JP5332406B2 - 脈拍計測装置、脈拍計測方法および脈拍計測プログラム - Google Patents

Description

本発明は、脈拍計測装置、脈拍計測方法および脈拍計測プログラムに関する。

近年、健康管理のための器具に興味を持つ人が増えており、体脂肪計や脈波計だけでなく、簡易に心電を計測できる心電計測器など、個人で所有できる様々な健康管理器具が増えている。例えば、脈波計としては、指や耳たぶなどに挟んで計測するクリップ式のセンサなどが一般的である。

上述した脈波計については、当該脈波計そのもの、脈波センサが付属されたエアロバイク、歩数計などのいずれかの健康管理器具を購入する必要がある。そのため、最近では、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などの携帯端末に装備されたカメラを用いて脈波を計測する様々な技術が開示されている（特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００５−１５１２７１号公報 特開２００７−３１９２４６号公報

しかしながら、上記従来技術では、精度が低くなる、または、電力コストがかかるという課題があった。そもそも、携帯端末などに装備されたカメラを用いた簡易な脈拍計測装置は、サンプリングレートが低く、当該サンプリングレートの低さに起因して時間分解能（精度）が低くなる。

例えば、カメラのフレームレートが１０ＦＰＳ（Frame Per Second）である場合に、脈拍数１０９〜脈拍数１３３拍までの間のデータは、脈波間隔５フレームとなる（図１１参照）。このことから、簡易な脈拍計測装置では、計測時間（撮像時間）を長くしたり、フレームレートを上げたりして時間分解能を向上させている。なお、図１１は、１０ＦＰＳにおけるピーク間隔と脈拍数との関係を説明するための図である。

ところが、計測時間の長期化とフレームレートを上げることとは、装置内の電力コストの増加やユーザに対する負担の増加に繋がる。この結果、上記従来技術では、精度が低くなる、または、電力コストがかかるという問題がある。

そこで、本発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、精度を低下させることなく省電力コストで脈拍を計測することが可能である脈拍計測装置、脈拍計測方法および脈拍計測プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本願の開示する脈拍計測装置は、撮像手段によって撮像された入力画像の特徴量を算出する特徴量算出部と、前記特徴量算出部によって算出された特徴量から脈波のピーク間隔を検出して、検出された脈波のピーク間隔から脈拍数を算出する脈拍数算出部と、前記脈拍数算出部によって算出された脈拍数と真の脈拍数との推定最大誤差が、規定値以下となるように、単位時間あたりに撮像されるフレーム数を示すフレームレートを制御するフレームレート制御部と、を有することを要件とする。

本願の開示する脈拍計測装置、脈拍計測方法および脈拍計測プログラムによれば、精度を低下させることなく省電力コストで脈拍を計測することが可能であるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る脈拍計測装置、脈拍計測方法および脈拍計測プログラムの実施例を説明する。

［脈拍計測装置の概要］
最初に、実施例１に係る脈拍計測装置の概要を説明する。本願の開示する脈拍計測装置は、例えば、カメラ付きの携帯電話機やＰＤＡなどの携帯端末に配設される。このような携帯端末に配設されたカメラは、例えば、通常、一般的なカメラの用途であって風景などを撮像する通常撮影モードと、本実施例で開示するように、脈波取得の用途でカメラを用いる脈波取得モードとの少なくとも二種類のモードを有する。もちろん、脈波取得の用途専用にカメラを用いる場合には、脈波取得モードの１種類のモードのみを有していても構わない。

また、脈波取得モードについては、カメラに予め設定されていなくてもよく、例えば、脈波検出プログラムからカメラの設定（露光時間やフレームレートなど）を変更することにより、脈波取得用に適した設定にした状態を脈波取得モードとみなしても構わない。また、例えば、フレームレートが固定されていても、通常撮像用途にも脈波取得用途にも利用できる場合には、通常撮影モードと脈波取得モードとを区別しなくても良い。

そして、脈拍計測装置は、カメラのレンズ（若しくは、レンズをカバーするために備えられた透光性のあるレンズカバー部）にユーザの指が置かれて撮像された画像に基づいて脈拍を計測するものであり、特に、計測される脈拍数に基づいてフレームレートを制御することにより、精度を低下させることなく省電力コストで脈拍を計測する。

上述した構成において、脈拍計測装置は、撮像手段によって撮像された入力画像の特徴量を算出する。そして、脈拍計測装置は、算出された特徴量から脈波のピーク間隔を検出して、検出された脈波のピーク間隔から脈拍数を算出する。続いて、脈拍計測装置は、算出された脈拍数と真の脈拍数との推定最大誤差が、規定値以下となるように、単位時間あたりに撮像されるフレーム数を示すフレームレートを制御する。

具体的に説明すると、脈拍計測装置は、カメラのレンズにユーザの指が置かれて撮像された入力画像（入力画像の全面が指画像から成っている画像）を受け付ける。そして、脈拍計測装置は、受け付けた入力画像の輝度成分の総和から輝度平均を算出する。なお、輝度平均の算出は、入力画像それぞれ（１フレームごと）に対して実施され、入力される入力画像全てにおいて輝度平均が算出される。

続いて、脈拍計測装置は、算出された複数フレームにおける輝度平均から、当該複数フレームそれぞれから得られた輝度平均を時間軸で並べて得られる波形（脈波）における極大値および／または極小値を算出して、当該複数フレームの波形におけるピーク（ピーク間隔）を検出する。その後、脈拍計測装置は、検出された脈波のピーク間隔から単位時間あたりに何回脈波があるかを示す脈拍数を算出する。

脈拍数を算出する例としては、フレームレート１０ＦＰＳ、検出されたピーク間隔の平均値が８である場合に、「１０÷８×６０＝７５拍／分」となる。なお、脈拍数の算出については、ノイズ除去や誤検出されたピーク間隔を除去する処理などが実施された後に算出することが望ましい。

そして、脈拍計測装置は、算出された脈拍数と真の脈拍数との推定最大誤差が、規定値以下となるようにフレームレートを決定し、決定されたフレームレートをカメラに適用する。フレームレートの決定については、算出された脈拍数と真の脈拍数との推定最大誤差において変動値となるフレームレートを、当該誤差の許容範囲内での最小値（最小値付近）となるようにする。

つまり、脈拍計測装置は、カメラのレンズにユーザの指が置かれて撮像された画像に基づいて脈拍を計測する場合に、算出された脈拍数と真の脈拍数との推定最大誤差の許容範囲内での最小値となるように、カメラのフレームレートを制御することができる結果、精度を低下させることなく省電力コストで脈拍を計測することが可能である。

［脈拍計測装置の構成］
次に、図１を用いて、実施例１に係る脈拍計測装置の構成を説明する。図１は、実施例１に係る脈拍計測装置の構成例を示す図である。

図１に示すように、脈拍計測装置１０は、入力部１１と、出力部１２と、記憶部２０と、制御部３０とを有し、例えば、カメラ付きの携帯電話機やＰＤＡなどの携帯端末に配設され、当該カメラのレンズにユーザの指が置かれることにより撮像された画像に基づいて脈拍を計測する。

入力部１１は、例えば、画像を撮像するためのカメラ（カメラのレンズ）を有し、後述するフレームレート制御部３３によって通知されるフレームレートに従ってフレームレートを設定する。また、入力部１１は、例えば、ユーザなどにより撮像指示がなされた場合に、設定されたフレームレートで画像を撮像して後述する特徴量算出部３１に入力する。

出力部１２は、モニタ（若しくはディスプレイ、タッチパネルなど）やスピーカを有し、各種の情報を出力する。例えば、出力部１２は、制御部３０による各種処理結果（脈拍数やエラー情報など）をユーザに表示・通知したり、制御部３０による各種処理から得られるデータをファイルとして出力したりする。

記憶部２０は、制御部３０による各種処理に必要なデータや、制御部３０による各種処理結果を記憶する。例えば、記憶部２０は、制御部３０による処理結果である各入力画像の輝度情報や、制御部３０による処理におけるエラー情報などを記憶する。

制御部３０は、制御プログラム、各種の処理手順などを規定したプログラムおよび所要データを格納するための内部メモリを有するとともに、特に、特徴量算出部３１と、脈拍数算出部３２と、フレームレート制御部３３とを有し、これらによって種々の処理を実行する。

特徴量算出部３１は、撮像手段によって撮像された入力画像の特徴量を算出する。具体的に例を挙げると、特徴量算出部３１は、入力部１１によって入力された入力画像を受け付けて、入力画像の輝度成分の総和から輝度平均を算出する。そして、特徴量算出部３１は、算出された輝度平均と時間との関係を記憶部２０に格納する。

つまり、特徴量算出部３１は、図２に示すように、入力画像それぞれ（１フレームごと）に対して輝度平均を算出することで、入力される入力画像全てにおける輝度平均を算出する。また、特徴量算出部３１によって１フレームごとに算出された輝度平均値と時間との関係は、波（脈波）のようになる（図３−１参照）。なお、図２は、実施例１に係る特徴量算出部３１による輝度平均値算出処理を説明するための図であり、Ｐ〜Ｕは、取得画像の模式図である。また、図３−１は、実施例１に係る１フレームごとに算出される輝度平均値と時間との関係の例を示す図である。

また、特徴量算出部３１による特徴量算出において用いられる輝度成分は、例えば、ＲＧＢ（Red‐Green‐Blue）のＲ成分やＧ成分、ＹＵＶ（輝度信号：Ｙ、輝度信号と青色成分との差：Ｕ、輝度信号と赤色成分との差：Ｖ）のＹ成分やＶ成分などを用いても良い。

脈拍数算出部３２は、特徴量算出部３１によって算出された特徴量から脈波のピーク間隔を検出して、検出された脈波のピーク間隔から脈拍数を算出する。上述した例で具体的に例を挙げると、脈拍数算出部３２は、特徴量算出部３１によって算出された複数フレームにおける輝度平均（図３−１参照）による波形（脈波）をスムージングする（図３−２参照）。このスムージング処理は、ノイズや図３−１において現れる二峰性を有する波形を除去するために実施される。なお、図３−２は、実施例１に係る特徴量算出処理によって得られる生波形をスムージング処理した後の波形の例を示す図である。

そして、脈拍数算出部３２は、スムージング処理後の波形における極大値と極小値とを算出する。極大値の算出では、例えば、所定の輝度平均値を「Ａ」、当該所定の輝度平均値の一つ前を「Ａ＿１」および当該所定の輝度平均値の二つ前を「Ａ＿２」とすると、「Ａ＿２＜Ａ＿１、かつ、Ａ＿１＞Ａ」となる「Ａ＿１」が極大値（ピーク）となる。また、極小値の算出では、例えば、「Ａ＿２＞Ａ＿１、かつ、Ａ＿１＜Ａ」となる「Ａ＿１」が極小値となる。

続いて、脈拍数算出部３２は、直近の所定時間における各ピーク間隔の平均時間から、所定閾値以上の長さがある所定のピーク間隔をピークの検出漏れとして判定し、当該データを除去または補正する。また、極大値および極小値における輝度平均値の差、すなわち、振幅が所定閾値以下である場合にノイズとして判定し、当該データを除去または補正する（ピークとみなさない）。なお、これらのピーク間隔データの除去または補正処理が実施される理由は、上記スムージング処理後においても現れるノイズの影響を除去または補正するためである。

その後、脈拍数算出部３２は、図４に示すように、検出された脈波のピーク間隔から単位時間あたりに何回脈波があるかを示す脈拍数「Ｒ＾」を算出する。なお、図４は、実施例１に係る算出されたピーク間隔の時間の例を示す図である。

また、算出される脈拍数「Ｒ＾」と真の脈拍数「Ｒ」とは、データのサンプリング時刻を「ｔ（ｉ），（ｉ＝０，１，２，・・・）」、ｋ拍目の脈拍を検出した時刻「ｔ（ｓ_ｋ），（ｋ＝０，１，２，・・・）」、ｋ拍目の実際の発生時刻を「ｔ_Ｒ（ｋ）＝ｔ（ｓ_ｋ）−Ｅ（ｋ），（ｋ＝０，１，２，・・・）」とすると、（式１）および（式２）となる。

フレームレート制御部３３は、脈拍数算出部３２によって算出された脈拍数と真の脈拍数との推定最大誤差が、規定値以下となるように、単位時間あたりに撮像されるフレーム数を示すフレームレートを制御する。

上述した例で具体的に例を挙げると、フレームレート制御部３３は、脈拍数算出部３２によって算出された脈拍数「Ｒ＾」と真の脈拍数「Ｒ」との推定最大誤差が、規定値以下となるようにフレームレート「ｆ」を決定し、決定されたフレームレート「ｆ」をカメラに適用する。

また、脈拍数「Ｒ＾」と真の脈拍数「Ｒ」との推定最大誤差（図５参照）は、（式３）となり、当該誤差「Ｅ（ｋ）」の最大値は、フレームレート「ｆ」を用いて、「Ｅ_ｍａｘ＝１÷２ｆ」であるため、（式４）となる。なお、図５は、実施例１に係る計測されるピーク位置と真のピーク位置との誤差を説明するための図である。

上記より、フレームレート制御部３３は、脈拍数「Ｒ＾」に対して、（式５）が規定値以下になるようにフレームレート「ｆ」を決定し、決定されたフレームレート「ｆ」を入力部１１のカメラに適用する。フレームレートの決定については、算出された脈拍数と真の脈拍数との推定最大誤差において変動値となるフレームレート「ｆ」を、当該誤差の許容範囲内での最小値（最小値付近）となるようにする。

［フレームレート制御処理］
次に、図６を用いて、実施例１に係るフレームレート制御処理を説明する。図６は、実施例１に係るフレームレート制御処理を説明するためのフローチャートである。

図６に示すように、脈拍計測装置１０は、例えば、カメラなどの撮像手段によって撮像された画像が入力されると（ステップＳ１０１肯定）、入力画像の輝度成分の総和から輝度平均を算出する（ステップＳ１０２）。なお、脈拍計測装置１０は、入力画像１フレームごとに対して輝度平均を算出し、入力画像全てにおける輝度平均を算出する。

そして、脈拍計測装置１０は、算出された複数フレームにおける輝度平均による波形から脈波のピーク間隔を検出し、検出されたピーク間隔から単位時間あたりに何回脈波があるかを示す脈拍数「Ｒ＾」を算出する（ステップＳ１０３）。なお、脈拍数算出処理の処理フローは、図７を用いて説明することとする。

続いて、脈拍数計測装置１０は、算出された脈拍数「Ｒ＾」と真の脈拍数「Ｒ」との誤差「Ｅ（ｋ）」が、規定値以下となるようにフレームレート「ｆ」を決定する（ステップＳ１０４）。その後、脈拍計測装置１０は、決定されたフレームレート「ｆ」を撮像手段のカメラに適用する（ステップＳ１０５）。なお、フレームレートの決定については、算出された脈拍数と真の脈拍数との推定最大誤差において変動値となるフレームレート「ｆ」を、当該誤差の許容範囲内での最小値（最小値付近）となるようにする。

［脈拍数算出処理］
次に、図７を用いて、実施例１に係る脈拍数算出処理を説明する。図７は、実施例１に係る脈拍数算出処理を説明するためのフローチャートである。

図７に示すように、脈拍計測装置１０は、算出された複数フレームにおける輝度平均による波形（脈波）をスムージングするなどして、当該スムージング処理後の波形における極大値および／または極小値を算出することで、脈波のピーク間隔を検出する（ステップＳ２０１）。

そして、脈拍計測装置１０は、予め決定される規定ピーク数検出したか否かを判定し、当該規定ピーク数検出されていない場合に（ステップＳ２０２否定）、ステップＳ１０１の処理を実施する。また、脈拍計測装置１０は、規定ピーク数検出された場合に（ステップＳ２０２肯定）、直近の所定時間における各ピーク間隔の平均時間から、所定閾値以上の長さがある所定のピーク間隔をノイズとして判定し、当該データを除去または補正する（ステップＳ２０３）。

続いて、脈拍計測装置１０は、検出された脈波のピーク間隔から単位時間あたりに何回脈波があるかを示す脈拍数「Ｒ＾」を算出する（ステップＳ２０４）。その後、脈拍数計測装置１０は、脈拍計測の用途によって測定終了である場合に（ステップＳ２０５肯定）、処理を終了し、測定終了でない場合に（ステップＳ２０５否定）、ステップＳ１０４の処理を実施する。なお、脈拍計測の用途による測定終了か否かの判定については、例えば、持続して脈拍を計測していく用途であるのか、または、短時間における脈拍を計測する用途であるのかによって実施され、当該用途は、脈拍を計測するユーザによって予め決められるものである。

［実施例１による効果］
上述したように、実施例１に係る脈拍計測装置１０は、携帯端末に配設されるカメラによってユーザの指が撮像された入力画像１フレームごとに輝度平均値を算出し、算出された複数フレームにおける輝度平均値から脈波のピーク間隔を検出して、検出された脈波のピーク間隔から脈拍数を算出し、算出された脈拍数と真の脈拍数との推定最大誤差の許容範囲内での最小値となるように、カメラのフレームレートを制御するので、精度を低下させることなく省電力コストで脈拍を計測することが可能である。

例えば、脈拍計測装置１０は、カメラなどの撮像手段によって撮像された画像が入力されると、入力画像の輝度成分の総和から輝度平均を算出する。そして、脈拍計測装置１０は、算出された複数フレームにおける輝度平均による波形（脈波）をスムージング処理して、当該スムージング処理後の波形における極大値および／または極小値を算出することで、脈波のピーク間隔を検出する。続いて、脈拍計測装置１０は、予め決定される規定ピーク数検出したか否かを判定し、規定ピーク数検出された場合に、直近の所定時間における各ピーク間隔の平均時間から、所定閾値以上の長さがある所定のピーク間隔をピークの検出漏れとして判定し、当該データを除去または補正する。その後、脈拍計測装置１０は、検出された脈波のピーク間隔から単位時間あたりに何回脈波があるかを示す脈拍数「Ｒ＾」を算出する。そして、脈拍計測装置１０は、算出された脈拍数「Ｒ＾」と真の脈拍数「Ｒ」との誤差「Ｅ（ｋ）」が、規定値以下となるようにフレームレート「ｆ」を決定する。続いて、脈拍計測装置１０は、決定されたフレームレート「ｆ」を撮像手段のカメラに適用する。この結果、脈拍計測装置１０は、精度を低下させることなく省電力コストで脈拍を計測することが可能である。

ところで、上記実施例１では、脈拍数の算出において、全ての脈拍が正常に検出される場合のフレームレート制御処理を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、脈拍数の算出において、全ての脈拍のうち数拍程度の脈拍が途切れるなどの異常が発生する場合でも、フレームレートを制御することもできる。

そこで、以下の実施例２では、図８を用いて、脈拍数の算出において、全ての脈拍のうち数拍程度の脈拍が途切れるなどの異常が発生する場合について説明する。なお、実施例２に係る脈拍計測装置１０の各構成や一部の機能については、実施例１と同様であるためその説明を省略し、特に、実施例１とは異なるフレームレート制御処理について説明する。

［実施例２に係るフレームレート制御処理］
図８を用いて、実施例２に係るフレームレート制御処理を説明する。図８は、実施例２に係る採用率を説明するための図である。

脈拍計測装置１０は、検出された脈波が途切れている場合に、当該脈波の分断前に検出された脈波を利用して脈拍数を算出する。なお、脈波が途切れているか否かの判定については、脈波の振幅が小さい（変動値が所定値未満若しくは所定値以下である）場合や、ピーク間隔が長すぎる場合に脈波が途切れているとして判定する。そして、脈拍計測装置１０は、算出された脈拍数のうち、有効な脈拍間隔の割合を示す採用率を用いて脈拍数と真の脈拍数との推定最大誤差を求め、当該誤差が、規定値以下となるように、フレームレートを制御する。

具体的には、脈拍計測装置１０は、図８に示すように、脈拍の計測中にＳＮが悪くなり、脈拍を検出できない状態が生じた場合に、数拍分程度の途切れであれば、それまでに計測されたデータも利用して計測を継続する。

例えば、計測時間「Ｔ_ａｌｌ」、ｎ拍を検出した有効な測定時間の総和を「Ｔ_ｓ」、脈拍の変動間隔（以下、「脈動間隔」と記述する）の採用率を「ｃ＝Ｔ_ｓ÷Ｔ_ａｌｌ」とする。そして、例えば、脈拍数の変動（振幅）がほとんどなくデータが途切れているとすると、図８に示すように、ｎ_０フレーム採用、ｍ_０フレーム不採用、ｎ_１フレーム採用、ｍ_１フレーム不採用、・・・ｍ_ｌ−１フレーム不採用、ｎ_ｌフレーム採用であったときに、（式６）であることから、計測中断は、（式７）回未満であることが期待できる。また、算出される脈拍数「Ｒ＾」と真の脈拍数「Ｒ」との誤差は、（式８）となる。

そして、脈拍計測装置１０は、脈拍算出に利用する鼓動数を固定して脈動間隔の採用率を考慮する場合に、脈拍数「Ｒ＾」、脈波間隔の採用率「ｃ」に対して、（式９）が規定値以下になる範囲でフレームレート「ｆ」を決定する。なお、脈拍計測装置１０は、決定されたフレームレート「ｆ」を撮像手段のカメラに適用する。

また、脈拍計測装置１０は、途中で脈波が途切れても、途切れる前のデータも利用する場合に、脈動間隔の採用率「ｃ」、脈拍数「Ｒ＾」、有効な鼓動の検出トータル時間「Ｔ_ｓ」に対して、（式１０）が規定値以下になる範囲でフレームレート「ｆ」を決定する。なお、脈拍計測装置１０は、決定されたフレームレート「ｆ」を撮像手段のカメラに適用する。

［実施例２による効果］
上述したように、実施例２に係る脈拍計測装置１０は、脈拍計測中にデータが途切れるなどの状態が発生したとしても、有効なデータであるか否かを判定し、当該有効なデータの割合である採用率を考慮してフレームレートを制御するので、より高精度および省電力コストで脈拍を計測することが可能である。

また、実施例２に係る脈拍計測装置１０は、脈拍計測中にデータが分断されていても、当該データの分断前に計測されたデータも利用して脈拍数を算出することができるので、計測時間の長期化を防ぎ、脈拍計測にかかるユーザへの負担を軽減することが可能である。

ところで、上記実施例１または上記実施例２では、フレームレートを制御することで、脈拍計測の精度を向上させる場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、カメラの性能におけるフレームレートを最大限に上げても、脈拍計測の精度を確保できない場合に、脈拍計測時間を延長することもできる。

具体的には、脈拍計測装置１０は、制御するフレームレートが撮像手段における最大フレームレートであっても、算出された脈拍数と真の脈拍数との推定最大誤差の許容範囲外となる場合に、撮像手段に対して撮像時間の延長を指示する。

そこで、以下の実施例３では、図９を用いて、カメラの性能におけるフレームレートを最大限に上げても、脈拍計測の精度を確保できない場合に、脈拍計測時間を延長する場合について説明する。なお、実施例３に係る脈拍計測装置１０の各構成や一部の機能については、実施例１と同様であるためその説明を省略し、特に、実施例１とは異なるフレームレート制御処理について説明する。

［実施例３に係るフレームレート制御処理］
図９を用いて、実施例３に係るフレームレート制御処理を説明する。図９は、実施例３に係るフレームレート制御処理を説明するためのフローチャートである。

図９に示すように、脈拍計測装置１０は、例えば、カメラなどの撮像手段によって撮像された画像が入力されると（ステップＳ３０１肯定）、入力画像の輝度成分の総和から輝度平均を算出する（ステップＳ３０２）。なお、脈拍計測装置１０は、入力画像１フレームごとに対して輝度平均を算出し、入力画像全てにおける輝度平均を算出する。

そして、脈拍計測装置１０は、算出された複数フレームにおける輝度平均による波形から脈波のピーク間隔を検出し、検出されたピーク間隔から単位時間あたりに何回脈波があるかを示す脈拍数「Ｒ＾」を算出する（ステップＳ３０３）。なお、脈拍数算出処理の処理フローは、実施例１で説明した図７と同様であるため説明を省略する。

続いて、脈拍計測装置１０は、算出された脈拍数「Ｒ＾」と真の脈拍数「Ｒ」との誤差「Ｅ（ｋ）」が、規定値以下となるようにフレームレート「ｆ」を決定する（ステップＳ３０４）。なお、以下では、決定されるフレームレート「ｆ」が、撮像手段のカメラの性能における最大フレームレートであることとして説明する。

その後、脈拍計測装置１０は、算出されたフレームレートをカメラに適用した場合に、精度を確保できるか否かをし（ステップＳ３０５）、精度を確保することができない場合に（ステップＳ３０５否定）、計測時間を延長して脈拍を計測するようカメラに指示する（ステップＳ３０６）。また、脈拍計測装置１０は、決定されたフレームレート「ｆ」（撮像手段のカメラの性能における最大フレームレート）を撮像手段のカメラに適用する（ステップＳ３０７）。

上記計測時間の延長について、脈拍計測装置１０は、フレームレート「ｆ」を最大限に上げても精度を確保できない場合に、脈動間隔の採用率「ｃ」、脈拍数「Ｒ＾」、有効鼓動検出トータル時間「Ｔ_ｓ」に対して、（式１０）が規定値以下になるまで計測時間を延長させる指示をする。

若しくは、脈拍計測装置１０は、脈波計測の中断回数「Ｎ_ｇ」に対して、（式１１）が規定値以下になるまで計測時間を延長させる指示をする。

なお、延長される計測時間は、精度が確保される最低時間分を延長させることが望ましい。

［実施例３による効果］
上述したように、実施例３に係る脈拍計測装置１０は、撮像手段のカメラの性能における最大フレームレートを適用しても精度を確保できない場合に、計測時間を延長する指示をカメラに対して実施するので、高精度に脈拍を計測することが可能である。

また、実施例３に係る脈拍計測装置１０は、延長する計測時間を、精度が確保される最低時間分とすることで、消費される電力コストを抑制しつつ、精度良く脈拍を計測することが可能である。

さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも
種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、（１）脈拍計測装置の構成、（２）プログラム、において異なる実施例を説明する。

（１）脈拍計測装置の構成
上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメタを含む情報（例えば、図１に示した「記憶部２０」に記憶される情報）については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、例えば、脈拍数算出部３２を、算出された輝度平均による波形のスムージング処理などを行う「波形処理部」と、脈波のピーク間隔を検出する「ピーク間隔検出部」と、検出されたピーク間隔から脈拍数を算出する「脈拍数算出部」とに分散するなど、その全部または一部を、各種の負担や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合することができる。さらに、各装置にて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

（２）プログラム
ところで、上記実施例では、ハードウェアロジックによって各種の処理を実現する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、あらかじめ用意されたプログラムをコンピュータで実行することによって実現するようにしてもよい。そこで、以下では、図１０を用いて、上記実施例に示した脈拍計測装置１０と同様の機能を有する脈拍計測プログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。図１０は、脈拍計測プログラムを実行するコンピュータを示す図である。

図１０に示すように、脈拍計測装置としてのコンピュータ１１０は、ＨＤＤ１３０、ＣＰＵ１４０、ＲＯＭ１５０およびＲＡＭ１６０を有し、これらは、バス１８０などで接続される。

ＲＯＭ１５０には、上記実施例１に示した脈拍計測装置１０と同様の機能を発揮する脈拍計測プログラム、つまり、図１０に示すように特徴量算出プログラム１５０ａと、脈拍数算出プログラム１５０ｂと、フレームレート制御プログラム１５０ｃとが、あらかじめ記憶されている。なお、これらのプログラム１５０ａ〜プログラム１５０ｃについては、図１に示した脈拍計測装置１０の各構成要素と同様、適宜統合または、分散してもよい。

そして、ＣＰＵ１４０がこれらのプログラム１５０ａ〜プログラム１５０ｃをＲＯＭ１５０から読み出して実行することで、図１０に示すように、プログラム１５０ａ〜プログラム１５０ｃは、特徴量算出プロセス１４０ａと、脈拍数算出プロセス１４０ｂと、フレームレート制御プロセス１４０ｃとして機能するようになる。なお、プロセス１４０ａ〜プロセス１４０ｃは、図１に示した、特徴量算出部３１と、脈拍数算出部３２と、フレームレート制御部３３とに対応する。

そして、ＣＰＵ１４０はＲＡＭ１６０に記録されたデータに基づいて脈拍計測プログラムを実行する。

なお、上記各プログラム１５０ａ〜プログラム１５０ｃについては、必ずしも最初からＲＯＭ１５０に記憶させておく必要はなく、例えば、コンピュータ１１０に挿入されるフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」、またはコンピュータ１１０の内外に備えられるＨＤＤなどの「固定用の物理媒体」、さらには公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介してコンピュータ１１０に接続される「他のコンピュータ（またはサーバ）」などに各プログラムを記憶させておき、コンピュータ１１０がこれから各プログラムを読み出して実行するようにしてもよい。

実施例１に係る脈拍計測装置の構成例を示す図である。 実施例１に係る特徴量算出部による輝度平均値算出処理を説明するための図である。 実施例１に係る１フレームごとに算出される輝度平均値と時間との関係の例を示す図である。 実施例１に係る特徴量算出処理によって得られる生波形をスムージング処理した後の波形の例を示す図である。 実施例１に係る算出されたピーク間隔の時間の例を示す図である。 実施例１に係る計測されるピーク位置と真のピーク位置との誤差を説明するための図である。 実施例１に係るフレームレート制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施例１に係る脈拍数算出処理を説明するためのフローチャートである。 実施例２に係る採用率を説明するための図である。 実施例３に係るフレームレート制御処理を説明するためのフローチャートである。 脈拍計測プログラムを実行するコンピュータを示す図である。 １０ＦＰＳにおけるピーク間隔と脈拍数との関係を説明するための図である。

符号の説明

１０ 脈拍計測装置
１１ 入力部
１２ 出力部
２０ 記憶部
３０ 制御部
３１ 特徴量算出部
３２ 脈拍数算出部
３３ フレームレート制御部

Claims (7)

1. 撮像手段によって撮像された入力画像の特徴量を算出する特徴量算出部と、
   前記特徴量算出部によって算出された特徴量から脈波のピーク間隔を検出して、検出された脈波のピーク間隔から脈拍数を算出する脈拍数算出部と、
   前記脈拍数算出部によって算出された脈拍数のうち、有効なピーク間隔の割合を示す採用率に基づいた有効なピーク間隔を有する脈拍数と、真の脈拍数との推定最大誤差が、規定値以下となるように、単位時間あたりに撮像されるフレーム数を示すフレームレートを制御するフレームレート制御部と、
   を有することを特徴とする脈拍計測装置。
2. 撮像手段によって撮像された入力画像の特徴量を算出する特徴量算出部と、
   前記特徴量算出部によって算出された特徴量から脈波のピーク間隔を検出して、検出された脈波のピーク間隔から脈拍数を算出する脈拍数算出部と、
   前記脈拍数算出部によって算出された脈拍数と真の脈拍数との推定最大誤差が、規定値以下となるように、単位時間あたりに撮像されるフレーム数を示すフレームレートを制御するとともに、前記推定最大誤差が前記規定値以下となるように前記フレームレートを制御できない場合には、前記撮像手段に対して撮像時間の延長を指示するフレームレート制御部と、
   を有することを特徴とする脈拍計測装置。
3. 前記脈拍数算出部は、前記検出された脈波のピーク間隔の平均と、所定の脈波のピーク間隔とにおいて、一定値以上の差がある場合に、さらに、当該所定の脈波のピーク間隔を除外または補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脈拍計測装置。
4. 撮像手段によって撮像された入力画像の特徴量を算出する特徴量算出工程と、
   前記特徴量算出工程によって算出された特徴量から脈波のピーク間隔を検出して、検出された脈波のピーク間隔から脈拍数を算出する脈拍数算出工程と、
   前記脈拍数算出工程によって算出された脈拍数のうち、有効なピーク間隔の割合を示す採用率に基づいた有効なピーク間隔を有する脈拍数と真の脈拍数との推定最大誤差が、規定値以下となるように、単位時間あたりに撮像されるフレーム数を示すフレームレートを制御するフレームレート制御工程と、
   を含んだことを特徴とする脈拍計測方法。
5. 撮像手段によって撮像された入力画像の特徴量を算出する特徴量算出工程と、
   前記特徴量算出工程によって算出された特徴量から脈波のピーク間隔を検出して、検出された脈波のピーク間隔から脈拍数を算出する脈拍数算出工程と、
   前記脈拍数算出工程によって算出された脈拍数と真の脈拍数との推定最大誤差が、規定値以下となるように、単位時間あたりに撮像されるフレーム数を示すフレームレートを制御するとともに、前記推定最大誤差が前記規定値以下となるように前記フレームレートを制御できない場合には、前記撮像手段に対して撮像時間の延長を指示するフレームレート制御工程と、
   を含んだことを特徴とする脈拍計測方法。
6. 撮像手段によって撮像された入力画像の特徴量を算出する特徴量算出手順と、
   前記特徴量算出手順によって算出された特徴量から脈波のピーク間隔を検出して、検出された脈波のピーク間隔から脈拍数を算出する脈拍数算出手順と、
   前記脈拍数算出手順によって算出された脈拍数のうち、有効なピーク間隔の割合を示す採用率に基づいた有効なピーク間隔を有する脈拍数と真の脈拍数との推定最大誤差が、規定値以下となるように、単位時間あたりに撮像されるフレーム数を示すフレームレートを制御するフレームレート制御手順と、
   をコンピュータに実行させることを特徴とする脈拍計測プログラム。
7. 撮像手段によって撮像された入力画像の特徴量を算出する特徴量算出手順と、
   前記特徴量算出手順によって算出された特徴量から脈波のピーク間隔を検出して、検出された脈波のピーク間隔から脈拍数を算出する脈拍数算出手順と、
   前記脈拍数算出手順によって算出された脈拍数と真の脈拍数との推定最大誤差が、規定値以下となるように、単位時間あたりに撮像されるフレーム数を示すフレームレートを制御するとともに、前記推定最大誤差が前記規定値以下となるように前記フレームレートを制御できない場合には、前記撮像手段に対して撮像時間の延長を指示するフレームレート制御手順と、
   をコンピュータに実行させることを特徴とする脈拍計測プログラム。

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