームエキスパンダレンズ ３５ ＴＶカメラアンプ ３６ 電源 ３７ モータ ３８ スッリプリング ３９ 角度センサ ４０ 反射ミラー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可視レーザー光或いは近赤外レーザー光を
   被検者の体表面上に照射させる光学的手段と、前記光学
   的手段により発せられたレーザー光を間接的に被検者に
   照射させるレーザー光反射手段と、前記体表面上に照射
   されたレーザー光を画像として取り込むレーザー投光帯
   撮影手段と、前記光学的手段と前記レーザー光反射手段
   と前記レーザー投光帯撮影手段とにより被検者のほぼ全
   周が測定可能となる回転手段と、前記光学的手段と前記
   レーザー光反射手段と前記レーザー投光帯撮影手段と前
   記回転手段とを制御するそれぞれの制御手段と、前記各
   手段にて得られた情報から体表面積、体容積、任意部位
   の周長、身長など体格的特徴を計算する演算手段とを備
   えたことを特徴とする体格測定装置