JPH07313491A - 体格測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】非接触及び短時間で体表面積、体容積、任意部
位の長さや周囲長などの測定が、正確に行なうことがで
きる体格測定装置の提供。 【構成】光学的手段１８により可視レーザー光或いは近
赤外レーザー光１９を回転しながら被検者の体表面上に
照射し、照射されたレーザー光を撮影手段１７により画
像として取り込み、得られた情報から体表面、体容積等
体格的特徴を測定する際に、併せて体格測定中の体動を
測定し、その体動を評価し体動量が多く、計測誤差が大
きくなる場合には再度測定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、病院・保健所・各種の
健康管理センタ等において被検者の身長や体重ばかりで
なく、体表面積・体容積・任意の部分の周囲測定等の体
格的特徴を測定する体格測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】身長計や体重計による体格測定は、身体
の発達や肥満の度合いを知るために一般的に行なわれて
いることは周知の如くである。従来は身長と体重を別々
の測定装置で測定していたが、最近では身長計と体重計
を一台の装置にまとめた自動式の身長体重測定装置が実
用化されている。肥満等についてさらに詳細なデータを
得ようとすると、体表面積、体容積、胴回り等任意の部
位の周長を測定することが必要となってくる。

【０００３】例えば体容積を求めようとした場合、一般
的に被検者は図２に示したように、息を止めたままで水
中に潜り、計測を行なう必要がある。しかし、幼児・老
人・病人等にとってこの様な場合、様々な危険や計測の
長時間化などが伴うため決して望ましいものではない。

【０００４】また、被検者の各部位の周長測定では、巻
尺を用いて胴回りや胸囲を測定してるので、各々の部位
を個別に測ることになり、この場合も計測の長時間化と
いう問題点があった。

【０００５】このような問題点を克服するために、レー
ザー光を被検者表面に照射し、その位置を画像として取
り込み、被検者の全周が測定可能となるように回転さ
せ、回転情報や画像情報から体表面積、体容積などを非
接触に算出するものがある。

【０００６】しかし、被検者は立位状態で計測を行なう
ため、仮に計測中に被検者が動いてしまった場合、正確
な値を算出する事は不可能になってしまうという問題点
があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は上記
問題点を鑑みてなされたもので、すなわち、身長、体重
を含め上記の体表面積、体容積任意部分の周囲長等の測
定を一度にかつ短時間で行なうことが可能な体格測定装
置において、計測中の被検者の体動を検出し、体動量が
大きい場合には再計測を行なうようにし、計測の精度を
向上させることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を解決
するために、可視レーザー光或いは近赤外レーザー光を
被検者の体表面上に照射させる光学的手段と、前記体表
面上に照射されたレーザー光を画像として取り込むレー
ザー投光帯撮影手段と、前記光学的手段と前記レーザー
投光帯撮影手段とにより被検者のほぼ全周が測定可能と
なる回転手段と、前記光学的手段と前記レーザー投光帯
撮影手段と前記回転手段とを制御するそれぞれの制御手
段と、前記各手段にて得られた情報から体表面積、体容
積、任意部位の周長、身長など体格的特徴を算出する演
算手段とを備えた体格測定装置において、被検者の体格
測定中体動量を測定する体動量測定手段と、前記体動量
測定手段において測定した体動量が所定のレベルを越え
た場合に再度体格測定の一部或いは全部を行なうように
制御する体動評価手段とから構成されることを特徴とす
る。

【０００９】また、体動評価手段としては、重量計を用
いて重量の時間的変動を測定する方法、または、画像間
の階調値の時間的変動を測定する方法が好ましい。

【００１０】前者は、測定が簡単で測定装置としても簡
便であり、後者は、呼吸等のわずかな動きにも対応して
体動を検出することができる。

【００１１】

【作用】本発明によれば、可視光レーザー装置或いは近
赤外レーザー装置から出力されたレーザー光は、スキャ
ニングミラーで反射し、測定台上の被検者の体表面上
に、走査され、残像現象によって体表面上のレーザー光
は１本の線（レーザー投光帯）のように見える。この線
を前記レーザー光を照射した方向に対し基準位置を中心
として９０度よりも小さな異なる角度から眺めると、レ
ーザー投光帯の線は曲線となり、この曲線は被検者の体
の凹凸を反映する。この曲線をＴＶカメラで撮影し、そ
れを画像処理演算部にて画像処理すると、被検者の鉛直
線に沿った体の凹凸曲線の状態のデータが得られる。そ
してこのレーザー照射方向と画像の撮影方向および被検
者から見た両者の中心角の回転角度像が再構築される。
このとき体表面積、体容積、画面上で指定された部位の
長さや周長、身長が算出されるとともに必要に応じてモ
ニタ画面上に表示される。

【００１２】計測中に、被検者の体動を検出し、体動量
が大きい場合には再計測を行うようにし、正確な体格測
定を行えるようにしている。

【００１３】また、これらモニタ画面上に表示された被
検者の立体画像を含むすべてのデータおよび算出された
値は、オペレーターの指示によってプリンタ等への出力
や他の装置へのデータ転送もできる。

【００１４】なお、レーザー光を被検者の体表面上に照
射させる光学的手段であるレーザー光出力部やレーザー
投光帯撮影部や回転機構部の制御、および演算パラメー
タ等の指定は、演算処理制御装置のキーボード、マウ
ス、ライトペン等の入力装置の中から選ばれる１つ以上
の入力装置で行なわれる。

【００１５】

【実施例】

（実施例１）図１に本発明における実施例１を示す。本
体格測定装置は、体格及び体動量測定部１２と画像処理
及び体動評価部１３との二つに大別できる。

【００１６】図８は、本体格測定装置のレーザー光照射
方向とレーザー投光帯撮影手段であるＴＶカメラとの撮
影方向の関係を円柱座標を用いて表したものであり、位
置基準棒２２はｚ軸と同一直線上にある。ここでｚ軸上
の同一鉛直面内に光軸をもつ幾つかのレーザ光はレーザ
ー光出力部が１系統とみなし、また同様にｚ軸上の鉛直
面内に光軸を持つ幾つかのＴＶカメラはレーザー投光帯
撮影部が１系統とみなすこととする。

【００１７】このとき図３に示すように実施例１の体格
及び体動量測定部１２は、レーザー光出力部が１系統
と、レーザー投光帯撮影部が１系統と、レーザー光出力
部とレーザー投光帯撮影部が被検者の全周を回転するた
めの回転機構部と、体格測定中連続的に被検者の全体重
量あるいは体重量の一部をモニタする体動量測定装置と
から構成される。

【００１８】レーザ光出力部では、まず電源３６に接続
されたレーザー光源装置３１で発振したスポット状のレ
ーザー光１９は、レーザー光で帯状に拡大させる手段
（ビームエキスパンダレンズ）３２により帯状に広げら
れる。レーザー光源装置３１は、ＹＡＧレーザー、炭酸
ガスレーザーなどがあるが、小型化、低消費電力の観点
から半導体レーザーが好ましく用いられ、光学フィルタ
３０により実質的に８３０ｎｍの波長のレーザー光１９
が得られる。また、レーザー光の差分を取るために、レ
ーザー光をＯＮ，ＯＦＦさせるために間欠的に照射で
き、リスポンスが優れている観点からも半導体レーザー
が好ましく用いられる。この帯状に広げられたレーザー
光は被検者の体表面で１本の線（レーザー投光帯）とし
て照射される。図８に示すように、レーザー光の照射方
向とｚ軸の中心角がθ₁異なる方向からｚ軸へ向けて撮
影手段としてのＴＶカメラ１７を設置すると、体表面形
状を反映したレーザー投光帯の曲線が撮影できる。被撮
影帯はレーザー投光帯であるので、レーザー光の波長の
みを実質的に透過する光学フィルタ３０を用いて、レー
ザー光のみを選択的に撮影しても良い。

【００１９】図１及び図３によるとＴＶカメラ１７は１
系統に１つであるが、ＴＶカメラは１系統につき２つ以
上でも良く、この場合被検者の身体を鉛直方向に分割し
て撮影することが良く、これらの同一系統内のＴＶカメ
ラ間のθ方向の光軸がずれないように補正しておくこと
が望ましい。

【００２０】実施例の実施態様においてはレーザー光出
力部が１系統と、レーザー投光帯撮影部が１系統を備え
ている。

【００２１】回転機構部は、前記レーザー光出力部と前
記レーザ投光帯撮影部による被検者の鉛直方向の凹凸測
定を全周にわたって行なうためのものである。図８に示
すように１回の測定でレーザー光１９とＴＶカメラ１７
が被検者を見るθ方向の角度が、両光軸の中心角θ₁を
保ったまま被検者の周りをほぼ全周回転する。

【００２２】本実施態様における回転機構部の構成は、
図１と図３に示すようにスキャニングミラー１８が設置
された柱１５があり、ＴＶカメラ１７を設置するアーム
１６は柱１５に固定されている。柱１５の上端は回転円
盤２１に固定され、位置基準棒２２のある回転円盤２１
の回転中心では、支柱２０に組み込まれたモーター３７
によって回転円盤２１が回転するように支柱２０と接続
されている。

【００２３】回転円盤２１及び柱１５にはレーザー光源
装置３１、ＴＶカメラアンプ３５等が組み込まれ、これ
らへの電源供給と各装置の制御信号やＴＶカメラ１７の
映像信号などの伝達は、回転円盤２１と支柱２０の接続
部にあるスリップリング３８を通して行なわれる。ま
た、回転円盤２１の回転角度情報は、支柱２０に設けら
れた角度センサ３９（例えばロータリエンコーダ）より
画像演算部１３及び体動評価部に送られる。

【００２４】ここで回転円盤２１を回転させるためのモ
ーター３７は支柱でなく回転円盤２１側に組み込まれて
いても良く、また上記電源供給や上記各信号の伝達方法
はスリップリング３８を用いず、可能で有ればコード等
による有線や無線を用いても差し支えない。さらに、回
転円盤２１は図１に示すような被検者の上部から吊るさ
れる構造ではなく、柱１５の下端が測定台の外側を回る
回転台に固定される構造であっても良い。

【００２５】本体格測定装置における被検者の体表面形
状の測定は、被検者体表面のレーザー光の照射部から発
するレーザー光形状を画像として取り込み、これの画像
処理と観測した角度の画像演算処理とにより被検者の体
格を３次元位置データとして再現するものである。

【００２６】しかし、体格測定中に被検者が動いた場
合、そのまま体表面形状を測定してしまうと、体動量が
体表面形状の変化として計測され計測誤差が大きくなっ
てしまうため、本実施例においては、リアルタイムで計
測値を出力する重量計を体動量測定手段として用いる。
重量計２４は測定台２３に備え付けられ、体表面計上測
定中は、被検者の一部もしくは全体が重量計上にあるよ
うに被検者の立つ位置を調整する。体表面形状測定中の
重量計の出力値を縦軸、時間を横軸にとれば、図９に示
すようになる。図９（ａ）の部分は重量計出力の変動が
小さく、計測中に被検者の体動が少なく体表面形状の計
測精度も良好な場合を示す、図９（ｂ）の部分は重量計
出力の変動が大きく、被検者の体動量が多くこのままで
は体表面形状の計測精度が悪くなる場合を示す。

【００２７】画像処理部及び体動評価部のブロック図を
図４に、画像処理部及び体動評価部のフローチャートを
図５，図６，図７に示す。

【００２８】画像の取り込みはＴＶカメラ１７で行なう
（ステップＳ４０）。本実施態様によると、取り込んだ
レーザ光の帯のアナログ画像信号は、Ａ／Ｄ変換器によ
ってデジタル信号に変換され、フレームメモリに格納さ
れる（ステップＳ４１）。

【００２９】次に前処理部（ステップＳ４２）では、図
５の画像処理部の処理フローチャートに示すように、デ
ジタル化された取り込み画像は、閾値によって２値化処
理される（ステップＳ５０）。２値化されたデータは、
ノイズ除去（ステップＳ５１）、細線化処理（ステップ
Ｓ５２）が行なわれ、ＴＶカメラのレンズの歪補正（ス
テップＳ５３）が施され、レーザー光の位置データを得
ることが出来る。Ｓ５０からＳ５３は、それぞれ独立し
た機能を持つ処理なので、処理順序はこの場合に限るわ
けではない。

【００３０】前処理が終了し、２値化されたデータは各
画面に付いて角度情報と共にテーブルメモリに蓄積され
る（ステップＳ４４）。

【００３１】この時体動評価部では、前述の処理と平行
して、あるいは前述の角度情報などがメモリに蓄積され
る度に、図７の演算処理フローに示すように、重量計の
データを取り込み（ステップＳ７０）、回転円盤角度が
初回取り込みの角度か判定し（ステップＳ７１）、初回
でない場合には前回取り込んだ重量計のデータと今回取
り込んだ重量計のデータの差の絶対値を求め（ステップ
Ｓ７２）、差の絶対値と予め設定した閾値を比較し（ス
テップＳ７３）、閾値を越える場合には最初から体表面
形状測定を行なうよう回転円盤、角度センサ、画像処理
部などに信号を送り（ステップＳ７４）、閾値以下の場
合にはＳ７０に戻る処理が行なわれる。

【００３２】体動評価部からの出力が、体表面形状の測
定を中断すべき信号であった場合、回転円盤制御用のモ
ーターの回転や画像処理部の演算等は途中で中止され、
計測中に体動があり精度良い計測が不可能になった主旨
の警告をプリンタ１４に印刷、あるいはモニタ上に表示
し、体格計測装置を操作するオペレータに確認を促す。

【００３３】体動評価部から測定を中断すべき信号が出
力されない場合、図４にある演算制御装置では、図６の
演算処理フローに示すように、テーブルメモリのデータ
を読み込み（ステップＳ６０）、位置基準棒２２の座標
によってデータ修正が施され（ステップＳ６１）、この
データを基に３次元形状データの再構成処理を行い（ス
テップＳ６２）、体表面形状データを生成する（ステッ
プＳ６３）処理が被検者のほぼ全周に渡って取り込まれ
た全てのデータに対して行なわれる（ステップＳ６
４）。

【００３４】このデータから計測ルーチンにより体表面
積、体容積などを算出する（ステップＳ６５）。また、
モニタ画面上にカーソルで示した部位の周囲長等を算出
する。 被検者全体が重量計にのっている場合には、重
量計の出力がそのまま体重となるため、このまま体重計
として用いることが可能であり、算出した他の体格パラ
メータと同様にモニタ画面上に表示される（ステップＳ
４７）とともにＶＴＲ等に撮影画面情報とともに記録さ
れる。さらに数値データはプリンタより出力される（ス
テップＳ４８）。

【００３５】実施例１では重量計を一つとしが、測定台
上に２つの重量計を設置し、右足・左足それぞれを一つ
の重量計上にのせることで、２つの重量計の時間的変化
を検出することで、検査台上の被検者のバランスを定量
化し体動の評価を行なうことも可能である。

【００３６】実施例１では体動評価パラメータとして、
計測中の重量計の出力値を用いたが、本発明では、その
他の値を体動評価とパラメータとして用いることも可能
である。

【００３７】（実施例２）体動評価パラメータとして、
差分画像の画素値を用いた方法を実施例２として示す。

【００３８】全体の構造は、実施例１と同様体格測定部
と画像処理及び体動評価演算部との２つに大別される。

【００３９】体格測定部において、レーザー出力部では
画像処理部及び体動評価演算部（以下単に画像処理部と
する）からの出力信号に基づいて、レーザー光の出力の
ＯＮ／ＯＦＦ制御が可能とする。

【００４０】実施例１と同様に、回転円盤を回転させ、
角度情報は角度センサにより画像処理部に送られる。

【００４１】回転角度が画像を取り込む値に達した場
合、画像処理部からレーザー出力部にレーザー光を照射
する制御信号（以下ＯＮ信号）が出力され、その出力を
基にレーザー出力部ではレーザー光を被検者に対して照
射する。画像処理部ではＯＮ信号を出力してから、１枚
の画像取り込みを行なう（画像Ａ（図１０（Ａ））とす
る）。画像の取り込みが終了した後、画像処理部からレ
ーザー出力部にレーザー光を照射しない制御信号（以下
ＯＦＦ信号）が出力され、その出力を基にレーザー出力
部ではレーザー光の照射を止める。画像処理部ではＯＦ
Ｆ信号を出力してから再び１枚の画像取り込みを行なう
（画像Ｂ（図１０（Ｂ））とする）。画像Ａと画像Ｂ
は、短くとも１ビデオレート以上の時間的隔たりがある
ように取り込みを行なうが、この間に回転円盤の回転量
は無視出来るレベルに小さいものとする。

【００４２】画像Ａのある位置の画素階調値から同位置
に対応する画像Ｂの画素階調を減算する処理全画像領域
に渡って行なった画像を差分画像とすると、画像Ａと画
像Ｂの取り込み間に、被検者が静止していた場合、差分
画像にはノイズ成分を除けばレーザー光の影響による画
素階調値が反映される（図１０（Ｃ））。

【００４３】画像Ａと画像Ｂの取り込み間に、被検者の
体動が有った場合には、差分画像にはレーザ光の影響の
他に体動の影響による画素階調値が反映される（図１０
（Ｄ））。

【００４４】図１０（Ｃ）及び図１０（Ｄ）では差分値
のため一般的な画像のように階調値０もしくは正の値だ
けでなく負の階調値も存在するが、本実施例においては
正の領域を斜線で、負の領域を点線で示す。なお、本実
施例において背景は被検者より暗い階調値を有するもの
とするが、本発明においてはこれに限ったわけではな
い。

【００４５】本実施例において差分画像の全領域或いは
被検者画像周辺領域に対して各差分階調値の絶対値の累
計を求めた場合、図１０（Ｃ）に示すように体動が無い
場合は累計値は少なく、図１０（Ｄ）に示すように体動
がある場合には累計値が多くなる。

【００４６】このように差分画像階調値の絶対値の累計
は、体動量に依存した量と考えることができる。

【００４７】この量を画像取り込み毎に算出し、所定の
値と比較する事で、画像取り込み時の体動量の評価を行
なう。

【００４８】実施例２では、レーザー光が照射された画
像と照射されていない画像の差分を用いた場合の説明を
行なったが、本発明ではこれに限ったわけではない。２
枚の画像ともレーザー照射された場合においても、体動
量の測定は可能である。また、具体的体動量の評価パラ
メータとして、差分階調値の絶対値の累計を例示した
が、差分階調値分布の分散等を用いても同様の効果が得
られることは明らかである。

【００４９】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明は、非接
触で、身長、体重を含め上記の体表面積、体容積任意部
分の周囲長等の測定を一度にかつ短時間で行なうことが
可能な体格測定装置において、計測中の被検者の体動を
検出し、体動量が大きい場合には再計測を行なうよう体
動量評価手段を備えることにより、計測の精度を向上さ
せることができる。

【００５０】また、重量計を用いることにより計測中の
重量の時間的変動を測定し、体動量を評価することがで
きる。

【００５１】また、画像間の階調値の時間的変動を測定
することによっても、体動量を評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる体格測定装置の全体
構成を表す図である。

【図２】従来の体容積測定方法を表す図である。

【図３】本発明の実施例１に係わる体格測定装置の体格
測定部の構成を表す図である。

【図４】図３の体格測定装置の画像処理部演算部のブロ
ック図である。

【図５】図３の体格測定装置の画像処理演算部における
画像処理部の処理フローチャートを表す図である。

【図６】図３の体格測定装置の画像処理演算部における
演算処理フローを表す図である。

【図７】図３の体格測定装置の画像処理演算部における
体動評価演算処理フローを表す図である。

【図８】図３の体格測定装置のレーザー光照射方向とＴ
Ｖカメラ撮影方向の関係を円柱座標で表した図である。

【図９】体表面測定中の重量計出力の推移を表した図で
ある

【図１０】体表面測定中の画像処理図である。

【符号の説明】

１１ 被検者 １２ 体格測定部 １３ 画像処理部 １４ プリンタ １５ 柱 １６ アーム １７ ＴＶカメラ １８ スキャニングミラー １９ レーザー光 ２０ 支柱 ２１ 回転円盤 ２２ 位置基準棒 ２３ 測定台 ２４ 体重計 ２５ 水槽 ３０ 光学フィルタ ３１ レーザー光源装置 ３２ ビームエキスパンダレンズ ３５ ＴＶカメラアンプ ３６ 電源 ３７ モータ ３８ スッリプリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可視レーザー光或いは近赤外レーザー光を
   被検者の体表面上に照射させる光学的手段と、前記体表
   面上に照射されたレーザー光を画像として取り込むレー
   ザー投光帯撮影手段と、前記光学的手段と前記レーザー
   投光帯撮影手段とにより被検者のほぼ全周が測定可能と
   なる回転手段と、前記光学的手段と前記レーザー投光帯
   撮影手段と前記回転手段とを制御するそれぞれの制御手
   段と、前記各手段にて得られた情報から体表面積、体容
   積、任意部位の周長、身長など体格的特徴を算出する演
   算手段とを備えた体格測定装置において、被検者の体格
   測定中体動量を測定する体動量測定手段と、前記体動量
   測定手段において測定した体動量が所定のレベルを越え
   た場合に再度体格測定の一部或いは全部を行なうように
   制御する体動評価手段とを備えたことを特徴とする体格
   測定装置。