(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１の生物体の画像を処理する方法であって、
連続する時間点に取得されるデジタル画像のシーケンスを得るステップと、
複数の画像点を含む少なくとも１の測定ゾーンを選択するステップであって、前記画像のうち少なくとも１の画像内の複数の画像部分の画素データに基づく情報を解析し、同様の特性を有すると判定された連続的な部分から各測定ゾーンを選択することを含み、各画像部分が少なくとも１の画像点を含む、選択ステップと、
各測定ゾーンごとに、少なくとも幾つかの画像点における画素値の組み合わせの少なくとも時間変化する平均値のバリエーションを表わす信号を得るステップであって、該信号は、周期的な生理学的現象の周波数に対応する前記信号のスペクトルの少なくとも１のピークの存在及び周波数値の少なくとも一方を決定するのに使用される、ステップと、
前記測定ゾーン以外の画像部分内の少なくとも幾つかの画像点における画素値の組み合わせの時間変化する値に対応する補正信号を求めるステップと、
前記補正信号から、少なくとも前記測定ゾーン内の前記画像の前記画素データ及び前記測定ゾーン内の前記画像点における少なくとも幾つかの画素値の組み合わせの時間変化する平均値の少なくとも一方を相関解除するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記選択ステップに含まれる前記解析のための画素データを選択するために、前記デジタル画像のシーケンスの中の少なくとも１の画像に対して画像セグメンテーションを実施するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記画像セグメンテーションは、生物体の身体部位の少なくとも１のタイプに対応する画像部分を認識するためのアルゴリズムを使用して、実施される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記シーケンスの中の複数の画像の各々において、前記測定ゾーン及び前記測定ゾーンを含む画像セグメントの少なくとも一方を識別するために、追跡アルゴリズムを使用するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記デジタル画像のシーケンスは、初期化フェーズの終了後、カメラによって取得され、
前記初期化フェーズは、
カメラ設定が変えられる間、前記カメラによって取得される画像の少なくとも一部の周期的な強度揺らぎを測定し、
少なくとも周波数のレンジ内の測定された周期的な強度揺らぎが最小であると決定された前記カメラ設定の値を選択する、
ことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記周期的な生理学的現象の周波数に対応する前記スペクトルの少なくとも１のピークの存在が検出されるかどうかを表わす出力が、少なくとも１種類の少なくとも１の生物体の存在を検出することを条件とする機能を実施する装置を制御するために、使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記出力は、認証処理用の条件付きアクセスシステムに供給される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記周期的な生理学的現象の周波数に対応する前記スペクトルの少なくとも１のピークの周波数値が求められ、
知覚できる出力を提供するシステムが、前記周波数値に依存してその出力を適応させる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも幾つかの前記画像点における画素値の組み合わせの少なくとも時間変化する平均値のバリエーションに対応する信号に基づいて、ゲーティング信号をイメージングシステムに提供するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
複数の測定ゾーンを選択するステップと、
各測定ゾーンごとに、少なくとも幾つかの前記画像点における画素値の組み合わせの少なくとも時間変化する平均値のバリエーションを表わす信号を得、周期的な生理学的現象の周波数に対応する前記信号のスペクトルの少なくとも１のピークの周波数値を求めるステップと、
前記周波数値を比較することによって、幾つの生物体が前記画像シーケンスに表現されているかを検出するステップと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１の生物体の画像を処理するシステムであって、
連続する時間点に取得されるデジタル画像のシーケンスを表わすデータを得るためのインタフェースと、
画像データ処理システムと、
を有し、前記画像処理システムは、
複数の画像点を含む少なくとも１の測定ゾーンを選択する処理であって、前記画像のうち少なくとも１の画像内の複数の画像部分の画素データに基づく情報を解析することによって少なくとも１の測定ゾーンを選択し、同様の特性を有すると判定された連続的な部分から各測定ゾーンを選択することを含み、各画像部分が少なくとも１の画像点を含む、処理と、
各測定ゾーンごとに、少なくとも幾つかの前記画像点における画素値の組み合わせの少なくとも時間変化する値のバリエーションを表わす信号を得る処理であって、該信号は、周期的な生理学的現象の周波数に対応する前記信号のスペクトルの少なくとも１のピークの存在及び周波数値の少なくとも一方を決定するのに使用される、処理と、
前記測定ゾーン以外の画像部分内の少なくとも幾つかの画像点における画素値の組み合わせの時間変化する値に対応する補正信号を求める処理と、
前記補正信号から、少なくとも前記測定ゾーン内の前記画像の前記画素データ及び前記測定ゾーン内の前記画像点における少なくとも幾つかの画素値の組み合わせの時間変化する平均値の少なくとも一方を相関解除する処理と、
を行うように構成される、システム。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法を実施するように構成された、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
機械可読媒体に組み込まれるとき、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法を情報処理能力を有するシステムに実施させることが可能な命令の組を含むコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１の生物体の画像を処理する方法であって、
−連続する時間点に取得されるデジタル画像のシーケンスを得るステップと、
−複数の画像点を含む少なくとも１の測定ゾーンを選択するステップと、
−各測定ゾーンごとに、少なくとも幾つかの画像点における画素値の組み合わせの少なくとも時間変化する値のバリエーションを表わす信号を得るステップであって、該信号は、周期的な生理学的現象の周波数に対応する前記信号のスペクトルの少なくとも１のピークの存在及び周波数値の少なくとも一方を決定するのに使用される、ステップと、
を含む方法に関する。
【０００２】
本発明は更に、少なくとも１の生物体の画像を処理するシステムであって、
−連続する時間点に取得されるデジタル画像のシーケンスを表わすデータを得るためのインタフェースと、
−画像データ処理システムと、
を有し、前記画像処理システムが、
−複数の画像点を含む少なくとも１の測定ゾーンを選択する処理と、
−各測定ゾーンごとに、少なくとも幾つかの画像点における画素値の組み合わせの少なくとも時間変化する値のバリエーションを表わす信号を得る処理であって、該信号は、周期的な生理学的現象の周波数に対応する該信号のスペクトルの少なくとも１のピークの存在及び周波数値の少なくとも一方を決定するのに使用される、処理と、
を行うように構成されるシステムに関する。
【０００３】
本発明は更に、コンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００４】
Verkruysse他による文献「Remote plethysmographic imaging using ambient light」(Optics Express, 16 (26), 22 December 2008, pp.21434-21445)は、フォトプレチスモグラフィ信号が、ソースとしての通常の周囲光及び動画モードのシンプルなコンシューマレベルのデジタルフォトカメラにより、遠隔的にヒトの顔面上で測定されることが可能であることを説明している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
カメラを動画モードにセットした後、有志者は、座る、立つ又はいかなる動きも最小限にするように横になる、ことを要求された。カラー動画は、カメラによって保存され、パーソナルコンピュータに転送された。赤、緑及び青チャネルの画素値が、動画フレームごとに読み取られ、ＰＶ（ｘ，ｙ，ｔ）の組が提供された。ここで、ｘ及びｙは、水平及び垂直位置であり、ｔは、フレームレートに対応する時間である。グラフィックユーザインタフェースを使用して、関心領域（ＲＯＩ）が、（動画から選択された）静止画において選択され、生信号ＰＶｒａｗ（ｔ）が、ＲＯＩ内のすべての画素値の平均として計算された。高速フーリエ変換が実施され、パワー及び位相スペクトルが求められた。ＲＯＩの選択は、心拍数の決定のために深刻ではないことを述べておく。更に、動きアーチファクトによるフォトプレチスモグラフィ画像の空間解像度に対する制限は、有志者の改善されたポジショニング、フレームを水平方向で同期させるためのソフトウェア、及びシェーディングアーチファクトを低減するためのより一様な照明によって、解決可能であることを述べておく。
【０００６】
知られている方法の問題は、その方法が監督者を使用して、生きている人に対応することを監督者が知っている画像の一部のＲＯＩを選択することである。
【０００７】
本発明の目的は、冒頭の段落に記述したタイプの方法、システム及びコンピュータプログラムであって、良好な結果を提供するために人間の監督をほとんど又は全く必要としない方法、システム及びコンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、本発明による方法であって、
−連続する時間点に取得されるデジタル画像のシーケンスを得るステップと、
−複数の画像点を含む少なくとも１の測定ゾーンを選択するステップと、
−各測定ゾーンごとに、少なくとも幾つかの画像点における画素値の組み合わせの少なくとも時間変化する値のバリエーションを表わす信号を得るステップであって、該信号は、周期的な生理学的現象の周波数に対応する該信号のスペクトルの少なくとも１のピークの存在及び周波数値の少なくとも一方を決定するのに使用される、ステップと、
を含む方法によって達成される。少なくとも１の測定ゾーンを選択するステップは、画像のうち少なくとも１の画像内の複数の画像部分の画素データに基づく情報を解析するステップであって、各画像部分が少なくとも１の画像点を含む、ステップと、同様の特性を有すると判定された連続的な部分から各測定ゾーンを選択するステップと、を含む。
【０００９】
画像のうち少なくとも１の画像内の複数の画像部分の画素データに基づく情報を解析するステップであって、各画像部分が少なくとも１の画像点を含む、前記ステップは、同様の特性を有すると判定される部分をクラスタリングすることができるとき、自動的に実行されることができる。従って、この方法は、非監督の実行に適している。同様の特性を有すると判定される連続的な部分を選択するステップは、一様な特性をもつ画像の領域の決定につながる。これらの特性が、空間ドメインの解析に従って、同様である場合、測定ゾーンを形成するであろう一様なゾーンのより良い選択が、行われることができる。測定ゾーンに対応する身体部位が、画像のシーケンスにわたって適当な位置に正確にあるままでない場合でさえ、測定ゾーン内の画素強度は、このような位置のバリエーションにより、容易に検知できるほどは変化しない。これは、少なくとも幾つかの画像点における画素値の組み合わせの時間変化する値に対応する信号のスペクトルの品質を改善し、それゆえ、心拍数又は呼吸数に対応する信号ピークの信頼できる識別が達成されることができる。効果は、特定の照明条件に依存せず、ゆえに、方法を、よりロバストにし且つ遠隔検知アプリケーションにより適したものにする。少なくとも幾つかの画像点における画素値の組み合わせの時間変化する値のスペクトルの少なくとも一部を表わすデータを使用することによって、多くの量の雑音が除去されることができる。これは、生物被検体から反射される光を取得することによって得られる画像を使用することを可能にする。このような画像は、相対的に安価なカメラ又はセンサアレイによって取得されることができる。これに対して、仮に各画素のスペクトルを個別に決定し、ピークの値をクラスタする場合、例えば受動型サーマルイメージング装置のような非常に感受性の高いイメージング装置を使用して取得される画像を使用しなければならないであろう。
【００１０】
この方法の一実施形態は、選択ステップに含まれる解析のための画素データを選択するために、デジタル画像のシーケンスの中の少なくとも１の画像に対して画像セグメンテーションを実施することを含む。
【００１１】
効果は、セグメンテーションステップにおいて得られたセグメントの特定の有望なものだけが処理されればよいので、選択ステップにおいて解析されなければならない画素データの量が低減されることである。
【００１２】
この実施形態の変形例において、画像セグメンテーションは、生物体の身体部位の少なくとも１のタイプに対応する画像部分を認識するためのアルゴリズムを使用して実施される。
【００１３】
この変形例は、周期的な生理学的現象の周波数に対応する平均輝度信号のスペクトルの少なくとも１のピークの存在及び周波数値の少なくとも一方を決定するための解析に適した、生物体の部分に対応する画像部分を選択する。原則的に、この方法は、皮膚から反射される光の強度が、周期的な生理学的現象の周波数、すなわち心拍数及び呼吸数、によって変化するという事実に基づく。従って、皮膚又は概して被覆されない身体部位（例えば人間の顔）に対応する形状を有する身体部位を検出することを目的とするセグメンテーションアルゴリズムは、適切な画像セグメントの事前の選択を実現し、かかるセグメント内で、１又は複数の一様な測定ゾーンが選択される。
【００１４】
方法の一実施形態は、シーケンスの複数の画像の各々の中で、測定ゾーン及び測定ゾーンを含む画像セグメントの少なくとも一方を識別するために、追跡アルゴリズムを使用することを含む。
【００１５】
この実施形態は、一様な測定ゾーンでさえより大きい動きによって影響されうるという事実を考慮する。追跡アルゴリズムは、測定ゾーンが、それが表す実際の身体部位とともに移動することを許す。従って、測定ゾーンへ移動してくる不均一な画像部分から生じる信号アーチファクトが大幅に回避される。これは、周期的な生理学的現象に対応する信号成分の信号対雑音比を改善する。
【００１６】
一実施形態において、デジタル画像のシーケンスは、初期化フェーズの終了時にカメラによって取得され、初期化フェーズは、
−カメラの設定が変えられる間、カメラによって取得される画像の少なくとも一部の周期的な強度揺らぎを測定し、
−少なくとも周波数レンジにおいて測定された周期的な強度揺らぎが最小であると判定されるカメラ設定の値を選択する、
ことを含む。
【００１７】
この実施形態は、例えば電源周波数のような周期的な外乱のソースを除去することを可能にする。一般に、このような外乱は、周囲照明の周期的な揺らぎに対応する。方法は、遠隔イメージングに適しているので、これらの外乱は、例えば赤外光ソース及びカメラを使用する場合よりも多くの役割を果たす。強度揺らぎの測定は、１の色成分に制限されることができ、又は画素データに含まれる色成分の幾つか又はすべての加重和に基づくことができる。変更される適切なカメラ設定は、フレームレート、露光時間、カメラ利得及び画素クロックを含む。
【００１８】
方法の一実施形態は、
−測定ゾーン以外の画像部分内の少なくとも幾つかの画像点における画素値の組み合わせの時間変化する値に対応する補正信号を求めるステップと、
−補正信号から、少なくとも測定ゾーン内の画像の画素データ、及び測定ゾーン内の少なくとも幾つかの画像点における画素値の組み合わせの時間変化する値、の少なくとも一方を相関解除（decorrelate）するステップと、
を含む。
【００１９】
この実施形態は、解析から非周期性の外乱を切り離すことを可能にし、周期的な生理学的現象による信号成分の信号対雑音比を更に改善する。一例は、画像シーケンスが取得される間にテレビを視聴している人の顔でのテレビジョン信号の反射である。測定ゾーン以外の画像部分は、測定ゾーンをも包含するより大きい画像でありうることに注意されたい。
【００２０】
方法の一実施形態において、周期的な生理学的現象の周波数に対応するスペクトル内に少なくとも１のピークの存在が検出されるかどうかを表わす出力は、少なくとも１種類の少なくとも１の生物体の存在を検出することを条件とする機能を実施する装置を制御するために、使用される。
【００２１】
効果は、生きている人が実際に存在していることを、邪魔にならないやり方で検証することが可能であることである。
【００２２】
変形例において、出力は、認証処理用の条件付きアクセスシステムに供給される。
【００２３】
効果は、特定の人が存在しているとして条件付きアクセスシステムをだますことがもはや可能でないことである。例えば、不在の人の指のワックス鋳型を指紋検出器に提供することは可能でなく、又は不在の人の写真により顔認識システムをだますことも可能でない。従って、この方法は、特にバイオメトリック条件付きアクセスシステムと連携して使用するのに適している。
【００２４】
方法の一実施形態において、周期的な生理学的現象の周波数に対応するスペクトルの少なくとも１のピークの周波数値が求められ、知覚できる出力を提供するシステムが、周波数信号に依存して、その出力を適応させる。
【００２５】
従って、この実施形態は、特に、例えばアンビエントシステムにおいて、又はゲーム若しくはフィットネス環境において、生体フィードバックを提供するように適合される。
【００２６】
方法の一実施形態は、少なくとも幾つかの画像点における画素値の組み合わせの少なくとも時間変化する値のバリエーションに対応する信号に基づいて、ゲーティング信号をイメージングシステムに提供することを含む。
【００２７】
この実施形態は、例えばＭＲＩ又はＣＴシステムのようなイメージングシステムと共に使用するのに適しており、この場合、人は、スキャナ内に配置される。このようなイメージングシステムにおいて、ゲーティング信号が、例えば心臓の静止画像を得るために必要とされることが多い。邪魔にならない心拍数又は呼吸数の決定は、イメージングされている人のストレスレベルを低下させるために好ましい。更に、イメージングシステムに影響を及ぼす可能性があるワイヤ又はプローブもない。
【００２８】
方法の一実施形態は、
−複数の測定ゾーンを選択するステップと、
−各測定ゾーンごとに、少なくとも幾つかの画像点における画素値の組み合わせの少なくとも時間変化する値のバリエーションを表わす信号を得、周期的な生理学的現象の周波数に対応する該信号のスペクトルの少なくとも１のピークの存在及び周波数値の少なくとも一方を決定するステップと、
−周波数値を比較することによって、何人の生物体が画像シーケンスの中に表現されているかを検出するステップと、
を含む。
【００２９】
この方法は、例えば画像セグメンテーション方法に適している。これは、画像内の異なる人々の間の識別を可能にする。他のアプリケーションは、例えば群衆制御のための画像解析システムを含む。
【００３０】
別の見地により、本発明による、少なくとも１の生物体の画像を処理するシステムは、
−連続する時間点に取得されるデジタル画像のシーケンスを表わすデータを得るためのインタフェースと、
−画像データ処理システムと、
を有し、前記画像処理システムは、
−複数の画像点を含む少なくとも１の測定ゾーンを選択する処理と、
−各測定ゾーンごとに、少なくとも幾つかの画像点における画素値の組み合わせの少なくとも時間変化する値のバリエーションを表わす信号を得る処理であって、該信号は、周期的な生理学的現象の周波数に対応する該信号のスペクトルの少なくとも１のピークの存在及び周波数値の少なくとも一方を決定するのに使用される、処理と、
を行うように構成され、画像データ処理システムは更に、画像のうち少なくとも１の画像内の複数の画像部分の画素データに基づく情報を解析することによって、少なくとも１の測定ゾーンを選択する処理であって、各々の画像部分が少なくとも１の画像点を含む処理と、同様の特性を有すると判定された連続的な部分から各測定ゾーンを選択する処理と、を行うように構成される。
【００３１】
一実施形態において、システムは、本発明による方法を実施するように構成される。
【００３２】
本発明の別の見地により、機械可読媒体に組み込まれるとき、本発明による方法を情報処理能力を有するシステムに実施させることが可能な命令の組を含むコンピュータプログラムが提供される。
【００３３】
本発明は、添付の図面を参照してより詳しく説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】システムが生物体の存在を検出したかどうかに依存して又は生物体の心拍数若しくは呼吸数に依存して、その出力を適応させるように構成されたシステムの概略図。
【図２】生物体の心拍数又は呼吸数を決定する方法を示すフローチャート。
【図３】画像のランニングシーケンスを処理することによって取得される信号によってゲーティングされるイメージングシステムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１を参照して、画像のシーケンスを処理するように構成される第１のシステム１の一例がここに示されている。第１のシステム１は、周期的な生理学的現象の周波数に対応する画像の画素データに基づいて信号のスペクトルの少なくとも１のピークの存在及び周波数値の少なくとも一方を決定するために、この処理を実施する。生物体の存在は、ピークの存在から推定され、１又は複数のシステム処理のバイナリ入力として使用される。ピークの周波数は、それらのプロセスの少なくとも１の入力として使用される。
【００３６】
第１のシステム１は、迅速に連続してデジタル画像のシーケンスを記録するように構成されるデジタルカメラ２を有する。第１のシステム１は更に、画像データを取得する目的だけでなく、後述するようにデジタルカメラ２の動作を制御する目的でもデジタルカメラ２と通信するデータ処理装置３を有する。
【００３７】
デジタルカメラ２によって取得されたデジタル画像データは、データ処理装置３のインタフェース４を介して、データ処理装置３に渡される。図示される実施形態において、データ処理装置３は、処理ユニット５と、メインメモリ６と、デジタル画像データのようなデータ及びデータ処理装置３が画像データを処理し、幾つかの周辺装置を制御することを可能にするソフトウェアの不揮発性ストレージのためのデータ記憶装置７と、を有する。
【００３８】
図示される実施形態において、周辺装置は、テレビジョン装置８と、コントローラ９及び照明ユニット１０−１２を含むアンビエントシステムと、バイオメトリックスキャニング装置１３と、を有する。これら全ては、個々のインタフェース１４−１６を介してデータ処理装置３に接続される。これらの周辺装置は、図２に関して記述される画像処理方法の１又は複数の変形例の結果に依存して制御できる周辺装置の例にすぎない。
【００３９】
この方法は、皮膚のパッチに対応する画像データに基づく信号を生成することによって、デジタルカメラ２によって取得されたシーンの中の生物体、すなわちヒト又は動物、の存在を判定するために使用される。かかる信号は、例えば人間の心拍又は呼吸のような周期的な生理学的現象の周波数とともに変化する。
【００４０】
人間の皮膚は、２層化されたオブジェクトとしてモデル化されることができ、一方の層は、表皮（薄い表面層）であり、他方の層は、真皮（表皮の下のより厚い層）である。入射する光線の約５％が表皮で反射され、これは、すべての波長及び皮膚の色について当てはまる。残りの光は、（二色性反射モデルに記述される）ボデイ反射率として知られる現象において、２つの皮膚層の中で散乱され、吸収される。表皮は、光学フィルタのように振る舞い、主に光を吸収する。真皮において、光は、散乱され、吸収される。吸収は、血液組成に依存し、それゆえ、吸収は、血流バリエーションに敏感である。真皮の光学特性は、一般に、すべての人種について同じである。真皮は、成人の全血管網の１０％に関して、高い密度の血管網を含む。これらの血管は、身体内の血流に従って収縮する。結果的に、それらは、真皮の構造を変化させ、これは、皮膚層の反射率に影響を及ぼす。従って、心拍数が、皮膚反射率のバリエーションから決定されることができ、これは、本願明細書に示される方法の基礎をなす原理である。
【００４１】
方法の図示される実施形態において、デジタルカメラ２の適当な設定を決定するために、初期化フェーズが、最初に完了される（ステップ１７）。このために、データ処理装置３は、デジタル画像のシーケンスが取得される間、フレームレート、露光時間、画素クロック（画素値が取得されるレートを決定する）、及びデジタルカメラ２のカメラチャネルのうち少なくとも１つを変化させる。シーケンスの各画像の少なくとも一部の（空間的な）平均輝度が求められ、平均輝度の周期的な揺らぎ（変動）の大きさが、設定の新しい値ごとに求められる。少なくともスペクトルのレンジ、特に低周波数レンジ、の大きさが最小である設定が、この方法における後の使用のために選択される。画像の少なくとも一部の空間的な平均輝度を求める代わりに、個別の画素の輝度の揺らぎが、求められることができる。デジタルカメラ２の設定を選択する効果は、周期的なバックグラウンド照射の揺らぎが、方法の残りが適用される画像のシーケンスにおいて、可能な限り大きい程度に除かれることである。
【００４２】
次のステップ１８において、画像のシーケンス１９が、デジタルカメラ２から得られる。画像のシーケンス１９は、連続する時間点に取得されるシーンを表わし、取得は、規則的な又は不規則な間隔でありうる。
【００４３】
次のステップ２０において、画像１９が、非周期性のバックグラウンド信号を除去するように処理される。このために、画像１９の一部又はすべての時間変化する平均輝度に対応する補正信号が形成される。図示される実施形態において、画像１９の画素データが、補正信号から相関解除される。非線形の相互相関をキャンセルするためのアルゴリズムは、それ自体知られている。更なる画像処理が、例えばカメラ動きを補償するために、このステージ２０において行われることができる。
【００４４】
次の２つのステップ２１、２２において、画像セグメンテーションアルゴリズムが、デジタル画像のシーケンス１９の少なくとも１の画像に対して実施される。特に、身体部位、一般には顔、を表わす画像セグメント２３を検出するためのアルゴリズムが、これらのステップ２１、２２において実行される。適切なアルゴリズムが、Viola, P．及びJones, M.J.による文献「Robust real-time object detection」(Proc. of IEEE Workshop on statistical and computational theories of vision, 13 July 2001)に記述されている。特定の形状及び／又はカラー（皮膚色）によりセグメントを認識することに基づく他の適切なアルゴリズムが、知られており、上記アルゴリズムに代わって又はそれに加えて、使用されることができる。１又は複数の、例えば全ての、所望のタイプの身体部位に対応すると判定された個々のセグメント２３が、画像のシーケンス１９にわたって追跡される（ステップ２４）。すなわち、セグメント２３が識別され、すなわち、画像１９内の身体部位の動きを定量化するために、シーケンス１９内の画像を比較することによって、そのロケーションが決定される。適切な追跡アルゴリズムは、例えば、De Haan他による「True-motion estimation with 3-D recursive search block matching」(IEEE Transactions on circuits and systems for video technology, 3 (5), October 1993, pp. 368-379)から知られている。
【００４５】
その後、各々の選択され追跡されたセグメント２３ごとに、画像セグメント２３内の測定ゾーン２６が選択される（ステップ２５）。このステップ２５は、同様の特性を有すると判定される連続的な部分の組を決定するために、複数の画像部分の画素データの空間的な解析を含む。各々の画像部分は、大きさに関する１又は複数の画像点である。このステップ２５は、データ処理装置３によって自動的に実施される。適切なアルゴリズムは、最小の勾配バリエーションを有する領域を検出するためのアルゴリズムである。当該領域に属する画像部分は、測定ゾーン２６を形成するために選択される。図示される実施形態において、測定ゾーン２６の位置が、画像のシーケンス１９内のキー画像の解析によって決定される。身体部位に対応するセグメント２３に対する測定ゾーン２６の位置が決定され、それが、画像のシーケンス１９にわたって画像セグメント２３に関して追跡される。従って、測定ゾーンを作るすべての画像点に関して、各画像のどの画素が、測定ゾーン２６の特定の画像点に対応するかが、判定される。
【００４６】
次に（ステップ２７）、測定ゾーン２６の画像点に対応する画素の時間変化する平均輝度を表わす信号２８が、生成される。シーケンス１９の各画像について、測定ゾーン２６に含まれると判定された画素の平均輝度が形成される。シーケンス１９の各画像は時間点を表わすので、こうして、時間変化する（離散時間）信号が得られる。代替の実施形態において、特定の画像点が捨てられ、それゆれ、測定ゾーン２６内のすべての画像点より少ない数の画像点の画素値の和が得られる。更に、輝度は、色成分の加重和又はただ１つの色成分の値でありうる。緑が、最も強い信号を有することが分かった。
【００４７】
測定ゾーン２６の画像点に対応する画素の時間変化する平均輝度を表わす他の信号３０を与えるために、信号２８は、その中間値にセンタリングされ（ステップ２９）、それにより、測定ゾーン内のバリエーションがより良く観察される。変形例において、このステップ２９は更に、ステップ２０に代替例として含まれる補正信号との相関解除を含む。別の変形例において、このステップ２９は、例えば信号の微分に対応するフィルタリング演算のようなフィルタリング演算を含む。第１の信号の動的レンジの１％のオーダーのバリエーションを抽出するための他の代替例が可能である。
【００４８】
最後に、基本的な信号処理技法が、第２の信号３０から心拍数又は呼吸数を表わす情報を抽出するために、使用される（ステップ３１）。
【００４９】
図１のシステムの図２の方法の少なくとも一部の第１のアプリケーションは、生物体、特に人間、の存在を検出することを含む。このために、周期的な生理学的現象の周波数に対応するスペクトルの少なくとも１のピークの存在が検出されるかどうかを表わす出力が、少なくとも１の人間の存在を検出することを条件とする機能を実施するように周辺装置の１又は複数を制御するために使用される。この場合、少なくとも制限されたレンジ内のスペクトル又はスペクトルのピークが、典型的なヒト心拍数又は呼吸数に対応する予め決められた参照レンジと比較される。人間が存在する場合、例えば、テレビジョン受信機８及びアンビエントシステムは、機能し続けることができる。そうでない場合、それらは、スイッチオフされ又はスタンバイ機能に切り替えられることができる。従って、このアプリケーションは、エネルギー節約型の装置に適用可能である。同様のアプリケーションが、家庭及びオフィスのためのインテリジェント照明システムに適用される。自動化された画像解析による生物体の検出は、例えばペットによる偽警報に対する感受性が低い。
【００５０】
同様のアプリケーションは、例えばバイオメトリックスキャニング装置１３を含むような、条件付きアクセスシステムを制御することである。一実施形態において、これは、指紋スキャナでありうる。生物体の検出を使用することにより、例えば、人の指のワックス鋳型が、条件付きアクセスシステムをだますために使用されることができないことが確実にされる。（例えば人の虹彩又は顔をスキャンするために）カメラ２のみを使用する条件付きアクセスシステムが更に、生きている人が実際にカメラレンズの前にいると判定するために、図２の方法の付加の使用から利益を得ることができる。
【００５１】
代替として又は付加的に、図２の方法は、ユーザに生体フィードバックを提供するために使用される。より具体的には、少なくともアンビエントシステムは、方法の最終ステップ３１において求められる周波数に依存して、その出力を適応させる。例えば、照明ユニット１０、１１、１２によって放出される光の色又は強度は、心拍数に依存して変更されることができる。このために、図２の方法は、データ処理装置３によって得られる最後のＮデジタル画像を含むシーケンスに対してリアルタイムに実施される。Ｎは、画像取得レートに依存し、平均的な人間の少なくとも２回の心拍をカバーするのに十分長い時間間隔、例えば少なくとも４秒の長さ、をスパンするシーケンスをカバーするように、画像取得レートに依存して選択される。変形例において、複数の測定ゾーン２６が選択され、複数の平均信号３０が確立され、それゆれ、データ処理装置３は、複数の個人の現在心拍数及び／又は呼吸数を決定することが可能である。従って、アンビエントシステムを用いて提供されるフィードバックは、複数ユーザの心拍数に依存して行われることができる。
【００５２】
図２の方法の少なくとも一部の代替アプリケーションは、図３に概略的に示されるシステム３３の使用を含む。このアプリケーションにおいて、平均信号２８又は時間変化する平均輝度を表わすが、その中間値にセンタリングされた信号３０が、イメージングシステム用のゲーティング信号として使用される。例えば、イメージングシステムは、ＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）又はＣＴ（コンピュータトモグラフィ）スキャナシステムでありうる。このようなイメージングシステムは、患者の複数の２次元断面図を取得する。患者又は患者の器官の動きを補正するために、画像取得プロセスは、周期的な動きを引き起こす周期的な生理学的現象を表わす信号を使用して、ゲーティングされる。図２の方法の少なくとも最初の９のステップ１７、１８、２０−２２、２４、２５、２７、２９を実行する図示されるシステム３３において、自動的に選択された測定ゾーンの平均輝度のバリエーションに対応する信号３０が、画像取得装置３２及びパルス送信機３４をゲーティングするために使用される。これらの装置は、適当なインタフェース３６、３７を通じて提供される信号によって、データ処理装置３５によって制御される。データ処理装置３５は、データ処理ユニット３８、メインメモリ３９及びデータ記憶ユニット４０を有する。データ処理装置３５は、患者から反射された周囲光を記録したデジタル画像データを、デジタルカメラ４１から他のインタフェース４２を通じて受け取る。画像取得装置３２からデータの処理によって形成された画像が、適当なグラフィックコントローラ４４を使用して、モニタ４３に表示される。図２の方法（最終ステップ３１を除く）により、医用イメージング方法のためのゲーティング信号が、邪魔にならないやり方で、取得される。第１に、患者に取り付けられるセンサがないので、患者にとっての経験は、よりストレスの少ないものになる。第２に、ワイヤ又はセンサが、送信機３４又は画像取得装置３２の動作に影響を及ぼしえない。ゲーティング信号が取得されるプロセスは、完全に自動化され、それゆえ、医療従事者の注意は、測定ゾーン２６の選択によって占められず、モニタ４３は、実際の医用イメージング方法のためにのみ使用される。測定ゾーン２６の使用及びそれ全体を通じての平均算出（ステップ３１）は、ゲーティング信号が雑音をもたないことを確実にする。従って、それは、フィルタリングをほとんど必要とせず又は全く必要としない。
【００５３】
上述の実施形態は、本発明を制限するものではなく、説明するものであり、当業者は、添付の請求項の範囲を逸脱することなく、多くの代替の実施形態を設計することができることに注意すべきである。請求項において、括弧内に置かれた任意の参照符号は、請求項を制限するものとして解釈されるべきでない。「含む、有する」という語は、請求項に列挙されるもの以外の構成要素又はステップの存在を除外しない。構成要素に先行する「a」又は「an」という語は、このような構成要素の複数の存在を除外しない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。
【００５４】
上述したように、ここに概説される方法は、画素データの単一の色成分に対して、又は色成分（例えば赤、緑及び青、又はシアン、マゼンタ、イエロー及びキー）のうち２又はそれ以上のものの加重和に対して、実施されることができる。
【００５５】
図３に関して記述された医用イメージング方法は、図２に示される方法の最終ステップ３１の実施を更に含むことができる。その場合、それは、信号発生器によって供給されるゲーティング信号の周波数を制御するために使用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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