(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
覚醒状態における人間の被検眼前眼部を含む顔の一定領域をビデオカメラで撮影し、このビデオカメラの映像信号を画像入力装置によりデジタル信号に変換し、コンピュータにより、前記デジタル信号を二値化して所定の時間間隔で瞳孔を含む虹彩部分の面積又は閉開瞼方向の直径を演算し、当該演算結果が０又は所定値以下であるときを閉瞼とし、前記演算結果から、所定時間内における平均開瞼時間又は所定時間内における平均閉瞼時間を演算しこれを出力することを特徴とする、瞬き検出システム。
【請求項２】
所定時間内における時系列的な閉瞼間隔を演算しこれを出力することを特徴とする、請求項１に記載の瞬き検出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、主としてドライアイの判定のための瞬き検出システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開平３−２０５０２４号公報には、被検眼の前眼部を観察するテレビカメラと、テレビカメラからの信号をフィールド単位で積分する積分部と、この積分部の出力の変化から瞬きを検出する検出部とを備え、前記積分部の出力が所定値以上のとき瞬きとして検出する瞬き検出システムが提案されている。
この瞬き検出システムは、視野計と併用されるもので、被検者の顔にドームを被せ、ドーム前面の窓に設けられた被検眼固定部に顔の被検眼部分を固定（額当てに額を当て、顎当てに顎を当てて固定する）して前方からテレビカメラで被検眼前眼部を観察するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記の瞬き検出システムは、前記積分部の出力が所定値以上であるときに瞬きとして検出するものであるから、半瞬き（ハーフブリンク）を検出するのが困難であるか、あるいは完全な瞬きとハーフブリンクとを識別するのが困難である。
また、被検者の顔にドームを被せ、被検眼前眼部をドーム前面の窓に設けられた被検眼固定部に顔の被検眼部分を固定して観察するので、被検者に緊張感を与え、被検者の精神を自然な状態に保って瞬きを検出することができない。すなわち、瞬きを検出することはできても、被検者の無意識的な瞬きを検出することはできないので、測定結果を眼科治療に役立てることができない。
【０００４】
この発明の目的は、前述のような欠点を改善するとともに、被検者の閉開瞼の状態を経時的に観察することができる瞬き検出システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明による瞬き検出システムは、前述の目的を達成するため、覚醒状態における人間の被検眼前眼部を含む顔の一定領域をビデオカメラで撮影し、このビデオカメラの映像信号を画像入力装置によりデジタル信号に変換し、コンピュータにより、前記デジタル信号を二値化して所定の時間間隔で瞳孔を含む虹彩部分の面積又は閉開瞼方向の直径を演算し、当該演算結果が０又は所定値以下であるときを閉瞼とし、前記演算結果から、所定時間内における平均開瞼時間又は所定時間内における平均閉瞼時間を演算しこれを出力することを特徴としている。
【０００６】
請求項２に記載の発明による瞬き検出システムは、請求項１に記載の瞬き検出システムにおいて、所定時間内における時系列的な閉瞼間隔を演算しこれを出力することを特徴としている。
【０００７】
前記いずれかに記載の瞬き検出システムにおいては、前記ビデオカメラにレコーダを付属させルのが好ましい。
【０００８】
【作用】
請求項１に記載の発明によれば、被検者を椅子にかけさせ、例えば被検者の顔の口から額まで程度の範囲をビデオカメラで撮影する。
撮影された映像信号を画像入力装置を介してコンピュータに入力し、コンピュータに付属するＣＲＴに画像を表示する。画像を見ながら瞳孔を含む虹彩部分と他の部分とが区別できる二値化レベルを選択し、この二値化レベルをコンピュータに付属する入力装置によって入力する。
被検眼（片眼）前眼部を含む測定範囲（走査範囲）を選択し、この測定範囲を前記入力装置からコンピュータに入力する。
以上のように準備して測定を開始すると、前記検出範囲内における白と黒（明るい点と暗い点）の二値画像の黒の部分の画素を加算することにより、瞳孔を含む虹彩部分の面積又は閉開瞼方向の直径が演算される。
演算の結果により閉瞼や開瞼及びそれらの量が分かるので、この演算を所定の時間（数十分の１秒）間隔で行うことにより経時的な閉開瞼の状態を検出することができる。
前記演算結果から、所定時間内における平均開瞼時間又は所定時間内における平均閉瞼時間を演算しこれを出力することにより、ドライアイの判定のための瞬き検出システムとなる。
【０００９】
請求項２に記載の発明による瞬き検出システムは、所定時間内における時系列的な閉瞼間隔を演算しこれを出力するので、経時的な閉開瞼の状態をより良く観察することができる。
【００１０】
ビデオカメラにレコーダを付属させると、事後適宜に撮影時における被検者の経時的な閉開瞼の状態を観察することができる。
【００１１】
【実施例】
以下この発明による瞬き検出システムの好ましい実施例を説明する。
図１はこの発明の実施例による検出システムのブロック図、図２は瞳孔と虹彩を含む部分に検出範囲（走査範囲）を設定した状態の被検眼前眼部の正面図、図３は検出結果をＣＲＴに表示した例の部分正面図、図４は図３のＣＲＴ表示の一部を拡大した状態の部分拡大正面図、図５は検出結果をプリンタで出力した例の平面図である。
【００１２】
図１において、１は被検者の顔ａの一部を撮影するビデオカメラ（白黒カメラ）、２はビデオカメラ１で撮影した映像を録画（タイムコード付）するＶＴＲ、３はビデオカメラ１からの映像信号をデジタル信号に変換する画像入力装置、４は変換されたデジタル信号を二値化するとともに、所定の時間間隔で瞳孔を含む虹彩部分の面積又は閉開瞼方向の直径を演算処理し、これを出力するコンピュータである。
コンピュータ４には、入力装置であるキーボード４０、出力装置であるＣＲＴ４１及びプリンタ４２が付属している。
ビデオカメラ１には、暗室ないし半暗室でも撮影できるように赤外線照明装置を併設するか、あるいは赤外線カメラを使用することができる。
【００１３】
この実施例の検出システムにより、以下に説明するような要領で瞬きを検出する。
被検者を普通の姿勢で椅子にかけさせ、被検者の顔ａから１．５〜２．０ｍ離れた位置で、かつ被検者の視線とほぼ同じかそれよりもやや低いレベルにテレビカメラ１を設置する。被検者の顎は、図示しない顎当てなどに載せて固定するのが好ましいが、固定しなくても差し支えない。
被検者には、顔ａから３ｍ前後離れて視線よりやや上方レベルに予め設置した図示しない目標を見るように指示する。
被検者が顔ａを多少動かしても被検眼前眼部ａ１が撮影範囲から外れないようにするため、被検者の顔ａの口から額までの部分がビデオカメラ１による撮影範囲に入るようにカメラ１のズームを調整する。
【００１４】
キーボート４０により、被検者の氏名，年齢，性別，カルテ番号その他の書誌的事項をコンピュータ４に入力する。これらはコンピュータ４に付属する図示しないメモリに格納される。
【００１５】
以上の準備の後ビデオカメラ１により撮影を開始すると、ＶＴＲ２で録画されるとともに、撮影されたビデオ信号は画像入力装置３を介してコンピュータ４に取り込まれる。
画像入力装置３は、ビデオカメラ１から走査線の方向に連続的に入る画像情報を、１／３０秒毎にその時点での明暗値に限定してデジタル値に変換するように予め設定されている。
コンピュータ４では予め設定された所定のしきい値により、画像入力装置３で変換されたデジタル信号を二値化するようにプログラムされており、このように処理された二値画像と、二値化されないビデオ画像とがオーバラップしてＣＲＴ４１に表示されるようになっている。
【００１６】
ＣＲＴ４１に表示された画像を観察しながら、瞳孔及び虹彩と他の部分とを区別することができるしきい値を選択してキーボード４０からコンピュータ４に入力すると、以後はこの新たなしきい値で二値化される。
表示された画像上で、図２のように被検眼前眼部ａ１の瞳孔と虹彩とを含む一定の四角の測定範囲ａ２を設定すると、この測定範囲ａ２内における画素の着色された点（暗い点）がコンピュータ４によって加算され、順次図示しないメモリに格納される。
【００１７】
前述の演算結果により、その時点の瞳孔を含む虹彩の面積が明らかになるので、その面積が所定のレベル以下に急激に減じたときを瞬き（閉瞼）として検出することができる。そして、以上の処理手順が１／３０秒毎に行われることによって、瞬きを経時的に検出することができる。
この実施例では、前述の処理手順が所定時間（この例では最高２００秒）繰り返された後、前記の加算結果は、ＣＲＴ４１に表示することができるとともに、プリンタ４２から出力することができるようにプログラムされている。
またこの実施例では、前記の演算結果をコンピュータ４により微分演算して閉開瞼の変化時間を求めるようにプログラムされている。
【００１８】
図３はこの実施例の検出システムにおける前記演算結果をＣＲＴ４１へ経時的にグラフ化して表示した例であり、縦軸ｂの方向には瞳孔を含む虹彩の面積が、横軸ｃの方向には時間（秒単位）がそれぞれ表示されている。
演算結果が所定の値以下であったとき、すなわち瞬きと判定されたときは、横軸ｃの部分の下方に瞬き判定印ｄが表示されるようになっている。各瞬き判定印ｄは幅が異なっているが、この幅の差は閉瞼時間の差を示している。
図３のグラフ化表示は、例えば図４にその一部が例示してあるように、これを拡大して表示することができるようになっている。
図３及び図４のように、演算結果をグラフ化表示することによって、ハーフブリンクを含む経時的な閉開瞼の状態を観察することができる。
なお、図３及び図４には図示されていないが、撮影年月日、撮影の開始時間と終了時間、カルテ番号、被検者の氏名，年齢，性別その他の書誌的事項も表示されるようになっている。
【００１９】
図５はこの実施例のシステムによる測定結果のプリンタ４２の出力の例が示されており、ｅのブロックには書誌的事項、ｆのブロックには所定時間（６０秒間）内における経時的な閉開瞼のグラフ化表示、ｇのブロックには所定時間（６０秒間）内における閉開瞼の回数とその時間、ｈのブロックには所定時間（６０秒間）内における閉開瞼の最大，最小，平均の時間がそれぞれ表示されている。
ブロックｆにおいては、横軸ｃに沿って時間が表示され、横軸ｃの上に瞬き判定印ｄが表示されている。印ｄの幅がそれぞれ異なるのは閉瞼している時間がそれぞれ異なっていることによる。
【００２０】
前記実施例の検出システムでは、瞳孔を含む虹彩の面積を一定の時間間隔で演算するように構成されているが、その閉開瞼方向の直径を演算するように構成することができる。後者の方法によるときは、図２の測定範囲ａ２を設定するときに、当該範囲ａ２の幅を狭めて設定するか、あるいは当該範囲ａ２を瞳孔部分を通る垂直線状に設定すればよい。
【００２１】
【発明の効果】
この発明による請求項１に記載の瞬き検出システムは、被検眼前眼部をカメラで撮影し、所定の時間間隔で瞳孔を含む虹彩の面積又はその閉開瞼方向の直径を演算することによって閉開瞼を検出し、前記演算結果から、所定時間内における平均開瞼時間又は所定時間内における平均閉瞼時間を演算しこれを出力するので、ドライアイの判定のための瞬き検出システムとなる。
【００２２】
請求項２に記載の瞬き検出システムによれば、経時的な閉開瞼の状態をより良く観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例による検出システムのブロック図である。
【図２】瞳孔と虹彩を含む部分に検出範囲（走査範囲）を設定した状態の被検眼前眼部の正面図である。
【図３】検出結果をＣＲＴに表示した例の部分正面図である。
【図４】図３のＣＲＴ表示の一部を拡大した状態の部分拡大正面図である。
【図５】検出結果をプリンタで出力した例の平面図である。
【符号の説明】
ａ  被検者の顔
ａ１  被検眼前眼部
ａ２  測定範囲
ｂ  縦軸
ｃ  横軸
ｄ  瞬き判定印
ｅ，ｆ，ｇ，ｈ  ブロック
１  ビデオカメラ
２  ＶＴＲ
３  画像入力装置
４  コンピュータ
４０  キーボード
４１  ＣＲＴ
４２  プリンタ
【図１】
0003563459.tif 000002
【図２】
0003563459.tif 000003
【図３】
0003563459.tif 000004
【図４】
0003563459.tif 000005
【図５】
0003563459.tif 000006