JP2015132963A - 監視システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画素ごとに被検知物までの距離を計測可能な検知手段を用いて、物体の3次元形状を精度よく且つリアルタイムに得ることで、2次元形状または3次元形状の特徴を比較し、人の身体の部位である可能性が高いか否かの判定を行う。
【選択図】図1
Description
また、圧力センサ等の接触型のセンサーは、患者の体重や車椅子等の重量物が荷重により劣化や故障が生じ易かった。さらに、一度検知すると、リセットするまで検知ができず、リセットを忘れたことでセンサーが働かず、重大事故が発生するという危険性もあった。
上記形成した画像を電子データとして送信する通信手段と、
当該通信手段により送信された電子データを受信し、画像として表示する表示手段と、
をさらに備えたことを特徴とする。
さらに、布団等の背景の影響を受けることもない。
また、非接触検知であるので、耐久性にも問題はない。
このように多くの優れた特長を有することで、入院患者を守るだけではなく、看護師の精神的且つ身体的負担を大きく低減する等の効果も生まれる。
本発明に係る監視システムの構成およびその使用方法等に関して、以下において、図面を用いて説明する。なお、以下の説明は本発明に関する良好な一例を開示するものであり、本発明が当該実施の形態に限定されるものではない。
監視システムは、主に3次元検知手段1と危険行動判定手段5等からなる。危険行動判定手段5等については後述する。まず、3次元検知手段1の配置例に関して、図1を用いた説明から始める。
赤外線パルス照射部11は、極めて短い時間間隔で、赤外線光を断続的に照射する赤外線パルス光源である。
距離導出部は、図2に示すように、赤外線パルス照射部11が照射したパルス光が被写体から反射してカメラ12に帰ってくるまでの時間を画素ごとに計測し、画素ごとに被写体との距離を導出する。計測手法としては、例えば、パルス光の出射時の位相と帰還時の位相との差を計測し、その位相差と光速度から時間及び距離を導出する。
また、被写体までの距離は、約1cmという高精度で測定が可能である。
また、多焦点CCDカメラを用いて、複数の距離における画像を同時に得ることが可能であるが、複数の異なる面における画像を得るだけで、立体画像を得ることはできない。また、デフォーカス面の画像も撮像してしまうため、被写体との距離は大きな誤差を含むと同時に、背景の影響を強く受けることになる。
例えば、4A領域に被監視者の手がある場合には危険行動とは判断せず、頭や足がある場合に危険行動と判断することで、真に落下等の可能性がある場合だけを危険行動と判断することができる。
監視システムは、3次元検知手段1の他に危険行動判定手段5からなる。また、必要に応じて、通報手段6やモニター手段7を備えている。
危険行動判定手段5は、危険領域設定手段51、座標変換手段52、物体判定手段53、および最終判定手段54といった各処理手段からなる。
物体判定手段53は上述した機能を満足するものであれば、どのような構成でも良いが、本実施の形態では、図4に示すように、大きさ判定手段531、身体部位想定手段532、および身体部位認定手段533の各手段からなる。これらの各手段の具体的な動作については後述する。
通報手段6は、本実施の形態においては、アラーム起動手段61、アラーム手段62、状況確認手段63、およびアラーム停止手段64とからなる。
アラーム起動手段61は、最終判定手段54から異常を知らせるべきであるとの電気信号を得た時に、アラーム62を起動する役割を有している。例えば、アラーム62が看護師の詰め所で鳴る警報であるならば、アラーム起動手段61は警報のスイッチを入れる手段である。また、アラーム62が看護師の携帯電話に異常が発生したことを知らせる電子メールを送信する電子メール送信装置であるならば、アラーム起動手段61は、その送信を制御するパソコンのソフトウエアである。
また、アラーム起動手段61は、アラーム手段62を起動すると同時に、状況確認手段63を同時に起動しても良い。状況確認手段63は、例えば、後述する3次元検知手段1の撮像画像を表示するモニター等の表示手段73である。病院内では、何人もの患者を同時に複数の監視システムで監視していることが多い。そこで、危険行動が行われた際には、その患者の映像を看護師の詰め所等に置かれたモニター等の表示手段73にすぐに映し出すようにしても良い。看護師は表示手段73により即座に患者の状況を確認可能であり、何をすべきかを迅速に判断できる。また、アラーム停止手段64を表示手段73に設けるようにすれば、看護師は状況を確認後に、マウスクリック等で警報を停止するようにすることもできる。
モニター手段7は、3次元検知手段1が撮像した動画像を表示する装置である。
3次元検知手段1の撮像データは、画像形成手段71により、ディスプレイモニター等の表示手段73に表示可能なデータに変換される。この表示可能なデータは、有線や無線方式により、画像形成手段71から表示手段73に送信される。
あるいは、もっと簡易的に、距離情報を色に変換して、疑似的な3次元映像を表示しても良い。例えば、距離が近い部分は赤等の暖色で表し、遠くなるにしたがって、青等の寒色に、順次、色を変えて表示しても良い。このように、奥行きを色で表現することも可能である。
看護師はいつも詰め所にいるわけではなく、病室の見回り等を行っている時間も長い。したがって、携帯できる機器に被監視者の映像が表示されれば、病室の見回り等を行っている際であっても迅速な行動が可能となる。
まず、監視システムを起動し、3次元検知手段1が撮像を開始する。この撮像された3次元映像のデータは、10分の1秒ごとに座標変換手段52に送信され、画素ごとに実空間座標(X、Y、Z)に変換される。これが、図5における撮像データ処理(ステップA)である。この画素ごとの変換データは、物体判定手段53に送られる。
そして、危険領域内に所定の大きさ以上の物体があると判定された場合だけ、物体を検出したと認定し、次の判定ステップCに進む。上述したようにこのステップBは必ずしも必要では無いオプションのスクリニーング・ステップであるので、このステップBを実施しない場合には、ステップAから直接ステップCに進んでも良い。
このステップCの詳細は、図7で示すように、まず、物体の大きさに相当する可能性のある部位を特定する(ステップC1)。例えば、予め、人の身体の各部位の大きさをリスト化しておき、それを参照することで、判定を行うことができる。ここで大きさは、2次元的な面積であっても良いし、3次元的な表面積であっても良い。例えば、頭部ならば200平方cmから500平方cmであると予め定めておき、その範囲内の物体が検出されたならば、頭部の可能性がある物体が検出されたと判断する。
あるいは、もっと単純に1次元的な長さから初期スクリーニングを行っても良い。例えば、手の指は3cmから10cm、手は10cmから20cm、頭は15cmから25cmといった具合に部位とその長さ範囲をリストにしておけば良い。このようにして、検出された物体が相当する可能性のある身体の部位の候補を決める。
あるいは、もっと精密にスクリーニングを行うためには、物体の体積で判断しても良い。
例えば、ステップB1において、ある画素が検知した物体に部分が危険領域内にあるかどうかを、実座標において比較した。これに代えて、危険領域の実座標の範囲を、画素と測定距離(x、y、l)の範囲に逆変換しておいて比較することも可能である。
まず、従来の監視システムと大きく異なる点は、赤外線パルス光と赤外線カメラを用いることで、物体の3次元形状を精度よく、且つリアルタイムに得られるようになったことである。これによって、以下の具体的なメリットが得られる。
さらに次のステップとして、2次元あるいは3次元形状の特徴を比較することで、人の身体の部位である可能性が高いか否かの判定を高精度で行える。これによって、身体の部位以外の物体、例えば、布団や枕、被監視者の持ち物等が危険領域に入っても、危険行動と誤判断する可能性が非常に減少する。例えば、被監視者が布団を大きく蹴り上げた場合、危険領域をベッドから所定の高さに設定しておいたとしても、本監視システム以外のシステムでは誤検出してしまうことがある。一方、本システムにおいては、布団の3次元形状の特徴と身体の部位の特徴は異なるので、誤検出することは基本的にない。
さらに、普通の2次元の撮像カメラを用いた場合、デフォーカスした物体も撮像に影響を与える。例えば、背景となる布団の色や模様も映り込んでしまうため、誤検出の原因となる。一方、本監視システムにおいては、3次元位置が完全に特定できるため、背景となる布団等の影響は全く受けない。
さらに、危険領域の設定も自由に変更できるため、部屋やベッド等の配置、あるいは被監視者の特徴等に応じた最適な監視状況を得ることができる。
これによって、患者、看護師、病院等に以下のメリットが生じる。
また、転落等の危険性が減少するので、ベッドに無理やり拘束される等の処置を受けなくて済む。
さらに、モニターで3次元映像を確認できるので、必要な対処を正確且つ迅速に行える。
本発明の実施の形態2に係る監視システムに関して、図8を用いて説明する。
なお、実施の形態1と異なる点は、より危険行動の検知精度を向上させるため、危険領域の設定が複雑になっていることである。
図8には、4Dから4Iの6つの危険領域が設定されている。これらの危険領域は、現場で実際に看護にあたる看護師の経験を基に設定した。
危険領域4Eは、ベッドの足側にある仕切りの上の領域であり、やはり、この領域内に手足や頭を検出すれば、危険行動と判断する。
通報方法としては、例えば、危険予備行為、危険行為、最高度の危険行為、緊急事態の順に、アラームの音量を大きくする。また、いずれの場合でも、看護師の詰め所に設置したモニター画面や携帯情報端末に、被監視者の映像を映すようにすることで、より迅速に被監視者の状態を知ることができる。
すなわち、本発明においては、複数の危険領域の設定が自由に行えるので、看護師の経験に基づいた最適な設定が可能となる。
2.ベッド
3.被監視者
4A、4B、4C、4D、4E、4F、4G、4H、4I 危険領域
5.危険行動判定手段
6.通報手段
7.モニター手段
11 赤外線パルス照射手段
12 カメラ
51 危険領域設定手段
53 物体判定手段
Claims (8)
- 3次元検知手段と、危険行動判定手段と、を備えた主に病室において用いる監視システムであって、
上記3次元検知手段は画素ごとに被検知物までの距離を計測可能な検知手段であり、
赤外線を断続的に照射する赤外線パルス照射手段と、
赤外線を検知するための画素を2次元に配置した検知部を有するカメラと、
上記赤外線パルス照射手段が照射する赤外線パルスが上記カメラの検知部に戻ってくるまでの時間を計測することで被検知物までの距離を上記画素ごとに導出可能な距離導出部と、
を備え、
前記危険行動判定手段は、
監視領域内に危険領域を3次元領域として設定し、且つ、当該危険領域に人の身体の部位の内、どの部位が入った際に危険と判定するかを設定する危険領域設定手段と、
上記3次元検知手段が検知した各画素ごとの距離と上記危険領域とから導出される当該危険領域内に検知された物体の2次元形状または3次元形状より、当該物体が人の身体の部位である可能性が高いか否かを判定し、且つ、上記物体が人の身体のどの部位である可能性が高いかを判定する物体判定手段と、
を備え、
上記危険行動判定手段は、当該物体判定手段が相当する可能性が高いと判定した人の身体の部位が上記危険領域設定手段により設定された人の身体の部位に一致する場合に危険行動であると判定する
ことを特徴とする監視システム。 - 上記物体判定手段は、
上記3次元検知手段が検知した各画素ごとの距離と上記危険領域とから導出される当該危険領域内に検知された物体の大きさが所定以上の大きさである場合に、当該物体が人の身体の部位である可能性が高いか否かを判定し、且つ、上記物体が人の身体のどの部位である可能性が高いかを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の監視システム。 - 上記3次元検知手段が検知した各画素ごとの距離と上記危険領域とから導出される当該危険領域内に検知された物体が人の身体の部位である可能性が高いか否かを判定し、且つ、上記物体が人の身体のどの部位である可能性が高いかを判定する際に、予め設けられた人の身体の部位の2次元形状または3次元形状のリストと比較して判定する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の監視システム。 - 上記危険領域内において検知された物体がどの方向から当該危険領域に入ったかをさらに考慮して危険行動であるか否かの判定を行う
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の監視システム。 - 上記危険領域内において検知された物体の移動速度をさらに考慮して危険行動であるか否かの判定を行う
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の監視システム。 - 上記危険行動判定手段が危険行動であると判定した場合に、アラームが起動する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の監視システム。 - 上記危険行動判定手段が危険行動であると判定した場合に、上記危険領域内において検知された人の身体の部位によって異なるアラームが起動する
ことを特徴とする請求項6に記載の監視システム。 - 上記3次元検知手段が検知した各画素ごとの距離より、当該各画素ごとの検知物の位置を導出し、画像を形成する画像形成手段と、
上記形成した画像を電子データとして送信する通信手段と、
当該通信手段により送信された電子データを受信し、画像として表示する表示手段と、
をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の監視システム。
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