JP2016040541A - 信号処理装置、信号処理方法、並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】所定の情報を取得する。【解決手段】複数の波長の可干渉性を有する光を照射する光源部と、対象物に対して、光源部から照射された光による反射光の干渉状態を表すスペックル像を撮像する撮像部と、撮像部で撮像されたスペックル像を、波長毎に処理する処理部とを備える。処理部は、波長毎に取得されるスペックル像の変動量を解析することで、所定の情報を取得する。撮像部は、波長を分光するフィルタを備え、処理部は、フィルタにより分光されたスペックル像を処理する。光源部は、複数の対象物のそれぞれに、異なる波長の光を照射する。本技術は、センサに適用できる。【選択図】図１

Description

本技術は、信号処理装置、信号処理方法、並びにプログラムに関する。詳しくは、音声のような音に関する振動を検出する信号処理装置、信号処理方法、並びにプログラムに関する。

レーザ光のようなコヒーレントな光で、紙や壁などの粗面を照射し、その反射光や透過光を観察した場合、明暗の斑点模様を見ることができる。このような斑点模様は、スペックルパターン、単にスペックル、スペックル像などと称されている。また、このような模様を作る現象はスペックル現象などと呼ばれ、レーザの出現直後からその性質に関する研究が本格的に始められていた。

特許文献１では、対象物に照射したレーザ光の反射光によるスペックル像の振動から音信号を取得することが開示されている。

US2010-0226543

特許文献１に開示されている技術によると、スペックル像の振動周波数から音の振動周波数信号に、また信号振幅から音のレベルにそれぞれ変換し、取得することができる。しかしながら、１つの対象物からの音は計測できるが、複数の対象物の音を計測することは、開示されている技術では困難である。

本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、複数の対象物の音を計測できるようにするものである。

本技術の一側面の信号処理装置は、複数の波長の可干渉性を有する光を照射する光源部と、前記光源部から照射された光による反射光の干渉状態を表すスペックル像を撮像する撮像部と、前記撮像部で撮像された前記スペックル像を、前記波長毎に処理する処理部とを備える。

前記処理部は、前記波長毎に取得される前記スペックル像の変動量を解析するようにすることができる。

前記処理部は、隣接する異なる波長の信号の差分演算により、前記波長毎の信号に分離し、分離後の信号を用いて、前記波長毎のスペックル像を解析するようにすることができる。

前記撮像部は、前記波長を分光するフィルタを備え、前記処理部は、前記フィルタにより分光された前記スペックル像を処理するようにすることができる。

前記光源は、異なる周波数の光を照射する複数の光源から構成されるようにすることができる。

前記光源部は、複数の対象物のそれぞれに、異なる波長の光を照射するようにすることができる。

前記光源部は、複数の領域のそれぞれに、異なる波長の光を照射するようにすることができる。

前記処理部は、解析結果に基づき、前記複数の領域のうちの１領域を抽出し、抽出された領域内に、複数の領域を新たに設定し、前記光源部は、新たに設定された複数の領域のそれぞれに、異なる波長の光を照射するようにすることができる。

前記光源部は、前記対象物の同一部位、近接する部位、同一領域、または近接する領域に、異なる波長の光を照射するようにすることができる。

本技術の一側面の信号処理方法は、複数の波長の可干渉性を有する光を照射し、対象物に対して、照射された光による反射光の干渉状態を表すスペックル像を撮像し、撮像された前記スペックル像を、前記波長毎に処理するステップを含む。

本技術の一側面のプログラムは、複数の波長の可干渉性を有する光を照射し、対象物に対して、照射された光による反射光の干渉状態を表すスペックル像を撮像し、撮像された前記スペックル像を、前記波長毎に処理するステップを含む処理をコンピュータに実行させる。

本技術の一側面の信号処理装置、信号処理方法、並びにプログラムにおいては、複数の波長の可干渉性を有する光が照射され、対象物に対して、照射された光による反射光の干渉状態を表すスペックル像が撮像され、撮像されたスペックル像が、波長毎に処理される。

本技術の一側面によれば、複数の対象物の音を計測できるようになる。

なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

本技術を適用した信号処理装置の一実施の形態の構成を示す図である。 信号処理装置の計測の原理について説明するための図である。 信号処理装置の計測の原理について説明するための図である。 対象物について説明するための図である。 フィルタの色配置について説明するための図である。 信号処理部の構成について説明するための図である。 信号処理装置の動作について説明するためのフローチャートである。 領域の絞り込みについて説明するためのフローチャートである。 生体情報を取得する信号処理装置の構成を示す図である。 吸光スペクトルのグラフである。 記録媒体について説明するための図である。

以下に、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
１．信号処理システムの構成
２．信号処理システムの動作
３．生体情報を取得する実施の形態
４．記録媒体について

＜信号処理システムの構成＞
図１は、本技術を適用した信号処理システムの一実施の形態の構成を示す図である。図１に示した信号処理システム１０は、可干渉性光源１１−１乃至１１−４、カメラ部１２、および信号処理部１３を含む構成とされている。またカメラ部１２は、レンズ部２１、センサ部２２を含む構成とされている。

可干渉性光源１１-１乃至１１−４は、例えば、所定の色のレーザ光を発射する光源である。なお、以下の説明において、可干渉性光源１１−１乃至１１−４を、個々に区別する必要が無い場合、単に可干渉性光源１１と記載する。

本技術を適用した信号処理システム１０は、以下に説明するように、レーザ光等の可干渉（コヒーレンス）な光を対象物に照射し、対象物により反射された光による像（スペックル像）を撮像し、解析することで、音を計測する。

音の計測対象とされる対象物の個数に対応して、可干渉性光源１１は設けられる。例えば、図１に示した可干渉性光源１１は、４個設けられているため、４個の対象物を対象とした処理に用いることができる。

可干渉性光源１１−１乃至１１−４は、それぞれ異なる色の光を照射する光源である。色は可視できる色（波長）に限らず、可視できない色を用いることも可能である。また可干渉性光源には、可干渉が発生しやすい光が用いられる。

このように、可干渉性光源１１は、Ｎ個の対象物を計測対象とした場合、Ｎ色の可干渉性を有するＮ個の光源が用いられる。

カメラ部１２は、レンズ部２１とセンサ部２２を備え、図２を参照して説明するスペックル像を撮像する。レンズ部２１は、１または複数のレンズを含む構成とされている。センサ部２２は、可干渉性光源１１が発する色のみを透過するフィルタを備える構成とされている。

信号処理部１３は、カメラ部１２からの信号を処理する。例えば、複数の光源のスペックル像毎に、スペックル変動量を計算したり、光源毎に対象物の特性を計算したりする。

なお、図１では、信号処理システム１０に可干渉性光源１１、カメラ部１２、および信号処理部１３が含まれるように図示しているが、可干渉性光源１１、カメラ部１２、および信号処理部１３は、図１に示したように一体に構成された装置として構成することも可能であるし、別体で構成されていても良い。

可干渉性光源１１とカメラ部１２を別体とし、可干渉性光源１１とカメラ部１２を離れた位置に設置する構成とすることも可能である。また、カメラ部１２と信号処理部１３も、別体とし、カメラ部１２からの信号が有線や無線で信号処理部１３に供給される構成とすることも可能である。

図２，図３を参照し、カメラ部１２が撮像するスペックル像について説明する。空間上にある所定の物体、ここでは、粗物体５１に対して、可干渉性光源１１から所定の色のコヒーレントな光が照射される。粗物体５１に照射された光は、粗物体５１により反射され、その光は、散乱光となる。ここで、この散乱光によって形成される波動場を考える。

図３に示すように、粗物体５１にレーザ光などの可干渉光を照射すると、観測面５２上の任意の１点、例えば、図２のＰ点で観測される光の場は、粗面の異なる場所から反射されてきた、たくさんの光波が互いに干渉しあうことによって生じる。これらの光波がもつ位相は、粗面の凹凸の不規則性を反映してランダムであるため、干渉の結果できる光の空間的な強度分布もランダムになる。

この結果として、明暗の斑点模様が生じる。この斑点模様が、スペックル（スペックル像）などと称されている。このスペックル像は、物体が静止していれば静止状態(静的スペックル像)となり、粗物体５１が運動すれば運動状態(動的スペックル像)となる。この静的スペックル像または動的スペックル像は、粗物体５１との関係で生じるため観測可能である。

可干渉光として例えば、レーザ光を用いた場合、レーザ光は、進行方向、位相、波長が揃っている光であるため、エントロピーが低い。よって、スペックル像を観測するために用いる光としては、レーザ光のような可干渉光が用いられる。

可干渉光で照らされた物体が静止しているならスペックル（明るさの不均一さ）も変化せず一定だが、ごくわずかでも動き、揺らぎがあるものを照らした場合にはスペックルもそれに合わせて揺らぐ。その様子は、カメラ部１２（図１）で撮像することで観測することができる。

カメラ部１２は、スペックル像を観測する場合、粗物体５１を撮像するのではなく、スペックル場（観測面５２）にあるスペックル像を撮像する。スペックル場５２は、粗物体５１からある程度の距離が離れていれば存在し、スペックル場５２上のスペックル像を、カメラ部１２で観測することができる。ある程度の距離とは、粗物体５１に対して観測面５２が次式で示す距離よりも離れた位置である。

Ｄ＾２／４λ
この式において、＾２は、２乗を表し、Ｄは、レーザースポットサイズを表し、λは波長を表す。この式で表される距離以上に離れた位置に、スペックル像を観測する物平面、例えば、観測面５２が設けられればよい。

このように、対象物に可干渉光を照射し、そのスペックル像を観測することで、対象物の動きを観測することができる。例えば、対象物を人物としたとき、人物の喉に可干渉光を照射し、そのスペックル像を観測すれば、対象とされた人物の喉の動きを観測することができる。人の喉は、発話していろときに、動くため、人の喉に係わるスペックル像を観測することで、発話している状態であるか否かなどを計測できる。さらに振動数、振幅などを解析することで、発話内容を解析することも可能となる。

信号処理システム１０の信号処理部１３（図１）は、カメラ部１２で撮像されたスペックル像を解析することで、例えば、上記した振動数や振幅などの情報を取得し、さらに、それらの情報を解析することで、発話内容などを取得する。

以下、一例として、対象物が人物であり、その人物が発話している内容を解析する場合を例に挙げ、図１に示した信号処理システム１０の動作などについて説明する。

例えば、可干渉性光源１１−１から、所定の色、例えば、赤（Ｒ）色の可干渉光が人物の喉部分に照射され、カメラ部１２により赤色のスペックル像が観測される場合、カメラ部１２のセンサ部２２を、赤色の周波数帯域の光を透過するフィルタとすることで、照射された赤色の可干渉光によるスペックル像の信号を、信号処理部１３は、取得し、解析することができる。

可干渉光として１色の光を用いた場合、１個の対象物を観測できる。図１に示したように、複数の可干渉性光源１１−１乃至１１−４を用い、複数の色の光をそれぞれ複数の対象物に照射し、色毎にスペックル像を解析することで、複数の対象物を対象とした解析を行うことが可能となる。

例えば、図４に示すような状況を考える。図４に示した状況は、所定の空間に、４人の人が居る状況であり、これら４人の発話を、信号処理システム１０で解析したい状況を考える。４人の人を、人１０１、人１０２、人１０３、人１０４とする。

人１０１の喉部分１１１には、可干渉性光源１１−１から照射された光が当たっている。ここでは、赤（Ｒ）色の光であるとし、以下の説明においては、適宜、図などにＲと記述し、赤色の光であることを明示する。同様に、人１０２の喉部分１１２には、可干渉性光源１１−２から照射された光が当たっている。ここでは、緑（Ｇ）色の光であるとし、以下の説明においては、適宜、図などにＧと記述し、緑色の光であることを明示する。

同様に、人１０３の喉部分１１３には、可干渉性光源１１−３から照射された光が当たっている。ここでは、青（Ｂ）色の光であるとし、以下の説明においては、適宜、図などにＢと記述し、青色の光であることを明示する。人１０４の喉部分１１４には、可干渉性光源１１−４から照射された光が当たっている。ここでは、黄（Ｙ）色の光であるとし、以下の説明においては、適宜、図などにＹと記述し、黄色の光であることを明示する。

このように、可干渉性光源１１−１乃至１１−４から、それぞれ所定の波長の光が、人１０１乃至１０４のそれぞれの喉部分１１１乃至１１４に照射され、それぞれの喉部分１１１乃至１１４における動きが検出される場合、カメラ部１２のセンサ部２２は、図５に示すような色分けされたフィルタを有する。

可干渉性光源１１−１乃至１１−４から、それぞれ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、および黄（Ｙ）の光が照射される場合、それらの色を透過するフィルタがセンサ部２２に設けられる。フィルタは画素毎に色分けがしてあり、例えば、図５Ａのように配置されている。

図５中、横方向、および縦方向にそれぞれ付した１〜４の数字は、それぞれ行番号と列番号を示すために付した数字であり、説明のために付した数字である。行は、図中横方向（水平方向）であり、行番号は、図中左側に上から下方向に記載した番号であるとする。列は、図中縦方向（垂直方向）であり、列番号は、図中上側に、左から右下方向に記載した番号であるとする。以下、所定の位置にある画素を、画素（行番号、列番号）と記述し、例えば、１行、２列目の画素を、画素（１，２）と記述し、他の画素も同様に記載する。

画素（１，１）は、赤色の光を透過する画素（以下、Ｒ画素と記述する）であり、画素（１、２）は、緑色の光を透過する画素（以下、Ｇ画素と記述する）であり、画素（２，１）は、青色の光を透過する画素（以下、Ｂ画素と記述する）であり、画素（２、２）は、黄色の光を透過する画素（以下、Ｙ画素と記述する）である。

このように、２×２の４画素（以下、単位画素群と記述する）のそれぞれに、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素、Ｙ画素が割り当てられる。このような色配置の単位画素群が縦方向、横方向に所定数配置される。

また図５Ｂに示すような色配置でも良い。図５Ｂに示した色配置は、２×２の単位画素群は、同一の色の画素で構成されている。画素（１，１）、画素（１，２）、画素（２，１）、画素（２，２）から構成される単位画素群は、Ｒ画素で構成されている。画素（１，３）、画素（１，４）、画素（２，３）、画素（２，４）から構成される単位画素群は、Ｇ画素で構成されている。

画素（３，１）、画素（３，２）、画素（４，１）、画素（４，２）から構成される単位画素群は、Ｂ画素で構成されている。画素（３，３）、画素（３，４）、画素（４，３）、画素（４，４）から構成される単位画素群は、Ｙ画素で構成されている。

このように、単位画素群は、同一の色で構成されるような色配置のフィルタが用いられても良い。

また図示はしないが、列または行が同一の色で構成されるような色配置のフィルタが用いられても良い。例えば、１行目にはＲ画素が配置され、２行目にはＧ画素が配置され、３行目にはＢ画素が配置され、４行目にはＹ画素が配置されるような色配置のフィルタが用いられても良い。

ここで示した色配置（フィルタ）は、一例であり、他の色配置であっても良く、可干渉性光源１１で用いられる光の色を選択的に透過できるフィルタであればよい。

カメラ部１２のセンサ部２２（図１）は、例えば、図５Ａに示すような色配置のフィルタを備え、信号処理部１３は、同一の色の画素から得られる信号を処理する処理部を有する。図６に、信号処理部１３の構成を示す。

信号処理部１３は、Ｒ処理部１５１、Ｇ処理部１５２、Ｂ処理部１５３、およびＹ処理部１５４を備える。Ｒ処理部１５１は、センサ部２２のＲ画素で取得された信号を処理する処理部である。Ｇ処理部１５２は、センサ部２２のＧ画素で取得された信号を処理する処理部である。Ｂ処理部１５３は、センサ部２２のＢ画素で取得された信号を処理する処理部である。Ｙ処理部１５４は、センサ部２２のＹ画素で取得された信号を処理する処理部である。

このように、信号処理部１３は、センサ部２２で取得された信号を色毎に処理する処理部を有する。なお、信号処理部１３に、センサ部２２で取得された信号を色毎に分ける分離部を設けるようにしても良いし、カメラ部１２内に分離部を設け、色毎に信号が、信号処理部１３に供給されるようにしても良い。

図１、図４、図６を再度参照する。人１０１には、可干渉性光源１１−１からの赤（Ｒ）色の可干渉光が照射される。その赤色の可干渉光は、人１０１（喉部分１１１）で反射され、赤色のスペックル像を形成する。この赤色のスペックル像は、カメラ部１２のセンサ部２２のＲ画素で受光され、信号処理部１３のＲ処理部１５１にて処理される。

同様に、人１０２には、可干渉性光源１１−２からの緑（Ｇ）色の可干渉光が照射される。その緑色の可干渉光は、人１０２（喉部分１１２）で反射され、緑色のスペックル像を形成する。この緑色のスペックル像は、カメラ部１２のセンサ部２２のＧ画素で受光され、信号処理部１３のＧ処理部１５２にて処理される。

同様に、人１０３には、可干渉性光源１１−３からの青（Ｂ）色の可干渉光が照射される。その青色の可干渉光は、人１０３（喉部分１１３）で反射され、青色のスペックル像を形成する。この青色のスペックル像は、カメラ部１２のセンサ部２２のＢ画素で受光され、信号処理部１３のＢ処理部１５３にて処理される。

同様に、人１０４には、可干渉性光源１１−４からの黄（Ｙ）色の可干渉光が照射される。その黄色の可干渉光は、人１０４（喉部分１１４）で反射され、黄色のスペックル像を形成する。この黄色のスペックル像は、カメラ部１２のセンサ部２２のＹ画素で受光され、信号処理部１３のＹ処理部１５４にて処理される。

＜信号処理システムの動作＞
図７に示したフローチャートを参照し、図１に示した信号処理システム１０の動作について説明する。

ステップＳ１０１において、複数波長の光の照射が開始される。可干渉性光源１１−１乃至１１−４の各光源から、所定の色の光が対象物に対して照射される。ステップＳ１０１において、対象物毎に、異なる色の可干渉光が照射されるが、例えば、対象物が３つの場合、可干渉性光源１１−１乃至可干渉性光源１１−３が用いられ、可干渉性光源１１−４は用いられないようにしても良い。

すなわち対象物の数と同じ数の可干渉性光源１１が用いられるように制御されるように構成することも可能である。

ステップＳ１０２において、カメラ画像が入力される。カメラ部１２によりスペックル像が撮像される。ステップＳ１０３において、画素信号から各波長信号が分離される。上記したように、例えば、Ｒ画素で受光された画素信号、Ｇ画素で受光された画素信号、Ｂ画素で受光された画素信号、Ｙ画素で受光された画素信号に分離される。この分離は、上記したように、カメラ部１２で行われるようにしても良いし、信号処理部１３で行われるようにしても良い。

また、ステップＳ１０３における処理に、隣接画素信号の差分演算処理で、各波長信号の精度が向上するための処理が含まれるようにしても良い。例えば、青色と緑色は、周波数帯域で隣接する色であるため、Ｂ画素で受光された青色の光の信号には、緑色の光の信号成分も含まれている場合もあるし、Ｇ画素で受光された緑色の光の信号には、青色の光の信号成分も含まれている場合もある。

そこで、例えば、Ｂ画素で受光された青色の光の信号から、緑色の光の信号成分を減算することで、青色の光の信号成分のみが含まれるような信号に変換する処理が、ステップＳ１０３の処理として行われるようにしても良い。

このような処理は、対象物を撮影する撮像装置などで行われている補色分光および混色補正に係わる処理と同様に行うことができる。センサ部２２のカラーフィルタで分光された光をそのまま用いるのではなく、さらに、補色分光および混色補正に係わる処理などを行うことで、分光性能を向上させるようにしても良い。

ステップＳ１０４において、各波長のスペックル像が計測される。センサ部２２には、図５を参照して説明したように、可干渉性光源１１から照射される色を透過するフィルタが備えられており、フィルタを透過した色毎に、スペックル像が取得され、信号処理部１３の各部で処理（計測）される。

ステップＳ１０５において、スペックル像の変動量が計測される。信号処理部１３の各部は、入力されるスペックル像の変動量を計測する。そして、ステップＳ１０６において、スペックル像の変動量から、特徴量が抽出される。この特徴量は、最終的にどのような情報を取得するのかにより異なる。例えば、ユーザが発話した言葉を解析したい場合、解析に必要とされる特徴量、例えば、振動数、振動幅などが抽出される。

ステップＳ１０７において、対象物のデータが算出される。対象物のデータとは、例えば、音、声、脈、生体情報などである。

このようにして、複数の可干渉性光源１１から、異なる波長の光を、異なる対象物に照射し、異なる波長の光毎のスペックル像を撮像し、解析することで、異なる対象物のそれぞれから情報が取得される。

図４に示した例では、４人の人１０１乃至１０４に、異なる４色の可干渉光を照射し、人１０１乃至１０４のそれぞれが発話している内容を取得する例を挙げて説明した。次に、信号処理システム１０（図１）が適用される他の例について、図８を参照して説明する。

図８に示した例では、複数の人が比較的広範囲に分散している状態を表している。このような状態のときに、４領域に分け、それぞれの領域毎に可干渉性光源１１から所定の波長の光を照射する場合を考える。

ここでも、上記した場合と同じく、可干渉性光源１１−１からは、赤色の可干渉光が照射され、可干渉性光源１１−２からは、緑色の可干渉光が照射され、可干渉性光源１１−３からは、青色の可干渉光が照射され、可干渉性光源１１−４からは、黄色の可干渉光が照射されるとして説明を続ける。

領域２０１には、可干渉性光源１１−１からの赤色（Ｒ）の可干渉光が照射される。領域２０２には、可干渉性光源１１−２からの緑色（Ｇ）の可干渉光が照射される。領域２０３には、可干渉性光源１１−３からの青色（Ｂ）の可干渉光が照射される。領域２０４には、可干渉性光源１１−４からの黄色（Ｙ）の可干渉光が照射される。領域２０１乃至２０４に重なりがあっても良い。

このように複数の領域に可干渉光を照射し、それぞれの波長毎にスペックル像を観測し、その変動量を計測する。この場合、１領域内に複数の対象物（人）がいる場合、スペックル像を解析することで、例えば、音が大きい領域と小さい領域、人が多い領域と少ない領域などを検出することができる。

例えば、変動量が多い領域は、音が大きい領域であるとの解析結果が出される処理がなされる場合、そのような領域を検出し、そのような領域をさらに詳細に解析する場合を考える。

図８に示したように、時刻ｔ１においては、比較的広範囲の領域を設け、領域毎に、可干渉光を照射する。その結果得られるスペックル像を解析した結果、領域２０３の変動量が他の領域２０１，２０２，２０４よりも大きいと解析された場合、時刻ｔ２において、領域２０３が新たな全体の領域として設定され、処理が開始される。

すなわち図８を参照するに、時刻ｔ２においては、領域が絞り込まれ、領域２０３が位置した領域に、領域２１１乃至２１４が設定されている。領域２１１には、可干渉性光源１１−１からの赤色（Ｒ）の可干渉光が照射される。領域２１２には、可干渉性光源１１−２からの緑色（Ｇ）の可干渉光が照射される。領域２１３には、可干渉性光源１１−３からの青色（Ｂ）の可干渉光が照射される。領域２１４には、可干渉性光源１１−４からの黄色（Ｙ）の可干渉光が照射される。

このように、領域を絞り込みながら、この場合、音の大きな領域が検出される。このような処理を、例えば、スポーツ中継に適用した場合、音が大きく、盛り上がっていると推定される領域を抽出することができる。また監視カメラに適用した場合、音がする領域を検出し、検出された領域にいる人物を観測できるような処理が行えるようになる。

会議などの場合、時刻ｔ１において、会議室全体を対象として、変動量の大きい領域を検出し、時刻ｔ２において、変動量が大きいとして検出された領域を新たな全体の領域として設定し、変動量の大きな領域を検出する処理を実行する。

このような処理を繰り返すことで、最終的に人物を検出し、図４を参照して説明したような状態になるような処理が実行されるようにすることも可能である。すなわち、領域の絞り込みを繰り返し、人物を検出するまで絞り込みを繰り返す処理が実行されるようにしても良い。また、領域を絞り込むときの処理、人物を検出する処理、検出された人物の音を検出する処理は、それぞれ異なる処理として、適宜切り換えながら処理が行われるようにしても良い。

＜生体情報を取得する実施の形態＞
次に、本技術を適用した信号処理システム（信号処理装置）の他の実施の形態について説明する。本技術を適用することで、人の生体情報を取得する信号処理装置を構成することができる。図９は、信号処理装置３０１の構成を示す図である。

信号処理装置３０１は、光源部３１１と検出部３１２を備える。信号処理装置３０１は、人の所定の部分、例えば、腕３３１に当てられ、人の生体情報を取得する。光源部３１１は、図１に示した信号処理システム１０の可干渉性光源１１に該当し、複数の波長の光を腕３３１に照射する。

検出部３１２は、図１に示した信号処理システム１０のカメラ部１２と信号処理部１３に該当し、腕３３１から反射された光により生成されるスペックル像を観測し、所定の生体情報を検出する。検出される生体情報は、例えば、脈拍数、血圧、ヘモグロビンの量、血糖値などである。

脈拍や血圧は、血液の流れという動きを検出することで、検出することができる。ヘモグロビンや血糖値などは、所定の周波数が血流に当たり散乱した光によるスペックル像を解析することで、検出することができる。

例えば、図１０に、ヘモグロビンに関する波長と吸光係数との関係を表すグラフを示す。図１０において、横軸は波長であり、縦軸は、吸光係数を表す。また図中点線は、酸素化ヘモグロビン（Hb）の吸光係数を表し、実線は脱酸素化ヘモグロビン（HbO₂）の吸光係数を表す。

例えば、光源部３１１から７００ｎｍの波長の光と、９００ｎｍの波長の光を照射する場合を考える。７００ｎｍの波長の光が照射され、腕３３１で散乱した光により生成されるスペックル像を解析し、例えば、吸光係数に関する情報（以下、情報Ａとする）が取得されるとする。同様に、９００ｎｍの波長の光が照射され、腕３３１で散乱した光により生成されるスペックル像を解析し、例えば、吸光係数に関する情報（以下、情報Ｂとする）が取得されるとする。

情報Ａと情報Ｂを比較、例えば、差分演算を行うことで、腕３３１内に流れている血が、酸素化ヘモグロビンであるのか、脱酸素化ヘモグロビンであるのかを検出することができる。

脈拍、血圧、ヘモグロビン、血糖値など、検出したい情報に適した光の周波数は異なるが、本技術によれば、異なる周波数の光を照射して、異なる周波数毎に得られるスペックル像を解析して、異なる情報を取得することができる。

なお、上記したように、腕３３１に可干渉光を照射し、複数の情報を取得する場合、同一の箇所に可干渉光が照射されるのが好ましい。本技術によれば、光源部３１１から異なる波長の光を照射する際、同一または近接する部位（位置）に、複数の光を照射することができる。そして、同一または近接する部位に照射された複数の光のそれぞれの反射光により生成されるスペックル像を観測し、複数の情報を取得することができる。

すなわち、本技術によれば、複数の波長の可干渉光を、同一または近接する部位に、同タイミングで照射することができ、同一または近接する部位で、かつ同タイミングで、複数の情報を得ることができる。なお、部位と記載したが、１点に限定されず、所定の大きさを有する領域であっても良い。

なお、複数の情報を検出するとき、その検出したい情報の個数と、照射する可干渉光の数は、必ずしも一致していなくても良い。例えば、２個の可干渉光を用いて、２つのスペックル像を観測し、その２つの観測結果をそれぞれ用いて、２個の情報が検出されるようにしても良いし、２つの観測結果を用いた加算や減算を行うことで、１個の情報が検出されるようにしても良いし、または、２つの観測結果を用いた加算や減算を行うことで、３個の情報が検出されるようにしても良い。

なお、図１に示した可干渉性光源１１−１乃至１１−４は、それぞれ異なる周波数の光を照射するとして説明したが、照射する光の数と同数の可干渉性光源１１を設ける形態に、本技術の適用範囲が限定されるわけではない。例えば、可干渉性光源１１から照射される光の波長は可変とし、波長を所定の間隔で切り換えることで、複数の波長の光が照射されるようにしても良い。

周波数が切り換えられて、複数の周波数の光が照射されるようにした場合、信号処理部１３では、１つの波長の光を照射している間に得られるスペックル像を用いて変動を観察するように構成することも可能であるし、所定の間隔毎に得られる同一の色のスペックル像を用いて変動を観察するようにすることも可能である。

上述した実施の形態においては、音や生体情報といった情報が取得される場合を例に挙げて説明したが、その他の情報が取得される場合にも、本技術を適用することができる。また対象物は、人に限らず、どのようなものでも良い。

例えば、植物を対象物として、葉脈を流れる水分量を計測したり、土壌の表面は土中の水分量を計測したりするのに本技術を適用することができる。そして、水分量が少ないときには散水するようなシステムに、本技術を適用することができる。

また、果物などの糖分などを計測するのにも、本技術を適用することができる。

このように、本技術は、所定の情報を取得するセンサとして適用することもできる。

本技術を適用した信号処理装置によれば、複数の可干渉光を用いて、複数のスペックル像を観測するようにしたので、上記したように、複数の人を対象物として、その人達からの音を検出することもできる。また、例えば、１人の人を対象として、その人から複数の異なる情報を取得するようにすることもできる。例えば、音、心拍数、体温などを、異なる波長の可干渉光を照射して、周波数毎のスペックル像を解析することで、それぞれ取得することができる。

＜記録媒体について＞
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。

図１１は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。コンピュータにおいて、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１００３は、バス１００４により相互に接続されている。バス１００４には、さらに、入出力インタフェース１００５が接続されている。入出力インタフェース１００５には、入力部１００６、出力部１００７、記憶部１００８、通信部１００９、およびドライブ１１１０が接続されている。

入力部１００６は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部１００７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部１００８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部１００９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ１１１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリなどのリムーバブルメディア１１１１を駆動する。

以上のように構成されるコンピュータでは、ＣＰＵ１００１が、例えば、記憶部１００８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース１００５およびバス１００４を介して、ＲＡＭ１００３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

コンピュータ（ＣＰＵ１００１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア１１１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。

コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア１１１１をドライブ１１１０に装着することにより、入出力インタフェース１００５を介して、記憶部１００８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部１００９で受信し、記憶部１００８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ＲＯＭ１００２や記憶部１００８に、あらかじめインストールしておくことができる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。

なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。

（１）
複数の波長の可干渉性を有する光を照射する光源部と、
対象物に対して、前記光源部から照射された光に反射光の干渉状態を表すよるスペックル像を撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された前記スペックル像を、前記波長毎に処理する処理部と
を備える信号処理装置。
（２）
前記処理部は、前記波長毎に取得される前記スペックル像の変動量を解析する
前記（１）に記載の信号処理装置。
（３）
前記処理部は、隣接する異なる波長の信号の差分演算により、前記波長毎の信号に分離し、分離後の信号を用いて、前記波長毎のスペックル像を解析する
前記（１）または（２）に記載の信号処理装置。
（４）
前記撮像部は、前記波長を分光するフィルタを備え、
前記処理部は、前記フィルタにより分光された前記スペックル像を処理する
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の信号処理装置。
（５）
前記光源は、異なる周波数の光を照射する複数の光源から構成される
前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の信号処理装置。
（６）
前記光源部は、複数の対象物のそれぞれに、異なる波長の光を照射する
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の信号処理装置。
（７）
前記光源部は、複数の領域のそれぞれに、異なる波長の光を照射する
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の信号処理装置。
（８）
前記処理部は、解析結果に基づき、前記複数の領域のうちの１領域を抽出し、抽出された領域内に、複数の領域を新たに設定し、
前記光源部は、新たに設定された複数の領域のそれぞれに、異なる波長の光を照射する
前記（７）に記載の信号処理装置。
（９）
前記光源部は、前記対象物の同一部位、近接する部位、同一領域、または近接する領域に、異なる波長の光を照射する
前記（１）乃至（５）に記載の信号処理装置。
（１０）
複数の波長の可干渉性を有する光を照射し、
対象物に対して、照射された光による反射光の干渉状態を表すスペックル像を撮像し、
撮像された前記スペックル像を、前記波長毎に処理する
ステップを含む信号処理方法。
（１１）
複数の波長の可干渉性を有する光を照射し、
対象物に対して、照射された光による反射光の干渉状態を表すスペックル像を撮像し、
撮像された前記スペックル像を、前記波長毎に処理する
ステップを含む処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。

１０ 信号処理システム， １１ 可干渉性抗原， １２ カメラ部， １３ 信号処理部， ２１ レンズ部， ２２ センサ部， １５１ Ｒ処理部， １５２ Ｇ処理部， １５３ Ｂ処理部， １５４ Ｙ処理部， ３０１ 信号処理装置， ３１１ 光源部，３１２ 検出部

Claims (11)

1. 複数の波長の可干渉性を有する光を照射する光源部と、
   対象物に対して、前記光源部から照射された光による反射光の干渉状態を表すスペックル像を撮像する撮像部と、
   前記撮像部で撮像された前記スペックル像を、前記波長毎に処理する処理部と
   を備える信号処理装置。
2. 前記処理部は、前記波長毎に取得される前記スペックル像の変動量を解析する
   請求項１に記載の信号処理装置。
3. 前記処理部は、隣接する異なる波長の信号の差分演算により、前記波長毎の信号に分離し、分離後の信号を用いて、前記波長毎のスペックル像を解析する
   請求項１に記載の信号処理装置。
4. 前記撮像部は、前記波長を分光するフィルタを備え、
   前記処理部は、前記フィルタにより分光された前記スペックル像を処理する
   請求項１に記載の信号処理装置。
5. 前記光源は、異なる周波数の光を照射する複数の光源から構成される
   請求項１に記載の信号処理装置。
6. 前記光源部は、複数の対象物のそれぞれに、異なる波長の光を照射する
   請求項１に記載の信号処理装置。
7. 前記光源部は、複数の領域のそれぞれに、異なる波長の光を照射する
   請求項１に記載の信号処理装置。
8. 前記処理部は、解析結果に基づき、前記複数の領域のうちの１領域を抽出し、抽出された領域内に、複数の領域を新たに設定し、
   前記光源部は、新たに設定された複数の領域のそれぞれに、異なる波長の光を照射する
   請求項７に記載の信号処理装置。
9. 前記光源部は、前記対象物の同一部位、近接する部位、同一領域、または近接する領域に、異なる波長の光を照射する
   請求項１に記載の信号処理装置。
10. 複数の波長の可干渉性を有する光を照射し、
    対象物に対して、照射された光による反射光の干渉状態を表すスペックル像を撮像し、
    撮像された前記スペックル像を、前記波長毎に処理する
    ステップを含む信号処理方法。
11. 複数の波長の可干渉性を有する光を照射し、
    対象物に対して、照射された光による反射光の干渉状態を表すスペックル像を撮像し、
    撮像された前記スペックル像を、前記波長毎に処理する
    ステップを含む処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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