WO1995034056A1 - Dispositif de surveillance et d'alerte de la presomption de corps en danger dans une piscine - Google Patents

Dispositif de surveillance et d'alerte de la presomption de corps en danger dans une piscine Download PDF

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WO1995034056A1
WO1995034056A1 PCT/IB1995/000426 IB9500426W WO9534056A1 WO 1995034056 A1 WO1995034056 A1 WO 1995034056A1 IB 9500426 W IB9500426 W IB 9500426W WO 9534056 A1 WO9534056 A1 WO 9534056A1
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light
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Edouard Menoud
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    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/08—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to the presence of persons in a body of water, e.g. a swimming pool; responsive to an abnormal condition of a body of water
    • G08B21/082—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to the presence of persons in a body of water, e.g. a swimming pool; responsive to an abnormal condition of a body of water by monitoring electrical characteristics of the water

Definitions

  • the present invention relates to a non-binding device for monitoring the absence of bodies in danger in a swimming pool. An alert is presumed and triggered when the absence monitoring is no longer verified.
  • the reaction time is important and each ten seconds elapsed before the alert can be decisive for the person in danger.
  • Figure 2 shows the absorption coefficients of electromagnetic waves measured in pure water.
  • the weakening per cm of water crossing As an indication, the attenuation on 10m of water and at the wavelength of 0.8 microns or the limit of visible infrared is 0.000043.
  • the low attenuation coefficients corresponding to the blue-violet zone are seriously altered by the turbidity of the water when many bathers are moving.
  • the pool is observed through portholes and it is heavily occupied, it can be difficult or even impossible to discern a bather placed at 25 or 30m.
  • the patent US-A-5043705 is written in very general terms and is based on the measurement of the distance between the sensor and the possible obstacle to identify its presence. He mentions various components including a sonar well suited to detect a body placed between the sonar and a wall but which will have enormous difficulties in detecting a body placed very close to a wall, the latter creating numerous reflections. The same is true of radio frequency detection, the propagation of which is very problematic in water. This patent also mentions lasers without however specifying the operating mode. Besides the problem of this mode it is useful to cite that a laser in the red will be of little use in the water given the attenuation while lasers which approach green or even blue are very bulky, are very expensive and only have a short lifespan.
  • this patent lists general methods of eliminating noise because its objective is the identification of the stationary object, whereas our proposal is based on the permanent detection of a fixed pattern, the mathematical properties of which are known, and the absence of which alone makes it possible to generate an alarm whatever the contour of the obstacle.
  • the present invention based on the certainty of detection of the absence of obstacle by the use of the principle of light barriers calls upon data processing and in particular with the algorithms known as of image processing and proposes solutions making it possible to monitor automatically the pool in order to reduce the time elapsed before the alert and improve traditional monitoring.
  • FIG. 1 represents a swimming pool equipped with two cameras 1, each scanning the surfaces located at the bottom of the walls.
  • the surfaces observed are marked with patterns to delimit the work areas and ensure the through vision of the cameras.
  • the patterns can take the form of a horizontal line 2 or even of a succession of contrasting zones of small width 2 or of a greater width making it possible to increase the monitored volume 4 or even of isolated patterns 3.
  • the non-detection of these reasons have the effect of releasing an alarm corresponding to the presence of an obstacle or to the deactivation of the surveillance system.
  • the first case is particularly well suited for very deep pools, that is to say when the feet of bathers only occasionally touch the bottom. In this case, it suffices to observe the mobility and the duration of the objects which obstruct the detection of the pattern corresponding to the presence of a body on the bottom of the pool and to release an alarm when the danger criteria are present. .
  • the second treatment case is better suited to shallow pools.
  • it is a question of reconstituting the planar image of the bottom of the swimming pool according to the information received from the various cameras and this by proceeding to the intersection of the assemblies representing bodies (a bit like a scanner ). From this image, it is possible to obtain additional information corresponding to the surface on the ground and which is a function of the size of the bodies.
  • the proposed processing consists in associating with each of the pixels representing a part of a body, a new variable called “immobility”.
  • the immobility of the pixel is a function of the number of cycles corresponding to the observation of said pixel in the active state. This last active state corresponding to the presence of a body in danger.
  • the immobility increases linearly or not depending on the number of cycles in which the pixel is active and decreases non-linearly when it is observed inactive, thus creating a phenomenon of persistence.
  • An alarm can be generated when a number of adjacent pixels are the object of a high immobility this corresponding to a volume-time relationship that can be the object of a person in danger.
  • the number of cameras is to be adapted according to the size of the pools or the desire to reduce the effects due to the obstruction of one or the other of them.
  • a simplified algorithm and the use of a single camera, possibly supplemented with mirrors or reflectors, may be sufficient for monitoring a swimming pool of lesser importance such as a hotel or private swimming pool.
  • Figure 3 uses a light emitter 5.
  • the emitted ray 6 is reflected by a mirror 7 itself driven by a motor 8.
  • the ray scans, depending on the rotation of the motor, the bottom of the pool.
  • the ray can end its course on a longitudinal light trap 9 made up of a bar of a translucent material comprising a light receiver connected to the computer or it can be returned by a reflector (always in 9) to return to the mirror 7 and be captured by a receiver placed next to the transmitter 5.
  • the bar 9 can be equipped with light emitters such as LED's placed one next to the other, the receiving device being placed at 5 and capturing the image returned by the mirror 7. The scanning being ensured by the motor 5.
  • light emitters such as LED's placed one next to the other
  • the receiving device being placed at 5 and capturing the image returned by the mirror 7.
  • the scanning being ensured by the motor 5.
  • receivers placed in front of each of the transmitters.
  • light signals can be modulated to differentiate them from ambient signals.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de surveillance de l'absence de corps immobile dans une piscine. Deux caméras (1) saisissent en permanence l'image du fond de la piscine. Ces deux images sont d'abord digitalisées puis traitées par un ordinateur. La superposition des deux informations permet d'analyser la totalité de la surface de la piscine, afin de déterminer si une partie est masquée par un obstacle. Lorsqu'un tel obstacle est détecté, la durée de la présence de chaque pixel masqué est analysée. Passé un certain délai, et pour un nombre minimal de pixels voising, une alerte est générée.

Description

Dispositif de surveillance et d'alerte de la présomption de corps en danger dans une piscine
Description:
La présente invention se rapporte à un dispositif non contraignant de surveillance de l'absence de corps en danger dans une piscine. Il y a présomption et déclenchement d'une alerte lorsque la surveillance de l'absence n'est plus vérifiée.
Lorsqu'une personne est l'objet d'un malaise suite à une difficulté majeure telle que hydrocution, arrêt cardiaque, épuisement etc., le réflexe naturel du bulbe rachidien l'amène à aspirer un volume d'eau dont l'effet accélère la descente du corps jusqu'au fond de la piscine. De tels cas de figure peuvent se présenter alors qu'un surveillant de piscine est en charge toutefois, il peut être momentanément absent ou simplement dans l'impossibilité de voir la personne en difficulté ceci pour des raison liées aux reflets du soleil sur la surface de l'eau ou parce que l'angle de vision est défavorable ou simplement par inattention. De même, d'autres baigneurs peuvent évoluer à proximité sans imaginer le drame qui se passe.
Le temps de réaction est important et chaque dizaine de secondes écoulées avant l'alerte peut être déterminant pour la personne en danger.
Quelques solutions ont déjà été proposées afin de résoudre ce problème, toutefois, ces divers équipements basés essentiellement sur l'utilisation de sonar ou d'ondes radio voire de laser sont relativement mal adaptés à l'usage dans des piscines publiques dont les principales difficultés seront liées aux propriétés de l'eau ou aux effets de réflexion contre les parois.
La figure 2 présente les coefficients d'absorption des ondes électromagnétiques mesurés dans l'eau pure. En abscisse, la longueur d'onde avec la zone du visible aux alentours de 0,35 à 0,8 micromètre. En ordonnée, l'affaiblissement par cm d'eau traversée. A titre indicatif, l'affaiblissement sur 10m d'eau et à la longueur d'onde de 0,8 microns soit la limite de l'infrarouge visible est de 0.000043. De plus, les coefficients de faible atténuation correspondant à la zone du bleu-violet sont gravement altérés par la turbidité de l'eau lorsque de nombreux baigneurs évoluent. A titre indicatif, lorsque la piscine est observée au travers de hublots et qu'elle est fortement occupée, il peut être difficile, voire impossible de discerner un baigneur placé à 25 ou 30m.
Le brevet US-A-5043705 est écrit en termes très généraux et se base sur la mesure de la distance entre le capteur et l'obstacle éventuel pour en identifier la présence. Il mentionne divers composants dont un sonar bien adapté pour détecter un corps placé entre le sonar et une paroi mais qui aura d'énormes difficultés à détecter un corps placé tout près d'une paroi cette dernière créant de nombreuses réflexions. Il en va de même de la détection par radiofréquence dont la propagation est très problématique dans l'eau. Ce brevet mentionne aussi les lasers sans toutefois préciser le mode de fonctionnement. Outre le problème de ce mode il est utile de citer qu'un laser dans le rouge ne sera que peu d'utilité dans l'eau compte tenu de l'affaiblissement tandis que des lasers qui s'approchent du vert voire du bleu sont très volumineux, coûtent très cher et n'ont qu'une faible durée de vie. En outre, ce brevet énumère des méthodes générales d'élimination du bruit car son objectif est l'identification de l'objet immobile, alors que notre proposition se fonde sur la détection permanente d'un motif fixe, dont les propriétés mathématiques sont connues, et dont l'absence seule permet de générer une alarme quel que soit le contour de l'obstacle.
La présente invention basée sur la certitude de détection de l'absence d'obstacle de par l'usage du principe des barrières lumineuses fait appel a l'informatique et en particulier aux algorithmes dit de traitement d'image et propose des solutions permettant de surveiller automatiquement la piscine dans le but de diminuer le temps écoulé avant l'alerte et d'améliorer la surveillance traditionnelle.
D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description suivante présentée à titre d'exemple non limitatif et fait en regard des figures annexées qui représentent: - fig. 1: Dessin d'une piscine équipée de deux caméras balayant l'espace placé immédiatement au dessus du fond.
- fig. 2: Courbe d'absorption des radiations dans l'eau.
- fig. 3: Dessin du profil en long d'une piscine équipée d'un dispositif de balayage faisant appel à un émetteur de lumière du genre collimateur.
La figure 1 représente une piscine équipée de deux caméras 1, balayant chacune les surfaces situées au fond des parois . Les surfaces observées sont marquées avec des motifs permettant de délimiter les zones de travail et de s'assurer de la vision traversante des caméras. Les motifs peuvent prendre la forme d'une ligne horizontale 2 voire d'une succession de zones contrastées de faible largeur 2 ou d'une largeur plus grande permettant d'augmenter le volume surveillé 4 ou encore de motifs isolés 3. La non détection de ces motifs a pour effet de libérer une alarme correspondant à la présence d'un obstacle ou à la mise hors circuit du système de surveillance.
Les informations des caméras sont mises à disposition des logiciels de traitement d'image. Au moins deux types de traitement peuvent être mis en oeuvre. Le premier cas est particulièrement bien adaptés pour les piscine de grande profondeur c'est-à-dire lorsque les pieds des baigneurs ne touchent qu'occasionnellement le fond. Dans ce cas, il suffit d'observer la mobilité et la durée des objets qui font obstacle à la détection du motif correspondant à la présence d'un corps sur le fond de la piscine et de libérer une alarme lorsque les critères de danger sont présents.
Le deuxième cas de traitement est mieux adapté aux piscines de faible profondeur. Dans ce cas, il s'agit de reconstituer l'image plane du fond de la piscine en fonction des informations reçues des diverses caméras et ceci en procédant à l'intersection des ensembles représentant des corps (un peu à la manière d'un scanner) . De cette image, il est possible d'en obtenir une information supplémentaire correspondant à la surface au sol et qui est fonction de la dimension des corps. Le traitement proposé consiste à associer à chacun des pixels représentant une partie d'un corps, une nouvelle variable appelée « immobilité ». L'immobilité du pixel est fonction du nombre de cycles correspondant à l'observation du dit pixel dans l'état actif. Ce dernier état actif correspondant à la présence d'un corps en danger. L'immobilité croît de façon linéaire ou non en fonction du nombre de cycles où le pixel est actif et décroît de façon non linéaire lorsqu'il est observé inactif créant ainsi un phénomène de rémanence. Une alarme peut être engendrée lorsqu'un nombre de pixels se côtoyant sont l'objet d'une immobilité élevée ceci correspondant à une relation volume-temps pouvant être l'objet d'une personne en danger.
Le nombre de caméras est à adapter en fonction de la grandeur des piscines ou de la volonté de diminuer les effets dus à l'obstruction de l'une ou l'autre d'entre elles.
Par ailleurs, il est possible de placer une ou plusieurs caméras au dessus du plan d'eau permettant aussi de maîtriser ces effets d'obstruction.
Un algorithme simplifié et l'usage d'une seule caméra, éventuellement complétée de miroirs ou de réflecteurs, peuvent suffir pour la surveillance d'une piscine de moindre importance telle qu'une piscine d'hôtel ou privée.
La figure 3 fait appel à un émetteur de lumière 5. Le rayon émis 6 est réfléchi par un miroir 7 lui-même piloté par un moteur 8. Le rayon balaye, en fonction de la rotation du moteur, le fond de la piscine. Le rayon peut terminer sa course sur un piège à lumière longitudinal 9 constitué d'une barre d'un matériau translucide comportant un récepteur de lumière relié à l'ordinateur ou il peut être renvoyé par un réflecteur (toujours en 9) pour revenir sur le miroir 7 et être saisi par un récepteur placé à côté de l'émetteur 5.
De même on peut imaginer le barreau 9 être équipé d'émetteurs de lumière tels que des LED's placés les uns à côté des autres, le dispositif récepteur étant placé en 5 et saisissant l'image renvoyée par le miroir 7. Le balayage étant assuré par le moteur 5. On peut aussi imaginer autant de récepteurs placés en face de chacun des émetteurs. De plus, les signaux lumineux peuvent être modulés afin de les différencier des signaux ambiants .

Claims

Revendications
1- Dispositif de surveillance de l'absence de corps en danger dans une piscine constitué d'un moyen d'observation des zones critiques le dit moyen d'observation étant branché à un ordinateur traitant les informations obtenues et capable de discerner l'absence de corps immergés et immobiles parmi d'autres corps et de signaler le danger lorsque la durée d'immobilité a dépassé un critère donné caractérisé en ce que le moyen d'observation de la zone dangereuse travaille dans le domaine des ondes visibles et consiste à agencer les émetteurs et récepteurs de manière telle que la zone observée est située dans un volume proche et parallèle au fond de la piscine.
2- Dispositif de surveillance selon la revendication 1 caractérisé en ce que pour des raisons de sécurité, il est mis en place un moyen permettant de détecter et de signaler que les rayons lumineux peuvent ou ne peuvent pas traverser la zone à observer, que ce soit en raison de la présence d'un corps ou pour tout autre raison liée à la visibilité.
3- Dispositif de surveillance selon la revendication 1 et 2 caractérisé en ce que le moyen de connaître la faculté des rayons de traverser les zone à observer est constitué d'un moyen de repérage des limites des dites zones à observer qui peut prendre la forme d'une multitude de barrières lumineuses dont les éléments sont placés de chaque côté des zones à observer ou de barrières à réflexion dont les réflecteurs sont placés sur la face opposée aux récepteurs.
4- Dispositif de surveillance selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les signaux émis sont réfléchis par un moyen de réflexion constitué de dessins comportant des motifs définis.
5- Dispositif de surveillance selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les émetteurs des signaux lumineux sont constitués de projecteurs de lumière ou plus simplement aussi de la lumière naturelle du jour ou encore par des guirlandes lumineuses placées sur le pourtour de la piscine. 6- Dispositif de surveillance selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les récepteurs des barrières lumineuses sont concentrés en divers points et agencés de manière telle que leur moyen de balayage mécanique ou électrique leur permette d'observer les limites des zones souhaitées.
7- Dispositif de surveillance selon les revendication 1 à 6 caractérisé en ce que les récepteurs de lumière sont constitués de caméras vidéo associées à un logiciel permettant de traiter les zones limites souhaitées.
8- Dispositif de surveillance selon les revendication 1 à 7 caractérisé en ce que diverses images prises sous des angles différents sont superposées afin d'obtenir une nouvelle image correspondant à la vue en plan du fond de la piscine dans laquelle la surface des corps au sol apparaît et servant de base pour le traitement de l'absence ou de la présence de corps immergés et immobiles.
9- Dispositif de surveillance selon les revendication 1 à 8 caractérisé en ce qu'un dispositif de surveillance du bon fonctionnement de l'équipement de base superpose aux rayons émis une modification périodique d'une partie de ces rayons et qu'un dispositif de contrôle du résultat de cette modification signale toute déficience ou non perception de cette modification par l'équipement de base.
10- Dispositif de surveillance selon les revendications 1, à 9 caractérisé en ce qu'en plus des moyens de détection placés sous la surface de l'eau, d'autres moyens de détection tels que des caméras sont placées hors de l'eau et permettent ainsi d'augmenter les informations contribuant à déterminer les dangers.
PCT/IB1995/000426 1994-06-09 1995-06-02 Dispositif de surveillance et d'alerte de la presomption de corps en danger dans une piscine WO1995034056A1 (fr)

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