WO2019073732A1 - ストレスの評価方法 - Google Patents

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WO2019073732A1
WO2019073732A1 PCT/JP2018/033439 JP2018033439W WO2019073732A1 WO 2019073732 A1 WO2019073732 A1 WO 2019073732A1 JP 2018033439 W JP2018033439 W JP 2018033439W WO 2019073732 A1 WO2019073732 A1 WO 2019073732A1
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stress
image
face
straight line
subject
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French (fr)
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麻里子 大江
祐輔 原
Original Assignee
株式会社 資生堂
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/16—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras

Definitions

  • the present invention relates to a method of evaluating stress. More specifically, by imaging a face image of a subject under a predetermined condition and performing predetermined processing based on the obtained image, it is possible to simply and non-invasively obtain an index value representing a stress state of the subject. And a system and computer program for implementing the method.
  • Patent Document 1 describes a measurement device that analyzes heart rate fluctuation due to stress and respiration information as a means for measuring a person's stress state.
  • methods of measuring stress (depression) state from expression state of stress related gene and specific amino acid concentration change in blood are also proposed (patent documents 2 and 3).
  • Cortisol which is a hormone secreted from the adrenal cortex, is also called a stress hormone because the amount of secretion increases when it is subjected to excessive stress.
  • body fluids such as blood, urine, and saliva
  • cortisol concentration in saliva particularly reflects stress status (non-patent literature) 1 and 2).
  • an instrument or the like that reduces the burden on the subject for collecting a sample has also been proposed (Patent Document 4).
  • An object of the present invention is to provide a method capable of simply and non-invasively evaluating the stress state of a subject in the background of the above-mentioned technical situation.
  • the present inventors have intensively studied focusing on the correlation between the change in the face (e.g., expression) of the subject and the stress while examining the influence of the stress on the human mind and body.
  • the stress of the subject affects the distortion of the right and left of the face, and the action of causing the face of the user to directly face the imaging device.
  • an index capable of quantitatively evaluating a stress state can be obtained with good reproducibility by using parameters obtained by processing the face image of the subject imaged under a constant condition, and the present invention is completed. It came to
  • the present invention is a method of evaluating stress of a subject, wherein (1) instructing the subject to face the face of the imaging device to make a maximum smile; (2) imaging the face of the subject (3) processing the imaged face image to obtain parameters reflecting stress; and (4) calculating using the parameters obtained from the processing of the image to calculate the stress index value.
  • the step (3) specifies the positions of the left and right eye corners and the left and right mouth corners in the face image, and a straight line (a1-b1) and the other that pass through the eye corners (a1) and the mouth angle (b1) on one side.
  • the stress evaluation method is characterized in that the values of ⁇ 1 ”and“ ⁇ 2 ”are used as parameters in the step (4).
  • the stress evaluation method according to the present invention does not require a special device for measurement, and can evaluate the stress of a subject in a completely non-invasive manner without the need to collect a body fluid sample such as blood.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining extraction of feature points in a face image captured with a maximum smile and calculation of a value serving as a stress index from the feature points in the method of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining extraction of feature points in a face image captured with a true face and calculation of a value serving as a stress index from the feature points in the method of the present invention. It is a graph which shows correlation with the stress index value of a subject and the saliva cortisol concentration of a subject obtained by the first mode (example 1) of the present invention. It is a graph which shows correlation with the stress index value of a subject and the saliva cortisol concentration of a subject obtained by the 2nd mode (example 2) of the present invention. It is a graph which shows correlation with the stress index value of a subject and saliva cortisol concentration of a subject obtained by the 3rd mode (example 3) of the present invention.
  • the stress evaluation method of the present invention is roughly divided into the following steps (1) to (4). (1) instructing the subject; (2) imaging the subject's face with an imaging device; (3) processing the captured image to obtain a stress reflecting parameter; (4) A step of calculating using the parameters obtained from the processing of the image to calculate a stress index value.
  • step (1) the subject is instructed to face the image pickup apparatus to create a maximum smile.
  • the subject is located in front of the imaging device, faces the imaging device, and makes an expression so as to be the maximum smile (hereinafter referred to as "maximum smile") that the subject thinks.
  • the instruction in the step (1) is not only an instruction to make the face face the imaging device to make a maximum smile, but also an instruction to input that the imaging preparation is ready, until the imaging in the step (2) is completed It may include an instruction to be careful not to move.
  • step (2) the imaging device captures an image of the subject's face. It is preferable to connect the storage device to the imaging device and store the captured face image in the storage device.
  • step (3) the captured face image is processed.
  • This image processing method will be described with reference to FIG. (3-1) First, in the face image, the positions of the eye corner (a1) and the mouth corner (b1) on one side and the eye corner (a2) and the mouth corner (b2) on the other side which are feature points are specified.
  • the right and left corner of the subject's face is (a1)
  • the mouth corner is (b1)
  • the left corner is (a2)
  • the mouth corner is (b2). It is not a matter of course, but the left and right may be reversed.
  • an angle ( ⁇ 1) formed by the straight line (a1-b1) drawn in (3-2) and the reference line and an angle ( ⁇ 2) formed by the straight line (a2-b2) and the reference line It measures, and uses the value of these "(theta) 1" and "(theta) 2" as a parameter.
  • the reference line in this first mode is a horizontal line (straight line AA in FIG. 1) in the image.
  • the “angle formed by the straight line (a1-b1) and the reference line” and “the angle formed by the straight line (a2-b2) and the reference line” are the straight lines (a1-b1) or straight lines Among the two angles (which are complementary to each other) formed when a2-b2) and the reference line intersect, it means "an angle which is less than or equal to 90 °".
  • step (4) stress index values are calculated from the parameters ⁇ 1 and ⁇ 2 obtained in step (3).
  • the stress index value in the first embodiment is the angular difference ( ⁇ 1 ⁇ 2) between ⁇ 1 and ⁇ 2.
  • the angle difference ( ⁇ 1- ⁇ 2) which is a stress index value calculated by the method of the first aspect, increases when stress is applied, and its increase or decrease follows changes in saliva concentration of the stress hormone cortisol. That is, it was confirmed that the stress index value ( ⁇ 1 ⁇ 2) reflects the stress state of the subject.
  • the stress index value obtained in this first mode is calculated based on the angle with respect to the reference line using the horizontal line (A) of the image as a reference line, and therefore, the left and right distortion of the face when creating the largest smile and This value reflects the inclination of the entire face.
  • A horizontal line
  • This value reflects the inclination of the entire face.
  • the second aspect of the method of the present invention comprises steps (1) to (4) similar to the first aspect.
  • (3-1) of the step (3) in addition to specifying the positions of the eye corner (a1) and the mouth corner (b1) on one side and the eye corner (a2) and the mouth corner (b2) on the other side And C., further including specifying positions of a right eye center point (c1) and a left eye center point (c2).
  • a straight line (a1-b1) passing through the eye corner (a1) on one side and the mouth angle (b1) and the eye corner (a2) on the other side and the mouth angle (b2) In addition to drawing a straight line (a2-b2) passing through, the straight line passing the center point (c1) of the right eye and the center point (c2) of the left eye (hereinafter referred to as “eye center line” (straight line A in FIG. Further includes subtracting '-A')).
  • the reference line is the above-mentioned "eye center line”. Therefore, in (3-3) of the step (3), the angle ( ⁇ 1 ′ in FIG. 1) and the straight line (a2) formed by the straight line (a1-b1) and the reference line (straight line A′-A ′ in FIG. 1) The angle ( ⁇ 2 ′ in FIG. 1) formed by ⁇ b2) and the reference line (straight line A′ ⁇ A ′ in FIG. 1) is measured, and the values of “ ⁇ 1 ′” and “ ⁇ 2 ′” are used as parameters.
  • the stress index value is calculated from the parameters ⁇ 1 ′ and ⁇ 2 ′ obtained in the above (3-3).
  • the stress index value in the second embodiment is the angular difference ( ⁇ 1′ ⁇ 2 ′) between ⁇ 1 ′ and ⁇ 2 ′.
  • the angle difference ( ⁇ 1′ ⁇ 2 ′) which is a stress index value calculated by the method of the second embodiment, increases when stress is applied, and its increase or decrease follows the change in saliva concentration of the stress hormone, cortisol. It was confirmed that the stress index value ( ⁇ 1′ ⁇ 2 ′) reflects the stress state of the subject.
  • the stress index value obtained in this mode is calculated based on the angle with respect to the center line of the eye (straight line A'-A 'in FIG. 1). It is a value that reflects only the left and right distortion.
  • the third aspect of the method of the present invention includes the steps (1) to (4) as in the first and second aspects.
  • the stress index value is calculated by acquiring the parameter obtained by the “maximum smile” and the parameter obtained by the “true face”. Specifically, it is as follows.
  • Steps (1) and (2) are the same as the first aspect and the second aspect, (1A): instructing the subject to face the face of the imaging device to create a maximum smile, and (2A) : Including imaging of the largest smile. In addition to that, (1B): instructing the subject to make the face true, and (2B): taking an image of the face.
  • “true face” means a state in which the subject is completely relaxed and does not put pressure on the muscles of the face (a state in which the facial expression is erased).
  • a process (3) performs an image process about each of the image of the largest smile imaged by said (2A), and the image of the true face imaged by said (2B).
  • the image processing of the maximum smile is described with reference to FIG. 1, and the image processing of the true face is described with reference to FIG.
  • the angle ( ⁇ 2) formed with AA) is measured and used as a parameter.
  • the angle ( ⁇ 2 ′ ′) formed by the straight line (a2 ′ ′-b2 ′ ′) and the reference line (AA in FIG. 2) is measured and used as a parameter.
  • the right and left corner of the subject's face is (a1 ′ ′)
  • the mouth corner is (b1 ′ ′)
  • the left corner is (a2 ′ ′)
  • the mouth corner is (b2 ′ ′)
  • the left and right may be reversed.
  • the stress index value is calculated using the maximum smile parameters ( ⁇ 1, ⁇ 2) obtained in (3A) and the true face parameters ( ⁇ 1 ′ ′ and ⁇ 2 ′ ′) obtained in (3B) . That is, the angle difference ( ⁇ 1 ⁇ 2) between ⁇ 1 and ⁇ 2 in the maximum smile image and the angle difference ( ⁇ 1 ′ ′ ⁇ ⁇ 2 ′ ′) between ⁇ 1 ′ ′ and ⁇ 2 ′ ′ in the true-face image are calculated, and then the angle difference ( ⁇ 1) The difference (( ⁇ 1 ⁇ 2) ⁇ ( ⁇ 1 ′ ′ ⁇ ⁇ 2 ′ ′)) between ⁇ 2) and the angle difference ( ⁇ 1 ′ ′ ⁇ ⁇ 2 ′ ′) is calculated, and this is used as the stress index value in the third aspect.
  • the stress index value (( ⁇ 1 ⁇ 2) ⁇ ( ⁇ 1 ′ ′ ⁇ ⁇ 2 ′ ′)) in the method of the present embodiment is the difference between the index value for “true face” and the index value for “maximum smile”.
  • the stress index value (( ⁇ 1 ⁇ 2) ⁇ ( ⁇ 1 ′ ′ ⁇ ⁇ 2 ′ ′)) calculated by the method according to the third aspect increases when stress is applied, and the increase or decrease is due to the saliva of the stress hormone cortisol. It was confirmed that following the change in medium concentration, that is, the stress index value (( ⁇ 1 ⁇ 2) ⁇ ( ⁇ 1 ′ ′ ⁇ ⁇ 2 ′ ′)) reflects the stress state of the subject.
  • the influence of the inclination of the entire face is compensated as in the second aspect.
  • the state of stiffness of the expression muscles will be reflected.
  • steps (1) and (2) are repeated multiple times to obtain a plurality of images, and parameters obtained from each image in step (3)
  • the measurement error can be reduced by using the average value of in the calculation of step (4).
  • the number of repetitions is not particularly limited, but can be, for example, 2 to 10 times, preferably 3 to 9 times, more preferably 4 to 8 times, still more preferably 5 to 7 times, etc. It is.
  • the present invention also provides a system and computer program for implementing the above-described stress evaluation method, and a storage medium storing the computer program.
  • the system of the present invention comprises instruction means for the subject, imaging means for imaging the face of the subject, image processing means for processing the captured face image, and arithmetic means for calculating parameters obtained by the image processing.
  • the instruction may be a document (instructions for use etc.) attached to the imaging device, an image display device connected to the imaging device to display the instruction, or voice instruction It may be an audio output device that gives
  • the imaging means is preferably an imaging device such as a digital camera.
  • a monitor for displaying an image acquired from the camera in real time, so that the subject can adjust the position of the face to the center of the camera while looking at the monitor.
  • the masking may be applied by attaching a masking member to the monitor screen or the like, or may be provided with a function of displaying an image subjected to masking on the monitor.
  • the system of the present invention preferably comprises storage means for storing data of captured face images.
  • the image processing means includes means for specifying the positions of feature points (left and right eye corners, left and right mouth corners, and optionally eye center points) in the acquired face image, and measuring the predetermined angle from these positions.
  • the calculation means includes means for calculating a stress index value by executing a predetermined calculation using the angle obtained by the image processing as a parameter.
  • the system of the present invention preferably comprises a display for displaying the stress index value obtained by the computing means.
  • a stress index value of each subject is stored in the storage device, and a newly obtained stress index value is compared with the past stress index value, and a means is provided to alert the subject based on the change. May be
  • the system of the present invention can be a personal computer (PC), tablet or smart phone equipped with display means, imaging means, storage means, computing means, PC, tablet or smart phone, the stress of the present invention
  • the system of the present invention can be configured by downloading a program (application) for implementing the evaluation method.
  • the computer program of the present invention is (1) instructing the subject; (2) processing the face image of the subject imaged by the imaging device to output a parameter reflecting the stress of the subject; and (3) calculating using the parameter output from the image processing to obtain a stress index value Including the step of calculating
  • the positions of the left and right eye corners, the left and right mouth corners, and the center points of the left and right eyes in the face image are specified, and a straight line passing the eye corner (a1) on one side and the mouth angle (b1)
  • Draw a straight line (a2-b2) passing through (a1-b1) and the other corner of the eye (a2) and the mouth angle (b2), and the angle ( ⁇ 1) between the straight line (a1-b1) and the reference line Measure the angle ( ⁇ 2) formed by the straight line (a2-b2) and the reference line, and output the values of “ ⁇ 1” and “ ⁇ 2” as parameters
  • a stress index value is calculated using the parameters ( ⁇ 1 and ⁇ 2).
  • a stress test was conducted in which group lives were performed in an environment isolated from the outside. Specifically, the subjects (23) were asked to have a group life while controlling food, sleep time, and tasks in an environment isolated from the outside. 1 day before entering the environment isolated from the outside (L-1), 2 weeks outside the environment isolated from the outside (C1 to C14), 1 day after leaving the environment isolated from the outside (R + 1) And after 7 days (R + 7), at the same time every day, the stress index value was measured from the face image by the method according to the present invention, and at the same time the cortisol concentration in saliva was measured.
  • FIG. 3 is a graph plotting the stress index value ( ⁇ 1 ⁇ 2) (see FIG. 1) measured according to the first embodiment of the method of the present invention and the change in the cortisol concentration in saliva measured simultaneously.
  • a straight line (a1-b1) passing through the eye corner (a1) and the mouth corner (b1) on one side and the other corner (a2) and the mouth corner (b2)
  • the stress index value ( ⁇ 1 ⁇ 2) was calculated from the angle ( ⁇ 2) formed by
  • FIG. 4 is a graph plotting stress index values ( ⁇ 1′- ⁇ 2 ′) (see FIG. 1) measured according to the second aspect of the method of the present invention and cortisol concentrations in saliva measured simultaneously.
  • a straight line passing through the eye center points (c1 and C2) (“eye center line”: A'-A 'in FIG.
  • FIG. 5 shows stress index values (( ⁇ 1 ⁇ 2) ⁇ ( ⁇ 1 ′ ′ ⁇ ⁇ 2 ′ ′)) (see FIGS. 1 and 2) measured according to the third aspect of the method of the present invention and cortisol concentrations in saliva measured simultaneously Is a graph plotting.
  • the image of the largest smile and the image of the true face were captured seven times each, and the same image processing as in Example 1 was performed on each acquired image.
  • the angles obtained from the seven largest smile images are averaged to obtain parameters ( ⁇ 1 and ⁇ 2), and the angles obtained from seven true-face images are averaged to obtain parameters ( ⁇ 1 ′ ′ and ⁇ 2 ′ ′).
  • the stress index value (( ⁇ 1 ⁇ 2) ⁇ ( ⁇ 1 ′ ′ ⁇ ⁇ 2 ′ ′)) was calculated from the parameters of
  • the stress evaluation method of the present invention can measure stress index values simply and non-invasively using a PC, a tablet, a smart phone, etc. It is also useful for the proper management of

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Abstract

【課題】　被験者のストレス状態を簡便かつ非侵襲的に評価できる方法を提供することであり、当該ストレスを評価する方法は、（１）被験者に撮像装置に顔を正対させて最大笑顔を作るように指示する工程；（２）被験者の顔を撮像装置で撮像する工程；（３）撮像された顔画像を処理し、ストレスを反映するパラメータを得る工程；及び（４）画像の処理から得たパラメータを用いて演算し、ストレス指標値を算出する工程を含み、前記工程（３）が、顔画像における左右の目尻及び左右の口角の位置を特定し、一方の側の目尻（ａ１）と口角（ｂ１）とを通る直線（ａ１－ｂ１）及び他方の側の目尻（ａ２）と口角（ｂ２）とを通る直線（ａ２－ｂ２）を引き、前記直線（ａ１－ｂ１）と基準線とがなす角度（θ１）及び前記直線（ａ２－ｂ２）と基準線とがなす角度（θ２）を計測し、これら「θ１」及び「θ２」の値を前記工程（４）におけるパラメータとすることを特徴とする。

Description

ストレスの評価方法
　本発明はストレスの評価方法に関する。より詳細には、被験者の顔画像を一定条件下で撮像し、得られた画像に基づいて所定の処理を行うことにより、当該被験者のストレス状態を表す指標値を簡便かつ非侵襲で得ることのできる方法、及び当該方法を実施するためのシステム並びにコンピュータプログラムに関する。
　心理的又は精神的ストレスは、程度の差はあるものの、現代を生きる人々の健康にとって無視できない影響を与えている。ストレスが昂じると感情の起伏が激しくなり、疲労、食欲不振、発熱、不眠など身体状態の不調を来し、それに起因して肥満症や糖尿病等の生活習慣病となる場合もあり、そのまま放置すれば鬱病を代表例とする心の病気を発症する危険がある。従って、近年は、メンタルヘルスの重要性が提唱され、各人が自己のストレス管理をするのみならず、各企業が従業員のストレス状態を把握して適切に管理することが求められるようになっている。
　人のストレス状態を測定する手段として、例えば、特許文献１では、ストレスによる心拍のゆらぎと呼吸情報とを組み合わせて解析する計測装置が記載されている。また、ストレス関連遺伝子の発現状態や血中の特定のアミノ酸濃度変化からストレス（抑鬱）状態を測定する方法も提案されている（特許文献２及び３）。
　副腎皮質から分泌されるホルモンであるコルチゾールは、過度なストレスを受けると分泌量が増加することからストレスホルモンとも呼ばれている。血液、尿、唾液等の体液中のコルチゾール濃度からストレス状態を測定する試みが行なわれており、特に唾液中のコルチゾール濃度がストレス状態を良好に反映しているとの報告もある（非特許文献１及び２）。また、体液中のコルチゾール濃度を測定するに当たり、サンプル収集のための被験者の負担を軽減した器具等も提案されている（特許文献４）。
　しかしながら、上記のような従来方法では、ストレス測定のための装置を購入する必要がある、あるいは、実際の測定に当たって測定サンプルを取得するために採血等の侵襲処置が必要であるといった理由により、日常的なストレス管理に汎用されるには至っていない。
　巷間、ストレスが加わると顔の表情が変化する又は顔が歪むなどと言われている。確かに、ストレスによる緊張状態が続くと顔の表情筋が緊張して硬くなり、表情がこわばるといった現象が起こり得る。しかしながら、これまでに、顔（表情等）の変化とストレスとを定量的に関連づけた例は皆無である。
特開２０１０－２３４０００号公報 特開２０１３－１１０９６９号公報 特許第５８５６３６４号公報 特開２０１２－２５１８５７号公報
Ross F. Vining, et al., Ann. Clin. Biochem, Vol. 20, PP. 329-335 (1983) J. Gonzalez-Cabrera, et al., STRESS: The International Journal on the Biology of Stress, Vol. 17, Issue 2, pp.149-156 (2014)
　本発明は、上記の技術状況を背景として、被験者のストレス状態を簡便かつ非侵襲的に評価できる方法を提供することを目的とする。
　本発明者等は、ストレスが人の心や身体に与える影響を検証する中で、被験者の顔（表情等）の変化とストレスとの相関関係に着目して鋭意研究を重ねた。その結果、被験者のストレスが、顔の左右の歪みや、自分の顔を撮像装置に対して真っ直ぐに正対させる行為等にも影響を与えるという知見を得た。そして、一定条件下で撮像した被験者の顔画像を処理して得たパラメータを用いることにより、ストレス状態を定量的に評価しうる指標が再現性よく得られることを初めて見出し、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明は、被験者のストレスを評価する方法であって、（１）被験者に撮像装置に顔を正対させて最大笑顔を作るように指示する工程；（２）被験者の顔を撮像装置で撮像する工程；（３）撮像された顔画像を処理し、ストレスを反映するパラメータを得る工程；及び（４）画像の処理から得たパラメータを用いて演算し、ストレス指標値を算出する工程を含み、前記工程（３）が、顔画像における左右の目尻及び左右の口角の位置を特定し、一方の側の目尻（ａ１）と口角（ｂ１）とを通る直線（ａ１－ｂ１）及び他方の側の目尻（ａ２）と口角（ｂ２）とを通る直線（ａ２－ｂ２）を引き、前記直線（ａ１－ｂ１）と基準線とがなす角度（θ１）及び前記直線（ａ２－ｂ２）と基準線とがなす角度（θ２）を計測し、これら「θ１」及び「θ２」の値を前記工程（４）におけるパラメータとすることを特徴とするストレス評価方法を提供する。
　本発明に係るストレス評価方法は、測定のための特別な装置を必要とせず、血液等の体液試料を採取する必要のない完全に非侵襲的な方法で被験者のストレスを評価することができる。
本発明の方法において、最大笑顔で撮像した顔画像における特徴点を抽出し、当該特徴点からストレス指標となる値を算出することを説明する模式図である。 本発明の方法において、真顔で撮像した顔画像における特徴点を抽出し、当該特徴点からストレス指標となる値を算出することを説明する模式図である。 本発明の第一態様（実施例１）で得られた被験者のストレス指標値と同被験者の唾液コルチゾール濃度との相関を示すグラフである。 本発明の第二態様（実施例２）で得られた被験者のストレス指標値と同被験者の唾液コルチゾール濃度との相関を示すグラフである。 本発明の第三態様（実施例３）で得られた被験者のストレス指標値と同被験者の唾液コルチゾール濃度との相関を示すグラフである。
　本発明のストレス評価方法は、概略以下の工程（１）～（４）に分けられる。
（１）被験者に指示する工程；
（２）被験者の顔を撮像装置で撮像する工程；
（３）撮像された画像を処理し、ストレスを反映するパラメータを得る工程；及び、
（４）画像の処理から得たパラメータを用いて演算し、ストレス指標値を算出する工程。
　本発明の方法の第一態様では、工程（１）において、被験者に撮像装置に顔を正対させて最大笑顔を作るように指示する。この指示に従って、被験者は撮像装置の前に位置し、顔を撮像装置に正対させ、被験者が考える最大の笑顔（以下、「最大笑顔」という）になるように表情を作る。
　工程（１）における指示は、顔を撮像装置に正対させて最大笑顔を作るという指示のみならず、撮像準備が整ったことを入力させる指示、工程（２）における撮像が完了するまで顔を動かさないように注意する指示等を含んでもよい。
　次いで、工程（２）において、撮像装置により被験者の顔を撮像する。撮像された顔画像は、撮像装置に記憶装置を接続して、当該記憶装置に記憶させるのが好ましい。
次に、工程（３）において、撮像された顔画像を処理する。この画像処理方法について、図１を参照しながら説明する。
　（３－１）まず、顔画像において、特徴点となる一方の側の目尻（ａ１）及び口角（ｂ１）、他方の側の目尻（ａ２）及び口角（ｂ２）の位置を特定する。
なお、図１においては、説明の便宜上、被験者の顔の右側の目尻を（ａ１）、口角を（ｂ１）とし、左側の目尻を（ａ２）、口角を（ｂ２）としているが、これらは固定されるものではなく、左右を逆にしてもよい。
　（３－２）次いで、一方の側の目尻（ａ１）と口角（ｂ１）とを通る直線（ａ１－ｂ１）、及び他方の側の目尻（ａ２）と口角（ｂ２）とを通る直線（ａ２－ｂ２）を引く。
　（３－３）さらに、前記（３－２）で引いた直線（ａ１－ｂ１）と基準線とがなす角度（θ１）及び直線（ａ２－ｂ２）と基準線とがなす角度（θ２）を計測し、これら「θ１」及び「θ２」の値をパラメータとする。
　この第一態様における基準線は、画像における水平線（図１における直線Ａ－Ａ）とする。
　なお、本明細書における「直線（ａ１－ｂ１）と基準線とがなす角度」及び「直線（ａ２－ｂ２）と基準線とがなす角度」は、前記の直線（ａ１－ｂ１）又は直線（ａ２－ｂ２）と基準線とが交わったときに形成される（互いに補角となる）２つの角度のうち「９０°以下となる方の角度」を意味するものとする。
　最後に、工程（４）において、工程（３）で得られたパラメータであるθ１及びθ２からストレス指標値を算出する。第一態様におけるストレス指標値は、θ１とθ２との角度差（θ１－θ２）である。
　この第一態様の方法によって算出されるストレス指標値である角度差（θ１－θ２）は、ストレスが加わると増加し、その増減は、ストレスホルモンであるコルチゾールの唾液中濃度の変化に追従すること、即ち、前記ストレス指標値（θ１－θ２）が被験者のストレス状態を反映していることが確認された。
　この第一態様で得られるストレス指標値は、画像の水平線（Ａ）を基準線として、その基準線に対する角度に基づいて算出しているため、最大笑顔を作ったときの顔の左右のゆがみ及び顔全体の傾きを反映した値となる。このような値をストレスの指標として選択したのは、被験者にストレスが加わった場合に、被験者が最大の笑顔と思って作る顔の表情に左右の歪みが生じることがあり、当該被験者が撮像装置に真っ直ぐに正対するという行為を実施することが困難になる場合があるという観察結果に基づいている。
　本発明の方法の第二態様は、前記第一の態様と同様の工程（１）～（４）を含む。
但し、工程（３）の（３－１）において、一方の側の目尻（ａ１）及び口角（ｂ１）、他方の側の目尻（ａ２）及び口角（ｂ２）の位置を特定することに加えて、右目の中心点（ｃ１）及び左目の中心点（ｃ２）の位置を特定することを更に含む。
　工程（３）の（３－２）においては、一方の側の目尻（ａ１）と口角（ｂ１）とを通る直線（ａ１－ｂ１）及び他方の側の目尻（ａ２）と口角（ｂ２）とを通る直線（ａ２－ｂ２）を引くことに加えて、右目の中心点（ｃ１）と左目の中心点（ｃ２）とを通る直線（以下、「目の中心線」という（図１における直線Ａ’－Ａ’））を引くことを更に含む。
　この第二態様においては、基準線を前記の「目の中心線」とする。従って、工程（３）の（３－３）においては、直線（ａ１－ｂ１）と基準線（図１における直線Ａ’－Ａ’）とがなす角度（図１におけるθ１’）及び直線（ａ２－ｂ２）と基準線（図１における直線Ａ’－Ａ’）とがなす角度（図１におけるθ２’）を計測し、これら「θ１’」及び「θ２’」の値をパラメータとする。
　第二態様の工程（４）においては、上記（３－３）で得られたパラメータであるθ１’及びθ２’からストレス指標値を算出する。第二態様におけるストレス指標値は、θ１’とθ２’との角度差（θ１’－θ２’）である。
　この第二態様の方法によって算出されるストレス指標値である角度差（θ１’－θ２’）は、ストレスが加わると増加し、その増減は、ストレスホルモンであるコルチゾールの唾液中濃度の変化に追従すること、即ち、前記ストレス指標値（θ１’－θ２’）が被験者のストレス状態を反映していることが確認された。
　この態様で得られるストレス指標値は、目の中心線（図１における直線Ａ’－Ａ’）に対する角度に基づいて算出しているため、顔全体の傾きによる影響が補償されるので、顔の左右の歪みのみを反映した値となる。
　本発明の方法の第三態様は、前記第一態様及び第二態様と同様に、工程（１）～（４）を含む。但し、「最大笑顔」で得られるパラメータと「真顔」で得られるパラメータを取得してストレス指標値を算出する。具体的には以下の通りである。
　工程（１）及び（２）は、第一態様及び第二態様と同様に、（１Ａ）：被験者に撮像装置に顔を正対させて最大笑顔を作るように指示すること、及び（２Ａ）：最大笑顔の撮像をすることを含む。それに加えて、（１Ｂ）：被験者に真顔にするように指示すること、及び（２Ｂ）：真顔の撮像をすることを含む。ここで、「真顔」とは、被験者が完全にリラックスして顔の筋肉に力を入れていない状態（顔の表情を消した状態）を意味する。
　工程（３）は、前記（２Ａ）で撮像された最大笑顔の画像及び前記（２Ｂ）で撮像された真顔の画像の各々について画像処理を施す。最大笑顔の画像処理については図１、真顔の画像処理については図２を参照して説明する。
　（３Ａ）：最大笑顔の画像（図１）では、一方の側の目尻（ａ１）と口角（ｂ１）とを通る直線（ａ１－ｂ１）及び他方の側の目尻（ａ２）と口角（ｂ２）とを通る直線（ａ２－ｂ２）を引き、直線（ａ１－ｂ１）と基準線（図１のＡ－Ａ）とがなす角度（θ１）及び直線（ａ２－ｂ２）と基準線（図１のＡ－Ａ）とがなす角度（θ２）を計測してパラメータとする。
　（３Ｂ）：「真顔」の画像（図２）では、一方の側の目尻（ａ１”）と口角（ｂ１”）とを通る直線（ａ１”－ｂ１”）、及び他方の側の目尻（ａ２”）と口角（ｂ２”）とを通る直線（ａ２”－ｂ２”）を引き、直線（ａ１”－ｂ１”）と基準線（図２のＡ－Ａ）とがなす角度（θ１”）及び直線（ａ２”－ｂ２”）と基準線（図２のＡ－Ａ）とがなす角度（θ２”）を計測してパラメータとする。
なお、図２においても、説明の便宜上、被験者の顔の右側の目尻を（ａ１”）、口角を（ｂ１”）とし、左側の目尻を（ａ２”）、口角を（ｂ２”）としているが、左右を逆にしてもよい。
　工程（４）においては、（３Ａ）で得られた最大笑顔のパラメータ（θ１、θ２）及び（３Ｂ）で得られた真顔のパラメータ（θ１”及びθ２”）を用いてストレス指標値を算出する。即ち、最大笑顔画像におけるθ１とθ２との角度差（θ１－θ２）及び真顔画像におけるθ１”とθ２”との角度差（θ１”－θ２”）を算出し、次いで、前記の角度差（θ１－θ２）と角度差（θ１”－θ２”）との差分（（θ１－θ２）－（θ１”－θ２”））を算出し、これを第三態様におけるストレス指標値とする。
　ここで、本態様の方法におけるストレス指標値（（θ１－θ２）－（θ１”－θ２”））は、「真顔」における指標値と「最大笑顔」における指標値の差であるから、顔の傾きによる数値変化が補償される。従って、この第三態様における「基準線」としては、第一態様と同様に画像の水平線（Ａ－Ａ）としてもよいし、第二態様と同様に目の中心線（Ａ’－Ａ’）としてもよい。
　この第三態様の方法によって算出されるストレス指標値である（（θ１－θ２）－（θ１”－θ２”））は、ストレスが加わると増加し、その増減は、ストレスホルモンであるコルチゾールの唾液中濃度の変化に追従すること、即ち、前記ストレス指標値（（θ１－θ２）－（θ１”－θ２”））が被験者のストレス状態を反映していることが確認された。
　この第三態様の方法は、「最大笑顔」における指標値と「真顔」における指標値との差をストレス指標としているため、第二態様と同様に顔全体の傾きによる影響が補償され、ストレスによる表情筋のこわばり等の状態が反映されることになる。
　本発明の方法では、第一、第二及び第三の態様において、工程（１）と工程（２）を複数回繰り返して複数の画像を取得し、工程（３）で各画像から得られるパラメータの平均値を、工程（４）の演算に用いることにより測定誤差を低減することができる。
　繰り返し回数としては、特に限定されないが、例えば、２回～１０回、好ましくは３回～９回、より好ましくは４回～８回、更により好ましくは５回～７回等とすることが可能である。
　本発明は、上記のストレス評価方法を実施するためのシステム及びコンピュータプログラム並びに前記コンピュータプログラムを保存した記憶媒体も提供する。
　本発明のシステムは、被験者に対する指示手段、被験者の顔を撮像する撮像手段、撮像した顔画像を処理する画像処理手段、及び画像処理で得られたパラメータを演算する演算手段を具備する。
　被験者に対する指示手段は、前記の指示は、撮像装置に添付された書面（使用説明書等）であってもよいし、撮像装置に接続されて指示を表示する画像表示装置、あるいは、音声で指示を与える音声出力装置であってもよい。
　撮像手段は、デジタルカメラ等の撮像装置とするのが好ましい。また、カメラから取得した画像をリアルタイムで表示するモニタを備え、被験者がモニタを見ながら顔の位置をカメラの中央に調整できるようにするのが好ましい。但し、モニタを見て被験者が顔の傾きや表情等を意図的に変更することを回避するため、モニタに表示される被験者の目、鼻、及び口を含む部分をマスキングしておくのが好ましい。マスキングは、モニタ画面にマスキング部材を貼付する等によって施してもよく、モニタにマスキングを施した画像を表示する機能を付してもよい。
　本発明のシステムは、撮像した顔画像のデータを記憶する記憶手段を備えるのが好ましい。
　画像処理手段は、取得した顔画像における特徴点（左右の目尻、左右の口角、及び任意に目の中心点）の位置を特定し、それらの位置から前記所定の角度を計測する手段を備える。
　演算手段は、画像処理で得られた角度をパラメータとして、所定の演算を実行してストレス指標値を算出する手段を備える。
　本発明のシステムは、演算手段で得たストレス指標値を表示する表示装置を備えるのが好ましい。
　また、各被験者のストレス指標値を記憶装置に記憶させておき、新たに得られたストレス指標値と過去のストレス指標値とを比較して、その変化に基づいて被験者に注意を促す手段を設けてもよい。
　本発明のシステムは、表示手段、撮像手段、記憶手段、演算手段を具備するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットあるいはスマートホンとすることが可能であり、ＰＣ、タブレット又はスマートホンに、本発明のストレス評価方法を実施させるプログラム（アプリ）をダウンロードすることにより本発明のシステムを構成することができる。
　本発明のコンピュータプログラムは、
（１）被験者に指示するステップ；
（２）撮像装置で撮像された被験者の顔画像を処理して被験者のストレスを反映するパラメータを出力するステップ、及び
（３）画像処理から出力されたパラメータを用いて演算し、ストレス指標値を算出するステップを含み、
前記ステップ（２）において、顔画像における左右の目尻、左右の口角、及び任意に左右の目の中心点の位置を特定し、一方の側の目尻（ａ１）と口角（ｂ１）とを通る直線（ａ１－ｂ１）及び他方の側の目尻（ａ２）と口角（ｂ２）とを通る直線（ａ２－ｂ２）を引き、前記直線（ａ１－ｂ１）と基準線とがなす角度（θ１）及び前記直線（ａ２－ｂ２）と基準線とがなす角度（θ２）を計測し、これら「θ１」及び「θ２」の値をパラメータとして出力し、
前記ステップ（３）において前記パラメータ（θ１及びθ２）を用いてストレス指標値を算出することを特徴とする。
　以下に具体例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
　ストレスに起因する心理的、身体的変化を検証する際のストレス付加の手法としては様々考えられているが、特に宇宙飛行士候補生に対しては、外部との接触が断たれた閉鎖環境で一定期間過ごさせるという方法が採用されている。詳細は、例えば、Inoue N, et al., Aviation, Space, and Environmental Medicine, Vol. 84, No. 8, pp. 867-871 (2013)、嶋宮民安等、「閉鎖環境における心理・生理ストレス」、Space Utiliz. Res., 24(2008)等を参照されたい。
　本発明の方法の検証においても、外部から隔離された環境で集団生活を行うストレス試験を実施した。詳細には、被験者（２３名）に、外部から隔離された環境において、食事、睡眠時間、課題をコントロールしながら集団生活を送ってもらった。外部から隔離された環境への入室の１日前（Ｌ－１）、２週間の外部から隔離された環境滞在中（Ｃ１～Ｃ１４）、外部から隔離された環境からの退出後１日（Ｒ＋１）及び７日後（Ｒ＋７）に、毎日一定時間に、本発明に従う方法で顔画像からストレス指標値を測定すると同時に、そのときの唾液中のコルチゾール濃度を測定した。
（実施例１）
　図３は本発明の方法の第一態様に従って測定したストレス指標値（θ１－θ２）（図１参照）と、同時に測定した唾液中のコルチゾール濃度の変化をプロットしたグラフである。
　この態様の画像処理では、図１に示すように、一方の側の目尻（ａ１）と口角（ｂ１）とを通る直線（ａ１－ｂ１）及び他方の側の目尻（ａ２）と口角（ｂ２）とを通る直線（ａ２－ｂ２）引き、直線（ａ１－ｂ１）と画像の水平線（Ａ－Ａ）とがなす角度（θ１）及び直線（ａ２－ｂ２）と画像の水平線（Ａ－Ａ）とがなす角度（θ２）から、ストレス指標値（θ１－θ２）を算出した。
　図３のデータでは、外部から隔離された環境に入室する前日（Ｌ－１）においてストレス指標値が高くなり、入室後１週間はストレスが緩和されるが（Ｃ２―Ｃ７）、１週間を過ぎるとストレスが増加し（Ｃ８－１４）、外部から隔離された環境から退出するとストレスが緩和され（Ｒ＋１）、７日後には更にストレスが減少した（Ｒ＋７）。これらの変化の仕方は、コルチゾール濃度の変化の仕方と一致していた。
（実施例２）
　図４は本発明の方法の第二態様に従って測定したストレス指標値（θ１’－θ２’）（図１参照）と、同時に測定した唾液中のコルチゾール濃度をプロットしたグラフである。
　この態様の画像処理では、図１に示すように、一方の側の目尻（ａ１）と口角（ｂ１）とを通る直線（ａ１－ｂ１）及び他方の側の目尻（ａ２）と口角（ｂ２）とを通る直線（ａ２－ｂ２）、更に目の中心点（ｃ１及びＣ２）を通る直線（「目の中心線」：図１のＡ’－Ａ’）を引き、直線（ａ１－ｂ１）と目の中心線（Ａ’－Ａ’）とがなす角度（θ１’）及び直線（ａ２－ｂ２）と目の中心線（Ａ’－Ａ’）とがなす角度（θ２’）から、ストレス指標値（θ１’－θ２’）を算出した。
　図４のデータでは、外部から隔離された環境に入室する前日（Ｌ－１）におけるストレス指標値は比較的低いが、入室後に向上し（Ｃ２－７）、後半１週間は更に向上した（Ｃ８－１４）。しかし、外部から隔離された環境から退出するとストレスが緩和された（Ｒ＋１及びＲ＋７）。これらの変化の仕方は、コルチゾール濃度の変化の仕方と良好に一致していた。
（実施例３）
　図５は本発明の方法の第三態様に従って測定したストレス指標値（（θ１－θ２）―（θ１”－θ２”））(図１及び図２参照)と、同時に測定した唾液中のコルチゾール濃度をプロットしたグラフである。
　この態様の画像処理では、最大笑顔の画像及び真顔の画像を各７回ずつ撮像し、取得した各画像について、実施例１と同様の画像処理を行った。７枚の最大笑顔の画像から得られた角度を平均してパラメータ（θ１及びθ２）とし、７枚の真顔の画像から得られた角度を平均してパラメータ（θ１”及びθ２”）とし、これらのパラメータからストレス指標値（（θ１－θ２）―（θ１”－θ２”））を算出した。
　図５のデータでは、外部から隔離された環境に入室する前日（Ｌ－１）におけるストレス指標値は負の値であったが、入室後は正の値となり、前半１週間（Ｃ２－７）より後半一週間（Ｃ８－１４）の方が指標値は増加した。外部から隔離された環境から退出するとストレスが緩和され（Ｒ＋１）、７日後には更にストレスが減少した（Ｒ＋７）。これらの変化の仕方は、コルチゾール濃度の変化の仕方と良好に一致していた。
　本発明のストレス評価方法は、ＰＣやタブレット又はスマートホン等を使用して簡便かつ非侵襲的にストレス指標値を測定できるので、各人による自己のストレス管理にも、企業による従業員のストレス状態の適切な管理にも有用である。

Claims (8)

  1. 被験者のストレスを評価する方法であって、
    （１）被験者に撮像装置に顔を正対させて最大笑顔を作るように指示する工程；
    （２）被験者の顔を撮像装置で撮像する工程；
    （３）撮像された顔画像を処理し、ストレスを反映するパラメータを得る工程；及び
    （４）画像の処理から得たパラメータを用いて演算し、ストレス指標値を算出する工程を含み、
    前記工程（３）が、顔画像における左右の目尻及び左右の口角の位置を特定し、一方の側の目尻（ａ１）と口角（ｂ１）とを通る直線（ａ１－ｂ１）及び他方の側の目尻（ａ２）と口角（ｂ２）とを通る直線（ａ２－ｂ２）を引き、前記直線（ａ１－ｂ１）と基準線とがなす角度（θ１）及び前記直線（ａ２－ｂ２）と基準線とがなす角度（θ２）を計測し、これら「θ１」及び「θ２」の値を前記工程（４）におけるパラメータとすることを特徴とするストレス評価方法。
  2. 工程（３）における基準線が画像の水平線であり、
    工程（４）における演算が、θ１とθ２との角度差（θ１－θ２）を算出することを含み、当該角度差（θ１－θ２）をストレス指標値とする、請求項１に記載の方法。
  3. 工程（３）が、撮像された画像において、右目の中心点（ｃ１）と左目の中心点（ｃ２）の位置を特定して、右目の中心点（ｃ１）と左目の中心点（ｃ２）とを通る目の中心線を引くことを更に含み、
    工程（３）における基準線が目の中心線であり、
    工程（４）における演算が、θ１とθ２との角度差（θ１－θ２）を算出することを含み、当該角度差（θ１－θ２）をストレス指標値とする、請求項１に記載の方法。
  4. （１Ａ）被験者に撮像装置に顔を正対させて最大笑顔を作るように指示する工程；
    （２Ａ）撮像装置で最大笑顔の撮像をする工程；
    （１Ｂ）被験者に真顔にするように指示する工程；
    （２Ｂ）撮像装置で真顔の撮像をする工程；
    （３Ａ）前記（２Ａ）で撮像された最大笑顔の画像の画像処理を処理し、ストレスを反映するパラメータを得る工程；
    （３Ｂ）前記（２Ｂ）で撮像された真顔の画像の画像処理を処理し、ストレスを反映するパラメータを得る工程；及び
    （４）画像の処理から得たパラメータを用いて演算し、ストレス指標値を算出する工程を含み、
    （３Ａ）が、（２Ａ）で撮像された最大笑顔の画像における一方の側の目尻（ａ１）と口角（ｂ１）とを通る直線（ａ１－ｂ１）及び他方の側の目尻（ａ２）と口角（ｂ２）とを通る直線（ａ２－ｂ２）を引き、直線（ａ１－ｂ１）と基準線とがなす角度（θ１）及び直線（ａ２－ｂ２）と基準線とがなす角度（θ２）を計測してパラメータとすることを含み、
    （３Ｂ）が、（２Ｂ）で撮像された真顔の画像における一方の側の目尻（ａ１”）と口角（ｂ１”）とを通る直線（ａ１”－ｂ１”）及び他方の側の目尻（ａ２”）と口角（ｂ２”）とを通る直線（ａ２”－ｂ２”）を引き、直線（ａ１”－ｂ１”）と基準線とがなす角度（θ１”）及び直線（ａ２”－ｂ２”）と基準線とがなす角度（θ２”）を計測してパラメータとすることを含み、
    工程（４）における演算が、（３Ａ）で得られた最大笑顔のパラメータであるθ１とθ２との角度差（θ１－θ２）及び（３Ｂ）で得られた真顔のパラメータであるθ１”とθ２”との角度差（θ１”－θ２”）を算出し、さらに前記両角度差の差分（（θ１－θ２）－（θ１”－θ２”））を算出することを含み、当該差分（（θ１－θ２）－（θ１”－θ２”））をストレス指標値とする、ストレス評価方法。
  5. 前記工程（１Ａ）、（２Ａ）、（１Ｂ）及び（２Ｂ）を順次複数回繰り返し、前記工程（３Ａ）におけるパラメータが、各回の測定で得られたθ１及びθ２の平均値であり、前記工程（３Ｂ）におけるパラメータが、各回の測定で得られたθ１”及びθ２”の平均値である、請求項４に記載の方法。
  6. 被験者に対する指示手段、被験者の顔を撮像する撮像手段、撮像した顔画像を処理する画像処理手段、及び画像処理で得られたパラメータを演算する演算手段を具備する、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法を実施するためのストレス評価システム。
  7. （１）被験者に指示するステップ；
    （２）撮像装置で撮像された被験者の顔画像を処理して被験者のストレスを反映するパラメータを出力するステップ、及び
    （３）画像処理から出力されたパラメータを用いて演算し、ストレス指標値を算出するステップを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法を実施するためのコンピュータプログラム。
  8. 請求項７に記載のコンピュータプログラムを保存した記録媒体。
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