JP6927322B2 - Pulse wave detector, pulse wave detection method, and program - Google Patents
Pulse wave detector, pulse wave detection method, and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP6927322B2 JP6927322B2 JP2019555299A JP2019555299A JP6927322B2 JP 6927322 B2 JP6927322 B2 JP 6927322B2 JP 2019555299 A JP2019555299 A JP 2019555299A JP 2019555299 A JP2019555299 A JP 2019555299A JP 6927322 B2 JP6927322 B2 JP 6927322B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data
- pulse wave
- luminance
- time
- displacement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 109
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 172
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 72
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 52
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 46
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 35
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 23
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 22
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 5
- 235000019557 luminance Nutrition 0.000 description 140
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 82
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 29
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 238000012880 independent component analysis Methods 0.000 description 13
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 13
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 7
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 7
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 6
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 6
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 6
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 125000002066 L-histidyl group Chemical group [H]N1C([H])=NC(C([H])([H])[C@](C(=O)[*])([H])N([H])[H])=C1[H] 0.000 description 1
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 210000001061 forehead Anatomy 0.000 description 1
- 238000009532 heart rate measurement Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010187 selection method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Public Health (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Description
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。
A method is known in which the face of a person to be measured is photographed and a pulse wave is detected from a moving image obtained by the photographing. For example,
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。
In
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。
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 person to be measured moves during shooting, if the area where the luminance value is detected (also referred to as the measurement area or the area of interest) in the image is fixed, the part of the face included in the measurement area changes. , The detected brightness value changes. That is, changes in the position and orientation of the face cause noise for the signal indicating the pulse wave. Therefore, in order to acquire 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 so that the accuracy does not decrease even when the face moves laterally by observing the detection accuracy at the boundary of the 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 is a measurement that tracks the position of a "sample" (a pair of small regions composed of a plurality of pixels) for acquiring a pulse wave signal, and calculates a pulse rate from the signal of a sample determined to be reliable. The device 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。
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 be linked to the range of a specific part of the face by the techniques described in Patent Documents 2 to 4, the detection is detected by a change in the direction of the specific part or a change in the way the light hits. The brightness value extracted from the region includes noise caused by a 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。 One of the objects of the present invention is to provide a device and a method for suppressing a decrease in accuracy of pulse wave information due to the movement of the face of a person to be measured.
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。 The pulse wave detection device according to an embodiment of the present invention includes a region of interest setting means for setting an region of interest of the subject's face with respect to a time-series image of the subject's face, and the region of interest. A brightness data generating means for generating brightness data, which is time-series data of representative values of brightness values of predetermined color components, and a displacement indicating the movement of the face of the person to be measured based on the time-series image. A displacement data generating means for generating data, a pulse wave component extracting means for extracting a signal component caused by a pulse wave in the brightness data using the displacement data, and a pulse wave based on the extracted signal component. It is provided with an 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, the region of interest of the subject's face is set with respect to the time-series image of the subject's face, and the pixels in the region of interest of the pulse wave detection method. Brightness data, which is time-series data of representative values of brightness values of predetermined color components, is generated, displacement data indicating the movement of the face of the person to be measured is generated based on the time-series image, and the displacement data is used. Then, the signal component caused by the pulse wave in the brightness data is extracted, and the pulse wave information based on the extracted signal component is output.
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。 The program according to one embodiment of the present invention includes a region of interest setting process for setting an region of interest of the subject's face on a time-series image in which the subject's face is captured, and the region of interest. A brightness data generation process for generating brightness data, which is time-series data of representative values of brightness values of predetermined color components, and displacement indicating the movement of the face of the person to be measured 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 caused by a pulse wave in the brightness data using the displacement data, and a pulse wave based on the extracted signal component. The output process that outputs the information of is executed. The program is stored, for example, in a computer-readable non-temporary 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。 According to the present invention, the decrease in the accuracy of pulse wave information due to the movement of the subject's face is suppressed.
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, the first embodiment of the present invention will be described. The pulse
[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。[composition]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the pulse
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
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
<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。撮像装置30は、可視光カメラに限らず、近赤外線カメラや赤外線カメラ等でもよい。なお、以降の説明では、R成分、G成分およびB成分の色の強さが記述されたカラー画像が主に想定されるが、画像はグレースケールの画像でもよい。グレースケールの画像は、1つの色の強さが表現された画像とみなされる。したがって、画像がグレースケールの画像である場合は、以下でR、G、Bのいずれかの成分に対する処理として説明される処理が、グレースケールの画像の輝度値に対する処理に相当すると解釈されてよい。<
The
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
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。 As an example, each frame of the moving image data is a rectangle having a width of 640 pixels and a height of 480 pixels. Each pixel included in the frame has color luminance information. Luminance information is given as a gradation value. For example, when the moving image is a grayscale moving image, the pixels have a gradation value representing the brightness. When the moving image is a color moving image, the pixel has, for example, the gradation values of the respective luminances of the three primary colors R component, G component, and B component. The gradation value is represented by, for example, 8-bit information. It should be noted that the gradation value of the pixel is not based on the RGB value based on the RGB color system, but based on another color system (HSV color system, YUV color system, etc.) that is in a mutually convertible relationship with 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 brightness of each color given to the pixel is also referred to as a “pixel value” or a “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
<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。<Structure of each part of pulse
The time range of the moving image data to be processed by each part of the pulse
<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。<
The
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
<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。<
The
<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。<Interest
The region of
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
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。 For the detection of the facial feature points, an existing facial feature point detection method may be used. Examples of the face feature point detection method include a detection method that combines detection of Haar-like features and learning by AdaBoost (Adaptive Boosting).
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 is an algorithm for setting a region using feature points. As an example, the region of
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 above-mentioned typical frame selection method may be any method. For example, the first frame among the frames included in the target data range 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 area of
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
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
<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。<
The luminance
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
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 that represents the pixel value of each pixel in the region of interest. The representative value is, for example, an average value, a median value, a mode value, or the like. 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。Let the t-th (t = 1, 2, 3, ...) Frame in the moving image data be the frame t. Let the luminance values of the R component, G component, and B component at the coordinates (i, j) of the frame t be R t (i, j), G t (i, j), and B t (i, j), respectively. .. When the region of interest and R OI, as an example, the luminance representative value G t _Rep the G component of a pixel in a region of interest, are calculated by the following equations.
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。However, the symbol "S", the area of the region of interest R OI, i.e., the number of pixels included in the region of interest R OI. This calculation formula is a calculation formula when the arithmetic mean of each luminance value is adopted as the representative luminance value. In particular, when the region of interest is rectangular 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.
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 also 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
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 luminance data G_rep. The example of FIG. 2 is an example of luminance data G_rep generated for an image for 30 seconds (that is, 901 frames including endpoints) 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 on the horizontal axis of the luminance data may be expressed in time (range is 0 to 30 seconds). Luminance data is time series data showing pulse waves. The luminance data itself generated by the luminance
<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。<
The displacement
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
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 the coordinate value "x" indicating the horizontal position of the target feature point in the image. If the image has a length of 640 pixels in the horizontal direction, the range of "x" is, for example, in the
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
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 person to be measured is photographed so that the lateral direction in the image and the left-right direction for the person to be measured coincide with each other, the horizontal direction of the image coincides with the left-right direction for the person to be measured. 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 information of the pulse wave 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-right direction" for the person to be measured is a direction perpendicular to the front direction and the vertical direction of the face when the person to be measured stands upright. The left-right direction corresponds to, for example, a direction parallel to a straight line passing through both eyes of the person to be measured. The left-right 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 person to be measured is photographed so that the lateral direction in the image and the left-right direction for the person to be measured coincide with each other, the displacement
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。
Since fluctuations in the coordinate values in the vertical direction can also cause noise, the displacement
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
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
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
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
<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
The pulse wave
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
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 in which the
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
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μx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)−μxである。基準値μx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
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μI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)−μIである。基準値μI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
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
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
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 specific example is shown. Assuming that the relationship between the magnitude of the displacement difference and the magnitude of the effect on the luminance data (that is, the amount of change in the luminance value) is linear, the 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
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。
The time-series data obtained by multiplying the data value of the displacement difference data by α is data representing the change in brightness due to the displacement. Therefore, the
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
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
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 Example 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
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
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
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 are a plurality of correction data (for example, correction data for each of the R component, the G component, and the B component), the pulse
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
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
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
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
[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 modified example of the pulse estimation method will be described. The pulse
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 for deriving the pulse rate from the frequency spectrum of the independent component is as follows, for example. The pulse
[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。[motion]
The operation of the pulse
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
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
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
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
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
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
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
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 may be freely changed as long as it does not deviate from the technical idea 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
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
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, the pulse rate derived by using the correction data generated by the correction that the time series data obtained by multiplying the above-mentioned coefficient α by the displacement difference data is subtracted from the luminance data. Is known to have better accuracy 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-mentioned 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
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 generalized, the
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 a function of a predetermined type including parameters, and may have different parameter values. 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 values of the parameters α are 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)) that processes the data value dx (t) is as follows.
・ F (dx (t)) = {dx (t)} ^ β (however, “^” 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)−μx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)−μx)×α
・f(x(t))=(x(t)−μx)^β
・f(x(t))=(x(t)−μx)/(x(t)−μx+β)
・f(x(t))=(x(t)−μx)^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 ) 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
In the
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。 Hereinafter, among the time series data obtained by applying each of the plurality of functions to the data value of the displacement data (hereinafter referred to as "correction candidate time series data"), "time series data most similar to the brightness data". An example of how to identify is described.
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
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
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
[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
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
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
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
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。
The
<<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
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
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
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
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 is integrated into one time-series data by the processing of the
<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。<
The
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 a region where the pulse wave information can be accurately obtained. That is, the reliability indicates how reliable the fluctuation of the luminance value acquired from the region of interest to which the reliability is associated is as the data representing the 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 |VE−Vt|2/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、Vt(t=1,2,3,…,t_max)はtフレーム目のデータ値、VEはデータ値の基準値(例えばVtの平均値、中央値または最頻値)である。Specifically, the
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
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
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。
After associating the reliability with all the regions of interest, the
<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。<
The
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。
When there is correction data for each color component, the
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 synthesis using correction data of a plurality of regions of interest for 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
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
<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
The function of the pulse
[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
<<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 in which the method for deriving the pulse rate is different from that of the first embodiment will be described.
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
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
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
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
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。
The method of estimating the pulse rate using the component data obtained by the independent component analysis is usually in the range of the values that can be taken as the pulse rate in any of the component data, as disclosed in
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
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 with reference to 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. With respect to these three component data, the pulse
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
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 with exactly the same frequency. The pulse
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 candidates for the peak indicating the pulse rate, and if two or more candidates still remain even after excluding one or more candidates from the candidates for the peak indicating the pulse rate, the pulse rate is estimated.
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
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
[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
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
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
<<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 a configuration of a pulse
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 area of
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
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
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
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
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
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 operation by the pulse
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
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
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)。
Further, the displacement
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
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
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 the 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
<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。<Hardware configuration that realizes each part of the embodiment>
In each embodiment of the present invention described above, each component of each device indicates a block of functional 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, for example, by the 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" includes, for example, portable media such as optical disks, magnetic disks, magneto-optical disks, and non-volatile semiconductor memories, and ROMs (Read Only Memory) and hard disks built in computer systems. It is a storage device. A "computer-readable storage medium" is a device that dynamically holds a program for a short period of time, such as a communication line when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In that case, it also includes the one that temporarily holds the program, such as the volatile memory inside the computer system that corresponds to the server or client. Further, the above-mentioned program may be a program for realizing a part of the above-mentioned functions, and may be a program for realizing the above-mentioned functions in combination with a program already stored in the 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911The "computer system" is, for example, a system including a
-One or more CPUs (Central Processing Units) 901
-ROM902
-RAM (Random Access Memory) 903
-
A
-
-I /
-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
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 method of realizing each device. For example, each device may be implemented by a possible combination of a
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, some or all of the components of each device may be realized by other general-purpose or dedicated circuits, computers, or a combination thereof. These may be composed of a single chip or may be composed of 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 centrally arranged or distributed. For example, a computer, a circuit, or the like may be realized as a form in which each is connected via a communication network, such as a client-and-server system or a cloud computing system.
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 also be described, but not limited to:
<<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。<< Additional notes >>
[Appendix 1]
With respect to the time-series image in which the face of the person to be measured is photographed, the area of interest setting means for setting the area of interest of the face of the person to be measured and the means for setting the area of interest.
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 the movement of the face of the person to be measured based on the time-series image, and
Using the displacement data, a pulse wave component extraction means for extracting a signal component caused by a pulse wave in the luminance data, and a pulse wave component extraction means.
An output means for outputting pulse wave information based on the extracted signal component, and
A pulse wave detector equipped with.
[Appendix 2]
The displacement data generating means generates the displacement data based on a change in one reference direction set with respect to the time-series image of the position of a feature point detected from the face, according to
[Appendix 3]
The pulse wave detecting device according to Appendix 2, wherein the displacement data generating means sets the reference direction based on the orientation of the face.
[Appendix 4]
The pulse wave detecting device according to Appendix 2 or 3, wherein the displacement data generating means sets a direction corresponding to the left-right direction for the person to be measured as the reference direction.
[Appendix 5]
The pulse wave detection device according to any one of
[Appendix 6]
The pulse wave component extracting means uses the displacement data and the brightness data to generate noise time-series data indicating a change in the brightness value due to the movement of the face of the person to be measured, and the noise time-series data. The brightness data is corrected by subtracting the data value of the above from the data value of the brightness data.
The pulse wave detection device according to any one of
[Appendix 7]
The pulse wave component extracting means identifies the predetermined function in which the time series data generated by the processing is most similar to the brightness data among the plurality of predetermined functions for processing the data value of the displacement data. The time-series data generated by processing using the specified predetermined function is generated as the noise time-series data.
The pulse wave detection device according to Appendix 6.
[Appendix 8]
The predetermined function is a function of subtracting a reference value of displacement from the data value of the displacement data and then multiplying by a coefficient.
The pulse wave component extracting means has a mean square error between the time series data generated by processing using the predetermined function and the brightness difference data indicating the difference between the brightness data and the reference value of the brightness. By calculating the value of the coefficient so as to be the minimum, the predetermined function whose time series data generated by processing is most similar to the brightness data is specified.
The pulse wave detection device according to Appendix 6.
[Appendix 9]
The luminance data generating means generates the luminance data from each of the plurality of regions of interest.
The pulse wave detection device is
An association means for associating the reliability based on the magnitude of the dispersion of the data values with each of the plurality of luminance data corrected by the pulse wave component extraction means.
Each of the corrected luminance data is weighted based on the reliability, and the data values of the weighted luminance data are added for each time point to generate the synthesized luminance data. Synthetic means and
The pulse wave detection device according to any one of Supplementary note 6 to 8, further comprising.
[Appendix 10]
The luminance data generation means generates the luminance data for each of the plurality of color components.
The pulse wave component extracting means generates a plurality of time-series data indicating different signal components by applying an independent component analysis to the brightness data of a plurality of color components, and a plurality of time-series data from the plurality of time-series data. Is specified as a candidate for the pulse rate, the same frequency as the frequency of the peak existing in the frequency spectrum of the displacement data is excluded from the candidates for the pulse rate, and the pulse rate is estimated from the candidates not excluded.
The pulse wave detection device according to any one of
[Appendix 11]
For the time-series image in which the face of the person to be measured is taken, the area of interest of the face of the person to be measured is set.
Luminance data, which is time-series data of representative values of the luminance values of predetermined color components of the pixels in the region of interest, is generated.
Based on the time-series image, displacement data showing the movement of the face of the person to be measured is generated.
Using the displacement data, the signal component caused by the pulse wave in the luminance data is extracted.
Outputs pulse wave information based on the extracted signal component.
Pulse wave detection method.
[Appendix 12]
The pulse wave detection method according to
[Appendix 13]
The pulse wave detection method according to
[Appendix 14]
The pulse wave detection method according to
[Appendix 15]
The pulse wave detection method according to any one of
[Appendix 16]
Using the displacement data and the brightness data, noise time-series data indicating a change in the brightness value due to the movement of the face of the person to be measured is generated, and the data value of the noise time-series data is used as the brightness data. The brightness data is corrected by subtracting from the data value of.
The pulse wave detection method according to any one of
[Appendix 17]
Among a plurality of predetermined functions for processing the data value of the displacement data, the predetermined function whose time series data generated by the processing is most similar to the brightness data is specified, and the specified predetermined function is used. The time-series data generated by the processing is generated as the noise time-series data.
The pulse wave detection method according to
[Appendix 18]
The predetermined function is a function of subtracting a reference value of displacement from the data value of the displacement data and then multiplying by a coefficient.
The coefficient such that the mean square error between the time series data generated by processing using the predetermined function and the brightness difference data indicating the difference between the brightness data and the reference value of the brightness is minimized. By calculating the value of, the predetermined function whose time series data generated by processing is most similar to the brightness data is specified.
The pulse wave detection method according to
[Appendix 19]
The luminance data is generated from each of the plurality of regions of interest, and the luminance data is generated.
For each of the plurality of luminance data corrected using the displacement data and the luminance data, the reliability based on the magnitude of the dispersion of the data values is associated.
Each of the corrected luminance data is weighted based on the reliability, and the data values of the weighted luminance data are added for each time point to generate the synthesized luminance data. ,
The pulse wave detection method according to any one of
[Appendix 20]
The luminance data is generated for each of the plurality of color components, and the luminance data is generated.
By applying the independent component analysis to the brightness data of a plurality of color components, a plurality of time series data indicating different signal components are generated, and a plurality of frequencies are used as candidates for pulse rate from the plurality of time series data. Identify, exclude the same frequency as the frequency of the peak existing in the frequency spectrum of the displacement data from the candidates for the pulse rate, and estimate the pulse rate from the candidates that are not excluded.
The pulse wave detection method according to any one of
[Appendix 21]
On the computer
With respect to the time-series image in which the face of the person to be measured is photographed, the area of interest setting process for setting the area of interest of the face of the person to be measured and
Luminance data generation processing that generates luminance data that 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 that generates displacement data indicating the movement of the face of the person to be measured based on the time-series image, and
Using the displacement data, a pulse wave component extraction process for extracting a signal component caused by a pulse wave in the luminance data, and
Output processing that outputs pulse wave information based on the extracted signal components, and
A computer-readable, non-temporary storage medium that stores a program that runs a program.
[Appendix 22]
The displacement data generation process is described in Appendix 21, which generates the displacement data based on a change in the position of a feature point detected from the face in one reference direction set with respect to the time-series image. Storage medium.
[Appendix 23]
The storage medium according to Appendix 22, wherein the displacement data generation process sets the reference direction based on the orientation of the face.
[Appendix 24]
The storage medium according to Appendix 22 or 23, wherein the displacement data generation process sets a direction corresponding to the left-right direction for the person to be measured as the reference direction.
[Appendix 25]
The storage medium according to any one of Supplementary note 21 to 24, wherein the displacement data generation process generates the displacement data using the positions of feature points on the nose of the person to be measured.
[Appendix 26]
The pulse wave component extraction process uses the displacement data and the brightness data to generate noise time-series data indicating a change in the brightness value due to the movement of the face of the person to be measured, and the noise time-series data. The brightness data is corrected by subtracting the data value of the above from the data value of the brightness data.
The storage medium according to any one of Appendix 21 to 25.
[Appendix 27]
The pulse wave component extraction process identifies the predetermined function in which the time series data generated by the processing is most similar to the brightness data among the plurality of predetermined functions for processing the data value of the displacement data. The time-series data generated by processing using the specified predetermined function is generated as the noise time-series data.
The storage medium according to Appendix 26.
[Appendix 28]
The predetermined function is a function of subtracting a reference value of displacement from the data value of the displacement data and then multiplying by a coefficient.
In the pulse wave component extraction process, the mean square error between the time series data generated by processing using the predetermined function and the brightness difference data indicating the difference between the brightness data and the reference value of the brightness is obtained. By calculating the value of the coefficient so as to be the minimum, the predetermined function whose time series data generated by processing is most similar to the brightness data is specified.
The storage medium according to Appendix 27.
[Appendix 29]
The luminance data generation process generates the luminance data from each of the plurality of regions of interest.
The program is applied to the computer.
An association process for associating the reliability based on the magnitude of the variance of the data values with each of the plurality of luminance data corrected by the pulse wave component extraction process.
Each of the corrected luminance data is weighted based on the reliability, and the data values of the weighted luminance data are added for each time point to generate the synthesized luminance data. Synthetic processing and
The storage medium according to any one of Supplementary Provisions 26 to 28.
[Appendix 30]
The luminance data generation process generates the luminance data for each of the plurality of color components.
In the pulse wave component extraction process, a plurality of time-series data indicating different signal components are generated by applying an independent component analysis to the brightness data of a plurality of color components, and a plurality of time-series data are generated from the plurality of time-series data. Is specified as a candidate for the pulse rate, the same frequency as the frequency of the peak existing in the frequency spectrum of the displacement data is excluded from the candidates for the pulse rate, and the pulse rate is estimated from the candidates not excluded.
The storage medium according to any one of Appendix 21 to 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. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made within the scope of the present invention in the configuration and details of the embodiments described above.
この出願は、2017年11月22日に出願された国際出願PCT/JP2017/041932を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims priority on the basis of the international application PCT / JP2017 / 041932 filed on 22 November 2017 and incorporates all of its disclosures herein.
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10-13, 11a Pulse
902 ROM
903 RAM
Claims (10)
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、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脈波検出装置。 With respect to the time-series image in which the face of the person to be measured is photographed, the area of interest setting means for setting the area of interest of the face of the person to be measured and the means for setting the area of interest.
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 that generates displacement data indicating the movement of the face of the person to be measured based on a change in one reference direction set for the time-series image of the position of a feature point detected from the face. Means and
Using the displacement data, a pulse wave component extraction means for extracting a signal component caused by a pulse wave in the luminance data, and a pulse wave component extraction means.
An output means for outputting pulse wave information based on the extracted signal component, and
The displacement data generation means is a pulse wave detection device that sets a direction corresponding to the left-right direction for the person to be measured as the reference direction.
請求項1から3のいずれか一項に記載の脈波検出装置。 The pulse wave component extracting means uses the displacement data and the brightness data to generate noise time-series data indicating a change in the brightness value due to the movement of the face of the person to be measured, and the noise time-series data. The brightness data is corrected by subtracting the data value of the above from the data value of the brightness data.
The pulse wave detection device according to any one of claims 1 to 3.
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、 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.
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、 Displacement data generation means for generating displacement data indicating the movement of the face of the person to be measured based on the time-series image, and
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ことで、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、 Using the displacement data and the brightness data, noise time-series data indicating a change in the brightness value due to the movement of the face of the person to be measured is generated, and the data value of the noise time-series data is used as the brightness data. By correcting the brightness data by subtracting from the data value of, the pulse wave component extraction means for extracting the signal component caused by the pulse wave in the brightness data, and the pulse wave component extraction means.
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、 An output means for outputting pulse wave information based on the extracted signal component, and
を備える脈波検出装置。 A pulse wave detector equipped with.
請求項4または5に記載の脈波検出装置。 The pulse wave component extracting means identifies and specifies the predetermined function in which the time series data generated by the processing is most similar to the brightness data among the plurality of predetermined functions for processing the data value of the displacement data. The time-series data generated by the processing using the predetermined function is generated as the noise time-series data.
The pulse wave detection device according to claim 4 or 5.
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4または5に記載の脈波検出装置。 The predetermined function is a function of subtracting a reference value of displacement from the data value of the displacement data and then multiplying by a coefficient.
The pulse wave component extracting means has a mean square error between the time series data generated by processing using the predetermined function and the brightness difference data indicating the difference between the brightness data and the reference value of the brightness. By calculating the value of the coefficient so as to be the minimum, the predetermined function whose time series data generated by processing is most similar to the brightness data is specified.
The pulse wave detection device according to claim 4 or 5.
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4から7のいずれか一項に記載の脈波検出装置。 The luminance data generating means generates the luminance data from each of the plurality of regions of interest.
The pulse wave detection device is
An association means for associating the reliability based on the magnitude of the dispersion of the data values with each of the plurality of luminance data corrected by the pulse wave component extraction means.
Each of the corrected luminance data is weighted based on the reliability, and the data values of the weighted luminance data are added for each time point to generate the synthesized luminance data. Synthetic means and
The pulse wave detection device according to any one of claims 4 to 7.
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し、
前記変位データは、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して生成する、
脈波検出方法。 For the time-series image in which the face of the person to be measured is taken, the area of interest of the face of the person to be measured is set.
Luminance data, which is time-series data of representative values of the luminance values of predetermined color components of the pixels in the region of interest, is generated.
Based on the change in one reference direction set for the time-series image of the position of the feature point detected from the face, displacement data indicating the movement of the face of the person to be measured is generated.
Using the displacement data, the signal component caused by the pulse wave in the luminance data is extracted.
The pulse wave information based on the extracted signal component is output, and the information is output.
The displacement data is generated by setting a direction corresponding to the left-right direction for the person to be measured as the reference direction.
Pulse wave detection method.
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、
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して前記変位データを生成するプログラム。 On the computer
With respect to the time-series image in which the face of the person to be measured is photographed, the area of interest setting process for setting the area of interest of the face of the person to be measured and
Luminance data generation processing that generates luminance data that is time-series data of representative values of luminance values of predetermined color components of pixels in the region of interest.
Displacement data generation that generates displacement data indicating the movement of the face of the person to be measured based on a change in one reference direction set for the time-series image of the position of a feature point detected from the face. Processing and
Using the displacement data, a pulse wave component extraction process for extracting a signal component caused by a pulse wave in the luminance data, and
Output processing that outputs pulse wave information based on the extracted signal components, and
To run ,
The displacement data generation process, the direction corresponding to the lateral direction for the subject, that generates said displacement data is set as the reference direction program.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPPCT/JP2017/041932 | 2017-11-22 | ||
| PCT/JP2017/041932 WO2019102535A1 (en) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | Pulse wave detection device, pulse wave detection method, and storage medium |
| PCT/JP2018/042683 WO2019102966A1 (en) | 2017-11-22 | 2018-11-19 | Pulse wave detection device, pulse wave detection method, and storage medium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2019102966A1 JPWO2019102966A1 (en) | 2020-11-19 |
| JP6927322B2 true JP6927322B2 (en) | 2021-08-25 |
Family
ID=66631848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019555299A Active JP6927322B2 (en) | 2017-11-22 | 2018-11-19 | Pulse wave detector, pulse wave detection method, and program |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6927322B2 (en) |
| WO (2) | WO2019102535A1 (en) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7204077B2 (en) * | 2018-09-07 | 2023-01-16 | 株式会社アイシン | Pulse wave detection device, vehicle device, and pulse wave detection program |
| JP6727469B1 (en) * | 2018-09-10 | 2020-07-22 | 三菱電機株式会社 | Information processing apparatus, program, and information processing method |
| CN110558966A (en) * | 2019-08-12 | 2019-12-13 | 平安科技(深圳)有限公司 | Pulse detection device |
| JP7074817B2 (en) * | 2020-09-09 | 2022-05-24 | 西日本電信電話株式会社 | Vital data measuring device, vital data measuring method and computer program |
| DE112021007128T5 (en) * | 2021-02-19 | 2023-12-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Pulse wave estimation device and pulse wave estimation method |
| JP7387802B2 (en) * | 2022-04-27 | 2023-11-28 | キヤノン株式会社 | Inspection equipment, inspection methods and programs |
| JP2024014120A (en) * | 2022-07-21 | 2024-02-01 | 積水ハウス株式会社 | Heart rate detection system, heart rate detection method and program |
| DE112022008047T5 (en) * | 2022-11-29 | 2025-12-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Pulse wave estimation device, pulse wave estimation method, condition estimation system and condition estimation method |
| WO2025017760A1 (en) * | 2023-07-14 | 2025-01-23 | 三菱電機株式会社 | Pulse wave inference device, and pulse wave inference method |
| JP2025027612A (en) * | 2023-08-16 | 2025-02-28 | 株式会社テクノアクセルネットワークス | Pulse detection method |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5195741B2 (en) * | 2009-12-25 | 2013-05-15 | 株式会社デンソー | Life activity measurement device |
| JP5672144B2 (en) * | 2011-05-20 | 2015-02-18 | 富士通株式会社 | Heart rate / respiration rate detection apparatus, method and program |
| JP6349075B2 (en) * | 2013-11-22 | 2018-06-27 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | Heart rate measuring device and heart rate measuring method |
| JP6379899B2 (en) * | 2014-09-12 | 2018-08-29 | 富士通株式会社 | Information processing apparatus, pulse wave measurement program, and pulse wave measurement method |
| JP6394462B2 (en) * | 2015-03-30 | 2018-09-26 | ソニー株式会社 | Information processing apparatus, information processing method, and program |
| JP6455761B2 (en) * | 2015-03-31 | 2019-01-23 | 株式会社エクォス・リサーチ | Pulse wave detection device and pulse wave detection program |
| JP6607259B2 (en) * | 2015-11-20 | 2019-11-20 | 富士通株式会社 | Pulse wave analyzer, pulse wave analysis method, and pulse wave analysis program |
| JP6521845B2 (en) * | 2015-11-22 | 2019-05-29 | 国立大学法人埼玉大学 | Device and method for measuring periodic fluctuation linked to heart beat |
-
2017
- 2017-11-22 WO PCT/JP2017/041932 patent/WO2019102535A1/en not_active Ceased
-
2018
- 2018-11-19 JP JP2019555299A patent/JP6927322B2/en active Active
- 2018-11-19 WO PCT/JP2018/042683 patent/WO2019102966A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019102535A1 (en) | 2019-05-31 |
| WO2019102966A1 (en) | 2019-05-31 |
| JPWO2019102966A1 (en) | 2020-11-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6927322B2 (en) | Pulse wave detector, pulse wave detection method, and program | |
| JP6957929B2 (en) | Pulse wave detector, pulse wave detection method, and program | |
| EP3308702B1 (en) | Pulse estimation device, and pulse estimation method | |
| US20170112382A1 (en) | Pulse-wave detection method, pulse-wave detection device, and computer-readable recording medium | |
| US9025826B2 (en) | Formation of a time-varying signal representative of at least variations in a value based on pixel values | |
| JP6727469B1 (en) | Information processing apparatus, program, and information processing method | |
| JP6368709B2 (en) | Method for generating 3D body data | |
| US9396531B2 (en) | Systems and methods for image and video signal measurement | |
| CN107862659B (en) | Image processing method, image processing device, computer equipment and computer readable storage medium | |
| JP6521845B2 (en) | Device and method for measuring periodic fluctuation linked to heart beat | |
| CN107909058A (en) | Image processing method, image processing device, electronic equipment and computer readable storage medium | |
| WO2019123554A1 (en) | Image processing device, image processing method, and recording medium | |
| JPWO2020194378A1 (en) | Image processing system, image processing device, image processing method, and image processing program | |
| JPWO2018163243A1 (en) | Object tracking device and object tracking method | |
| CN113347920A (en) | Blood pressure measurement device, mode setting device, and blood pressure measurement method | |
| JP2016111473A (en) | Objective image quality evaluation device and program | |
| KR102468654B1 (en) | Method of heart rate estimation based on corrected image and apparatus thereof | |
| CN110321781B (en) | Signal processing method and device for non-contact measurement | |
| JP7237768B2 (en) | Biological information detector | |
| CN108256472A (en) | A kind of sequence of video images segmenting system and method | |
| JP5791361B2 (en) | PATTERN IDENTIFICATION DEVICE, PATTERN IDENTIFICATION METHOD, AND PROGRAM | |
| KR20230071364A (en) | Object detection and temperature detection device and object detection and temperature detection method using the same | |
| WO2008018459A1 (en) | Image processing method, image processing apparatus, image processing program, and image pickup apparatus | |
| US11501417B2 (en) | Image processing apparatus for estimating the number of specific objects in an image | |
| US11113815B2 (en) | Video processing methods and software architectures for analyzing transformation in objects |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200508 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200508 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210202 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210401 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210706 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210719 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6927322 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |