(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
食事を撮影するためのカメラと、
食事に対して所定の位置及び角度で配置された複数色の複数のストロボと、
前記カメラによって撮影された食事の画像の色及び大きさを補正するために、基準となる複数の色及び大きさを有する基準試料と
を備え、
前記カメラにより、複数のストロボを用いて、前記基準試料が撮り込まれるように食事を撮影して、撮影された食事の種類及び量を測定するための食事の計測装置。
【請求項２】
前記カメラ及び前記ストロボが、食事に対して適宜の角度及び配置間隔に調整可能であるようにした支持台をさらに備えた請求項１に記載の食事の計測装置。
【請求項３】
前記基準試料は、平面型の基準尺であって、画像データの基準となる大きさを示すスケールと、基準となる複数の色付き部分を備えた請求項１又は２に記載の食事の計測装置。
【請求項４】
前記基準試料は、立体型の基準尺であって、
基準長を示す、複数の色及び形状付き部分と、
前記色及び形状付き部分の端面近傍に収納可能に支持された脚と
を備えた請求項１又は２に記載の食事の計測装置。
【請求項５】
前記基準試料は、基準長及び基準色を示すためのトレー、テーブルクロス及び食器類のいずれかのひとつ又は複数の組合せであることを特徴とする請求項１又は２に記載の食事の計測装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の食事の計測装置により得られた画像データを送信するホームターミナルと、
前記ホームターミナルからのデータを受信して、画像データに基づき、前記基準試料の色及び大きさを比較することにより、食事の種類及び量を分析するセンターと
を備えた食事の分析システム。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の食事の計測装置により得られた画像データを、通信回線を用いてサポートセンターと送受信する通信網と、
複数の前記通信網から受信されたデータを分析するサポートセンターと
を備えた食事の分析システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食事の計測装置及び分析システムに係り、特に、肥満、糖尿病、高血圧症、高脂血症、拒食・過食症等の治療や健康管理のために、個人が日常摂取する食事の種類及び量を、高い精度で計測する食事の計測装置及び分析システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人々の食生活は、豊かで多彩なものとなっている。しかし、この複雑化した社会では、人々は、偏食、運動不足等が習慣化した、いわゆる生活習慣病と呼ばれる状況に陥りやすくなっている。この生活習慣病は、肥満、糖尿病、高血圧症、高脂血症、拒食・過食症等の原因となる場合があり、実際、これらの病気を患う患者が急増している。特に、将来、糖尿病になっていくであろう人々（糖尿病予備軍）は、かなりの数になると予想される。また、多くの子供にまで、糖尿病、高血圧症が見られるようになっている。
【０００３】
そこで、これらの病気の治療や健康管理のため、本人又は看護者は、これらの患者が日常摂取した食事の種類及び量を、正確に把握することが求められる。このため、摂取された食事の量及び種類を、簡便で高精度に計測することが、切望されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
現状においては、本人又は看護者は、本人が実際に摂取した食事（食物及び飲み物等）そのものを、観察して、食事の量及び種類を類推してカード等に記入している。そして、定期的に栄養士が、そのカードを集めて、摂取された栄養内容を成分表に基づき解析している。さらに、この解析結果を、再度本人、看護者又は医者等に返送することで、本人の健康管理に役立てている。
【０００５】
しかしながら、人を介さないで簡便で精度が高く誤差の少ない方法は開発されていない。特に、カメラで各種食事を撮影することも考えられ、一部実行されているが、食事の量及び種類の識別精度を低下させる要因がいくつが存在する。例えば、（１）光源等の撮影条件の違いによる画像色調の変化（具体的には、例えば、蛍光灯の下では青灰色になってしまい、野菜や魚介類等の品種の識別が非常に困難となる可能性が高い。）。（２）光量等の撮影条件の違いによる画像色調の変化（具体的には、例えば、画像の上下・左右で色調が大きく異なり、色調調整の中心を何処に合わせるかが重要になる。特に、多様な食事が画像内全体に配置されている場合には、撮影条件によって問題となるケースも生じる。）。さらに、（３）各種食事を斜めの位置から撮影する場合、そのカメラの角度、被写体である各種食事との距離の違いによる各種食事の形状と大きさの変化（具体的には、例えば、手前は大きく、遠くは小さく写る。左右の位置の差による形状の“ゆがみ”など）。また、（４）容器の形状の偏差による内容物容積の推定誤差（具体的には、例えば、ご飯茶碗、味噌汁のお椀、牛乳の入ったコップなどの形状の違い、容器壁の肉厚の違いによる内容積の偏差）。
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、肥満、糖尿病、高血圧症、高脂血症、拒食・過食症等の治療や健康管理のために、個人が日常摂取する食事の種類及び量を、色及び大きさを補正することにより、高い精度で計測する食事の計測装置及び分析システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の解決手段によると、
食事を撮影するためのカメラと、
食事に対して所定の位置及び角度で配置された複数色の複数のストロボと、
前記カメラによって撮影された食事の画像の色及び大きさを補正するために、基準となる複数の色及び大きさを有する基準試料と
を備え、
前記カメラにより、前記基準試料が撮り込まれるように異なる位置からの複数のストロボを用い食事を撮影して、撮影された食事の種類及び量を測定するための食事の計測装置を提供する。
【０００８】
本発明の第２の解決手段によると、
上述の食事の計測装置により得られた画像データを送信するホームターミナルと、
前記ホームターミナルからのデータを受信して、画像データに基づき、前記基準試料の色及び大きさを比較することにより、食事の種類及び量を分析するセンターと
を備えた食事の分析システムを提供する。
本発明の第３の解決手段によると、
上述の食事の計測装置により得られた画像データを、通信回線を用いてサポートセンターと送受信する通信網と、
複数の前記通信網から受信されたデータを分析するサポートセンターと
を備えた食事の分析システムを提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
１．概略
図１は、本発明を適用した個人食生活習慣の評価システムの説明図である。
このシステムは、地域Ａを含む通信網１−１、地域Ｂを含む通信網１−２、及び通信網２を備える。通信網１−１は、地域Ａに含まれる適宜の被験者の食事（食物、飲み物等の食品）３−１、この食事３−１を撮影するデジタルカメラ４−１、このデジタルカメラ４−１に接続され、撮影された画像データを受信するホームターミナル５−１、このホームターミナル５−１からのデータを受信する基地局６−１、このデータを格納するローカルコンピュータ７−１、ローカルコンピュータ７−１に接続され、データを分析する分析センター８−１を備える。
【００１０】
また、同様に、通信網１−２は、地域Ｂに含まれる適宜の被験者の食事３−２、この食事３−２を撮影するデジタルカメラ４−２、このデジタルカメラ４−２に接続され、撮影された画像データを受信するホームターミナル５−２、このホームターミナル５−２からのデータを受信する基地局６−２、このデータを格納するローカルコンピュータ７−２、ローカルコンピュータ７−２に接続され、データを分析する分析センター８−２を備える。各通信網は、電話回線網、インターネット網、無線回線網、移動体網、専用回線網、ＩＳＤＮ網等、適宜の網を用いることができる。
【００１１】
通信網２は、基地局６−１及び６−２から送信されたデータを、送受信する送受信機９、この送受信機９に接続され、送信されたデータを格納する中央コンピュータ１０、さらに、専門家によるサポートセンター１１を備える。なお、上述した各種端末は、データを双方向又は片方向に通信できればよいので、物理的に接続される必要はなく、無線であっても良い。
【００１２】
ここで、このシステムの動作を説明する。但し、説明の重複を避けるため、地域Ａについてのみ説明する。
まず、地域Ａに含まれる被験者の食事３−１を、デジタルカメラ４−１によって撮影する（この撮影システムは、後述する）。デジタルカメラ４−１によってデジタル化されたデジタル画像は、ホームターミナル５−１に送信される。このデジタル画像は、ホームターミナル５−１から基地局６−１を経由して、ローカルコンピュータ７−１に伝送される。このローカルコンピュータ７−１に伝送された画像データは、分析センター８−１に送信され、各種基準データに基づいて簡単に分析される。この分析センター８−１の分析結果は、基地局６−１を経由し、再びホームターミナル５−１に伝送され、被験者又は看護者に提供される。
【００１３】
また、被験者等が再分析を希望する又は詳細分析を要する場合、この画像データは、基地局６−１を経由して、通信網２内の送受信機９に送信される。さらに、画像データは、専門家によるサポートセンター１１によって、詳細に分析される。この分析結果は、送受信機９、基地局６−１を経由して、ホームターミナル５−１に伝送され、被験者又は看護者等に提供される。
【００１４】
２．具体的な撮影システム
図２は、本発明に関する画像内の色調及び大きさを補正する撮影システムである。
このシステムは、例えば、被写体である被験者の食事２６に対して適宜の角度で設置されるストロボ支持台２５と、このストロボ支持台２５及び全ストロボ群に接続されているカメラ２０と、このストロボ支持台２５に適宜の間隔で配され、白色光を発するストロボ２１と、このストロボ２１から距離ａを隔て、赤色光を発するストロボ２２と、このストロボ２２から距離ｂを隔て、緑色光を発するストロボ２３と、このストロボ２３から距離ｃを隔て、青色光を発するストロボ２４とを備えている。また、被写体の食事２６の近くには、撮影の基準となる基準尺３０を配置し、カメラ２０の撮影視野に入れる。基準尺３０は、後述のように複数の標準色部分が設けられ、色調の補正を行うためのものである。また、後述のように基準尺３０の代わりに色・大きさの基準となる適宜の基準試料を用いるようにしてもよい。
【００１５】
この撮影システムよって、食事２６を撮影する場合、光源である各ストロボ２１〜２４は、食事２６と所定の距離を隔てたストロボ支持台２５上に所定の間隔で配されているので、各ストロボ２１〜２４の食事２６からの位置座標を容易に検出できる。さらに、各ストロボ２１〜２４の発光位置は、適宜の間隔（ここでは、距離ａ、ｂ、ｃ）に設定することができる。さらに、異なる入射角の光で数枚の“まばたき”撮影をする（ここでは、４枚）。この各ストロボ２１〜２４の発光の色調は、白、赤、緑、青であり、４枚の“まばたき”撮影による画像の“影”を読み取って、卓上の食事２６の形状、大きさ、種類及び品質までにも同時に検出できる。
【００１６】
また、各ストロボの光質を、白、赤、黄、緑、青など幅広く変えた状態で撮影すると共に、“まばたきカメラ”機能により、同一画像を上記の異なるストロボ光の下で複数枚撮影し、それぞれを相互に比較することで、既に得られているデータと照合し食事の種類を識別しても良い（例えば、ミックスサラダを構成する葉菜の種類は何か、レタスか、キャベツか、又は、その混合割合はどうか、等）。さらに、各ストロボの光量を適宜調整しても良い。
【００１７】
また、ストロボ光を全面に均一でなく、碁盤目に明暗の筋の入る様なストロボの投光を行っても良い。このストロボ光では、物体の大きさ、凹凸及びカメラからの位置に対するストロボから投光された光の明暗によって、後続する位置、長さ、高さのコンピューターによる補正が極めて容易になる。さらに、ストロボ光を全面に均一でなく、既知の間隔でレーザー・ドットが入るようなストロボの投光を行っても良い。このストロボ光では、ストロボ光の連続した明暗だけでなく、複数の定点の位置が画像中の何処に所在するかが判定できるので、物体の位置、長さ、高さの補正が精度良く行える。
【００１８】
なお、上述の「碁盤目のピッチ及びレーザー・ドット」の間隔を狭くすることで、立体的な容器の外面的な形状を類推することができる。具体的には、日常的に使用頻度の高い味噌汁のお椀等の各種容器の個別特性を事前に測っておくことができる。
【００１９】
次に、基準尺について説明する。
図３は、平面型の基準尺の構成図である。図示のように、平面型の基準尺３０は、例えば、所定の間隔で目盛りを付された物差し３１と、この物差し３１上に配された、４つの色付きタイル３２とを備える。この色付きタイル３２の色調は、それぞれ白、赤〜紫までの（各波長の色）複数を選択できる。この色付きタイル３２の幅は、それぞれ同じであって、物差し３１に付された目盛りに対応している。この色付きタイル３２は、洗浄や摩擦で落ち難い基準試料が塗装されていることが望ましい。平面型の基準尺３０では、縦・横の基準長を撮し込むことができる。さらに、色付きタイル３２の高さにより、基準となる高さを撮し込むこともできる。
【００２０】
図４は、立体型の基準尺の構成図である。図示のように、立体型の基準尺４０は、例えば、５つの色柄ブロック４１と、この色柄ブロック４１のうち下端側のものに対して回動自在に支持された脚４３、４５とを備える。この脚４３、４５には、それぞれ開口部４４、４６が開けられており、この開口部４４、４６と、下端側に位置する色柄ブロック４１の側面から伸びた凸部とが互いに回動自在に嵌め込まれている。色柄ブロック４１の側面には、図示のように、下側から上側にかけて、四角形、下向き三角形、ひし形、丸、上向き三角形がそれぞれ施されている。なお、各柄の内部に色を付けても外部に色を付けてもよい。また、基準長は各柄の大きさや一辺が所定の長さを示してもよいし、ブロックの一辺が基準長を示してもよい。さらに、スケールを付加してもよい。この脚４３、４５を、広げることによって、立体型の基準尺４０は、被写体に対して略鉛直に安定すると共に、適宜の角度からの撮影に十分に対応することができる。また、脚４３、４５を色柄ブロック４１の側面の長手方向と一致するように回動させることで、又は適宜収容、折りたたみ可能とすることで、立体型の基準尺４０は、コンパクトになり、携帯性が向上する。立体型の基準尺４０では、縦・横・高さの基準長を、画像中に撮し込むことができる。
【００２１】
なお、ストロボ２１〜２４の各色及び数、各ストロボ及びカメラの方向、高さ等の配置は、適宜変更することができる。また、基準尺の色及び数、大きさ、配置方向、形状等は、適宜変更することができる。さらに、カメラを移動させたり、複数のカメラを異なる位置に配置することにより、複数の方向から被写体を撮影するようにしてもよい。
【００２２】
３．撮影例
図５及び図６は、被験者の食事２６（例えば、寿司、弁当）に基準尺３０を添えて、撮影した画像を示す図である。
まず、色調の補正について説明する。上述のように、画像内に色調が既知の色付きタイル３２等の基準尺又は基準試料（白、赤〜紫までの各波長の色を複数）を包含して撮影することで、基準試料を包含して撮影された画像を得る。この画像に基づいて、偏差をコンピューターで補正することができる。また、基準尺の代わりに、洗浄や摩擦で落ち難い基準試料を塗装したトレーやテーブルクロス類を日常的に食卓上で使用したり、同じく、洗浄や摩擦で落ち難い基準試料を塗装した食器類に、多様な食事を盛り付けるようにしても良い。さらに、この基準尺又は基準試料を画像内の複数箇所に配置して、その間の位置的な色調変化をコンピューターで補間測定しても良い。具体的には、縁の四隅や中央部など適宜の（例えば、４〜８）箇所に、基準試料を塗装したトレー又は食器類を用いて、基準試料間で一定値以上の色調差が認められた位置に対して、補間補正を行うことができる。また、ポケットやハンドバックに簡単に収納できる小型の基準尺又は補助器具を用いても良い。
【００２３】
次に、基準尺又は基準試料（補助器具）を利用することによる、画像内の大きさ補正について説明する。食事と食器類の大きさ（容積）の測定精度を向上させるには、基準尺３０、４０を用いること等により、画像内に大きさが既知の基準試料を包含して撮影する。さらに、撮影時に長さの既知な次の基準使用を包含して撮影した画像の修正を行う。
【００２４】
また、容易に撮像できて長さが既知の目盛りを塗装したトレー、テーブルクロスや食器類を日常的に使用したり、容易に撮像できて長さが既知の目盛りを塗装した基準試料（補助器具）を、画像内に包含して撮影することが望ましい。なお、この補助器具は、単に長さだけでなく、既知角度を示すＬ平面型の補助器具、又は、画像内に既知の立体構造を持つ補正の基準となる補助器具を包含して撮影するための、長さと底面に対する角度を明確に示す立体型の補助器具であっても良い。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、肥満、糖尿病、高血圧症、高脂血症、拒食・過食症等の治療や健康管理のために、個人が日常摂取する食事の種類及び量を、色及び大きさを補正することにより、高い精度で計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した個人食生活習慣の評価システムの説明図。
【図２】本発明に関する画像内の色調及び大きさを補正する第１の撮影システム。
【図３】平面型の基準尺の構成図。
【図４】立体型の基準尺の構成図。
【図５】被験者の食事２６に基準尺３０を添えて、撮影した画像を示す図（１）。
【図６】被験者の食事２６に基準尺３０を添えて、撮影した画像を示す図（２）。
【符号の説明】
１−１、１−２、２  通信網
５−１、５−２  ホームターミナル
６−１、６−２  基地局
８−１、８−２  分析センター
１１  専門家によるサポートセンター
２０  カメラ
２１〜２４  ストロボ
２５  ストロボ支持台
２６  食事
３０  平面型の基準尺
４０  立体型の基準尺
【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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