JP7344520B2 - 疾患者判別装置及び疾患者判別システム - Google Patents
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Description
また、本発明の一側面を反映した疾患者判別システムは、上記の疾患者判別装置に加えて、機械学習モデルにより温度パターンを学習して学習済モデルを生成する温度パターン学習部を有する学習サーバを備える。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
疾患者判別システム100は、体表温測定装置1と疾患者判別装置2とを備える。体表温測定装置1と疾患者判別装置2とは有線又は無線により接続されている。疾患者判別装置2は、体表温測定装置1が測定した被測定者の体表温を表す熱画像を取込んで、被測定者が疾患者又は健常者のいずれであるかを判別する。疾患者判別装置2の詳細な構成例は、後述する図3にて説明する。
検出素子11は、一つ又は複数のセンサ11aを有しており、検出素子11に入力する垂直同期信号に同期してフレーム周期毎に時分割で検出信号を出力する。検出素子11が単位時間あたりに出力可能な検出信号のフレーム数は、例えば、60fps(frames per second)である。
制御部13は、ゲイン補正部13a、オフセット補正部13b、演算部13c及び熱画像生成部13dを備える。
オフセット補正部13bは、ゲイン補正部13aによりゲインが補正されたデジタルデータのオフセット補正を行う。オフセット補正部13bによりオフセット、すなわち1次式の切片が補正される。
熱画像生成部13dは、演算部13cによりセンサ11a毎に演算された測定対象物の絶対温度に基づいて、熱画像を表示するための画像データを生成する。熱画像生成部13dが生成した画像データは表示部14に出力され、表示部14にて測定対象物の熱画像として表示される。
上述したように疾患者判別装置2は、体表温測定装置1から取込んだ情報に基づいて、被測定者が疾患者又は健常者のいずれであるか判別する。疾患者判別装置2は、特定部位判定部21、温度パターン算出部22、記憶部23、被測定者判別部24、表示部25、入力部26及び温度パターン学習部27を備える。
なお、温度パターン算出部22は、特定部位として判定された領域内に含まれる複数の画素の値のうち、最高値を特定部位の温度として算出し、算出した温度を特定部位に対応付けて、被測定者判別部24及び温度パターン学習部27に特定部位の温度パターンを出力してもよい。
入力部26は、疾患者判別装置2を使用するユーザーが入力した、被測定者が健常者又は疾患者のいずれであるかのユーザー判別結果を受け付ける。例えば、実際に被測定者が健常者であれば入力部26を通じて「健常者」と入力する。一方、実際に被測定者が疾患者であれば入力部26を通じて「疾患者」と入力する。
図4は、計算機30のハードウェア構成例を示すブロック図である。計算機30は、例えば、体表温測定装置1、疾患者判別装置2を構成するハードウェアとして用いられる。
図5には、被測定者の顔の熱画像40と、特定部位の位置が示される。特定部位として、例えば、目頭40a、鼻尖40b、鼻の横40c及び頬40dが示される。被測定者の顔の熱画像40は、温度が高い部分を白に近くし、低い部分を黒に近くした白黒画像で表示することも可能である。
図6Aには、体表温測定装置1が撮影して得た複数人の健常者と複数人の疾患者の体表温を、それぞれ部位毎に平均化したグラフが示される。このグラフの横軸は、健常者と疾患者のある特定部位を横切る線に沿った部位の位置[mm]を表し、縦軸は健常者と疾患者の体表温[℃]を表す。また、健常者の体表温は実線で表し、疾患者の体表温を二点鎖線で表す。図6の上側に示すグラフは、本実施の形態に係る温度パターンを説明するため、健常者と疾患者の温度値がはっきり異なる例として用いたものである。
図7Aには、健常者の顔の熱画像P1が表示され、図7Bには、疾患者の顔の熱画像P2が表示されている。なお、健常者の顔の熱画像P1は、体表温測定装置1が撮影して得た健常者の顔の熱画像を正規化した画像である。同様に、疾患者の顔の熱画像P2も、体表温測定装置1が撮影して得た疾患者の顔の熱画像を正規化した画像である。正規化された顔の熱画像P1,P2では、温度が高い部位が白く表示され、温度が低い部位が黒く表示される。
図8は、目頭40aを通る水平線41の顔の熱画像40における温度パターンの例を示す説明図である。
従来の手法では、温度閾値を下げると、疾患者を健常者として誤判別する疾患者誤判別率は下がるが、健常者を疾患者として誤判別する健常者誤判別率が上がっていた。一方、温度閾値を上げると、健常者誤判別率は下がるが、疾患者誤判別率が上がっていた。
従来の手法では、温度閾値を37.0℃から変えずに運用した場合に、疾患者誤判別率は17.2%まで上昇していた。
従来の手法では、温度閾値を37.0℃から変えずに運用した場合に、健常者誤判別率は13.6%まで上昇していた。
このように従来の手法では、健常者と疾患者を適切に判別を行うために温度閾値を適切に設定する過程が必要であり、温度閾値を適切に設定するには経験が必要であると言われていた。
また、温度パターン学習部27は、特定部位毎の体表温の関係性を学習するだけでなく、被測定者の体表温そのものを学習してもよい。このため、温度パターン学習部27は、被測定者の体表温の絶対値を学習することができる。そして、被測定者判別部24は、体表温の絶対値についても、被測定者が健常者又は疾患者のいずれであるかを判別するための判定基準として用いることができる。
ところで、上述した第1の実施の形態に係る疾患者判別装置2は、被測定者の顔が全て露出していることを前提とし、主に被測定者の顔に着目して、顔の温度分布を学習し、学習モデルを生成するものであった。しかし、被測定者は、メガネをかけたり、眼帯を付けたり、感染症対策のためマスクを付けたりすることがある。このため、メガネ、マスク、眼帯等の被覆部により、被測定者の特定部位の一部が覆われる面積が大きいと、顔の温度分布を正しく求めることができないことがある。この場合、疾患者判別装置2は、被測定者が健常者又は疾患者のいずれであるかを判別することが困難になることが予想される。
第2の実施の形態に係る制御部13(図1を参照)は、疾患者判別装置2に温度データを出力する。この温度データには、被測定者の顔における特定部位を含む被測定者の顔全体及び首を撮影した熱画像、又は特定部位毎に測定された特定部位の温度が含まれる。ここで、第2の実施の形態に係る特定部位としては、マスクやメガネ等の被覆部の影響が少ない部位も含まれる。例えば、首などの動脈が通る位置や心臓に近い位置の部位が特定部位として選ばれる。そこで、第2の実施の形態に係る特定部位の少なくとも1つは、被測定者の目頭、鼻尖、鼻の横、頬、顎、耳、手、頭髪部を除く頭、こめかみ及び首のうち、少なくとも首を含むいずれかである。このため、第2の実施の形態では、首の温度を表す温度データが、温度データの一群に含まれる。
また、被測定者のこめかみでは、健常者の正規化値と、疾患者の正規化値とがほぼ等しいことが示される。
また、被測定者の首では、健常者の正規化値が、疾患者の正規化値より高いことが示される。
被測定者判別部24は、算出された温度パターンに、記憶部23から読出した予め学習した学習済モデルを適用して、被測定者が疾患者又は健常者のいずれであるかを判別する。被測定者判別部24の判別結果は、表示部25に出力される。
次に、本発明の第3の実施の形態に係る疾患者判別装置について、図18を参照して説明する。
疾患者判別装置2Aは、図1に示した体表温測定装置1の各機能部と、図3に示した疾患者判別装置2の各機能部を組み合わせて一体化したものである。ここで、レンズ10、検出素子11及びセンサ11a、A/D変換部12、制御部13をまとめて体表温測定部16と呼ぶ。そして、体表温測定部16の制御部13は、温度データを特定部位判定部21に出力する。特定部位判定部21、温度パターン算出部22及び被測定者判別部24の処理は、第1の実施の形態に示した処理と同様である。
表示部14Aは、第1の実施の形態に係る表示部14と同様に、制御部13から出力された画像データに基づいて熱画像を表示する。また、表示部14Aは、第1の実施の形態に係る表示部25と同様に、被測定者の判別結果、又は被測定者が疾患者である可能性を表示することもできる。
次に、本発明の第4の実施の形態に係る疾患者判別システムについて、図19と図20を参照して説明する。
疾患者判別システム100Aは、体表温測定装置1A、疾患者判別装置2B及び学習サーバ7を備える。
疾患者判別装置2Bは、図3に示した疾患者判別装置2から特定部位判定部21と温度パターン学習部27を除いた構成としている。そして、疾患者判別装置2Bは、学習サーバ7と通信可能な通信部28を備える。
通信部28は、温度パターン算出部22が算出した温度パターンと、ユーザーが入力部26を通じて入力したユーザー判別結果を学習サーバ7に送信する。また、通信部28は、学習サーバ7から学習済モデルを受信し、記憶部23に保存する。
次に、本発明の第5の実施の形態に係る疾患者判別システムで用いられる疾患者判別装置について、図21を参照して説明する。本実施の形態に係る疾患者判別装置は、熱画像を出力する体表温測定装置から入力する熱画像の画素毎の温度を温度パターンとして求めて、被測定者の判別を行う。
疾患者判別装置2Cは、図3に示した疾患者判別装置2から特定部位判定部21を除いた構成としている。また、疾患者判別装置2Cは、体表温測定装置1に接続されて、第5の実施の形態に係る疾患者判別システムを構成する。
記憶部23、被測定者判別部24、表示部25、入力部26及び温度パターン学習部27の動作は、図3に示した疾患者判別装置2における各部の動作と同様であるため、詳細な説明を省略する。
なお、体表温測定装置としては、複数台の非接触温度計(放射温度計)を用いてもよい。そして、複数台の非接触温度計により、被測定者の複数の特定部位を同時に測定することで、被測定者毎に特定部位の温度を得て、温度正規化値を求めてもよい。
例えば、上述した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ここで説明した実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることは可能であり、さらにはある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
Claims (11)
- 被測定者の体表温を測定する体表温測定装置から入力する温度データに基づいて、前記被測定者の露出部分における特定部位を判定する特定部位判定部と、
前記温度データに基づいて、前記被測定者の露出部分における温度から、複数の前記特定部位から収集した前記温度データの一群で表される温度パターンを算出する温度パターン算出部と、
算出された前記温度パターンに、予め学習した学習済モデルを適用して、前記被測定者が疾患者又は健常者のいずれであるかを判別する被測定者判別部と、を備える
疾患者判別装置。 - 前記特定部位の少なくとも1つは、前記被測定者の目頭、鼻尖、鼻の横、頬、顎、耳、手、頭髪部を除く頭、こめかみ及び首のうちいずれかである
請求項1に記載の疾患者判別装置。 - 前記温度データは、前記体表温測定装置が前記被測定者の顔を撮影した熱画像を含み、
前記特定部位判定部は、前記熱画像に対して、顔を構成する顔パーツの位置合わせを行って前記熱画像から前記特定部位を判定し、
前記温度パターン算出部は、判定された前記特定部位から前記温度データを抽出し、複数の前記特定部位の前記温度パターンを求める
請求項2に記載の疾患者判別装置。 - 前記温度データは、前記体表温測定装置が前記被測定者の顔を撮影した熱画像を含み、
前記温度パターン算出部は、顔を構成する顔パーツの位置合わせを行って前記熱画像の画素毎に抽出した前記温度データを前記温度パターンとして算出する
請求項2に記載の疾患者判別装置。 - 前記温度データは、前記体表温測定装置が前記被測定者の顔及び首を撮影した熱画像を含み、
前記特定部位判定部は、前記熱画像に基づき、顔を構成する顔パーツの位置合わせを行い、かつ、前記被測定者の顔が、前記体表温測定装置が撮影する方向に合わせた正面にあることを判定して前記熱画像から前記特定部位を判定し、
前記温度パターン算出部は、判定された前記特定部位から前記温度データを抽出し、複数の前記特定部位の前記温度パターンを求める
請求項2に記載の疾患者判別装置。 - 前記温度データは、前記体表温測定装置が前記被測定者の顔及び首を撮影した熱画像を含み、
前記温度パターン算出部は、前記熱画像に基づき、顔を構成する顔パーツの位置合わせを行い、かつ、前記被測定者の顔が、前記体表温測定装置が撮影する方向に合わせた正面にあることを判定して前記熱画像の画素毎に抽出した前記温度データを前記温度パターンとして算出する
請求項2に記載の疾患者判別装置。 - さらに、前記学習済モデルを記憶する記憶部を備え、
前記被測定者判別部は、前記記憶部から読出した前記学習済モデルに基づいて、前記被測定者を判別する
請求項1に記載の疾患者判別装置。 - さらに、表示部を備え、
前記被測定者判別部は、前記被測定者判別部による判別結果、又は前記被測定者が前記疾患者である可能性を前記表示部に表示する
請求項7に記載の疾患者判別装置。 - さらに、前記被測定者が健常者又は疾患者のいずれであるかのユーザー判別結果が入力される入力部と、
前記ユーザー判別結果と、前記被測定者判別部で用いられた前記温度パターンとに基づいて、機械学習モデルにより学習した前記学習済モデルを生成する温度パターン学習部とを備える
請求項8に記載の疾患者判別装置。 - 疾患者判別装置と、学習サーバとを備える疾患者判別システムであって、
前記疾患者判別装置は、
被測定者の体表温を測定する体表温測定装置から入力する温度データに基づいて、前記被測定者の露出部分における特定部位を判定する特定部位判定部と、
前記温度データに基づいて、前記被測定者の露出部分における温度から、複数の前記特定部位から収集した前記温度データの一群で表される温度パターンを算出する温度パターン算出部と、
算出された前記温度パターンに、予め学習された学習済モデルを適用して、前記被測定者が疾患者又は健常者のいずれであるかを判別する被測定者判別部と、を有し、
前記学習サーバは、
機械学習モデルにより前記温度パターンを学習して前記学習済モデルを生成する温度パターン学習部を有する
疾患者判別システム。 - 前記疾患者判別装置は、前記被測定者が健常者又は疾患者のいずれであるかのユーザー判別結果が入力される入力部を有し、
前記温度パターン学習部は、前記ユーザー判別結果と、前記被測定者判別部で用いられた前記温度パターンとに基づいて、前記学習済モデルを生成する
請求項10に記載の疾患者判別システム。
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