WO2019102535A1 - Pulse wave detection device, pulse wave detection method, and storage medium - Google Patents

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Abstract

In order to suppress reduction in the accuracy of pulse wave information, caused by movement of the face of a measurement subject during pulse wave detection, this pulse wave detection device comprises: a region-of-interest setting unit that sets a region-of-interest for the face of a measurement subject, in chronological images that capture the face of the measurement subject; a brightness-data generation unit that generates brightness data being chronological data for representative values of brightness values for a prescribed color component, for pixels in the region-of-interest; a displacement data generation unit that generates, on the basis of the chronological images, displacement data indicating the movement of the face of the measurement subject; a pulse wave component extraction unit that uses the displacement data and extracts a signal component caused by pulse waves, in the brightness data; and an output unit that outputs pulse wave information on the basis of the extracted signal component.

Description

脈波検出装置、脈波検出方法、及び記憶媒体Pulse wave detection device, pulse wave detection method, and storage medium
 本開示は、脈波の情報を画像から取得する技術に関する。 The present disclosure relates to a technique for acquiring pulse wave information from an image.
 被測定者の顔の撮影を行い、撮影により得られた動画像から脈波を検出する方法が知られている。例えば、非特許文献1、および特許文献1から3は、顔の動画像から脈波を検出する方法を記載する文献である。なお、「脈波」とは、血管内の血液の体積の変動である。脈波の解析により、例えば、脈波の情報の1つである脈拍数(通常、心拍数と同じ)がわかる。 There is known a method of photographing a face of a subject and detecting a pulse wave from a moving image obtained by photographing. For example, Non-Patent Document 1 and Patent Documents 1 to 3 are documents describing a method of detecting a pulse wave from a moving image of a face. The “pulse wave” is a change in volume of blood in a blood vessel. Analysis of the pulse wave can, for example, identify the pulse rate (which is usually the same as the heart rate) which is one piece of pulse wave information.
 非特許文献1では、顔の領域から検出されるR成分(Red成分)、G成分(Green成分)、およびB成分(Blue成分)の光の輝度の、各平均値の時間変化を独立成分分析(ICA:Independent Component Analysis)で処理してから、脈拍数を推定する方法が説明されている。この方法では、独立成分を周波数スペクトルに変換後、周波数スペクトルに含まれるピークの周波数から、脈拍数が推定される。 Non-Patent Document 1 performs independent component analysis of temporal change of each average value of luminance of R component (Red component), G component (Green component), and B component (Blue component) detected from a face area The method of estimating the pulse rate after processing by (ICA: Independent Component Analysis) is described. In this method, after converting the independent component into a frequency spectrum, the pulse rate is estimated from the frequency of the peak included in the frequency spectrum.
 特許文献1にも、独立成分分析により得られるスペクトル分布から脈拍数を検出する技術が記載されている。 Patent Document 1 also describes a technique for detecting a pulse rate from a spectral distribution obtained by independent component analysis.
 ところで、被測定者が撮影中に動いた場合、画像において輝度値が検出される領域(計測領域、関心領域とも称す)が固定的であると、計測領域に含まれる顔の部位が変化するので、検出される輝度値は変化する。すなわち、顔の位置および向きの変化は、脈波を示す信号に対するノイズの原因となる。したがって、脈波の情報をより精度よく取得するには、顔の位置および向きの変化に起因するノイズへの対策が重要である。 By the way, when the subject moves during shooting, if the area where the luminance value is detected in the image (also referred to as a measurement area or a region of interest) is fixed, the part of the face included in the measurement area changes. The detected luminance value changes. That is, changes in the position and orientation of the face cause noise to the signal indicating the pulse wave. Therefore, in order to obtain pulse wave information more accurately, it is important to take measures against noise caused by changes in the position and orientation of the face.
 特許文献2は、計測領域の境界において検出精度を観測することで、顔の横方向の移動があった場合にも精度が低下しないための処理を行う脈波検出装置を開示している。 Patent Document 2 discloses a pulse wave detection device that performs processing for preventing a decrease in accuracy even when there is a lateral movement of a face by observing detection accuracy at the boundary of a measurement region.
 特許文献3は、脈波の信号を取得するための「サンプル」(複数の画素から成る小領域の対)の位置を追跡し、信頼できると判定されたサンプルの信号から脈拍数を算出する計測装置が開示されている。 Patent Document 3 measures the position of a “sample” (a pair of small regions consisting of a plurality of pixels) for acquiring a pulse wave signal, and calculates the pulse rate from the signal of a sample determined to be reliable. An apparatus is disclosed.
 特許文献4には、所定の向きに対する、被測定者の顔の向きの回転角度を検出し、検出された回転角度に基づき、脈波の計測領域の位置を算出する脈波検出装置が記載されている。 Patent Document 4 describes a pulse wave detection device that detects the rotation angle of the face direction of the person to be measured with respect to a predetermined direction, and calculates the position of the measurement region of the pulse wave based on the detected rotation angle. ing.
特開2012-239661号公報JP 2012-239661 A 特開2014-198200号公報JP, 2014-198200, A 特開2017-93760号公報JP, 2017-93760, A 特開2014-198201号公報JP, 2014-198201, A
 特許文献2から4に記載される技術等によって計測領域が顔の特定部分の範囲に連動するように設定されたとしても、その特定部分の向きの変化や光の当たり方の変化により、その検出領域から抽出される輝度値には、顔の向きの変化に起因するノイズが含まれる。 Even if the measurement area is set to interlock with the range of the specific part of the face by the techniques described in Patent Documents 2 to 4, the detection is performed by the change in the direction of the specific part or the change in the light hit. The luminance values extracted from the area include noise due to the change in the orientation of the face.
 本発明は、被測定者の顔が動くことによる脈波の情報の精度の低下を、抑制する装置および方法等を提供することを、目的の1つとする。 An object of the present invention is to provide an apparatus, a method, and the like that suppress the decrease in the accuracy of pulse wave information due to the movement of the face of a subject.
 本発明の一実施態様に係る脈波検出装置は、被測定者の顔が撮影された時系列画像に対し、前記被測定者の顔の関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記関心領域内の画素の、所定の色成分の輝度値の代表値の時系列データである輝度データを生成する輝度データ生成手段と、前記時系列画像に基づき、前記被測定者の顔の動きを示す変位データを生成する変位データ生成手段と、前記変位データを用いて、前記輝度データにおける、脈波に起因する信号成分を抽出する、脈波成分抽出手段と、前記抽出された信号成分に基づく脈波の情報を出力する出力手段と、を備える。 A pulse wave detection device according to an embodiment of the present invention is a region-of-interest setting means for setting a region of interest of the face of the subject with respect to a time-series image of the face of the subject Luminance data generating means for generating luminance data which is time-series data of representative values of luminance values of predetermined color components of pixels in the pixel, and displacement indicating the movement of the face of the subject based on the time-series image Pulse wave component extraction means for extracting signal components attributable to pulse waves in the luminance data using displacement data generation means for generating data, and the displacement data, Pulse wave based on the extracted signal elements And output means for outputting the information of
 本発明の一実施態様に係る脈波検出方法は、被測定者の顔が撮影された時系列画像に対し、前記被測定者の顔の関心領域を設定し、前記関心領域内の画素の、所定の色成分の輝度値の代表値の時系列データである輝度データを生成し、前記時系列画像に基づき、前記被測定者の顔の動きを示す変位データを生成し、前記変位データを用いて、前記輝度データにおける、脈波に起因する信号成分を抽出し、前記抽出された信号成分に基づく脈波の情報を出力する。 In the pulse wave detection method according to one embodiment of the present invention, a region of interest of the face of the subject is set in a time-series image in which the face of the subject is photographed, and Luminance data, which is time-series data of representative values of luminance values of predetermined color components, is generated, displacement data indicating the movement of the face of the subject is generated based on the time-series image, and the displacement data is used It extracts a signal component attributable to a pulse wave in the luminance data, and outputs pulse wave information based on the extracted signal component.
 本発明の一実施態様に係るプログラムは、コンピュータに、被測定者の顔が撮影された時系列画像に対し、前記被測定者の顔の関心領域を設定する関心領域設定処理と、前記関心領域内の画素の、所定の色成分の輝度値の代表値の時系列データである輝度データを生成する輝度データ生成処理と、前記時系列画像に基づき、前記被測定者の顔の動きを示す変位データを生成する変位データ生成処理と、前記変位データを用いて、前記輝度データにおける、脈波に起因する信号成分を抽出する、脈波成分抽出処理と、前記抽出された信号成分に基づく脈波の情報を出力する出力処理と、を実行させる。上記プログラムは、例えば、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体に記憶される。 A program according to an embodiment of the present invention includes a computer, a region of interest setting process for setting a region of interest of the face of the subject for a time-series image in which the face of the subject is photographed, A luminance data generation process of generating luminance data which is time-series data of representative values of luminance values of predetermined color components of pixels in the pixel, and displacement indicating the movement of the face of the subject based on the time-series image A displacement data generation process for generating data, a pulse wave component extraction process for extracting a signal component attributable to a pulse wave in the luminance data using the displacement data, and a pulse wave based on the extracted signal component And an output process of outputting information of The program is stored in, for example, a computer readable non-transitory storage medium.
 本発明によれば、被測定者の顔が動くことによる脈波の情報の精度の低下が、抑制される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fall of the precision of the information of the pulse wave by moving a to-be-measured person's face is suppressed.
本発明の第1の実施形態に係る脈波検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing composition of a pulse wave detecting device concerning a 1st embodiment of the present invention. 輝度データの例を示す図である。It is a figure which shows the example of luminance data. 変位データの例を示す図である。It is a figure which shows the example of displacement data. 輝度データから補正データを生成する方法の例を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the example of the method of producing | generating correction data from luminance data. 独立成分分析を用いて脈拍推定を行う方法を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the method of performing a pulse estimation using independent component analysis. 第1の実施形態に係る脈波検出装置の動作の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of operation | movement of the pulse wave detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る脈波検出装置の変形例の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the modification of the pulse wave detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第2の実施形態に係る脈波検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the pulse-wave detection apparatus based on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る脈波検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the pulse-wave detection apparatus based on the 3rd Embodiment of this invention. 第3の実施形態に係る心拍数の推定方法の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the estimation method of the heart rate which concerns on 3rd Embodiment. 本発明の一実施形態に係る脈波検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing composition of a pulse wave detection device concerning one embodiment of the present invention. 一実施形態に係る脈波検出装置の動作の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of operation | movement of the pulse wave detection apparatus which concerns on one Embodiment. 本発明の各実施形態の各部を構成するハードウェアの例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the hardware which comprises each part of each embodiment of this invention.
 以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
 <<第1の実施形態>>
 まず、本発明の第1の実施形態について説明する。第1の実施形態に係る脈波検出装置11は、脈波を検出する装置である。脈波を検出するとは、具体的には、脈波により変化する信号を含むデータから、脈波により変化する信号を見出し、脈波の情報を導出することである。脈波の情報の例には、脈波により変化する信号の時系列データ、および脈拍数が含まれる。以下、脈波を検出することを、脈波検出とも呼ぶ。
<< First Embodiment >>
First, a first embodiment of the present invention will be described. The pulse wave detection device 11 according to the first embodiment is a device that detects a pulse wave. Specifically, to detect a pulse wave is to find a signal that changes due to the pulse wave from data including a signal that changes due to the pulse wave, and derive information on the pulse wave. Examples of pulse wave information include time-series data of a pulse wave-changed signal and a pulse rate. Hereinafter, detection of a pulse wave is also referred to as pulse wave detection.
 [構成]
 図1は、脈波検出装置11の構成を示すブロック図である。第1の実施形態では、脈波検出装置11と撮像装置30とが通信可能に接続される。脈波検出装置11と撮像装置30との間の通信の方法は、任意の通信方法(例えば、ケーブルを介した通信または無線通信等)でよい。
[Constitution]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the pulse wave detection device 11. In the first embodiment, the pulse wave detection device 11 and the imaging device 30 are communicably connected. The communication method between the pulse wave detection device 11 and the imaging device 30 may be any communication method (for example, communication via a cable or wireless communication).
 脈波検出装置11は、記憶部110、関心領域設定部111、輝度データ生成部112、変位データ生成部113、脈波情報導出部114、および出力部119を含む。 The pulse wave detection device 11 includes a storage unit 110, a region of interest setting unit 111, a luminance data generation unit 112, a displacement data generation unit 113, a pulse wave information derivation unit 114, and an output unit 119.
 関心領域設定部111、輝度データ生成部112、変位データ生成部113、脈波情報導出部114、および出力部119は、例えば、プログラムを実行する1つまたは複数のCPU(Central Processing Unit)により実現される。 The region of interest setting unit 111, the luminance data generation unit 112, the displacement data generation unit 113, the pulse wave information derivation unit 114, and the output unit 119 are realized by, for example, one or more CPUs (Central Processing Units) that execute a program. Be done.
 <撮像装置30>
 撮像装置30は、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の撮像素子を搭載する、撮像装置である。例えば、撮像装置30は、R(Red)成分、G(Green)成分、およびB(Blue)成分等の光の強度を測定する複数の受光素子を搭載する。撮像装置30は、既存の携帯端末装置に実装されているインカメラおよびアウトカメラのように、脈波検出装置11に一体となって搭載されているカメラでもよい。あるいは、撮像装置30は、外部端子を介して脈波検出装置11に接続された、デジタルカメラまたはウェブカメラ等でもよい。
<Imaging Device 30>
The imaging device 30 is an imaging device mounted with an imaging element such as a charge coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor. For example, the imaging device 30 mounts a plurality of light receiving elements that measure the intensity of light such as an R (Red) component, a G (Green) component, and a B (Blue) component. The imaging device 30 may be a camera integrally mounted on the pulse wave detection device 11, such as an in-camera and an out-camera mounted on an existing mobile terminal device. Alternatively, the imaging device 30 may be a digital camera, a web camera or the like connected to the pulse wave detection device 11 via an external terminal.
 撮像装置30は、脈波の検出の対象となる人物の顔の動画像を撮る。撮像装置30は、所定のフレームレートで対象の人物を一定時間(例えば数秒間または数分間)、継続的に撮像することで、動画像を取得する。以下、撮像により得られる、時間的に連続した複数の顔画像(換言すれば、時系列画像)のデータを、動画像データと称す。 The imaging device 30 captures a moving image of the face of a person to be detected as a pulse wave. The imaging device 30 acquires a moving image by continuously imaging a target person at a predetermined frame rate for a predetermined time (for example, several seconds or several minutes). Hereinafter, data of a plurality of temporally continuous face images (in other words, time-series images) obtained by imaging will be referred to as moving image data.
 動画像データの各フレームは、一例として、横640画素×縦480画素の矩形である。フレームに含まれる各画素は、色の輝度の情報を有する。輝度の情報は、階調値で与えられる。例えば、動画像がグレースケールの動画像である場合は、画素は、輝度を表す階調値を有する。動画像がカラーの動画像である場合は、画素は、例えば三原色であるR成分、G成分、およびB成分のそれぞれの輝度の階調値を有する。階調値は、例えば、8bitの情報で表される。なお、画素の階調値は、RGB表色系に基づくRGB値ではなく、RGB値と互いに変換可能な関係にある、他の表色系(HSV表色系,YUV表色系等)に基づく値により、表されてもよい。 Each frame of moving image data is, for example, a rectangle of 640 horizontal pixels × 480 vertical pixels. Each pixel included in the frame has color luminance information. The information of the luminance is given by the gradation value. For example, if the moving image is a grayscale moving image, the pixel has a tone value representing luminance. When the moving image is a color moving image, the pixel has, for example, gradation values of respective luminances of R, G, and B components which are three primary colors. The gradation value is represented, for example, by 8-bit information. Note that the gradation value of the pixel is not based on the RGB color system, but is based on another color system (HSV color system, YUV color system, etc.) that can be converted to the RGB value. It may be represented by a value.
 以下の説明において、画素に与えられた各色の輝度の階調値を、「画素値」または「輝度値」とも称する。 In the following description, the gradation value of the luminance of each color given to the pixel is also referred to as "pixel value" or "luminance value".
 なお、変更例として、撮像装置30は、動画像データを脈波検出装置11に出力する、撮像装置以外のデバイスに置き換えられてもよい。そのようなデバイスは、例えば、動画像データを記憶する記憶媒体から動画像データを読み取る読み取り装置、または記憶装置等である。また、他の変更例として、脈波検出装置11は、フラッシュメモリ等の記憶媒体から動画像データを読み出してもよい。あるいは、脈波検出装置11は、脈波検出装置11内の記憶領域において記憶されている動画像データを読み出してもよい。 As a modification, the imaging device 30 may be replaced with a device other than the imaging device that outputs moving image data to the pulse wave detection device 11. Such a device is, for example, a reader that reads moving image data from a storage medium that stores moving image data, or a storage device. In addition, as another modification, the pulse wave detection device 11 may read moving image data from a storage medium such as a flash memory. Alternatively, the pulse wave detection device 11 may read moving image data stored in a storage area in the pulse wave detection device 11.
 <脈波検出装置11の各部の構成>
 脈波検出装置11の各部による処理の対象となる動画像データの時間的範囲を、以下、「対象データ範囲」と称する。対象データ範囲は、取得された動画像データの一部または全部の長さである。例えば、脈波検出装置11は、30秒を対象データ範囲とする。対象データ範囲が動画像データよりも短い場合、脈波検出装置11は、複数の範囲をそれぞれ異なる対象データ範囲として、それぞれの対象データ範囲について、脈波の検出に係る処理を実行してもよい。なお、この場合における複数の範囲は、一部が互いに重複する範囲でもよい。
<Configuration of Each Part of Pulse Wave Detection Device 11>
Hereinafter, a temporal range of moving image data to be processed by each unit of the pulse wave detection device 11 will be referred to as “target data range”. The target data range is the length of part or all of the acquired moving image data. For example, the pulse wave detection device 11 sets 30 seconds as the target data range. If the target data range is shorter than the moving image data, the pulse wave detection device 11 may execute processing relating to the pulse wave detection for each target data range, with a plurality of ranges as different target data ranges. . Note that the plurality of ranges in this case may be ranges in which parts partially overlap with each other.
 <記憶部110>
 記憶部110は、脈波検出装置11が用いる情報、および、脈波検出装置11による処理により生成された情報を記憶する。記憶部110は、例えば、メモリである。記憶部110は、ハードディスク等の補助記憶装置でもよい。
<Storage unit 110>
The storage unit 110 stores information used by the pulse wave detection device 11 and information generated by processing by the pulse wave detection device 11. The storage unit 110 is, for example, a memory. The storage unit 110 may be an auxiliary storage device such as a hard disk.
 記憶部110は、例えば、撮像装置30から出力された動画像データを記憶してもよい。 The storage unit 110 may store, for example, moving image data output from the imaging device 30.
 <出力部119>
 出力部119は、脈波検出装置11により生成された情報を出力する。出力部119による出力の出力先の例には、表示装置、記憶装置、および通信ネットワークが含まれる。出力部119が情報を表示装置に出力する場合、出力部119は、表示装置が該情報を表示できるよう、情報を変換してもよい。なお、上記した表示装置および記憶装置は、脈波検出装置11の外部のデバイスであってもよいし、脈波検出装置11に含まれる構成要素であってもよい。
<Output unit 119>
The output unit 119 outputs the information generated by the pulse wave detection device 11. Examples of output destinations of the output by the output unit 119 include a display device, a storage device, and a communication network. When the output unit 119 outputs information to the display device, the output unit 119 may convert the information so that the display device can display the information. The display device and the storage device described above may be devices outside the pulse wave detection device 11 or may be components included in the pulse wave detection device 11.
 <関心領域設定部111>
 関心領域設定部111は、関心領域(Region Of Interest)を設定する。本開示における関心領域とは、画像の中の、脈波検出装置11による画像処理の対象となる領域のことである。関心領域は、ROI(Region Of Interest)とも表記される。脈波検出装置11は、関心領域に含まれる画素の画素値を、脈波の情報を検出するために使用する。
<Region of interest setting unit 111>
The region of interest setting unit 111 sets a region of interest. The region of interest in the present disclosure is a region in an image to be subjected to image processing by the pulse wave detection device 11. The region of interest is also referred to as ROI (Region Of Interest). The pulse wave detection device 11 uses the pixel values of the pixels included in the region of interest to detect pulse wave information.
 関心領域設定部111は、例えば、予め決められたアルゴリズムに従って(すなわち自動で)、関心領域を設定してもよい。例えば、関心領域設定部111は、代表的なフレームにおいて、顔の特徴点の検出を行い、その特徴点の座標に基づいて、予め決められたアルゴリズムに従って関心領域を設定してもよい。 The region of interest setting unit 111 may set the region of interest, for example, according to a predetermined algorithm (that is, automatically). For example, the region of interest setting unit 111 may detect a feature point of a face in a representative frame, and set the region of interest in accordance with a predetermined algorithm based on the coordinates of the feature point.
 上記顔の特徴点の検出には、既存の顔特徴点検出の手法が用いられればよい。顔特徴点検出の手法としては、例えば、Haar-like特徴の検出とAdaBoost(Adaptive Boosting)による学習とを組み合わせた検出手法が挙げられる。 An existing face feature point detection method may be used to detect the face feature points. As a face feature point detection method, for example, a detection method combining detection of Haar-like features and learning by AdaBoost (Adaptive Boosting) may be mentioned.
 上記予め決められたアルゴリズムは、特徴点を用いて領域を設定するアルゴリズムであればどのようなアルゴリズムでもよい。例として、関心領域設定部111は、「口の右端に相当する特徴点と、鼻の右端に相当する特徴点と、右目の下側の中央に相当する特徴点と、を頂点とする三角形の領域を関心領域として設定する」というアルゴリズムに従い、特定される領域を、関心領域として設定してもよい。 The predetermined algorithm may be any algorithm as long as it uses a feature point to set a region. As an example, the region-of-interest setting unit 111 “a triangular region whose apex is a feature point corresponding to the right end of the mouth, a feature point corresponding to the right end of the nose, and a feature point The specified region may be set as the region of interest according to an algorithm of “setting the region of interest as the region of interest”.
 上記代表的なフレームの選び方は、任意の選び方でよい。例えば、対象データ範囲に含まれるフレームのうち、最初のフレームが、代表的なフレームとして選択されてもよい。 The representative frame may be selected arbitrarily. For example, of the frames included in the target data range, the first frame may be selected as a representative frame.
 関心領域設定部111は、関心領域を指定する入力を受け付け、その入力に基づいて関心領域を設定してもよい。そのような場合、関心領域設定部111は、入力インタフェースを有していてもよい。出力部119が動画像データの全部または一部を表示装置に表示させ、人が、表示された情報を参照しながら、入力インタフェースを介して関心領域を指定する情報を入力してもよい。関心領域設定部111は、入力インタフェースから関心領域を指定する情報を受け取り、その受け取った情報に基づいて関心領域を設定してもよい。なお、関心領域を指定する情報は、例えば、図形を表す情報により表される。例として、画像中の2か所の点を選択することにより、関心領域設定部111は、その2か所の点を結ぶ線分を対角線とする、二辺が画像の横方向に平行な長方形の領域を、関心領域として設定してもよい。 The region of interest setting unit 111 may receive an input for specifying a region of interest and set the region of interest based on the input. In such a case, the region of interest setting unit 111 may have an input interface. The output unit 119 may cause the display device to display all or part of the moving image data, and a person may input information specifying the region of interest via the input interface while referring to the displayed information. The region of interest setting unit 111 may receive the information specifying the region of interest from the input interface, and set the region of interest based on the received information. In addition, the information which designates a region of interest is represented by the information showing a figure, for example. For example, by selecting two points in the image, the region-of-interest setting unit 111 makes a line segment connecting the two points a diagonal, and a rectangle having two sides parallel to the horizontal direction of the image The region of may be set as the region of interest.
 脈波検出装置11が「額」や「頬」等のパーツを認識可能である場合は、関心領域を指定する情報は、顔のパーツを指定する情報でもよい。そのような場合、関心領域設定部111は、代表的なフレームにおける、指定された顔のパーツが占める領域を特定し、その領域を、関心領域として設定すればよい。 When the pulse wave detection device 11 can recognize parts such as “forehead” and “cheeks”, the information specifying the region of interest may be information specifying the parts of the face. In such a case, the region-of-interest setting unit 111 may specify a region occupied by a part of the specified face in a representative frame, and set the region as a region of interest.
 関心領域設定部111は、異なる手順で特定された複数の領域を、関心領域として設定してもよい。 The region of interest setting unit 111 may set a plurality of regions identified by different procedures as the regions of interest.
 <輝度データ生成部112>
 輝度データ生成部112は、動画像データと、関心領域設定部111により設定された関心領域とを、入力として受け付け、輝度データを生成する。輝度データとは、本実施形態では、輝度値の時系列データである。
<Brightness Data Generation Unit 112>
The luminance data generation unit 112 receives moving image data and the region of interest set by the region of interest setting unit 111 as inputs, and generates luminance data. The luminance data is time-series data of luminance values in the present embodiment.
 輝度データ生成部112は、フレームごとに関心領域から得られる輝度値の、変動データを生成する。例えば、輝度データ生成部112は、各フレームの関心領域に含まれる各画素の、各色の輝度値の代表値を、算出する。これにより、輝度データ生成部112は、各色の輝度値の代表値の時系列データを生成する。動画像データの画素値がR成分、G成分、およびB成分のそれぞれの輝度値で表される場合は、輝度データ生成部112は、R成分、G成分およびB成分のそれぞれについて、輝度値の代表値の時系列データを生成する。以下、輝度値の代表値を、「輝度代表値」とも称す。 The luminance data generation unit 112 generates variation data of luminance values obtained from the region of interest for each frame. For example, the luminance data generation unit 112 calculates the representative value of the luminance value of each color of each pixel included in the region of interest of each frame. Thereby, the luminance data generation unit 112 generates time-series data of representative values of luminance values of the respective colors. When the pixel values of the moving image data are represented by respective luminance values of the R component, the G component, and the B component, the luminance data generation unit 112 generates the luminance values of the R component, the G component, and the B component. Generate time series data of representative values. Hereinafter, the representative value of the luminance value is also referred to as a “luminance representative value”.
 代表値は、関心領域内の各画素の画素値を代表する値である。代表値は、例えば、平均値、中央値、または最頻値等である。なお、平均値は、算術平均でもよいし、幾何平均や調和平均でもよい。 The representative value is a value representing the pixel value of each pixel in the region of interest. The representative value is, for example, an average value, a median value, or a mode value. The average value may be an arithmetic mean, a geometric mean or a harmonic mean.
 動画像データにおけるt番目(t=1,2,3,・・・)のフレームをフレームtとする。フレームtの座標(i, j)におけるR成分、G成分、およびB成分の輝度値をそれぞれRt(i, j)、Gt(i, j)、およびBt(i, j)とする。関心領域をROIとすると、例として、関心領域内の画素のG成分の輝度代表値Gt_repは、下記の式で算出される。 A t-th (t = 1, 2, 3,...) Frame in moving image data is a frame t. Let R t (i, j), G t (i, j), and B t (i, j) be the luminance values of the R component, G component, and B component at coordinates (i, j) of frame t, respectively. . Assuming that the region of interest is R OI , as an example, the luminance representative value G t — rep of the G component of the pixel in the region of interest is calculated by the following equation.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
ただし、記号「S」は、関心領域ROIの面積、すなわち、関心領域ROIに含まれる画素の数である。この算出式は、輝度代表値として各輝度値の算術平均が採用される場合の算出式である。特に、関心領域が矩形であり、is≦i≦ie、js≦j≦jeを満たす点(i, j)の集合である場合、Gt_repは、下記の式で算出される。 Here, the symbol “S” is the area of the region of interest R OI , that is, the number of pixels included in the region of interest R OI . This calculation formula is a calculation formula in the case where the arithmetic mean of each brightness value is adopted as the brightness representative value. In particular, when the region of interest is a rectangle and is a set of points (i, j) satisfying i s ≦ i ≦ i e and j s ≦ j ≦ j e , Gt_rep is calculated by the following equation.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
R成分の輝度代表値Rt_rep、およびB成分の輝度代表値Bt_repの算出方法も、同様である。 The calculation method of the luminance representative value R t _rep of the R component and the luminance representative value B t _rep of the B component is the same.
 輝度データ生成部112は、対象データ範囲に含まれる各フレームについて、輝度代表値Rt_rep、Gt_rep、およびBt_repを算出する。輝度データ生成部112は、それぞれのフレームの輝度代表値を時系列に並べることで、各色の輝度代表値の時系列データR_rep、G_rep、およびB_repを生成する。 The luminance data generation unit 112 calculates luminance representative values R t _rep, G t _rep, and B t _rep for each frame included in the target data range. The luminance data generation unit 112 generates time series data R_rep, G_rep, and B_rep of luminance representative values of the respective colors by arranging the luminance representative values of the respective frames in time series.
 図2は、輝度データG_repのグラフの例を示す図である。図2の例は、30フレーム/秒のフレームレートで取得された、30秒間分(すなわち、端点を含めて901フレーム)の画像に対して生成された、輝度データG_repの例である。横軸の値は、対象データ範囲に含まれるフレームの番号であり、縦軸の値は、輝度代表値Gt_repの値(Intensity)である。輝度データの横軸の値は、時間(範囲は0秒から30秒)で表されてもよい。輝度データは、脈波を示す時系列データである。輝度データ生成部112が生成する輝度データ自体が、脈波の情報の1つである。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a graph of the luminance data G_rep. The example of FIG. 2 is an example of luminance data G_rep generated for an image of 30 seconds (ie, 901 frames including end points) acquired at a frame rate of 30 frames / second. The value on the horizontal axis is the number of the frame included in the target data range, and the value on the vertical axis is the value (Intensity) of the luminance representative value G t — rep. The value of the horizontal axis of the luminance data may be represented by time (in the range of 0 seconds to 30 seconds). The luminance data is time series data indicating a pulse wave. The luminance data itself generated by the luminance data generation unit 112 is one of pulse wave information.
 <変位データ生成部113>
 変位データ生成部113は、動画像データを入力として受け付け、対象データ範囲における、変位データを生成する。変位データは、被測定者の顔の動きを示すデータである。変位データは、被測定者の顔の、画像における位置の変化、および、画像に対する向きの変化にしたがって変動する信号の、時系列データである。
<Displacement Data Generation Unit 113>
The displacement data generation unit 113 receives moving image data as an input, and generates displacement data in a target data range. The displacement data is data indicating the movement of the face of the subject. The displacement data is time-series data of a change in position in the image of the face of the subject and a signal that changes in accordance with the change in orientation with respect to the image.
 変位データ生成部113は、例えば、少なくとも1つの特徴点の、画像における座標値に基づき、変位データを生成する。より具体的には、例えば、変位データ生成部113は、ある特徴点の、横方向の座標値を、フレームごとに特定する。そして、変位データ生成部113は、その座標値を時系列で並べることにより、変位データを生成する。顔から特徴点を抽出する方法は、既に述べた方法と同様でよい。 The displacement data generation unit 113 generates displacement data, for example, based on coordinate values of at least one feature point in an image. More specifically, for example, the displacement data generation unit 113 specifies, for each frame, the coordinate values in the lateral direction of a certain feature point. Then, the displacement data generation unit 113 generates displacement data by arranging the coordinate values in time series. The method of extracting feature points from the face may be similar to the method described above.
 図3は、上記の例に従って生成される変位データの例である。縦軸は画像における、対象の特徴点の横方向の位置を示す座標値「x」である。画像が横方向に640ピクセルの長さを持つ場合、「x」の値域は、例えば、0から639の範囲である。 FIG. 3 is an example of displacement data generated according to the above example. The vertical axis is a coordinate value "x" indicating the horizontal position of the target feature point in the image. When the image has a length of 640 pixels in the horizontal direction, the range of “x” is, for example, in the range of 0 to 639.
 使用される特徴点は、例えば、鼻の輪郭上の特徴点の1つである。鼻は、被測定者が撮像装置30に対して正対した場合に撮像装置30に最も近い部位である。また、鼻は、被測定者が顔を回転させる場合の回転軸からの距離が、他の部位に比べ遠い。そのため、鼻の特徴点の座標値は、他の部位の座標値に比べて顔の向きの変化が反映されやすい。 The feature point used is, for example, one of the feature points on the contour of the nose. The nose is the part closest to the imaging device 30 when the person to be measured faces the imaging device 30. Further, the nose is far from the rotation axis when the subject rotates the face, as compared with other parts. Therefore, the coordinate values of the nose feature points are more likely to reflect changes in the face orientation than the coordinate values of other parts.
 なお、被測定者が、画像における横方向と被測定者にとっての左右方向が一致するように撮影される場合は、画像の横方向は、被測定者にとっての左右方向に一致する。発明者らの知見によれば、被測定者にとっての上下方向の座標値の変動よりも、左右方向の座標値の変動の方が、脈波の情報を妨害する信号(すなわちノイズ)を発生しやすい傾向がある。 When the subject is photographed such that the lateral direction in the image matches the lateral direction for the subject, the lateral direction of the image matches the lateral direction for the subject. According to the findings of the inventors, the fluctuation of the coordinate value in the horizontal direction generates a signal (that is, noise) that interferes with the pulse wave information, rather than the fluctuation of the coordinate value in the vertical direction for the subject. It tends to be easy.
 本開示において、被測定者にとっての“左右方向”とは、被測定者が直立した場合における、顔の正面の方向と鉛直方向とに垂直な方向である。左右方向は、例えば、被測定者の両目を通る直線に平行な方向に相当する。左右方向は、例えば、被測定者の首の長さ方向に対して垂直である。 In the present disclosure, the “left and right direction” for the subject is a direction perpendicular to the front direction and the vertical direction of the face when the subject is upright. The left and right direction corresponds to, for example, a direction parallel to a straight line passing through the eyes of the subject. The lateral direction is, for example, perpendicular to the length direction of the neck of the subject.
 被測定者が、画像における横方向と被測定者にとっての左右方向が一致するように撮影されることが、前提となっていない場合、変位データ生成部113は、画像において被測定者にとっての左右方向に相当する方向を、特定してから、その方向における位置を示す座標値を取得してもよい。変位データ生成部113は、例えば、代表的なフレームにおける、被測定者の両目の位置を検出し、両目を通る直線の方向を、画像において被測定者にとっての左右方向に相当する方向として特定すればよい。 If it is not assumed that the subject is photographed so that the lateral direction in the image matches the left-right direction for the subject, the displacement data generation unit 113 generates the right and left for the subject in the image. After identifying the direction corresponding to the direction, the coordinate value indicating the position in that direction may be acquired. The displacement data generation unit 113 detects, for example, the positions of the eyes of the subject in a typical frame, and specifies the direction of a straight line passing through both eyes as a direction corresponding to the lateral direction of the subject in the image. Just do it.
 なお、上下方向の座標値の変動もノイズの原因となり得るので、変位データ生成部113は、上下方向の座標値の変動を用いて、変位データを生成してもよい。例えば、変位データ生成部113は、上下方向の座標値の時系列データを、変位データとして生成してもよい。 In addition, since the fluctuation of the coordinate value in the vertical direction may also be a cause of the noise, the displacement data generation unit 113 may generate the displacement data using the fluctuation of the coordinate value in the vertical direction. For example, the displacement data generation unit 113 may generate time-series data of coordinate values in the vertical direction as displacement data.
 変位データの生成方法は、上記の例に限られない。例えば、変位データ生成部113は、ある特徴点の二次元的な位置の推移を示す時系列データを、変位データとして生成してもよい。また、変位データ生成部113は、ある特徴点の基準位置からの距離の推移を示す時系列データを、変位データとして生成してもよい。そのような場合、基準位置は、例えば、横方向の座標値の最頻値と、縦方向の座標値の最頻値とで特定される点である。 The method of generating displacement data is not limited to the above example. For example, the displacement data generation unit 113 may generate, as displacement data, time-series data indicating transition of a two-dimensional position of a certain feature point. In addition, the displacement data generation unit 113 may generate, as displacement data, time series data indicating transition of the distance from a reference position of a certain feature point. In such a case, the reference position is, for example, a point specified by the mode value of the coordinate values in the horizontal direction and the mode value of the coordinate values in the vertical direction.
 変位データ生成部113は、複数の特徴点の位置の変化に基づいて変位データを生成してもよい。そのような場合、変位データ生成部113は、複数の特徴点の位置の情報を統合し、複数の特徴点の位置の変化に基づく1つの変数の推移を示す時系列データを、変位データとして生成してもよい。 The displacement data generation unit 113 may generate displacement data based on changes in the positions of the plurality of feature points. In such a case, the displacement data generation unit 113 integrates information on positions of a plurality of feature points, and generates time-series data indicating transition of one variable based on changes in positions of a plurality of feature points as displacement data. You may
 例えば、変位データ生成部113は、目、鼻、および口の特徴点から複数点抽出し、それら複数点それぞれの横方向の座標値の推移を取得してもよい。そして、変位データ生成部113は、その複数点の座標値の平均の推移を示す時系列データを、変位データとして生成してもよい。 For example, the displacement data generation unit 113 may extract a plurality of points from the eye, nose, and mouth feature points, and acquire the transition of the coordinate values in the horizontal direction of each of the plurality of points. Then, the displacement data generation unit 113 may generate, as displacement data, time-series data indicating the transition of the average of the coordinate values of the plurality of points.
 変位データ生成部113は、特許文献3に記載されるように、複数の特徴点の位置の変化に基づき、各フレームにおける顔の回転角度を求め、回転角度の推移を示す時系列データを、変位データとして生成してもよい。 As described in Patent Document 3, the displacement data generation unit 113 determines rotation angles of faces in each frame based on changes in positions of a plurality of feature points, and displaces time-series data indicating transition of the rotation angles. It may be generated as data.
 <脈波情報導出部114>
 脈波情報導出部114は、輝度データと変位データとに基づく、脈波の情報を導出する。
<Pulse wave information deriving unit 114>
The pulse wave information deriving unit 114 derives pulse wave information based on the luminance data and the displacement data.
 第1の実施形態における脈波情報導出部114は、補正部1141と、脈拍数推定部1142とを含む。補正部1141が、変位データに基づき、輝度データを補正する。そして、脈拍数推定部1142が、補正後の輝度データである補正データに基づき、被測定者の脈拍数を推定する。 The pulse wave information deriving unit 114 in the first embodiment includes a correcting unit 1141 and a pulse rate estimating unit 1142. The correction unit 1141 corrects the luminance data based on the displacement data. Then, the pulse rate estimation unit 1142 estimates the pulse rate of the subject based on the correction data that is the luminance data after the correction.
 以下、補正部1141が輝度データを補正する方法の具体例を説明する。 Hereinafter, a specific example of a method of correcting the luminance data by the correction unit 1141 will be described.
 補正部1141は、例えば、次の手順により、変位の大きさが輝度データに与えた影響の大きさを見積もる。 The correction unit 1141 estimates, for example, the magnitude of the influence of the magnitude of the displacement on the luminance data according to the following procedure.
 補正部1141は、変位データから、変位データの基準値からの差分を表すデータである、変位差分データを得る。変位差分データは、変位データにおけるデータ値の、変位データの基準値からのずれの、時系列データである。変位データにおけるデータ値をx(t)とし、変位データの基準値をμとすると、変位差分データにおけるデータ値dx(t)は、dx(t)=x(t)-μである。基準値μは、例えば、測定範囲におけるデータ値x(t)の平均値である。補正部1141は、各時刻におけるdx(t)を算出し、dx(t)の時系列データを得る。 The correction unit 1141 obtains displacement difference data, which is data representing the difference from the reference value of the displacement data, from the displacement data. The displacement difference data is time-series data of the deviation of the data values in the displacement data from the reference value of the displacement data. When the data values in the displacement data as x (t), the reference value of the displacement data and mu x, data value dx in the displacement difference data (t) is dx (t) = x (t) - [mu] x. The reference value μ x is, for example, an average value of the data values x (t) in the measurement range. The correction unit 1141 calculates dx (t) at each time to obtain time-series data of dx (t).
 また、補正部1141は、輝度データから、輝度データの基準値からの差分を表すデータである、輝度差分データを得る。輝度差分データは、データ値の、輝度データの基準値からのずれの、時系列データである。輝度データにおけるデータ値をI(t)とし、輝度データの基準値をμとすると、変位差分データにおけるデータ値dI(t)は、dI(t)=I(t)-μである。基準値μは、例えば、測定範囲におけるデータ値I(t)の平均値である。補正部1141は、各時刻におけるdI(t)を算出し、dI(t)の時系列データを得る。 Further, the correction unit 1141 obtains luminance difference data, which is data representing a difference from the reference value of the luminance data, from the luminance data. The luminance difference data is time-series data of the deviation of the data values from the reference value of the luminance data. The data value in the luminance data as I (t), when the reference value of the luminance data and mu I, the data value dI of the displacement difference data (t) is a dI (t) = I (t) - [mu] I. The reference value μ I is, for example, an average value of data values I (t) in the measurement range. The correction unit 1141 calculates dI (t) at each time to obtain time-series data of dI (t).
 補正部1141は、色成分ごとの輝度データに対し、それぞれ、輝度差分データを得てもよい。補正部1141は、いずれか1つの輝度データに対し、輝度差分データを得てもよい。以下の例では、補正部1141は、R成分、G成分、B成分のそれぞれの輝度データに基づき、輝度差分データdR、dG、およびdBを得たとする。 The correction unit 1141 may obtain luminance difference data for each of the luminance data for each color component. The correction unit 1141 may obtain luminance difference data for any one of the luminance data. In the following example, it is assumed that the correction unit 1141 obtains the luminance difference data dR, dG, and dB based on the luminance data of each of the R component, the G component, and the B component.
 変位差分データと輝度差分データとを得た後、補正部1141は、変位差分データと輝度差分データとの関係を表す係数αを求める。 After obtaining the displacement difference data and the luminance difference data, the correction unit 1141 obtains a coefficient α that represents the relationship between the displacement difference data and the luminance difference data.
 具体例を示す。変位の差分の大きさと、輝度データに与える影響の大きさ(すなわち、輝度値の変化量)との関係が、線形であると仮定するならば、変位に起因する輝度の変化を表すデータは、変位差分データのデータ値を定数倍することにより表される。そこで、補正部1141は、変位差分データのデータ値のそれぞれにαを乗じて得られる値と輝度差分データのデータ値との間の平均二乗誤差が、最小になるような、αの値を求める。このように求められるαは、変位差分データのデータ値の各々に乗じる値として考えられる値のうち、変位差分データのデータ値の各々に乗じて得られるデータ値の時系列データが、輝度差分データおよび輝度データに最も類似する、値である。αは、いわば、変位が輝度データに与える影響の程度を表す値である。αは、座標値を輝度値に変換する係数である。 A concrete example is shown. Assuming that the relationship between the magnitude of the displacement difference and the magnitude of the effect on the luminance data (ie, the amount of change in the luminance value) is linear, data representing the change in luminance due to the displacement is It is expressed by multiplying the data value of the displacement difference data by a constant. Therefore, the correction unit 1141 obtains the value of α such that the mean square error between the value obtained by multiplying each of the data values of the displacement difference data by α and the data value of the luminance difference data is minimized. . Among the values that can be considered as a value by which each of the data values of the displacement difference data is calculated, α obtained in this way is time difference data of data values obtained by multiplying each of the data values of the displacement difference data. And the value most similar to the luminance data. α is a value representing the degree of influence of the displacement on the luminance data. α is a coefficient for converting coordinate values into luminance values.
 変位差分データのデータ値にαを乗じて得られる時系列データは、変位に起因する輝度の変化を表すデータである。したがって、補正部1141は、輝度データのデータ値に対し、フレームごとに、変位差分データのデータ値とαとの積を減算することで、変位による輝度の変化について補正された、補正データを得る。 Time-series data obtained by multiplying the data value of the displacement difference data by α is data representing a change in luminance caused by the displacement. Therefore, the correction unit 1141 obtains the correction data corrected for the change in the luminance due to the displacement by subtracting the product of the data value of the displacement difference data and α with respect to the data value of the luminance data for each frame. .
 図4は、輝度データから補正データを生成する方法の例を概念的に示す図である。この例では、補正部1141は、「輝度データ」と、「変位差分データのα倍」との差分を、「補正データ」として生成する。 FIG. 4 is a diagram conceptually showing an example of a method of generating correction data from luminance data. In this example, the correction unit 1141 generates a difference between “brightness data” and “α times of displacement difference data” as “correction data”.
 補正部1141により生成された補正データは、輝度データから、顔の位置と向きとの変化に起因する成分が抑制されたデータである。つまり、補正データは、輝度データのうち、脈波に起因する信号が抽出された(言い換えれば、強調された)、脈波の情報である。脈波検出装置11は、出力部119により、補正データを出力してもよい。 The correction data generated by the correction unit 1141 is data from the luminance data in which components resulting from changes in the position and orientation of the face are suppressed. That is, the correction data is pulse wave information from which the signal derived from the pulse wave is extracted (in other words, emphasized) of the luminance data. The pulse wave detection device 11 may output the correction data from the output unit 119.
 変位データに基づいて輝度データを補正する方法は、上記の例に限られないが、上記の例以外の例は、後の[変形例1-2]の説明において説明する。 The method of correcting the luminance data based on the displacement data is not limited to the above example, but examples other than the above example will be described later in the description of [Modification 1-2].
 本実施形態の脈波検出装置11は、さらに、脈拍数推定部1142により、被測定者の脈拍数を推定する。以下、脈拍数推定部1142による脈拍数の推定方法の例を説明する。 The pulse wave detection device 11 of the present embodiment further uses the pulse rate estimation unit 1142 to estimate the pulse rate of the subject. Hereinafter, an example of a pulse rate estimation method by the pulse rate estimation unit 1142 will be described.
 脈拍数推定部1142は、補正データに対し、周波数スペクトルに変換する変換処理を実行する。周波数スペクトルへの変換処理の例としては、離散フーリエ変換(DFT:Discrete Fourier Transform)、および離散コサイン変換(DCT:Discrete Cosine Transform)等がある。 The pulse rate estimation unit 1142 performs a conversion process of converting the correction data into a frequency spectrum. Examples of transformation processing to a frequency spectrum include Discrete Fourier Transform (DFT), Discrete Cosine Transform (DCT), and the like.
 脈拍数推定部1142は、変換処理によって、周波数スペクトルを生成する。以下の説明では、周波数スペクトルの一態様として、パワースペクトルを想定する。 The pulse rate estimation unit 1142 generates a frequency spectrum by conversion processing. In the following description, a power spectrum is assumed as one aspect of a frequency spectrum.
 なお、複数の補正データ(例えば、R成分、G成分、B成分のそれぞれの補正データ)がある場合、脈拍数推定部1142は、複数の補正データのそれぞれにつき、周波数スペクトルを生成してもよい。あるいは、脈拍数推定部1142は、複数の補正データを統合する(例えば、データ値をフレームごとに合計する)ことで1つの時系列データを生成した後、その生成した時系列データの周波数スペクトルを生成してもよい。あるいは、脈拍数推定部1142は、複数の補正データのうち信頼できる補正データを選択し、その選択された補正データの周波数スペクトルを生成してもよい。信頼できる補正データの例としては、G成分の補正データ、および、データ値の分散が最も小さい補正データ等が挙げられる。データ値の分散が最も小さい補正データが信頼できると言える理由は、補正前の輝度データにおいては、通常、脈波に由来するシグナルの変動値に比べノイズに由来するシグナルの変動値が大きいからである。つまり、データ値の分散がより小さいことは、補正によりノイズがより適切に低減できたことを意味するからである。 When there is a plurality of correction data (for example, correction data of each of R component, G component, and B component), pulse rate estimating unit 1142 may generate a frequency spectrum for each of the plurality of correction data. . Alternatively, the pulse rate estimation unit 1142 integrates a plurality of correction data (for example, sums data values for each frame) to generate one time-series data, and then generates a frequency spectrum of the generated time-series data. It may be generated. Alternatively, the pulse rate estimation unit 1142 may select reliable correction data from among a plurality of correction data, and generate a frequency spectrum of the selected correction data. Examples of reliable correction data include G component correction data and correction data with the smallest variance of data values. The reason why the correction data with the smallest variance of the data values can be said to be reliable is that in the luminance data before correction, the fluctuation value of the signal derived from noise is usually larger than the fluctuation value of the signal derived from pulse wave. is there. That is, the smaller variance of the data values means that the correction can reduce the noise more appropriately.
 脈拍数推定部1142は、生成した周波数スペクトルに基づき、脈拍推定を行う。脈拍推定とは、脈拍数の推定値を導出することである。 The pulse rate estimation unit 1142 estimates the pulse based on the generated frequency spectrum. Pulse estimation is to derive an estimate of the pulse rate.
 具体的には、脈拍数推定部1142は、まず、周波数スペクトルの、被測定者の脈拍数が取りうる範囲(例えば、50~180[bpm(beats per minute)])に相当する周波数領域(約0.83~3[Hz][[])において、強度が最大値をとる周波数を特定する。そして、脈拍数推定部1142は、特定された周波数を、脈拍数として決定する。脈拍数の単位は[bpm]でもよい。脈拍数推定部1142は、単位に合わせて、脈拍数を示す数値を換算してもよい。単位が[bpm]である場合は、脈拍数の値は、単位が[Hz]である場合の数値に60を乗じて得られる実数でもよいし、その実数値に最も近い整数でもよい。 Specifically, the pulse rate estimation unit 1142 first determines a frequency region (about 50 to 180 bpm (beats per minute)) of the frequency spectrum that the subject's pulse rate can take (for example, approximately In 0.83 to 3 [Hz] [[]), the frequency at which the intensity takes the maximum value is specified. Then, the pulse rate estimation unit 1142 determines the identified frequency as the pulse rate. The unit of pulse rate may be [bpm]. The pulse rate estimation unit 1142 may convert a numerical value indicating the pulse rate in accordance with the unit. When the unit is [bpm], the value of the pulse rate may be a real number obtained by multiplying the numerical value when the unit is [Hz] by 60, or an integer closest to the real value.
 なお、異なる色成分につき生成される周波数スペクトル等、複数の周波数スペクトルがある場合、脈拍数推定部1142は、複数の周波数スペクトルのそれぞれから、上述の方法で脈拍数を導出してもよい。そのような場合、複数の脈拍数が導出されるので、脈拍数推定部1142は、導出された複数の脈拍数の代表値(平均値または中央値等)を、推定される脈拍数として決定してもよい。G成分は他の色成分よりもよく血液に吸収されるため、脈拍数推定部1142は、G成分に対して他の色成分よりも大きい重みを与えた上で算出される加重平均値を、代表値として算出してもよい。 When there are a plurality of frequency spectra such as frequency spectra generated for different color components, the pulse rate estimation unit 1142 may derive the pulse rate from each of the plurality of frequency spectra by the above-described method. In such a case, since a plurality of pulse rates are derived, the pulse rate estimating unit 1142 determines a representative value (average value or median value) of the plurality of derived pulse rates as an estimated pulse rate. May be Since the G component is absorbed into the blood better than the other color components, the pulse rate estimation unit 1142 gives a weighted average to the G component after giving more weight to the other color components, It may be calculated as a representative value.
 脈波情報導出部114は、脈拍推定により導出された脈拍数を示す情報を出力部119に送出する。脈拍数を示す情報は、例えば、脈拍数の数値を表す電気的信号、脈拍数の数値を示すテキスト形式のデータ、および脈拍数の数値の表示を含む画像等である。 The pulse wave information deriving unit 114 sends information indicating the pulse rate derived by pulse estimation to the output unit 119. The information indicating the pulse rate is, for example, an electrical signal indicating the pulse rate numerical value, text data indicating the pulse rate numerical value, and an image including display of the pulse rate numerical value.
 [変形例1-1]
 脈拍推定の方法の変形例を説明する。脈拍数推定部1142は、各色成分(すなわち、R成分、G成分、B成分)に係る補正データに対して非特許文献1に記載されるような独立成分分析を行うことで、独立成分を導出してもよい。図5は、独立成分分析を用いて脈拍推定を行う方法を概念的に示す図である。図5に示すように、独立成分分析により、3つの補正データからは、3つの独立成分を示す成分データ(時系列)が得られる。脈拍数推定部1142は、得られた3つの成分データのそれぞれを周波数スペクトルに変換することで、3つの周波数スペクトル(図5における「成分データ(周波数)」)を得る。脈拍数推定部1142は、このようにして得られた周波数スペクトルから、脈拍数を導出する。
[Modification 1-1]
A variation of the method of pulse estimation will be described. The pulse rate estimation unit 1142 derives independent components by performing independent component analysis as described in Non-Patent Document 1 on correction data relating to each color component (that is, R component, G component, B component). You may FIG. 5 is a diagram conceptually illustrating a method of performing pulse estimation using independent component analysis. As shown in FIG. 5, component data (time series) indicating three independent components can be obtained from the three correction data by independent component analysis. The pulse rate estimation unit 1142 obtains three frequency spectra ("component data (frequency)" in FIG. 5) by converting each of the obtained three component data into a frequency spectrum. The pulse rate estimation unit 1142 derives a pulse rate from the frequency spectrum obtained in this way.
 独立成分の周波数スペクトルから脈拍数を導出する方法は、例えば次の通りである。脈拍数推定部1142は、3つの周波数スペクトルの、被測定者の脈拍数が取りうる範囲に相当する周波数領域において、最大のピークを特定する(図5において「脈拍数を示すピーク」)。脈拍数推定部1142は、この特定されたピークの周波数を、推定される脈拍数として決定する。 The method of deriving the pulse rate from the frequency spectrum of the independent component is, for example, as follows. The pulse rate estimation unit 1142 identifies the largest peak in the frequency domain corresponding to the range that the subject's pulse rate can take in the three frequency spectra (“peak indicating pulse rate” in FIG. 5). The pulse rate estimation unit 1142 determines the frequency of the identified peak as the estimated pulse rate.
 [動作]
 脈波検出装置11の動作について説明する。図6は、脈波検出装置11の動作の流れを示すフローチャートである。なお、各処理は、各処理がプログラムを実行するデバイスによって実行される場合においては、プログラムの中の命令の順序に従って実行されればよい。各処理が別個のデバイスによって実行される場合においては、処理を完了したデバイスが次の処理を実行するデバイスに通知を行うことで、次の処理が実行されればよい。なお、処理を行う各部は、めいめいの処理に必要なデータを、そのデータを生成した部から受け取るか、記憶部110から読み出せばよい。
[Operation]
The operation of the pulse wave detection device 11 will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the operation of the pulse wave detection device 11. Each process may be performed according to the order of instructions in the program when the process is performed by a device that executes the program. In the case where each process is performed by a separate device, the next process may be performed by notifying the device which has completed the process to the device that executes the next process. Note that each unit that performs processing may receive data necessary for the respective processing from the unit that generated the data or may read the data from the storage unit 110.
 まず、脈波検出装置11は、撮像装置30から動画像データを取得する(ステップS11)。 First, the pulse wave detection device 11 acquires moving image data from the imaging device 30 (step S11).
 すると、関心領域設定部111が、関心領域を設定する(ステップS12)。 Then, the region of interest setting unit 111 sets a region of interest (step S12).
 そして、輝度データ生成部112が、各フレームの関心領域に含まれる画素の輝度値から輝度データを生成する(ステップS13)。 Then, the luminance data generation unit 112 generates luminance data from the luminance values of the pixels included in the region of interest of each frame (step S13).
 変位データ生成部113は、各フレームの特定の特徴点の位置から変位データを生成する(ステップS14)。 The displacement data generation unit 113 generates displacement data from the position of a specific feature point of each frame (step S14).
 輝度データと変位データとが生成されると、脈波情報導出部114の補正部1141が、変位データに基づき輝度データを補正する(ステップS15)。そして、脈波情報導出部114の脈拍数推定部1142が、補正されたデータに基づき脈拍数を推定する(ステップS16)。 When the luminance data and the displacement data are generated, the correction unit 1141 of the pulse wave information deriving unit 114 corrects the luminance data based on the displacement data (step S15). Then, the pulse rate estimation unit 1142 of the pulse wave information deriving unit 114 estimates the pulse rate based on the corrected data (step S16).
 そして、出力部119が、推定された脈拍数を示す情報を出力する(ステップS17)。 Then, the output unit 119 outputs information indicating the estimated pulse rate (step S17).
 なお、脈波検出装置11は、時系列データの生成を、動画像データが取得されている時にリアルタイムに行ってもよい。すなわち、脈波検出装置11は、ステップS12からステップS14の処理における各フレームに対する処理を、動画像データが分析に十分な長さになっているか否かに関わらず、随時実行してよい。そのような場合、記憶部110は、輝度データと変位データとを蓄積する。そして、所定のフレーム数分のデータが蓄積された場合に、脈波検出装置11はステップS15以降の処理を実行すればよい。 The pulse wave detection device 11 may generate time-series data in real time when moving image data is acquired. That is, the pulse wave detection device 11 may execute the processing for each frame in the processing from step S12 to step S14 as needed regardless of whether the moving image data has a sufficient length for analysis. In such a case, the storage unit 110 stores the luminance data and the displacement data. Then, when data for a predetermined number of frames is accumulated, the pulse wave detection device 11 may execute the processing of step S15 and subsequent steps.
 上記の処理の順番は一例である。各処理の順番は、本開示において開示される技術思想を逸脱しない限りにおいて自由に変更され得る。 The order of the above processing is an example. The order of each process can be freely changed without departing from the technical concept disclosed in the present disclosure.
 [効果]
 第1の実施形態に係る脈波検出装置11によれば、被測定者の顔が動くことによる脈波の情報の精度の低下が、抑制される。
[effect]
According to the pulse wave detection device 11 according to the first embodiment, the decrease in the accuracy of the pulse wave information due to the movement of the face of the person to be measured is suppressed.
 その理由は、脈波情報導出部114の補正部1141により、輝度データが変位データに基づいて補正されることで、より脈波を表すデータが強調された輝度データが得られるからである。 The reason is that the luminance data is corrected based on the displacement data by the correction unit 1141 of the pulse wave information deriving unit 114, whereby luminance data in which data representing the pulse wave is emphasized can be obtained.
 発明者らの試験によれば、上述した係数αを変位差分データに乗じることで得られる時系列データを、輝度データから減算する、という補正により生成される補正データを用いて導出される脈拍数は、上記補正を行わない場合に比べ精度が良いことが分かっている。 According to the tests of the inventors, a pulse rate derived using correction data generated by correction of subtracting time-series data obtained by multiplying displacement difference data by the coefficient α described above from luminance data It is known that the accuracy is better than the case where the above correction is not performed.
 [変形例1-2]
 変位データに基づいて輝度データを補正する方法の、上述の例以外の例を説明する。
[Modification 1-2]
An example other than the above-described example of the method of correcting the luminance data based on the displacement data will be described.
 補正部1141は、変位差分データの各データ値dx(t)をβ乗することで得られる時系列データが、輝度データに最も類似するような、βの値を求めてもよい。類似性の判定方法については後述する。そして、補正部1141は、変位差分データの各データ値dx(t)をβ乗することで得られる時系列データのデータ値を、フレームごとに、輝度データのデータ値から減算することで、補正データを生成してもよい。 The correction unit 1141 may obtain a value of β such that time series data obtained by raising each data value dx (t) of displacement difference data to the power of β is most similar to luminance data. The determination method of similarity is mentioned later. Then, the correction unit 1141 performs correction by subtracting the data value of time-series data obtained by raising each data value dx (t) of displacement difference data to β, from the data value of luminance data for each frame. Data may be generated.
 より一般化して言えば、補正部1141は、変位差分データのデータ値dx(t)を加工する関数f(dx(t))を複数用意し、関数のそれぞれを変位差分データのデータ値dx(t)に対して適用することで複数の時系列データを生成し、生成した時系列データのうち、輝度データに最も類似する時系列データを生成する関数を特定してもよい。そして、補正部1141は、特定した関数を変位差分データのデータ値dx(t)に対して適用することで生成する時系列データを、輝度データのデータ値から減算することで、補正データを生成してもよい。 More generally speaking, the correction unit 1141 prepares a plurality of functions f (dx (t)) for processing the data value dx (t) of the displacement difference data, and sets each of the functions to the data value dx of the displacement difference data A plurality of time series data may be generated by applying to t), and among the generated time series data, a function that generates time series data most similar to luminance data may be specified. Then, the correction unit 1141 generates correction data by subtracting time-series data generated by applying the specified function to the data value dx (t) of displacement difference data from the data value of luminance data. You may
 上記の複数の関数f(dx(t))は、パラメータを含む所定の種類の関数であって、パラメータの値が異なる関数でもよい。例えば、第1の実施形態の説明において既に説明された方法は、パラメータαの値が異なる、複数の関数f(dx(t))=dx(t)×αを用いることに、相当する。 The plurality of functions f (dx (t)) described above may be functions of a predetermined type including parameters, and the values of the parameters may be different. For example, the method already described in the description of the first embodiment corresponds to using a plurality of functions f (dx (t)) = dx (t) × α in which the value of the parameter α is different.
 データ値dx(t)を加工する関数f(dx(t))の他の例は、次の通りである。
・f(dx(t))={dx(t)}^β (ただし「^」は累乗を表す)
・f(dx(t))={dx(t)}^β/γ
・f(dx(t))=dx(t)/(dx(t)+β)
 ただし、上記はあくまで例である。
Another example of the function f (dx (t)) for processing the data value dx (t) is as follows.
F (dx (t)) = {dx (t)} ^ β (where “^” represents a power)
F (dx (t)) = {dx (t)} ^ β / γ
F (dx (t)) = dx (t) / (dx (t) + β)
However, the above is just an example.
 なお、dx(t)=x(t)-μであるので、上述の説明における、変位差分データのデータ値dx(t)を加工する関数f(dx(t))は、変位データのデータ値x(t)を加工する関数f(x(t))、と読み替えられてもよい。その場合、関数f(x(t))の例は、次の通りである。
・f(x(t))=(x(t)-μ)×α
・f(x(t))=(x(t)-μ)^β
・f(x(t))=(x(t)-μ)/(x(t)-μ+β)
・f(x(t))=(x(t)-μ)^β/γ
 補正部1141は、例えば上記のような、関数の種類とパラメータの値とで定まる、複数の所定の関数のうち、変位データのデータ値に対する加工により生成する時系列データが輝度データに最も類似する、所定の関数を特定する。特定された所定の関数を用いた加工により生成する時系列データは、被測定者の顔の動きに起因する輝度値の変化を示す時系列データであり、本開示では「ノイズ時系列データ」とも称する。そして、補正部1141は、ノイズ時系列データを、輝度データのデータ値から減算することで、補正データを生成する。
Incidentally, since it is dx (t) = x (t ) -μ x, in the above description, the function for processing the data value dx of the displacement difference data (t) f (dx (t )) , the data of the displacement data It may be read as a function f (x (t)) that processes the value x (t). In that case, an example of the function f (x (t)) is as follows.
F (x (t)) = (x (t) -μ x ) × α
F (x (t)) = (x (t) -μ x ) ^ β
· F (x (t)) = (x (t) -μ x) / (x (t) -μ x + β)
F (x (t)) = (x (t) -μ x ) ^ β / γ
Among the plurality of predetermined functions determined by, for example, the type of function and the value of the parameter, the correction unit 1141 generates time series data generated by processing the data value of the displacement data most similar to the luminance data. , To identify the predetermined function. The time-series data generated by processing using the specified predetermined function is time-series data indicating a change in luminance value caused by the movement of the face of the subject, and in the present disclosure, “noise time-series data” is also used. It is called. Then, the correction unit 1141 generates correction data by subtracting the noise time-series data from the data value of the luminance data.
 以下、複数の関数のそれぞれを変位データのデータ値に適用することで得られる時系列データ(以下、「補正候補時系列データ」と表記)のうち、「輝度データに最も類似する時系列データ」を特定する方法の例を、説明する。 Among the time series data (hereinafter referred to as “correction candidate time series data”) obtained by applying each of a plurality of functions to data values of displacement data, “time series data most similar to luminance data” An example of how to identify
 補正部1141は、輝度差分データとの間で、対象データ範囲におけるデータ値の平均二乗誤差が最も小さい補正候補時系列データを、「輝度データに最も類似する時系列データ」として特定してもよい。ただし、関数によっては、補正部1141は、輝度データとの間の平均二乗誤差を用いてもよい。 The correction unit 1141 may specify, as “time-series data most similar to luminance data”, correction candidate time-series data with the smallest mean square error of data values in the target data range with the luminance difference data. . However, depending on the function, the correction unit 1141 may use a mean square error with the luminance data.
 補正部1141は、補正候補時系列データ中の、特定の時点におけるデータ値と、輝度差分データ中の、特定の時点におけるデータ値との差が、最も小さい補正候補時系列データを、「輝度データに最も類似する時系列データ」として特定してもよい。特定の時点とは、例えば、補正候補時系列データにおいて絶対値が最も大きいデータ値に相当する時点である。脈波に起因する信号に比べノイズに起因する信号の方が強い場合には、このように絶対値が最も大きいデータ値を参照することが、ノイズ信号の大きさの特定に有効である。 The correction unit 1141 selects the correction candidate time-series data in which the difference between the data value at the specific time point in the correction candidate time-series data and the data value at the specific time point in the luminance difference data is smallest. It may be specified as "time series data most similar to". The specific time point is, for example, a time point corresponding to the data value with the largest absolute value in the correction candidate time-series data. When the signal caused by noise is stronger than the signal caused by pulse wave, it is effective to refer to the data value having the largest absolute value in this way to specify the magnitude of the noise signal.
 補正部1141は、補正候補時系列データ中の、複数の時点に相当する複数のデータ値の、輝度変位データにおける複数の時点に相当する複数のデータ値に対する二乗誤差が、最も小さい補正候補時系列データを、「輝度データに最も類似する時系列データ」として特定してもよい。上記複数の時点は、例えば、複数の時点を抽出する任意のアルゴリズムにしたがって抽出されればよい。例えば、補正部1141は、絶対値が大きい順にP個(Pは設定値)のデータ値に相当する時点を、上記複数の時点として抽出してもよい。 The correction unit 1141 is a correction candidate time series in which square errors with respect to a plurality of data values corresponding to a plurality of time points in the luminance displacement data of a plurality of data values corresponding to a plurality of time points in the correction candidate time series data are smallest. The data may be identified as "time-series data most similar to luminance data". The plurality of time points may be extracted, for example, according to an arbitrary algorithm for extracting the plurality of time points. For example, the correction unit 1141 may extract time points corresponding to P (where P is a set value) data values in descending order of absolute value as the plurality of time points.
 [変形例1-3]
 脈波検出装置11は、取得された動画像データから、複数の対象データ範囲を設定し、複数の対象データ範囲それぞれに対して脈拍数を算出してもよい。
[Modification 1-3]
The pulse wave detection device 11 may set a plurality of target data ranges from the acquired moving image data and calculate the pulse rate for each of the plurality of target data ranges.
 例えば、脈波検出装置11は、取得された動画像データのうち、最初のフレームからN枚目(Nは設定値)のフレームまでの範囲を第1の対象データ範囲として設定し、k×M枚目のフレーム(Mは設定値、k=1,2,・・・)からN+k×M枚目のフレームまでの範囲を第kの対象データ範囲として設定してもよい。そして、それぞれの対象データ範囲について脈波の情報の導出を行い、計k個の、脈拍数の推定値を算出してもよい。 For example, the pulse wave detection device 11 sets a range from the first frame to the Nth (N is a set value) frame of the acquired moving image data as a first target data range, k × M. A range from the first frame (M is a set value, k = 1, 2,...) To the N + k × Mth frame may be set as the k-th target data range. Then, pulse wave information may be derived for each target data range, and a total of k estimated pulse rates may be calculated.
 そして、脈波検出装置11は、k個の脈拍数の推定値の代表値を、推定される脈拍数として出力してもよい。代表値の種類は問わないが、例として平均値、または中央値である。脈波検出装置11は、k個の脈拍数の推定値が整数値であれば、代表値は最頻値でもよい。 Then, the pulse wave detection device 11 may output the representative value of the estimated values of the k pulse rates as the estimated pulse rate. There is no limitation on the type of representative value, but it is an average value or median value as an example. The pulse wave detection device 11 may have a mode value as the representative value if the estimated values of the k pulse rates are integer values.
 このような構成において、脈波検出装置11は、図7のように、外れ値除去部115を備えていてもよい。図7は、外れ値除去部115を備える脈波検出装置11aの構成を示す。脈波検出装置11aの構成は、外れ値除去部115を備える点以外は、脈波検出装置11の構成と同様でよい。 In such a configuration, the pulse wave detection device 11 may include the outlier removal unit 115 as illustrated in FIG. 7. FIG. 7 shows the configuration of the pulse wave detection device 11 a including the outlier removal unit 115. The configuration of the pulse wave detection device 11 a may be the same as the configuration of the pulse wave detection device 11 except that the outlier removal unit 115 is provided.
 外れ値除去部115は、算出された複数個の推定値のうち、外れ値として特定される推定値を除去する。外れ値を特定する方法は、既に知られている方法でよい。脈波検出装置11aは、算出された複数個の推定値から外れ値を除いた残りの推定値の、代表値を求め、その代表値を推定される脈拍数として出力する。外れ値を除去することにより、より精確に脈拍数が推定される。 Outlier removal section 115 removes an estimated value specified as an outlier from a plurality of calculated estimated values. The method of identifying outliers may be a method already known. The pulse wave detection device 11a obtains a representative value of the remaining estimated values obtained by removing outliers from the plurality of calculated estimated values, and outputs the representative value as an estimated pulse rate. By removing outliers, the pulse rate can be estimated more accurately.
 <<第2の実施形態>>
 以下、第2の実施形態として、脈波検出装置が複数の関心領域を用いて脈波の情報を導出する実施形態を説明する。
<< Second Embodiment >>
Hereinafter, as a second embodiment, an embodiment in which the pulse wave detection device derives pulse wave information using a plurality of regions of interest will be described.
 図8は、第2の実施形態に係る脈波検出装置12の構成を示すブロック図である。脈波検出装置12は、第1の実施形態の変形例の脈波検出装置11aと同様、記憶部110、関心領域設定部111、輝度データ生成部112、変位データ生成部113、外れ値除去部115、および出力部119を備える。そして、脈波検出装置12は、脈波情報導出部114の代わりに、脈波情報導出部124を備える。 FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the pulse wave detection device 12 according to the second embodiment. Similar to the pulse wave detection device 11a according to the modification of the first embodiment, the pulse wave detection device 12 includes a storage unit 110, a region of interest setting unit 111, a luminance data generation unit 112, a displacement data generation unit 113, and an outlier removal unit. 115, and an output unit 119. The pulse wave detection device 12 includes a pulse wave information deriving unit 124 instead of the pulse wave information deriving unit 114.
 脈波情報導出部124は、補正部1241と、関連づけ部1242と、合成部1243と、脈拍数推定部1244とを含む。 The pulse wave information deriving unit 124 includes a correcting unit 1241, an associating unit 1242, a combining unit 1243, and a pulse rate estimating unit 1244.
 補正部1241の機能は、第1の実施形態の補正部1141の機能と同様でよい。 The function of the correction unit 1241 may be the same as the function of the correction unit 1141 of the first embodiment.
 ただし、第2の実施形態では、関心領域設定部111は、複数の関心領域を設定する。そして、脈波検出装置12は、複数の関心領域のそれぞれについて、輝度データの生成と、変位データの生成と、を行う。脈波情報導出部124の補正部1241は、複数の関心領域のそれぞれについて、補正データを生成する。 However, in the second embodiment, the region of interest setting unit 111 sets a plurality of regions of interest. The pulse wave detection device 12 then generates luminance data and displacement data for each of the plurality of regions of interest. The correction unit 1241 of the pulse wave information derivation unit 124 generates correction data for each of the plurality of regions of interest.
 複数の関心領域のそれぞれの補正データは、次に説明する関連づけ部1242および合成部1243の処理によって、1つの時系列データへ統合される。 The correction data of each of the plurality of regions of interest are integrated into one time series data by the processing of the associating unit 1242 and the combining unit 1243 described below.
 <関連づけ部1242>
 関連づけ部1242は、複数の関心領域のそれぞれに、信頼性の高さを示す信頼度を関連づける。信頼度は、例えば、数値で表され、信頼度の値が高いほど、信頼性が高いことを意味する。
<Association unit 1242>
The associating unit 1242 associates, with each of the plurality of regions of interest, the degree of reliability indicating the degree of reliability. The reliability is expressed, for example, as a numerical value, and the higher the value of reliability, the higher the reliability.
 信頼度により示される信頼性は、脈波の情報が正確に得られる領域としての信頼性である。つまり、信頼度は、その信頼度が関連づけられた関心領域から取得される輝度値の変動が、脈波を表すデータとしてどれだけ信頼できるかを示す。 The reliability indicated by the reliability is the reliability as an area in which pulse wave information can be accurately obtained. That is, the reliability indicates how reliable the variation of the luminance value obtained from the region of interest to which the reliability is associated can be as data representing a pulse wave.
 具体的には、関連づけ部1242は、補正データのデータ値の分散が小さい関心領域ほど信頼度が高くなるように、各関心領域に信頼度を関連づける。データ値の分散の大きさは、例えば、分散値の評価式Σt=1→t_max |V-V/t_maxによって評価されればよい。ただし、t_maxは対象データ範囲に含まれるフレームの数、V(t=1,2,3,…,t_max)はtフレーム目のデータ値、Vはデータ値の基準値(例えばVの平均値、中央値または最頻値)である。 Specifically, the associating unit 1242 associates the degrees of reliability with the respective regions of interest such that the regions of interest in which the variance of the data values of the correction data is smaller become higher in reliability. The size of the distribution of data values, for example, the evaluation formula Σ t = 1 → t_max distribution value | only to be evaluated by the 2 / t_max | V E -V t . However, t_max is the number of frames included in the target data range, V t (t = 1,2,3, ..., t_max) is t-th frame of data values, V E is the reference value of the data values (e.g. V t Mean, median or mode).
 また、関連づけ部1242は、分散が所定の基準を超える(例えば、分散値が所定値を超える等)関心領域に対しては一律に最低値(例えば“0”)を信頼度として関連づけてもよい。 Further, the associating unit 1242 may uniformly associate the lowest value (for example, “0”) as the reliability with respect to the region of interest uniformly with the variance exceeding a predetermined reference (for example, the variance value exceeding the predetermined value). .
 関連づけ部1242は、分散値が所定の閾値を超える場合に第1の数値D1を関連づけ、分散値が所定の閾値を超えない場合に第2の数値D2を関連づける、という方法を用いてもよい。そのような場合、D1はD2よりも小さい値である。 The associating unit 1242 may use a method of associating the first numerical value D1 when the variance value exceeds the predetermined threshold and associating the second numerical value D2 when the variance value does not exceed the predetermined threshold. In such a case, D1 is smaller than D2.
 関連づけ部1242は、全ての関心領域に対して信頼度を関連づけたあと、各関心領域の信頼度の総和が1になるように、各信頼度を正規化してもよい。 The association unit 1242 may normalize the respective reliabilities so that the sum of the reliabilities of the respective regions of interest is 1 after associating the reliabilities with all the regions of interest.
 <合成部1243>
 合成部1243は、複数の関心領域の信頼度に基づき、複数の関心領域の補正データから1つの時系列データを合成する。
<Composition unit 1243>
The combining unit 1243 combines one piece of time series data from correction data of a plurality of regions of interest based on the reliability of the plurality of regions of interest.
 色成分ごとに補正データがある場合、合成部1243は、色成分ごとに補正データを合成してもよい。すなわち、合成部1243は、例えば、R成分の時系列データ、G成分の時系列データ、およびB成分の時系列データを、それぞれ1つずつ生成してもよい。 If there is correction data for each color component, the combining unit 1243 may combine the correction data for each color component. That is, for example, the combining unit 1243 may generate one each of R component time-series data, G component time-series data, and B component time-series data.
 1つの色成分に関する複数の関心領域の補正データを用いた合成の、具体的な処理の流れの例を、以下で説明する。 An example of a specific processing flow of composition using correction data of a plurality of regions of interest regarding one color component will be described below.
 まず、合成部1243は、信頼度に基づいて、各関心領域の補正データに対して重みづけを行う。具体的には、例えば、合成部1243は、各関心領域の補正データのそれぞれのデータ値に対し、その関心領域の信頼度をかけることで、重みづけされた補正データを得る。 First, the combining unit 1243 weights the correction data of each region of interest based on the reliability. Specifically, for example, the combining unit 1243 obtains weighted correction data by multiplying the data value of the correction data of each region of interest by the reliability of the region of interest.
 そして、合成部1243は、重みづけされた各補正データを統合する。例えば、合成部1243は、重みづけされた各補正データのデータ値をフレームごとに足し合わせることで、1つの時系列データを得る。あるいは、合成部1243は、重みづけされた各補正データの平均(平均の種類は問わない)を算出することにより、1つの時系列データを得てもよい。 Then, the combining unit 1243 combines the weighted correction data. For example, the combining unit 1243 obtains one time-series data by adding data values of weighted correction data for each frame. Alternatively, the combining unit 1243 may obtain one time-series data by calculating an average (regardless of the type of the average) of each of the weighted correction data.
 <脈拍数推定部1244>
 脈拍数推定部1244の機能は、第1の実施形態の脈拍数推定部1142と同様でよい。
<Pulse rate estimation unit 1244>
The function of the pulse rate estimation unit 1244 may be the same as that of the pulse rate estimation unit 1142 of the first embodiment.
 [効果]
 第2の実施形態に係る脈波検出装置12によれば、第1の実施形態における効果に加え、より精度良く脈波の情報が取得できる。その理由は、関連づけ部1242が、信頼性が高い関心領域から得られるデータの寄与が大きくなるように、関心領域に信頼度を関連づけ、合成部1243が信頼度に基づいて脈波の時系列データを生成するからである。この脈波の時系列データは、脈波の情報の1つである。また、この脈波の時系列データに基づき算出される脈拍数の推定値は、より精度がよいことが期待される。
[effect]
According to the pulse wave detection device 12 according to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to acquire pulse wave information with higher accuracy. The reason is that the correlation unit 1242 relates the reliability to the region of interest so that the contribution of data obtained from the region of interest having high reliability is large, and the synthesis unit 1243 determines the time series data of pulse waves based on the reliability. Is generated. The time-series data of this pulse wave is one of pulse wave information. In addition, it is expected that the estimated value of the pulse rate calculated based on the time series data of this pulse wave is more accurate.
 <<第3の実施形態>>
 本発明の第3の実施形態として、脈拍数の導出方法が第1の実施形態と異なる実施形態を説明する。
<< Third Embodiment >>
As a third embodiment of the present invention, an embodiment will be described in which the method of deriving the pulse rate is different from that of the first embodiment.
 図9は、第3の実施形態の脈波検出装置13の構成を示すブロック図である。脈波検出装置13は、第1の実施形態の脈波検出装置11と同様、記憶部110、関心領域設定部111、輝度データ生成部112、変位データ生成部113、および出力部119を含む。そして、脈波検出装置13は、脈波情報導出部114の代わりに、脈波情報導出部134を備える。 FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the pulse wave detection device 13 according to the third embodiment. Similar to the pulse wave detection device 11 according to the first embodiment, the pulse wave detection device 13 includes a storage unit 110, a region of interest setting unit 111, a luminance data generation unit 112, a displacement data generation unit 113, and an output unit 119. The pulse wave detection device 13 includes a pulse wave information deriving unit 134 instead of the pulse wave information deriving unit 114.
 脈波情報導出部134は、輝度データと変位データとから、脈波の情報を導出する。脈波情報導出部134は、データ分析部1341と脈拍数推定部1342とを含む。 The pulse wave information deriving unit 134 derives pulse wave information from the luminance data and the displacement data. The pulse wave information deriving unit 134 includes a data analyzing unit 1341 and a pulse rate estimating unit 1342.
 データ分析部1341は、同じ時間範囲において得られた複数の輝度値データに対して独立成分分析を行い、複数の成分データを生成する。 The data analysis unit 1341 performs independent component analysis on a plurality of luminance value data obtained in the same time range to generate a plurality of component data.
 脈拍数推定部1342は、データ分析部1341により生成された成分データと変位データとに基づき、脈拍数を推定する。 The pulse rate estimation unit 1342 estimates the pulse rate based on the component data and displacement data generated by the data analysis unit 1341.
 独立成分分析により得られる成分データを用いて脈拍数を推定する方法では、通常、非特許文献1にも開示されるように、いずれかの成分データにおける、脈拍数として取り得る値の範囲にあるピークの周波数が、脈拍数として決定される。脈拍数として取り得る値の範囲にあるピークが、複数の成分データにおいて全部で2つ以上発見される場合、いずれかのピークの周波数のうち1つを、脈拍数の推定値として選択する必要がある。しかし、そのような場合において、いずれのピークが脈拍数に一致するピークであるかは、自明でない場合がある。複数のピークのいずれかは、ノイズ成分に由来するピークである。そのようなピークが脈拍数として決定されてしまうと、誤った推定値が出力されることとなる。 In the method of estimating the pulse rate using component data obtained by independent component analysis, as disclosed in Non-Patent Document 1, it is usually within the range of values that can be taken as pulse rate in any component data. The peak frequency is determined as the pulse rate. If more than one peak is found in multiple component data in total within the range of values that can be taken as a pulse rate, it is necessary to select one of the frequencies of any peak as an estimate of the pulse rate. is there. However, in such a case, it may not be self-evident which peak corresponds to the pulse rate. One of the plurality of peaks is a peak derived from the noise component. If such a peak is determined as the pulse rate, an incorrect estimate will be output.
 本実施形態の脈拍数推定部1342は、変位データの周波数スペクトルに基づき、ノイズ由来のピークであると推定されるピークを特定し、そのピーク以外のピークから脈拍数を推定する。なお、データ分析部1341が、変位データの周波数スペクトルを生成すればよい。 The pulse rate estimation unit 1342 according to the present embodiment identifies a peak estimated to be a noise-derived peak based on the frequency spectrum of displacement data, and estimates a pulse rate from a peak other than the peak. Note that the data analysis unit 1341 may generate a frequency spectrum of displacement data.
 図10の例を用いて、脈拍数を推定する方法の具体例を説明する。 A specific example of the method of estimating the pulse rate will be described using the example of FIG.
 図10は3つの独立成分の成分データの例を示す。この3つの成分データに対し、脈拍数推定部1342は、例えば、被測定者の脈拍数が取りうる範囲に相当する周波数領域において、所定の強度以上のピークを抽出する。例として、第2成分の成分データと、第3成分の成分データとから、それぞれ1つのピークが抽出されたとする。この2つのピーク(それぞれ、「第1の候補」と「第2の候補」と表記する)は、脈拍数を示すピークの候補である。 FIG. 10 shows an example of component data of three independent components. The pulse rate estimating unit 1342 extracts a peak having a predetermined intensity or more in the frequency range corresponding to the range that can be taken by the pulse rate of the subject, for example, for the three component data. As an example, it is assumed that one peak is extracted from each of the component data of the second component and the component data of the third component. The two peaks (denoted respectively as “first candidate” and “second candidate”) are candidates for the peak indicating the pulse rate.
 脈拍数推定部1342は、変位データの周波数スペクトルにおけるピークと、抽出された複数のピークとを、比較する。そして、脈拍数推定部1342は、変位データの周波数スペクトルにおいて存在するピークの周波数と同じ周波数の候補を、ノイズ由来のピークであると推定して、脈拍数を示すピークの候補から除外する。例えば、図10で示されるように、変位データの周波数スペクトルにおいて、第2の候補の周波数と同じ周波数のピークがあるとする。この場合、脈拍数推定部1342は、第2の候補を、脈拍数を示すピークの候補から除外する。したがって、脈拍数推定部1342は、第1の候補を、脈拍数を示すピークとして選択する。 The pulse rate estimation unit 1342 compares the peak in the frequency spectrum of the displacement data with the plurality of extracted peaks. Then, the pulse rate estimation unit 1342 estimates that the candidate having the same frequency as the frequency of the peak present in the frequency spectrum of the displacement data is a peak derived from noise, and excludes it from the candidate of the peak indicating the pulse rate. For example, as shown in FIG. 10, it is assumed that there is a peak of the same frequency as the second candidate frequency in the frequency spectrum of displacement data. In this case, the pulse rate estimation unit 1342 excludes the second candidate from the candidate of the peak indicating the pulse rate. Therefore, the pulse rate estimation unit 1342 selects the first candidate as a peak indicating the pulse rate.
 同じ周波数の2つのピークとは、必ずしも周波数が完全に一致する2つのピークのみを意味しない。脈拍数推定部1342は、周波数の差が所定の閾値以内である2つのピークを「同じ周波数のピーク」とみなしてもよい。脈拍数推定部1342は、複数の候補のうち、変位データの周波数スペクトルにおけるピークの周波数に最も近い周波数のピークを、「同じ周波数のピーク」とみなしてもよい。 Two peaks of the same frequency do not necessarily mean only two peaks whose frequencies completely match. The pulse rate estimation unit 1342 may regard two peaks whose frequency difference is within a predetermined threshold as “peaks of the same frequency”. The pulse rate estimation unit 1342 may regard the peak of the frequency closest to the frequency of the peak in the frequency spectrum of the displacement data among the plurality of candidates as the “peak of the same frequency”.
 なお、脈拍数を示すピークの候補が3つ以上ある場合等で、脈拍数を示すピークの候補から1つ以上の候補を除外してもなお2つ以上の候補が残る場合は、脈拍数推定部1342は、残った候補から1つのピークを、脈拍数を示すピークとして決定すればよい。例えば、脈拍数推定部1342は、残った候補のうち最も強度が大きいピークを、脈拍数を示すピークとして決定してもよい。 If there are three or more peak candidates indicating the pulse rate, etc. and two or more candidates still remain even if one or more candidates are excluded from the peak candidates indicating the pulse rate, then the pulse rate estimation is performed. The unit 1342 may determine one peak from the remaining candidates as a peak indicating a pulse rate. For example, the pulse rate estimating unit 1342 may determine the peak with the largest intensity among the remaining candidates as the peak indicating the pulse rate.
 脈拍数推定部1342は、脈拍数を示すピークとして決定したピークの周波数を、推定される脈拍数として決定する。 The pulse rate estimation unit 1342 determines the frequency of the peak determined as the peak indicating the pulse rate as the estimated pulse rate.
 脈波情報導出部134は、決定された脈拍数を示す情報を、出力部119に送出する。脈拍数を示す情報の形式は、第1の実施形態で示された例と同様でよい。 The pulse wave information deriving unit 134 sends information indicating the determined pulse rate to the output unit 119. The format of the information indicating the pulse rate may be similar to the example shown in the first embodiment.
 [効果]
 第3の実施形態に係る脈波検出装置13によれば、第1の実施形態と同様、被測定者の顔が動くことによる脈波の情報の精度の低下が、抑制される。その理由は、脈波情報導出部114の脈拍数推定部1342が、変位データを用いて、顔の動きに起因するノイズ成分に由来するピークの周波数と異なる周波数のピークを、脈拍数を示すピークとして選択するからである。つまり、ノイズ成分に由来するピークが脈拍数を示すピークとして決定されることを防ぐことができる。結果として、出力される脈波の情報の精度は向上する。
[effect]
According to the pulse wave detection device 13 according to the third embodiment, as in the first embodiment, the decrease in the accuracy of the pulse wave information due to the movement of the face of the person to be measured is suppressed. The reason is that the pulse rate estimating unit 1342 of the pulse wave information deriving unit 114 uses the displacement data to indicate a peak of the pulse rate that is different from the frequency of the peak derived from the noise component caused by the movement of the face. It is because it selects as. That is, it is possible to prevent the peak derived from the noise component from being determined as the peak indicating the pulse rate. As a result, the accuracy of the output pulse wave information is improved.
 脈拍数推定部1342による処理は、複数の成分のうちノイズに由来する成分を除外する処理であり、言い換えれば、複数の成分から脈波に由来する信号成分を選択する、ないし抽出する、処理である。 The process by the pulse rate estimation unit 1342 is a process of excluding a component derived from noise among a plurality of components, in other words, a process of selecting or extracting a signal component derived from a pulse wave from the plurality of components. is there.
 なお、第3の実施形態に係る脈波検出装置13も、第1の実施形態に係る脈波検出装置の変形例1-3のように、複数の対象データ範囲に対して脈拍数を算出してもよい。第3の実施形態に係る脈波検出装置13も、脈波検出装置11aのように、外れ値除去部115を有していてもよい。 The pulse wave detection device 13 according to the third embodiment also calculates the pulse rate for a plurality of target data ranges as in the modification 1-3 of the pulse wave detection device according to the first embodiment. May be The pulse wave detection device 13 according to the third embodiment may also have the outlier removal unit 115 like the pulse wave detection device 11a.
 <<第4の実施形態>>
 図11は、本発明の一実施形態に係る脈波検出装置10の構成を示すブロック図である。脈波検出装置10は、関心領域設定部101と、輝度データ生成部102と、変位データ生成部103と、脈波成分抽出部104と、出力部105と、を備える。
<< Fourth Embodiment >>
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a pulse wave detection device 10 according to an embodiment of the present invention. The pulse wave detection apparatus 10 includes a region of interest setting unit 101, a luminance data generation unit 102, a displacement data generation unit 103, a pulse wave component extraction unit 104, and an output unit 105.
 関心領域設定部101は、被測定者の顔が撮影された時系列画像に対し、被測定者の顔の関心領域を設定する。上記各実施形態における関心領域設定部111は、関心領域設定部101の一例である。 The region of interest setting unit 101 sets the region of interest of the face of the subject in the time-series image in which the face of the subject is captured. The region of interest setting unit 111 in each of the above embodiments is an example of the region of interest setting unit 101.
 輝度データ生成部102は、関心領域内の画素の、所定の色成分の輝度値の代表値の時系列データである輝度データを生成する。上記各実施形態における輝度データ生成部112は、輝度データ生成部102の一例である。 The luminance data generation unit 102 generates luminance data which is time-series data of representative values of luminance values of predetermined color components of pixels in the region of interest. The luminance data generation unit 112 in each of the above embodiments is an example of the luminance data generation unit 102.
 変位データ生成部103は、時系列画像に基づき、被測定者の顔の動きを示す変位データを生成する。上記各実施形態における変位データ生成部113は、変位データ生成部103の一例である。 The displacement data generation unit 103 generates displacement data indicating movement of the face of the subject based on the time-series image. The displacement data generation unit 113 in each of the above embodiments is an example of the displacement data generation unit 103.
 脈波成分抽出部104は、変位データを用いて、輝度データにおける、脈波に起因する信号成分を、抽出する。変位データに基づいて輝度データを補正することは、脈波に起因する信号成分を抽出することに相当する。変位データを参照することによって脈拍数の推定値を選択することも、脈波に起因する信号成分を抽出することに相当する。 The pulse wave component extraction unit 104 extracts the signal component caused by the pulse wave in the luminance data using the displacement data. Correcting the luminance data based on the displacement data corresponds to extracting a signal component caused by the pulse wave. Selecting an estimated value of pulse rate by referring to displacement data is also equivalent to extracting a signal component caused by a pulse wave.
 上記各実施形態における脈波情報導出部114、124、134は、脈波成分抽出部104の一例である。 The pulse wave information deriving units 114 124, and 134 in the above-described embodiments are an example of the pulse wave component extracting unit 104.
 出力部105は、抽出された信号成分に基づく脈波の情報を出力する。脈波の情報は、抽出された信号成分そのものでもよいし、抽出された信号成分に基づいて算出された脈拍数の推定値でもよい。上記各実施形態における出力部119は、出力部105の一例である。 The output unit 105 outputs pulse wave information based on the extracted signal component. The pulse wave information may be the extracted signal component itself or an estimated value of the pulse rate calculated based on the extracted signal component. The output unit 119 in each of the above-described embodiments is an example of the output unit 105.
 図12は、脈波検出装置10による動作の流れを示すフローチャートである。 FIG. 12 is a flowchart showing the flow of the operation of the pulse wave detection device 10.
 まず、関心領域設定部101が、時系列画像に対し、被測定者の顔の関心領域を設定する(ステップS101)。 First, the region of interest setting unit 101 sets the region of interest of the face of the subject in the time-series image (step S101).
 次に、輝度データ生成部102が、関心領域内の画素の、所定の色成分の輝度値の代表値の時系列データである輝度データを生成する(ステップS102)。 Next, the luminance data generation unit 102 generates luminance data which is time-series data of representative values of luminance values of predetermined color components of the pixels in the region of interest (step S102).
 また、変位データ生成部103が、時系列画像に基づき、被測定者の顔の動きを示す変位データを生成する(ステップS103)。 Also, the displacement data generation unit 103 generates displacement data indicating the movement of the face of the person to be measured based on the time-series image (step S103).
 そして、脈波成分抽出部104が、変位データを用いて、輝度データにおける、脈波に起因する信号成分を、抽出する(ステップS104)。 Then, the pulse wave component extraction unit 104 extracts the signal component caused by the pulse wave in the luminance data using the displacement data (step S104).
 そして、出力部105が、抽出された信号成分に基づく脈波の情報を出力する(ステップS105)。 Then, the output unit 105 outputs pulse wave information based on the extracted signal component (step S105).
 なお、ステップS102とステップS103の処理は、逆順で行われてもよいし、並行して行われてもよい。 The processes of step S102 and step S103 may be performed in reverse order or may be performed in parallel.
 本実施形態の脈波検出装置10によれば、被測定者の撮像画像から、より精度よく脈波の情報を取得することができる。その理由は、脈波成分抽出部104が、顔の動きを示すデータに基づいて、輝度データから脈波に起因する情報を抽出するからである。 According to the pulse wave detection device 10 of the present embodiment, it is possible to more accurately acquire pulse wave information from a captured image of a subject. The reason is that the pulse wave component extraction unit 104 extracts the information resulting from the pulse wave from the luminance data based on the data indicating the movement of the face.
 <実施形態の各部を実現するハードウェアの構成>
 以上、説明した本発明の各実施形態において、各装置の各構成要素は、機能単位のブロックを示している。
<Configuration of Hardware for Implementing Each Part of Embodiment>
As described above, in each of the embodiments of the present invention described above, each component of each device indicates a block of function units.
 各構成要素の処理は、たとえば、コンピュータシステムが、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体により記憶された、その処理をコンピュータシステムに実行させるプログラムを、読み込み、実行することによって、実現されてもよい。「コンピュータ読み取り可能な記憶媒体」は、たとえば、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、および不揮発性半導体メモリ等の可搬媒体、ならびに、コンピュータシステムに内蔵されるROM(Read Only Memory)およびハードディスク等の記憶装置である。「コンピュータ読み取り可能な記憶媒体」は、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントにあたるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、プログラムを一時的に保持しているものも含む。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、更に前述した機能をコンピュータシステムにすでに記憶されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。 The processing of each component may be realized by, for example, a computer system reading and executing a program stored in a computer-readable storage medium that causes the computer system to execute the processing. The “computer-readable storage medium” is, for example, a portable medium such as an optical disc, a magnetic disc, a magneto-optical disc, and a nonvolatile semiconductor memory, and a ROM (Read Only Memory) and a hard disc incorporated in a computer system. It is a storage device. The “computer readable storage medium” is one that holds a program dynamically for a short time, such as a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, such as volatile memory in a computer system that corresponds to a server or a client in that case, the one that holds a program temporarily is also included. Further, the program may be for realizing a part of the functions described above, and may be capable of realizing the functions described above in combination with a program already stored in a computer system.
 「コンピュータシステム」とは、一例として、図13に示されるようなコンピュータ900を含むシステムである。コンピュータ900は、以下のような構成を含む。
・1つ又は複数のCPU(Central Processing Unit)901
・ROM902
・RAM(Random Access Memory)903
・RAM903へロードされるプログラム904Aおよび記憶情報904B
・プログラム904Aおよび記憶情報904Bを格納する記憶装置905
・記憶媒体906の読み書きを行うドライブ装置907
・通信ネットワーク909と接続する通信インタフェース908
・データの入出力を行う入出力インタフェース910
・各構成要素を接続するバス911
The “computer system” is a system including a computer 900 as shown in FIG. 13 as an example. The computer 900 includes the following configuration.
・ One or more CPUs (Central Processing Unit) 901
ROM 902
RAM (Random Access Memory) 903
· Program 904A loaded into RAM 903 and stored information 904B
A storage device 905 for storing the program 904A and the stored information 904B
. Drive device 907 for reading and writing the storage medium 906
Communication interface 908 connected to communication network 909
・ Input / output interface 910 for data input / output
.Bus 911 connecting each component
 たとえば、各実施形態における各装置の各構成要素は、その構成要素の機能を実現するプログラム904AをCPU901がRAM903にロードして実行することで実現される。各装置の各構成要素の機能を実現するプログラム904Aは、例えば、予め、記憶装置905やROM902に格納される。そして、必要に応じてCPU901がプログラム904Aを読み出す。記憶装置905は、たとえば、ハードディスクである。プログラム904Aは、通信ネットワーク909を介してCPU901に供給されてもよいし、予め記憶媒体906に格納されており、ドライブ装置907に読み出され、CPU901に供給されてもよい。なお、記憶媒体906は、たとえば、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、および不揮発性半導体メモリ等の、可搬媒体である。 For example, each component of each device in each embodiment is realized by the CPU 901 loading and executing a program 904A that implements the function of the component to the RAM 903. A program 904A for realizing the function of each component of each device is stored in advance in, for example, the storage device 905 or the ROM 902. Then, the CPU 901 reads the program 904A as necessary. The storage device 905 is, for example, a hard disk. The program 904A may be supplied to the CPU 901 via the communication network 909, may be stored in advance in the storage medium 906, may be read by the drive device 907, and may be supplied to the CPU 901. The storage medium 906 is, for example, a portable medium such as an optical disc, a magnetic disc, a magneto-optical disc, and a nonvolatile semiconductor memory.
 各装置の実現方法には、様々な変形例がある。例えば、各装置は、構成要素毎にそれぞれ別個のコンピュータ900とプログラムとの可能な組み合わせにより実現されてもよい。また、各装置が備える複数の構成要素が、一つのコンピュータ900とプログラムとの可能な組み合わせにより実現されてもよい。 There are various modifications in the implementation method of each device. For example, each device may be realized by possible combination of separate computer 900 and program for each component. In addition, a plurality of components included in each device may be realized by a possible combination of one computer 900 and a program.
 また、各装置の各構成要素の一部または全部は、その他の汎用または専用の回路、コンピュータ等やこれらの組み合わせによって実現されてもよい。これらは、単一のチップによって構成されてもよいし、バスを介して接続される複数のチップによって構成されてもよい。 In addition, part or all of each component of each device may be realized by another general purpose or dedicated circuit, a computer or the like, or a combination thereof. These may be configured by a single chip or may be configured by a plurality of chips connected via a bus.
 各装置の各構成要素の一部または全部が複数のコンピュータや回路等により実現される場合には、複数のコンピュータや回路等は、集中配置されてもよいし、分散配置されてもよい。例えば、コンピュータや回路等は、クライアントアンドサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等、各々が通信ネットワークを介して接続される形態として実現されてもよい。 When a part or all of each component of each device is realized by a plurality of computers, circuits, etc., the plurality of computers, circuits, etc. may be centralized or distributed. For example, a computer, a circuit, etc. may be realized as a form in which each is connected via a communication network, such as a client and server system, a cloud computing system, and the like.
 上記実施形態の一部または全部は以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。 Some or all of the above embodiments may be described as in the following appendices, but is not limited thereto.
 <<付記>>
[付記1]
 被測定者の顔が撮影された時系列画像に対し、前記被測定者の顔の関心領域を設定する関心領域設定手段と、
 前記関心領域内の画素の、所定の色成分の輝度値の代表値の時系列データである輝度データを生成する輝度データ生成手段と、
 前記時系列画像に基づき、前記被測定者の顔の動きを示す変位データを生成する変位データ生成手段と、
 前記変位データを用いて、前記輝度データにおける、脈波に起因する信号成分を抽出する、脈波成分抽出手段と、
 前記抽出された信号成分に基づく脈波の情報を出力する出力手段と、
 を備える脈波検出装置。
[付記2]
 前記変位データ生成手段は、前記顔から検出される特徴点の位置の、前記時系列画像に対して設定される1つの基準方向の変化に基づいて、前記変位データを生成する、付記1に記載の脈波検出装置。
[付記3]
 前記変位データ生成手段は、前記基準方向を前記顔の向きに基づいて設定する、付記2に記載の脈波検出装置。
[付記4]
 前記変位データ生成手段は、前記被測定者にとって左右方向に相当する方向を、前記基準方向として設定する、付記2または3に記載の脈波検出装置。
[付記5]
 前記変位データ生成手段は、前記被測定者の鼻における特徴点の位置を用いて前記変位データを生成する、付記1から4のいずれか一つに記載の脈波検出装置。
[付記6]
 前記脈波成分抽出手段は、前記変位データと前記輝度データとを用いて、前記被測定者の顔の動きに起因する輝度値の変化を示すノイズ時系列データを生成し、前記ノイズ時系列データのデータ値を、前記輝度データのデータ値から減算することによって、前記輝度データを補正する、
 付記1から5のいずれか一つに記載の脈波検出装置。
[付記7]
 前記脈波成分抽出手段は、前記変位データのデータ値を加工する複数の所定の関数のうち、加工により生成する時系列データが前記輝度データに最も類似する、前記所定の関数を特定し、前記特定された所定の関数を用いた加工により生成する時系列データを、前記ノイズ時系列データとして生成する、
 付記6に記載の脈波検出装置。
[付記8]
 前記所定の関数は、前記変位データのデータ値から、変位の基準値を差し引いた後、係数を乗じる関数であり、
 前記脈波成分抽出手段は、前記所定の関数を用いた加工により生成する時系列データと、前記輝度データの、輝度の基準値からの差分を示す輝度差分データと、の間の平均二乗誤差が最小となるような、前記係数の値を算出することにより、加工により生成する時系列データが前記輝度データに最も類似する、前記所定の関数を特定する、
 付記6に記載の脈波検出装置。
[付記9]
 前記輝度データ生成手段は、複数の前記関心領域のそれぞれから前記輝度データを生成し、
 前記脈波検出装置は、
 前記脈波成分抽出手段により補正された複数の前記輝度データの各々に対し、データ値の分散の大きさに基づく信頼度を関連づける関連づけ手段と、
 補正された複数の前記輝度データの各々を前記信頼度に基づき重みづけし、重みづけされた複数の前記輝度データのデータ値を時点ごとに足し合わせることで、合成された前記輝度データを生成する合成手段と、
 を備える、付記6から8のいずれか一つに記載の脈波検出装置。
[付記10]
 前記輝度データ生成手段は、複数の色成分のそれぞれにつき前記輝度データを生成し、
 前記脈波成分抽出手段は、複数の色成分の前記輝度データに対し独立成分分析を適用することで相異なる信号成分をそれぞれ示す複数の時系列データを生成し、前記複数の時系列データから複数の周波数を脈拍数の候補として特定し、前記変位データの周波数スペクトルにおいて存在するピークの周波数と同じ周波数を前記脈拍数の候補から除外し、除外されなかった前記候補から脈拍数を推定する、
 付記1から5のいずれか一つに記載の脈波検出装置。
[付記11]
 被測定者の顔が撮影された時系列画像に対し、前記被測定者の顔の関心領域を設定し、
 前記関心領域内の画素の、所定の色成分の輝度値の代表値の時系列データである輝度データを生成し、
 前記時系列画像に基づき、前記被測定者の顔の動きを示す変位データを生成し、
 前記変位データを用いて、前記輝度データにおける、脈波に起因する信号成分を抽出し、
 前記抽出された信号成分に基づく脈波の情報を出力する、
 脈波検出方法。
[付記12]
 前記顔から検出される特徴点の位置の、前記時系列画像に対して設定される1つの基準方向の変化に基づいて、前記変位データを生成する、付記11に記載の脈波検出方法。
[付記13]
 前記基準方向を前記顔の向きに基づいて設定する、付記12に記載の脈波検出方法。
[付記14]
 前記被測定者にとって左右方向に相当する方向を、前記基準方向として設定する、付記12または13に記載の脈波検出方法。
[付記15]
 前記被測定者の鼻における特徴点の位置を用いて前記変位データを生成する、付記11から14のいずれか一つに記載の脈波検出方法。
[付記16]
 前記変位データと前記輝度データとを用いて、前記被測定者の顔の動きに起因する輝度値の変化を示すノイズ時系列データを生成し、前記ノイズ時系列データのデータ値を、前記輝度データのデータ値から減算することによって、前記輝度データを補正する、
 付記11から15のいずれか一つに記載の脈波検出方法。
[付記17]
 前記変位データのデータ値を加工する複数の所定の関数のうち、加工により生成する時系列データが前記輝度データに最も類似する、前記所定の関数を特定し、前記特定された所定の関数を用いた加工により生成する時系列データを、前記ノイズ時系列データとして生成する、
 付記16に記載の脈波検出方法。
[付記18]
 前記所定の関数は、前記変位データのデータ値から、変位の基準値を差し引いた後、係数を乗じる関数であり、
 前記所定の関数を用いた加工により生成する時系列データと、前記輝度データの、輝度の基準値からの差分を示す輝度差分データと、の間の平均二乗誤差が最小となるような、前記係数の値を算出することにより、加工により生成する時系列データが前記輝度データに最も類似する、前記所定の関数を特定する、
 付記17に記載の脈波検出方法。
[付記19]
 複数の前記関心領域のそれぞれから前記輝度データを生成し、
 前記変位データと前記輝度データとを用いて補正された複数の前記輝度データの各々に対し、データ値の分散の大きさに基づく信頼度を関連づけ、
 補正された複数の前記輝度データの各々を前記信頼度に基づき重みづけし、重みづけされた複数の前記輝度データのデータ値を時点ごとに足し合わせることで、合成された前記輝度データを生成する、
 付記16から18のいずれか一つに記載の脈波検出方法。
[付記20]
 複数の色成分のそれぞれにつき前記輝度データを生成し、
 複数の色成分の前記輝度データに対し独立成分分析を適用することで相異なる信号成分をそれぞれ示す複数の時系列データを生成し、前記複数の時系列データから複数の周波数を脈拍数の候補として特定し、前記変位データの周波数スペクトルにおいて存在するピークの周波数と同じ周波数を前記脈拍数の候補から除外し、除外されなかった前記候補から脈拍数を推定する、
 付記11から15のいずれか一つに記載の脈波検出方法。
[付記21]
 コンピュータに、
 被測定者の顔が撮影された時系列画像に対し、前記被測定者の顔の関心領域を設定する関心領域設定処理と、
 前記関心領域内の画素の、所定の色成分の輝度値の代表値の時系列データである輝度データを生成する輝度データ生成処理と、
 前記時系列画像に基づき、前記被測定者の顔の動きを示す変位データを生成する変位データ生成処理と、
 前記変位データを用いて、前記輝度データにおける、脈波に起因する信号成分を抽出する、脈波成分抽出処理と、
 前記抽出された信号成分に基づく脈波の情報を出力する出力処理と、
 を実行させるプログラムを記憶した、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体。
[付記22]
 前記変位データ生成処理は、前記顔から検出される特徴点の位置の、前記時系列画像に対して設定される1つの基準方向の変化に基づいて、前記変位データを生成する、付記21に記載の記憶媒体。
[付記23]
 前記変位データ生成処理は、前記基準方向を前記顔の向きに基づいて設定する、付記22に記載の記憶媒体。
[付記24]
 前記変位データ生成処理は、前記被測定者にとって左右方向に相当する方向を、前記基準方向として設定する、付記22または23に記載の記憶媒体。
[付記25]
 前記変位データ生成処理は、前記被測定者の鼻における特徴点の位置を用いて前記変位データを生成する、付記21から24のいずれか一つに記載の記憶媒体。
[付記26]
 前記脈波成分抽出処理は、前記変位データと前記輝度データとを用いて、前記被測定者の顔の動きに起因する輝度値の変化を示すノイズ時系列データを生成し、前記ノイズ時系列データのデータ値を、前記輝度データのデータ値から減算することによって、前記輝度データを補正する、
 付記21から25のいずれか一つに記載の記憶媒体。
[付記27]
 前記脈波成分抽出処理は、前記変位データのデータ値を加工する複数の所定の関数のうち、加工により生成する時系列データが前記輝度データに最も類似する、前記所定の関数を特定し、前記特定された所定の関数を用いた加工により生成する時系列データを、前記ノイズ時系列データとして生成する、
 付記26に記載の記憶媒体。
[付記28]
 前記所定の関数は、前記変位データのデータ値から、変位の基準値を差し引いた後、係数を乗じる関数であり、
 前記脈波成分抽出処理は、前記所定の関数を用いた加工により生成する時系列データと、前記輝度データの、輝度の基準値からの差分を示す輝度差分データと、の間の平均二乗誤差が最小となるような、前記係数の値を算出することにより、加工により生成する時系列データが前記輝度データに最も類似する、前記所定の関数を特定する、
 付記27に記載の記憶媒体。
[付記29]
 前記輝度データ生成処理は、複数の前記関心領域のそれぞれから前記輝度データを生成し、
 前記プログラムは、前記コンピュータに、
 前記脈波成分抽出処理により補正された複数の前記輝度データの各々に対し、データ値の分散の大きさに基づく信頼度を関連づける関連づけ処理と、
 補正された複数の前記輝度データの各々を前記信頼度に基づき重みづけし、重みづけされた複数の前記輝度データのデータ値を時点ごとに足し合わせることで、合成された前記輝度データを生成する合成処理と、
 を実行させる、付記26から28のいずれか一つに記載の記憶媒体。
[付記30]
 前記輝度データ生成処理は、複数の色成分のそれぞれにつき前記輝度データを生成し、
 前記脈波成分抽出処理は、複数の色成分の前記輝度データに対し独立成分分析を適用することで相異なる信号成分をそれぞれ示す複数の時系列データを生成し、前記複数の時系列データから複数の周波数を脈拍数の候補として特定し、前記変位データの周波数スペクトルにおいて存在するピークの周波数と同じ周波数を前記脈拍数の候補から除外し、除外されなかった前記候補から脈拍数を推定する、
 付記21から25のいずれか一つに記載の記憶媒体。
<< Appendix >>
[Supplementary Note 1]
A region-of-interest setting unit configured to set a region of interest of the face of the subject for a time-series image of the face of the subject being photographed;
Luminance data generation means for generating luminance data which is time-series data of representative values of luminance values of predetermined color components of pixels in the region of interest;
Displacement data generation means for generating displacement data indicating movement of the face of the subject based on the time-series image;
Pulse wave component extraction means for extracting a signal component attributable to a pulse wave in the luminance data using the displacement data;
An output unit that outputs pulse wave information based on the extracted signal component;
Pulse wave detection device comprising:
[Supplementary Note 2]
The displacement data generation unit according to claim 1, wherein the displacement data generation unit generates the displacement data based on a change in one reference direction set for the time-series image of the position of the feature point detected from the face. Pulse wave detection device.
[Supplementary Note 3]
The pulse wave detection device according to claim 2, wherein the displacement data generation unit sets the reference direction based on the direction of the face.
[Supplementary Note 4]
The pulse wave detection device according to Supplementary Note 2 or 3, wherein the displacement data generation means sets a direction corresponding to the lateral direction for the subject as the reference direction.
[Supplementary Note 5]
The pulse wave detection device according to any one of appendices 1 to 4, wherein the displacement data generation unit generates the displacement data using a position of a feature point in the nose of the subject.
[Supplementary Note 6]
The pulse wave component extraction unit generates noise time-series data indicating a change in luminance value caused by the movement of the face of the subject using the displacement data and the luminance data, and the noise time-series data Correcting the luminance data by subtracting the data value of the luminance data from the data value of the luminance data,
The pulse wave detection device according to any one of appendices 1 to 5.
[Supplementary Note 7]
The pulse wave component extraction means identifies the predetermined function whose time series data generated by processing is most similar to the luminance data among a plurality of predetermined functions for processing data values of the displacement data, and Generating time series data generated by processing using the specified predetermined function as the noise time series data;
The pulse wave detection device according to appendix 6.
[Supplementary Note 8]
The predetermined function is a function of subtracting a reference value of displacement from a data value of the displacement data and then multiplying the result by a coefficient.
The pulse wave component extraction means calculates a mean square error between time series data generated by processing using the predetermined function and luminance difference data indicating a difference from the luminance reference value of the luminance data. By calculating the value of the coefficient which becomes the smallest, the predetermined function whose time series data generated by processing is most similar to the luminance data is specified.
The pulse wave detection device according to appendix 6.
[Supplementary Note 9]
The luminance data generation unit generates the luminance data from each of the plurality of regions of interest;
The pulse wave detection device
Association means for associating, with each of the plurality of luminance data corrected by the pulse wave component extraction means, a reliability based on the magnitude of dispersion of data values;
Each of the plurality of corrected luminance data is weighted based on the reliability, and data values of the plurality of weighted luminance data are added at each time to generate the combined luminance data. Synthesis means,
The pulse wave detection device according to any one of appendices 6 to 8, comprising:
[Supplementary Note 10]
The luminance data generation unit generates the luminance data for each of a plurality of color components,
The pulse wave component extraction means applies independent component analysis to the luminance data of a plurality of color components to generate a plurality of time series data respectively indicating different signal components, and a plurality of the plurality of time series data are generated. Identifying the frequency of the pulse rate as a pulse rate candidate, excluding the same frequency as the frequency of the peak present in the frequency spectrum of the displacement data from the pulse rate candidates, and estimating the pulse rate from the candidates not excluded.
The pulse wave detection device according to any one of appendices 1 to 5.
[Supplementary Note 11]
The region of interest of the face of the subject is set in the time-series image in which the face of the subject is photographed,
Generating luminance data which is time-series data of representative values of luminance values of predetermined color components of pixels in the region of interest;
Generating displacement data indicating movement of the face of the subject based on the time-series image;
The displacement data is used to extract a signal component attributable to a pulse wave in the luminance data,
Outputting pulse wave information based on the extracted signal component,
Pulse wave detection method.
[Supplementary Note 12]
15. The pulse wave detection method according to appendix 11, wherein the displacement data is generated based on a change in one reference direction set for the time-series image of the position of the feature point detected from the face.
[Supplementary Note 13]
15. The pulse wave detection method according to appendix 12, wherein the reference direction is set based on the direction of the face.
[Supplementary Note 14]
The pulse wave detection method according to appendix 12 or 13, wherein a direction corresponding to the lateral direction for the subject is set as the reference direction.
[Supplementary Note 15]
The pulse wave detection method according to any one of appendices 11 to 14, wherein the displacement data is generated using a position of a feature point in the nose of the subject.
[Supplementary Note 16]
Using the displacement data and the luminance data, noise time-series data indicating a change in luminance value caused by the movement of the face of the subject is generated, and the data value of the noise time-series data is calculated as the luminance data Correct the luminance data by subtracting from the data values of
The pulse wave detection method according to any one of appendices 11 to 15.
[Supplementary Note 17]
Among a plurality of predetermined functions for processing data values of the displacement data, the predetermined function whose time series data generated by processing is most similar to the luminance data is specified, and the specified predetermined function is used. Generating time series data generated by the processing as the noise time series data,
The pulse wave detection method according to appendix 16.
[Supplementary Note 18]
The predetermined function is a function of subtracting a reference value of displacement from a data value of the displacement data and then multiplying the result by a coefficient.
The coefficients such that the mean square error between the time series data generated by processing using the predetermined function and the luminance difference data indicating the difference from the luminance reference value of the luminance data is minimized. The predetermined function whose time series data generated by processing is most similar to the luminance data is calculated by calculating the value of
The pulse wave detection method according to appendix 17.
[Supplementary Note 19]
Generating the luminance data from each of a plurality of the regions of interest;
Relating each of a plurality of the luminance data corrected using the displacement data and the luminance data to a reliability based on the magnitude of the dispersion of the data value;
Each of the plurality of corrected luminance data is weighted based on the reliability, and data values of the plurality of weighted luminance data are added at each time to generate the combined luminance data. ,
The pulse wave detection method according to any one of appendices 16 to 18.
[Supplementary Note 20]
Generating the luminance data for each of a plurality of color components;
By applying independent component analysis to the luminance data of a plurality of color components, a plurality of time series data respectively indicating different signal components are generated, and a plurality of frequencies are set as pulse rate candidates from the plurality of time series data. Identifying and excluding from the pulse rate candidate the same frequency as the frequency of the peak present in the frequency spectrum of the displacement data, and estimating the pulse rate from the not excluded candidates;
The pulse wave detection method according to any one of appendices 11 to 15.
[Supplementary Note 21]
On the computer
A region of interest setting process of setting a region of interest of the face of the subject with respect to a time-series image of the face of the subject being photographed;
Luminance data generation processing for generating luminance data which is time-series data of representative values of luminance values of predetermined color components of pixels in the region of interest;
Displacement data generation processing for generating displacement data indicating movement of the face of the subject based on the time-series image;
Pulse wave component extraction processing for extracting a signal component attributable to a pulse wave in the luminance data using the displacement data;
An output process for outputting pulse wave information based on the extracted signal component;
A non-transitory computer readable storage medium storing a program for executing the program.
[Supplementary Note 22]
The displacement data generation process according to claim 21, wherein the displacement data generation process generates the displacement data based on a change in one reference direction set with respect to the time-series image of the position of the feature point detected from the face. Storage medium.
[Supplementary Note 23]
The storage medium according to Appendix 22, wherein the displacement data generation process sets the reference direction based on the direction of the face.
[Supplementary Note 24]
The storage medium according to Appendix 22 or 23, wherein the displacement data generation process sets a direction corresponding to the lateral direction for the subject as the reference direction.
[Supplementary Note 25]
24. The storage medium according to any one of appendices 21 to 24, wherein the displacement data generation process generates the displacement data using a position of a feature point in the nose of the subject.
[Supplementary Note 26]
The pulse wave component extraction process generates noise time-series data indicating a change in luminance value caused by the movement of the face of the subject using the displacement data and the luminance data, and the noise time-series data Correcting the luminance data by subtracting the data value of the luminance data from the data value of the luminance data,
24. A storage medium according to any one of appendices 21-25.
[Supplementary Note 27]
The pulse wave component extraction process specifies, among a plurality of predetermined functions for processing data values of the displacement data, the predetermined function in which time series data generated by processing is most similar to the luminance data, Generating time series data generated by processing using the specified predetermined function as the noise time series data;
24. A storage medium according to appendix 26.
[Supplementary Note 28]
The predetermined function is a function of subtracting a reference value of displacement from a data value of the displacement data and then multiplying the result by a coefficient.
In the pulse wave component extraction process, a mean square error between time-series data generated by processing using the predetermined function and luminance difference data indicating a difference from the luminance reference value of the luminance data is By calculating the value of the coefficient which becomes the smallest, the predetermined function whose time series data generated by processing is most similar to the luminance data is specified.
24. The storage medium according to appendix 27.
[Supplementary Note 29]
The luminance data generation process generates the luminance data from each of a plurality of the regions of interest,
The program is stored in the computer
An associating process for associating, with each of the plurality of luminance data corrected by the pulse wave component extracting process, a reliability based on a magnitude of dispersion of data values;
Each of the plurality of corrected luminance data is weighted based on the reliability, and data values of the plurality of weighted luminance data are added at each time to generate the combined luminance data. Composition processing,
24. The storage medium according to any one of appendices 26-28, wherein
[Supplementary Note 30]
The luminance data generation process generates the luminance data for each of a plurality of color components,
The pulse wave component extraction processing applies independent component analysis to the luminance data of a plurality of color components to generate a plurality of time series data respectively indicating different signal components, and a plurality of the plurality of time series data are generated. Identifying the frequency of the pulse rate as a pulse rate candidate, excluding the same frequency as the frequency of the peak present in the frequency spectrum of the displacement data from the pulse rate candidates, and estimating the pulse rate from the candidates not excluded.
24. A storage medium according to any one of appendices 21-25.
 本願発明は以上に説明した実施形態に限定されるものではない。以上に説明した実施形態の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。 The present invention is not limited to the embodiments described above. The configurations and details of the embodiment described above can be modified in various ways that can be understood by those skilled in the art within the scope of the present invention.
 10~13、11a  脈波検出装置
 30  撮像装置
 101  関心領域設定部
 102  輝度データ生成部
 103  変位データ生成部
 104  脈波成分抽出部
 105  出力部
 110  記憶部
 111  関心領域設定部
 112  輝度データ生成部
 113  変位データ生成部
 114  脈波情報導出部
 1141  補正部
 1142  脈拍数推定部
 115  外れ値除去部
 119  出力部
 124  脈波情報導出部
 1241  補正部
 1242  関連づけ部
 1243  合成部
 1244  脈拍数推定部
 134  脈波情報導出部
 1341  データ分析部
 1342  脈拍数推定部
 900  コンピュータ
 901  CPU
 902  ROM
 903  RAM
 904A  プログラム
 904B  記憶情報
 905  記憶装置
 906  記憶媒体
 907  ドライブ装置
 908  通信インタフェース
 909  通信ネットワーク
 910  入出力インタフェース
 911  バス
Reference numerals 10 to 13 and 11a pulse wave detection device 30 imaging device 101 region of interest setting unit 102 luminance data generation unit 103 displacement data generation unit 104 pulse wave component extraction unit 105 output unit 110 storage unit 111 interest region setting unit 112 luminance data generation unit 113 Displacement data generation unit 114 Pulse wave information derivation unit 1141 Correction unit 1142 Pulse rate estimation unit 115 Outlier removal unit 119 Output unit 124 Pulse wave information derivation unit 1241 Correction unit 1242 Association unit 1243 Synthesis unit 1244 Pulse rate estimation unit 134 Pulse wave information Derivation unit 1341 Data analysis unit 1342 Pulse rate estimation unit 900 Computer 901 CPU
902 ROM
903 RAM
904A program 904B storage information 905 storage device 906 storage medium 907 drive device 908 communication interface 909 communication network 910 input / output interface 911 bus

Claims (30)

  1.  被測定者の顔が撮影された時系列画像に対し、前記被測定者の顔の関心領域を設定する関心領域設定手段と、
     前記関心領域内の画素の、所定の色成分の輝度値の代表値の時系列データである輝度データを生成する輝度データ生成手段と、
     前記時系列画像に基づき、前記被測定者の顔の動きを示す変位データを生成する変位データ生成手段と、
     前記変位データを用いて、前記輝度データにおける、脈波に起因する信号成分を抽出する、脈波成分抽出手段と、
     前記抽出された信号成分に基づく脈波の情報を出力する出力手段と、
     を備える脈波検出装置。
    A region-of-interest setting unit configured to set a region of interest of the face of the subject for a time-series image of the face of the subject being photographed;
    Luminance data generation means for generating luminance data which is time-series data of representative values of luminance values of predetermined color components of pixels in the region of interest;
    Displacement data generation means for generating displacement data indicating movement of the face of the subject based on the time-series image;
    Pulse wave component extraction means for extracting a signal component attributable to a pulse wave in the luminance data using the displacement data;
    An output unit that outputs pulse wave information based on the extracted signal component;
    Pulse wave detection device comprising:
  2.  前記変位データ生成手段は、前記顔から検出される特徴点の位置の、前記時系列画像に対して設定される1つの基準方向の変化に基づいて、前記変位データを生成する、請求項1に記載の脈波検出装置。 The displacement data generation means generates the displacement data based on a change in one reference direction set for the time-series image of the position of the feature point detected from the face. Pulse wave detection device as described.
  3.  前記変位データ生成手段は、前記基準方向を前記顔の向きに基づいて設定する、請求項2に記載の脈波検出装置。 The pulse wave detection device according to claim 2, wherein the displacement data generation unit sets the reference direction based on the direction of the face.
  4.  前記変位データ生成手段は、前記被測定者にとって左右方向に相当する方向を、前記基準方向として設定する、請求項2または3に記載の脈波検出装置。 The pulse wave detection device according to claim 2, wherein the displacement data generation unit sets a direction corresponding to a lateral direction for the subject as the reference direction.
  5.  前記変位データ生成手段は、前記被測定者の鼻における特徴点の位置を用いて前記変位データを生成する、請求項1から4のいずれか一項に記載の脈波検出装置。 The pulse wave detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the displacement data generation unit generates the displacement data using a position of a feature point in the nose of the subject.
  6.  前記脈波成分抽出手段は、前記変位データと前記輝度データとを用いて、前記被測定者の顔の動きに起因する輝度値の変化を示すノイズ時系列データを生成し、前記ノイズ時系列データのデータ値を、前記輝度データのデータ値から減算することによって、前記輝度データを補正する、
     請求項1から5のいずれか一項に記載の脈波検出装置。
    The pulse wave component extraction unit generates noise time-series data indicating a change in luminance value caused by the movement of the face of the subject using the displacement data and the luminance data, and the noise time-series data Correcting the luminance data by subtracting the data value of the luminance data from the data value of the luminance data,
    The pulse wave detection device according to any one of claims 1 to 5.
  7.  前記脈波成分抽出手段は、前記変位データのデータ値を加工する複数の所定の関数のうち、加工により生成する時系列データが前記輝度データに最も類似する、前記所定の関数を特定し、前記特定された所定の関数を用いた加工により生成する時系列データを、前記ノイズ時系列データとして生成する、
     請求項6に記載の脈波検出装置。
    The pulse wave component extraction means identifies the predetermined function whose time series data generated by processing is most similar to the luminance data among a plurality of predetermined functions for processing data values of the displacement data, and Generating time series data generated by processing using the specified predetermined function as the noise time series data;
    The pulse wave detection device according to claim 6.
  8.  前記所定の関数は、前記変位データのデータ値から、変位の基準値を差し引いた後、係数を乗じる関数であり、
     前記脈波成分抽出手段は、前記所定の関数を用いた加工により生成する時系列データと、前記輝度データの、輝度の基準値からの差分を示す輝度差分データと、の間の平均二乗誤差が最小となるような、前記係数の値を算出することにより、加工により生成する時系列データが前記輝度データに最も類似する、前記所定の関数を特定する、
     請求項6に記載の脈波検出装置。
    The predetermined function is a function of subtracting a reference value of displacement from a data value of the displacement data and then multiplying the result by a coefficient.
    The pulse wave component extraction means calculates a mean square error between time series data generated by processing using the predetermined function and luminance difference data indicating a difference from the luminance reference value of the luminance data. By calculating the value of the coefficient which becomes the smallest, the predetermined function whose time series data generated by processing is most similar to the luminance data is specified.
    The pulse wave detection device according to claim 6.
  9.  前記輝度データ生成手段は、複数の前記関心領域のそれぞれから前記輝度データを生成し、
     前記脈波検出装置は、
     前記脈波成分抽出手段により補正された複数の前記輝度データの各々に対し、データ値の分散の大きさに基づく信頼度を関連づける関連づけ手段と、
     補正された複数の前記輝度データの各々を前記信頼度に基づき重みづけし、重みづけされた複数の前記輝度データのデータ値を時点ごとに足し合わせることで、合成された前記輝度データを生成する合成手段と、
     を備える、請求項6から8のいずれか一項に記載の脈波検出装置。
    The luminance data generation unit generates the luminance data from each of the plurality of regions of interest;
    The pulse wave detection device
    Association means for associating, with each of the plurality of luminance data corrected by the pulse wave component extraction means, a reliability based on the magnitude of dispersion of data values;
    Each of the plurality of corrected luminance data is weighted based on the reliability, and data values of the plurality of weighted luminance data are added at each time to generate the combined luminance data. Synthesis means,
    The pulse wave detection device according to any one of claims 6 to 8, comprising:
  10.  前記輝度データ生成手段は、複数の色成分のそれぞれにつき前記輝度データを生成し、
     前記脈波成分抽出手段は、複数の色成分の前記輝度データに対し独立成分分析を適用することで相異なる信号成分をそれぞれ示す複数の時系列データを生成し、前記複数の時系列データから複数の周波数を脈拍数の候補として特定し、前記変位データの周波数スペクトルにおいて存在するピークの周波数と同じ周波数を前記脈拍数の候補から除外し、除外されなかった前記候補から脈拍数を推定する、
     請求項1から5のいずれか一項に記載の脈波検出装置。
    The luminance data generation unit generates the luminance data for each of a plurality of color components,
    The pulse wave component extraction means applies independent component analysis to the luminance data of a plurality of color components to generate a plurality of time series data respectively indicating different signal components, and a plurality of the plurality of time series data are generated. Identifying the frequency of the pulse rate as a pulse rate candidate, excluding the same frequency as the frequency of the peak present in the frequency spectrum of the displacement data from the pulse rate candidates, and estimating the pulse rate from the candidates not excluded.
    The pulse wave detection device according to any one of claims 1 to 5.
  11.  被測定者の顔が撮影された時系列画像に対し、前記被測定者の顔の関心領域を設定し、
     前記関心領域内の画素の、所定の色成分の輝度値の代表値の時系列データである輝度データを生成し、
     前記時系列画像に基づき、前記被測定者の顔の動きを示す変位データを生成し、
     前記変位データを用いて、前記輝度データにおける、脈波に起因する信号成分を抽出し、
     前記抽出された信号成分に基づく脈波の情報を出力する、
     脈波検出方法。
    The region of interest of the face of the subject is set in the time-series image in which the face of the subject is photographed,
    Generating luminance data which is time-series data of representative values of luminance values of predetermined color components of pixels in the region of interest;
    Generating displacement data indicating movement of the face of the subject based on the time-series image;
    The displacement data is used to extract a signal component attributable to a pulse wave in the luminance data,
    Outputting pulse wave information based on the extracted signal component,
    Pulse wave detection method.
  12.  前記顔から検出される特徴点の位置の、前記時系列画像に対して設定される1つの基準方向の変化に基づいて、前記変位データを生成する、請求項11に記載の脈波検出方法。 The pulse wave detection method according to claim 11, wherein the displacement data is generated based on a change in one reference direction set with respect to the time-series image of the position of the feature point detected from the face.
  13.  前記基準方向を前記顔の向きに基づいて設定する、請求項12に記載の脈波検出方法。 The pulse wave detection method according to claim 12, wherein the reference direction is set based on the direction of the face.
  14.  前記被測定者にとって左右方向に相当する方向を、前記基準方向として設定する、請求項12または13に記載の脈波検出方法。 The pulse wave detection method according to claim 12, wherein a direction corresponding to the lateral direction for the subject is set as the reference direction.
  15.  前記被測定者の鼻における特徴点の位置を用いて前記変位データを生成する、請求項11から14のいずれか一項に記載の脈波検出方法。 The pulse wave detection method according to any one of claims 11 to 14, wherein the displacement data is generated using the position of the feature point in the nose of the subject.
  16.  前記変位データと前記輝度データとを用いて、前記被測定者の顔の動きに起因する輝度値の変化を示すノイズ時系列データを生成し、前記ノイズ時系列データのデータ値を、前記輝度データのデータ値から減算することによって、前記輝度データを補正する、
     請求項11から15のいずれか一項に記載の脈波検出方法。
    Using the displacement data and the luminance data, noise time-series data indicating a change in luminance value caused by the movement of the face of the subject is generated, and the data value of the noise time-series data is calculated as the luminance data Correct the luminance data by subtracting from the data values of
    The pulse wave detection method according to any one of claims 11 to 15.
  17.  前記変位データのデータ値を加工する複数の所定の関数のうち、加工により生成する時系列データが前記輝度データに最も類似する、前記所定の関数を特定し、前記特定された所定の関数を用いた加工により生成する時系列データを、前記ノイズ時系列データとして生成する、
     請求項16に記載の脈波検出方法。
    Among a plurality of predetermined functions for processing data values of the displacement data, the predetermined function whose time series data generated by processing is most similar to the luminance data is specified, and the specified predetermined function is used. Generating time series data generated by the processing as the noise time series data,
    The pulse wave detection method according to claim 16.
  18.  前記所定の関数は、前記変位データのデータ値から、変位の基準値を差し引いた後、係数を乗じる関数であり、
     前記所定の関数を用いた加工により生成する時系列データと、前記輝度データの、輝度の基準値からの差分を示す輝度差分データと、の間の平均二乗誤差が最小となるような、前記係数の値を算出することにより、加工により生成する時系列データが前記輝度データに最も類似する、前記所定の関数を特定する、
     請求項17に記載の脈波検出方法。
    The predetermined function is a function of subtracting a reference value of displacement from a data value of the displacement data and then multiplying the result by a coefficient.
    The coefficients such that the mean square error between the time series data generated by processing using the predetermined function and the luminance difference data indicating the difference from the luminance reference value of the luminance data is minimized. The predetermined function whose time series data generated by processing is most similar to the luminance data is calculated by calculating the value of
    The pulse wave detection method according to claim 17.
  19.  複数の前記関心領域のそれぞれから前記輝度データを生成し、
     前記変位データと前記輝度データとを用いて補正された複数の前記輝度データの各々に対し、データ値の分散の大きさに基づく信頼度を関連づけ、
     補正された複数の前記輝度データの各々を前記信頼度に基づき重みづけし、重みづけされた複数の前記輝度データのデータ値を時点ごとに足し合わせることで、合成された前記輝度データを生成する、
     請求項16から18のいずれか一項に記載の脈波検出方法。
    Generating the luminance data from each of a plurality of the regions of interest;
    Relating each of a plurality of the luminance data corrected using the displacement data and the luminance data to a reliability based on the magnitude of the dispersion of the data value;
    Each of the plurality of corrected luminance data is weighted based on the reliability, and data values of the plurality of weighted luminance data are added at each time to generate the combined luminance data. ,
    The pulse wave detection method according to any one of claims 16 to 18.
  20.  複数の色成分のそれぞれにつき前記輝度データを生成し、
     複数の色成分の前記輝度データに対し独立成分分析を適用することで相異なる信号成分をそれぞれ示す複数の時系列データを生成し、前記複数の時系列データから複数の周波数を脈拍数の候補として特定し、前記変位データの周波数スペクトルにおいて存在するピークの周波数と同じ周波数を前記脈拍数の候補から除外し、除外されなかった前記候補から脈拍数を推定する、
     請求項11から15のいずれか一項に記載の脈波検出方法。
    Generating the luminance data for each of a plurality of color components;
    By applying independent component analysis to the luminance data of a plurality of color components, a plurality of time series data respectively indicating different signal components are generated, and a plurality of frequencies are set as pulse rate candidates from the plurality of time series data. Identifying and excluding from the pulse rate candidate the same frequency as the frequency of the peak present in the frequency spectrum of the displacement data, and estimating the pulse rate from the not excluded candidates;
    The pulse wave detection method according to any one of claims 11 to 15.
  21.  コンピュータに、
     被測定者の顔が撮影された時系列画像に対し、前記被測定者の顔の関心領域を設定する関心領域設定処理と、
     前記関心領域内の画素の、所定の色成分の輝度値の代表値の時系列データである輝度データを生成する輝度データ生成処理と、
     前記時系列画像に基づき、前記被測定者の顔の動きを示す変位データを生成する変位データ生成処理と、
     前記変位データを用いて、前記輝度データにおける、脈波に起因する信号成分を抽出する、脈波成分抽出処理と、
     前記抽出された信号成分に基づく脈波の情報を出力する出力処理と、
     を実行させるプログラムを記憶した、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体。
    On the computer
    A region of interest setting process of setting a region of interest of the face of the subject with respect to a time-series image of the face of the subject being photographed;
    Luminance data generation processing for generating luminance data which is time-series data of representative values of luminance values of predetermined color components of pixels in the region of interest;
    Displacement data generation processing for generating displacement data indicating movement of the face of the subject based on the time-series image;
    Pulse wave component extraction processing for extracting a signal component attributable to a pulse wave in the luminance data using the displacement data;
    An output process for outputting pulse wave information based on the extracted signal component;
    A non-transitory computer readable storage medium storing a program for executing the program.
  22.  前記変位データ生成処理は、前記顔から検出される特徴点の位置の、前記時系列画像に対して設定される1つの基準方向の変化に基づいて、前記変位データを生成する、請求項21に記載の記憶媒体。 22. The displacement data generation process according to claim 21, wherein the displacement data generation processing generates the displacement data based on a change in one reference direction set for the time-series image of the position of the feature point detected from the face. Storage medium as described.
  23.  前記変位データ生成処理は、前記基準方向を前記顔の向きに基づいて設定する、請求項22に記載の記憶媒体。 The storage medium according to claim 22, wherein the displacement data generation process sets the reference direction based on an orientation of the face.
  24.  前記変位データ生成処理は、前記被測定者にとって左右方向に相当する方向を、前記基準方向として設定する、請求項22または23に記載の記憶媒体。 The storage medium according to claim 22 or 23, wherein the displacement data generation process sets a direction corresponding to the lateral direction for the subject as the reference direction.
  25.  前記変位データ生成処理は、前記被測定者の鼻における特徴点の位置を用いて前記変位データを生成する、請求項21から24のいずれか一項に記載の記憶媒体。 The storage medium according to any one of claims 21 to 24, wherein the displacement data generation processing generates the displacement data using a position of a feature point in the nose of the subject.
  26.  前記脈波成分抽出処理は、前記変位データと前記輝度データとを用いて、前記被測定者の顔の動きに起因する輝度値の変化を示すノイズ時系列データを生成し、前記ノイズ時系列データのデータ値を、前記輝度データのデータ値から減算することによって、前記輝度データを補正する、
     請求項21から25のいずれか一項に記載の記憶媒体。
    The pulse wave component extraction process generates noise time-series data indicating a change in luminance value caused by the movement of the face of the subject using the displacement data and the luminance data, and the noise time-series data Correcting the luminance data by subtracting the data value of the luminance data from the data value of the luminance data,
    The storage medium according to any one of claims 21 to 25.
  27.  前記脈波成分抽出処理は、前記変位データのデータ値を加工する複数の所定の関数のうち、加工により生成する時系列データが前記輝度データに最も類似する、前記所定の関数を特定し、前記特定された所定の関数を用いた加工により生成する時系列データを、前記ノイズ時系列データとして生成する、
     請求項26に記載の記憶媒体。
    The pulse wave component extraction process specifies, among a plurality of predetermined functions for processing data values of the displacement data, the predetermined function in which time series data generated by processing is most similar to the luminance data, Generating time series data generated by processing using the specified predetermined function as the noise time series data;
    The storage medium according to claim 26.
  28.  前記所定の関数は、前記変位データのデータ値から、変位の基準値を差し引いた後、係数を乗じる関数であり、
     前記脈波成分抽出処理は、前記所定の関数を用いた加工により生成する時系列データと、前記輝度データの、輝度の基準値からの差分を示す輝度差分データと、の間の平均二乗誤差が最小となるような、前記係数の値を算出することにより、加工により生成する時系列データが前記輝度データに最も類似する、前記所定の関数を特定する、
     請求項27に記載の記憶媒体。
    The predetermined function is a function of subtracting a reference value of displacement from a data value of the displacement data and then multiplying the result by a coefficient.
    In the pulse wave component extraction process, a mean square error between time-series data generated by processing using the predetermined function and luminance difference data indicating a difference from the luminance reference value of the luminance data is By calculating the value of the coefficient which becomes the smallest, the predetermined function whose time series data generated by processing is most similar to the luminance data is specified.
    The storage medium according to claim 27.
  29.  前記輝度データ生成処理は、複数の前記関心領域のそれぞれから前記輝度データを生成し、
     前記プログラムは、前記コンピュータに、
     前記脈波成分抽出処理により補正された複数の前記輝度データの各々に対し、データ値の分散の大きさに基づく信頼度を関連づける関連づけ処理と、
     補正された複数の前記輝度データの各々を前記信頼度に基づき重みづけし、重みづけされた複数の前記輝度データのデータ値を時点ごとに足し合わせることで、合成された前記輝度データを生成する合成処理と、
     を実行させる、請求項26から28のいずれか一項に記載の記憶媒体。
    The luminance data generation process generates the luminance data from each of a plurality of the regions of interest,
    The program is stored in the computer
    An associating process for associating, with each of the plurality of luminance data corrected by the pulse wave component extracting process, a reliability based on a magnitude of dispersion of data values;
    Each of the plurality of corrected luminance data is weighted based on the reliability, and data values of the plurality of weighted luminance data are added at each time to generate the combined luminance data. Composition processing,
    The storage medium according to any one of claims 26 to 28, wherein the storage medium is a storage medium.
  30.  前記輝度データ生成処理は、複数の色成分のそれぞれにつき前記輝度データを生成し、
     前記脈波成分抽出処理は、複数の色成分の前記輝度データに対し独立成分分析を適用することで相異なる信号成分をそれぞれ示す複数の時系列データを生成し、前記複数の時系列データから複数の周波数を脈拍数の候補として特定し、前記変位データの周波数スペクトルにおいて存在するピークの周波数と同じ周波数を前記脈拍数の候補から除外し、除外されなかった前記候補から脈拍数を推定する、
     請求項21から25のいずれか一項に記載の記憶媒体。
    The luminance data generation process generates the luminance data for each of a plurality of color components,
    The pulse wave component extraction processing applies independent component analysis to the luminance data of a plurality of color components to generate a plurality of time series data respectively indicating different signal components, and a plurality of the plurality of time series data are generated. Identifying the frequency of the pulse rate as a pulse rate candidate, excluding the same frequency as the frequency of the peak present in the frequency spectrum of the displacement data from the pulse rate candidates, and estimating the pulse rate from the candidates not excluded.
    The storage medium according to any one of claims 21 to 25.
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