JP7564632B2 - Information processing device and pulse wave calculation method - Google Patents
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Description
本開示は、情報処理装置及び脈波算出方法に関する。 This disclosure relates to an information processing device and a pulse wave calculation method.
例えば、特許文献1は、被験者が撮影された画像において、複数の画素の輝度信号を用いて、被験者の脈波を検出する技術を開示する。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for detecting a subject's pulse wave using luminance signals from multiple pixels in an image of the subject.
特許文献1に開示された技術では、複数の画素において、異なる血管の脈波を検出した場合、各画素に対応する脈波の形状が異なり、正確に脈波を算出できない。本開示の一態様は、体表を撮影した画像から血管の脈波を正確に算出することに貢献する情報処理装置及び脈波算出方法を提供することを目的とする。 In the technology disclosed in Patent Document 1, when pulse waves of different blood vessels are detected in multiple pixels, the shapes of the pulse waves corresponding to each pixel are different, and the pulse wave cannot be calculated accurately. One aspect of the present disclosure aims to provide an information processing device and a pulse wave calculation method that contribute to accurate calculation of vascular pulse waves from an image of the body surface.
本開示の一態様に係る情報処理装置は、体表の動画像から、前記体表の異なる位置に対応する複数の脈波を算出する脈波算出部と、前記複数の脈波のうちの少なくとも2つの脈波の類似度を算出する類似度算出部と、前記類似度を元に脈波を合成する脈波合成部と、を備える。 An information processing device according to one aspect of the present disclosure includes a pulse wave calculation unit that calculates multiple pulse waves corresponding to different positions on a body surface from a moving image of the body surface, a similarity calculation unit that calculates the similarity between at least two of the multiple pulse waves, and a pulse wave synthesis unit that synthesizes the pulse waves based on the similarity.
本開示の一態様に係る脈波算出方法は、体表の動画像から、前記体表の異なる位置に対応する複数の脈波を算出するステップと、前記複数の脈波のうちの少なくとも2つの脈波の類似度を算出するステップと、前記類似度を元に脈波を合成するステップと、を含む。 A pulse wave calculation method according to one aspect of the present disclosure includes the steps of calculating multiple pulse waves corresponding to different positions on a body surface from a moving image of the body surface, calculating a similarity between at least two of the multiple pulse waves, and synthesizing the pulse waves based on the similarity.
(第一実施形態)
第一実施形態について説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
First Embodiment
A first embodiment will be described. In the drawings, the same or equivalent elements are denoted by the same reference numerals, and duplicated explanations will be omitted.
図1は、情報処理装置100と生体Aとの関係の一例を示す図である。情報処理装置100は、撮像部101により生体Aの体表を撮影し、生体Aの脈波を算出する。脈波は、血管の容積の変化を示す信号である。具体的には、心臓の拍動に伴って、血管の容積が変化することで、撮影される体表の色が変化する。そこで、情報処理装置100は、撮像部101により撮影された体表の色の変化に基づいて脈波を算出する。例えば、情報処理装置100は、PC(Personal Computer)、スマートフォン、タブレット、ノートパソコン、または、脈波測定用専用端末等である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the relationship between an
撮像部101は、生体Aの体表を撮影し、体表の動画像を取得する。具体的には、撮像部101は、所定のフレームレート(例えば、10~300fps(frames per second))で、所定の時間(例えば、10秒~60秒間)、生体Aの体表を撮影する。撮像部101は、取得した体表の動画像を、記憶部201(図2参照)に格納する。以下の説明では、説明の便宜上、体表の動画像を単に「動画像」と称する。体表は、生体Aの顔の体表を含む。撮像部101は、体表の動画像を取得できればよく、撮像部101の配置位置、及び種類は限定されない。例えば、撮像部101は、RGBカメラ、または赤外線カメラであってもよい。なお、以下の説明では、説明の便宜上、生体Aとして人を例示して説明するが、生体Aは人以外の生体であってもよい。
The
図2は、情報処理装置100の電気的構成の一例を示すブロック図である。情報処理装置100は、撮像部101、記憶部201、制御部202、出力部203等を含む。
Figure 2 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of the
記憶部201は、任意の情報を格納可能な記憶機器であり、例えば、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)、半導体メモリ等により構成される。記憶部201は、撮像部101により取得された、体表の動画像を格納する。また、記憶部201は、例えば、制御部202を機能させるプログラム、制御部202を機能させるために必要となるデータ等を記憶する。
The
制御部202は、記憶部201に格納されるプログラム及びデータに従って、各種処理を実行する。制御部202は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサによって実現される。
The
出力部203は、生体Aの脈波を出力する。例えば、出力部203は、表示装置である。
The
図3は、制御部202の機能的構成の一例を示すブロック図である。制御部202は、画像取得部301、関心領域抽出部302、脈波算出部303、類似度算出部304、脈波合成部305、出力制御部306等を含む。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the
画像取得部301は、動画像を記憶部201から取得する。記憶部201に格納される動画像は、複数のフレーム画像を含む。フレーム画像とは、動画像の各フレームの画像である。
The
関心領域抽出部302は、取得した動画像に含まれるフレーム画像から、1又は2以上の関心領域を抽出する。関心領域は、フレーム画像のうちの体表の領域の一部であって、複数の画素を含む領域である。例えば、動画像が生体Aの顔領域を含む場合、関心領域は頬部分、及び額部分である。
The region of
脈波算出部303は、動画像から、体表の異なる位置に対応する複数の脈波を算出する。本明細書において、脈波とは、体表の同一の位置に関して、各フレーム画像の画素値(例えば、輝度値)を示す時系列の信号より算出される血管の容積の変化を示す時系列の信号である。本明細書において、画素値は、動画像内の画素の明るさを示す情報であって、例えば、R(Red)、G(Green)、B(Blue)ごとの各画素の画素値または各画素の輝度値である。本実施形態において、体表の同一の位置とは、撮像部101と生体Aとの位置関係が一定である限り、フレーム画像の同一の画素であるとする。また、本実施形態において、体表の異なる位置とは、関心領域内の各画素であるとする。そのため、本実施形態において、脈波算出部303は、関心領域内の各画素に関して、画素値の時間的な変化より血管の容積の変化を示す時系列の信号を算出する。
The pulse
類似度算出部304は、複数の脈波のうちの少なくとも2つの脈波の類似度を算出する。具体的には、類似度算出部304は、複数の脈波のうちの少なくとも2つの脈波の相関値、及び差分値の少なくともいずれかに基づいて、類似度を算出する。以下の説明では、説明の便宜上、当該類似度を「脈波類似度」と称する。また、以下の説明では、説明の便宜上、一の脈波類似度に関連する、少なくとも2つの脈波を「注目脈波」と称する。
The
脈波合成部305は、脈波類似度を元に脈波を合成する。例えば、脈波合成部305は、脈波類似度に基づいて、脈波算出部303が算出した少なくとも2つの脈波から合成する。以下の説明では、説明の便宜上、合成対象の少なくとも2つの脈波を「合成候補脈波」と称する。また、以下の説明では、説明の便宜上、脈波合成部305が合成した脈波を「合成脈波」と称する。
The pulse
出力制御部306は、出力部203に合成脈波を出力させる。または、出力制御部306は、通信手段を介して、情報処理装置100とは異なる装置に合成脈波を送信してもよい。
The
次に、体表の動画像において画素に対応する脈波について詳細に説明する。図4は、一のフレーム画像401内の関心領域402の一例を示す。画像取得部301がフレーム画像401から、縦W×横Hの画素の関心領域402を抽出した場合、脈波算出部303は、関心領域402内の各画素に対応する脈波を算出する。つまり、画像取得部301が縦W×横H画素の関心領域402を抽出した場合、脈波算出部303は、W×H個の脈波を算出する。例えば、図4に例示する関心領域402は、縦10×横10の画素を含む。そのため、脈波算出部303は、関心領域402内の各画素に対応する、100個の脈波を算出する。
Next, the pulse waves corresponding to pixels in a moving image of the body surface will be described in detail. FIG. 4 shows an example of a region of
類似度算出部304は、関心領域402内の各画素に対応する脈波のうち、少なくとも2つの脈波類似度を算出する。例えば、類似度算出部304は、関心領域402内の画素403aに対応する脈波と、関心領域402内の画素403bに対応する脈波とを注目脈波として選択する。そして、類似度算出部304は、画素403aに対応する脈波と、画素403bに対応する脈波との脈波類似度を算出する。このようにして、類似度算出部304は、関心領域402内の全ての画素に対応する脈波に関して、脈波類似度を算出する。
The
図5は、合成候補脈波に対応する画素の一例を示す図である。複数の画素501の各画素に対応する脈波の脈波類似度が上記所定の条件を満たす場合、脈波合成部305は、複数の画素501に対応する脈波を合成脈波候補リストに追加する。そして、脈波合成部305は、合成脈波候補リストに含まれる脈波(即ち、複数の画素501に対応する脈波)を合成する。これにより、脈波合成部305は、上記所定の条件を満たす複数の位置に対応する脈波を合成して、合成脈波を算出する。
Figure 5 is a diagram showing an example of pixels corresponding to a composite candidate pulse wave. If the pulse wave similarity of the pulse waves corresponding to each pixel of the
次に、本実施形態の情報処理装置100で実行される処理フローの一例について説明する。図6は、本実施形態の情報処理装置100で実行される処理の一例を示すフローチャートである。本例では、撮像部101が撮影を開始後、記憶部201に格納される動画像のフレーム数が、所定のフレーム数を超えた場合、制御部202は、図6に示すS601の処理を開始する。また、S601の処理を開始する時点では、合成候補脈波は決定されていないものとする。
Next, an example of a processing flow executed by the
S601において、画像取得部301は、記憶部201から体表の動画像を取得する。例えば、画像取得部301は、撮像部101から撮影を開始してから、所定の第1時間(例えば、30秒)経過後に、記憶部201から動画像を取得する。第1時間は、情報処理装置100が、動画像から脈波を算出するために必要な撮影時間である。または、画像取得部301は、第1時間より短い第2時間(例えば、1秒)ごとに、記憶部201から動画像を取得してもよい。
In S601, the
S602において、関心領域抽出部302は、S601で取得された動画像に含まれる各フレーム画像401から、関心領域402を抽出する。そして、関心領域抽出部302は、抽出した関心領域402を脈波算出部303に出力する。または、関心領域抽出部302は、抽出した関心領域402と、顔の部分の名称(頬、額等)とを対応付けて、脈波算出部303に出力してもよい。
In S602, the region of
また、関心領域抽出部302は、フレーム画像401に顔領域が含まれるか否かを判断してもよい。例えば、関心領域抽出部302は、取得した動画像から、生体Aの顔を認証する。ここで、関心領域抽出部302は、パターンマッチング、SVM(Support Vector Machine)、ニューラルネット等を用いて、動画像から生体Aの顔を認証してもよく、認証手法の詳細は問わない。例えば、関心領域抽出部302は、顔領域を含むフレーム画像401のうち、時系列で連続して顔領域を含む複数のフレーム画像401から、関心領域402を抽出する。
The region of
S603において、脈波算出部303は、S602で抽出された関心領域402から複数の脈波を算出する。具体的には、脈波算出部303は、関心領域402内の各画素から、画素値を抽出する。そして、脈波算出部303は、S601で取得された動画像のフレーム数が、所定の第1時間に相当するフレーム数以上である場合、当該所定の第1時間にわたり、関心領域402内の画素毎に、画素値の時間的な変化を示す信号を抽出する。脈波算出部303は、所定の信号処理方法を用いて、抽出された信号を処理し、当該処理された結果を脈波として算出する。例えば、信号処理方法は、独立成分分析、主成分分析、色素成分分離、バンドパスフィルタ、またはローパスフィルタ等であってもよい。さらに、脈波算出部303は、算出した脈波を正規化してもよい。例えば、脈波算出部303は、脈波の最大値が1であり、脈波の最小値が-1となるように、脈波を正規化する。
In S603, the pulse
脈波算出部303は、算出した脈波と、脈波識別情報とを対応付けて、類似度算出部304に出力する。脈波識別情報は、脈波を識別する情報であって、例えば、脈波に対応する位置を識別する情報(例えば、フレーム画像401における、当該脈波に対応する画素の座標値)である。または、脈波識別情報は脈波に対応する位置毎に割り当てられた、フレーム画像401内の座標値とは異なる番号であってもよい。
The pulse
S604において、類似度算出部304は、S603で算出された複数の脈波から、少なくとも2つの注目脈波を選択する。換言すると、類似度算出部304は、関心領域402内の複数の画素のうち、異なる画素に対応する少なくとも2つの注目脈波を選択する。
In S604, the
S605において、類似度算出部304は、注目脈波の脈波類似度を算出する。具体的には、類似度算出部304は、注目脈波に含まれる全ての脈波の組み合わせに関して、脈波類似度を算出する。この場合、類似度算出部304は、NC2個(=(N×(N-1)/2)個)の類似度を算出する。ここで、Nは、注目脈波に含まれる脈波の個数であり、自然数である。または、類似度算出部304は、注目脈波に含まれる少なくとも2つの脈波のうち、一の基準の脈波を決定してもよい。そして、類似度算出部304は、決定した基準の脈波と、注目脈波に含まれる基準の脈波以外の脈波との脈波類似度を算出してもよい。この場合、類似度算出部304は、N-1個の類似度を算出する。
In S605, the
例えば、類似度算出部304は、以下の式(1)を用いて算出される相関係数r1を、脈波類似度として算出する。以下の説明では、時点iにおける体表の位置pの画素値(例えば、輝度値)より算出された脈波の値を、x(p,i)と表記する。また、以下の説明では、体表の位置pにおける時間tの脈波の信号を、X(p,t)と表記する。つまり、X(p,t)はx(p,i)のベクトル(iは整数)であって、X(p,t)={x(p,0),x(p,1),…,x(p,t),…}である。また、式(1)に示すX(p1、t)、及びX(p2、t)は、それぞれ、体表の位置p1、及び体表の位置p2に対応する、時間tの脈波の信号である。例えば、x(p1,i)及びx(p2,i)は、それぞれ異なる位置p1、及び位置p2に対応する、時点iにおける画素値を示す。例えば、時点iは動画像のフレーム番号である。
例えば、式(1)に示す期待値E(X(p1,t))、及び期待値E(X(p2,t))は、以下の式(2)、式(3)を用いて決定する。
ここで、Tは動画像の時間長、つまり動画像に含まれるフレーム画像の枚数である。
For example, the expected value E(X(p1, t)) and the expected value E(X(p2, t)) shown in formula (1) are determined using the following formulas (2) and (3).
Here, T is the time length of the moving image, that is, the number of frame images contained in the moving image.
または、類似度算出部304は、以下の式(4)を用いて算出される相関関数R(τ)を用いて、脈波類似度を算出してもよい。
類似度算出部304は、式(4)に示す相関関数R(τ)が最大になる時のτを時間差τmaxとして決定してもよい。そして、類似度算出部304は、時間差τmaxにおける相互相関関数の値R(τ)を、脈波類似度として算出してもよい。
The
あるいは、類似度算出部304は、注目脈波間の差分値に基づいて、脈波類似度を算出してもよい。例えば、類似度算出部304は、以下の式(5)を用いて、体表の位置p1、及び体表の位置p2に対応する注目脈波間の平均絶対偏差の逆数r2を、脈波類似度として算出してもよい。
なお、上記の式(1)、式(4)、式(5)は、脈波類似度を算出するための式の一例である。脈波類似度は、体表の異なる位置に対応する脈波間の類似度を示す指標であればよく、上記の式により算出される相関値、相互相関値、及び差分値に限定されない。 The above formulas (1), (4), and (5) are examples of formulas for calculating pulse wave similarity. The pulse wave similarity may be any index that indicates the similarity between pulse waves corresponding to different positions on the body surface, and is not limited to the correlation value, cross-correlation value, and difference value calculated by the above formulas.
S606において、類似度算出部304は、S605で算出された脈波類似度と、当該脈波類似度に対応する注目脈波とを対応付けて記憶部201に格納する。
In S606, the
S607において、類似度算出部304は、全ての脈波に関して脈波類似度を算出したか否かを判定する。全ての脈波に関して脈波類似度が算出されていない場合(S607:No)、複数の脈波から少なくとも2つの新たな注目脈波を選択する(S608)。そして、制御部202は処理をS605に戻すことで処理を継続する。一方、全ての脈波に関して脈波類似度が算出された場合(S607:Yes)、制御部202は処理をS609に移行する。
In S607, the
S609において、脈波合成部305は、脈波類似度が所定の条件を満たす脈波を、合成候補脈波リストに追加する。例えば、脈波類似度が所定の閾値(例えば、閾値=0.9)以上である場合、脈波合成部305は、当該脈波類似度に対応する注目脈波が上記所定の条件を満たすと判定する。または、脈波合成部305は、記憶部201に格納された脈波類似度のうち、脈波類似度が高い順に、所定の数(例えば、10)の注目脈波が上記所定の条件を満たすと判定してもよい。
In S609, the pulse
S610において、脈波合成部305は、S609で決定された合成候補脈波リストに含まれる脈波を合成する。例えば、脈波合成部305は、S609で決定された合成候補脈波における、各時点の画素値(例えば、輝度値)の平均値を算出する。脈波合成部305は、算術平均または相乗平均等により各時点の画素値の平均値を算出してもよい。そして、脈波合成部305は、算出した平均値の時系列の信号をもとに合成脈波を算出する。
In S610, the pulse
または、脈波合成部305は、合成候補脈波の画素値を、当該合成候補脈波に対応する脈波類似度に応じて重みづけをしてもよい。その場合、脈波合成部305は、重みづけされた合成候補脈波を合成して、合成脈波を算出する。
Alternatively, the pulse
または、脈波合成部305は、合成候補脈波間の位相差を除去する処理を行い、合成候補脈波の最頻値または中央値を算出してもよい。そして、脈波合成部305は、算出された最頻値または中央値の時系列の信号を、合成脈波として算出する。
Alternatively, the pulse
または、脈波合成部305は、合成候補脈波間の位相差を除去する処理を行い、合成候補脈波に多変量解析(主成分分析、独立成分分析等)を行ってもよい。そして、脈波合成部305は、多変量解析により得られた成分を、合成脈波として算出してもよい。
Alternatively, the pulse
または、類似度算出部304が、式(4)を用いて時間差τmaxにおける相互相関関数の値R(τ)を、脈波類似度として算出した場合、脈波合成部305は、時間差τmaxに応じて合成候補脈波の画素値に重みづけをしてもよい。その場合、脈波合成部305は、重みづけされた合成候補脈波を合成する。
Alternatively, when the
S611において、出力制御部306は、S610で合成した合成脈波を出力部203に出力させる。または、出力制御部306は、通信手段を介して、情報処理装置100とは異なる装置に合成脈波を送信してもよい。
In S611, the
脈波算出部303が、一の画素に対応する脈波を算出する場合、撮影時の照明等による影響により、算出された脈波にノイズが含まれるおそれがある。そこで、複数の画素に対応する脈波を合成することで、脈波に含まれるノイズが平滑化される。しかし、異なる血管の脈波は、血管の容積の変化がそれぞれ異なるため、異なる血管の脈波を合成した場合、正確に脈波を算出できない。一方、異なる位置に対応する少なくとも2つの脈波に関して、同一の血管の脈波に対応する脈波類似度は、異なる血管の脈波に対応する脈波類似度よりも高くなる。そこで、脈波合成部305が、脈波類似度が相対的に高い、少なくとも2つの脈波を合成することで、情報処理装置100は、算出される脈波のシグナルノイズ比を向上できる。
When the pulse
図7は、注目脈波に対応する画素と血管との関係の一例を示す。例えば、脈波算出部303が、関心領域701内の画素701a及び画素701bに対応する脈波をそれぞれ算出したとする。画素701a及び画素701bに対応する2つの脈波は、血管711に対応する脈波である。そして、画素701a及び画素701bに対応する2つの注目脈波の脈波類似度は、所定の閾値を超えるとする。
Figure 7 shows an example of the relationship between the pixel corresponding to the pulse wave of interest and the blood vessel. For example, assume that the pulse
同様に、脈波算出部303が、関心領域702内の画素702a及び画素702bに対応する脈波をそれぞれ算出したとする。ここで、702a及び画素702bに対応する2つの脈波は、血管711に対応する脈波である。そして、画素702a及び画素702bに対応する2つの注目脈波の脈波類似度は、所定の閾値を超えるとする。その場合、脈波合成部305は、画素701a、画素701b、画素702a及び画素702bに対応する脈波を合成して、合成脈波を算出する。
Similarly, it is assumed that the pulse
一方、脈波算出部303が、関心領域703内の画素703a及び画素703bに対応する脈波をそれぞれ算出したとする。ここで、画素703a及び画素703bに対応する2つの脈波は、血管712に対応する脈波である。しかし、例えば、画素701a及び画素703aに対応する2つの脈波は、異なる血管の脈波である。さらに、画素701a及び画素703aに対応する2つの脈波は、所定の閾値以下であるとする。その場合、合成候補脈波は、画素701a及び画素703aに対応する脈波の組み合わせを含まない。
On the other hand, suppose that the pulse
また、脈波算出部303が、関心領域704内の画素704a及び画素704bに対応する脈波をそれぞれ算出したとする。ここで、画素704a及び画素704bに対応する2つの脈波は、血管712に対応する脈波である。そして、画素704a及び画素704bに対応する2つの注目脈波の脈波類似度は、所定の閾値を超えるとする。その場合、脈波合成部305は、画素703a、画素703b、画素704a及び画素704bに対応する脈波を合成して、合成脈波を算出する。
It is also assumed that the pulse
図8A及び図8Bは、脈波の一例を示す図である。図8Aに示す脈波X(701a,t)は、図7に示す画素701aに対応する脈波を示す。また、図8Aに示す脈波X(702a,t)は、図7に示す画素702aに対応する脈波Xを示す。つまり、脈波X(701a,t)及び脈波X(702a,t)は、図7に例示する血管711に対応する脈波である。
Figures 8A and 8B are diagrams showing an example of a pulse wave. Pulse wave X (701a, t) shown in Figure 8A shows a pulse wave corresponding to
ここで、脈波X(701a,t)と脈波X(702a,t)との脈波類似度が所定の条件を満たすとする。さらに、図8Aに示すように、脈波X(702a,t)は、脈波X(701a,t)と時間差τ1の遅延があるとする。その場合、脈波合成部305は、脈波X(702a,t)を時間差τ1、時間軸方向にシフトした脈波X2と、脈波X(701a,t)とを合成し、合成脈波を算出する。ここで、脈波X2(702a,t)={x(702a,τ1),x(702a,τ1+1),…,x(702a,τ1+t),…}である。時間差τ1は、例えば、上記の時間差τmaxである。つまり、脈波合成部305は、合成候補脈波間の位相差を除去する処理を行い、脈波を合成する。
Here, it is assumed that the pulse wave similarity between the pulse wave X (701a, t) and the pulse wave X (702a, t) satisfies a predetermined condition. Furthermore, as shown in FIG. 8A, it is assumed that the pulse wave X (702a, t) is delayed by a time difference τ1 from the pulse wave X (701a, t). In this case, the pulse
一方、図8Bに示す脈波X(703a,t)は、図7に示す画素703aに対応する脈波を示す。また、図8Bに示す脈波X(704a,t)は、図7に示す画素704aに対応する脈波を示す。つまり、脈波X(703a,t)及び脈波X(704a,t)は、図7に例示する血管712に対応する脈波である。
On the other hand, pulse wave X (703a, t) shown in FIG. 8B indicates a pulse wave corresponding to
同様に、脈波X(703a,t)と脈波X(704a,t)との脈波類似度が所定の条件を満たすとする。さらに、図8Bに示すように、脈波X(704a,t)は、脈波X(703a,t)と時間差τ2の遅延があるとする。その場合、脈波合成部305は、脈波X(704a,t)を時間差τ2、時間軸方向にシフトした、脈波X3と、脈波X(703a,t)とを合成し、合成脈波を算出する。ここで、脈波X3(704a,t)={x(704a,τ2),x(704a,τ2+1),…,x(704a,τ2+t),…}である。時間差τ2は、例えば、上記の時間差τmaxである。
Similarly, it is assumed that the pulse wave similarity between the pulse wave X (703a, t) and the pulse wave X (704a, t) satisfies a predetermined condition. Furthermore, as shown in FIG. 8B, it is assumed that the pulse wave X (704a, t) is delayed from the pulse wave X (703a, t) by a time difference τ2. In this case, the pulse
以上の通り、脈波合成部305は、それぞれ、同一の血管の脈波を合成して合成脈波を算出する。その結果、情報処理装置100は、単一の画素に対応する脈波を出力する場合よりも、より正確に脈波を算出できる。
As described above, the pulse
(変形例1)画像取得部301は、フレーム画像401全体を関心領域402として決定してもよい。換言すると、脈波算出部303は、フレーム画像401内の各画素に関して、それぞれ脈波を算出してもよい。つまり、脈波合成部305は、動画像から脈波を合成する。具体的には、脈波合成部305は、フレーム画像401の各画素から算出された脈波に対応する脈波類似度に基づいて、脈波を合成する。
(Variation 1) The
(変形例2)情報処理装置100とは異なる装置が、撮像部101を備えてもよい。その場合、情報処理装置100は、情報処理装置100とは異なる装置から、ネットワーク等を介して、撮像部101が生成した動画像を取得する。
(Variation 2) A device other than the
(変形例3)情報処理装置100は、生体Aを追跡する機能を備えてもよい。その場合、情報処理装置100は、生体Aを追跡し、同一の生体Aの体表の動画像を取得できる。その結果、情報処理装置100は、生体Aが動いている状態においても、体表の同一の位置から脈波を算出できる。例えば、撮像部101が生体Aの動きに合わせてうごくようになっていて、撮像部101の各画素がそれぞれ生体Aの体表の同一の位置を撮影し続けるようにしてもよい。また、例えば、画像処理によって画像フレーム間で生体Aの同一の位置を追跡してもよい。このとき、体表の同一の位置は、フレーム画像の同一の画素とは限らない。
(Variation 3) The
(第二実施形態)
第二実施形態について説明する。以下の各実施形態では、第一実施形態と実質的に共通の機能を有する構成及び処理を共通の符号で参照して説明を省略し、第一実施形態と異なる点を説明する。
Second Embodiment
A second embodiment will be described. In each of the following embodiments, configurations and processes having substantially the same functions as those of the first embodiment will be referred to by the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted, and only differences from the first embodiment will be described.
図9は、本実施形態の制御部202の機能的構成の一例を示すブロック図である。図9に例示する制御部202と、図3に例示する制御部202との相違点は、生体情報抽出部901をさらに備える点である。
FIG. 9 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the
生体情報抽出部901は、合成脈波に基づいて、生体情報を抽出する。生体情報は、脈拍数、ストレスレベル、及び血圧の少なくともいずれかを含む。本実施形態においては、生体情報を算出及び推定することを「生体情報の抽出」と称する。
The biometric
例えば、生体情報抽出部901は、合成脈波のピーク数をカウントし、カウントされたピーク数を脈拍数として算出する。
For example, the biometric
また、例えば、生体情報抽出部901は、合成脈波における所定の時間間隔に対して、高速フーリエ変換を行ってパワースペクトルを算出する。そして、生体情報抽出部901は、当該パワースペクトルを解析してストレスレベルを算出する。
For example, the biometric
また、例えば、生体情報抽出部901は、合成脈波に2回の時間微分を行い、加速度脈波を算出し、当該加速度脈波から血圧を推定する。また、例えば、生体情報抽出部901は、合成脈波の形状から血圧を推定する。
For example, the biometric
上記の通り、合成脈波は、体表の単一の位置(例えば、単一の画素)に対応する脈波よりもシグナルノイズ比が高くなる。そのため、生体情報抽出部901は、体表の単一の位置に対応する脈波に基づいて生体情報を抽出する場合よりも、信頼性が高い生体情報を抽出できる。
As described above, the composite pulse wave has a higher signal-to-noise ratio than a pulse wave corresponding to a single position on the body surface (e.g., a single pixel). Therefore, the biometric
(第三実施形態)
第三実施形態について説明する。図10は、本実施形態の制御部202の機能的構成の一例を示すブロック図である。図10に例示する制御部202と、図3に例示する制御部202との相違点は、領域決定部1001をさらに備える点である。さらに、本実施形態の制御部202は、脈波算出部303に替えて、脈波算出部1002を備える。
Third Embodiment
A third embodiment will now be described. Fig. 10 is a block diagram showing an example of a functional configuration of a
領域決定部1001は、画像取得部301が取得した動画像に含まれるフレーム画像から、複数の画素を含む複数の領域を決定する。
The
脈波算出部1002は、各領域から、一の脈波を算出する。具体的には、脈波算出部1002は、複数の領域の画素値の統計値(例えば、合計値または平均値)に基づいて、複数の脈波のうちの各脈波を算出する。例えば、脈波算出部1002は、フレーム画像毎に、領域の画素値の統計値を算出し、算出した統計値の時間的な変化を示す信号を算出する。そして、脈波算出部1002は、所定の信号処理方法を用いて、算出された信号を処理し、当該処理された結果を脈波として算出する。
The pulse
類似度算出部304は、脈波算出部1002が算出した複数の領域に対応する脈波のうちの少なくとも2つの脈波の類似度を算出する。例えば、全ての領域の脈波の組み合わせに関して、脈波類似度を算出する。この場合、類似度算出部304は、NC2個(=(N×(N-1)/2)個)の類似度を算出する。ここで、Nは、領域の個数であり、自然数である。または、類似度算出部304は、少なくとも2つの領域の脈波のうち、一の基準の脈波を決定してもよい。そして、類似度算出部304は、決定した基準の脈波と、基準の脈波以外の脈波との脈波類似度を算出してもよい。この場合、類似度算出部304は、N-1個の類似度を算出する。
The
脈波合成部305は、類似度算出部304が算出した脈波類似度を元に合成脈波を合成する。例えば、脈波合成部305は、脈波類似度に基づいて、領域決定部1001が設定した少なくとも2つの領域における脈波を合成する。以下の説明では、説明の便宜上、合成対象の少なくとも2つの領域を「合成候補領域」と称する。
The pulse
次に、体表の動画像において脈波に対応する画素について詳細に説明する。図11は、注目領域の一例を示す図である。領域決定部1001は、関心領域402から領域を決定する。図11に例示する領域1101、領域1102、領域1103及び領域1104は、領域の一例である。
Next, the pixels corresponding to the pulse wave in the moving image of the body surface will be described in detail. FIG. 11 is a diagram showing an example of a region of interest. The
ここで、記憶部201は、関心領域402内の各領域に対応する脈波と、当該脈波に対応する脈波類似度とを対応付けて格納しているとする。
Here, the
例えば、脈波合成部305は、関心領域402内において、複数の領域を含む合成候補領域を決定する。脈波合成部305は、各領域に対応する脈波類似度に基づいて、領域1101、領域1102、領域1103及び領域1104から、複数の合成候補領域を決定する。例えば、脈波合成部305は、領域1101及び領域1102を、合成候補領域として決定したとする。その場合、脈波合成部305は、領域1101及び領域1102に含まれる画素の画素値の統計値の時間的な変化を示す信号を元に、合成脈波を一の脈波として算出する。
For example, the pulse
これにより、脈波合成部305は、脈波類似度が相対的に高い注目脈波を合成して、合成脈波を算出できる。そのため、上記と同様の理由により、算出された合成脈波のシグナルノイズ比が向上する。さらに、上記と同様の理由により、出力部203は、体表の単一の位置(例えば、単一の画素)に対応する脈波を出力する場合よりも、一の血管の脈波をより正確に出力できる。
This allows the pulse
(第四実施形態)
第四実施形態について説明する。図12は、本実施形態の制御部202の機能的構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の制御部202は、脈波算出部303に替えて、脈波算出部1201を備える。
(Fourth embodiment)
12 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the
脈波算出部1201は、動画像に含まれる一画素の画素値と、一画素に隣接する少なくとも一の画素の画素値との統計値(例えば、合計値または平均値)に基づいて、複数の脈波のうち、当該一画素に対応する一の脈波を算出する。以下の説明では、説明の便宜上、脈波に対応する一画素に隣接する少なくとも一の画素を「周辺画素」と称する。
The pulse
図13は、脈波に対応する画素と周辺画素との一例を示す図である。例えば、脈波算出部1201は、関心領域402内の画素1301に関して、画素1301の画素値と、画素1301に隣接する8画素の周辺画素1302の画素値との統計値を算出する。脈波算出部1201は、画素1301の統計値の時間的な変化を示す信号を元に、画素1301に対応する脈波を算出する。
Figure 13 is a diagram showing an example of a pixel corresponding to a pulse wave and surrounding pixels. For example, for a
図13に例示する通り、画素1301の周辺画素1302は、画素1301を取り囲む8画素であるとする。そして、画像取得部301が縦W×横H画素の関心領域402を抽出した場合、脈波算出部303は、(W-2)×(H-2)個の脈波を算出する。例えば、図13に例示する関心領域402は、縦10×横10の画素を含む。その場合、脈波算出部303は、図13に破線で示す領域1303内の各画素に関して、当該各画素と周辺画素との統計値に基づいて、各画素に対応する、64(=(10-2)×(10-2))個の脈波を算出する。なお、図13に例示する周辺画素1302は、画素1301を取り囲む8画素であるが、周辺画素1302は8画素より少なくてもよい。また、周辺画素1302の画素数は8画素より多くてもよい。例えば、周辺画素1302は、画素1301に取り囲む画素に、さらに隣接する画素を含んでもよい。
As shown in FIG. 13, the
これにより、脈波算出部1201は、一画素の画素値から脈波を算出する場合よりも、算出される脈波に含まれるノイズを平滑化できる。その結果、脈波算出部1201は、一画素の画素値から脈波を算出する場合よりも、算出される脈波のシグナルノイズ比を向上でき、より正確に脈波を算出できる。
This allows the pulse
(第五実施形態)
第五実施形態について説明する。図14は、本実施形態の制御部202の機能的構成の一例を示すブロック図である。図14に例示する制御部202と、図3に例示する制御部202との相違点は、特徴量抽出部1401をさらに備える点である。さらに、本実施形態の制御部202は、類似度算出部304と脈波合成部305とに替えて、類似度算出部1402と脈波合成部1403とを備える。
Fifth Embodiment
A fifth embodiment will be described. Fig. 14 is a block diagram showing an example of a functional configuration of the
特徴量抽出部1401は、脈波の形状の特徴を示す特徴量を抽出する。以下の説明では、説明の便宜上、当該特徴量を「脈波特徴量」と称する。脈波特徴量は、脈波における特徴点に関する値であって、例えば、周期、振幅、周波数、立ち上がり角度及びスペクトルの少なくともいずれかである。以下の説明では、説明の便宜上、当該特徴点を「脈波特徴点」と称する。脈波特徴点は、脈波の極大点、極小点、変曲点等である。または、脈波特徴点は、脈波を、1階または複数階微分した信号、または周波数解析を行ったスペクトルの極大点、極小点、変曲点等であってもよい。
The
類似度算出部1402は、少なくとも2つの脈波特徴量の比較結果に基づいて、脈波類似度を算出する。
The
脈波合成部1403は、類似度算出部1402が算出した脈波類似度に基づいて、少なくとも2つの脈波を合成する。
The pulse
図15は、脈波特徴量の一例を示す図である。以下の説明では、図15は脈波X1501の一例を示す。図15に例示するt11は、脈波X1501において、極小値a15に対応する時点を示す。また、図15に例示するt12は、脈波X1501において、極大値a16に対応する時点を示す。図15に例示するhは、脈波X1501上において時点t11における極小値a15と時点t12における極大値a16との差分値を示す。例えば、特徴量抽出部1401は、図15に例示するh=(a16-a15)を、脈波特徴量の一つとして算出する。以下の説明では、説明の便宜上、一の脈波において、隣り合う極小点と極大点との差分値を「波高」と称する。
FIG. 15 is a diagram showing an example of a pulse wave feature. In the following description, FIG. 15 shows an example of a pulse wave X1501. t11 shown in FIG. 15 indicates a time point corresponding to the minimum value a15 in the pulse wave X1501. Also, t12 shown in FIG. 15 indicates a time point corresponding to the maximum value a16 in the pulse wave X1501. h shown in FIG. 15 indicates a difference value between the minimum value a15 at time t11 and the maximum value a16 at time t12 on the pulse wave X1501. For example, the
また、図15に例示するθは、時点t11から時点t12間における脈波X1501の立ち上がり角度を示す。例えば、特徴量抽出部1401は、図15に例示する立ち上がり角度θ=tan-1((a16-a15)/(t12-t11))(rad)を、脈波特徴量の一つとして算出する。
15 indicates the rising angle of the pulse wave X1501 between time t11 and time t12. For example, the feature
次に、本実施形態の情報処理装置100で実行される処理フローの一例について説明する。図16は、本実施形態の情報処理装置100で実行される処理フローの一例を示すフローチャートである。本例では、撮像部101が撮影を開始後、記憶部201に格納される動画像のフレーム数が、所定のフレーム数を超えた場合、本実施形態の制御部202は、図6に示すS601~S604の処理を実行する。そして、制御部202は、図6に示すS604の処理を実行した場合、図16に示すS1601の処理を開始する。
Next, an example of a processing flow executed by the
S1601において、特徴量抽出部1401は、S604で選択された注目脈波から脈波特徴量を抽出する。例えば、特徴量抽出部1401は、選択された注目脈波のうちの各注目脈波から脈波特徴点を抽出する。そして、特徴量抽出部1401は、抽出した脈波特徴点に基づいて、注目脈波から脈波特徴量を抽出する。
In S1601, the
特徴量抽出部1401は、一の脈波から、複数の極大点及び複数の極小点を抽出した場合、当該極大点及び当該極小点に基づいて、複数の波高hを抽出する。例えば、特徴量抽出部1401が、一の脈波から、極大点と極小点との組み合わせを10組抽出した場合、10個の波高hを算出する。
When the
また、特徴量抽出部1401は、同一種別の複数の脈波特徴量を抽出した場合、抽出した複数の脈波特徴量の統計値(例えば、平均値又は中央値)を、類似度算出部1402に脈波特徴量として出力する。または、特徴量抽出部1401は、抽出した複数の脈波特徴量を類似度算出部1402に出力する。
Furthermore, when the
または、特徴量抽出部1401は、脈波特徴量と特徴量識別情報とを対応付けて、類似度算出部1402に出力してもよい。特徴量識別情報は、脈波特徴量を識別する情報であって、例えば、脈波特徴量に対応する時点を示す情報、脈波特徴量に対応する脈波特徴点を識別する情報である。脈波特徴点を識別する情報は、例えば、一の脈波において脈波特徴点ごとに割り振られた番号である。
Alternatively, the
S1602において、類似度算出部1402は、脈波特徴量を比較する。具体的には、類似度算出部1402は、少なくとも2つの注目脈波のうちの各注目脈波の脈波特徴量を比較する。例えば、特徴量抽出部1401が複数の脈波特徴量を抽出した場合、各脈波特徴量を比較する。
In S1602, the
S1603において、類似度算出部1402は、少なくとも2つの注目脈波に対応する各脈波特徴量の比較結果に基づいて、脈波類似度を算出する。具体的には、類似度算出部1402は、少なくとも2つの注目脈波に対応する各脈波特徴量の比較結果に基づいて、脈波類似度を算出する。そして、制御部202は処理をS606に移行する。そして、制御部202は、S606~S608の処理を実行する。そして、全ての脈波に関して脈波類似度が算出された場合(S607:Yes)、制御部202は処理をS1604に移行する。
In S1603, the
例えば、類似度算出部1402は、少なくとも2つの注目脈波に対応する、同一種別の脈波特徴量の差分値に基づいて、脈波類似度を算出する。脈波特徴量の差分値は、少なくとも2つの注目脈波の特徴量の差である。ここで、類似度算出部1402は、少なくとも2つの注目脈波の特徴量の平均二乗誤差を、脈波特徴量の差分値として算出してもよい。そして、類似度算出部1402は、算出した脈波類似度を、脈波合成部1403に出力する。
For example, the
また、特徴量抽出部1401は、少なくとも2つの注目脈波に関して、同一種別の複数の注目脈波の脈波特徴量を抽出した場合、類似度算出部1402は、一の注目脈波の複数の脈波特徴量と、当該一の注目脈波と異なる注目脈波の複数の脈波特徴量との差分値を算出する。つまり、類似度算出部1402は、同一種別の脈波特徴量に関して、複数の差分値を算出する。その場合、類似度算出部1402は、算出した複数の差分値の統計値(例えば、平均値又は中央値)を、脈波類似度として、脈波合成部1403に出力する。または、類似度算出部1402は、同一種別の脈波特徴量に関して、複数の差分値を算出した場合、複数の差分値を脈波類似度として、脈波合成部1403に出力してもよい。
Furthermore, when the
例えば、特徴量抽出部1401が、2つの脈波に関して、それぞれ、波高の波形特徴量をh1、h2、…と複数個(例えば、10個)ずつ抽出したとする。その場合、類似度算出部1402は、一方の脈波に対応する波高h1と、他方の脈波に対応する波高h1との差分値、一方の脈波に対応する波高h2と、他方の脈波に対応する波高h2との差分値、…を算出する。ここで、一方の脈波に対応する波高h1と、他方の脈波に対応する波高h1は同じ時刻における脈波に関する特徴量であってもよい。そして、類似度算出部1402は、抽出した波高h1、h2、…の差分値を脈波類似度として脈波合成部1403に出力する。ここで、抽出した波高h1、h2、…の差分値の平均値を脈波合成部1403に出力してもよい。
For example, suppose that the
また、特徴量抽出部1401は、少なくとも2つの注目脈波に関して、複数種別の注目脈波の脈波特徴量を抽出した場合、類似度算出部1402は、複数種別の一の注目脈波の脈波特徴量と、複数種別の当該一の注目脈波と異なる注目脈波の脈波特徴量との差分値を算出する。つまり、類似度算出部1402は、複数種別の脈波特徴量に関して、それぞれの差分値を算出する。
Furthermore, when the
例えば、特徴量抽出部1401が、2つの脈波に関して、それぞれ、波高hと立ち上がり角度θとを含む脈波特徴量を抽出したとする。その場合、類似度算出部1402は、一方の脈波に対応する波高hと、他方の脈波に対応する波高hとの差分値を算出する。同様に、類似度算出部1402は、一方の脈波に対応する立ち上がり角度θと、他方の脈波に対応する立ち上がり角度θとの差分値を算出する。そして、類似度算出部1402は、抽出した波高hの差分値と、抽出した立ち上がり角度θの差分値とを、脈波類似度として脈波合成部1403に出力する。
For example, suppose that the
S1604において、脈波合成部1403は、S606で記憶部201に格納された脈波類似度が、所定の条件を満たす脈波を合成候補脈波リストに追加する。そして、制御部202は処理をS610に移行する。
In S1604, the pulse
例えば、類似度算出部1402は、同一種別の脈波特徴量の差分値を、脈波類似度として算出したとする。その場合、脈波特徴量の差分値が小さいほど、当該差分値に対応する少なくとも2つの注目脈波は、類似した特徴を有する信号である。そこで、脈波合成部1403は、少なくとも2つの注目脈波に対応する脈波特徴量の差分値が所定の範囲内である場合、当該少なくとも2つの注目脈波を、合成候補脈波リストに追加する。
For example, the
または、類似度算出部1402は、複数の種別の脈波特徴量に関して、それぞれ同一種別の脈波特徴量の複数の差分値を算出し、算出された複数の差分値を、脈波類似度として算出したとする。類似度算出部1402は、複数の種別の脈波特徴量のうち、一の脈波特徴量の差分値が所定の範囲内である場合、脈波合成部1403は、当該差分値に対応する少なくとも2つの注目脈波を、合成候補脈波リストに追加する。
Alternatively, the
または、類似度算出部1402は、複数の種別の脈波特徴量のうち、所定の数を超える脈波特徴量の差分値が所定の範囲内である場合、脈波合成部1403は、当該差分値に対応する少なくとも2つの注目脈波を、合成候補脈波リストに追加する。
Alternatively, if the difference value of more than a predetermined number of pulse wave feature quantities among multiple types of pulse wave feature quantities is within a predetermined range, the
または、脈波合成部1403は、脈波特徴量の複数の種別のうち、脈波特徴量の種別毎に、脈波特徴量の差分値が小さい順に、注目脈波の優先順位を決定してもよい。または、脈波合成部1403は、複数の種別の脈波特徴量に関して、脈波特徴量の差分値が小さい順に、注目脈波の優先順位を決定してもよい。その場合、脈波合成部1403は、決定した優先順位に基づいて、合成候補脈波リストに追加する注目脈波を決定する。
Alternatively, the pulse
以上より、本実施形態の情報処理装置100は、脈波特徴量を比較して、脈波類似度を算出することで、脈波全体を比較して脈波類似度を算出する場合よりも、脈波に含まれるノイズの影響を軽減できる。さらに、本実施形態の情報処理装置100は、脈波特徴量を比較することで、脈波全体を比較する場合よりも、脈波類似度を算出する際の計算量を削減できる。
As described above, the
(第六実施形態)
第六実施形態について説明する。図17は、本実施形態の制御部202の機能的構成の一例を示すブロック図である。図17に例示する制御部202と、図3に例示する制御部202との相違点は、部位検出部1701をさらに備える点である。さらに、本実施形態の制御部202は、脈波算出部303、類似度算出部304、及び脈波合成部305に替えて、脈波算出部1702と、類似度算出部1703と、脈波合成部1704とを備える。
Sixth Embodiment
A sixth embodiment will be described. Fig. 17 is a block diagram showing an example of a functional configuration of a
部位検出部1701は、画像取得部301が取得した動画像から、生体Aの第1部位と、生体Aの第1部位とは異なる第2部位とを検出する。例えば、第1部位は首であり、第2部位は顔である。
The body
脈波算出部1702は、動画像から生体の第1部位に対応する第1脈波と、前記第1部位とは異なる第2部位に対応する少なくとも2つの第2脈波とを算出する。
The pulse
類似度算出部1703は、第1脈波と少なくとも2つの第2脈波との脈波類似度を算出する。
The
脈波合成部1704は、第1脈波と少なくとも2つの第2脈波との脈波類似度が所定の閾値を超える場合、少なくとも2つの第2脈波を合成する。
The pulse
次に、本実施形態の情報処理装置100で実行される処理フローの一例について説明する。図18は、本実施形態の情報処理装置100で実行される処理フローの一例を示すフローチャートである。本例では、第1部位が生体Aの首であり、第2部位が生体Aの顔である。また、本例では、撮像部101が生体Aの首と顔との撮影を開始後、記憶部201に格納される動画像のフレーム数が、所定のフレーム数を超えた場合、制御部202は、図18に示すS1801の処理を開始する。
Next, an example of a process flow executed by the
S1801において、画像取得部301は、記憶部201から体表の動画像を取得する。動画像の各フレーム画像401は、生体Aの首の領域と顔の領域の画素値を含む。
In S1801, the
S1802において、部位検出部1701は、S1801で取得された動画像から、首の位置と顔の位置とを特定する。
In S1802, the body
例えば、部位検出部1701は、各フレーム画像401から、顔の特徴点(例えば、目の両端、鼻、口の両端)を検出し、各フレーム画像401に含まれる顔(第2部位)の位置を特定する。ここで、顔の位置は、複数の画素を含む領域である。パターンマッチング、SVM(Support Vector Machine)、ニューラルネット等を用いて、動画像から生体Aの顔の位置を特定してもよく、顔の位置の特定手法の詳細は問わない。
For example, the
例えば、部位検出部1701は、各フレーム画像401において、特定した顔の位置とは異なる体表の領域から、首(第1部位)の位置を特定する。ここで、首の位置は、複数の画素を含む領域である。
For example, the body
S1803において、脈波算出部1702は、S1802で特定した首の位置から、第1脈波を算出する。ここで、脈波算出部1702は、左右それぞれの頸動脈に対応する、2つの第1脈波を算出してもよい。
In S1803, the pulse
例えば、脈波算出部1702は、首の位置に含まれる各画素の画素値の時間的な変化に基づいて、複数の脈波(以下、「第1脈波候補」と称する)を算出する。そして、脈波算出部1702は、算出した複数の第1脈波候補から、第1脈波を決定する。例えば、脈波算出部1702は、算出した複数の第1脈波候補から、脈波の振幅の統計値(例えば、平均値)が最大の脈波を、第1脈波として決定する。
For example, the pulse
または、脈波算出部1702は、算出した複数の第1脈波候補のうち、シグナルノイズ比が最大の脈波を、第1脈波として決定する。例えば、脈波算出部1702は、算出した複数の第1脈波候補のうち、所定の時間間隔に対して、高速フーリエ変換を行ってパワースペクトルを算出する。そして、所定の周波数帯域(例えば、0.5Hz~4.0Hz)のパワースペクトルの統計値(例えば、最大値)が最大の脈波を、第1脈波として決定してもよい。または、例えば、 所定の周波数帯域(例えば、0.5Hz~4.0Hz)のパワースペクトルの積分値(シグナル)と、所定の周波数帯域以外のパワースペクトルの積分値(ノイズ)との比が最大の脈波を、第1脈波として決定してもよい。
Alternatively, the pulse
S1804において、関心領域抽出部302は、S1802で特定した顔の位置から、関心領域402を抽出する。脈波算出部1702が、左右それぞれの頸動脈に対応する2つの第1脈波を算出した場合、関心領域抽出部302は、特定した顔の位置から、左右の頬に対応する2つの関心領域402を抽出する。
In S1804, the region of
S1805において、脈波算出部1702は、関心領域402から複数の第2脈波を算出する。関心領域抽出部302が、左右の頬に対応する2つの関心領域402を抽出した場合、脈波算出部1805は、それぞれ関心領域402から第2脈波を算出する。
In S1805, the pulse
S1806において、類似度算出部1703は、複数の第2脈波から、少なくとも2つの注目脈波を選択する。
In S1806, the
S1807において、類似度算出部1703は、第1脈波と、S1806で選択した注目脈波との脈波類似度を算出する。つまり、類似度算出部1703は、首の位置の脈波と、顔の位置の脈波との脈波類似度を算出する。具体的には、脈波算出部1702が、左右それぞれの頸動脈に対応する、2つの第1脈波を算出した場合、類似度算出部1703は、左の頸動脈に対応する第1脈波と、左頬に対応する複数の第2脈波との脈波類似度を算出する。
In S1807, the
同様に、脈波算出部1702が、左右それぞれの頸動脈に対応する、2つの第1脈波を算出した場合、類似度算出部1703は、右の頸動脈に対応する第1脈波と、右頬に対応する複数の第2脈波との脈波類似度を算出する。
Similarly, when the pulse
ここで、頸動脈は顔の部分の血管よりも太いため、心臓の拍動に伴った頸動脈の容積の変化は、顔の部分の血管の容積の変化よりも大きくなる。そのため、頸動脈の体表の色の変化は、顔の部分の体表の色の変化よりも顕著である。換言すると、脈波算出部1702が算出する頸動脈の部分の画素に対応する脈波は、顔の部分の画素に対応する脈波よりもシグナルノイズ比が高い。そのため、類似度算出部1703が、頸動脈の脈波と、顔の部分の脈波との脈波類似度を算出することで、顔の部分の脈波同士との脈波類似度を算出する場合よりも、より正確に同一の血管に接続する脈波の脈波類似度を算出できる。
Here, since the carotid artery is thicker than the blood vessels in the face, the change in the volume of the carotid artery accompanying the pulsation of the heart is greater than the change in the volume of the blood vessels in the face. Therefore, the change in color of the body surface of the carotid artery is more noticeable than the change in color of the body surface of the face. In other words, the pulse wave corresponding to the pixels of the carotid artery calculated by the pulse
S1808において、類似度算出部1703は、S1807で算出された脈波類似度と、当該脈波類似度に対応する注目脈波とを対応付けて記憶部201に格納する。
In S1808, the
S1809において、類似度算出部1703は、全ての第2脈波に関して脈波類似度を算出したか否かを判定する。全ての第2脈波に関して脈波類似度が算出されていない場合(S1809:No)、類似度算出部1703は、複数の第2脈波から少なくとも2つの新たな注目脈波を選択する(S1810)。そして、制御部202は処理をS1807に戻すことで処理を継続する。一方、全ての第2脈波に関して脈波類似度が算出された場合(S1809:Yes)、制御部202は処理をS1811に遷移する。
In S1809, the
S1811において、脈波合成部1704は、脈波類似度が所定の条件を満たす第2脈波を、合成候補脈波リストに追加する。これにより、脈波合成部1704は、顔の部分の血管に対応する脈波のうち、同一の頸動脈に接続する血管に対応する脈波を、合成候補脈波リストに追加できる。S1811の処理の詳細は、上記の609と同様であるため、詳細な説明は省略する。
In S1811, the pulse
S1812において、脈波合成部1704は、合成候補脈波リストに含まれる第2脈波を合成する。
In S1812, the pulse
S1813において、脈波合成部1704は、合成した第2脈波を出力する。
In S1813, the pulse
図19は、第1脈波と第2脈波とに対応する画素と、血管との関係の一例を示す。図19は、生体Aの顔と首との領域を含むフレーム画像1901を示す。血管1903は、頸動脈1902に接続する、顔の血管である。血管1905は、頸動脈1904の血管に接続する、顔の血管である。画素1906は、頸動脈1902に対応する位置の画素である。また、画素1907は、頸動脈1904に対応する位置の画素である。
Figure 19 shows an example of the relationship between the pixels corresponding to the first and second pulse waves and the blood vessels. Figure 19 shows a
脈波算出部1702は、画素1907に対応する第1脈波を算出する。さらに、関心領域抽出部302が関心領域1909を抽出した場合、脈波算出部1702は、関心領域1909内の各画素に対応する第2脈波を算出する。例えば、類似度算出部1703は、画素1907に対応する第1脈波と、画素1914に対応する第2脈波との脈波類似度を算出する。また、類似度算出部1703は、画素1907に対応する第1脈波と、画素1915に対応する第2脈波との脈波類似度を算出する。
The pulse
ここで、画素1907に対応する第1脈波は、頸動脈1904の脈波であるため、顔の血管1905に対応する第2脈波よりもシグナルノイズ比が高い。そのため、類似度算出部1703が、画素1907に対応する第1脈波と、画素1915に対応する第2脈波との脈波類似度を算出することで、画素1914に対応する第2脈波と、画素1915に対応する第2脈波との脈波類似度を算出する場合よりも、より正確に脈波類似度を算出できる。
Here, the first pulse wave corresponding to
脈波合成部1704は、関心領域1909内の画素に対応する、少なくとも2つの脈波から、画素1907に対応する第1脈波との脈波類似度が所定の条件を満たす脈波を、合成候補脈波として決定する。これにより、脈波合成部1704が、関心領域1909内の少なくとも2つの画素に対応する脈波の脈波類似度に基づいて合成候補脈波を決定し、合成脈波を算出する場合よりも、合成脈波のシグナルノイズ比が高くなる。
The pulse
同様に、関心領域抽出部302が関心領域1908を抽出した場合、脈波算出部1702は、関心領域1908内の各画素に対応する第2脈波を算出する。ここで、画素1906に対応する第1脈波は、頸動脈1902の脈波であるため、顔の血管1903に対応する位置の画素1912に対応する脈波よりも、シグナルノイズ比が高い。そのため、上記と同様に、類似度算出部1703が、画素1906に対応する第1脈波と、画素1913に対応する第2脈波との脈波類似度を算出することで、画素1912に対応する第2脈波と、画素1913に対応する第2脈波との脈波類似度を算出する場合よりも、より正確に脈波類似度を算出できる。
Similarly, when the region of
出力制御部306は、顔の左右それぞれに対応する合成脈波を算出する。心臓から顔までの血管に異常がない場合、顔の左右の脈波は、互いに類似する。しかし、心臓から顔までの血管に異常がある場合、顔の左右の脈波のうち、いずれか一方の脈波の形状が正常時から変化するおそれがある。その結果、心臓から顔までの血管に異常がある場合、顔の左右の脈波は異なるものとなる。そのため、顔の左右の脈波の差分は、心臓から顔までの血管に異常があるか否かを判断するための指標となり得る。そこで、出力制御部306は、顔の左右の脈波の差分を出力してもよい。これにより、情報処理装置100は、心臓から顔までの血管に異常があることを示す情報を出力できる。
The
本開示における情報処理装置または脈波算出方法の主体は、コンピュータとして制御部202を備えている。このコンピュータが、記憶部201に格納されるプログラムを実行することによって、本開示における情報処理装置または脈波算出方法の主体の機能が実現される。コンピュータは、上記プログラムにしたがって動作するプロセッサを主なハードウェア構成として備える。プロセッサは、上記プログラムを実行することによって機能を実現することができれば、その種類は問わない。プロセッサは、半導体集積回路(IC)、またはLSI(Large Scale Integration)を含む1つまたは複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、1つのチップに集積されてもよいし、複数のチップに設けられてもよい。複数のチップは1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に備えられていてもよい。上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能なROM、光ディスク、ハードディスクドライブなどの非一時的記録媒体に記録される。上記プログラムは、記録媒体に予め格納されていてもよいし、インターネット等を含む広域通信網を介して記録媒体に供給されてもよい。
The subject of the information processing device or pulse wave calculation method of the present disclosure is a computer equipped with a
本開示の一態様は、上述した実施の形態及び変形例に限定されるものではなく変形可能であり、上記の構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。 One aspect of the present disclosure is not limited to the above-described embodiment and modified examples, and the above configurations can be replaced with substantially the same configurations, configurations that achieve the same effects, or configurations that can achieve the same purpose.
100 情報処理装置、101 撮像部、201 記憶部、202 制御部、203 出力部、301 画像取得部、302 関心領域抽出部、303 脈波算出部、304 類似度算出部、305 脈波合成部、306 出力制御部、401 フレーム画像、402 関心領域、403a 画素、403b 画素、501 画素、701 関心領域、701a 画素、701b 画素、702 関心領域、702a 画素、702b 画素、703 関心領域、703a 画素、703b 画素、704 関心領域、704a 画素、704b 画素、711 血管、712 血管、901 生体情報抽出部、1001 領域決定部、1002 脈波算出部、1101 領域、1102 領域、1103 領域、1104 領域、1201 脈波算出部、1301 画素、1302 周辺画素、1303 領域、1401 特徴量抽出部、1402 類似度算出部、1403 脈波合成部、1701 部位検出部、1702 脈波算出部、1703 類似度算出部、1704 脈波合成部、1901 フレーム画像、1902 頸動脈、1903 血管、1904 頸動脈、1905 血管、1906 画素、1907 画素、1908 関心領域、1909 関心領域、1912 画素、1913 画素、1914 画素、1915 画素 100 Information processing device, 101 Imaging unit, 201 Memory unit, 202 Control unit, 203 Output unit, 301 Image acquisition unit, 302 Region of interest extraction unit, 303 Pulse wave calculation unit, 304 Similarity calculation unit, 305 Pulse wave synthesis unit, 306 Output control unit, 401 Frame image, 402 Region of interest, 403a Pixel, 403b Pixel, 501 Pixel, 701 Region of interest, 701a Pixel, 701b Pixel, 702 Region of interest, 702a Pixel, 702b Pixel, 703 Region of interest, 703a Pixel, 703b Pixel, 704 Region of interest, 704a Pixel, 704b Pixel, 711 Blood vessel, 712 Blood vessel, 901 Biometric information extraction unit, 1001 Region determination unit, 1002 Pulse wave calculation unit, 1101 region, 1102 region, 1103 region, 1104 region, 1201 pulse wave calculation unit, 1301 pixel, 1302 surrounding pixel, 1303 region, 1401 feature amount extraction unit, 1402 similarity calculation unit, 1403 pulse wave synthesis unit, 1701 part detection unit, 1702 pulse wave calculation unit, 1703 similarity calculation unit, 1704 pulse wave synthesis unit, 1901 frame image, 1902 carotid artery, 1903 blood vessel, 1904 carotid artery, 1905 blood vessel, 1906 pixel, 1907 pixel, 1908 region of interest, 1909 region of interest, 1912 pixel, 1913 pixel, 1914 pixel, 1915 pixel
Claims (9)
前記複数の脈波に含まれる2つの脈波の間の類似度を算出する類似度算出部と、
前記類似度が所定の条件を満たす場合に前記2つの脈波を合成候補脈波リストに追加し、前記合成候補脈波リストに含まれる脈波を合成する脈波合成部と、
を備える情報処理装置。 a pulse wave calculation unit that calculates a plurality of pulse waves corresponding to different positions on the body surface from a moving image of the body surface;
a similarity calculation unit that calculates a similarity between two pulse waves included in the plurality of pulse waves;
a pulse wave synthesis unit that adds the two pulse waves to a synthesis candidate pulse wave list when the similarity satisfies a predetermined condition, and synthesizes the pulse waves included in the synthesis candidate pulse wave list;
An information processing device comprising:
前記類似度算出部は、少なくとも2つの前記特徴量の比較結果に基づいて、前記類似度を算出する、請求項1~3のいずれか1項に記載の情報処理装置。 A feature extraction unit is further provided for extracting a feature indicating a feature of the shape of the pulse wave,
The information processing device according to claim 1 , wherein the similarity calculation section calculates the similarity based on a comparison result of at least two of the feature amounts.
前記脈波算出部は、前記複数の領域のうちの各領域の画素値の統計値に基づいて、前記複数の脈波のうちの各脈波を算出する、
請求項1~5のいずれか1項に記載の情報処理装置。 A region determining unit determines a plurality of regions including a plurality of pixels from the moving image,
The pulse wave calculation unit calculates each of the plurality of pulse waves based on a statistical value of pixel values of each of the plurality of regions.
The information processing device according to any one of claims 1 to 5 .
前記複数の脈波に含まれる2つの脈波の間の類似度を算出するステップと、
前記類似度が所定の条件を満たす場合に前記2つの脈波を合成候補脈波リストに追加し、前記合成候補脈波リストに含まれる脈波を合成するステップと、
を含む脈波算出方法。 calculating a plurality of pulse waves corresponding to different positions on the body surface from a moving image of the body surface;
calculating a similarity between two pulse waves included in the plurality of pulse waves;
adding the two pulse waves to a synthesis candidate pulse wave list if the similarity satisfies a predetermined condition, and synthesizing the pulse waves included in the synthesis candidate pulse wave list;
A pulse wave calculation method comprising:
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