脉波检测装置、以及脉波检测程序制造方法及图纸

本发明专利技术涉及脉波检测装置、以及脉波检测程序，进行针对干扰要素具有鲁棒性的脉波检测。脉波检测装置(1)将动态图像的帧图像从RGB成分色变换为HSV成分，使用预先由H成分准备的用户的皮肤的颜色，确定皮肤的部分。接下来，脉波检测装置(1)将帧图像的皮肤的部分变换为YIQ成分，将对各像素的Q值进行了平均的Qm作为脉波信号。脉波检测装置(1)针对各帧图像进行上述的处理并取得脉波信号Qm的时间序列的变化，将其作为脉波而输出。这样，能够将背景等干扰要素从脉波检测对象中除去而良好地检测脉波。此外，对于皮肤的部分的确定而言，使用H成分来确定候补像素，将该候补像素作为对象并使用S成分而进行缩减从而使更高精度的皮肤部分的确定成为可能。

Pulse wave detection device and pulse detection program

The invention relates to a pulse wave detection device and a pulse wave detection program to detect the pulse wave which is robust to the interference elements. Pulse detection device (1) transforms the frame image of dynamic image from RGB component color to HSV component, and determines the skin part by using the color of user's skin prepared in advance by H component. Next, the pulse detection device (1) transforms the part of the skin of the frame image into the YIQ component, and carries out the average Qm of the Q values of each pixel as the pulse signal. The pulse wave detection device (1) carries out the above processing for each frame image and obtains the change of the time series of the pulse signal Qm, and outputs it as a pulse wave. In this way, the interference elements such as the background can be removed from the pulse detection object and the pulse wave can be detected well. In addition, for the determination of the skin part, we use the H component to determine the candidate pixels, reduce the candidate pixels as objects and use the S components to reduce the accuracy of the skin parts.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脉波检测装置、以及脉波检测程序
本专利技术涉及脉波检测装置、以及脉波检测程序，例如涉及使用图像处理来检测脉波的装置。
技术介绍
在把握人的生理学的状态的基础上进行脉波的检测是极其重要的，被要求远程非接触地对其进行检测的技术。作为这样的技术存在非专利文献的由马萨诸塞理工学院进行的研究。该技术是利用网络摄像头对受检者的脸部进行动态图像拍摄，利用笔记本电脑将该动态图像在拍摄后(即、不是实时处理而是之后的处理)解析来检测脉波的技术。本研究相对于以往使用激光、多普勒雷达等特殊的昂贵的装置来检测脉波，是使用廉价的通用机器和简便的方法来实现脉波的非接触检测的技术。这里，使用图16对该技术的概要进行说明。首先，如图16(a)所示那样，对动态图像的画面设定矩形形状的评价区域101，以受检者的脸部进入评价区域101的方式使受检者入座，以动态图像拍摄静止的状态的脸部。实验在屋内进行，从窗进入的日光被作为光源来使用。若将得到的动态图像分离为R成分、G成分、B成分的各成分并平均则如图16(b)所示那样得到载有脉波的变动。在这些各成分中包含根据血红蛋白的光的吸收特性等而赋予权重的脉波信号，若对其进行ICA(IndependentComponentAnalysis：独立成分分析)等则得到脉波。这样根据动态图像得到脉波是因为通过伴随着受检者的心跳而血管的体积变化，日光透过皮肤的光学距离变化，其表现为来自脸部的反射光的变化。但是，该技术是在实验室的理想的环境下进行的技术，存在例如将脉波检测装置安装于车辆来检测驾驶者的脉波等实用场景的利用因各种干扰要素是困难的这样的问题。例如，在脉波检测的对象者移动的情况下，对象者的脸部离开评价区域101之外，无法检测脉波。并且，由于脸部以外的背景102、头发、眼睛、眉毛、口等无法进行脉波的检测的区域也包含于评价区域101，所以存在检测精度降低这样的问题。非专利文献1：AdvancementsinNoncontact，MultiparameterPhysiologicalMeasurementsUsingaWebcam，Ming-ZherPoh，DanielJ.McDuff，andRosalindW.Picard，IEEETransactionsonBiomedicalEngineering，Vol.58，No.1，January2011
技术实现思路
本专利技术目的在于进行针对干扰要素具有鲁棒性的脉波检测。(1)本专利技术为了实现上述目的，在技术方案1记载的专利技术中，提供一种脉波检测装置，其特征在于具备：动态图像取得单元，取得拍摄了包含对象者的至少皮肤的区域的动态图像；皮肤部分确定单元，确定被拍摄入上述已取得的动态图像的上述对象者的皮肤的部分；脉波取得单元，根据上述确定出的皮肤的部分中的规定的色空间成分的时间变化取得上述对象者的脉波；以及输出单元，输出上述已取得的脉波。(2)在技术方案2中记载的专利技术中，提供根据技术方案1所述的脉波检测装置，其特征在于，包含上述对象者的至少皮肤的区域包含上述对象者的脸部。(3)在技术方案3中记载的专利技术中，提供根据技术方案1或2所述的脉波检测装置，其特征在于，具备基准成分登记单元，登记成为用于确定上述对象者的皮肤的部分的基准的色空间成分亦即基准成分，上述皮肤部分确定单元将上述动态图像中规定的色空间成分与上述已登记的基准成分对应的部分确定为上述皮肤的部分。(4)在技术方案4中记载的专利技术中，提供根据技术方案1、2或3所述的脉波检测装置，其特征在于，上述皮肤部分确定单元为了确定上述皮肤的部分而使用的色空间成分、与上述脉波取得单元为了取得上述脉波而使用的色空间成分，是不同的色空间成分。(5)在技术方案5中记载的专利技术中，提供根据技术方案4所述的脉波检测装置，其特征在于，上述皮肤部分确定单元为了确定上述皮肤的部分而使用的色空间成分，是由色成分(H)、彩度成分(S)、以及明度成分(V)构成的HSV色空间的上述色成分(H)，上述脉波取得单元为了取得上述脉波而使用的色空间成分，是由明度成分(Y)、以及色度成分(I、Q)构成的YIQ色空间的上述色度成分(Q)。(6)在技术方案6中记载的专利技术中，提供根据技术方案1至5中任一项所述的脉波检测装置，其特征在于，具备色空间变换单元，变换动态图像的色空间，上述皮肤部分确定单元与上述脉波取得单元，通过由上述色空间变换单元变换了上述已取得的动态图像的色空间来取得色空间成分。(7)在技术方案7中记载的专利技术中，提供根据技术方案3所述的脉波检测装置，其特征在于，具备：脸部图像取得单元，取得拍摄了上述对象者的脸部的脸部图像；以及区域确定单元，在上述已取得的脸部图像中，利用脸部识别处理，确定上述脸部的皮肤露出的规定的区域，上述基准成分登记单元将上述确定出的区域的色空间成分作为上述基准成分而登记。(8)在技术方案8中记载的专利技术中，提供根据技术方案7所述的脉波检测装置，其特征在于，上述规定的区域是上述对象者的鼻子的区域。(9)在技术方案9中记载的专利技术中，提供根据技术方案7或8所述的脉波检测装置，其特征在于，上述基准成分登记单元将对上述确定出的区域中的色空间成分的分布实施了规定的统计处理的值作为上述基准成分而登记。(10)在技术方案10中记载的专利技术中，提供根据技术方案1至9中任一项所述的脉波检测装置，其特征在于，上述皮肤部分确定单元以上述动态图像的像素单位来确定上述皮肤的部分。(11)在技术方案11中记载的专利技术中，提供根据技术方案1至10中任一项所述的脉波检测装置，其特征在于，上述对象者是输送设备的搭乘者，上述脉波检测装置具备使用上述输出的脉波对上述搭乘者的身体状况进行监视的监视单元。(12)在技术方案12中记载的专利技术中，提供一种脉波检测程序，使计算机实现以下功能：动态图像取得功能，取得拍摄了包含对象者的至少皮肤的区域的动态图像；皮肤部分确定功能，确定被拍摄入上述已取得的动态图像的上述对象者的皮肤的部分；脉波取得功能，根据上述确定出的皮肤的部分中的规定的色空间成分的时间变化取得上述对象者的脉波；以及输出功能，输出上述已取得的脉波。(13)在技术方案13中记载的专利技术中，提供根据技术方案5所述的脉波检测装置，其特征在于，上述皮肤部分确定单元用HSV色空间的上述色成分(H)确定皮肤部分候补，通过用彩度成分(S)对该皮肤部分候补进行缩减来确定上述皮肤的部分。(14)在技术方案14中记载的专利技术中，提供根据技术方案13所述的脉波检测装置，其特征在于，上述皮肤部分确定单元对构成上述已取得的动态图像的每个帧图像确定上述皮肤的部分，上述脉波取得单元根据与对每个上述帧图像确定出的皮肤的部分所对应的上述色成度分(Q)的时间变化取得上述脉波。(15)在技术方案15中记载的专利技术中，提供根据技术方案14所述的脉波检测装置，其特征在于，上述皮肤部分确定单元使用预先登记的上述彩度成分(S)的下限值Slo与上限值Shi进行缩减。(16)在技术方案16中记载的专利技术中，提供根据技术方案15所述的脉波检测装置，其特征在于，上述皮肤部分确定单元将上述预先登记的下限值Slo与上限值Shi设为初始值，根据上述确定出的皮肤部分候补推断脸部区域，在该脸部区域的像素数小于规定的阈值P2的情况下，使上述下限值Slo与上限值Shi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉波检测装置，其特征在于，具备：动态图像取得单元，取得拍摄了包含对象者的至少皮肤的区域而得的动态图像；皮肤部分确定单元，确定被拍摄入上述取得的动态图像中的上述对象者的皮肤的部分；脉波取得单元，根据上述确定出的皮肤的部分中的规定的色空间成分的时间变化取得上述对象者的脉波；以及输出单元，输出上述取得的脉波。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.31 JP 2015-0739631.一种脉波检测装置，其特征在于，具备：动态图像取得单元，取得拍摄了包含对象者的至少皮肤的区域而得的动态图像；皮肤部分确定单元，确定被拍摄入上述取得的动态图像中的上述对象者的皮肤的部分；脉波取得单元，根据上述确定出的皮肤的部分中的规定的色空间成分的时间变化取得上述对象者的脉波；以及输出单元，输出上述取得的脉波。2.根据权利要求1所述的脉波检测装置，其特征在于，包含上述对象者的至少皮肤的区域包含上述对象者的脸部。3.根据权利要求1或2所述的脉波检测装置，其特征在于，具备登记成为用于确定上述对象者的皮肤的部分的基准的色空间成分亦即基准成分的基准成分登记单元，上述皮肤部分确定单元将上述动态图像中规定的色空间成分与上述登记的基准成分对应的部分确定为上述皮肤的部分。4.根据权利要求1、2或3所述的脉波检测装置，其特征在于，上述皮肤部分确定单元为了确定上述皮肤的部分而使用的色空间成分与上述脉波取得单元为了取得上述脉波而使用的色空间成分是不同的色空间成分。5.根据权利要求4所述的脉波检测装置，其特征在于，上述皮肤部分确定单元为了确定上述皮肤的部分而使用的色空间成分是由色成分(H)、彩度成分(S)、以及明度成分(V)构成的HSV色空间的上述色成分(H)，上述脉波取得单元为了取得上述脉波而使用的色空间成分是由明度成分(Y)、以及色度成分(I、Q)构成的YIQ色空间的上述色度成分(Q)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的脉波检测装置，其特征在于，具备变换动态图像的色空间的色空间变换单元，上述皮肤部分确定单元与上述脉波取得单元通过由上述色空间变换单元变换了上述取得的动态图像而得的色空间来取得色空间成分。7.根据权利要求3所述的脉波检测装置，其特征在于，具备：脸部图像取得单元，取得拍摄了上述对象者的脸部的脸部图像；以及区域确定单元，在上述取得的脸部图像中，利用脸部识别处理，确定上述脸部的皮肤露出的规定的区域，上述基准成分登记单元将上述确定出的区域的色空间成分作为上述基准成分而登记。8.根据权利要求7所述的脉波检测装置，其特征在于，上述规定的区域是上述对象者的鼻子的区域。9.根据权利要求7或8所述的脉波检测装置，其特征在于，上述基准成分登记单元将对上述确定出的区域中的色空间成分的分布实施了规定的统计处理而得的值作为上述基准成分而登记。10.根据权利要求1至9中任一项所述的脉波检测装置，其特征在于，上述皮肤部分确定单元以上述动态图像的像素单位来确定上述皮...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·琼斯，山田英夫，
申请(专利权)人：株式会社爱考斯研究，
类型：发明
国别省市：日本,JP