(57)【要約】【課題】生体信号に含まれる情報の抽出処理時間を短縮できる、情報抽出装置を提供すること。【解決手段】計測された生体信号に含まれる情報を抽出する情報抽出装置であって、テンプレート信号と前記生体信号とを前記テンプレート信号の位相を変えて比較する比較部と、位相を変えて比較した結果が所定の条件を満たす場合、前記生体信号に最も近似するテンプレート信号から取得される情報を出力する取得情報出力部と、位相を変えて比較した結果が前記所定の条件を満たさない場合、前記生体信号に比較されるテンプレート信号の波形幅を調整する波形幅調整部とを備えることを特徴とする、情報抽出装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測された生体信号に含まれる情報を抽出する情報抽出装置であって、
テンプレート信号と前記生体信号とを前記テンプレート信号の位相を変えて比較する比較部と、
位相を変えて比較した結果が所定の条件を満たす場合、前記生体信号に最も近似するテンプレート信号から取得される情報を出力する取得情報出力部と、
位相を変えて比較した結果が前記所定の条件を満たさない場合、前記生体信号に比較されるテンプレート信号の波形幅を調整する波形幅調整部とを備えることを特徴とする、情報抽出装置。
【請求項２】
前記波形幅調整部は、位相を変えて比較した結果が前記所定の条件を満たすように、前記波形幅を調整する、請求項１に記載の情報抽出装置。
【請求項３】
前記波形幅が調整されても、位相を変えて比較した結果が前記所定の条件を満たさない場合、テンプレート信号に比較される対象が前記生体信号の中で変更される、請求項２に記載の情報抽出装置。
【請求項４】
前記比較部は、前記生体信号と前記生体信号に比較されるテンプレート信号との一致度を該テンプレート信号の位相を変えて演算する、請求項１から３のいずれか一項に記載の情報抽出装置。
【請求項５】
前記所定の条件は、各位相での一致度のばらつき基準である、請求項４に記載の情報抽出装置。
【請求項６】
前記波形幅調整部は、各位相での一致度のばらつきが前記ばらつき基準を満たさないとき、前記波形幅を短くする、請求項５に記載の情報抽出装置。
【請求項７】
前記最も近似するテンプレート信号は、各位相と各位相での一致度との組み合わせを複数使って推定されたテンプレート信号である、請求項４から６のいずれか一項に記載の情報抽出装置。
【請求項８】
前記比較部は、位相の異なる複数のテンプレート信号について、基準位相及び該基準位相から波形幅以上変えた位相で、前記生体信号と比較を行う、請求項１から７のいずれか一項に記載の情報抽出装置。
【請求項９】
前記取得情報出力部は、前記複数のテンプレート信号と前記生体信号との比較結果に基づいて、前記最も近似するテンプレート信号から取得される情報を出力する、請求項８に記載の情報抽出装置。
【請求項１０】
計測された生体信号に含まれる情報を抽出する情報抽出方法であって、
テンプレート信号と前記生体信号とを前記テンプレート信号の位相を変えて比較し、位相を変えて比較した結果が所定の条件を満たす場合、前記生体信号に最も近似するテンプレート信号から取得される情報を出力し、位相を変えて比較した結果が前記所定の条件を満たさない場合、前記生体信号に比較されるテンプレート信号の波形幅を調整することを特徴とする、情報抽出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測された生体信号に含まれる情報を抽出する情報抽出装置及び情報抽出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
計測された生体信号に含まれる情報を抽出する技術に関する先行技術文献として、例えば特許文献１が知られている。特許文献１には、計測された心拍信号からテンプレート信号を作成し、この作成したテンプレート信号と計測された心拍信号との相関係数に基づいて、計測された心拍信号に含まれる所望の情報を取得する、信号ピーク測定システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８６２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来技術では、計測された心拍信号等の生体信号に含まれる所望の情報を取得するには、一定時間計測された生体信号を加算平均しなければならないため、生体信号に含まれる情報の抽出処理時間が増大する。
【０００５】
本発明は、生体信号に含まれる情報の抽出処理時間を短縮できる、情報抽出装置及び情報抽出方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、
計測された生体信号に含まれる情報を抽出する情報抽出装置であって、
テンプレート信号と前記生体信号とを前記テンプレート信号の位相を変えて比較する比較部と、
位相を変えて比較した結果が所定の条件を満たす場合、前記生体信号に最も近似するテンプレート信号から取得される情報を出力する取得情報出力部と、
位相を変えて比較した結果が前記所定の条件を満たさない場合、前記生体信号に比較されるテンプレート信号の波形幅を調整する波形幅調整部とを備えることを特徴とする、情報抽出装置を提供するものである。
【０００７】
また、上記目的を達成するため、本発明は、
計測された生体信号に含まれる情報を抽出する情報抽出方法であって、
テンプレート信号と前記生体信号とを前記テンプレート信号の位相を変えて比較し、位相を変えて比較した結果が所定の条件を満たす場合、前記生体信号に最も近似するテンプレート信号から取得される情報を出力し、位相を変えて比較した結果が前記所定の条件を満たさない場合、前記生体信号に比較されるテンプレート信号の波形幅を調整することを特徴とする、情報抽出方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、生体信号に含まれる情報の抽出処理時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】情報抽出装置の一例である。
【図２】情報抽出方法の一例である。
【図３】テンプレート信号の波形の一例である。
【図４】生体信号の一例である。
【図５】生体信号に含まれる原信号及びノイズの一例である。
【図６】一致度の演算方法の一例を説明するための図である。
【図７】テンプレート信号を時間軸上でシフトしたときの波形の一例である。
【図８】波形幅の長いテンプレート信号の一例である。
【図９】波形幅の長いテンプレート信号を使用した場合の一致度の演算結果である。
【図１０】情報抽出装置の一例である。
【図１１】情報抽出処理方法の一例である。
【図１２】テンプレート信号の波形の一例である。
【図１３】一致度の演算方法の一例を説明するための図である。
【図１４】特徴量の算出方法の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って説明する。
【００１１】
＜情報抽出装置及び情報抽出方法の第１の例＞
図１は、第１の実施形態である情報抽出装置１の構成を示したブロック図である。情報抽出装置１は、テンプレート信号と計測された生体信号とを比較することで、その計測された生体信号に含まれる心拍等の生体情報を抽出するものである。
【００１２】
情報抽出装置１は、生体信号検出器３１と、基準生体信号格納部３２と、基準生体信号変数調整回路３３と、２信号一致度演算回路３４と、一致度判定回路３５と、基準生体信号変数演算回路３６とを備えている。基準生体信号格納部３２と、基準生体信号変数調整回路３３と、２信号一致度演算回路３４と、一致度判定回路３５と、基準生体信号変数演算回路３６は、例えばＣＰＵを備えるマイクロコンピュータによって構成されている。
【００１３】
生体信号検出器３１は、計測された人体の生体信号を出力する検出部である。生体信号検出器３１は、例えば、レーザーやマイクロ波等の電磁波を人体に照射し、その人体からの反射波に基づいて、その人体の生体情報を含んだ生体信号を出力する。生体信号検出器３１から出力される生体信号は、例えば、人体への照射波と人体からの反射波との位相差信号である。
【００１４】
生体信号検出器３１は、例えば、このような電磁波を照射することによって、心臓の拍動に伴う皮膚あるいは筋肉の微細な変化に応じて計測された生体信号を出力する。このように計測された生体信号には、心拍に対応したピーク成分が生体情報として含まれているため、このピーク成分の間隔から、心拍の間隔を測定できる。電磁波の使用によって、服を着たままでも、非接触で、心拍等の生体情報が含まれる生体信号を計測できる。
【００１５】
なお、計測された生体信号を出力する手段は、生体信号検出器３１でもよいし、生体信号検出器３１によって計測された生体信号を格納するメモリ等の格納部でもよい。
【００１６】
基準生体信号格納部３２は、生体信号検出器３１により計測された生体信号に比較される基準生体信号（テンプレート信号）を特定する情報を予め格納する格納手段である。基準生体信号格納部３２の具体例として、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリが挙げられる。また、テンプレート信号を特定する情報は、例えば、テンプレート信号を特定する式の係数情報でもよいし、テンプレート信号上の点を特定する座標データ（例えば、波形強度（波形振幅）と位相とによって構成される座標データ）でもよい。
【００１７】
テンプレート信号は、計測対象である生体信号の時間に関する特徴量を変数とする基準生体信号である。計測対象である生体信号の時間に関する特徴量として、例えば、波形幅及び位相が挙げられる。
【００１８】
基準生体信号変数調整回路３３は、生体信号検出器３１により計測された生体信号に比較されるテンプレート信号の変数を調整する調整部である。テンプレート信号が波形幅及び位相を変数としている場合、基準生体信号変数調整回路３３は、テンプレート信号の位相を調整することが可能な位相調整部と、テンプレート信号の波形幅を調整することが可能な波形幅調整部とを有している。
【００１９】
２信号一致度演算回路３４は、生体信号検出器３１により計測された生体信号と、基準生体信号変数調整回路３３により変数が調整されるテンプレート信号とを、時間に関する特徴量について比較する比較部である。２信号一致度演算回路３４は、例えば、波形幅及び位相を変数とするテンプレート信号と生体信号検出器３１により計測された生体信号とを、そのテンプレート信号の位相を変えて比較する。２信号一致度演算回路３４は、例えば、生体信号検出器３１により計測された生体信号と該生体信号に比較されるテンプレート信号との一致度を、該テンプレート信号の位相を変えて演算する一致度演算部を有している。
【００２０】
一致度判定回路３５は、位相を変えて比較した結果が所定の条件を満たしているか否かについて判定する判定部である。一致度判定回路３５は、例えば、２信号一致度演算回路３４によって位相を変えて演算された一致度が所定の条件を満たしているか否かについて判定する。所定の条件については後述する。
【００２１】
基準生体信号変数演算回路３６は、位相を変えて比較した結果が後述の所定の条件を満たしていると一致度判定回路３５によって判定された場合、計測された生体信号に最も近似するテンプレート信号から取得される情報を、該生体信号に含まれる情報として出力する取得情報出力部である。また、基準生体信号変数演算回路３６は、位相を変えて比較した結果が後述の所定の条件を満たしていないと一致度判定回路３５によって判定された場合、計測された生体信号に比較されるテンプレート信号の変数の更新値を新たに作成する更新値作成部を有している。
【００２２】
図２は、第１の実施形態である情報抽出方法のフローチャートの一例である。以下、図１の構成を参照して、図２内の各ステップについて詳細に説明する。
【００２３】
［ステップＳ４１：テンプレート信号の作成］
基準生体信号変数調整回路３３は、基準生体信号格納部３２に予め設定された変数の初期値（波形幅の初期値及び位相の初期値）を使用して、生体信号検出器３１により計測された生体信号との比較に使用されるテンプレート信号を予め作成する。
【００２４】
図３は、計測された生体信号に比較されるテンプレート信号の波形の一例を示した図である。テンプレート信号の波形は、計測対象である生体信号の標準的な波形の形状及び波形幅に基づいて決定されるとよい。図３に例示されるテンプレート信号に含まれる三角パルスの波形は、心拍に伴い三角波形状に変動する体表面の変位を計測対象として想定して決定されたものである。なお、図３のテンプレート信号に含まれる三角パルスの波形幅と波形強度については、簡単化のため、任意の値及び単位を用いている。図３の場合、三角パルスの波形幅は８（＝１３−５）秒であり、三角パルスの波形強度は４（＝５−１）である。
【００２５】
［ステップＳ４２：一致度演算回路への２信号の入力］
生体信号検出器３１により計測された図４の波形を有する生体信号と基準生体信号変数調整回路３３によって作成された図３の波形を有するテンプレート信号が、２信号一致度演算回路３４に入力される。図４に例示される生体信号の波形は、図５に例示される心拍一拍分の原信号とランダムノイズとを重畳させることによって、心拍に伴い変動する体表面の変位をレーザー変位計で計測したときの波形を擬似的に再現したものである。
【００２６】
［ステップＳ４３：２信号の一致度の演算］
２信号一致度演算回路３４は、図４の生体信号と図３のテンプレート信号との一致度を図３のテンプレート信号の異なる位相毎に演算する。２信号一致度演算回路３４は、図６（ａ）（ｂ）に示されるように、テンプレート信号Ｔ（ｔ）を時間軸上で順次シフトさせる（グラフ上では、左から右へシフトさせる）。そして、テンプレート信号Ｔ（ｔ）がシフトするごとに図６（ｃ）の生体信号Ｓ（ｔ）と時間軸上でシフトしたテンプレート信号Ｔｎ（ｔ）とを乗算し、その乗算値を積分する。
【００２７】
テンプレート信号Ｔ（ｔ）のシフト量ｎは、生体信号のサンプリング周期（ここでは、１）から特徴量検知分解能要求を満足する最大シフト値までの値に適宜選択されるとよい。以下では、テンプレート信号Ｔ（ｔ）の単位シフト量を１として説明する。
【００２８】
生体信号Ｓ（ｔ）とテンプレート信号Ｔｎ（ｔ）との一致度が高いシフト量ｎでは、積分値が大きくなり、一致度が低いシフト量ｎでは、積分値が小さくなる。
【００２９】
各シフト量ｎにおける一致度をＭ（ｎ）とした場合、一致度演算は式（１）のように表現される。
【数１】
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【００３０】
積分範囲［ａ，ｂ］は、計測対象となる生体信号の標準的な波形幅以上の範囲を設定するとよい。
【００３１】
図６（ｄ）は、式（１）を使い、図４の生体信号Ｓ（ｔ）と図３のテンプレート信号Ｔ（ｔ）との一致度を、テンプレート信号Ｔ（ｔ）の時間軸上の異なるシフト量ｎ毎に演算した結果である。
【００３２】
図６（ｄ）に示されるように、シフト量ｎが４のときの一致度が最も高くなる。図７は、図６（ａ）のテンプレート信号を４シフトさせた波形であり、この波形を有するテンプレート信号Ｔ４（ｔ）が生体信号Ｓ（ｔ）と最も近似していることになる。図７のテンプレート信号Ｔ４（ｔ）のピーク時刻は９であり、これは図５の原信号のピーク時刻９と一致する。つまり、図４のノイズが重畳しているときの生体信号のピーク時刻８ではなく、図５の原信号のピーク時刻９が抽出されている。このように、ノイズが重畳した生体信号から原信号のピーク時刻の抽出が、パルス幅及び位相を変数とする比較的簡易なテンプレート信号を用いることで可能となる。
【００３３】
［ステップＳ４４：一致度の判定］
計測対象となる生体信号に対して、適切なテンプレート信号が用いられなければ、原信号のピーク時刻を精度よく抽出できない。これを解消するため、一致度の演算結果に対して、その有意性の判定を実施する。
【００３４】
例として、図３のテンプレート信号の三角パルスよりも波形幅の長い三角パルスを有するテンプレート信号（図８）を用いた場合、上述の式（１）に従って一致度Ｍ（ｎ）を演算すると、図９のようになる。
【００３５】
図６（ｄ）の一致度の演算結果と図９の一致度の演算結果とを比較すると、図９の波形は、図６（ｄ）の波形よりも平坦化しているため、最高の一致度のときのシフト量（ピーク時刻）の検知が困難である。
【００３６】
そこで、一致度判定回路３５は、ステップＳ４４において、シフト量毎に演算された一致度が所定の条件を満たすか否かによって、シフト量毎に演算された一致度の有意性を判定する。例えば、一致度演算結果より得られた図６（ｄ）の一致度波形に基づいて得られる特徴量（偏差等）に対して目標値を設定し、その目標値を満足するか否かによって、一致度演算結果の有意性が判定される。
【００３７】
具体的には、一致度判定回路３５は、例えば、各位相での一致度（つまり、シフト量毎に演算された一致度）のばらつきが所定のばらつき基準を満たすか否かを判定する。例えば、一致度判定回路３５は、シフト量毎に演算された一致度の標準偏差が所定の閾値以上の場合、シフト量毎に演算された一致度のばらつきが所定のばらつき基準を満たしていると判定し、シフト量毎に演算された一致度の標準偏差が所定の閾値未満の場合、シフト量毎に演算された一致度のばらつきが所定のばらつき基準を満たしていないと判定するとよい。また、例えば、一致度判定回路３５は、シフト量毎に演算された一致度の最大値と最小値との差が所定の閾値以上の場合、シフト量毎に演算された一致度のばらつきが所定のばらつき基準を満たしていると判定し、シフト量毎に演算された一致度の最大値と最小値との差が所定の閾値未満の場合、シフト量毎に演算された一致度のばらつきが所定のばらつき基準を満たしていないと判定するとよい。
【００３８】
［ステップＳ４７：変数出力］
基準生体信号変数演算回路３６は、シフト量毎に演算された一致度の有意性があると判定された場合、テンプレート信号Ｔ（ｔ）の位相をシフトさせた期間内で最も原信号に近似する図７のテンプレート信号Ｔ４（ｔ）のピーク時刻９及び波形幅８を出力する。すなわち、図７のテンプレート信号Ｔ４（ｔ）のピーク時刻９及び波形幅８が、計測された生体信号に含まれる情報として抽出される。
【００３９】
［ステップＳ４５，Ｓ４６：新しい変数によるテンプレート信号の作成］
ステップＳ４４においてシフト量毎に演算された一致度の有意性がないと判定された場合、基準生体信号変数演算回路３６は、ステップＳ４５において、テンプレート信号の変数（ここでは、パルス幅）の更新値を新たに決定する。そして、ステップＳ４６において、基準生体信号変数調整回路３３は、その新たに決定された変数の更新値を用いて、生体信号検出器３１により計測された生体信号との比較に使用されるテンプレート信号を作成する。
【００４０】
ステップＳ４６において、例えば、基準生体信号変数調整回路３３は、シフト量毎に演算された一致度がばらつき基準等の所定の条件を満たすように、計測された生体信号に比較されるテンプレート信号の波形幅を調整する。シフト量毎に演算された一致度がばらつき基準等の所定の条件を満たすまで、テンプレート信号の波形幅の調整は繰り返されるとよい。
【００４１】
基準生体信号変数調整回路３３は、例えばシフト量毎に演算された一致度の演算結果が図９のように所定のばらつき基準を満たしていない場合、その演算結果が所定のばらつき基準を満たすように、生体信号に比較されるテンプレート信号の波形幅を短くすると好適である。これにより、図９の波形を、図６（ｄ）の波形に近づけることができる。
【００４２】
ステップＳ４５のテンプレート信号の変数の更新値の決定については、これまで決定された更新値と該更新値を用いたときの一致度の演算結果との間の傾向に基づいて、ばらつき基準等の所定の条件を満足させる更新値が推定されるとよい。また、更新値のとりうる範囲が予め指定され、そのとりうる範囲の中でランダムに更新値が決定されてもよい。また、更新値が、そのとりうる範囲の下限値から順次漸増されてもよいし、又は、そのとりうる範囲の上限値から順次漸減されてもよい。
【００４３】
また、テンプレート信号の波形幅の調整が繰り返されても、シフト量毎に演算された一致度の演算結果がばらつき基準等の所定の条件を満たさない場合、計測された生体信号の中でテンプレート信号に比較される対象（計測された生体信号）が変更されるとよい。これにより、ばらつき基準等の所定の条件が満たされないときの処理が無限に繰り返されることを防止できる。
【００４４】
例えば、ばらつき基準等の所定の条件が満たされないときの比較処理の繰り返し回数を予め設定しておく。そして、ばらつき基準等の所定の条件がその設定回数以内に満たされない場合、それまで比較処理対象とされていた生体信号は、次の比較処理対象とされる生体信号に変更される。この場合、これまでの一致度の演算結果のうち、ばらつき基準等の所定の条件に最も近い演算結果（もしくは、その条件を最も直前に満たした演算結果）を用いて、最も一致度の高いテンプレート信号から取得される情報が出力されてもよい。
【００４５】
＜情報抽出装置及び情報抽出方法の第２の例＞
第１の実施形態では、予め作成されるテンプレート信号の個数は１つであるが、第２の実施形態では、複数（以下の本説明例では２つ）である。この２つのテンプレート信号は、位相のみが予め異なった同一形状の波形を有している（時間軸上で予めシフトしている）。各テンプレート信号と計測された生体信号との特徴量を比較する際、第１の実施形態のテンプレート信号の最小単位のシフト量は、生体信号のサンプリング周期から特徴量検知分解能要求を満足する最大シフト値までの値に適宜選択されるとしていた。第２の実施形態の各テンプレート信号の最小単位のシフト量は、各テンプレート信号の波形幅以上の位相差とする。
【００４６】
そして、計測された生体信号と第１のテンプレート信号との比較と、計測された生体信号と第２のテンプレート信号との比較を、第１の実施形態と同様の手順で実施する。位相が互いに予め異なる各テンプレート信号を用いて得られた２つの比較演算結果の傾向に基づいて、検知対象となる特徴量が抽出される。このように、比較演算に位相差が予め存在する複数の同一波形形状のテンプレート信号を用いることで、比較演算回数を低減でき、情報抽出処理時間を大幅に短縮できる。
【００４７】
図１０は、第２の実施形態である情報抽出装置２の構成を示したブロック図である。上述の実施形態と同様の構成についての説明は省略又は簡略する。
【００４８】
情報抽出装置２は、生体信号検出器７１と、基準生体信号格納部７２と、基準生体信号変数調整回路７３と、基準生体信号位相調整回路７４と、２信号一致度演算回路７５と、特徴量算出回路７６と、処理結果判定回路７７と、基準生体信号変数演算回路７８とを備えている。基準生体信号格納部７２と、基準生体信号変数調整回路７３と、基準生体信号位相調整回路７４と、２信号一致度演算回路７５と、特徴量算出回路７６と、処理結果判定回路７７と、基準生体信号変数演算回路７８は、例えばＣＰＵを備えるマイクロコンピュータによって構成されている。
【００４９】
図１１は、第２の実施形態である情報抽出方法のフローチャートの一例である。以下、図１０の構成を参照して、図１１の各ステップについて詳細に説明する。上述の実施形態と同様のステップについての説明は省略又は簡略する。
【００５０】
［ステップＳ８１：テンプレート信号の作成］
基準生体信号変数調整回路７３は、基準生体信号格納部７２に予め設定された変数の初期値（波形幅の初期値及び位相の初期値）を使用して、位相差が予め存在する２つの比較用のテンプレート信号を予め作成する。
【００５１】
図１２は、計測された共通の生体信号に比較される複数のテンプレート信号の波形の一例を示した図である。各テンプレート信号間の位相差は、各テンプレート信号の波形幅以下である。基準生体信号変数調整回路７３は、第１のテンプレート信号のテンプレート波形１を作成し、基準生体信号位相調整回路７４は、第１のテンプレート信号に対して波形幅以下の位相差だけ遅らせた第２のテンプレート信号のテンプレート波形２を作成する。
【００５２】
図１２の場合、位相差は２、波形幅は共に８である。各テンプレート信号の波形は、計測対象である生体信号の標準的な波形の形状及び波形幅に基づいて決定されるとよい。図１２に例示される各テンプレート信号に含まれる三角パルスの波形は、心拍に伴い三角波形状に変動する体表面の変位を計測対象として想定して決定されたものである。
【００５３】
［ステップＳ８２：一致度演算回路への生体信号と２つのテンプレート信号の入力］
生体信号検出器７１により計測された図４の波形を有する生体信号と基準生体信号変数調整回路７３及び基準生体信号位相調整回路７４によって作成された図１２の波形を有する２つのテンプレート信号とが、２信号一致度演算回路７５に入力される。
【００５４】
［ステップＳ８３：生体信号と２つのテンプレート信号との一致度の演算］
２信号一致度演算回路７５は、予め位相の異なる図１２のテンプレート信号それぞれについて、基準位相及び該基準位相から波形幅以上変えた位相の２箇所の位相タイミングで、前記生体信号と比較を行う。２信号一致度演算回路７５は、図４の生体信号と図１２のテンプレート信号それぞれとの一致度を、図１２のテンプレート信号それぞれについて、２箇所の異なる位相毎に演算する。
【００５５】
２信号一致度演算回路７５は、例えば図１３（ａ）〜（ｄ）に示されるように、各テンプレート信号を時間軸上で１波形幅と同じ又はそれ以上の時間だけシフトさせる（グラフ上では、左から右へ１波形幅と同じ時間分だけシフトさせる）。そして、各シフト量において図１３（ｅ）の生体信号との一致度が演算される。一致度の演算方法は、図２のステップＳ４３と同様である。一致度の演算は、各テンプレート信号それぞれについて、２回行われる（すなわち、２つのテンプレート信号で計４回）。テンプレート信号の波形幅が計測対象である生体信号の標準的な波形幅に設定されている場合は、１波形幅分だけ離れた２箇所のシフト量の位置で一致度を用いることで、特徴量の演算が可能である。１波形幅分だけ離れた２箇所のシフト量の位置の間に、目的とする特徴量（この場合、ピーク）が存在するためである。一致度の演算回数は４回である（２テンプレート信号×１生体信号×２シフト）。
【００５６】
図１３において、上述の式（１）を使って一致度Ｍ（ｎ）を演算すると、図１３（ａ）と図１３（ｅ）との一致度計算１の結果は、９４．４（５）であり、図１３（ｂ）と図１３（ｅ）との一致度計算２の結果は、９６．９（１３）であり、図１３（ａ）と図１３（ｃ）との一致度計算３の結果は、１１４．５（７）であり、図１３（ａ）と図１３（ｄ）との一致度計算４の結果は、９１．９（１５）である。括弧内の数字は、一致度演算に用いたテンプレート信号のピーク位置を表す。
【００５７】
[ステップＳ８４：特徴量の算出]
図１４は、ステップＳ８３で得られた４つの演算結果に基づき、横軸をテンプレート信号の各ピーク位置（各位相）とし、縦軸を各ピーク位置における一致度の演算結果としてプロットしたものである。特徴量算出回路７６は、プロットされた複数の組み合わせ点を最小二乗法で多数項近似して推定される新たなテンプレート信号を作成し、そのテンプレート信号の頂点位置を演算する（図１４の場合、「９．４」）。この値は、生体信号の原信号成分のピーク値９とほぼ一致する。つまり、本手法を用いることで、より少ない計算処理回数で抽出対象となる特徴量を抽出することができる。また、ここで、多数項近似にて特徴量を算出したが、近似式は多項式に限られず、計測対象に応じてより適した近似式を用いればよい。
【００５８】
［ステップＳ８５：処理結果の判定］
第１の実施形態例と同様に、処理結果判定回路７７は、ステップＳ８３の一致度の演算結果の有意性を判断する。また、処理結果判定回路７７は、ステップＳ８４で計算された特徴量についても、その有意性を判断する。特徴量の有意性の判定においては、例えば、想定されるピーク間隔等の許容値を明らかに逸脱する計算結果である場合、適切な特徴量抽出が行われていないと判定される。この判定条件は、検知対象となる特徴量に応じて適宜設定されるとよい。
【００５９】
［ステップＳ８９：特徴量の出力］
基準生体信号変数演算回路７８は、ステップＳ８５において、一致度及び特徴量の演算結果がいずれも有意性があると判定された場合、ステップＳ８４で演算された特徴量を出力する。これにより、各テンプレート信号と生体信号とのそれぞれの比較結果に基づいて、生体信号に最も近似するテンプレート信号から取得される情報が出力される。
【００６０】
［ステップＳ８６，Ｓ８７：新しい変数によるテンプレート信号の作成］
ステップＳ８５において、一致度及び特徴量の演算結果がいずれも有意性がないと判定された場合、基準生体信号変数演算回路７８は、ステップＳ８６において、各テンプレート信号の変数（ここでは、パルス幅）の更新値をいずれも新たに決定する。そして、ステップＳ８７において、基準生体信号変数調整回路７３は、その新たに決定された変数の更新値を用いて、生体信号検出器７１により計測された生体信号との比較に使用されるテンプレート信号を作成する。基本的な処理手順および処理の考え方は、上述の図２のステップＳ４５，Ｓ４６と同様である。
【００６１】
したがって、上述の本実施形態の情報抽出装置又は情報抽出方法によれば、テンプレート信号の作成過程において、実際に計測された生体信号を使用しないため、計測された生体信号からの情報抽出の処理時間を短縮できる。
【００６２】
また、波形幅と位相を変数としたテンプレート信号として、２値（例えば、−１と１）で形成される矩形波、三角波、ノコギリ波等の簡易なパルス信号を用いることができる。また、計測された生体信号の一周期内に発生する複雑な波形形状をテンプレート信号に再現する必要はない。したがって、情報抽出処理の簡略化が可能である。
【００６３】
また、従来の情報抽出処理では、ノイズを含んだ生体信号に対してフィルタ処理や平均化といったノイズ低減処理を実施することで所望の生体信号の波形を生成し、その生成したノイズ低減波形から情報を抽出することが一般的である。これに対し、本実施形態では、予め作成されたテンプレート信号から、実際に計測された生体信号に含まれる所望の生体情報を抽出できるため、情報抽出の処理構成の簡略化及び処理時間の短縮化が可能である。
【００６４】
また、自動車等の車両の乗員の生体信号を非接触で計測する場合などでは、その生体信号にエンジンや振動等の外来ノイズが多く含まれているが、本実施形態によれば、このようなノイズ環境でも、計測された生体信号から精度良く生体情報を抽出できる。
【００６５】
以上、情報抽出装置及び情報抽出方法を実施形態例により説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではない。他の実施形態例の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
【００６６】
例えば、生体信号が非接触で計測される例を示したが、本発明は、例えば検出用の電極を被験者に直接接触させて生体信号が計測される場合に適用してもよい。また、生体信号は、心拍に伴って計測される信号に限らず、脳波、筋電等の人体の他の生体運動に伴って計測される信号でもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１，２  生体信号特徴量抽出装置
３１，７１  生体信号検出器
３２，７２  基準生体信号格納部
３３，７３  基準生体信号変数調整回路
３４，７５  ２信号一致度演算回路
３５  一致度判定回路
３６，７８  基準生体信号変数演算回路
７４  基準生体信号位相調整回路
７６  特徴量算出回路
７７  処理結果判定回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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