信号処理装置、信号処理方法、およびプログラム、並びに情報処理装置
【課題】心電図信号から良質な心臓鼓動パターンを得る。
【解決手段】
本開示の信号処理装置は、心臓の周期的な動きに対応する心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出し部と、前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別部とを含む。本開示は、例えば、心臓鼓動パターンを用いて個人認証を行う認証装置に適用できる。
【解決手段】
本開示の信号処理装置は、心臓の周期的な動きに対応する心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出し部と、前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別部とを含む。本開示は、例えば、心臓鼓動パターンを用いて個人認証を行う認証装置に適用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、信号処理装置、信号処理方法、およびプログラム、並びに情報処理装置に関し、特に、人の心臓の動きを示す心臓鼓動パターンを正確に検出できるようにした信号処理装置、信号処理方法、およびプログラム、並びに情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、健康診断などの医療用途で心電図（以下、心電図信号と称する）の測定が行われている。心電図信号は周期的な心臓の動きを表し、その１周期分の波形パターン（以下、心臓鼓動パターンと称する）が各個人で異なる特徴を示すことが知られている。
【０００３】
図１は、一般的な心臓鼓動パターンの波形を示している。同図の横軸は時間軸（サンプル軸）を示し、縦軸は電位を示している。同図に示されるように、一般的な心臓鼓動パターンは、Ｕ波、Ｐ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波の順に特徴的な波が配置されている。
【０００４】
そして、この心臓鼓動パターンを個人認証に利用する提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、予め登録者の心電図信号を測定して心臓鼓動パターンを抽出し、その特徴量を算出して登録しておく。そして、認証時には、被認証者の心電図信号を測定して心臓鼓動パターンを抽出し、その特徴量を算出して、登録済みの特徴量と比較し、その比較結果に基づいて認証を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５１８７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、心臓鼓動パターンは個人認証に利用できる程特徴的なものである。しかしながら、登録者や被認証者（以下、被測定者とも称する）が安静な状態で測定した心電図信号であっても、個人特有の特徴を示す良質な心臓鼓動パターンが常に抽出できるとは限らない。
【０００７】
すなわち、心電図信号には、心臓の動き以外の例えば被測定者と電極の接触不良や被測定者の筋電位などに起因するノイズ成分が含まれ得るからである。
【０００８】
図２は、被測定者が安静な状態で測定した心電図信号の一例を示している。同図の横軸はサンプリング番号が付与された時間軸であり、縦軸は心電図信号の電位である。同図の場合、サンプリング番号0乃至7000に対応する電図信号が示されている。
【０００９】
図３は、図２の心電図信号を横方向に拡大したものであり、図３Ａはサンプリング番号5000乃至6000に対応し、図３Ｂはサンプリング番号4000乃至5000に対応し、図３Ｃはサンプリング番号1000乃至2000に対応する。
【００１０】
図２および図３から明らかなように、 図３Ａに示すサンプリング番号5000乃至6000の期間は、心電図信号の波形が安定しており、良質な心臓鼓動パターンの抽出が期待できる。これに対して、図３Ｂに示すサンプリング番号4000乃至4300の期間は、心電図信号の波形が大きく乱れており、良質な心臓鼓動パターンの抽出が期待できない。図３Ｃに示すサンプリング番号1000乃至2000の期間についても、心電図信号の波形に乱れが生じており、良質な心臓鼓動パターンの抽出が期待できない。
【００１１】
仮に、図３Ｂまたは図３Ｃに示される心電図信号を個人認証に使用した場合、被測定者の特徴を示す正確な心臓鼓動パターンではない可能性があるので、結果として個人認証の精度を低下させてしまうことになる。
【００１２】
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、心電図信号から良質な心臓鼓動パターンを得られるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本開示の第１の側面である信号処理装置は、心臓の周期的な動きに対応する心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出し部と、前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別部とを含む。
【００１４】
前記選別部は、計算した相関係数が第１の閾値以上となる連続回数が第２の閾値以上である場合、対応する連続した複数の前記心臓鼓動パターンを平均化した平均心臓鼓動パターンを出力することができる。
【００１５】
前記選別部は、計算した相関係数が第１の閾値よりも小さくなる連続回数が第３の閾値以上である場合、前記第１の閾値を所定の値だけ下げることができる。
【００１６】
本開示の第１の側面である信号処理装置は、計算した相関係数が第１の閾値よりも小さくなる連続回数が第３の閾値以上である場合、被測定者に測定不良を通知する通知手段をさらに含むことができる。
【００１７】
本開示の第１の側面である信号処理方法は、信号処理装置の信号処理方法において、前記信号処理装置による、心臓の周期的な動きに対応する心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出しステップと、前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別ステップとを含む。
【００１８】
本開示の第１の側面であるプログラムは、コンピュータに、心臓の周期的な動きに対応する心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出しステップと、前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別ステップとを含む処理を実行させる。
【００１９】
本開示の第１の側面においては、心臓の周期的な動きに対応する心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンが切り出され、前後して切り出された心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数が計算され、計算された相関係数に基づいて、切り出された心臓鼓動パターンが選別される。
【００２０】
本開示の第２の側面である情報処理装置は、心臓の動きに対応する心電図信号を入力する入力部と、前記心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出し部と、前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別部と、選別された前記心臓鼓動パターンを用いて所定の処理を行う情報処理部とを含む。
【００２１】
前記情報処理部は、選別された前記心臓鼓動パターンを用いて個人認証処理を行うことができる。
【００２２】
本開示の第２の側面においては、心臓の動きに対応する心電図信号が入力され、心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンが切り出され、前後して切り出された心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数が計算され、計算された相関係数に基づいて、切り出された心臓鼓動パターンが選別され、選別された心臓鼓動パターンを用いて所定の処理が行われる。
【発明の効果】
【００２３】
本開示の第１の側面によれば、心電図信号から良質な心臓鼓動パターンを得ることができる。
【００２４】
本発明の第２の側面によれば、心臓鼓動パターンを用いる所定の処理の精度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一般的な心臓鼓動パターンの波形を示す図である。
【図２】心電図信号の一例を示す図である。
【図３】図２の心電図信号を横方向に拡大した図である。
【図４】実施の形態である認証装置の外観図である。
【図５】実施の形態である認証装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】図５の特徴抽出部の構成例を示すブロック図である。
【図７】図６の選別部の構成例を示すブロック図である。
【図８】第１の選別処理を説明するフローチャートである。
【図９】第２の選別処理を説明するフローチャートである。
【図１０】選別部に入力される心臓鼓動パターンを重ねた図である。
【図１１】選別部から出力される心臓鼓動パターンを重ねた図である。
【図１２】相関係数の推移を示す図である。
【図１３】コンピュータの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本開示を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
＜１．実施の形態＞
［認証装置の構成例］
図４は、実施の形態である認証装置の上面の外観を示している。この認識装置１０は、人の心臓鼓動パターンを利用して個人認証を行うものである。
【００２８】
同図Ａに示すように、認証装置１０の上面には、電極１１Ｌおよび電極１１Ｒが設けられている。認証装置１０は、同図Ｂに示されるように、被測定者（登録者および被認証者）は、左手を電極１１Ｌに、右手を電極１１Ｒに接触させて状態で心電図信号を測定する。
【００２９】
図５は、認識装置１０の構成例を示している。認識装置１０は、電極１１Ｌ，１１Ｒ、増幅部２１、フィルタ部２２、およびADC(analog digital converter)部２３から成るアナログ処理部２０と、前処理部３１、特徴抽出部３２、登録部３３、および認証部３４から成るデジタル処理部３０とから構成される。
【００３０】
増幅部２１は、電極１１Ｌ，１１Ｒから得られる、被測定者の心臓の周期的な動きに起因する微弱な電気信号を増幅してフィルタ部２２に出力する。フィルタ部２２は、増幅された電気信号に対して、後段のADC部２３におけるエイリアシングの発生を防止するためのアンチエイリアシングフィルタ処理を行ってADC部２３に出力する。ADC部２３は、所定のサンプリング周波数に同期してアンチエイリアシングフィルタ処理後の電気信号の電位を検出することにより心電図信号を生成し、デジタル処理部３０に出力する。サンプリング周波数は、例えば１MHzとされる。
【００３１】
前処理部３１は、バンドパスフィルタからなり、入力された心電図信号から外乱を除去して特徴抽出部３２に出力する。特徴抽出部３２は、心電図信号から心臓鼓動パターンを抽出し、その特徴量を算出する。なお、特徴量の算出方法は任意である。心臓鼓動パターン自体を特徴量とみなしてもよい。
【００３２】
登録部３３は、登録時において、算出された心臓鼓動パターンの特徴量を登録者に対応付けて登録する（記憶する）。認証部３４は、認証時において、被認証者の心臓鼓動パターンの特徴量と、登録部３３に登録済みの登録者の特徴量とを比較し、その比較結果に基づいて、被認証者の個人認証を行う。
【００３３】
図６は、図５の特徴抽出部３２の構成例を示している。特徴抽出部３２は、心拍検出部４１、心臓鼓動パターン切り出し部４２、選別部４３、平均化部４４、および算出部４５から構成される。
【００３４】
心拍検出部４１は、前処理部３１から入力される心電図信号の特徴点として、例えばＲ波のピークを検出する。具体的には、例えば、心電図信号の電位が所定の閾値以上である期間の最大値をＲ波のピークとして検出する。心臓鼓動パターン切り出し部４２は、検出された特徴点を基準とする所定の範囲を心臓鼓動パターンとして心電図信号から切り出して選別部４３に出力する。なお、心臓鼓動パターンとして、心電図信号の１周期分全体を切り出すのではなく、例えば、その一部（Ｐ波の始点からＴ波の終点まで、Ｑ波の始点からＳ波の終点までなど）を切り出すようにしてもよい。
【００３５】
選別部４３は、心電図信号から切り出された心臓鼓動パターンが、ノイズ成分などを含まない良質なものであるか否かを選別し、良質な心臓鼓動パターンのみを平均化部４４に出力する。なお、選別部４３では、相関の高い心臓鼓動パターンが連続して抽出された場合、それらを良質な心臓鼓動パターンと判断している。
【００３６】
平均化部４４は、選別部４３から入力される複数の良質な心臓鼓動パターンを平均化して算出部４５に出力する。算出部４５は、平均化された心臓鼓動パターンの特徴量を算出して後段に出力する。
【００３７】
［選別部４３の構成例］
図７は、選別部４３の構成例を示している。選別部４３は、レジスタ５１，５２、相関係数計算部５３、カウント部５４、平均化部５５、およびレジスタ５６から構成される。
【００３８】
選別部４１においては、前段の心臓鼓動パターン切り出し部４２から順次入力される心臓鼓動パターンｘが、レジスタ５１、相関係数計算部５３、および平均化部５５に入力される。
【００３９】
レジスタ５１は、心臓鼓動パターン切り出し部４２が順次出力する心臓鼓動パターンｘを１周期分だけ保持し、心臓鼓動パターン切り出し部４２の出力タイミングに対して１周期分だけ先行する心臓鼓動パターンｙとして、後段のレジスタ５２、相関係数計算部５３、および平均化部５５に出力する。
【００４０】
レジスタ５２は、レジスタ５１が順次出力する心臓鼓動パターンｙを１周期分だけ保持し、心臓鼓動パターン切り出し部４２の出力タイミングに対して２周期分だけ先行する心臓鼓動パターンｚとして平均化部５５に出力する。したがって、平均化部５５に入力される心臓鼓動パターンｘ，ｙ，ｚは、それぞれ１周期分ずつずれたものとなる。なお、レジスタ５２の後段にさらにレジスタを追加し、平均化部５５に４周期分以上の心臓鼓動パターンが入力されるようにしてもよい。
【００４１】
相関係数計算部５３は、心臓鼓動パターン切り出し部４２とレジスタ５１から同時に入力される心臓鼓動パターンｘと心臓鼓動パターンｙとの相関の程度を示す相関係数ｒを次式に従って計算する。
【数１】
【００４２】
なお、ｉは所定のサンプル幅Ｎからなる心臓鼓動パターンにおけるサンプル番号であり、オーバーラインｘ，ｙは、Ｎ個のサンプルからなる心臓鼓動パターンｘ＝｛ｘｉ｝，ｙ＝｛ｙｉ｝それぞれの相加平均である。ただし、オーバーラインｘ，ｙは、ともに０としてもよい。
【００４３】
上式に従って計算される相関係数ｒは、−１≦ｒ≦＋１となり、相関の程度が高いほど＋１に近い値となる。相関係数計算部５３は、さらに、計算した相関係数ｒが第１の閾値（例えば０．８）以上であるか否かを判定し、その判定結果をカウント部５４に通知する。
【００４４】
カウント部５４は、相関係数計算部５３からの判定結果に従い、相関係数ｒが第１の閾値以上である場合、自己がカウントする第１のカウント値を１だけ加算する。反対に、相関係数ｒが第１の閾値より小さい場合、自己がカウントする第１のカウント値を０にリセットする。
【００４５】
さらに、カウント部５４は、第１のカウント値が第２の閾値以上であるか否かを判定し、判定結果をレジスタ５６に通知する。なお、第２の閾値は、平均化部５５に心臓鼓動パターンを出力するレジスタ（いまの場合、レジスタ５１，５２）の数と同数に設定する。したがって、図７の構成例の場合、第２の閾値は２とする。
【００４６】
ただし、レジスタの数および第２の閾値は、大きすぎると選別部４３が心臓鼓動パターンを選別するまでに時間を要するので、１０以下とすることが望ましい。
【００４７】
平均化部５５は、心臓鼓動パターン切り出し部４２、レジスタ５１、およびレジスタ５２から入力される連続した３周期分の心臓鼓動パターンｘ，ｙ，ｚを平均し、その結果得られる平均心臓鼓動パターンをレジスタ５６に出力する。
【００４８】
レジスタ５６は、カウント部５４からの判定結果に従い、第１のカウント値が第２の閾値以上である場合、平均化部５５からの平均心臓鼓動パターンを後段の平均化部４４に出力する。ここで、第１のカウント値が第２の閾値以上であるということは、レジスタ５６の平均心臓鼓動パターンが、相関の高い連続した心臓鼓動パターンｘ，ｙ，ｚの平均であることを意味する。
【００４９】
反対に、第１のカウント値が第２の閾値より小さい場合、レジスタ５６は、平均化部５５からの平均心臓鼓動パターンを破棄する。
【００５０】
なお、相関係数計算部５３における第１の閾値については、固定とすることもできるし、カウント部５４からフィードバックされる第２のカウント値に基づいて変更するようにすることもできる。ここで、第２のカウント値は、カウント部５４にて、相関係数ｒが第１の閾値よりも小さい場合に１ずつ加算されるものとする。
【００５１】
具体的には、フィードバックされる第２のカウント値が第３の閾値以上である場合、第１の閾値を所定の値だけ下げる方向に変更する。この変更した第１の閾値は、フィードバックされる第２のカウント値が第３の閾値よりも小さい状態が所定の期間継続した場合、初期値に戻るようにする。
【００５２】
［選別部４３による第１の動作説明］
次に、選別部４３による第１の動作（以下、第１の選別処理と称する）について説明する。
【００５３】
図８は、第１の選別処理を説明するフローチャートである。この第１の選別処理は、心臓鼓動パターン切り出し部４２から選別部４３に心臓鼓動パターンが入力される毎に繰り返し実行される。
【００５４】
ステップＳ１において、相関係数計算部５３は、同時に入力される心臓鼓動パターン切り出し部４２からの心臓鼓動パターンｘと、レジスタ５１からの心臓鼓動パターンｙとの相関の程度を示す相関係数ｒを計算する。
【００５５】
ステップＳ２において、相関係数計算部５３は、計算した相関係数ｒが第１の閾値以上であるか否かを判定し、その判定結果をカウント部５４に通知する。相関係数ｒが第１の閾値以上である場合、処理はステップＳ３に進められる。ステップＳ３において、カウント部５４は、自己がカウントする第１のカウント値を１だけ加算する。
【００５６】
ステップＳ４において、カウント部５４は、第１のカウント値が第２の閾値以上であるか否かを判定し、判定結果をレジスタ５６に通知する。第１のカウント値が第２の閾値以上である場合、処理はステップＳ５に進められる。ステップＳ５において、レジスタ５６は、平均化部５５からの平均心臓鼓動パターンを後段の平均化部４４に出力する。そして、次に入力される心臓鼓動パターンに応じて、再び第１の選別処理のステップＳ１の処理が開始される。
【００５７】
ステップＳ４において、第１のカウント値が第２の閾値よりも小さいと判定された場合、ステップＳ５はスキップされて第１の選別処理は終了される。そして、次に入力される心臓鼓動パターンに応じて、再び第１の選別処理のステップＳ１の処理が開始される。
【００５８】
なお、ステップＳ２において、計算した相関係数ｒが第１の閾値よりも小さいと判定された場合、処理はステップＳ６に進められる。ステップＳ６において、カウント部５４は、自己がカウントする第１のカウント値を０にリセットする。以上で、第１の選別処理は終了される。そして、次に入力される心臓鼓動パターンに応じて、再び第１の選別処理のステップＳ１の処理が開始される。
【００５９】
以上に説明した第１の選別処理によれば、相関の高い心臓鼓動パターンが３つ以上連続した場合、イズ成分を含まない高い品質のものとみなし、それらに基づく平均心臓鼓動パターンも高い品質を有するとみなして後段に出力するようになされている。したがって、後段において、高い精度で個人認証を行うことが可能となる。
【００６０】
［選別部４３による第２の動作説明］
次に、選別部４３による第２の動作（以下、第２の選別処理と称する）について説明する。
【００６１】
図９は、第２の選別処理を説明するフローチャートである。この第２の選別処理は、前段の心臓鼓動パターン切り出し部４２から選別部４３に心臓鼓動パターンが入力される毎に繰り返し実行される。
【００６２】
ステップＳ２１において、相関係数計算部５３は、同時に入力される心臓鼓動パターン切り出し部４２からの心臓鼓動パターンｘと、レジスタ５１からの心臓鼓動パターンｙとの相関の程度を示す相関係数ｒを計算する。
【００６３】
ステップＳ２２において、相関係数計算部５３は、計算した相関係数ｒが第１の閾値以上であるか否かを判定し、その判定結果をカウント部５４に通知する。相関係数ｒが第１の閾値以上である場合、処理はステップＳ２３に進められる。ステップＳ２３において、カウント部５４は、自己がカウントする第１のカウント値を１だけ加算するとともに、自己がカウントする第２のカウント値を０にリセットする。
【００６４】
ステップＳ２４において、カウント部５４は、第１のカウント値が第２の閾値以上であるか否かを判定し、判定結果をレジスタ５６に通知する。第１のカウント値が第２の閾値以上である場合、処理はステップＳ２５に進められる。ステップＳ２５において、レジスタ５６は、平均化部５５からの平均心臓鼓動パターンを後段の平均化部４４に出力する。以上で、第２の選別処理は終了される。そして、次に入力される心臓鼓動パターンに応じて、再び第２の選別処理のステップＳ２１の処理が開始される。
【００６５】
ステップＳ２４において、第１のカウント値が第２の閾値よりも小さいと判定された場合、ステップＳ２５はスキップされて第２の選別処理は終了される。そして、次に入力される心臓鼓動パターンに応じて、再び第２の選別処理のステップＳ２１の処理が開始される。
【００６６】
なお、ステップＳ２２において、計算した相関係数ｒが第１の閾値よりも小さいと判定された場合、処理はステップＳ２６に進められる。ステップＳ２６において、カウント部５４は、自己がカウントする第１のカウント値を０にリセットするとともに、自己がカウントする第２のカウント値を０にリセットする。
【００６７】
ステップＳ２７において、カウント部５４は、第２のカウント値が第３の閾値（例えば、１０）以上であるか否かを判定し、判定結果を相関係数計算部５３に通知する。第２のカウント値が第３の閾値以上である場合、処理はステップＳ２８に進められる。ステップＳ２８において、心電図信号の測定結果が不良である旨が通知手段（不図示）により被測定者に通知される。この通知に従い、測定者は、電極と接触し直すなどの対処行動を行うことになる。
【００６８】
ステップＳ２９において、相関係数計算部５３は、第１の閾値を所定の値（例えば、０．１）だけ下げる。これにより、第１のカウント値が加算されやすくなる。ステップＳ３０において、カウント部５４は、第２のカウント値を０にリセットする。以上で、第２の選別処理は終了される。そして、次に入力される心臓鼓動パターンに応じて、再び第２の選別処理のステップＳ２１の処理が開始される。
【００６９】
なお、ステップＳ２７において、第２のカウント値が第３の閾値よりも小さいと判定された場合、ステップＳ２８，Ｓ２９，Ｓ３０はスキップされて第２の選別処理は終了される。そして、次に入力される心臓鼓動パターンに応じて、再び第２の選別処理のステップＳ２１の処理が開始される。
【００７０】
以上に説明した第２の選別処理によっても、第１の選別処理と同様、高い品質の心臓鼓動パターンに基づく平均心臓鼓動パターンを出力できる。したがって、後段において、高い精度で個人認証を行うことが可能となる。また、第２の選別処理によれば、れば、第１の閾値をカウント部５４からのフィードバックに基づいて変更するようにしたので、第１の選別処理に比較して、より早く平均心臓鼓動パターンを出力できる。なお、カウント部５４からのフィードバックに基づいて、第１の閾値を段階的に下げたり、第１の閾値を初期値に戻すようにしたりしてもよい。
【００７１】
次に、選別部４３の出力について、図１０乃至図１２を参照して説明する。図１０は、図２の心電図信号に基づいて心臓鼓動切り出し部４２から選別部４３に入力される心臓鼓動パターンを重ねて表示したものである。図１１は、選別部４３が第１の選別処理により出力した心臓鼓動パターン（良質な心臓鼓動パターンを平均した平均心臓鼓動パターン）を重ねて表示したものである。図１２は、図２の心電図信号に基づいて心臓鼓動切り出し部４２から選別部４３に順次入力される心臓鼓動パターンに基づいて計算される相関係数ｒの推移を示している。
【００７２】
図１０および図１１を比較して明らかなように、選別部４３においては、誤って切り出された心臓鼓動パターン、ノイズ成分を含む心臓鼓動パターンが除外され、良質な心臓鼓動パターンのみが選出されていることがわかる。また、図１２から、第１の閾値を０．８に設定すると、計算される相関係数ｒの約半数が第１の閾値を越えていることがわかる。したがって、第２の選別処理のように、第１の閾値を下げることによって選別部４３からより早く、より多くの心臓鼓動パターンを後段に出力できる。
【００７３】
ところで、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、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に、プログラム記録媒体からインストールされる。
【００７４】
図１３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ェアの構成例を示すブロック図である。
【００７５】
このコンピュータ１００において、CPU（Central Processing Unit）１０１，ROM（Read Only Memory）１０２，RAM（Random Access Memory）１０３は、バス１０４により相互に接続されている。
【００７６】
バス１０４には、さらに、入出力インタフェース１０５が接続されている。入出力インタフェース１０５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部１０６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部１０７、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部１０８、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部１０９、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア１１１を駆動するドライブ１１０が接続されている。
【００７７】
以上のように構成されるコンピュータ１００では、CPU１０１が、例えば、記憶部１０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース１０５およびバス１０４を介して、RAM１０３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。
【００７８】
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よいし、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よい。
【００７９】
また、プログラムは、１台のコンピュータにより処理されるものであってもよいし、複数のコンピュータによって分散処理されるものであってもよい。さらに、プログラムは、遠方のコンピュータに転送されて実行されるものであってもよい。
【００８０】
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。
【００８１】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明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。
【符号の説明】
【００８２】
１０ 認証装置， １１Ｌ，１１Ｒ 電極， ２０ アナログ処理部， ２１ 増幅部， ２２ フィルタ部， ２３ ADC部， ３０ デジタル処理部， ３１ 前処理部, ３２ 特徴抽出部， ３３ 登録部， ３４ 認証部， ４１ 心拍検出部， ４２ 心臓鼓動パターン切り出し部， ４３ 選別部， ４４ 平均化部， ４５ 算出部， ５１，５２ レジスタ， ５３ 相関係数計算部， ５４ カウント部， ５５ 平均化部， ５６ レジスタ， １００ コンピュータ， １０１ CPU
【技術分野】
【０００１】
本開示は、信号処理装置、信号処理方法、およびプログラム、並びに情報処理装置に関し、特に、人の心臓の動きを示す心臓鼓動パターンを正確に検出できるようにした信号処理装置、信号処理方法、およびプログラム、並びに情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、健康診断などの医療用途で心電図（以下、心電図信号と称する）の測定が行われている。心電図信号は周期的な心臓の動きを表し、その１周期分の波形パターン（以下、心臓鼓動パターンと称する）が各個人で異なる特徴を示すことが知られている。
【０００３】
図１は、一般的な心臓鼓動パターンの波形を示している。同図の横軸は時間軸（サンプル軸）を示し、縦軸は電位を示している。同図に示されるように、一般的な心臓鼓動パターンは、Ｕ波、Ｐ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波の順に特徴的な波が配置されている。
【０００４】
そして、この心臓鼓動パターンを個人認証に利用する提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、予め登録者の心電図信号を測定して心臓鼓動パターンを抽出し、その特徴量を算出して登録しておく。そして、認証時には、被認証者の心電図信号を測定して心臓鼓動パターンを抽出し、その特徴量を算出して、登録済みの特徴量と比較し、その比較結果に基づいて認証を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５１８７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、心臓鼓動パターンは個人認証に利用できる程特徴的なものである。しかしながら、登録者や被認証者（以下、被測定者とも称する）が安静な状態で測定した心電図信号であっても、個人特有の特徴を示す良質な心臓鼓動パターンが常に抽出できるとは限らない。
【０００７】
すなわち、心電図信号には、心臓の動き以外の例えば被測定者と電極の接触不良や被測定者の筋電位などに起因するノイズ成分が含まれ得るからである。
【０００８】
図２は、被測定者が安静な状態で測定した心電図信号の一例を示している。同図の横軸はサンプリング番号が付与された時間軸であり、縦軸は心電図信号の電位である。同図の場合、サンプリング番号0乃至7000に対応する電図信号が示されている。
【０００９】
図３は、図２の心電図信号を横方向に拡大したものであり、図３Ａはサンプリング番号5000乃至6000に対応し、図３Ｂはサンプリング番号4000乃至5000に対応し、図３Ｃはサンプリング番号1000乃至2000に対応する。
【００１０】
図２および図３から明らかなように、 図３Ａに示すサンプリング番号5000乃至6000の期間は、心電図信号の波形が安定しており、良質な心臓鼓動パターンの抽出が期待できる。これに対して、図３Ｂに示すサンプリング番号4000乃至4300の期間は、心電図信号の波形が大きく乱れており、良質な心臓鼓動パターンの抽出が期待できない。図３Ｃに示すサンプリング番号1000乃至2000の期間についても、心電図信号の波形に乱れが生じており、良質な心臓鼓動パターンの抽出が期待できない。
【００１１】
仮に、図３Ｂまたは図３Ｃに示される心電図信号を個人認証に使用した場合、被測定者の特徴を示す正確な心臓鼓動パターンではない可能性があるので、結果として個人認証の精度を低下させてしまうことになる。
【００１２】
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、心電図信号から良質な心臓鼓動パターンを得られるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本開示の第１の側面である信号処理装置は、心臓の周期的な動きに対応する心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出し部と、前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別部とを含む。
【００１４】
前記選別部は、計算した相関係数が第１の閾値以上となる連続回数が第２の閾値以上である場合、対応する連続した複数の前記心臓鼓動パターンを平均化した平均心臓鼓動パターンを出力することができる。
【００１５】
前記選別部は、計算した相関係数が第１の閾値よりも小さくなる連続回数が第３の閾値以上である場合、前記第１の閾値を所定の値だけ下げることができる。
【００１６】
本開示の第１の側面である信号処理装置は、計算した相関係数が第１の閾値よりも小さくなる連続回数が第３の閾値以上である場合、被測定者に測定不良を通知する通知手段をさらに含むことができる。
【００１７】
本開示の第１の側面である信号処理方法は、信号処理装置の信号処理方法において、前記信号処理装置による、心臓の周期的な動きに対応する心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出しステップと、前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別ステップとを含む。
【００１８】
本開示の第１の側面であるプログラムは、コンピュータに、心臓の周期的な動きに対応する心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出しステップと、前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別ステップとを含む処理を実行させる。
【００１９】
本開示の第１の側面においては、心臓の周期的な動きに対応する心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンが切り出され、前後して切り出された心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数が計算され、計算された相関係数に基づいて、切り出された心臓鼓動パターンが選別される。
【００２０】
本開示の第２の側面である情報処理装置は、心臓の動きに対応する心電図信号を入力する入力部と、前記心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出し部と、前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別部と、選別された前記心臓鼓動パターンを用いて所定の処理を行う情報処理部とを含む。
【００２１】
前記情報処理部は、選別された前記心臓鼓動パターンを用いて個人認証処理を行うことができる。
【００２２】
本開示の第２の側面においては、心臓の動きに対応する心電図信号が入力され、心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンが切り出され、前後して切り出された心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数が計算され、計算された相関係数に基づいて、切り出された心臓鼓動パターンが選別され、選別された心臓鼓動パターンを用いて所定の処理が行われる。
【発明の効果】
【００２３】
本開示の第１の側面によれば、心電図信号から良質な心臓鼓動パターンを得ることができる。
【００２４】
本発明の第２の側面によれば、心臓鼓動パターンを用いる所定の処理の精度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一般的な心臓鼓動パターンの波形を示す図である。
【図２】心電図信号の一例を示す図である。
【図３】図２の心電図信号を横方向に拡大した図である。
【図４】実施の形態である認証装置の外観図である。
【図５】実施の形態である認証装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】図５の特徴抽出部の構成例を示すブロック図である。
【図７】図６の選別部の構成例を示すブロック図である。
【図８】第１の選別処理を説明するフローチャートである。
【図９】第２の選別処理を説明するフローチャートである。
【図１０】選別部に入力される心臓鼓動パターンを重ねた図である。
【図１１】選別部から出力される心臓鼓動パターンを重ねた図である。
【図１２】相関係数の推移を示す図である。
【図１３】コンピュータの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本開示を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
＜１．実施の形態＞
［認証装置の構成例］
図４は、実施の形態である認証装置の上面の外観を示している。この認識装置１０は、人の心臓鼓動パターンを利用して個人認証を行うものである。
【００２８】
同図Ａに示すように、認証装置１０の上面には、電極１１Ｌおよび電極１１Ｒが設けられている。認証装置１０は、同図Ｂに示されるように、被測定者（登録者および被認証者）は、左手を電極１１Ｌに、右手を電極１１Ｒに接触させて状態で心電図信号を測定する。
【００２９】
図５は、認識装置１０の構成例を示している。認識装置１０は、電極１１Ｌ，１１Ｒ、増幅部２１、フィルタ部２２、およびADC(analog digital converter)部２３から成るアナログ処理部２０と、前処理部３１、特徴抽出部３２、登録部３３、および認証部３４から成るデジタル処理部３０とから構成される。
【００３０】
増幅部２１は、電極１１Ｌ，１１Ｒから得られる、被測定者の心臓の周期的な動きに起因する微弱な電気信号を増幅してフィルタ部２２に出力する。フィルタ部２２は、増幅された電気信号に対して、後段のADC部２３におけるエイリアシングの発生を防止するためのアンチエイリアシングフィルタ処理を行ってADC部２３に出力する。ADC部２３は、所定のサンプリング周波数に同期してアンチエイリアシングフィルタ処理後の電気信号の電位を検出することにより心電図信号を生成し、デジタル処理部３０に出力する。サンプリング周波数は、例えば１MHzとされる。
【００３１】
前処理部３１は、バンドパスフィルタからなり、入力された心電図信号から外乱を除去して特徴抽出部３２に出力する。特徴抽出部３２は、心電図信号から心臓鼓動パターンを抽出し、その特徴量を算出する。なお、特徴量の算出方法は任意である。心臓鼓動パターン自体を特徴量とみなしてもよい。
【００３２】
登録部３３は、登録時において、算出された心臓鼓動パターンの特徴量を登録者に対応付けて登録する（記憶する）。認証部３４は、認証時において、被認証者の心臓鼓動パターンの特徴量と、登録部３３に登録済みの登録者の特徴量とを比較し、その比較結果に基づいて、被認証者の個人認証を行う。
【００３３】
図６は、図５の特徴抽出部３２の構成例を示している。特徴抽出部３２は、心拍検出部４１、心臓鼓動パターン切り出し部４２、選別部４３、平均化部４４、および算出部４５から構成される。
【００３４】
心拍検出部４１は、前処理部３１から入力される心電図信号の特徴点として、例えばＲ波のピークを検出する。具体的には、例えば、心電図信号の電位が所定の閾値以上である期間の最大値をＲ波のピークとして検出する。心臓鼓動パターン切り出し部４２は、検出された特徴点を基準とする所定の範囲を心臓鼓動パターンとして心電図信号から切り出して選別部４３に出力する。なお、心臓鼓動パターンとして、心電図信号の１周期分全体を切り出すのではなく、例えば、その一部（Ｐ波の始点からＴ波の終点まで、Ｑ波の始点からＳ波の終点までなど）を切り出すようにしてもよい。
【００３５】
選別部４３は、心電図信号から切り出された心臓鼓動パターンが、ノイズ成分などを含まない良質なものであるか否かを選別し、良質な心臓鼓動パターンのみを平均化部４４に出力する。なお、選別部４３では、相関の高い心臓鼓動パターンが連続して抽出された場合、それらを良質な心臓鼓動パターンと判断している。
【００３６】
平均化部４４は、選別部４３から入力される複数の良質な心臓鼓動パターンを平均化して算出部４５に出力する。算出部４５は、平均化された心臓鼓動パターンの特徴量を算出して後段に出力する。
【００３７】
［選別部４３の構成例］
図７は、選別部４３の構成例を示している。選別部４３は、レジスタ５１，５２、相関係数計算部５３、カウント部５４、平均化部５５、およびレジスタ５６から構成される。
【００３８】
選別部４１においては、前段の心臓鼓動パターン切り出し部４２から順次入力される心臓鼓動パターンｘが、レジスタ５１、相関係数計算部５３、および平均化部５５に入力される。
【００３９】
レジスタ５１は、心臓鼓動パターン切り出し部４２が順次出力する心臓鼓動パターンｘを１周期分だけ保持し、心臓鼓動パターン切り出し部４２の出力タイミングに対して１周期分だけ先行する心臓鼓動パターンｙとして、後段のレジスタ５２、相関係数計算部５３、および平均化部５５に出力する。
【００４０】
レジスタ５２は、レジスタ５１が順次出力する心臓鼓動パターンｙを１周期分だけ保持し、心臓鼓動パターン切り出し部４２の出力タイミングに対して２周期分だけ先行する心臓鼓動パターンｚとして平均化部５５に出力する。したがって、平均化部５５に入力される心臓鼓動パターンｘ，ｙ，ｚは、それぞれ１周期分ずつずれたものとなる。なお、レジスタ５２の後段にさらにレジスタを追加し、平均化部５５に４周期分以上の心臓鼓動パターンが入力されるようにしてもよい。
【００４１】
相関係数計算部５３は、心臓鼓動パターン切り出し部４２とレジスタ５１から同時に入力される心臓鼓動パターンｘと心臓鼓動パターンｙとの相関の程度を示す相関係数ｒを次式に従って計算する。
【数１】
【００４２】
なお、ｉは所定のサンプル幅Ｎからなる心臓鼓動パターンにおけるサンプル番号であり、オーバーラインｘ，ｙは、Ｎ個のサンプルからなる心臓鼓動パターンｘ＝｛ｘｉ｝，ｙ＝｛ｙｉ｝それぞれの相加平均である。ただし、オーバーラインｘ，ｙは、ともに０としてもよい。
【００４３】
上式に従って計算される相関係数ｒは、−１≦ｒ≦＋１となり、相関の程度が高いほど＋１に近い値となる。相関係数計算部５３は、さらに、計算した相関係数ｒが第１の閾値（例えば０．８）以上であるか否かを判定し、その判定結果をカウント部５４に通知する。
【００４４】
カウント部５４は、相関係数計算部５３からの判定結果に従い、相関係数ｒが第１の閾値以上である場合、自己がカウントする第１のカウント値を１だけ加算する。反対に、相関係数ｒが第１の閾値より小さい場合、自己がカウントする第１のカウント値を０にリセットする。
【００４５】
さらに、カウント部５４は、第１のカウント値が第２の閾値以上であるか否かを判定し、判定結果をレジスタ５６に通知する。なお、第２の閾値は、平均化部５５に心臓鼓動パターンを出力するレジスタ（いまの場合、レジスタ５１，５２）の数と同数に設定する。したがって、図７の構成例の場合、第２の閾値は２とする。
【００４６】
ただし、レジスタの数および第２の閾値は、大きすぎると選別部４３が心臓鼓動パターンを選別するまでに時間を要するので、１０以下とすることが望ましい。
【００４７】
平均化部５５は、心臓鼓動パターン切り出し部４２、レジスタ５１、およびレジスタ５２から入力される連続した３周期分の心臓鼓動パターンｘ，ｙ，ｚを平均し、その結果得られる平均心臓鼓動パターンをレジスタ５６に出力する。
【００４８】
レジスタ５６は、カウント部５４からの判定結果に従い、第１のカウント値が第２の閾値以上である場合、平均化部５５からの平均心臓鼓動パターンを後段の平均化部４４に出力する。ここで、第１のカウント値が第２の閾値以上であるということは、レジスタ５６の平均心臓鼓動パターンが、相関の高い連続した心臓鼓動パターンｘ，ｙ，ｚの平均であることを意味する。
【００４９】
反対に、第１のカウント値が第２の閾値より小さい場合、レジスタ５６は、平均化部５５からの平均心臓鼓動パターンを破棄する。
【００５０】
なお、相関係数計算部５３における第１の閾値については、固定とすることもできるし、カウント部５４からフィードバックされる第２のカウント値に基づいて変更するようにすることもできる。ここで、第２のカウント値は、カウント部５４にて、相関係数ｒが第１の閾値よりも小さい場合に１ずつ加算されるものとする。
【００５１】
具体的には、フィードバックされる第２のカウント値が第３の閾値以上である場合、第１の閾値を所定の値だけ下げる方向に変更する。この変更した第１の閾値は、フィードバックされる第２のカウント値が第３の閾値よりも小さい状態が所定の期間継続した場合、初期値に戻るようにする。
【００５２】
［選別部４３による第１の動作説明］
次に、選別部４３による第１の動作（以下、第１の選別処理と称する）について説明する。
【００５３】
図８は、第１の選別処理を説明するフローチャートである。この第１の選別処理は、心臓鼓動パターン切り出し部４２から選別部４３に心臓鼓動パターンが入力される毎に繰り返し実行される。
【００５４】
ステップＳ１において、相関係数計算部５３は、同時に入力される心臓鼓動パターン切り出し部４２からの心臓鼓動パターンｘと、レジスタ５１からの心臓鼓動パターンｙとの相関の程度を示す相関係数ｒを計算する。
【００５５】
ステップＳ２において、相関係数計算部５３は、計算した相関係数ｒが第１の閾値以上であるか否かを判定し、その判定結果をカウント部５４に通知する。相関係数ｒが第１の閾値以上である場合、処理はステップＳ３に進められる。ステップＳ３において、カウント部５４は、自己がカウントする第１のカウント値を１だけ加算する。
【００５６】
ステップＳ４において、カウント部５４は、第１のカウント値が第２の閾値以上であるか否かを判定し、判定結果をレジスタ５６に通知する。第１のカウント値が第２の閾値以上である場合、処理はステップＳ５に進められる。ステップＳ５において、レジスタ５６は、平均化部５５からの平均心臓鼓動パターンを後段の平均化部４４に出力する。そして、次に入力される心臓鼓動パターンに応じて、再び第１の選別処理のステップＳ１の処理が開始される。
【００５７】
ステップＳ４において、第１のカウント値が第２の閾値よりも小さいと判定された場合、ステップＳ５はスキップされて第１の選別処理は終了される。そして、次に入力される心臓鼓動パターンに応じて、再び第１の選別処理のステップＳ１の処理が開始される。
【００５８】
なお、ステップＳ２において、計算した相関係数ｒが第１の閾値よりも小さいと判定された場合、処理はステップＳ６に進められる。ステップＳ６において、カウント部５４は、自己がカウントする第１のカウント値を０にリセットする。以上で、第１の選別処理は終了される。そして、次に入力される心臓鼓動パターンに応じて、再び第１の選別処理のステップＳ１の処理が開始される。
【００５９】
以上に説明した第１の選別処理によれば、相関の高い心臓鼓動パターンが３つ以上連続した場合、イズ成分を含まない高い品質のものとみなし、それらに基づく平均心臓鼓動パターンも高い品質を有するとみなして後段に出力するようになされている。したがって、後段において、高い精度で個人認証を行うことが可能となる。
【００６０】
［選別部４３による第２の動作説明］
次に、選別部４３による第２の動作（以下、第２の選別処理と称する）について説明する。
【００６１】
図９は、第２の選別処理を説明するフローチャートである。この第２の選別処理は、前段の心臓鼓動パターン切り出し部４２から選別部４３に心臓鼓動パターンが入力される毎に繰り返し実行される。
【００６２】
ステップＳ２１において、相関係数計算部５３は、同時に入力される心臓鼓動パターン切り出し部４２からの心臓鼓動パターンｘと、レジスタ５１からの心臓鼓動パターンｙとの相関の程度を示す相関係数ｒを計算する。
【００６３】
ステップＳ２２において、相関係数計算部５３は、計算した相関係数ｒが第１の閾値以上であるか否かを判定し、その判定結果をカウント部５４に通知する。相関係数ｒが第１の閾値以上である場合、処理はステップＳ２３に進められる。ステップＳ２３において、カウント部５４は、自己がカウントする第１のカウント値を１だけ加算するとともに、自己がカウントする第２のカウント値を０にリセットする。
【００６４】
ステップＳ２４において、カウント部５４は、第１のカウント値が第２の閾値以上であるか否かを判定し、判定結果をレジスタ５６に通知する。第１のカウント値が第２の閾値以上である場合、処理はステップＳ２５に進められる。ステップＳ２５において、レジスタ５６は、平均化部５５からの平均心臓鼓動パターンを後段の平均化部４４に出力する。以上で、第２の選別処理は終了される。そして、次に入力される心臓鼓動パターンに応じて、再び第２の選別処理のステップＳ２１の処理が開始される。
【００６５】
ステップＳ２４において、第１のカウント値が第２の閾値よりも小さいと判定された場合、ステップＳ２５はスキップされて第２の選別処理は終了される。そして、次に入力される心臓鼓動パターンに応じて、再び第２の選別処理のステップＳ２１の処理が開始される。
【００６６】
なお、ステップＳ２２において、計算した相関係数ｒが第１の閾値よりも小さいと判定された場合、処理はステップＳ２６に進められる。ステップＳ２６において、カウント部５４は、自己がカウントする第１のカウント値を０にリセットするとともに、自己がカウントする第２のカウント値を０にリセットする。
【００６７】
ステップＳ２７において、カウント部５４は、第２のカウント値が第３の閾値（例えば、１０）以上であるか否かを判定し、判定結果を相関係数計算部５３に通知する。第２のカウント値が第３の閾値以上である場合、処理はステップＳ２８に進められる。ステップＳ２８において、心電図信号の測定結果が不良である旨が通知手段（不図示）により被測定者に通知される。この通知に従い、測定者は、電極と接触し直すなどの対処行動を行うことになる。
【００６８】
ステップＳ２９において、相関係数計算部５３は、第１の閾値を所定の値（例えば、０．１）だけ下げる。これにより、第１のカウント値が加算されやすくなる。ステップＳ３０において、カウント部５４は、第２のカウント値を０にリセットする。以上で、第２の選別処理は終了される。そして、次に入力される心臓鼓動パターンに応じて、再び第２の選別処理のステップＳ２１の処理が開始される。
【００６９】
なお、ステップＳ２７において、第２のカウント値が第３の閾値よりも小さいと判定された場合、ステップＳ２８，Ｓ２９，Ｓ３０はスキップされて第２の選別処理は終了される。そして、次に入力される心臓鼓動パターンに応じて、再び第２の選別処理のステップＳ２１の処理が開始される。
【００７０】
以上に説明した第２の選別処理によっても、第１の選別処理と同様、高い品質の心臓鼓動パターンに基づく平均心臓鼓動パターンを出力できる。したがって、後段において、高い精度で個人認証を行うことが可能となる。また、第２の選別処理によれば、れば、第１の閾値をカウント部５４からのフィードバックに基づいて変更するようにしたので、第１の選別処理に比較して、より早く平均心臓鼓動パターンを出力できる。なお、カウント部５４からのフィードバックに基づいて、第１の閾値を段階的に下げたり、第１の閾値を初期値に戻すようにしたりしてもよい。
【００７１】
次に、選別部４３の出力について、図１０乃至図１２を参照して説明する。図１０は、図２の心電図信号に基づいて心臓鼓動切り出し部４２から選別部４３に入力される心臓鼓動パターンを重ねて表示したものである。図１１は、選別部４３が第１の選別処理により出力した心臓鼓動パターン（良質な心臓鼓動パターンを平均した平均心臓鼓動パターン）を重ねて表示したものである。図１２は、図２の心電図信号に基づいて心臓鼓動切り出し部４２から選別部４３に順次入力される心臓鼓動パターンに基づいて計算される相関係数ｒの推移を示している。
【００７２】
図１０および図１１を比較して明らかなように、選別部４３においては、誤って切り出された心臓鼓動パターン、ノイズ成分を含む心臓鼓動パターンが除外され、良質な心臓鼓動パターンのみが選出されていることがわかる。また、図１２から、第１の閾値を０．８に設定すると、計算される相関係数ｒの約半数が第１の閾値を越えていることがわかる。したがって、第２の選別処理のように、第１の閾値を下げることによって選別部４３からより早く、より多くの心臓鼓動パターンを後段に出力できる。
【００７３】
ところで、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、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に、プログラム記録媒体からインストールされる。
【００７４】
図１３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ェアの構成例を示すブロック図である。
【００７５】
このコンピュータ１００において、CPU（Central Processing Unit）１０１，ROM（Read Only Memory）１０２，RAM（Random Access Memory）１０３は、バス１０４により相互に接続されている。
【００７６】
バス１０４には、さらに、入出力インタフェース１０５が接続されている。入出力インタフェース１０５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部１０６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部１０７、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部１０８、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部１０９、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア１１１を駆動するドライブ１１０が接続されている。
【００７７】
以上のように構成されるコンピュータ１００では、CPU１０１が、例えば、記憶部１０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース１０５およびバス１０４を介して、RAM１０３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。
【００７８】
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よいし、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よい。
【００７９】
また、プログラムは、１台のコンピュータにより処理されるものであってもよいし、複数のコンピュータによって分散処理されるものであってもよい。さらに、プログラムは、遠方のコンピュータに転送されて実行されるものであってもよい。
【００８０】
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。
【００８１】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明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。
【符号の説明】
【００８２】
１０ 認証装置， １１Ｌ，１１Ｒ 電極， ２０ アナログ処理部， ２１ 増幅部， ２２ フィルタ部， ２３ ADC部， ３０ デジタル処理部， ３１ 前処理部, ３２ 特徴抽出部， ３３ 登録部， ３４ 認証部， ４１ 心拍検出部， ４２ 心臓鼓動パターン切り出し部， ４３ 選別部， ４４ 平均化部， ４５ 算出部， ５１，５２ レジスタ， ５３ 相関係数計算部， ５４ カウント部， ５５ 平均化部， ５６ レジスタ， １００ コンピュータ， １０１ CPU
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓の周期的な動きに対応する心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出し部と、
前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別部と
を含む信号処理装置。
【請求項２】
前記選別部は、計算した相関係数が第１の閾値以上となる連続回数が第２の閾値以上である場合、対応する連続した複数の前記心臓鼓動パターンを平均化した平均心臓鼓動パターンを出力する
請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記選別部は、計算した相関係数が第１の閾値よりも小さくなる連続回数が第３の閾値以上である場合、前記第１の閾値を所定の値だけ下げる
請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
計算した相関係数が第１の閾値よりも小さくなる連続回数が第３の閾値以上である場合、被測定者に測定不良を通知する通知手段を
さらに含む請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項５】
信号処理装置の信号処理方法において、
前記信号処理装置による、
心臓の周期的な動きに対応する心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出しステップと、
前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別ステップと
を含む信号処理方法。
【請求項６】
コンピュータに、
心臓の周期的な動きに対応する心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出しステップと、
前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別ステップと
を含む処理を実行させるプログラム。
【請求項７】
心臓の動きに対応する心電図信号を入力する入力部と、
前記心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出し部と、
前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別部と、
選別された前記心臓鼓動パターンを用いて所定の処理を行う情報処理部と
を含む情報処理装置。
【請求項８】
前記情報処理部は、選別された前記心臓鼓動パターンを用いて個人認証処理を行う
請求項７に記載の情報処理装置。
【請求項１】
心臓の周期的な動きに対応する心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出し部と、
前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別部と
を含む信号処理装置。
【請求項２】
前記選別部は、計算した相関係数が第１の閾値以上となる連続回数が第２の閾値以上である場合、対応する連続した複数の前記心臓鼓動パターンを平均化した平均心臓鼓動パターンを出力する
請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記選別部は、計算した相関係数が第１の閾値よりも小さくなる連続回数が第３の閾値以上である場合、前記第１の閾値を所定の値だけ下げる
請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
計算した相関係数が第１の閾値よりも小さくなる連続回数が第３の閾値以上である場合、被測定者に測定不良を通知する通知手段を
さらに含む請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項５】
信号処理装置の信号処理方法において、
前記信号処理装置による、
心臓の周期的な動きに対応する心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出しステップと、
前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別ステップと
を含む信号処理方法。
【請求項６】
コンピュータに、
心臓の周期的な動きに対応する心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出しステップと、
前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別ステップと
を含む処理を実行させるプログラム。
【請求項７】
心臓の動きに対応する心電図信号を入力する入力部と、
前記心電図信号から心臓の１周期分の動きを示す心臓鼓動パターンを切り出す切り出し部と、
前後して切り出された前記心臓鼓動パターンの相関を示す相関係数を計算し、計算した前記相関係数に基づいて、切り出された前記心臓鼓動パターンを選別する選別部と、
選別された前記心臓鼓動パターンを用いて所定の処理を行う情報処理部と
を含む情報処理装置。
【請求項８】
前記情報処理部は、選別された前記心臓鼓動パターンを用いて個人認証処理を行う
請求項７に記載の情報処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２０５８５６（Ｐ２０１２−２０５８５６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７５９５８（Ｐ２０１１−７５９５８）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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