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JP7657092B2 - VIDEO ANALYSIS DEVICE, VIDEO ANALYSIS METHOD, AND PULSE WAVE DETECTION DEVICE - Google Patents
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VIDEO ANALYSIS DEVICE, VIDEO ANALYSIS METHOD, AND PULSE WAVE DETECTION DEVICE Download PDF

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Description

以下の開示は、映像解析装置、映像解析方法、および脈波検出装置に関する。 The following disclosure relates to a video analysis device, a video analysis method, and a pulse wave detection device.

生体の脈波を検出する装置の一例として、撮像素子(受光素子)の出力値(画素値)に基づいて脈波を検出する脈波検出装置が知られている。特許文献1には、生体の部位から、脈波情報を光学的に取得する脈波情報取得部と、前記脈波情報に基づいて、脈波特徴量を算出する脈波特徴量算出部とを備える脈波測定装置が開示される。 As an example of a device for detecting pulse waves of a living body, a pulse wave detection device that detects pulse waves based on the output value (pixel value) of an imaging element (light receiving element) is known. Patent Document 1 discloses a pulse wave measurement device that includes a pulse wave information acquisition unit that optically acquires pulse wave information from a part of the living body, and a pulse wave feature amount calculation unit that calculates pulse wave feature amounts based on the pulse wave information.

国際公開公報WO2015/098977号公報International Publication No. WO2015/098977

上述した従来技術には、脈波の周波数帯域に含まれるノイズを除去できないので、信号品質の良い脈波を得ることができないという問題がある。 The above-mentioned conventional technology has the problem that it is not possible to remove noise contained in the frequency band of the pulse wave, making it impossible to obtain a pulse wave with good signal quality.

本開示の一態様の目的は、信号品質の良い脈波を得ることにある。 The objective of one aspect of the present disclosure is to obtain a pulse wave with good signal quality.

本開示の一態様に係る映像解析装置は、前記の課題を解決するために、少なくとも赤色、青色、および緑色の各カラーフィルタおよび撮像部を有する撮像装置によって撮像された生体が映った映像から、所定のアルゴリズムに基づいて、上記生体の関心領域を検出する関心領域検出部と、上記関心領域に含まれる複数の画素の内、赤色画素、緑色画素、および青色画素の各画素の各画素値の各時系列データを検出する時間変化検出部と、上記時間変化検出部からの出力に基づいて、上記生体の脈波を検出する脈波検出部とを備えており、前記時間変化検出部は、前記緑色画素の画素値の時系列データをそのまま出力すると共に、前記赤色画素の画素値の時系列データおよび前記青色画素の画素値の時系列データのうち少なくともいずれかにノイズ低減フィルタを適用することによって、ノイズが低減された前記時系列データを出力する構成である。 In order to solve the above-mentioned problems, a video analysis device according to one aspect of the present disclosure includes a region of interest detection unit that detects a region of interest of a living body based on a predetermined algorithm from a video of the living body captured by an imaging device having at least red, blue, and green color filters and an imaging unit, a time change detection unit that detects time series data of each pixel value of red pixels, green pixels, and blue pixels among a plurality of pixels included in the region of interest, and a pulse wave detection unit that detects a pulse wave of the living body based on the output from the time change detection unit, and the time change detection unit is configured to output the time series data of the pixel values of the green pixels as is, and to apply a noise reduction filter to at least one of the time series data of the pixel values of the red pixels and the time series data of the pixel values of the blue pixels, thereby outputting the time series data with noise reduced.

本開示の一態様によれば、信号品質の良い脈波を得ることができる。 According to one aspect of the present disclosure, a pulse wave with good signal quality can be obtained.

実施形態1の脈波検出装置の要部の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a main part of a pulse wave detecting device according to a first embodiment. カラーフィルタ部における赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、および青色カラーフィルタの配置例を示す図である。4A and 4B are diagrams illustrating an example of the arrangement of red, green, and blue color filters in a color filter portion. 関心領域検出部によって検出された関心領域の一例を示す図である。4 is a diagram showing an example of a region of interest detected by a region of interest detection unit; FIG. 各色チャネル画像における欠損画素値の補間処理の一例を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating an example of an interpolation process for missing pixel values in each color channel image. 関心領域から検出された、関心領域内のR画素値、G画素値、およびB画素値の各時系列データの一例を示す図である。11 is a diagram showing an example of time-series data of R pixel values, G pixel values, and B pixel values in a region of interest detected from the region of interest; FIG. 関心領域から検出された、関心領域内のR画素値、G画素値、およびB画素値の各時系列データに対して、高速フーリエ変換を適用した後の各画素値の周波数成分を示す図である。13 is a diagram showing frequency components of each pixel value after fast Fourier transform is applied to time series data of R pixel values, G pixel values, and B pixel values in a region of interest detected from the region of interest. FIG. 図5に示すR画素値、G画素値、およびB画素値の各時系列データに基づいて検出された脈波の一例を示す図である。6 is a diagram showing an example of a pulse wave detected based on time series data of R pixel values, G pixel values, and B pixel values shown in FIG. 5 . 図5に示すR画素値、G画素値、およびB画素値の各時系列データのうち、R画素値の時系列データおよびB画素値の時系列データにノイズ低減フィルタをそれぞれ適用した上で、R画素値、G画素値、およびB画素値の各時系列データに基づいて検出された脈波の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a pulse wave detected based on each of the time series data of R pixel values, G pixel values, and B pixel values shown in FIG. 5 after applying a noise reduction filter to the time series data of R pixel values and the time series data of B pixel values, respectively. 映像解析装置によって実行される一連の処理の流れを示すフローチャート図である。FIG. 2 is a flowchart showing the flow of a series of processes executed by the video analysis device. ベイヤ配列されたカラーフィルタと、フルカラー画像を生成する他の方法とを説明する図である。1A and 1B are diagrams illustrating a Bayer array of color filters and another method for generating a full-color image. 脈波検出装置の変形例に係る要部の構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a main part of a modified example of a pulse wave detecting device. 脈波検出装置の変形例に係る要部の構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a main part of a modified example of a pulse wave detecting device. 実施形態2に係る脈波検出装置の要部の構成を示すブロック図である。10 is a block diagram showing the configuration of a main part of a pulse wave detecting device according to a second embodiment. FIG.

〔実施形態1〕
実施形態1の脈波検出装置1について、以下に説明する。説明の便宜上、実施形態1にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、以降の各実施形態では同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。簡潔化のため、公知技術と同様の事項についても、説明を適宜省略する。
[Embodiment 1]
A pulse wave detection device 1 according to the first embodiment will be described below. For convenience of explanation, the same reference numerals will be used in the following embodiments to designate components having the same functions as those described in the first embodiment, and the description thereof will not be repeated. For the sake of brevity, the description of matters similar to those in the publicly known technology will also be omitted as appropriate.

本明細書において述べる各構成および各数値は、特に明示されない限り、単なる一例であることに留意されたい。したがって、特に明示されない限り、各部材の位置関係は、各図の例に限定されない。また、各図面は、各部材の形状、構造、および位置関係を概略的に説明するものであり、必ずしも実際の通りに描かれていないことに留意されたい。本明細書では、2つの数AおよびBに関する「A~B」という記載は、特に明示されない限り、「A以上かつB以下」を意味する。 Please note that each configuration and each numerical value described in this specification is merely an example unless otherwise specified. Therefore, unless otherwise specified, the positional relationship of each member is not limited to the example in each figure. Also, please note that each drawing is intended to roughly explain the shape, structure, and positional relationship of each member, and is not necessarily drawn as it actually is. In this specification, the description "A to B" regarding two numbers A and B means "greater than or equal to A and less than or equal to B" unless otherwise specified.

(脈波検出装置1の概要)
図1は、脈波検出装置1の要部の構成を示すブロック図である。脈波検出装置1は、生体900(例:人)の脈波を検出する。脈波検出装置1は、非接触式の脈波検出装置の一例である。以下、生体Hの脈波を、単に脈波と称する。脈波検出装置1は、映像解析装置10および撮像装置50(例:カメラ)を備える。映像解析装置10と撮像装置50とは、互いに通信可能に接続されている。
(Overview of pulse wave detection device 1)
1 is a block diagram showing the configuration of the main parts of a pulse wave detection device 1. The pulse wave detection device 1 detects the pulse waves of a living organism 900 (e.g., a human). The pulse wave detection device 1 is an example of a non-contact type pulse wave detection device. Hereinafter, the pulse waves of a living organism H will be simply referred to as the pulse wave. The pulse wave detection device 1 includes a video analysis device 10 and an imaging device 50 (e.g., a camera). The video analysis device 10 and the imaging device 50 are connected so as to be able to communicate with each other.

撮像装置50は、生体Hが映った映像(動画像)を撮像する。具体的には、撮像装置50は、映像を構成する画像(静止画)を、フレーム期間ごとに撮像する。実施形態1では、撮像装置50が、RGB(Red,Green,Blue)カメラである場合を例示する。このため、実施形態1における映像は、RGBカラー映像である。撮像装置50は、カラーフィルタ部51および撮像部52を備える。 The imaging device 50 captures a video (moving image) showing the living body H. Specifically, the imaging device 50 captures images (still images) that constitute the video for each frame period. In the first embodiment, the imaging device 50 is an RGB (Red, Green, Blue) camera. Therefore, the video in the first embodiment is an RGB color video. The imaging device 50 includes a color filter unit 51 and an imaging unit 52.

カラーフィルタ部51は、少なくとも赤色カラーフィルタ511R、緑色カラーフィルタ511G、および青色カラーフィルタ511Bを備える。カラーフィルタ部51は、これら以外のカラーフィルタ、例えば黄色カラーフィルタまたは近赤外カラーフィルタを備えてもよい。撮像部52は、アレイ状に配列された複数の撮像素子520を備える。撮像素子520は、公知のイメージセンサである。撮像素子520は、生体900から到来し、かつ、カラーフィルタ部51を通過した光(例:外光)を受光する。 The color filter unit 51 includes at least a red color filter 511R, a green color filter 511G, and a blue color filter 511B. The color filter unit 51 may include other color filters, such as a yellow color filter or a near-infrared color filter. The imaging unit 52 includes a plurality of imaging elements 520 arranged in an array. The imaging elements 520 are known image sensors. The imaging elements 520 receive light (e.g., external light) that arrives from the living body 900 and passes through the color filter unit 51.

撮像素子520は、撮像装置50の画素とも称される。このことから、本明細書では、撮像素子520を、撮像画素とも称する。撮像部52では、W個×H個の撮像画素が配列されている。Wは水平方向における撮像画素数(1行あたりの撮像画素)を表し、Hは垂直方向における撮像画素(1列あたりの撮像画素)を表す。撮像画素は、自身が受光した光の強度(例:輝度)を示す電気信号の信号値(例:電流値)を、画素値(階調値)として出力する。より具体的には、撮像画素は、アナログ値としての画素値を出力する。 The imaging element 520 is also referred to as a pixel of the imaging device 50. For this reason, in this specification, the imaging element 520 is also referred to as an imaging pixel. W x H imaging pixels are arranged in the imaging section 52. W represents the number of imaging pixels in the horizontal direction (imaging pixels per row), and H represents the number of imaging pixels in the vertical direction (imaging pixels per column). The imaging pixels output, as pixel values (tone values), the signal values (e.g., current values) of electrical signals indicating the intensity (e.g., luminance) of the light they receive. More specifically, the imaging pixels output pixel values as analog values.

撮像装置50では、不図示のAD変換器によって、アナログ値としての画素値がデジタル値に変換される。そして、撮像装置50は、デジタル画像(デジタル画素値を有する画像)を出力する。一例として、実施形態1における画素値は、8ビットのデジタル値として標本化されている。したがって、実施形態1における画素値は、0~255の範囲にある。 In the imaging device 50, the pixel values as analog values are converted to digital values by an AD converter (not shown). The imaging device 50 then outputs a digital image (an image having digital pixel values). As an example, the pixel values in the first embodiment are sampled as 8-bit digital values. Therefore, the pixel values in the first embodiment are in the range of 0 to 255.

図2は、カラーフィルタ部51における赤色カラーフィルタ511R、緑色カラーフィルタ511G、および青色カラーフィルタ511Bの配置例を示す図である。撮像装置50において、赤色カラーフィルタ511R、緑色カラーフィルタ511G、および青色カラーフィルタ511Bはそれぞれ、撮像素子520と1対1に対応するように配置されている。1つの赤色カラーフィルタ511Rは、1つの撮像素子520を覆うように配置されている。1つの緑色カラーフィルタ511Gは、別の1つの撮像素子520を覆うように配置されている。1つの青色カラーフィルタ511Bは、さらに別の1つの撮像素子520を覆うように配置されている。 Figure 2 is a diagram showing an example of the arrangement of the red color filter 511R, green color filter 511G, and blue color filter 511B in the color filter section 51. In the imaging device 50, the red color filter 511R, green color filter 511G, and blue color filter 511B are arranged in one-to-one correspondence with the imaging elements 520. One red color filter 511R is arranged so as to cover one imaging element 520. One green color filter 511G is arranged so as to cover another imaging element 520. One blue color filter 511B is arranged so as to cover yet another imaging element 520.

図2に示される通り、実施形態1では、赤色カラーフィルタ511R、緑色カラーフィルタ511G、および青色カラーフィルタ511Bが、ベイヤ配列されている場合を例示する。図2の例におけるカラーフィルタ部51では、4つの(水平方向2つ×垂直方向2つの)撮像画素に対応するカラーフィルタユニット510が規定されている。 As shown in FIG. 2, in the first embodiment, a red color filter 511R, a green color filter 511G, and a blue color filter 511B are arranged in a Bayer pattern. In the color filter section 51 in the example of FIG. 2, color filter units 510 corresponding to four (two horizontally by two vertically) imaging pixels are defined.

1つのカラーフィルタユニット510は、(i)1つの赤色カラーフィルタ511Rと、(ii)2つの緑色カラーフィルタ511G(緑色カラーフィルタ511G1・511G2)と、(iii)1つの緑色カラーフィルタ511Gを含んでいる。そして、カラーフィルタ部51では、複数のカラーフィルタユニット510が、水平方向および垂直方向に繰り返し配列されている。このように、カラーフィルタ部51では、赤色カラーフィルタ511R、緑色カラーフィルタ511G、および青色カラーフィルタ511Bが、1:2:1の個数比でモザイク状に(より詳細には、チェッカーパターンを成すように)配置されている。 One color filter unit 510 includes (i) one red color filter 511R, (ii) two green color filters 511G (green color filters 511G1 and 511G2), and (iii) one green color filter 511B. In the color filter section 51, a plurality of color filter units 510 are repeatedly arranged in the horizontal and vertical directions. In this manner, in the color filter section 51, the red color filter 511R, the green color filter 511G, and the blue color filter 511B are arranged in a mosaic pattern (more specifically, in a checkered pattern) with a number ratio of 1:2:1.

本明細書では、赤色カラーフィルタ511Rに対応する撮像画素を、赤色撮像画素と称する。1つの赤色撮像画素は、赤色カラーフィルタ511Rを通過した光(赤色光)を受光し、当該赤色光の強度を示す赤色画素値(R画素値)を出力する。また、緑色カラーフィルタ511Gに対応する撮像画素を、緑色撮像画素と称する。1つの緑色撮像画素は、緑色カラーフィルタ511Gを通過した光(緑色光)を受光し、当該緑色光の強度を示す緑色画素値(G画素値)を出力する。また、青色カラーフィルタ511Bに対応する撮像画素を、青色撮像画素と称する。1つの青色撮像画素は、青色カラーフィルタ511Bを通過した光(青色光)を受光し、当該青色光の強度を示す青色画素値(B画素値)を出力する。 In this specification, an imaging pixel corresponding to the red color filter 511R is referred to as a red imaging pixel. One red imaging pixel receives light (red light) that has passed through the red color filter 511R, and outputs a red pixel value (R pixel value) that indicates the intensity of the red light. Also, an imaging pixel corresponding to the green color filter 511G is referred to as a green imaging pixel. One green imaging pixel receives light (green light) that has passed through the green color filter 511G, and outputs a green pixel value (G pixel value) that indicates the intensity of the green light. Also, an imaging pixel corresponding to the blue color filter 511B is referred to as a blue imaging pixel. One blue imaging pixel receives light (blue light) that has passed through the blue color filter 511B, and outputs a blue pixel value (B pixel value) that indicates the intensity of the blue light.

撮像部52は、映像のフレーム期間ごとに、(i)Rチャネル画像IMGR(複数の赤色撮像画素によって出力されたR画素値の分布を示す画像)、(ii)Gチャネル画像IMGRG(複数の緑色撮像画素によって出力されたG画素値の分布を示す画像)、および、(iii)Bチャネル画像IMGB(複数の青色撮像画素によって出力されたB画素値の分布を示す画像)を、それぞれ生成する。IMGR、IMGG、およびIMGBはいずれも、解像度W×Hを有する。そして、撮像部52は、IMGRとIMGGとIMGBとを合成することにより、モザイク状のRGBカラー画像としての画像IMGを生成する。言い換えれば、撮像部52は、IMGをRAW画像として生成する。 The imaging unit 52 generates, for each frame period of the video, (i) an R channel image IMGR (an image showing the distribution of R pixel values output by a plurality of red imaging pixels), (ii) a G channel image IMGRG (an image showing the distribution of G pixel values output by a plurality of green imaging pixels), and (iii) a B channel image IMGB (an image showing the distribution of B pixel values output by a plurality of blue imaging pixels). IMGR, IMGG, and IMGB all have a resolution W×H. The imaging unit 52 then synthesizes IMGR, IMGG, and IMGB to generate an image IMG as a mosaic-like RGB color image. In other words, the imaging unit 52 generates IMG as a RAW image.

以上の通り、撮像部52は、映像を構成する各フレームとして、RAW画像としてのIMGを生成する。そして、撮像部52は、生成した各フレームをフレーム番号順に配列することにより、映像(RAW映像)を生成する。撮像部52は、生成した映像を、映像解析装置10に供給する。 As described above, the imaging unit 52 generates IMG as RAW images for each frame that constitutes the video. The imaging unit 52 then generates video (RAW video) by arranging each generated frame in the order of frame number. The imaging unit 52 supplies the generated video to the video analysis device 10.

映像解析装置10は、関心領域検出部11、時間変化検出部12、および脈波検出部13を備える。時間変化検出部12は、2つのノイズ低減フィルタ21および22を備える。ノイズ低減フィルタ21および22は、いずれもノイズを低減するローパスフィルタ(ノイズ低減フィルタ)である。時間変化検出部12は、これらの以外のノイズ低減フィルタ、例えば平均フィルタ、ガウシアンフィルタ、中央値フィルタ、最大値フィルタ、または最小値フィルタを備えてもよい。 The video analysis device 10 includes a region of interest detection unit 11, a time change detection unit 12, and a pulse wave detection unit 13. The time change detection unit 12 includes two noise reduction filters 21 and 22. The noise reduction filters 21 and 22 are both low-pass filters (noise reduction filters) that reduce noise. The time change detection unit 12 may also include other noise reduction filters, such as an average filter, a Gaussian filter, a median filter, a maximum value filter, or a minimum value filter.

映像解析装置10は、撮像装置50から取得した映像を解析することにより、脈波を検出する。より具体的には、映像解析装置10は、映像の各フレーム(複数のIMGのそれぞれ)を解析することにより、脈波を検出する。 The video analysis device 10 detects pulse waves by analyzing the video acquired from the imaging device 50. More specifically, the video analysis device 10 detects pulse waves by analyzing each frame of the video (each of the multiple IMGs).

関心領域検出部11は、所定のアルゴリズムに基づいて(例:公知のアルゴリズムを用いて)、IMGから関心領域(Region of Interest,ROI)を検出する。関心領域とは、生体900の所定の部位が映ったIMGの部分領域である。図3は、関心領域検出部11によって検出された関心領域の一例を示す図である。以下の説明では、図3の例における関心領域を、関心領域910と表記する。 The region of interest detection unit 11 detects a region of interest (ROI) from the IMG based on a predetermined algorithm (e.g., using a publicly known algorithm). The region of interest is a partial area of the IMG in which a predetermined part of the living body 900 is shown. FIG. 3 is a diagram showing an example of a region of interest detected by the region of interest detection unit 11. In the following description, the region of interest in the example of FIG. 3 is referred to as region of interest 910.

図3の例におけるIMGは、生体900の顔全体が映った画像である。図3の例では、顔の片側の頬が、所定の部位として予め設定されている。まず、関心領域検出部11は、IMGから顔領域(生体900の顔が映った領域)を検出する。そして、関心領域検出部11は、顔領域内において顔の片側の頬が映った領域を、関心領域910として検出する。図3の例における関心領域910は、矩形領域である。 The IMG in the example of Figure 3 is an image showing the entire face of the living body 900. In the example of Figure 3, one cheek of the face is preset as a predetermined part. First, the region of interest detection unit 11 detects a face region (a region showing the face of the living body 900) from the IMG. Then, the region of interest detection unit 11 detects an area within the face region showing one cheek as the region of interest 910. The region of interest 910 in the example of Figure 3 is a rectangular region.

但し、当業者であれば明らかである通り、所定の部位は、頬に限定される必要はなく、生体900の血管に関する情報を検出可能な部位であればよい。所定の部位の別の例としては、額、鼻根部、首、指先、および掌を挙げることができる。関心領域は、時間の変化に伴う生体の肌の色変化が表現されている画像領域であればよい。また、関心領域の数は、必ずしも1つに限定されない。このように、IMGは、図3の例に限定されない。 However, as will be clear to those skilled in the art, the predetermined area does not have to be limited to the cheek, but may be any area from which information regarding the blood vessels of the living body 900 can be detected. Other examples of the predetermined area include the forehead, the root of the nose, the neck, the fingertips, and the palm. The region of interest may be any image area that depicts a change in the color of the skin of the living body over time. Furthermore, the number of regions of interest is not necessarily limited to one. In this way, the IMG is not limited to the example of FIG. 3.

時間変化検出部12は、関心領域910に含まれる複数の画素の内、赤色画素、緑色画素、および青色画素の各画素の各画素値の各時系列データを検出する。時系列データとは、時間の変化に伴って変化する各データ(画素値等)とその時の時刻データを時系列に並べたデータのセットのことである。脈波検出部13は、検出された各時系列データに基づいて、生体900の脈波を検出する。 The time change detection unit 12 detects time series data for each pixel value of red pixels, green pixels, and blue pixels among the multiple pixels included in the region of interest 910. Time series data is a set of data in which each piece of data (pixel values, etc.) that changes over time and the time data at that time are arranged in a chronological order. The pulse wave detection unit 13 detects the pulse wave of the living body 900 based on each detected time series data.

一例として、時間変化検出部12は、各フレームにおける、(i)関心領域910に含まれるR画素値の平均値Rave、(ii)関心領域910に含まれるG画素値の平均値Gave、および、(iii)関心領域910に含まれるB画素値の平均値Baveを、それぞれ算出する。すなわち、時間変化検出部12は、Rave、Gave、およびBaveのそれぞれの時系列データを導出する。そして、脈波検出部13は、公知のアルゴリズムを用いて当該時系列データを解析することにより、脈波を検出(導出)してよい。一例として、脈波検出部13は、国際公開公報「WO2020/090348」に開示されている手法を用いて、脈波を検出してよい。 As an example, the time change detection unit 12 calculates, for each frame, (i) the average value Rave of the R pixel values included in the region of interest 910, (ii) the average value Gave of the G pixel values included in the region of interest 910, and (iii) the average value Bave of the B pixel values included in the region of interest 910. That is, the time change detection unit 12 derives time series data for Rave, Gave, and Bave. Then, the pulse wave detection unit 13 may detect (derive) the pulse wave by analyzing the time series data using a known algorithm. As an example, the pulse wave detection unit 13 may detect the pulse wave using the method disclosed in International Publication WO2020/090348.

但し、関心領域910内において画素値の飽和が生じている場合、脈波検出部13における脈波の検出精度が低下しうる。このような画素値の飽和は、例えば、外光の輝度が高い場合に生じうる。そこで、実施形態1では、以下に述べる通り、脈波検出部13は、関心領域910に含まれる画素の内、画素値の飽和が生じている画素(以下、飽和画素と称する)の影響を低減させた上で、脈波を検出する。なお、飽和画素の影響を低減させる処理は時間変化検出部12で行ってもよい。 However, if pixel value saturation occurs within the region of interest 910, the accuracy of pulse wave detection by the pulse wave detection unit 13 may decrease. Such pixel value saturation may occur, for example, when the brightness of external light is high. Therefore, in the first embodiment, as described below, the pulse wave detection unit 13 detects pulse waves after reducing the influence of pixels in the region of interest 910 where pixel value saturation occurs (hereinafter referred to as saturated pixels). Note that the process of reducing the influence of saturated pixels may be performed by the time change detection unit 12.

本明細書における「画素値の飽和」とは、画素値が、画像(より厳密には、デジタル画像データ)において設定可能な所定の最大値をとっていることを意味する。上述の通り、実施形態1では、画素値が8ビットのデジタル値として標本化されている。このため、実施形態1における「画素値の飽和」とは、画素値が255であることを意味する。これに対し、実施形態1における「画素値の非飽和」とは、画素値が0~254であることを意味する。以上のことから、実施形態1における飽和画素は、画素値255を有する画素である。したがって、実施形態1では、画素値255を、飽和画素値とも称する。なお、上記の説明における画素値は、R画素値、G画素値、またはB画素値のいずれか1つを指す。また、画素値の飽和を画素値が255であることとしたが、これに限らず、255に近い値を閾値(例えば240など)として、閾値以上の画素値を飽和画素値としてもよい。 In this specification, "saturation of pixel values" means that the pixel value is a predetermined maximum value that can be set in an image (more precisely, digital image data). As described above, in the first embodiment, pixel values are sampled as 8-bit digital values. Therefore, in the first embodiment, "saturation of pixel values" means that the pixel value is 255. In contrast, in the first embodiment, "non-saturation of pixel values" means that the pixel value is 0 to 254. From the above, a saturated pixel in the first embodiment is a pixel having a pixel value of 255. Therefore, in the first embodiment, the pixel value of 255 is also referred to as a saturated pixel value. Note that the pixel value in the above description refers to any one of the R pixel value, the G pixel value, and the B pixel value. Also, although the pixel value saturation is set to a pixel value of 255, this is not limited thereto, and a value close to 255 may be set as a threshold value (e.g., 240) and a pixel value equal to or greater than the threshold value may be set as a saturated pixel value.

図4は、カラーフィルタがベイヤ配列されている場合に各画素において欠落した情報を揃える方法を説明する図である。以下では、青色カラーフィルタ511Bを通過する光を受ける画素において欠落した情報を揃える例を説明する。青色カラーフィルタ511Bを通過する光を受ける青色画素は、青色の情報を有するが、緑色および赤色の情報が欠落している。そこで、青色カラーフィルタ511Bを通過する光を受ける青色画素の上下左右のそれぞれに配置される、緑色カラーフィルタ511Gを通過する光を受ける各緑色画素から、青色画素におけるG画素値を求める。そこで、青色カラーフィルタ511Bを通過する光を受ける青色画素の右上、左上、右下、および左下のそれぞれに配置される、赤色カラーフィルタ511Rを通過する光を受ける各赤色画素から、青色画素におけるR画素値を求める。これにより、1つの画素に3色の情報(画素値)を揃えることができる。 Figure 4 is a diagram explaining a method of aligning missing information in each pixel when the color filters are arranged in a Bayer array. Below, an example of aligning missing information in a pixel that receives light passing through the blue color filter 511B will be explained. The blue pixel that receives light passing through the blue color filter 511B has blue information, but is missing green and red information. Therefore, the G pixel value of the blue pixel is obtained from each green pixel that receives light passing through the green color filter 511G, which is arranged on the top, bottom, left, and right of the blue pixel that receives light passing through the blue color filter 511B. Therefore, the R pixel value of the blue pixel is obtained from each red pixel that receives light passing through the red color filter 511R, which is arranged on the top right, top left, bottom right, and bottom left of the blue pixel that receives light passing through the blue color filter 511B. This allows three colors of information (pixel values) to be aligned in one pixel.

図5は、関心領域910から検出された、関心領域910内のR画素値、G画素値、およびB画素値の各時系列データの一例を示す図である。図5の1010はR画素値の時系列データを示し、図5の1020はG画素値の時系列データを示し、図5の1030はB画素値の時系列データを示す。図5の各グラフにおいて、縦軸は各画素の画素値(輝度値)を示し、横軸は測定フレーム(時刻)を示す。図5に示すように、G画素値の時系列データにはノイズが小さいため、脈波の成分が観察される。一方、R画素値の時系列データおよびB画素値の時系列データにはノイズが大きいため、脈波の成分は観察されない。 Figure 5 is a diagram showing an example of time series data of R pixel values, G pixel values, and B pixel values in the region of interest 910 detected from the region of interest 910. Reference numeral 1010 in Figure 5 indicates time series data of R pixel values, 1020 in Figure 5 indicates time series data of G pixel values, and 1030 in Figure 5 indicates time series data of B pixel values. In each graph in Figure 5, the vertical axis indicates the pixel value (brightness value) of each pixel, and the horizontal axis indicates the measurement frame (time). As shown in Figure 5, since the time series data of the G pixel values has little noise, a pulse wave component can be observed. On the other hand, since the time series data of the R pixel values and the time series data of the B pixel values have large noise, a pulse wave component cannot be observed.

図5に示すように、G画素値の時系列データには、生体の動きによる画素値の輝度変化が含まれる。したがって、G画素値の時系列データのみに基づいて良好な脈波を検出することは困難である。 As shown in Figure 5, the time series data of the G pixel values includes luminance changes in pixel values due to the movement of the living body. Therefore, it is difficult to detect a good pulse wave based only on the time series data of the G pixel values.

図6は、関心領域910から検出された、関心領域910内のR画素値、G画素値、およびB画素値の各時系列データに対して、高速フーリエ変換を適用した後の各画素値の周波数成分を示す図である。図6の1110は、高速フーリエ変換が適用された後のR画素値の周波数成分を示し、図6の1020は、高速フーリエ変換が適用された後のG画素値の周波数成分を示し、図6の1030は、高速フーリエ変換が適用された後のB画素値の周波数成分を示す。図6の各グラフにおいて、縦軸はパワースペクトルを示し、横軸は周波数を示す。 Figure 6 is a diagram showing the frequency components of each pixel value after a fast Fourier transform is applied to each time series data of the R pixel value, G pixel value, and B pixel value in the region of interest 910 detected from the region of interest 910. 1110 in Figure 6 shows the frequency components of the R pixel value after the fast Fourier transform is applied, 1020 in Figure 6 shows the frequency components of the G pixel value after the fast Fourier transform is applied, and 1030 in Figure 6 shows the frequency components of the B pixel value after the fast Fourier transform is applied. In each graph in Figure 6, the vertical axis shows the power spectrum, and the horizontal axis shows the frequency.

図6の範囲60に示すように、高速フーリエ変換が適用された後のG画素値の周波数成分において、脈波の周波数付近にパワースペクトルのピークが観察される。一方、高速フーリエ変換が適用されたR画素値の周波数成分においては、脈波の周波数付近にパワースペクトルのピークが観察されない。同様に、高速フーリエ変換が適用されたB画素値の周波数成分においては、脈波の周波数付近にパワースペクトルのピークが観察されない。 As shown in range 60 in FIG. 6 , in the frequency components of the G pixel values after the fast Fourier transform has been applied, a power spectrum peak is observed near the frequency of the pulse wave. On the other hand, in the frequency components of the R pixel values to which the fast Fourier transform has been applied, no power spectrum peak is observed near the frequency of the pulse wave. Similarly, in the frequency components of the B pixel values to which the fast Fourier transform has been applied, no power spectrum peak is observed near the frequency of the pulse wave.

図7は、図5に示すR画素値、G画素値、およびB画素値の各時系列データに基づいて検出された脈波の一例を示す図である。この図に示すように、検出された脈波にはノイズが乗っている。したがって、信号品質の悪い脈波が検出される結果となっている。 Figure 7 shows an example of a pulse wave detected based on the time series data of the R pixel values, G pixel values, and B pixel values shown in Figure 5. As shown in this figure, the detected pulse wave contains noise. As a result, a pulse wave with poor signal quality is detected.

図8は、図5に示すR画素値、G画素値、およびB画素値の各時系列データのうち、R画素値の時系列データおよびB画素値の時系列データにノイズ低減フィルタ21および22をそれぞれ適用した上で、R画素値、G画素値、およびB画素値の各時系列データに基づいて検出された脈波の一例を示す図である。この図に示すように、検出された脈波ではノイズが除去されている。したがって、信号品質の良い脈波が検出された結果となっている。R画素値の時系列データおよびB画素値の時系列データには、図5に示すように大きなノイズを含んでいる。しかし、これらの時系列データは、G画素値の時系列データに含まれるトレンドに近いトレンドをも含んでいる。したがって、R画素値の時系列データにノイズ低減フィルタ21を適用し、さらにB画素値の時系列データにノイズ低減フィルタ22を適用すれば、これらの時系列データに含まれるトレンドを有効に除去することができる。 Figure 8 is a diagram showing an example of a pulse wave detected based on the time series data of the R pixel value, the G pixel value, and the B pixel value after applying the noise reduction filters 21 and 22 to the time series data of the R pixel value and the time series data of the B pixel value, respectively, among the time series data of the R pixel value, the G pixel value, and the B pixel value shown in Figure 5. As shown in this figure, noise has been removed from the detected pulse wave. Therefore, a pulse wave with good signal quality has been detected. The time series data of the R pixel value and the time series data of the B pixel value contain large noise as shown in Figure 5. However, these time series data also contain trends similar to the trends contained in the time series data of the G pixel value. Therefore, by applying the noise reduction filter 21 to the time series data of the R pixel value and further applying the noise reduction filter 22 to the time series data of the B pixel value, the trends contained in these time series data can be effectively removed.

赤色画素の画素値の時系列データおよび青色画素の赤色画素の時系列データには、脈波成分がほとんど含まれない。そのため、ノイズ低減フィルタ21および22は、脈波の周波数帯域を含んだ帯域のノイズを低減するフィルタであってもよい。これにより、R画素値の時系列データおよびB画素値の時系列データにそれぞれ含まれる広い周波数帯域のノイズを低減することができる。このように、脈波はほとんど含まれないがノイズが混入しているR画素値の時系列データおよびB画素値の時系列データに対してノイズ低減フィルタ21および22をそれぞれ適用すれば、生体900の体動によって発生する画素値の輝度変化の影響を低減して、良好な信号品質の脈波を検出することができる。 The time series data of the pixel values of the red pixels and the time series data of the red pixels of the blue pixels contain almost no pulse wave components. Therefore, the noise reduction filters 21 and 22 may be filters that reduce noise in a band that includes the frequency band of the pulse wave. This makes it possible to reduce noise in a wide frequency band contained in the time series data of the R pixel values and the time series data of the B pixel values. In this way, by applying the noise reduction filters 21 and 22 to the time series data of the R pixel values and the time series data of the B pixel values, which contain almost no pulse wave but are mixed with noise, respectively, the effect of the change in brightness of the pixel values caused by the body movement of the living body 900 can be reduced, and a pulse wave with good signal quality can be detected.

図9は、映像解析装置10によって実行される一連の処理の流れを示すフローチャート図である。ステップS1において、撮像装置50によって撮像された生体900が映った映像IMGから、所定のアルゴリズムに基づいて、生体900の関心領域910を検出する。ステップS2において、時間変化検出部12は、関心領域910に含まれる複数の画素の内、赤色画素、緑色画素、および青色画素の各画素の各画素値の各時系列データを検出し、脈波検出部13に出力する。その際、時間変化検出部12は、緑色画素の画素値の時系列データをそのまま脈波検出部13に出力する。さらに、赤色画素の画素値の時系列データにノイズ低減フィルタ21を適用し、青色画素の画素値の時系列データにノイズ低減フィルタ22に適用することによって、ノイズが低減された各時系列データを脈波検出部13に出力する。ステップS3において、脈波検出部13は、時間変化検出部12の出力、すなわちR画素値、G画素値、およびB画素値の各時系列データに基づいて、生体900の脈波を検出する。ステップS4において、映像解析装置10は、脈波の測定が終了した否かを判定する。判定結果が真の場合(ステップS4においてYES)、映像解析装置10は、図9に示す一連の処理の実行を終了する。判定結果が偽の場合(ステップS4においてNO)、関心領域検出部11が、ステップS1に戻って再び関心領域910を検出する。 9 is a flow chart showing a series of processes executed by the video analysis device 10. In step S1, a region of interest 910 of the living body 900 is detected from the image IMG of the living body 900 captured by the imaging device 50 based on a predetermined algorithm. In step S2, the time change detection unit 12 detects time series data of the pixel values of each of the red pixels, green pixels, and blue pixels among the multiple pixels included in the region of interest 910, and outputs them to the pulse wave detection unit 13. At that time, the time change detection unit 12 outputs the time series data of the pixel values of the green pixels as is to the pulse wave detection unit 13. Furthermore, the noise reduction filter 21 is applied to the time series data of the pixel values of the red pixels, and the noise reduction filter 22 is applied to the time series data of the pixel values of the blue pixels, thereby outputting each time series data with noise reduction to the pulse wave detection unit 13. In step S3, pulse wave detection unit 13 detects the pulse wave of living body 900 based on the output of time change detection unit 12, i.e., the time series data of R pixel values, G pixel values, and B pixel values. In step S4, video analysis device 10 determines whether or not the measurement of the pulse wave has ended. If the determination result is true (YES in step S4), video analysis device 10 ends the execution of the series of processes shown in FIG. 9. If the determination result is false (NO in step S4), region of interest detection unit 11 returns to step S1 and detects region of interest 910 again.

図10は、ベイヤ配列されたカラーフィルタ511と、フルカラー画像を生成する他の方法とを説明する図である。本例では、映像解析装置10は、図10に示す網掛部分の1つの赤色画素、2つの緑色画素、1つの青色画素を含む4つの画素のブロックから、フルカラー画像を構成する1つの画素のR、G、Bの情報(画素値)を得る。例えば、撮像装置50の撮像画像に含まれる4つの画素からなるブロックと、ブロックに対応するフルカラー画像の画素について、ブロック内に1つ存在する赤色画素の情報を、フルカラー画像の画素のRの情報とする。さらに、ブロック内に2つ存在するG画素の情報の平均値を、フルカラー画像の画素のGの情報とする。さらに、ブロック内に1つ存在するB画素の情報を、フルカラー画像の画素のBの情報とする。これらにより、高さ方向の画素の数がHでありかつ幅方向の画素の数がWである撮像装置50の撮像画像から、高さ方向の画素の数がH÷2でありかつ幅方向の画素の数がW÷2のフルカラー画像が得られる。 Figure 10 is a diagram for explaining a Bayer-arranged color filter 511 and another method for generating a full-color image. In this example, the video analysis device 10 obtains R, G, and B information (pixel values) of one pixel constituting a full-color image from a block of four pixels including one red pixel, two green pixels, and one blue pixel in the shaded portion shown in Figure 10. For example, for a block of four pixels included in an image captured by the imaging device 50 and a pixel of the full-color image corresponding to the block, the information of one red pixel present in the block is taken as the R information of the pixel of the full-color image. Furthermore, the average value of the information of two G pixels present in the block is taken as the G information of the pixel of the full-color image. Furthermore, the information of one B pixel present in the block is taken as the B information of the pixel of the full-color image. As a result, a full-color image with the number of pixels in the height direction being H÷2 and the number of pixels in the width direction being W÷2 is obtained from an image captured by the imaging device 50 in which the number of pixels in the height direction is H and the number of pixels in the width direction is W.

本実施形態では、ノイズ低減フィルタ21および22を適用する条件として、撮像装置50固有のR画素値およびB画素値の各SN比(Signal to Noise比)に対して閾値を設けても良い。この際、時間変化検出部12は、関心領域910に含まれるR画素値のSN比が、赤色画素に対して設定された閾値を超えるか否かに基づいて、赤色画素の画素値の時系列データにノイズ低減フィルタ21を適用するか否かを決定する。さらに、時間変化検出部12は、関心領域910に含まれるB画素値のSN比が、青色画素に対して設定された閾値を超えるか否かに基づいて、B画素値の時系列データにノイズ低減フィルタ22を適用するか否かを決定する。より詳細には、時間変化検出部12は、関心領域910に含まれるR画素値のSN比が赤色画素用の閾値を超える場合、R画素値の時系列データにノイズ低減フィルタ21を適用することを決定し、超えない場合、ノイズ低減フィルタ21を適用しないことを決定する。さらに、時間変化検出部12は、関心領域910に含まれるB画素値のSN比が青色画素用の閾値を超える場合、B画素値の時系列データにノイズ低減フィルタ22を適用することを決定し、超えない場合、ノイズ低減フィルタ22を適用しないことを決定する。 In this embodiment, as a condition for applying the noise reduction filters 21 and 22, a threshold may be set for each S/N ratio (signal to noise ratio) of the R pixel value and the B pixel value specific to the imaging device 50. In this case, the time change detection unit 12 determines whether to apply the noise reduction filter 21 to the time series data of the pixel value of the red pixel based on whether the S/N ratio of the R pixel value included in the region of interest 910 exceeds the threshold value set for the red pixel. Furthermore, the time change detection unit 12 determines whether to apply the noise reduction filter 22 to the time series data of the B pixel value based on whether the S/N ratio of the B pixel value included in the region of interest 910 exceeds the threshold value set for the blue pixel. More specifically, if the S/N ratio of the R pixel value included in the region of interest 910 exceeds the threshold value for the red pixel, the time change detection unit 12 determines to apply the noise reduction filter 21 to the time series data of the R pixel value, and if not, determines not to apply the noise reduction filter 21. Furthermore, if the S/N ratio of the B pixel values included in the region of interest 910 exceeds the threshold value for blue pixels, the time change detection unit 12 decides to apply the noise reduction filter 22 to the time series data of the B pixel values, and if it does not exceed the threshold value, decides not to apply the noise reduction filter 22.

あるいは、ノイズ低減フィルタ21および22を適用する条件として、撮像装置50固有の赤色カラーフィルタ511Rおよび青色カラーフィルタ511Bの各分光感度に対して、特定の波長の範囲に含まれる透過率の合計値に閾値を設定してもよい。 Alternatively, as a condition for applying the noise reduction filters 21 and 22, a threshold may be set to the sum of the transmittance values included in a specific wavelength range for each of the spectral sensitivities of the red color filter 511R and the blue color filter 511B specific to the imaging device 50.

(変形例)
本実施形態1では、時間変化検出部12が、R画素値の時系列データおよびB画素値の時系列データの双方に、ノイズ低減フィルタ21および22を個別に適用する例を説明した。しかしこれに限らず、時間変化検出部12は、R画素値の時系列データおよびB画素値の時系列データのうち少なくともいずれかに、対応するノイズ低減フィルタ21または22のみを個別に適用する構成であってもよい。このような構成例について、以下に説明する。
(Modification)
In the first embodiment, an example has been described in which the time change detection unit 12 applies the noise reduction filters 21 and 22 individually to both the time series data of R pixel values and the time series data of B pixel values. However, the present invention is not limited to this, and the time change detection unit 12 may be configured to apply only the corresponding noise reduction filter 21 or 22 individually to at least one of the time series data of R pixel values and the time series data of B pixel values. Such an example configuration will be described below.

図11は、脈波検出装置1の変形例に係る要部の構成を示すブロック図である。この図に示すように、脈波検出装置1を構成する映像解析装置10は、ノイズ低減フィルタ21および22のうち、赤色画素に対応するノイズ低減フィルタ21のみを備える構成であってもよい。本例に係る映像解析装置10において、時間変化検出部12は、赤色画素の画素値の時系列データに対してはノイズ低減フィルタ21を適用するが、青色画素の画素値の時系列データにはノイズ低減フィルタ22を適用しない。 Figure 11 is a block diagram showing the configuration of the main parts of a modified example of pulse wave detection device 1. As shown in this figure, video analysis device 10 constituting pulse wave detection device 1 may be configured to include only noise reduction filter 21, which corresponds to red pixels, out of noise reduction filters 21 and 22. In video analysis device 10 of this example, time change detection unit 12 applies noise reduction filter 21 to time series data of pixel values of red pixels, but does not apply noise reduction filter 22 to time series data of pixel values of blue pixels.

したがって時間変化検出部12は、実施形態1と同様に、G画素値の時系列データをそのまま脈波検出部13に出力すると共に、R画素値の時系列データにノイズ低減フィルタ21を適用することによって、ノイズが低減されたR画素値の時系列データを脈波検出部13に出力する。さらに時間変化検出部12は、実施形態1と異なり、B画素値の時系列データについてはそのまま脈波検出部13に出力する。これにより脈波検出部13は、ノイズが低減されないB画素値の時系列データおよびG画素値の時系列データと、ノイズが低減されたR画素値の時系列データとに基づいて、脈波を検出する。その結果、信号品質の良い脈波を検出することができる。 Therefore, similar to the first embodiment, the time change detection unit 12 outputs the time series data of the G pixel values to the pulse wave detection unit 13 as is, and also applies the noise reduction filter 21 to the time series data of the R pixel values to output the time series data of the R pixel values with noise reduced to the pulse wave detection unit 13. Furthermore, unlike the first embodiment, the time change detection unit 12 outputs the time series data of the B pixel values as is to the pulse wave detection unit 13. In this way, the pulse wave detection unit 13 detects a pulse wave based on the time series data of the B pixel values and the time series data of the G pixel values with no noise reduction, and the time series data of the R pixel values with noise reduced. As a result, a pulse wave with good signal quality can be detected.

図12は、脈波検出装置1の変形例に係る要部の構成を示すブロック図である。この図に示すように、脈波検出装置1を構成する映像解析装置10は、ノイズ低減フィルタ21および22のうち、青色画素に対応するノイズ低減フィルタ22のみを備える構成であってもよい。本例に係る映像解析装置10において、時間変化検出部12は、青色画素の画素値の時系列データに対してはノイズ低減フィルタ22を適用するが、赤色画素の画素値の時系列データにはノイズ低減フィルタ21を適用しない。 Figure 12 is a block diagram showing the configuration of the main parts of a modified example of pulse wave detection device 1. As shown in this figure, video analysis device 10 constituting pulse wave detection device 1 may be configured to include only noise reduction filter 22, which corresponds to blue pixels, out of noise reduction filters 21 and 22. In video analysis device 10 of this example, time change detection unit 12 applies noise reduction filter 22 to time series data of pixel values of blue pixels, but does not apply noise reduction filter 21 to time series data of pixel values of red pixels.

したがって時間変化検出部12は、実施形態1と同様に、G画素値の時系列データをそのまま脈波検出部13に出力すると共に、B画素値の時系列データにノイズ低減フィルタ22を適用することによって、ノイズが低減されたB画素値の時系列データを脈波検出部13に出力する。さらに時間変化検出部12は、実施形態1と異なり、R画素値の時系列データについてはそのまま脈波検出部13に出力する。これにより脈波検出部13は、ノイズが低減されないR画素値の時系列データおよびG画素値の時系列データと、ノイズが低減されたB画素値の時系列データとに基づいて、脈波を検出する。その結果、実施形態1と同様に、信号品質の良い脈波を検出することができる。 Therefore, as in the first embodiment, the time change detection unit 12 outputs the time series data of the G pixel values to the pulse wave detection unit 13 as is, and also applies the noise reduction filter 22 to the time series data of the B pixel values to output the time series data of the B pixel values with noise reduced to the pulse wave detection unit 13. Furthermore, unlike the first embodiment, the time change detection unit 12 outputs the time series data of the R pixel values to the pulse wave detection unit 13 as is. As a result, the pulse wave detection unit 13 detects a pulse wave based on the time series data of the R pixel values and the time series data of the G pixel values with no noise reduced, and the time series data of the B pixel values with noise reduced. As a result, as in the first embodiment, a pulse wave with good signal quality can be detected.

〔実施形態2〕
図13は、実施形態2に係る脈波検出装置1Aの要部の構成を示すブロック図である。この図に示すように、脈波検出装置1Aは、映像解析装置10Aおよび撮像装置50(例:カメラ)を備える。映像解析装置10Aと撮像装置50とは、互いに通信可能に接続されている。撮像装置50の構成は、実施形態1と同一であるため、詳細な説明を省略する。
[Embodiment 2]
Fig. 13 is a block diagram showing the configuration of the main parts of a pulse wave detection device 1A according to embodiment 2. As shown in this figure, the pulse wave detection device 1A includes a video analysis device 10A and an imaging device 50 (e.g., a camera). The video analysis device 10A and the imaging device 50 are connected so as to be able to communicate with each other. The configuration of the imaging device 50 is the same as that of embodiment 1, and therefore a detailed description thereof will be omitted.

脈波検出部13Aは、脈波ノイズフィルタ31を備える。脈波ノイズフィルタ31は、脈波検出部13Aによって検出された脈波から、脈波の周波数帯域以外の帯域のノイズを除去するフィルタである。脈波検出部13Aは、検出された脈波に脈波ノイズフィルタ31を適用することによって、脈波からノイズを除去する。 The pulse wave detection unit 13A includes a pulse wave noise filter 31. The pulse wave noise filter 31 is a filter that removes noise in bands other than the frequency band of the pulse wave from the pulse wave detected by the pulse wave detection unit 13A. The pulse wave detection unit 13A removes noise from the pulse wave by applying the pulse wave noise filter 31 to the detected pulse wave.

赤色画素の画素値の時系列データおよび青色画素の赤色画素の時系列データには、脈波成分がほとんど含まれない。そのため、ノイズ低減フィルタ21および22は、脈波の周波数帯域を含んだ帯域のノイズを低減するフィルタであってもよい。さらには、ノイズ低減フィルタ21および22は、脈波ノイズフィルタ31によって除去されるノイズの周波数よりも低い周波数のノイズを低減するフィルタであってもよい。これらのノイズ低減フィルタ21および22ならびに脈波ノイズフィルタ31を用いることによって、脈波の信号品質をさらに良好にすることができる。 The time series data of the pixel values of the red pixels and the time series data of the red pixels of the blue pixels contain almost no pulse wave components. Therefore, the noise reduction filters 21 and 22 may be filters that reduce noise in a band that includes the frequency band of the pulse wave. Furthermore, the noise reduction filters 21 and 22 may be filters that reduce noise at a lower frequency than the frequency of the noise removed by the pulse wave noise filter 31. By using these noise reduction filters 21 and 22 and the pulse wave noise filter 31, the signal quality of the pulse wave can be further improved.

本実施形態においても、実施形態1と同様に、ノイズ低減フィルタ21および22を適用するか否かを決定するための閾値を設定することができる。なお、脈波検出部13Aは、検出された脈波に対して脈波ノイズフィルタ31を常に適用する。 In this embodiment, as in the first embodiment, a threshold can be set to determine whether or not to apply the noise reduction filters 21 and 22. Note that the pulse wave detection unit 13A always applies the pulse wave noise filter 31 to the detected pulse wave.

〔ソフトウェアによる実現例〕
脈波検出装置1(以下、「装置」と呼ぶ)の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロック(特に、映像解析装置10または10Aに含まれる各部)としてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。
[Software implementation example]
The functions of pulse wave detection device 1 (hereinafter referred to as the "device") can be realized by a program for causing a computer to function as the device, and by a program for causing a computer to function as each control block of the device (in particular, each part included in video analysis device 10 or 10A).

この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも1つの制御装置(例えばプロセッサ)と少なくとも1つの記憶装置(例えばメモリ)を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。 In this case, the device includes a computer having at least one control device (e.g., a processor) and at least one storage device (e.g., a memory) as hardware for executing the program. The control device and storage device execute the program, thereby realizing each of the functions described in each of the above embodiments.

上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、1または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。 The program may be recorded on one or more computer-readable recording media, not on a temporary basis. The recording media may or may not be included in the device. In the latter case, the program may be provided to the device via any wired or wireless transmission medium.

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本開示の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。 In addition, some or all of the functions of each of the control blocks can be realized by a logic circuit. For example, the scope of this disclosure also includes an integrated circuit in which a logic circuit that functions as each of the control blocks is formed. In addition, the functions of each of the control blocks can also be realized by, for example, a quantum computer.

また、上記各実施形態で説明した各処理は、AI(Artificial Intelligence:人工知能)に実行させてもよい。この場合、AIは上記制御装置で動作するものであってもよいし、他の装置(例えばエッジコンピュータまたはクラウドサーバ等)で動作するものであってもよい。 The processes described in each of the above embodiments may be executed by AI (Artificial Intelligence). In this case, the AI may run on the control device, or on another device (such as an edge computer or a cloud server).

〔付記事項〕
本開示の一態様は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の一態様の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成できる。
[Additional Notes]
One aspect of the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. An embodiment obtained by appropriately combining the technical means disclosed in each of the different embodiments is also included in the technical scope of one aspect of the present disclosure. Furthermore, by combining the technical means disclosed in each of the embodiments, new technical features can be formed.

1、1A脈波検出装置
10、10A 映像解析装置
11 関心領域検出部
12 時間変化検出部
13、13A 脈波検出部
21、22 ノイズ低減フィルタ
31 脈波ノイズフィルタ
50 撮像装置
51 カラーフィルタ部
52 撮像部
520 撮像素子
510 カラーフィルタユニット
511R 赤色カラーフィルタ
511G 緑色カラーフィルタ
511B 青色カラーフィルタ
900 生体
910 関心領域
IMG 画像(生体が映った映像の1フレーム)
REFERENCE SIGNS LIST 1, 1A Pulse wave detection device 10, 10A Video analysis device 11 Region of interest detection section 12 Time change detection section 13, 13A Pulse wave detection section 21, 22 Noise reduction filter 31 Pulse wave noise filter 50 Imaging device 51 Color filter section 52 Imaging section 520 Imaging element 510 Color filter unit 511R Red color filter 511G Green color filter 511B Blue color filter 900 Living body 910 Region of interest IMG Image (one frame of an image showing a living body)

Claims (5)

少なくとも赤色、青色、および緑色の各カラーフィルタおよび撮像部を有する撮像装置によって撮像された生体が映った映像から、所定のアルゴリズムに基づいて、上記生体の関心領域を検出する関心領域検出部と、
上記関心領域に含まれる複数の画素の内、赤色画素、緑色画素、および青色画素の各画素の各画素値の各時系列データを検出する時間変化検出部と、
上記時間変化検出部からの出力に基づいて、上記生体の脈波を検出する脈波検出部とを備えており、
前記時間変化検出部は、前記緑色画素の画素値の時系列データをそのまま出力すると共に、前記赤色画素の画素値の時系列データおよび前記青色画素の画素値の時系列データのうち少なくともいずれかにノイズ低減フィルタを適用することによって、ノイズが低減された前記時系列データを出力する映像解析装置。
a region of interest detection unit that detects a region of interest of a living body based on a predetermined algorithm from an image of the living body captured by an imaging device having at least red, blue, and green color filters and an imaging unit;
a time change detection unit that detects time series data of each pixel value of red pixels, green pixels, and blue pixels among a plurality of pixels included in the region of interest;
a pulse wave detection unit that detects a pulse wave of the living body based on an output from the time change detection unit,
The time change detection unit outputs the time series data of the pixel values of the green pixels as is, and also applies a noise reduction filter to at least one of the time series data of the pixel values of the red pixels and the time series data of the pixel values of the blue pixels, thereby outputting the time series data with noise reduced.
前記脈波検出部は、検出された前記脈波に脈波ノイズフィルタを適用することによって、前記脈波からノイズを低減し、
前記ノイズ低減フィルタは、前記脈波ノイズフィルタによって低減されるノイズの周波数よりも低い周波数のノイズを低減するフィルタである請求項1に記載の映像解析装置。
the pulse wave detection unit applies a pulse wave noise filter to the detected pulse wave to reduce noise from the pulse wave;
2. The video analysis device according to claim 1, wherein the noise reduction filter is a filter that reduces noise having a frequency lower than a frequency of noise reduced by the pulse wave noise filter.
前記ノイズ低減フィルタは、前記脈波の周波数帯域を含んだ周波数帯域のノイズを低減するフィルタである、請求項1または2に記載の映像解析装置。 The video analysis device according to claim 1 or 2, wherein the noise reduction filter is a filter that reduces noise in a frequency band that includes the frequency band of the pulse wave. 請求項1から3のいずれか1項に記載の映像解析装置と、
上記撮像装置とを備えている脈波検出装置。
A video analysis device according to any one of claims 1 to 3,
A pulse wave detection device comprising the above imaging device.
少なくとも赤色、青色、および緑色の各カラーフィルタおよび撮像部を有する撮像装置によって撮像された生体が映った映像から、所定のアルゴリズムに基づいて、上記生体の関心領域を検出する関心領域検出ステップと、
上記関心領域に含まれる複数の画素の内、赤色画素、緑色画素、および青色画素の各画素の画素値の時系列データを検出する時間変化検出ステップと、
上記時間変化検出ステップにおける出力に基づいて、上記生体の脈波を検出する脈波検出ステップとを有しており、
前記時間変化検出ステップにおいて、前記色画素の画素値の時系列データをそのまま出力すると共に、前記赤色画素の画素値の時系列データおよび前記色画素の画素値の時系列データのうち少なくともいずれかにノイズ低減フィルタを適用することによって、ノイズが低減された時系列データを出力する映像解析方法。
a region of interest detection step of detecting a region of interest of a living body based on a predetermined algorithm from an image of the living body captured by an imaging device having at least red, blue, and green color filters and an imaging unit;
a time change detection step of detecting time series data of pixel values of red pixels, green pixels, and blue pixels among a plurality of pixels included in the region of interest;
a pulse wave detection step of detecting a pulse wave of the living body based on an output from the time change detection step,
In the time change detection step, the time series data of the pixel values of the green pixels is output as is, and a noise reduction filter is applied to at least one of the time series data of the pixel values of the red pixels and the time series data of the pixel values of the blue pixels, thereby outputting noise-reduced time series data.
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