呼吸监视装置、呼吸监视系统、医疗处理系统、呼吸监视方法、呼吸监视程序

摘要

本发明提供一种呼吸监视装置、呼吸监视系统、医疗处理系统、呼吸监视方法、呼吸监视程序，该呼吸监视装置具备：图像取得部，按照每一规定的定时取得对包含与被检查者的呼吸动作相应地往复运动的身体部位的摄像对象区域以相对该往复运动的方向具有规定角度的倾斜的方式进行了摄像得到的图像；变动量计算部，根据由上述图像取得部在作为任意的定时的第1时刻所取得的图像上的像素的亮度和在作为从该第1时刻开始规定数后的定时的第2时刻所取得的图像上的像素的亮度之差分，计算上述摄像对象区域的位置在从上述第1时刻到上述第2时刻之间的变动量；位置判定部，将对于上述第1时刻中的上述摄像对象区域的位置加上了由上述变动量计算部计算的从上述第1时刻到上述第2时刻之间的上述摄像对象区域的位置的变动量得到的位置，判定为是在上述第2时刻中的上述摄像对象区域的位置。

说明书

技术领域

本发明涉及用于掌握被检查者的呼吸状态的呼吸监视处理。

背景技术

以往，在进行CT扫描等摄像的情况中，利用被称为呼吸同步扫描的技术。所谓呼吸同步扫描是在重复进行呼气和吸气的呼吸的周期中的某一相位中对伴随呼吸而运动那样的呼吸性移动脏器(例如，肺、肝脏、脾脏等)进行扫描，由此可以在一定的相位上进行摄像的技术。

因而，即使是容易受到因呼吸引起的运动伪像的影响而难以得到鲜明的图像的身体部位，也能够取得抑制了运动伪像的图像。

为了进行上述那样的呼吸同步扫描，需要掌握在被检查者呼吸时因胸部和腹部的往复运动引起的身体表面的位置的变动量。

在以往的呼吸同步扫描中，为了掌握上述那样的被检查者的呼气或者吸气时的身体表面的位置的变动量，通常是通过在身体上(例如，胸部和腹部的附近)装上用于检测由呼吸产生的张力等的装置来实现。

但是，在上述以往技术中，在用直接装在身体上的装置对伴随呼吸的身体表面的变位进行检测的结构中，存在因安装而产生的不舒适感、该装置进入到拍摄范围而产生妨碍这样的问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述的问题点而提出的，其目的在于提供一种能够在非接触下掌握被检查者的呼气或者吸气时的身体表面的位置的变动程度的技术。

为了解决上述课题，本发明的呼吸监视装置的特征在于具备：图像取得部，按照每一规定的定时，取得对包含与被检查者的呼吸动作相应地往复运动的身体部位的摄像对象区域以相对该往复运动的方向具有规定角度的倾斜的方式进行了摄像得到的图像；变动量计算部，根据由上述图像取得部在作为任意的定时的第1时刻所取得的图像上的像素的亮度、和在作为从该第1时刻开始规定数后的定时的第2时刻所取得的图像上的像素的亮度之差分，计算上述摄像对象区域的位置在从上述第1时刻到上述第2时刻之间的变动量；位置判定部，将对于上述第1时刻中的上述摄像对象区域的位置，加上了由上述变动量计算部计算的从上述第1时刻到上述第2时刻之间的上述摄像对象区域的位置的变动量得到的位置，判定为是在上述第2时刻中的上述摄像对象区域的位置。

在上述那样构成的呼吸监视装置中的构成可以设置成，当将由上述图像取得部取得的图像上的上述摄像对象区域内的、在与上述被检查者的身高方向大致平行方向中的像素的坐标设置成y，将在与上述被检查者的身高方向大致正交的方向中的像素坐标设置成x，将第1时刻设置为t₁，将第2时刻设置成t₂，将在时刻t中的坐标(x，y)的像素的亮度设置为I(x，y，t)时，伴随上述被检查者的呼吸动作的上述摄像对象区域的位置在从上述第1时刻到上述第2时刻之间的变动量Q用以下的算式计算，Q＝∑∑|(I(x，y，t₂)-I(x，y，t₁))|其中，在各∑∑中的最初的∑是在上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中某一个方向上的全像素之和，第2个∑是对于上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中另一个方向上的全像素之和。

在上述那样构成的呼吸监视装置中，具有呼气吸气判别部，根据在上述图像取得部中在连续的多个上述规定的定时中取得的多个图像，从该图像上的像素的时间性变位来判别该像素的移动方向，在上述图像上的像素移动到对上述被检查者进行摄像的方向的、作为在与上述被检查者的身高方向以及针对该被检查者的横方向大致平行的平面上的方向分量的第1方向一侧时判别为吸气，在上述图像上的像素移动到和上述第1方向大致相反的第2方向一侧时判别为呼气，上述位置判定部根据在上述呼气吸气判别部中的判别结果，将上述摄像对象区域的位置的变动量作为在呼气或者吸气中的变动量来进行加法计算。

在上述那样构成的呼吸监视装置中，当将由上述图像取得部取得的图像上的上述摄像对象区域内的和上述被检查者的身高方向大致平行方向上的像素的坐标设置成y，将和上述被检查者的身高方向大致正交的方向上的像素坐标设置成x，将时刻设置为t，将在时刻t中的坐标(x，y)的像素的亮度设置为I(x，y，t)时，和上述被检查者的身高方向大致平行的方向上的与上述摄像对象区域内的全像素有关的速度dy/dt用下式给出：$\mathrm{dy}/\mathrm{dt}=-(-\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,y,t)/\partial x)*(\partial I(x,y,t)/\partial y))$

$*\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,y,t)/\partial t)*(\partial I(x,y,t)/\partial y))+\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,y,$

$t)/\partial x{)}^2*\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,y,t)/\partial y)*(\partial I(x,y,t)/\partial t)))/\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I$

$(x,y,t)/\partial y{)}^2*\mathrm{\Sigma \Sigma }{(\partial I(x,y,t)/\partial x)}^2-(\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,y,t)/\partial x)$

$*(\partial I(x,y,t)/\partial y){)}^2),$其中，各∑∑中的最初的∑是在上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中的某一个方向上的全像素之和，第2个∑是在上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中的另一个方向上的全像素之和，上述呼气吸气判别部，在上述dy/dt的速度方向向着上述图像上的上述第1方向一侧时判别为是吸气，在向着上述图像上的上述第2方向一侧时判别为呼气。

此外，本发明的呼吸监视装置的特征在于具备：图像取得部，按照每一规定的定时，取得对包含与被检查者的呼吸动作相应地往复运动的身体部位的摄像对象区域以相对该往复运动的方向具有规定角度的倾斜的方式进行了摄像得到的图像；变动量计算部，根据由上述图像取得部在作为任意的定时的任意时刻所取得的图像上的像素的亮度、与在该任意时刻之前在作为上述摄像对象区域达到呼吸动作中的规定的极限位置的定时的基准时刻所取得的图像上的像素的亮度之差分，计算该摄像对象区域的位置在从上述基准时刻到上述任意时刻之间的变动量；位置判定部，将由上述变动量计算部计算出的从上述基准时刻到上述任意时刻之间的上述摄像对象区域的位置的变动量，判定为在上述任意时刻中的上述摄像对象区域的位置。

在上述那样构成的呼吸监视装置中，希望设置成这样的构成：当将由上述图像取得部取得的图像上的上述摄像对象区域内的与上述被检查者的身高方向大致平行方向上的像素的坐标设置成y，将与上述被检查者的身高方向大致正交的方向上的像素坐标设置成x，将基准时刻设置为t₀，将任意时刻设置成t_n，将在时刻t中的坐标(x，y)的像素的亮度设置为I(x，y，t)时，伴随上述被检查者的呼吸动作的上述摄像对象区域的位置在从上述基准时刻到上述任意时刻之间的变动量Q_b用下式算出，Q_b＝∑∑|I(x，y，t_n)-I(x，y，t₀))|，其中，各∑∑中的最初的∑是对上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中的某一个方向上的全像素之和，第2个∑是对上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中的另一个方向上的全像素之和。

在上述那样构成的呼吸监视装置中也可以设置成这样的构成：具有摄像区域设定部，将在摄像上述被检查者得到的图像上的像素的亮度的时间性变化最大的由规定像素数组成的区域，设定为上述摄像对象区域。

此外，本发明的呼吸监视装置的特征在于具备：图像取得部，按照每一规定的定时，取得对包含与被检查者的呼吸动作相应地往复运动的身体部位的摄像对象区域以相对该往复运动的方向具有规定角度的倾斜的方式摄像得到的图像；移动量计算部，将具有与上述图像取得部在作为任意的定时的第1时刻所取得的图像上的摄像对象区域内的由任意的多个像素组成的第1区域大致相同亮度的分布的像素的第2区域，从作为在自该第1时刻开始规定数后的定时的第2时刻所取得的图像上的摄像对象区域内抽出，将在上述摄像对象区域内从上述第1区域位置到第2区域的位置的移动距离作为上述摄像对象区域的位置在从上述第1时刻到上述第2时刻之间的移动量来进行计算；位置判定部，将对在上述第1时刻中的上述摄像对象区域的位置，加上由上述变动量计算部计算的从上述第1时刻到上述第2时刻之间的上述摄像对象区域的位置的变动量得到的位置，判定为在上述第2时刻中的上述摄像对象区域的位置。

此外，本发明的呼吸监视装置的特征在于具备：图像取得部，按照每一规定的定时，取得对包含与被检查者的呼吸动作相应地往复运动的身体部位的摄像对象区域以相对该往复运动的方向具有规定角度的倾斜的方式摄像得到的图像；变动量计算部，从由上述图像取得部在作为任意的定时的任意时刻所取得的图像上的摄像对象区域内，抽出具有与第1区域大致相同亮度的分布的像素的第2区域，其中上述第1区域是在该任意时刻之前在上述摄像对象区域达到了呼吸动作中的规定的极限位置的定时即基准时刻所取得的图像上的摄像对象区域内的由任意的多个像素组成的区域，将在上述摄像对象区域内的从上述第1区域的位置到第2区域的位置的移动距离，作为上述摄像对象区域的位置在从上述基准时刻到上述任意时刻之间的变动量来进行计算；位置判定部，将由上述变动量计算部计算的从上述基准时刻到上述任意时刻之间的上述摄像对象区域的位置的变动量判定为在上述任意时刻中的上述摄像对象区域的位置。

在上述那样构成的呼吸监视装置中，希望具有摄像区域设定部，以摄像上述被检查者得到的图像上的像素的亮度的时间性变化最大的像素区域为中心，设定上述摄像对象区域。

此外，本发明的呼吸监视系统其特征在于具备：上述那样构成的呼吸监视装置；在仰着的状态的上述被检查者的脚一侧上，相对上述摄像对象区域从斜上方的位置对该摄像对象区域进行摄像的摄像部。

此外，本发明的医疗处理系统其特征在于具有：上述那样构成的呼吸监视装置；在由上述位置判定部判定的上述摄像对象区域的位置是规定位置时，进行规定的医疗处理的医疗处理执行部。

在上述那样构成的医疗处理系统中，上述规定的医疗处理能够设置成由MRI进行的摄像处理和由CT扫描进行的摄像处理。

此外，本发明的呼吸监视方法的特征在于具有：图像取得步骤，按照每一规定的定时，取得对包含与被检查者的呼吸动作相应地往复运动的身体部位的摄像对象区域以相对该往复运动的方向具有规定角度的倾斜的方式进行了摄像得到的图像；变动量计算步骤，根据由上述图像取得步骤在作为任意的定时的第1时刻所取得的图像上的像素的亮度、和在作为从该第1时刻开始规定数后的定时的第2时刻所取得的图像上的像素的亮度之差分，计算上述摄像对象区域的位置在从上述第1时刻到上述第2时刻之间的变动量；位置判定步骤，将对于上述第1时刻中的上述摄像对象区域的位置，加上了由上述变动量计算部计算的从上述第1时刻到上述第2时刻之间的上述摄像对象区域的位置的变动量得到的位置，判定为是在上述第2时刻中的上述摄像对象区域的位置。

在上述那样构成的呼吸监视方法中能够设置成这样的构成，当将由上述图像取得步骤取得的图像上的上述摄像对象区域内的、在与上述被检查者的身高方向大致平行方向中的像素的坐标设置成y，将在与上述被检查者的身高方向大致正交的方向中的像素坐标设置成x，将第1时刻设置为t₁，将第2时刻设置成t₂，将在时刻t中的坐标(x，y)的像素的亮度设置为I(x，y，t)时，伴随上述被检查者的呼吸动作的上述摄像对象区域的位置在从上述第1时刻到上述第2时刻之间的变动量Q用以下的算式计算，Q＝∑∑|(I(x，y，t₂)-I(x，y，t₁))|，其中，在各∑∑中的最初的∑是在上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中的某一个方向上的全像素之和，第2个∑是对于上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中的另一个方向上的全像素之和。

在上述那样构成的呼吸监视方法中，具有呼气吸气判别步骤，根据在上述图像取得步骤中在连续的多个上述规定的定时中取得的多个图像，从该图像上的像素的时间性变位来判别该像素的移动方向，在上述图像上的像素移动到对上述被检查者进行摄像的方向的、作为在与上述被检查者的身高方向以及针对该被检查者的横方向大致平行的平面上的方向分量的第1方向一侧时判别为吸气，在上述图像上的像素移动到与上述第1方向大致相反的第2方向一侧时判别为呼气，上述位置判定步骤根据在上述呼气吸气判别步骤中的判别结果，将上述摄像对象区域的位置的变动量作为在呼气或者吸气中的变动量来进行加法计算。

在上述那样构成的呼吸监视方法中，当将由上述图像取得步骤取得的图像上的上述摄像对象区域内的和上述被检查者的身高方向大致平行方向上的像素的坐标设置成y，将和上述被检查者的身高方向大致正交的方向上的像素坐标设置成x，将时刻设置为t，将在时刻t中的坐标(x，y)的像素的亮度设置为I(x，y，t)时，和上述被检查者的身高方向大致平行的方向上的与上述摄像对象区域内的全像素有关的速度dy/dt用下式给出：$\mathrm{dy}/\mathrm{dt}=-(-\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,y,t)/\partial x)*(\partial I(x,y,t)/\partial y))$

$*\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,y,t)/\partial t)*(\partial I(x,y,t)/\partial y))+\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,y,$

$t)/\partial x{)}^2*\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,y,t)/\partial y)*(\partial I(x,y,t)/\partial t)))/\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I$

$(x,y,t)/\partial y{)}^2*\mathrm{\Sigma \Sigma }{(\partial I(x,y,t)/\partial x)}^2-(\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,y,t)/\partial x)$

$*(\partial I(x,y,t)/\partial y){)}^2),$其中，各∑∑中的最初的∑是在上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中的某一个方向上的全像素之和，第2个∑是在上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中的另一个方向上的全像素之和，上述呼气吸气判别步骤，在上述dy/dt的速度方向向着上述图像上的上述第1方向一侧时判别为是吸气，在向着上述图像上的上述第2方向一侧时判别为呼气。

此外，本发明的呼吸监视方法的特征在于具备：图像取得步骤，按照每一规定的定时，取得对包含与被检查者的呼吸动作相应地往复运动的身体部位的摄像对象区域以相对该往复运动的方向具有规定角度的倾斜的方式进行了摄像得到的图像；变动量计算步骤，根据由上述图像取得步骤在作为任意的定时的任意时刻所取得的图像上的像素的亮度、与在该任意时刻之前在作为上述摄像对象区域达到呼吸动作中的规定的极限位置的定时的基准时刻所取得的图像上的像素的亮度之差分，计算该摄像对象区域的位置在从上述基准时刻到上述任意时刻之间的变动量；位置判定步骤，将由上述变动量计算步骤计算出的从上述基准时刻到上述任意时刻之间的上述摄像对象区域的位置的变动量，判定为在上述任意时刻中的上述摄像对象区域的位置。

在上述那样的构成的呼吸监视方法中希望：当将在上述图像取得步骤取得的图像上的上述摄像对象区域内的与上述被检查者的身高方向大致平行方向上的像素的坐标设置成y，将与上述被检查者的身高方向大致正交的方向上的像素坐标设置成x，将基准时刻设置为t₀，将任意时刻设置成t_n，将在时刻t中的坐标(x，y)的像素的亮度设置为I(x，y，t)时，伴随上述被检查者的呼吸动作的上述摄像对象区域的位置在从上述基准时刻到上述任意时刻之间的变动量Q_b用下式算出，Q_b＝∑∑|I(x，y，t_n)-I(x，y，t₀))|，其中，各∑∑中的最初的∑是对上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中的某一个方向上的全像素之和，第2个∑是对上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中的另一个方向上的全像素之和。

在上述那样构成的呼吸监视方法中也可以设置成这样的构成：具有摄像区域设定步骤，将在摄像上述被检查者得到的图像上的像素的亮度的时间性变化最大的由规定像素数组成的区域，设定为上述摄像对象区域。

此外，本发明的呼吸监视方法的特征在于具有：图像取得步骤，按照每一规定的定时，取得对包含与被检查者的呼吸动作相应地往复运动的身体部位的摄像对象区域以相对该往复运动的方向具有规定角度的倾斜的方式摄像得到的图像；移动量计算步骤，将具有与在上述图像取得步骤在作为任意的定时的第1时刻所取得的图像上的摄像对象区域内的由任意的多个像素组成的第1区域大致相同亮度的分布的像素的第2区域，从作为在自该第1时刻开始规定数后的定时的第2时刻所取得的图像上的摄像对象区域内抽出，将在上述摄像对象区域内从上述第1区域位置到第2区域的位置的移动距离作为上述摄像对象区域的位置在从上述第1时刻到上述第2时刻之间的移动量来进行计算；位置判定步骤，将对在上述第1时刻中的上述摄像对象区域的位置，加上由上述变动量计算步骤计算的从上述第1时刻到上述第2时刻之间的上述摄像对象区域的位置的变动量得到的位置，判定为在上述第2时刻中的上述摄像对象区域的位置。

此外，本发明的呼吸监视方法的特征在于具有：图像取得步骤，按照每一规定的定时，取得对包含与被检查者的呼吸动作相应地往复运动的身体部位的摄像对象区域以相对该往复运动的方向具有规定角度的倾斜的方式摄像得到的图像；变动量计算步骤，从在上述图像取得步骤中在作为任意的定时的任意时刻所取得的图像上的摄像对象区域内，抽出具有与第1区域大致相同亮度的分布的像素的第2区域，其中上述第1区域是在该任意时刻之前在上述摄像对象区域达到了呼吸动作中的规定的极限位置的定时即基准时刻所取得的图像上的摄像对象区域内的由任意的多个像素组成的区域，将在上述摄像对象区域内的从上述第1区域的位置到第2区域的位置的移动距离，作为上述摄像对象区域的位置在从上述基准时刻到上述任意时刻之间的变动量来进行计算；位置判定步骤，将在上述变动量计算步骤计算的从上述基准时刻到上述任意时刻之间的上述摄像对象区域的位置的变动量判定为在上述任意时刻中的上述摄像对象区域的位置。

在上述那样构成的呼吸监视方法中理想的是，具有摄像区域设定步骤，以摄像上述被检查者得到的图像上的像素的亮度的时间性变化最大的像素区域为中心，设定上述摄像对象区域。

本发明的呼吸监视程序的特征在于让计算机执行以下步骤：图像取得步骤，按照每一规定的定时，取得对包含与被检查者的呼吸动作相应地往复运动的身体部位的摄像对象区域以相对该往复运动的方向具有规定角度的倾斜的方式进行了摄像得到的图像；变动量计算步骤，根据由上述图像取得步骤在作为任意的定时的第1时刻所取得的图像上的像素的亮度、和在作为从该第1时刻开始规定数后的定时的第2时刻所取得的图像上的像素的亮度之差分，计算上述摄像对象区域的位置在从上述第1时刻到上述第2时刻之间的变动量；位置判定步骤，将对于上述第1时刻中的上述摄像对象区域的位置，加上了由上述变动量计算部计算的从上述第1时刻到上述第2时刻之间的上述摄像对象区域的位置的变动量得到的位置，判定为是在上述第2时刻中的上述摄像对象区域的位置。

此外，在上述那样构成的呼吸监视程序中也可以是，当将由上述图像取得步骤取得的图像上的上述摄像对象区域内的、在与上述被检查者的身高方向大致平行方向中的像素的坐标设置成y，将在与上述被检查者的身高方向大致正交的方向中的像素坐标设置成x，将第1时刻设置为t₁，将第2时刻设置成t₂，将在时刻t中的坐标(x，y)的像素的亮度设置为I(x，y，t)时，伴随上述被检查者的呼吸动作的上述摄像对象区域的位置在从上述第1时刻到上述第2时刻之间的变动量Q用以下的算式计算，Q＝∑∑|(I(x，y，t₂)-I(x，y，t₁))|，其中，在各∑∑中的最初的∑是在上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中的某一个方向上的全像素之和，第2个∑是对于上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中的另一个方向上的全像素之和。

此外，在上述那样的构成的呼吸监视程序中，具有呼气吸气判别步骤，根据在上述图像取得步骤中在连续的多个上述规定的定时中取得的多个图像，从该图像上的像素的时间性变位来判别该像素的移动方向，在上述图像上的像素移动到对上述被检查者进行摄像的方向的、作为在与上述被检查者的身高方向以及针对该被检查者的横方向大致平行的平面上的方向分量的第1方向一侧时判别为吸气，在上述图像上的像素移动到与上述第1方向大致相反的第2方向一侧时判别为呼气，上述位置判定步骤根据在上述呼气吸气判别步骤中的判别结果，将上述摄像对象区域的位置的变动量作为在呼气或者吸气中的变动量来进行加法计算。

在上述那样构成的呼吸监视程序中能够这样构成，当将由上述图像取得步骤取得的图像上的上述摄像对象区域内的和上述被检查者的身高方向大致平行方向上的像素的坐标设置成y，将和上述被检查者的身高方向大致正交的方向上的像素坐标设置成x，将时刻设置为t，将在时刻t中的坐标(x，y)的像素的亮度设置为I(x，y，t)时，和上述被检查者的身高方向大致平行的方向上的与上述摄像对象区域内的全像素有关的速度dy/dt用下式给出：$\mathrm{dy}/\mathrm{dt}=-(-\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,y,t)/\partial x)*(\partial I(x,$

$y,t)/\partial y))*\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,y,t)/\partial t)*(\partial I(x,y,t)/\partial y))+\mathrm{\Sigma \Sigma }$

$((\partial I(x,y,t)/\partial x{)}^2*\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,y,t)/\partial y)*(\partial I(x,y,t)/\partial t)))$

$/\mathrm{\Sigma \Sigma }{\left((\partial I(x,y,t)/\partial y\right)}^2*\mathrm{\Sigma \Sigma }{(\partial I(x,y,t)/\partial x)}^2-(\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,$

$y,t)/\partial x)*(\partial I(x,y,t)/\partial y){)}^2),$其中，各∑∑中的最初的∑是在上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中的某一个方向上的全像素之和，第2个∑是在上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中的另一个方向上的全像素之和，上述呼气吸气判别步骤，在上述dy/dt的速度方向向着上述图像上的上述第1方向一侧时判别为是吸气，在向着上述图像上的上述第2方向一侧时判别为呼气。

此外，本发明的呼吸监视程序的特征在于让计算机执行以下步骤：图像取得步骤，按照每一规定的定时，取得对包含与被检查者的呼吸动作相应地往复运动的身体部位的摄像对象区域以相对该往复运动的方向具有规定角度的倾斜的方式进行了摄像得到的图像；变动量计算步骤，根据由上述图像取得步骤在作为任意的定时的任意时刻所取得的图像上的像素的亮度、与在该任意时刻之前在作为上述摄像对象区域达到呼吸动作中的规定的极限位置的定时的基准时刻所取得的图像上的像素的亮度之差分，计算该摄像对象区域的位置在从上述基准时刻到上述任意时刻之间的变动量；位置判定步骤，将由上述变动量计算步骤计算出的从上述基准时刻到上述任意时刻之间的上述摄像对象区域的位置的变动量，判定为在上述任意时刻中的上述摄像对象区域的位置。

此外，在上述那样构成的呼吸监视程序中，能够设置成这样的构成：当将在上述图像取得步骤取得的图像上的上述摄像对象区域内的与上述被检查者的身高方向大致平行方向上的像素的坐标设置成y，将与上述被检查者的身高方向大致正交的方向上的像素坐标设置成x，将基准时刻设置为t₀，将任意时刻设置成t_n，将在时刻t中的坐标(x，y)的像素的亮度设置为I(x，y，t)时，伴随上述被检查者的呼吸动作的上述摄像对象区域的位置在从上述基准时刻到上述任意时刻之间的变动量Q_b用下式算出，Q_b＝∑∑|I(x，y，t_n)-I(x，y，t₀))|，其中，各∑∑中的最初的∑是对上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中的某一个方向上的全像素之和，第2个∑是对上述摄像对象区域内的x方向以及y方向中的另一个方向上的全像素之和。

此外，在上述那样的构成的呼吸监视程序中希望具有摄像区域设定步骤，将在摄像上述被检查者得到的图像上的像素的亮度的时间性变化最大的由规定像素数组成的区域，设定为上述摄像对象区域。

此外，本发明的呼吸监视程序的特征在于让计算机执行以下步骤：图像取得步骤，按照每一规定的定时，取得对包含与被检查者的呼吸动作相应地往复运动的身体部位的摄像对象区域以相对该往复运动的方向具有规定角度的倾斜的方式摄像得到的图像；移动量计算步骤，将具有与在上述图像取得步骤在作为任意的定时的第1时刻所取得的图像上的摄像对象区域内的由任意的多个像素组成的第1区域大致相同亮度的分布的像素的第2区域，从作为在自该第1时刻开始规定数后的定时的第2时刻所取得的图像上的摄像对象区域内抽出，将在上述摄像对象区域内从上述第1区域位置到第2区域的位置的移动距离作为上述摄像对象区域的位置在从上述第1时刻到上述第2时刻之间的移动量来进行计算；位置判定步骤，将对在上述第1时刻中的上述摄像对象区域的位置，加上由上述变动量计算步骤计算的从上述第1时刻到上述第2时刻之间的上述摄像对象区域的位置的变动量得到的位置，判定为在上述第2时刻中的上述摄像对象区域的位置。

此外，本发明的呼吸监视程序的特征在于让计算机执行以下步骤：图像取得步骤，按照每一规定的定时，取得对包含与被检查者的呼吸动作相应地往复运动的身体部位的摄像对象区域以相对该往复运动的方向具有规定角度的倾斜的方式摄像得到的图像；变动量计算步骤，从在上述图像取得步骤中在作为任意的定时的任意时刻所取得的图像上的摄像对象区域内，抽出具有与第1区域大致相同亮度的分布的像素的第2区域，其中上述第1区域是在该任意时刻之前在上述摄像对象区域达到了呼吸动作中的规定的极限位置的定时即基准时刻所取得的图像上的摄像对象区域内的由任意的多个像素组成的区域，将在上述摄像对象区域内的从上述第1区域的位置到第2区域的位置的移动距离，作为上述摄像对象区域的位置在从上述基准时刻到上述任意时刻之间的变动量来进行计算；位置判定步骤，将在上述变动量计算步骤计算的从上述基准时刻到上述任意时刻之间的上述摄像对象区域的位置的变动量判定为在上述任意时刻中的上述摄像对象区域的位置。

此外，在上述那样构成的呼吸监视程序中，还能够设置成这样的构成：具有摄像区域设定步骤，以摄像上述被检查者得到的图像上的像素的亮度的时间性变化最大的像素区域为中心，设定上述摄像对象区域。

附图说明

图1是用于说明本发明的第1实施方式的呼吸监视装置、呼吸监视系统以及医疗处理系统的功能方框图。

图2是表示摄像部2的设置位置与基于因呼吸产生的胸部或者腹部的上下运动的ROI内的像素的移动之间的关系的图。

图3是表示摄像部2的设置位置与基于因呼吸产生的胸部或者腹部的上下运动的ROI内的像素的移动之间的关系的图。

图4是用于说明本实施方式的呼吸监视装置中的处理(呼吸监视方法)的流程图。

图5是用于说明呼气吸气判别部104中的详细处理的流程图。

图6是表示在显示部106中的摄像对象区域的位置的显示例子的图。

图7是用于说明本发明的第2实施方式的呼吸监视装置中的处理(呼吸监视方法)的流程图。

图8是用于说明本发明的第3实施方式的呼吸监视装置中的处理(呼吸监视方法)的流程图。

图9是用于说明在本实施方式中的呼气吸气判别部104中的图像上的像素的运动方向的判别方法的流程图。

图10是用于说明在本实施方式中的呼气吸气判别部104中的图像上的像素的移动方向的判别方法的流程图。

图11是用于说明在画面上的规定的块的移动及其匹配的方法的图。

图12是用于说明在画面上的规定的块的移动及其匹配的方法的图。

图13是表示用显示部106图形显示由位置判定部105判定出的位置的例子的图。

图14是用于说明本发明的第4实施方式的呼吸监视装置中的处理(呼吸监视方法)的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的第1实施方式。

图1是用于说明本实施方式的呼吸监视装置、呼吸监视系统以及医疗处理系统的功能方框图。

本实施方式的呼吸监视装置1的结构具备摄像区域设定部101、图像取得部102、变动量计算部103、呼气吸气判别部104、位置判定部105、显示部106、CPU108以及MEMORY109。此外，本实施方式的医疗处理系统除了上述那样的呼吸监视装置1外，其构成具备医疗处理执行部107以及CT扫描装置3。此外，本实施方式的呼吸监视系统的结构具备上述那样的呼吸监视装置、摄像部2。

摄像部2由CCD照相机构成，具有将包含被检查者M的胸部以及腹部中至少一方的摄像对象区域(即，包含与被检查者的呼吸动作相应地往复运动的身体部位的摄像对象区域)ROI以相对该摄像对象区域具有规定角度的倾斜的方式摄像的功能。具体地说如图1所示，摄像部2从在仰着的状态的被检查者M的脚部上的、相对摄像对象区域ROI倾斜上方的位置进行摄像。

摄像区域设定部101具有将在摄像被检查者M得到的图像上的像素的亮度的时间性变化最大的由规定像素数组成的区域设定为摄像对象区域ROI的功能。

图像取得部102具有按照每个规定的定时取得图像的作用，其中该图像是将包含上述那样与被检查者的呼吸动作相应地往复运动的身体部位的摄像对象区域，以相对该往复运动的方向具有规定角度的倾斜的方式摄像得到的。

变动量计算部103具有根据在图像取得部102中在作为任意的定时的第1时刻所取得的图像上的像素的亮度和作为从该第1时刻开始经过规定数后的定时的第2时刻所取得的图像上的像素的亮度之差分，计算摄像对象区域的位置在从第1时刻到第2时刻之间的变动量(由呼气或者吸气引起的体表面的移动量)的功能。而且，第2时刻与在呼吸监视装置1中的CPU的处理能力和在图像取得部102中可以取得图像的帧间隔等相应地设定。例如，当想进行高精度的呼吸动作的监视的情况下设置成从第1时刻开始1个以后的定时，当即使稍微增加规定数而对呼吸动作的监视精度也没有问题的情况下，为了谋求处理负担的减轻，可以设置成2个或者3个以后的定时。

呼气吸气判别部104根据在图像取得部102中在连续的多个规定的定时取得的多个图像，从该图像上的像素的时间性变位判别该像素的移动方向，具有当图像上的像素在移动到在对被检查者M摄像的方向的、作为与被检查者M的身高方向以及和相对被检查者M的横方向大致平行的平面上的方向分量的(图像上)的第1方向一侧的情况下判别为吸气；当图像上的像素移动到和第1方向大致相反的(图像上)的第2方向一侧的情况下判别为呼气的作用。在此，所谓和被检查者M的身高方向以及相对该被检查者的横方向大致平行的平面，表示如图1所示当被检查者M仰面躺着的情况下，大致水平的面。

在此，摄像部2因为其构成是从在仰着的状态的被检查者M的脚部的相对摄像对象区域ROI倾斜上方的位置进行摄像，所以呼气吸气判别部104当图像上的像素移动到被检查者M的头一侧(第1方向一侧)的情况下判别为吸气，当图像上的像素移动到被检查者的脚一侧(第2方向一侧)的情况下判别为呼气。

位置判定部105具有相对在第1时刻的摄像对象区域的位置，将加上了在变动量计算部103中计算的从第1时刻到第2时刻期间的摄像对象区域的位置的变动量得到的位置，判定为是在第2时刻的摄像对象区域的位置的作用。此外，位置判定部105根据在呼气吸气判别部104中的判别结果，将摄像对象区域的位置的变动量作为呼气或者吸气中的变动量进行加法计算。

显示部106由液晶显示器、CRT显示器等构成，具有进行在位置判定部105中的判定结果等与呼吸监视装置1中的处理有关的各种信息的画面显示的作用。

医疗处理执行部107具有在由位置判定部105判定的摄像对象区域的位置是规定位置时，让CT扫描装置3进行作为规定的医疗处理的摄像处理的作用。

CPU108具有进行在呼吸监视装置中的各种处理的作用，此外还具有通过执行存储在MEMORY109中的程序实现各种功能的作用。MEMORY109例如由ROM和RAM等构成，具有存储在呼吸监视装置中利用的各种信息和程序的作用。

接着，说明在本实施方式的呼吸监视装置中的由呼吸动作产生的身体表面的变动量计算的原理。图2以及图3是表示摄像部2的设置位置与基于因呼吸而产生的胸部或者腹部的上下运动的在ROI内的像素的移动之间的关系的图。

如同一图所示，当用摄像部2摄像作为摄像对象区域ROI的设定对象的被检查者M的胸部或者腹部的情况下，胸部或者腹部上的任意点在用摄像部2摄像的图像上，能看到伴随被检查者M的呼吸而上下运动。即，根据用摄像部2摄像的图像上的像素的变位，能够判别伴随被检查者M的呼吸的胸部或者腹部的上下运动。

具体地说，如果将从摄像部2到作为摄像对象区域ROI的设定对象的被检查者M的胸部或者腹部的高度方向的距离设置为h，将从摄像部2到被检查者M的胸部或者腹部上的任意一点的水平方向的距离设置为L，则由于被检查者M呼吸，在摄像对象区域ROI进行上下距离m大小时的、由摄像部2摄像的图像上的像素的移动量d用(1)式表示。

d(＝(L×m)/(h-m))......(1)

在本实施方式中，构成为根据在ROI内的像素的移动，掌握基于因呼吸而产生的被检查者的胸部或者腹部的上下移动的变动量。

图4是用于说明本实施方式的呼吸监视装置中的处理(呼吸监视方法)的流程图。

首先，用摄像部2摄像与被检查者M的呼吸动作相应地往复运动的身体部位周边(S101)。

当设定摄像对象区域ROI的情况下(S102，设定)，在用摄像部2摄像的图像上，将摄像被检查者M得到的图像上的像素的亮度的时间性变化最大的由规定像素数(预先设定的ROI的尺寸量的像素数)组成的区域，设定为摄像对象区域(摄像区域设定步骤)(S103)。图像取得部102针对每一规定的定时取得对该已设定的摄像对象区域以相对该往复运动的方向具有规定角度的倾斜的方式摄像到的图像(图像取得步骤)。

接着，进行用图像取得部102在作为任意的定时的第1时刻所取得的图像(数帧前的ROI)上的像素的亮度和作为从该第1时刻开始规定数后的定时的第2时刻所取得的图像(计数帧的ROI)上的像素的亮度之差分的计算处理(S104)，对全部像素将每个像素的差分处理的结果的绝对值进行合计运算(S105)，计算摄像对象区域的位置在从第1时刻到第2时刻之间的变动量(变动量计算步骤)。

以下，说明变动量计算部103中的详细处理。在将在图像取得部102中取得的图像上的摄像对象区域ROI内的、和被检查者M的身高方向大致平行的方向上的像素的坐标设置为y，将和被检查者M的身高方向大致正交的方向上的像素的坐标设置为x，将第1时刻设置为t1，将第2时刻设置为t2，将在时刻t中的坐标(x，y)的像素的亮度设置为I(x，y，t)时，伴随被检查者的呼吸动作的摄像对象区域(具体地说，是摄像对象区域ROI内的身体表面)的位置从第1时刻到第2时刻之间的变动量Q用下式计算。

Q＝∑∑|(I(x，y，t₂)-I(x，y，t₁))|......(2)

(在此，各∑∑中的最初的∑是摄像对象区域ROI内的x方向以及y方向内某一方中的全像素的和，第2个∑是摄像对象区域ROI内的x方向以及y方向内其中另一方的全像素的和)。本实施方式中的变动量计算部103根据上述式(2)计算摄像对象区域的位置从第1时刻到第2时刻之间的变动量。

为了根据上述那样用变动量计算部103计算出的变动量，掌握伴随呼吸动作的身体表面的位置的变动，需要判别该变动量是因呼气引起的还是由吸气引起的。因而，用呼气吸气判别部104，根据在图像取得部102中在连续的多个规定定时取得的多个图像，从该图像上的像素的时间性变位中判别该像素的移动方向，图像上的像素在移动到作为对被检查者M摄像的方向的、和被检查者M的身高方向以及相对该被检查者的横方向大致平行的平面上的方向分量的第1方向一侧的情况下判别为吸气，在图像上的像素移动到和第1方向大致相反的第2方向一侧的情况下判别为呼气(呼气吸气判别步骤)(S106)。

以下，说明呼气吸气判别部104中的详细处理。呼气和吸气的判别能够根据所摄像的图像上的像素的移动来判别。以下，说明在呼气吸气判别部104中的用摄像部2摄像到的图像上的像素的移动方向的判别方法。

在将y设置成用图像取得部102取得的图像上的被检查者M的身高方向上的坐标，将x设置为和被检查者M的身高方向大致正交的方向上的坐标，将t设置为时间，将I(x，y，t)设置为在时间t中的图像上的坐标(x，y)的位置的像素的亮度时，因为伴随呼吸移动的被检查部位的图像上的像素在一定短时间(δt)后向另一位置移动，所以以下这一式子成立。

I(x，y，t)＝I(x+δx，y+δy，t+δt)......(3)

以下，对右边的式子进行Tailor展开，假设dx，dy，dt的高次项微小而忽略，如果用dt除，则下式成立。

$(\mathrm{dx}/\mathrm{dt})*\partial I(x,y,t)/\partial x+(\mathrm{dy}/\mathrm{dt})*\partial I(x,y,t)/\partial y+\partial I(x,y,$

$t)/\partial t=0......\left(4\right)$

在此，因为在某一时间中的附近的像素的速度变化几乎看做相同，所以假设针对附近像素全体的左式的误差最小的式子成立。即，假设

$E=\mathrm{\Sigma \Sigma }((\mathrm{dx}/\mathrm{dt})*\partial I(x,y,t)/\partial x(\mathrm{dy}/\mathrm{dt})*\partial I(x,y,t)/\partial y+\partial I$

$(x,y,t)/\partial t{)}^2,$如果设置成u＝dx/dt，v＝dy/dt，则$\partial E/\partial u=0,$$\partial E/\partial v=0$的2式子成立。用这2个式子求得涉及全像素的速度dy/dt如下。

$\mathrm{dy}/\mathrm{dt}=-(-\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,y,t)/\partial x)*(\partial I(x,y,t)/\partial y))*\mathrm{\Sigma \Sigma }$

$((\partial I(x,y,t)/\partial t)*(\partial I(x,y,t)/\partial y))+\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,y,t)/\partial x)$

${\mathrm{}}^2*\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,y,t)/\partial y)*(\partial I(x,y,t)/\partial t)))/\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,$

$y,t)/\partial y{)}^2*\mathrm{\Sigma \Sigma }{(\partial I(x,y,t)/\partial x)}^2-(\mathrm{\Sigma \Sigma }((\partial I(x,y,t)/\partial x)*$

${(\partial I(x,y,t)/\partial y))}^2)......\left(5\right)$

在此，各∑∑中的最初的∑是在上述摄像对象区域内的x方向以及y方向内某一方中的全像素的和，第2个∑是在上述摄像对象区域内的x方向以及y方向内另一方中的全像素的和。

如果在摄像对象区域ROI的图像的范围中计算该解，则知道被检查部位(ROI)的图像的向上下的变位宽度和方向。该式子的结果，在判断为被检查部位变位为上(头部方向)时作为吸气，在判断为向下(脚跟方向)移动时作为呼气(即，当在y方向上头一侧是“+”，脚一侧是“-”的情况下，dy/dt在是正值时判别为吸气，在是负值时判别为呼气)。

图5是用于说明呼气吸气判别部104中的详细处理的流程图。

首先，进行图像上的像素的索引n以及k的初始化(S201)。

以下，在图像取得部102中，在连续的多个规定定时取得的多个图像间，进行图像上的某一像素(由索引确定的像素)的亮度的差分加法计算处理(通过取关于各像素的帧间的亮度的差分而得到的差分的绝对值的加法计算处理)(S202)。

接着，计算在该像素的X方向中的像素间的亮度的差分dx、在Y方向中的像素间的亮度的差分dy以及在连续的不同的定时取得的帧间的相同位置像素间的亮度的差分dt(S203)。

以下，根据在上述步骤(S203)中求得的dx、dy以及dt，计算dx×dy、dt×dx、dx×dx、dy×dt、dy×dy、dt×dt(S204)。

而后，将上述的步骤(S204)中的结果加在上述的步骤(S204)中的每个式子上(S205)。

以下，让在X方向上的像素的索引k增加1(S206)，检查在X方向中的索引k是否超过摄像对象区域ROI的宽度(S207)。

当在X方向的索引k超过摄像对象区域ROI的X方向上的范围的情况下(S207，No)，让Y方向中的像素的索引n增加1(S208)。

以下，检查在Y方向中的像素的索引n是否超过摄像对象区域ROI的Y方向上的范围(S209)。

这样，在像素的索引在摄像对象区域ROI的范围内期间，进行像素的亮度的差分处理。

根据上述的式(1)，对摄像对象区域ROI内的全部的像素计算在Y方向上的时间性变位(速度和方向)(S210)。

根据在上述的步骤(S210)中计算出的对全部像素的Y方向上的时间性变位，判别摄像对象区域ROI内的像素作为全体向头部方向和脚部方向的哪个方向移动(S211)。此时，判定在现在的呼吸的状态和判别结果中是否有矛盾。

例如，当判断为现在的呼吸的状态是吸气，摄像对象区域ROI内的像素作为全体移动到头一侧(第1方向)的方向的情况下，转移到下一帧(在变成了现在判断对象的帧的下一定时取得的图像的帧)的像素的处理(S201)。

另一方面，当判定为呼吸的状态是吸气，摄像对象区域ROI内的像素作为全体移动到脚一侧(第2方向一侧)的方向的情况下，因为现在的呼吸的状态和判别结果矛盾，所以将呼气和吸气的判别内容修正为“呼气”(S212)。

以下，为了区别在变动量计算部103中计算的变动量是呼气或者吸气的哪个，根据在上述那样的呼气吸气判别部104中的判别处理的结果，让对计算出的变动量附加的符号的朝向在呼气和吸气中不同(S107)。

接着，位置判定部105根据呼气吸气判别步骤中的判别结果，对在第1时刻(数帧前的定时)中的摄像对象区域的位置，将加上了在变动量计算步骤中计算出的从第1时刻到第2时刻之间的摄像对象区域的位置的变动量(作为呼气或者吸气动作的变动量)得到的位置，判定为是在第2时刻(计数帧的图像取得定时)中的摄像对象区域的位置(位置判定步骤)(S108)。而且，在此所谓在位置判定步骤中判定的摄像对象区域的位置，表示相对由被检查者的一连串的呼吸动作引起的胸部和腹部的身体表面的变动幅度，在第2时刻中的该身体表面处于几％的位置这一比例。

以下，医疗处理执行部107确认将针对CT扫描装置3发出扫描命令的定时作为呼气时还是吸气时(S109)，当是吸气时发出扫描命令的情况下(S109，吸气时信号输出)，在从吸气到呼气的一连串的呼吸周期(计数的呼吸周期)中，当用位置判定部105判定的位置初次变成大于等于阈值的情况下(S110，在计数呼吸周期中初次变成大于等于阈值)，对CT扫描装置3发出扫描命令(医疗处理执行步骤)(S112)。在发出了该扫描命令后，将用位置判定部105判定的位置用显示部106以图形显示(S111)。此外，当用位置判定部105判定的位置比阈值还小的情况下，或者当超过了阈值的这一情况不是初次的情况下，将用位置判定部105判定的位置用显示部106进行图形显示(S111)。图6是表示在显示部106中的摄像对象区域的位置的显示例子的图。如同一图所示，由伴随被检查者的呼吸动作的摄像对象区域的往复运动产生的位置的变动的样子表现为“变位”。

另一方面，当在呼气时发出扫描命令的情况下(S109，在呼气时输出信号)，在从吸气到呼气的一连串的呼吸周期(计数的呼吸周期)中，当由位置判定部105判定的位置初次变成小于等于阈值的情况下(S114，在计数呼吸周期中初次变成小于等于阈值)，医疗处理执行部107对CT扫描装置3发出扫描命令(S116)。在发出该扫描命令后，将用位置判定部105判定的位置用显示部106进行图形显示(S115)。此外，当用位置判定部105判定的位置比阈值还大的情况下，或者下降到阈值以下的不是初次的情况下，将用位置判定部105判定的位置在显示部106中进行图形显示(S115)。

而且，在此和用位置判定部105判定的位置进行比较的阈值例如如图6所示，从吐尽在规定期间从由位置判定部105判定的位置的信息中得到的波形(胸部或者腹部周围的身体表面的变位波形)中的振幅的平均值Sw的气息的位置被设定到平均值Sw的70％的位置Sp。这样，所谓由位置判定部105判定的“位置”表示相对胸部或者腹部周围的身体表面的变位波形的振幅处于几％的位置。

如上所述，进行用位置判定部105判定的位置的图形显示(S111，S115)，当结束处理的情况下(S113，标志树立)，结束处理。另一方面，当未结束处理的情况下(S113，标志未树立)，再次返回图像的取得处理。

如上所述，如果采用本实施方式，则能够在非接触下掌握伴随被检查者的呼吸动作的胸部和腹部等身体表面的位置的变动量，在呼吸动作中指定身体表面达到任意的位置的定时(胸部膨胀到一连串的呼吸动作中的几％的等)，可以执行医疗处理。

此外，如果处于本实施方式，则通过设置成根据在ROI内的像素的亮度变化判定摄像对象区域的位置的结构，如果可以检测亮度的差分，则能够判定摄像对象区域的位置，例如，即使在被检查者穿着素色的衣服那样的只有微小的亮度变化的情况下，也能够判定摄像对象区域的位置。

(第2实施方式)

接着，说明本发明的第2实施方式。

本实施方式因为是上述的第1实施方式的变形例子，所以对于和在第1实施方式中说明的部分相同的部分标注相同符号并省略说明。本实施方式在变动量计算部中的变动量的计算方法和上述的第1实施方式不同。

本实施方式的变动量计算部103构成为根据用图像取得部102在作为任意的定时的任意时刻所取得的图像上的像素的亮度和在比该任意时刻往前作为摄像对象区域达到了呼吸动作中的规定的极限位置的定时的基准时刻所取得的图像上的像素的亮度之差分，计算从摄像对象区域的位置的基准时刻到任意时刻之间的变动量。

在此，所谓摄像对象区域达到了在呼吸动作中的规定的极限位置的定时是表示例如在吸气动作中吸尽气息的定时、在呼气动作中吐尽气息的定时。由此，知道吸尽气息的定时以后的摄像对象区域的位置的变动量由呼气动作引起，并且知道吐尽气息的定时以后的摄像对象区域的变动量由吸气动作引起。即，通过如本实施方式那样设定成为基准的定时，可以不进行特别的处理就能够掌握呼气和吸气的判别。

此外，本实施方式中的位置判定部105将在变动量计算部103中计算出的从基准时刻到任意时刻之间的摄像对象区域的位置的变动量判定为在任意时刻中的摄像对象区域的位置。即，相对于上述的第1实施方式中的位置判定部增量式地加法计算在变动量计算部103中计算的变动量来判定位置，本实施方式中的位置判定部作为距某一基准的绝对的位置来判定。

图7是用于说明本实施方式的呼吸监视装置中的处理(呼吸监视方法)的流程图。以下，图中所示的S401～S403、S409～S415因为和图4所示的S101～S103、S109～S116一样，所以省略说明。

在用摄像区域设定部101设定了摄像对象区域ROI后(S403)，当进行基准图像的保存的情况下(S404，保存)，判断进行该摄像的定时是否是吸气波形的开始(S405)，当是吸气波形的开始的情况下(是摄像对象区域达到呼吸动作中的规定的极限位置的定时(基准时刻)的情况)，将该摄像到的图像作为基准图像例如保存在MEMORY109中(S406)。另一方面，当进行该摄像的定时不是吸气波形的开始的情况下或者当没有进行基准图像的保存的情况下(S404，不保存)，进入到下一处理(S407)。

接着，变动量计算部103对每个像素计算在图像取得部102中在作为任意的定时的任意时刻所取得的图像上的像素的亮度和在基准时刻所取得的图像上的像素的亮度之差分(S407)，对全部像素进行在这些像素的每个中计算出的差分的绝对值的合计计算，算出摄像对象区域的位置的从基准时刻到任意时刻之间的变动量(变动量计算步骤)(S408)。

位置判定部105将在变动量计算部103中计算出的从基准时刻到任意时刻之间的摄像对象区域的位置的变动量判定为在任意时刻中的摄像对象区域的位置(位置判定步骤)。

以下，说明变动量计算部103中的详细处理。在将由图像取得部102取得的图像上的摄像对象区域ROI内的、和被检查者M的身高方向大致平行的方向中的像素的坐标设置为y，将在和被检查者M的身高方向大致正交的方向上的像素的坐标设置为x，将基准时刻设置为t₀，将任意时刻设置为t_n，将在时刻t中的坐标(x，y)的像素的亮度设置为I(x，y，t)时，伴随被检查者M的呼吸动作的摄像对象区域的位置的从基准时刻到任意时刻之间的变动量Q_b用下式算出。

Q_b＝∑∑|(I(x，y，t_n)-I(x，y，t₀))|......(6)

(在此，在各∑∑中的最初的∑是在上述摄像对象区域ROI内的x方向以及在y方向内的某一方中的全像素的和，第2个∑是在上述摄像对象区域内的x方向以及y方向内的另一方中的全像素的和)。本实施方式中的变动量计算部103根据上述式(6)计算摄像对象区域的位置从基准时刻到任意时刻之间的变动量。

如上所述，如果采用本实施方式，则由于计算在任意时刻所取得的图像和在基准时刻取得的图像的亮度之差分，因而与通过进行在任意时刻中的帧和紧接之前帧的比较计算差分的方法相比，不会积累计算误差，能够正确地掌握被检查者的呼吸动作。

(第3实施方式)

接着，说明本发明的第3实施方式。

本实施方式因为是上述的第1实施方式的变形例子，所以在和第1实施方式中说明的部分相同的部分上标注相同符号并省略说明。本实施方式其变动量计算部中的变动量的计算方法和上述的第1实施方式不同。

本实施方式中的摄像区域设定部101构成为将摄像被检查者M得到的图像上的像素的亮度的时间性变化最大的像素区域作为中心设定摄像对象区域ROI。

此外，本实施方式中的变动量计算部103构成为将与第1区域大致相同的亮度分布的像素的第2区域，从作为由第1时刻开始规定数后的定时的第2时刻所取得的图像上的摄像对象区域ROI内抽出，将摄像对象区域ROI内的从第1区域的位置到第2区域的位置的移动距离作为摄像对象区域的位置在从第1时刻到第2时刻之间的变动量来计算，其中第1区域是由图像取得部102在作为任意的定时的第1时刻所取得的图像上的摄像对象区域ROI内的由任意的多个像素组成的区域

此外，本实施方式中的位置判定部105将对在第1时刻中的摄像对象区域的位置，加上了在变动量计算部103中计算的从第1时刻到第2时刻之间的摄像对象区域的位置的变动量得到的位置，判定为第2时刻中的摄像对象区域的位置。

图8是用于说明本实施方式的呼吸监视装置中的处理(呼吸监视方法)的流程图。以下，同一图表示的S507～S514因为和图4所示的S109～S116一样，所以省略说明。

首先，用摄像部2摄像与被检查者M的呼吸动作相应地往复运动的身体部位(胸部和腹部等)周围(S501)。

接着，当设定摄像对象区域ROI的情况下(S502，设定)，找出用摄像部2摄像被检查者M得到的图像上的像素的亮度的时间性变化最大的像素区域(块区域)(S503)，将该像素区域作为中心设定摄像对象区域ROI(摄像区域设定步骤)(S504)。图像取得部102针对每一规定的定时取得图像，该图像是对该被设定的摄像对象区域以相对该往复运动的方向具有规定角度的倾斜的方式摄像得到的(图像取得步骤)。

接着，变动量计算部103从作为由第1时刻开始规定数以后的定时的第2时刻取得的图像(计数帧)上的摄像对象区域内，抽出具有和在图像取得步骤中在作为任意的定时的第1时刻取得的图像上的摄像对象区域内的由任意的多个像素组成的第1区域大致相同亮度的分布的像素的第2区域，将摄像对象区域内从第1区域的位置到第2区域的位置的移动距离作为摄像对象区域的位置在从第1时刻到第2时刻之间的变动量来计算(块匹配处理)(变动量计算步骤)(S505)。

位置判定部105将对在第1时刻的摄像对象区域的位置，加上了由变动量计算部103计算的从第1时刻到第2时刻之间的摄像对象区域的位置的变动量的位置，判定为在第2时刻中的摄像对象区域的位置(位置判定步骤)(S506)。

以下，说明变动量计算部103中的详细处理。图9以及图10是用于说明用本实施方式中的呼气吸气判别部104进行图像上的像素的移动方向的判别方法的流程图。在此，为了方便将1个流程图分为图9以及图10表示。图11以及图12是用于说明画面上的规定的块的移动及其匹配方法的图。在此，表示在前帧中的块B在现在帧的定时时，处于移动到箭头W方向的位置的情况。

作为判别呼气和吸气的方法，在规定定时所取得的图像(现在帧)内的摄像对象区域ROI和在与该规定定时比往前1个定时所取得的图像(前帧)内的相同位置的摄像对象区域ROI中，在前帧的摄像对象区域ROI内设定在X方向以及Y方向中均等划分的多个矩形块B(第1区域)，关于这些多个矩形块的各个，对于每个块将该块和在现在帧中的有该块的位置附近的、与和该块相同范围的像素之间的每个像素的浓度值的差进行加法计算。

此时，处于前帧的块B和现在帧中的像素分布的比较是通过一边使处于前帧的块B以比该块B大小还小的单位在现在帧中的有该块B的地方附近移动一边进行，即使该块B微小地移动的情况下也能够进行正确地匹配。当然，让块B一边以划分为上述均等的多个矩形块的每个划分为单位移动一边进行匹配也可以。

如上所述，将对在前帧中的各块进行加法计算的结果存储在MEMORY109中，对在前帧中的全部的块进行上述的加法计算处理。

其结果，当发现了浓度差的合计最小的、前帧的块和现在帧的块(第2区域)的情况下，可以说该2个块之间像素的图案(由像素构成的样子)最相似。这可以通过前帧中的该块移动到现在帧中的该块的位置而推定。

这样，推定为摄像对象区域ROI内的被摄像物(被检查部位)移动了该块的位置的变位大小，用从前帧的块的某一点向着计数帧的块的相同位置的点的向量考虑该块的移动量和移动方向，用其Y方向的分量的符号判断是向上，还是向下。

首先，对设定在摄像对象区域ROI内的块内的浓度差分的最小合计值缓冲器进行初始化(S301)。而且，在本实施方式中表示的算法理想的是代入到“min”中的数值设置成尽可能大的值。

设定在Y方向中的规定的查找范围，对Y方向的索引j进行初始化(S302)。

以下，设定在X方向上的规定的查找范围，对X方向索引i进行初始化(S303)。

接着，对查找范围高度的索引(用于设定在Y方向中的查找范围的索引)进行初始化(S304)。

为了提高处理效率将计算结果存储在缓冲器中(S305)。

对查找范围宽度的索引(用于设定在X方向上的查找范围的索引)进行初始化(S306)。

为了提高处理效率将计算结果存储在缓冲器中，对块内浓度差合计值缓冲器进行初始化(S307)。

对匹配高度(在规定的块B的Y方向上的尺寸的1/2的设置成负的值)索引进行初始化(S308)。

为了提高处理效率将计算结果存储在缓冲器中(S309)。

对在X方向上的匹配宽度(在X方向上的规定块B的尺寸的1/2的设置成负的值)索引进行初始化(S310)。

为了提高处理效率将计算结果存储在缓冲器中(S311)。

对在规定的块B内的浓度差(像素的亮度的差分)的绝对值的合计值进行加法计算(S312)。

对规定的块B内的浓度差分最小合计值和块内浓度差合计值进行比较(S313)。

对块B内的像素的浓度的差分的最小合计值缓冲器进行块内浓度差合计值的存储(S314)。

接着，进行匹配宽度的索引的增加(S315)。

进行匹配宽度的索引是否比在X方向中的匹配宽度小的判定(S316)。

接着，进行匹配高度的索引的增加(S317)。

接着，判定匹配高度的索引是否比在Y方向中的匹配高度小(S318)。

增加查找范围宽度的索引(S319)。

接着，进行查找范围宽度的索引是否比查找范围的宽度小的判断(S320)。

增加查找范围高度的索引(S321)。

接着，进行查找范围高度的索引是否比查找范围高度小的判定(S322)。

决定查找范围，增加在X方向上的索引(S323)。

决定查找范围，在X方向上的索引是否比ROI宽度小(S324)。

决定查找范围，增加在Y方向上的索引(S325)。

决定查找范围，在Y方向上的索引是否比ROI高度小(S326)。

而后，判断在摄像对象区域ROI内的图像变动(时间性变位)的方向(S327)。这样进行在摄像对象区域ROI内的像素的移动方向是向上或者向下的意思的判别(S329，S328)。

图13是表示将由位置判定部105判定出的位置在显示部106中进行图形显示的例子的图。

以上，如果采用本实施方式，则通过使用由多个像素组成的块区域进行匹配处理，能够难以受到各个像素的亮度的变化的离散等误差的影响，能够正确地掌握摄像对象区域的位置的变动量。此外，在摄像区域设定部101中，通过如时间性的亮度变化最大的像素部分变成中心那样设定摄像对象区域，能够进行将时间性的亮度变化大的区域作为中心的块匹配处理，可以更可靠地计算伴随呼吸动作往复运动的被检查者的身体部位的变动量。

(第4实施方式)

接着，说明本发明的第4实施方式。

本实施方式因为是上述的第1实施方式的变形例子，所以对于和在第1实施方式中说明的部分相同的部分标注相同符号并省略说明。本实施方式的变动量计算部中的变动量的计算方法和上述的第1实施方式不同。

本实施方式中的变动量计算部103构成为从由图像取得部102在作为任意的定时的任意时刻所取得的图像上的摄像对象区域ROI内，抽出具有与第1区域大致相同亮度的分布的像素的第2区域，将摄像对象区域ROI内的从第1区域位置到第2区域位置的移动距离，作为摄像对象区域的位置在从基准定时到任意时刻之间的变动量来进行计算，其中上述第1区域是作为在比该任意时刻往前摄像对象区域达到呼吸动作中的规定的极限位置的定时的基准时刻所取得的图像上的摄像对象区域ROI内的由任意的多个像素组成的区域。

位置判定部105构成为将在变动量计算部中计算的从基准时刻到任意时刻之间的摄像对象区域的位置的变动量判定为在任意时刻中的摄像对象区域的位置。

图14是用于说明本实施方式的呼吸监视装置中的处理(呼吸监视方法)的流程图。以下，同一图所示的S601～S604、S609～S616因为和图8所示的S501～S504、S507～S514一样，所以省略说明。

在用摄像区域设定部101设定了摄像对象区域ROI后(S604)，当保存基准图像的情况下(S605，保存)，判断进行摄像的定时是否是吸气波形的开始(S606)，当是吸气波形的开始的情况下(是摄像对象区域达到呼吸动作中的规定的极限位置的定时(基准时刻)的情况下)，将该摄像的图像作为基准图像保存在例如MRMORY109中(S607)。另一方面，当进行该摄像的定时不是吸气波形的开始的情况下，或者当没有进行基准图像的保存的情况下(S605，不保存)，进入到下一处理(S608)。

接着，从由图像取得部102在作为任意的定时的任意时刻所取得的图像上的摄像对象区域ROI内，抽出具有与第1区域大致相同的亮度分布的像素的第2区域，将摄像对象区域ROI内的从第1区域的位置到第2区域的位置的移动距离，作为摄像对象区域的位置在从基准时刻到任意时刻之间的变动量来进行计算(变动量计算步骤)，其中，上述第1区域是作为在比该任意时刻往前摄像对象区域达到呼吸动作中的规定的极限位置的定时的基准时刻取得的图像上的摄像对象区域内的由任意的多个像素组成的区域。位置判定部105将在变动量计算部103中计算的从基准时刻到任意时刻之间的摄像对象区域的位置的变动量判定为在任意时刻中的摄像对象区域的位置(位置判定步骤)(S608)。

如上所述，如果采用本实施方式，则通过设置成从在基准时刻取得的图像中抽出具有和在任意时刻取得的图像上的块区域相同的亮度模式的区域的构成，与对在任意时刻中的帧和紧接此前帧进行比较而进行上述那样的块匹配处理的方法相比，不会累积运算误差，能够正确地掌握被检查者的呼吸动作。

此外，在上述各实施方式中表示的呼吸监视方法中的处理的各步骤通过在CPU108中执行存储在MEMORY109中的呼吸监视程序来实现。

在本实施方式中说明了在装置内部预先记录有实施发明的功能的情况，但并不限于此也可以从网络向装置下载同样的功能，也可以将把同样的功能存储在记录介质上安装在装置上。作为记录介质，能够存储CD-ROM等程序，并且只要是装置可以读取的记录介质，其形态可以是任何形态。此外这样预先用安装和下载得到的功能和装置内部的OS(操作系统)等协调动作也可以实现其功能。

而且，在上述各实施方式中所示的呼吸监视方法中的摄像区域设定步骤中采用这样的方法，找出将在图像上的像素的亮度的时间性变化最大的由规定像素数(ROI尺寸大小的像素数)组成的区域作为摄像对象区域设定的或者图像上的像素的亮度的时间性变化最大的像素区域(块区域)，将该像素区域作为中心设定摄像对象区域。当然，并不限于此，也能够用以下那样的方法设定摄像对象区域。首先，用由规定数的像素(例如，8×8像素)组成的小块对摄像被检查者得到的图像区域进行网格分割，以该小块为单位对在图像取得步骤中在作为任意的定时的第1时刻取得的图像上的像素、和在作为从该第1时刻开始规定数后的定时的第2时刻取得的图像上的像素之间的亮度的差分的绝对值进行平均，将该平均值看做该小块的值(特微量)。以下，对于在上述的图像全体中的各小块的值(特微量)乘以

1    1    1

0    0    0

-1   -1   -1

这一3行3列的矩阵，进行横向强调处理。

接着，查找进行合计计算得到的值为最大的区域，将查找到的区域作为摄像对象区域ROI的中心设定，其中合计计算得到的值是在和摄像图像上的由呼吸引起的像素的移动方向大致正交的方向上长的由规定像素数组成的区域大小内将该横强调处理的处理结果的值进行合计计算得到的值。所谓在和摄像图像上因呼吸引起的像素的移动方向大致正交的方向上长的由规定的像素数组成的区域，表示例如在和由呼吸引起的像素的移动方向大致正交的方向上具有和ROI或者上述块区域相同的尺寸，并且在由呼吸引起的像素的移动方向上具有规定像素数量(例如，2个像素量等)的高度的区域。而且，在此在和由呼吸引起的像素的移动方向大致正交的方向上将长的区域作为基准是因为在和由呼吸引起的像素的移动方向不同的方向上延伸的对比度高的区域的一方在检测由呼吸引起的像素的移动方面有效。

这样，在图像上的像素的亮度的时间性变化大，并且通过把对比度高(明暗清晰)的由规定像素数组成的区域作为中心设定摄像对象区域，因为能够将被检查者的胸部或者腹部的往复运动容易以亮度的变化表现的区域作为摄像对象区域，所以能够更高精度地监视与被检查者的呼吸相应的身体表面的往复运动。而且，该摄像对象区域的设定方法因为能够将容易进行图案匹配处理的区域作为ROI设定，所以在上述的块匹配处理中特别有效。

而且，在本实施方式中，作为通过医疗处理执行部进行的规定的医疗处理的一个例子，列举了采用CT扫描装置的摄像，但并不限于此，例如也可以采用作为其他的断层摄像装置的MRI(Magnetic-Resonance-Imaging)装置的摄像，和采用外科的处置等。

而且，在上述的各实施方式中，为了以从由呼吸产生的胸部(或者腹部)的往复运动的幅度(范围)中吐尽气息的位置上升该往复运动的幅度的20％的位置，或者从由呼吸引起的胸部(或者腹部)的往复运动的幅度(范围)中的吸尽气息的位置下降该往复运动的索引的10％的位置这种形式，指定执行医疗处理的定时，而在变动量计算部中将摄像对象区域的位置的变动量作为相对一连串的呼吸动作中的变动量(由呼吸引起的胸部等的变位波形)的比例(相对变位波形以什么样的比例变动这一尺度)来进行计算。即，所谓在上述的各实施方式中的由位置判定部判定的“位置”不是作为被检查者的胸部和腹部上升几cm这样的尺寸的数值。

而且，在上述的实施方式中所示的呼吸监视装置中，当想具体地用几cm这一数值掌握与被检查者的呼吸动作相应的胸部和腹部的往复运动的变动量(在往复运动方向中的位置的变化量)的情况下，不用说可以根据在图像上的像素的移动量、摄像部的配置位置以及配置角度等算出。

而且，在上述第1以及第2实施方式中，表示用摄像部2进行在仰着的状态的被检查者M的脚一侧的相对摄像对象区域ROI从斜上方的位置进行摄像的结构，但并不限于此，也可以将摄像部2设置成例如在仰着的状态的被检查者M的头一侧的相对摄像对象区域ROI从斜上方的位置进行摄像的结构，这种情况下，在图像上的像素移动到被检查者M的脚一侧(第1方向侧)的情况下判别为吸气，在图像上的像素移动到被检查者的头一侧(第2方向侧)的情况下判别为呼气。当然，也可以设置成对针对被检查者的横侧的位置上的摄像对象区域ROI从斜上方的位置进行摄像的结构。即，只要是对被检查者M的胸部或者腹部在具有倾斜的状态下进行摄像的结构即可。

如上所述，能够提供一种在非接触下能够掌握被检查者的呼气或者吸气时的身体表面的位置的变动程度的技术。