WO2019140476A1 - Verfahren zur detektion von körperbewegungen einer schlafenden person - Google Patents

Verfahren zur detektion von körperbewegungen einer schlafenden person Download PDF

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Markus Gall
Christoph Wiesmeyr
Heinrich Garn
Markus WASER
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    • G06T7/20—Analysis of motion

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting body movements of a sleeping person according to the preamble of patent claim 1.
  • the prior art discloses various methods for monitoring sleeping persons, in particular also for detecting movements during sleep of persons, in which it is fundamentally possible to identify pathological conditions of the sleeping person and to process them accordingly.
  • a major problem with such monitoring systems is that movements during sleep rarely take place and complete detection of a person's behavior during sleep usually results in large amounts of data, a large number of which can be discarded due to the person's immobility during sleep.
  • the individual movements during sleep have different quality and may vary in severity.
  • the object of the invention is therefore to safely and easily detect the individual, made during sleep movements of a person, especially when the person concerned, as is common in sleep, is covered by a blanket.
  • the invention solves this problem in a method of the type mentioned above with the characterizing feature of claim 1.
  • the height profile defines a number of at least two points in the space lying on the surface of the person or on the surface of an object located on or next to the person, and
  • Indicating person as a function of a reference point or reference range is selected as the first region of interest b) time periods of changes in the height profile of the first region of interest, the size of which exceeds a predetermined first threshold value, as well as time intervals between these periods are determined,
  • a noise value of the height profile is determined pixel by pixel for each of the time intervals
  • Another significant advantage of the procedure presented here is that even relatively weak body movements during sleep can be distinguished from the noise of the measuring arrangement or the measuring devices connected to the three-dimensional detection, and movements can be detected simply and efficiently.
  • step a) the height profile has a number of at least two distance measurement values for fixing one point each in space, wherein the individual distance measurement values each indicate the distance of the distance Indicate the point of intersection of a beam determined relative to the distance measurement values determining the detector unit, in particular emanating from the detector unit, with the surface of the person or the surface of an object located on or next to the person from a reference point or a reference plane,
  • the height profile is characterized by a two-dimensional matrix data structure comprising a number of rows and columns, - Given a number of arranged in rows and columns grid-shaped positions, at each of which the distance measurements of the height profile are determined
  • the matrix data structure has a raster of the same size and structure, and the matrix data structure is created by storing and making available the distance measurement values recorded at the respective positions at the memory positions corresponding to the positions in the raster in the matrix data structure.
  • a number of storage positions of the data structure in which distance measurement values are stored which indicate the distance of a predetermined body part or body region of the person as a function of the respective reference point or reference region, are defined as a first region of interest in the height profile.
  • a particularly advantageous detection of changes in the elevation profile provides that in step b) in each case for individual times a motion map created by elemental or pixel-wise formation of a local temporal change measure as a measure of the change in the individual distance measurements of the points of the height profile in the first region of interest becomes.
  • a particularly advantageous creation of a function which over time indicates the intensity of the person's movements provides that in step b) a predetermined function is applied to predetermined elements of the movement map of the first region of interest and accumulation over time of the obtained values of the movement map is performed and thus a temporal motion function g (t) is obtained.
  • a predetermined function is applied to predetermined elements of the movement map of the first region of interest and accumulation over time of the obtained values of the movement map is performed and thus a temporal motion function g (t) is obtained.
  • the detection of a threshold value exceeding the presence of the temporal, the person movements characterizing function on pixelwise threshold value exceedances or pixelwise threshold comparisons can be used.
  • this function provides a threshold comparison with a predetermined threshold, and the function in the case of falling below the threshold returns a zero value, and in case of exceeding the threshold
  • step b) for the identification of changes in the height profile of the first region of interest in the temporal motion function g (t) a pattern comparison or a threshold comparison is performed, wherein time periods in which the temporal motion function g (t) a predetermined pattern or exceeds a predetermined threshold, are recognized as periods of time with changes.
  • a particularly advantageous type of detection, compensation and the noise of individual sensors in the creation of the height profile and an advantageous treatment of noisy measured values of the height profile provides that in step c) a noise card for each of the time intervals by pixel-wise determination of the noise of the individual distance measured values created in a second region of interest,
  • a single advantageous procedure with regard to noise compensation provides that in a first step the determined distance values are weighted with a weighting value and distance readings normalized in this way are indirectly proportional to the noise value determined for the respective pixel in the noise card, and in a second step
  • a further movement map is created for each time point in each case by pixel-by-pixel formation of a measure for the temporal change of the normalized distance measurement values in the second region of interest, and / or
  • a further motion map for the second region of interest is created by pixel-wise, optionally weighted, accumulation on the normalized distance measured values of the points of the height profile determined within a time interval around the respective time in each pixel.
  • a particularly advantageous creation of a function that indicates the intensity of the person's movements over time provides that a predetermined function is applied to predetermined points of the further movement map of the second region of interest and an accumulation over the values of the further movement map is performed at one point and thus a further temporal function g '(t) is obtained.
  • this temporal function in order to produce this temporal function, it can be provided, in particular, that accumulation over the values obtained for the further movement map is carried out by summation over the second region of interest and thus the further temporal function g '(t) is obtained.
  • the detection of a threshold value exceeding the presence of the temporal, the person movements characterizing function on pixelwise threshold value exceedances or pixelwise threshold comparisons can be used.
  • this function provides a threshold comparison with a predetermined further threshold, and the function in the case of falling below the threshold value returns a zero value, and in the case of Exceeding the threshold
  • step d) for the purpose of identifying changes in the height profile of the second region of interest in the further temporal function g '(t) a pattern comparison or a threshold comparison is carried out, wherein time segments in which the further temporal function g' (t) corresponds to a predetermined pattern or exceeds a predetermined second threshold, as further periods of time are detected with changes.
  • a pattern comparison or a threshold comparison is carried out, wherein time segments in which the further temporal function g' (t) corresponds to a predetermined pattern or exceeds a predetermined second threshold, as further periods of time are detected with changes.
  • the first region of interest and / or the further region of interest are predefined in the height profile
  • first region of interest and / or the further region of interest contain regions of the height profile which correspond to predetermined regions of the body of the person.
  • a body model is predetermined and regions of interest in the height profile are determined automatically by:
  • a) is searched in a recording of the person by means of the body model and an object classification algorithm for areas corresponding to predetermined body parts or a predetermined body region and identified Areas or derived areas as regions of interest, or
  • the temporal adaptation of the region of interest can be controlled by using for the pixel-by-pixel assignment of areas of the respectively considered recording to a body part or a body region also or only assignments from recordings of the person, which were created before the recording time of each considered recording ,
  • each image is subdivided into a predetermined number of raster elements
  • Fig. 1 an arrangement for detecting and detecting body movements of a sleeping person is shown.
  • Figs. 2, 3 and 4 show different definitions of height profiles.
  • Fig. 5 shows schematically a height profile in the form of an image.
  • 6 shows schematically the movement function, the further movement function and its analysis for determining body movements.
  • Fig. 7 shows schematically some possibilities of defining regions of interest.
  • FIG. 1 an arrangement for detecting and detecting body movements of a sleeping person 1 is shown from the side.
  • This arrangement can usually be used in sleep laboratories or similar medical monitoring facilities.
  • Person 1 should be examined for the presence of certain sleep disorders and is monitored for this purpose while lying asleep in a bed 10.
  • the person can also, at least partially, be covered by a duvet.
  • an image recording unit 2 is arranged, which is designed to produce three-dimensional images of the person 1.
  • These three-dimensional images are usually produced in the form of a height profile H (FIG. 4) during a recording step a), which in each case has one sample for a multiplicity of different rays.
  • the present elevation profile can be recorded, for example, by, as shown in FIG.
  • the height profile H is generally a number of at least two points, preferably a plurality of arranged on grid-like rays S points P, fixed in space on the surface of the person 1 or on the surface of an on or next to the person 1 object, such as the blanket 1 1 or the bed 10, lie.
  • the determination of the height profile H can therefore be effected by specifying, as shown in FIG. 2, the distance measurement values di, d 2 ,..., D n of the height profile H as those distances which the points P lying on the rays S on the Surface of the person 1 with respect to the image pickup unit 2 have.
  • the measurement of the distances can take place in different ways, for example by means of a 3D camera.
  • the individual distance measurements dO, d 2 ', d n ' in the creation of the height profile as those distances are given, the determined points P on the surface of the person 1 of another object, in particular from the ceiling 21 of the examination room.
  • this interpolating curve can be evaluated at a multiplicity of three-dimensional points, so that a number of grid-shaped x- and y- Coordinate values each a z-coordinate value is provided, which is also on the curve.
  • a separate height profile H is determined for individual recording times and stored in a data structure.
  • This height profile H which is shown schematically in FIG. 4, has in each case a distance measurement value d 1 for a number of grid-shaped or image-wise arranged elements or pixels ; ..., d n , wherein the distance measurement values can be determined as described above.
  • a region of interest ROM is selected, in which usually those parts of the person 1 whose movement is to be monitored are found. Since in the present case the movements of the legs of the person 1 are to be monitored, the region of interest is arranged in the lower part of the height profile. If, on the other hand, other body regions or other regions within the height profile H are to be monitored, a corresponding other selection of the height profile can be made.
  • the selection of the region of interest ROM can be determined manually and include those body regions whose movements are to be monitored concretely.
  • the creation of the height profile can be carried out in a particularly simple manner if the individual beams S emanating from the detector unit are arranged in a grid pattern and each of the distance measured values is entered in a matrix data structure which represents the grid of the individual beams S or has a structure which corresponds to the structure of FIG Rasters of the individual rays S corresponds.
  • the matrix data structure will include 300x300 entries, which may also be referred to as pixels when viewing the contents of the matrix data structure.
  • time intervals Z 1; ..., Z 3 is detected by changes in the height profile H within the first region of interest in which the measure of the temporal change of the height profile H exceeds a predetermined first threshold value. Furthermore, those between these time periods Z 1; ..., Z 3 lying time intervals L 1; L 2 , ... determined.
  • a particularly simple variant provides in this context that for individual times, in particular for all times t 1; ..., t p , respectively a motion map MM1 is created, in which for each distance measurement d 1; ..., d n or each visual ray S or each entry k (x, y, t) of the matrix data structure elementwise or pixelwise a local change value mm (x, y, t) for the temporal change of the respective distance measurement d 1; ..., d n or of the entry k (x, y, t) entered in the respective data structure.
  • t p After a first motion map MM1 in this way for a number of times t 1; ..., t p has been created, for each individual time t 1; ..., t p are determined in each case a movement value, which is determined by accumulation over the obtained local change measures mm (x, y, t) of the movement map MM1 within the region of interest ROM.
  • a movement value which is determined by accumulation over the obtained local change measures mm (x, y, t) of the movement map MM1 within the region of interest ROM.
  • the individual local change measures mm (x, y, t) of the movement map MM1 within the region of interest ROM to be determined pixel-by-pixel, with individual entries k (x, y, t) or k associated with the same pixel or element of the data structure Change measures that occur within a predetermined time interval around the respective time t 1; ..., t p are to be added weighted.
  • y of the region of interest ROM is determined, in which the respective last recorded distance measurement values or entries k ( x, y, t) are added weighted, the individual weights can be set in different ways.
  • the temporal change can be achieved, for example, by subtracting the two distance measurement values or entries k (x, y, t); k (x, y, t-1), which were determined at the same position in immediately successive time points. If necessary, the amount of difference between the two entries k (x, y, t) can, if the nature of the movement plays no role; k (x, y, t-1) or distance measurement values are used as the local change m value mm (x, y, t) for the entry or pixel in question at position x, y at time t.
  • Time t in the same pixel at the position x, y, is taken, and of these entries k (x, y, t) an average km ⁇ x, y, t) or, optionally weighted, sum km ⁇ x, y, t) is determined. Likewise, a number of entries k (x, y, t), which were respectively recorded within a time interval after the respective time t in the same pixel at the position x, y, are used and of these
  • a particularly simple way of determining an accumulated total measure of the temporal change of the height profile H at a time ti, ..., t p for the region of interest ROM can be done, for example, by summation or addition of all local change measures mm (x, y, t) contained at one time or in a movement map MM1 (t).
  • other approaches to accumulation can be selected, in particular, a function h can be applied to the individual values of the motion map MM1 (t) before the summation.
  • This function h (x) can be configured differently.
  • functions that contain a threshold value comparison and the respective movement value with a predetermined threshold TH ! to compare can, in the case of falling below this threshold TH ! return a zero value which does not contribute to the accumulation, in particular the value 0.
  • the function h (x) can return different values, in particular the function can return a predetermined constant value, for example 1, which contributes to the accumulation and does not correspond to the zero value.
  • a function value for the temporal motion function g (t) is obtained, which corresponds to the number of pixels or entries in each of which a threshold value was exceeded.
  • h (x) ⁇ If x ⁇ TFI 1 Then 0, otherwise x ⁇
  • FIG. 6 also shows the determination of Periods in which body movements occur.
  • a comparison of the temporal motion function g (t) with a predetermined threshold TH Z done.
  • Exceeds the motion function g (t) the respective threshold value TH Z then one time section in which the motion function (t) the respective threshold value TH Z exceeds g, as a period of time Z 1; Z 2 , Z 3 identified by significant changes in the height profile H or movements of the person 1 and kept available as such.
  • a pixel-wise noise value r (x, y; L 2 ; r (x, y; L 2 ); r (x, y; L 3 ) of the height profile H is determined between the time intervals ZZ 2 , Z 3 Pixel-wise determination of the noise value r (x, y, L) does not take place separately at each individual time, but in each case for an entire time interval L 1, L 2 , L 3 .
  • a second region of interest R0I2 which may correspond in particular to the first region of interest ROH, but which may be made larger than the first region of interest or the first region of interest, has a number of noise values r (x, y; in the form of a noise card RM ⁇ ) available.
  • the noise values r (x, y; the noise card noise card RM ⁇ ) for example, for each pixel or for each entry from the individual positions respectively separately determined standard deviation of the respective distance measurement value or the entries k (x, y, t) within the respective time interval correspond.
  • L 1; L 2 , L 3 is each separately a noise card RM ⁇ ), RM (L 2 ), RM (L 2 ) available.
  • the determined distance measurement values k (x, y, t) in the individual time intervals L 1; L 2 , L 3 are weighted with a weighting value which corresponds to the noise value r (x, y) determined for the respective pixel or the respective position x, y, in the noise card RM 1), RM (L 2 ), RM (L 2 ) ; L (x, y; L 2 ); r (x, y; L 3 ) is indirectly proportional and in each case produces a normalized distance measurement e (x, y, t) for each pixel or entry of the data structure
  • the respective normalized distance measurement value e (x, y, t) is calculated by dividing the respective distance measurement value e (x, y, t) by the noise value r (x, y; determined.
  • the individual further local change measures mm 2 (x, y, t) of the further movement map MM2 within the region of interest ROI2 can be accumulated and an accumulation value obtained in this way can be assigned to a further temporal motion function g '(t).
  • the function h (x) used above to generate the temporal movement function can also be used to weight the individual further local change measures mm 2 (x, y, t), but instead of the threshold TH ! Another threshold TH 2 can be used.
  • the concrete selection of the regions of interest ROH, ROI2 can, as already mentioned, in principle be carried out in different ways, in particular the region ROH, ROI2 concerned can be selected by selecting a region of interest ROH, ROI2 within the bed on which Usually at normal sleep position, the body parts of interest are located.
  • the second region of interest ROI2 can also be made larger than the first region of interest ROH or the first region of interest ROH.
  • the first region may be limited to sensors or distance values whose noise is usually low, which is the case in particular in the case of the distance sensors in the middle of the imaging region of the image recording unit 2.
  • the sensor noise there may be a risk that threshold crossings caused by noise will cause the movements to be overestimated, or that the results obtained may include artifacts due to sensor noise rather than body movement.
  • sensor measured values can also be used for the further processing, which overall have a higher noise component.
  • Another particularly preferred alternative determination of the regions of interest, with which head movements can be detected in particular provides that in each height profile H pixel-by-pixel is sought by means of the body model and an object classification algorithm for an area corresponding to the head of the person and thus the position of the person Body of the person 1 is determined in the respective recording. Based on the position of the body thus determined, the areas in which the respective body regions are located can be defined as an interesting region ROM or regions ROI1 a, ROI1 b,.
  • each shot of the person or in individual shots of the person pixel by pixel can be searched by means of a body model and an object classification algorithm for areas corresponding to predetermined body parts or a predetermined body region.
  • the regions in which the identified regions are located can subsequently be defined as regions of interest ROI1a, ROI1b, ..., ROI1d.
  • the determination of the further region of interest ROI2 can, as described above, also be carried out by equating or determining the further region of interest ROI2 of the respective region of interest as being determined.
  • the height profile H is divided into a plurality of different tile-like raster elements R, wherein each raster element R is preferably formed rectangular in the height profile H and each of a possible region of interest ROI1 a, ROI1 b, ROI1 c, ROI1d.
  • each raster element R of interest it is possible to use the method according to the invention presented above each separately determine whether each body movements are within the grid element, which are of total relevance.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Körperbewegungen einer schlafenden Person (1), wobei laufend zu aufeinanderfolgenden Aufnahmezeitpunkten (t1,..., tp) mit einer auf die Person (1) gerichteten Bildaufnahmeeinheit dreidimensionale Aufnahmen der Person (1) erstellt und ermittelte Abstandsmesswerte (d1,..., dn), insbesondere pixelweise, bereitgestellt werden, wobei a) ein zwei- oder dreidimensionales Höhenprofil (H) der Person (1) erstellt wird, - wobei im Höhenprofil (H) eine Anzahl von zumindest zwei Punkten im Raum festgelegt ist, die auf der Oberfläche der Person (1) oder auf der Oberfläche eines auf oder neben der Person (1) befindlichen Gegenstands liegen, und - wobei für jeden der Aufnahmezeitpunkte (t1,..., tp) das jeweilige Höhenprofil (H) in einer Datenstruktur abgespeichert und zur Verfügung gehalten wird, - wobei ein Bereich, der einen vorgegebenen Körperteil oder Körperbereich der Person (1) in Abhängigkeit von einem Referenzpunkt oder Referenzbereich (21) angibt, als erste interessierende Region (ROH ) ausgewählt wird, b) Zeitabschnitte (Z1, Z2, Z3) von Änderungen des Höhenprofils (H) der ersten interessierenden Region (ROI1), deren Maß einen vorgegebenen ersten Schwellenwert (THZ) übersteigt, sowie zeitliche Zwischenräume (L1, L2, L3) zwischen diesen Zeitabschnitten (Z1, Z2, Z3) bestimmt werden, c) für jeden der zeitlichen Zwischenräume (L1, L2, L3) pixelweise ein Rauschwert (n(x,y)) des Höhenprofils (H) bestimmt wird, d) weitere Zeitabschnitte (Y1, Y2, Y3) von Änderungen des Höhenprofils (H), deren Maß einen zweiten Schwellenwert (THY) übersteigt, in den zeitlichen Zwischenräumen (L1, L2, L3) unter pixelweiser Berücksichtigung des jeweiligen Rauschwerts (n(x,y)) bestimmt werden, und e) jeweils die in den Schritten b) und d) identifizierten Zeitabschnitte (Z1, Z2, Z3) und weiteren Zeitabschnitte (Y1, Y2, Y3) von Änderungen des Höhenprofils (H) als Körperbewegungen der Person (1) registriert werden.

Description

Verfahren zur Detektion von Körperbewegungen einer schlafenden Person
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Körperbewegungen einer schlafenden Person gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zur Überwachung von schlafenden Personen, insbesondere auch zur Detektion von Bewegungen während des Schlafs von Personen, bekannt, bei denen grundsätzlich die Möglichkeit besteht, pathologische Zustände der schlafenden Person zu identifizieren und entsprechend zu verarbeiten. Ein wesentliches Problem bei derartigen Überwachungssystemen ist es, dass Bewegungen während des Schlafs nur selten stattfinden und die vollständige Erfassung des Verhaltens einer Person während des Schlafs üblicherweise zu großen Datenmengen führt, von denen eine Vielzahl aufgrund der Bewegungslosigkeit der Person im Schlaf verworfen werden kann. Darüber hinaus weisen die einzelnen Bewegungen während des Schlafs unterschiedliche Qualität auf und können unterschiedlich stark ausgeprägt sein. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die einzelnen, während des Schlafs erfolgten Bewegungen einer Person sicher und einfach zu detektieren, insbesondere auch dann, wenn die betreffende Person, wie dies im Schlaf regelmäßig üblich ist, von einer Decke abgedeckt ist. Da die Durchschnittsperson während des Schlafs regelmäßig von einer Decke abgedeckt ist, kann eine messtechnisch genauere Erfassung ohne Decke zu Verzerrungen des Versuchsergebnisses führen, sodass insgesamt eine Erfassung einer schlafenden, von einer Decke abgedeckten Person wünschenswert ist, um die Person in einem möglichst natürlichen Schlafzustand überwachen zu können. Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 1.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass
a) ein zwei- oder dreidimensionales Höhenprofil der Person erstellt wird,
- wobei im Höhenprofil eine Anzahl von zumindest zwei Punkten im Raum festgelegt ist, die auf der Oberfläche der Person oder auf der Oberfläche eines auf oder neben der Person befindlichen Gegenstands liegen, und
- wobei für jeden der Aufnahmezeitpunkte das jeweilige Höhenprofil in einer Datenstruktur abgespeichert und zur Verfügung gehalten wird,
- wobei ein Bereich, der einen vorgegebenen Körperteil oder Körperbereich der
Person in Abhängigkeit von einem Referenzpunkt oder Referenzbereich angibt, als erste interessierende Region ausgewählt wird, b) Zeitabschnitte von Änderungen des Höhenprofils der ersten interessierenden Region, deren Maß einen vorgegebenen ersten Schwellenwert übersteigt, sowie zeitliche Zwischenräume zwischen diesen Zeitabschnitten bestimmt werden,
c) für jeden der zeitlichen Zwischenräume pixelweise ein Rauschwert des Höhenprofils bestimmt wird,
d) weitere Zeitabschnitte von Änderungen des Höhenprofils, deren Maß einen zweiten Schwellenwert übersteigt, in den zeitlichen Zwischenräumen unter pixelweiser Berücksichtigung des jeweiligen Rauschwerts bestimmt werden, und
e) jeweils die in den Schritten b) und d) identifizierten Zeitabschnitte und weiteren Zeitabschnitte von Änderungen des Höhenprofils als Körperbewegungen der Person registriert werden.
Wesentlicher Vorteil der hier dargestellten Vorgehensweise ist zudem, dass auch verhältnismäßig schwach ausgeprägte Körperbewegungen während des Schlafs vom Rauschen der Messanordnung bzw. der mit der dreidimensionalen Erfassung verbundenen Messgeräte unterschieden und Bewegungen einfach und effizient erkannt werden können.
Zwei besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, mit denen unterschiedliche Darstellungsformen des Höhenprofils erreicht werden können, sehen vor, dass in Schritt a) das Höhenprofil eine Anzahl von zumindest zwei Abstandsmesswerten zur Festlegung jeweils eines Punktes im Raum aufweist, wobei die einzelnen Abstandsmesswerte jeweils den Abstand des Schnittpunktes eines relativ zu der die Abstandsmesswerte ermittelnden Detektoreinheit vorab festgelegten, insbesondere von der Detektoreinheit ausgehenden, Strahls mit der Oberfläche der Person oder der Oberfläche eines auf der oder neben der Person befindlichen Gegenstands von einem Referenzpunkt oder einer Referenzebene angeben,
b) wobei für jeden der Aufnahmezeitpunkte jeweils eine Datenstruktur erstellt wird, die das jeweilige Höhenprofil enthält, wobei sämtliche so erstellte Datenstrukturen jeweils dieselbe Größe aufweisen und jeweils mit Speicherpositionen für die einzelnen Abstandsmesswerte des Höhenprofils aufweisen.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass
- das Höhenprofil durch eine zweidimensionale Matrixdatenstruktur umfassend eine Anzahl von Zeilen und Spalten charakterisiert wird, - eine Anzahl von in Zeilen und Spalten rasterförmig angeordneten Positionen vorgegeben wird, an denen jeweils die Abstandsmesswerte des Höhenprofils bestimmt werden
- die Matrixdatenstruktur ein Raster von derselben Größe und Struktur aufweist, und - die Matrixdatenstruktur erstellt wird, indem die an den jeweiligen Positionen aufgenommenen Abstandsmesswerte an den den Positionen im Raster entsprechenden Speicherpositionen in der Matrixdatenstruktur abgespeichert und zur Verfügung gehalten werden.
- wobei eine Anzahl von Speicherpositionen der Datenstruktur, in denen Abstandsmesswerte abgespeichert sind, die den Abstand eines vorgegebenen Körperteils oder Körperbereichs der Person in Abhängigkeit vom jeweiligen Referenzpunkt oder Referenzbereich angeben, als eine erste interessierende Region im Höhenprofil festgelegt wird. Eine besonders vorteilhafte Detektion von Änderungen im Höhenprofil sieht vor, dass in Schritt b) jeweils für einzelne Zeitpunkte jeweils eine Bewegungskarte durch elementweise oder pixelweise Bildung eines lokalen zeitlichen Änderungsmaßwerts als Maßwert für die Änderung der einzelnen Abstandsmesswerte der Punkte des Höhenprofils in der ersten interessierenden Region erstellt wird.
Alternativ kann zum gleichen Zweck vorgesehen sein, dass in Schritt b) jeweils für einzelne Zeitpunkte jeweils eine Bewegungskarte für die erste interessierende Region durch, gegebenenfalls gewichtete, insbesondere pixelweise oder elementweise, Akkumulation oder Subtraktion auf die innerhalb eines Zeitintervalls rund um den jeweiligen Zeitpunkt im jeweiligen Pixel ermittelten Abstandsmesswerte der Punkte des Höhenprofils erstellt wird.
Eine besonders vorteilhafte Erstellung einer Funktion, die über die Zeit die Intensität der Bewegungen der Person angibt, sieht vor, dass in Schritt b) eine vorgegebene Funktion auf vorgegebene Elemente der Bewegungskarte der ersten interessierenden Region angewendet und zeitpunktweise eine Akkumulation über die erhaltenen Werte der Bewegungskarte durchgeführt wird und derart eine zeitliche Bewegungsfunktion g(t) erhalten wird. Dabei kann zur Erstellung dieser zeitlichen Funktion insbesondere vorgesehen sein, dass als Akkumulation über die erhaltenen Werte der Bewegungskarte eine Summenbildung über die erste interessierende Region durchgeführt und derart die zeitliche Bewegungsfunktion g(t) erhalten wird.
Besonders vorteilhaft kann zur Detektion einer Schwellenwertüberschreitung auf das Vorliegen der zeitlichen, die Personenbewegungen charakterisierenden Funktion auf pixelweise Schwellenwertüberschreitungen bzw. pixelweise Schwellenwertvergleiche zurückgegriffen werden.
Dabei kann vorgesehen sein, dass vor der Akkumulation eine Funktion auf die einzelnen Werte der Bewegungskarte angewendet wird, wobei diese Funktion einen Schwellenwertvergleich mit einem vorgegebenen Schwellenwert vorsieht, und die Funktion im Falle des Unterschreitens des Schwellenwerts einen Nullwert zurückliefert, und im Falle der Überschreitung des Schwellenwerts
- einen vorgegebenen Wert zurückliefert,
- das Argument bzw. den jeweiligen Wert der Bewegungskarte zurückliefert, oder
- das Ausmaß der Überschreitung des Schwellenwerts durch den jeweiligen Wert der Bewegungskarte zurückliefert.
Darüber hinaus ist es ebenso möglich, zur Identifikation von Änderungen des Höhenprofils einen Mustervergleich vorzusehen. Dabei ist im Einzelnen vorgesehen, dass in Schritt b) zur Identifikation von Änderungen des Höhenprofils der ersten interessierenden Region in der zeitlichen Bewegungsfunktion g(t) ein Mustervergleich oder ein Schwellenwertvergleich durchgeführt wird, wobei Zeitabschnitte, in denen die zeitliche Bewegungsfunktion g(t) einem vorgegebenen Muster entspricht oder einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, als Zeitabschnitte mit Änderungen erkannt werden.
Eine besonders vorteilhafte Art der Detektion, Kompensation und des Rauschens einzelner Sensoren bei der Erstellung des Höhenprofils sowie eine vorteilhafte Behandlung von rauschbehafteten Messwerten des Höhenprofils sieht vor, dass in Schritt c) eine Rauschkarte für jeden der zeitlichen Zwischenräume durch pixelweise Ermittlung des Rauschens der einzelnen Abstandsmesswerte in einer zweiten interessierenden Region erstellt wird,
insbesondere wobei innerhalb des jeweiligen Zeitraums jeweils für einzelne Zeitintervalle die Standardabweichung des Abstandsmesswerts ermittelt wird und ein Mittelwert sämtlicher innerhalb des Zeitraums derart ermittelten Standardabweichungen ermittelt und als Wert der Rauschkarte für das jeweilige Pixel herangezogen wird. Einzelne vorteilhafte Vorgehensweise bei der Rauschkompensation sehen im Einzelnen vor, dass in einem ersten Schritt die ermittelten Abstandwerte mit einem Gewichtungswert gewichtet und derart normalisierte Abstandsmesswerte erstellt werden, der zu dem für das jeweilige Pixel in der Rauschkarte ermittelten Rauschwert indirekt proportional ist, und in einem zweiten Schritt
- jeweils für einzelne Zeitpunkte jeweils eine weitere Bewegungskarte durch pixelweise Bildung eines Maßes für die zeitliche Änderung der normalisierte Abstandsmesswerte in der zweiten interessierenden Region erstellt wird, und/oder
- jeweils für einzelne Zeitpunkte jeweils eine weitere Bewegungskarte für die zweite interessierende Region durch pixelweise, gegebenenfalls gewichtete, Akkumulation auf die innerhalb eines Zeitintervalls rund um den jeweiligen Zeitpunkt im jeweiligen Pixel ermittelten normalisierten Abstandsmesswerte der Punkte des Höhenprofils erstellt wird. Eine besonders vorteilhafte Erstellung einer Funktion, die über die Zeit die Intensität der Bewegungen der Person angibt, sieht vor, dass eine vorgegebene Funktion auf vorgegebene Punkte der weiteren Bewegungskarte der zweiten interessierenden Region angewendet und zeitpunktweise eine Akkumulation über die erhaltenen Werte der weiteren Bewegungskarte durchgeführt wird und derart eine weitere zeitliche Funktion g'(t) erhalten wird.
Dabei kann zur Erstellung dieser zeitlichen Funktion insbesondere vorgesehen sein, dass als Akkumulation über die erhaltenen Werte der weiteren Bewegungskarte eine Summenbildung über die zweite interessierende Region durchgeführt und derart die weitere zeitliche Funktion g'(t) erhalten wird.
Besonders vorteilhaft kann zur Detektion einer Schwellenwertüberschreitung auf das Vorliegen der zeitlichen, die Personenbewegungen charakterisierenden Funktion auf pixelweise Schwellenwertüberschreitungen bzw. pixelweise Schwellenwertvergleiche zurückgegriffen werden.
Dabei kann vorgesehen sein, dass vor der Akkumulation eine Funktion auf die einzelnen Werte der weiteren Bewegungskarte angewendet wird, wobei diese Funktion einen Schwellenwertvergleich mit einem vorgegebenen weiteren Schwellenwert vorsieht, und die Funktion im Falle des Unterschreitens des Schwellenwerts einen Nullwert zurückliefert, und im Falle der Überschreitung des Schwellenwerts
- einen vorgegebenen Wert zurückliefert, - das Argument bzw. den jeweiligen Wert der weiteren Bewegungskarte zurückliefert, oder
- das Ausmaß der Überschreitung des Schwellenwerts durch das Argument bzw. den jeweiligen Wert der weiteren Bewegungskarte zurückliefert.
Darüber hinaus ist es ebenso möglich, zur Identifikation von Änderungen des Höhenprofils einen Mustervergleich vorzusehen. Dabei ist im Einzelnen vorgesehen, dass in Schritt d) zur Identifikation von Änderungen des Höhenprofils der zweiten interessierenden Region in der weiteren zeitlichen Funktion g'(t) ein Mustervergleich oder ein Schwellenwertvergleich durchgeführt wird, wobei Zeitabschnitte, in denen die weiteren zeitliche Funktion g'(t) einem vorgegebenen Muster entspricht oder einen vorgegebenen zweiten Schwellenwert übersteigt, als weitere Zeitabschnitte mit Änderungen erkannt werden. Die Festlegung der interessierenden Regionen im Rahmen der Schritte b) und c) kann vorteilhafterweise derart erfolgen,
- dass die weitere interessierende Region größer ist, als die erste interessierende Region, und/oder
- dass die weitere interessierende Region die erste interessierende Region enthält, und/oder
- dass die weitere interessierende Region der ersten interessierende Region entspricht.
Um bestimmte, vorab bekannte und für die betreffende Untersuchung relevante Körperbereiche voreinzustellen, kann vorgesehen sein, dass die erste interessierende Region und/oder die weitere interessierende Region im Höhenprofil vorab festgelegt werden,
insbesondere derart, dass die erste interessierende Region und/oder die weitere interessierende Region Bereiche des Höhenprofil enthalten, die vorgegebenen Bereichen des Körpers der Person entsprechen.
Um automatisiert interessierende Körperregionen festlegen zu können, kann vorgesehen sein, dass ein Körpermodell vorgegeben wird und interessierende Regionen im Höhenprofil automatisiert festgelegt werden, indem
a) in einer Aufnahme der Person mittels des Körpermodells und eines Objektklassifikationsalgorithmus nach Bereichen gesucht wird, die vorgegebenen Körperteilen oder einer vorgegebenen Körperregion entsprechen und die identifizierten Bereiche oder davon abgeleitete Bereiche als interessierende Regionen, festgelegt werden, oder
b) für eine Anzahl von Zeitpunkten in der jeweiligen Aufnahme der Person pixelweise mittels des Körpermodells und eines Objektklassifikationsalgorithmus nach einem Bereich gesucht wird, der dem Kopf der Person entspricht und derart die Lage des Körpers der Person in der jeweiligen Aufnahme bestimmt wird, wobei die interessierenden Regionen in Bezug zur ermittelten Lage des Körpers, insbesondere in einer vorgegebenen Entfernung zum Kopf, festgelegt werden. Die zeitliche Anpassung der interessierenden Region kann gesteuert werden, indem für die pixelweise Zuordnung von Bereichen der jeweils betrachteten Aufnahme zu einem Körperteil oder einer Körperregion auch oder nur Zuordnungen aus Aufnahmen der Person, die zeitlich vor dem Aufnahmezeitpunkt der jeweils betrachteten Aufnahme erstellt wurden, verwendet werden.
Eine effiziente Zuordnung der einzelnen Bewegungen zu einzelnen Körperteilen sieht vor,
- dass jede Aufnahme in eine vorgebebene Anzahl an Rasterelemente unterteilt wird,
- dass für jedes Rasterelement ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 durchgeführt wird, wobei als interessierende Region das jeweilige Rasterelement festgelegt wird, und
- dass bei Detektion von Änderungen des Höhenprofils im jeweiligen Rasterelement mittels des Körpermodells das betreffende Rasterelement einem Körperteil zugeordnet und eine Bewegung dieses Körperteils festgestellt wird. Einige bevorzugte und nicht einschränkend zu verstehende Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnungen dargestellt. In Fig. 1 ist eine Anordnung zur Erfassung und Detektion von Körperbewegungen einer schlafenden Person dargestellt. Fig. 2, 3 und 4 zeigen unterschiedliche Festlegungen von Höhenprofilen. Fig. 5 zeigt schematisch ein Höhenprofil in Form eines Bilds. Fig. 6 zeigt schematisch die Bewegungsfunktion, die weitere Bewegungsfunktion und ihre Analyse zur Ermittlung von Körperbewegungen. Fig. 7 zeigt schematisch einige Möglichkeiten der Festlegung von interessierenden Regionen.
In Fig. 1 ist eine Anordnung zur Erfassung und Detektion von Körperbewegungen einer schlafenden Person 1 von der Seite dargestellt. Diese Anordnung kann üblicherweise in Schlaflabors oder ähnlichen medizinischen Überwachungseinrichtungen eingesetzt werden. Die Person 1 soll dabei auf das Vorliegen bestimmter Schlafstörungen untersucht werden und wird zu diesem Zweck, während sie schlafend in einem Bett 10 liegt, überwacht. Um den Schlafkomfort zu erhöhen, kann die Person auch, zumindest teilweise, von einer Bettdecke abgedeckt sein. Über der Person 1 ist eine Bildaufnahmeeinheit 2 angeordnet, die dazu ausgebildet ist dreidimensionale Aufnahmen der Person 1 zu erstellen. Diese dreidimensionalen Aufnahmen werden im Rahmen eines Aufnahmeschritts a) üblicherweise in Form eines Höhenprofils H (Fig. 4) erstellt, das für eine Vielzahl von unterschiedlichen Strahlen jeweils einen Abtastwert aufweist. Das vorliegende Höhenprofil kann beispielsweise aufgenommen werden, indem wie in Fig. 2 dargestellt, für eine Anzahl von der Bildaufnahmeeinheit 2 ausgehenden Strahlen S, die rasterförmig angeordnet sind und von der Bildaufnahmeeinheit 2 abgehen, jeweils separat Abstandsmesswerte d1 ; ..., dn aufgenommen werden, die den Abstand des Schnittpunkts P der Oberfläche der Person 1 mit dem Strahl S zur Bildaufnahmeeinheit 2 entlang des vorgegebenen Strahls S angeben.
Im Höhenprofil H ist allgemein eine Anzahl von zumindest zwei Punkten, vorzugsweise einer Vielzahl von auf rasterförmig angeordneten Strahlen S liegenden Punkten P, im Raum festgelegt, die auf der Oberfläche der Person 1 oder auf der Oberfläche eines auf oder neben der Person 1 befindlichen Gegenstands, wie beispielsweise der Bettdecke 1 1 oder dem Bett 10, liegen.
Die Festlegung des Höhenprofils H kann also dadurch erfolgen, dass wie in Fig. 2 dargestellt, die Abstandsmesswerte di, d2, ..., dn des Höhenprofils H als diejenigen Abstände festzulegen, die die auf den Strahlen S liegenden Punkte P auf der Oberfläche der Person 1 gegenüber der Bildaufnahmeeinheit 2 haben. Die Messung der Abstände kann dabei auf unterschiedliche Weise erfolgen, beispielsweise mittels einer 3D-Kamera.
Alternativ können, wie in Fig. 3 dargestellt, die einzelnen Abstandsmesswerte dO, d2', dn' bei der Erstellung des Höhenprofils als diejenigen Abstände vorgegeben werden, die die ermittelten Punkte P auf der Oberfläche der Person 1 von einem anderen Gegenstand, insbesondere von der Decke 21 des Untersuchungsraums haben.
Ebenso besteht die Möglichkeit, wie in Fig. 4 dargestellt, für die einzelnen Punkte eine interpolierende Kurve zu finden, die als Höhenprofil H herangezogen wird. Ebenso kann diese interpolierende Kurve an einer Vielzahl dreidimensionalen Punkten, ausgewertet werden, sodass für eine Anzahl von rasterförmig angeordneten x- und y- Koordinatenwerten jeweils ein z-Koordinatenwert zur Verfügung gestellt wird, der ebenfalls auf der Kurve liegt.
Für einzelne Aufnahmezeitpunkte wird dabei jeweils ein separates Höhenprofil H ermittelt und in einer Datenstruktur abgespeichert. Dieses Höhenprofil H, das schematisch in Fig. 4 dargestellt ist, weist für eine Anzahl von rasterförmig bzw bildförmig angeordneten Elementen bzw Pixeln jeweils einen Abstandsmesswert d1 ; ..., dn auf, wobei die Abstandsmesswerte wie vorstehend beschrieben festgelegt werden können. Wie in Fig. 5 dargestellt, wird innerhalb des Höhenprofils eine interessierende Region ROM ausgewählt, in der sich üblicherweise diejenigen Partien der Person 1 finden, deren Bewegung überwacht werden soll. Da im vorliegenden Fall die Bewegungen der Beine der Person 1 überwacht werden sollen, ist die interessierende Region im unteren Abschnitt des Höhenprofils angeordnet. Sollen hingegen andere Körperregionen bzw. andere Regionen innerhalb des Höhenprofils H überwacht werden, kann eine entsprechende andere Auswahl des Höhenprofils vorgenommen werden.
Grundsätzlich kann aber die Auswahl der interessierenden Region ROM manuell festgelegt werden und diejenigen Körperregionen beinhalten, deren Bewegungen konkret überwacht werden sollen.
Wird zu jedem der Aufnahmezeitpunkte jeweils ein Höhenprofil H ermittelt, so steht für jeden einzelnen der Aufnahmezeitpunkte ti, ..., tp jeweils eine Datenstruktur zur Verfügung, die das jeweilige Höhenprofil H enthält. Sämtliche so erstellte Datenstrukturen weisen untereinander jeweils die selbe Größe auf und weisen Speicherpositionen für die einzelnen ermittelten Abstandsmesswerte d1 ; ..., dn des Höhenprofils auf.
Besonders einfach kann die Erstellung des Höhenprofils erfolgen, wenn die einzelnen von der Detektoreinheit ausgehenden Strahlen S rasterförmig angeordnet sind und jeder der Abstandsmesswerte in einer Matrixdaten Struktur eingetragen wird, die das Raster der einzelnen Strahlen S wiedergibt bzw. eine Struktur aufweist, die der Struktur des Rasters der einzelnen Strahlen S entspricht. Enthält das Raster beispielsweise 300x300 Strahlen, so umfasst die Matrixdatenstruktur 300x300 Einträge, die bei Betrachtung des Inhalts der Matrixdatenstruktur als Bild auch als Pixel bezeichnet werden können.
Zu jedem der Aufnahmezeitpunkte ti, ..., tp wird dabei jeweils eine separate Matrixdatenstruktur erstellt, indem die an den jeweiligen Positionen aufgenommenen Abstandsmesswerte di, dn an die den Positionen im Raster entsprechenden Speicherpositionen in der Matrixdatenstruktur abgespeichert und zur Verfügung gehalten werden. Diejenigen Speicherpositionen der Datenstruktur, in denen Abstandsmesswerte di, dn abgespeichert sind, die sich in der interessierenden Region des Höhenprofils befinden werden analog auch als interessierende Region ROM der Datenstruktur bezeichnet.
Auf diese Weise ist es möglich für eine Vielzahl von Zeitpunkten einzelne Höhenprofile der schlafenden Person bzw. der Oberfläche der schlafenden Person 1 oder der sie abdeckenden Decke 1 1 oder des neben ihr befindlichen Betts 10 zu erstellten. Damit liegt eine Datenstruktur vor, aus der die wesentlichen Bewegungen der schlafenden Person 1 entnommen werden können. In dem hier dargestellten Aufnahmeschritt a) folgenden ersten Verabreitungsschritt b) werden Zeitabschnitte Z1 ; ..., Z3 von Änderungen des Höhenprofils H innerhalb der ersten interessierenden Region erfasst, in denen das Maß für die zeitliche Änderung des Höhenprofils H einen vorgegebenen ersten Schwellenwert übersteigt. Weiters werden die die zwischen diesen Zeitabschnitten Z1 ; ..., Z3 liegenden zeitlichen Zwischenräume L1 ; L2, ... ermittelt.
Die Festlegung und Bestimmung des Maßes für die zeitliche Änderung des Höhenprofils H kann dabei auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Eine besonders einfache Variante sieht in diesem Zusammenhang vor, dass für einzelne Zeitpunkte, insbesondere für alle Zeitpunkte t1 ; ..., tp, jeweils eine Bewegungskarte MM1 erstellt wird, in dem für jeden Abstandsmesswert d1 ; ..., dn bzw. jeden Sehstrahl S oder jeden Eintrag k(x, y, t) der Matrixdatenstruktur elementweise bzw pixelweise ein lokaler Änderungsmaßwert mm(x, y, t) für die zeitliche Änderung des jeweiligen Abstandsmesswerts d1 ; ..., dn oder des in der jeweiligen Datenstruktur eingetragenen Eintrags k(x, y, t) ermittelt wird.
Nachdem eine erste Bewegungskarte MM1 auf diese Weise für eine Anzahl von Zeitpunkten t1 ; ..., tp erstellt wurde, kann für jeden einzelnen Zeitpunkt t1 ; ..., tp jeweils ein Bewegungswert ermittelt werden, der durch Akkumulation über die erhaltenen lokalen Änderungsmaßwerte mm(x, y, t) der Bewegungskarte MM1 innerhalb der interessierenden Region ROM ermittelt wird. Bei der Bestimmung eines akkumulierten Bewegungswerts für einen bestimmten Zeitpunkt, der in die zeitliche Bewegungsfunktion g(t) eingetragen wird, können grundsätzlich sämtliche zur Verfügung stehenden bzw. auf unterschiedliche Art gebildeten lokalen Änderungsmaßwerte mm(x, y, t) herangezogen werden. Insbesondere ist es auch möglich, dass die einzelnen lokalen Änderungsmaßwerte mm(x, y, t) der Bewegungskarte MM1 innerhalb der interessierenden Region ROM pixelweise ermittelt werden, wobei einzelne demselben Pixel oder Element der Datenstruktur zugeordneten Einträge k(x, y, t) oder Änderungsmaßwerte, die sich innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls rund um den jeweiligen Zeitpunkt t1 ; ..., tp befinden, gewichtet addiert werden. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, dass zur Bestimmung eines lokalen Änderungsmaßwerts mm(x, y, t) in einem vorgegebenen Pixel oder Eintrag an der Rasterposition x, y der interessierenden Region ROM bestimmt wird, in dem die betreffenden zuletzt aufgenommenen Abstandsmesswerte oder Einträge k(x, y, t) gewichtet addiert werden, wobei die einzelnen Gewichte auf unterschiedliche Weise festgelegt werden können.
Im einfachsten Fall kann die zeitliche Änderung beispielsweise durch Subtraktion der beiden Abstandsmesswerte oder Einträge k(x, y, t); k(x, y, t-1 ) ermittelt werden, die and derselben Position in unmittelbar aufeinander folgenden Zeitpunkten ermittelt wurden. Gegebenenfalls kann, sofern die Art der Bewegung keine Rolle spielt, auch der Betrag der Differenz der beiden Einträge k(x, y, t); k(x, y, t-1 ) oder Abstandsmesswerte als lokaler Änderungsmaßwert mm(x, y, t) für den betreffenden Eintrag oder das betreffenden betreffende Pixel an der Position x, y zum Zeitpunkt t herangezogen werden.
Ebenso ist es auch möglich, für die Bestimmung des Änderungsmaßwerts mm(x, y, t) eine Anzahl Einträgen k(x, y, t), die jeweils innerhalb eines Zeitintervalls vor dem jeweiligen
Zeitpunkt t im selben Pixel an der Position x, y, aufgenommen wurden, herangezogen wird und von diesen Einträgen k(x, y, t) ein Mittelwert km^x, y, t) oder die, gegebenenfalls gewichtete, Summe km^x, y, t) ermittelt wird. Ebenso wird eine Anzahl Einträgen k(x, y, t), die jeweils innerhalb eines Zeitintervalls nach dem jeweiligen Zeitpunkt t im selben Pixel an der Position x, y, aufgenommen wurden, herangezogen und von diesen
Einträgen k(x, y, t) ein Mittelwert km2(x, y, t) oder die, gegebenenfalls gewichtete, Summe km2(x, y, t) ermittelt. Anschließend wird der Änderungswert durch Bildung der Differenz der beiden so erstellten Mittelwerte oder Summen km^x, y, t); km2(x, y, t) gebildet und als Änderungsmaßwert mm(x, y, t) herangezogen.
Eine besonders einfache Möglichkeit zur Bestimmung eines akkumulierten gesamten Maßes für die zeitliche Änderung des Höhenprofils H zu einem Zeitpunkt ti, ..., tp für die interessierende Region ROM kann beispielsweise durch Summation oder Addition sämtlicher lokalen Änderungsmaßwerte mm(x, y, t) erfolgen, die zu einem Zeitpunkt bzw. in einer Bewegungskarte MM1 (t) enthalten sind. Daneben können auch andere Vorgehensweisen zur Akkumulation gewählt werden, insbesondere kann vor der Summation eine Funktion h auf die einzelnen Werte der Bewegungskarte MM1 (t) angewendet werden.
Diese Funktion h(x) kann unterschiedlich ausgestaltet sein. Im vorliegenden Fall empfehlen sich insbesondere Funktionen, die einen Schwellenwertvergleich enthalten und dem jeweiligen Bewegungswert mit einem vorgegebenen Schwellenwert TH! vergleichen. Die betreffende Funktion h(x) kann im Falle des Unterschreitens dieses Schwellenwerts TH! einen Nullwert zurückliefern, der zur Akkumulation keinen Beitrag leistet, insbesondere den Wert 0. Sofern jedoch der Schwellenwert TH! überschritten ist, kann die Funktion h(x) unterschiedliche Werte zurückliefern, insbesondere kann die Funktion einen vorgegebenen konstanten Wert, beispielsweise 1 , zurückliefern, der zur Akkumulation beiträgt und nicht dem Nullwert entspricht. Unter Anwendung einer Addition für wird ein Funktionswert für die zeitliche Bewegungsfunktion g(t) erhalten, der der Anzahl derjenigen Pixel oder Einträge entspricht, in denen jeweils eine Schwellenwertüberschreitung festgestellt wurde.
Daneben bestehen auch noch andere Möglichkeiten zur Festlegung der Funktion h(x), beispielsweise kann für den Fall der Überschreitung des Schwellenwerts TH-i durch das Argument von der Funktion h(x) auch das Argument, dh im konkreten Fall der jeweilige Wert der Bewegungskarte MM1 zurückgeliefert werden, sodass die Funktion h beispielsweise die folgende Form hat: h(x) = {Wenn x<TFI1 Dann 0, sonst x}
Darüber hinaus kann die Funktion h(x) auch derart festgelegt werden, dass sie im Falle der Überschreitung des Schwellenwerts TH! nicht das Argument x selbst, sondern das Ausmaß der Überschreitung des Schwellenwerts TH! durch das Argument x bzw. durch den jeweiligen Wert der Bewegungskarte MM1 zurückliefert: h(x) = {Wenn x<TFI1 Dann 0, sonst x-TPh}
Ein Beispiel für den Verlauf des akkumulierten Änderungswerts bzw für eine Bewegungsfunktion g(t) ist in Fig. 6 dargestellt. Fig. 6 zeigt ferner die Ermittlung von Zeitabschnitten, in denen Körperbewegungen auftreten. Grundsätzlich kann zur Detektion von Zeitabschnitten Z1 ; Z2, Z3 mit starken bzw. einen Schwellenwert übersteigenden Änderungen ein Vergleich der zeitlichen Bewegungsfunktion g(t) mit einem vorgegebenen Schwellenwert THZ erfolgen. Überschreitet die Bewegungsfunktion g(t) den betreffenden Schwellenwert THZ, so wird derjenige Zeitabschnitt, in dem die Bewegungsfunktion g(t) den betreffenden Schwellenwert THZ überschreitet, als Zeitabschnitt Z1 ; Z2, Z3 von signifikanten Änderungen des Höhenprofils H bzw. von Bewegungen der Person 1 identifiziert und als solcher zur Verfügung gehalten. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass nicht das konkrete Ausmaß der zeitlichen Bewegungsfunktion g(t), sondern das Vorkommen bestimmter Muster in der zeitlichen Bewegungsfunktion g(t) als ausschlaggebend für das Vorliegen von relevanten Bewegungen der Person 1 angesehen wird. In diesem Fall können unterschiedliche Mustervergleiche vorgenommen werden und Zeitabschnitte Z Z2, Z3, in denen die zeitliche Bewegungsfunktion g(t) dem jeweiligen vorgegebenen Muster entspricht, als Zeitabschnitte Z1 ; Z2, Z3 mit signifikanten Änderungen oder Bewegungen der Person 1 erkannt werden.
Im vorstehend dargestellten ersten Verarbeitungsschritt b) wurden einzelne Zeitabschnitte identifiziert, in denen sich jedenfalls Bewegungen bzw. Änderungen im Höhenprofil für die betreffende Person 1 befinden. Im Folgenden wird nunmehr dargestellt, wie sich in den Zeitbereichen, die zwischen den Zeitabschnitten Z1 ; Z2, Z3 liegen, weitere, ebenso relevante, Bewegungen der Person 1 identifizieren lassen. Dabei ist insbesondere zu beachten, dass ein weiteres Absenken des Schwellenwerts THZ möglicherweise zur Folge hat, dass aufgrund eines erhöhten Rauschens der Aufnahmeeinheit 2 die Absenkung des Schwellenwerts THZ zu einer Vielzahl von Messergebnissen führt, die keine einen Schwellenwert überschreitende Bewegungen der Person 1 darstellen, sondern lediglich durch das notwendigerweise vorhandene Sensorrauschen der Bildaufnahmeeinheit 2 bedingt sind.
Um diese rauschbedingten Artefakte zu vermeiden, wird in einem folgenden Schritt c) in den zeitlichen Zwischenräumen L1 ; L2, L3 zwischen den Zeitabschnitten Z Z2, Z3 pixelweise ein Rauschwert r(x, y; L^; r(x, y; L2); r(x, y; L3) des Höhenprofils H ermittelt. Diese pixelweise Ermittlung des Rauschwerts r(x, y, L) erfolgt nicht zu jedem einzelnen Zeitpunkt separat, sondern jeweils für einen gesamten zeitlichen Zwischenraum L1 ; L2, L3. Insgesamt steht nach dieser Kalibrierung für eine zweite interessierende Region R0I2, die insbesondere der ersten interessierenden Region ROH entsprechen kann, jedoch auch größer ausgebildet sein als die erste interessierende Region oder die erste interessierende Region erhalten kann, eine Anzahl von Rauschwerten r(x, y;
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in Form einer Rauschkarte RM^) zur Verfügung. Die Rauschwerte r(x, y;
Figure imgf000016_0002
der Rauschkarte Rauschkarte RM^) können beispielsweise der für jedes Pixel oder für jeden Eintrag ab den einzelnen Positionen jeweils separat bestimmten Standardabweichung des jeweiligen Abstandsmesswerts oder der Einträge k(x, y, t) innerhalb des jeweiligen zeitlichen Zwischenraums entsprechen. Für jeden zeitlichen Zwischenraum L1 ; L2, L3 steht jeweils separat eine Rauschkarte RM^), RM(L2), RM(L2) zur Verfügung.
Ebenso kann für jedes der Pixel innerhalb des zeitlichen Zwischenraums L1 ; L2, L3 für einzelne im jeweiligen Zwischenraum L1 ; L2, L3 liegende, überappende oder aneinander anschließende, Zeitintervalle jeweils die Standardabweichung der Abstandsmesswerte (d1 ; ..., dn) oder der Einträge der Datenstruktur ermittelt werden. Der Mittelwert sämtlicher innerhalb des Zwischenraums L1 ; L2, L3 derart ermittelten Standardabweichungen wird ermittelt und als Wert r(x, y, L) der Rauschkarte RM für das jeweilige Pixel herangezogen wird. Nachdem eine Rauschkarte im Verarbeitungsschritt c) ermittelt wurde, werden in einem weiteren Verarbeitungsschritt d) die ermittelten Abstandsmesswerte k(x, y, t) in den einzelnen zeitlichen Zwischenräumen L1 ; L2, L3 mit einem Gewichtungswert gewichtet, der zu dem für das jeweilige Pixel bzw die jeweilige Position x, y, in der Rauschkarte RM^), RM(L2), RM(L2) ermittelten Rauschwert r(x, y; L^; r(x, y; L2); r(x, y; L3) indirekt proportional ist und derart jeweils für jedes Pixel bzw jeden Eintrag der Datenstruktur jeweils ein normalisierter Abstandsmesswert e(x, y, t) erstellt. Im einfachsten Fall wird der jeweilige normalisierter Abstandsmesswert e(x, y, t) durch Division des jeweiligen Abstandsmesswerts e(x, y, t) durch den für den jeweiligen Zwischenraum und die jeweilige Position ermittelten Rauschwert r(x, y;
Figure imgf000016_0003
ermittelt.
Anschließend wird jeweils für einzelne Zeitpunkte t innerhalb der zeitlichen Zwischenräume L1 ; L2, L3 jeweils eine weitere Bewegungskarte MM2(t) durch pixelweise Bildung eines weiteren lokalen Änderungsmaßwertes mm2(x, y, t) durch Ermittlung der zeitlichen Änderung des jeweiligen normalisierten Abstandsmesswertes e(x, y, t) erstellt. Die Bestimmung der weiteren Bewegungskarte wird für die einzelnen Pixel oder Einträge der zweiten interessierenden Region ROI2 erstellt. In weiterer Folge wird eine der zeitlichen Bewegungsfunktion g(t) entsprechende weitere zeitliche Bewegungsfunktion g'(t) erstellt, die jedoch nicht auf Grundlage Bewegungskarte MM1 , sondern auf Grundlage der weiteren Bewegungskarte MM2 erstellt wird. Dabei werden jedoch dieselben Grundsätze verwendet, die auch bei der Erstellung der zeitlichen Bewegungsfunktion g(t) herangezogen wurden,
Wiederum können dabei die einzelnen weiteren lokalen Änderungsmaßwerte mm2(x, y, t) der weiteren Bewegungskarte MM2 innerhalb der interessierenden Region ROI2 akkumuliert werden und ein derart erhaltener Akkumulationswert einer weiteren zeitlichen Bewegungsfunktion g'(t) zugewiesen werden. Die vorstehend zur Erstellung der zeitlichen Bewegungsfunktion herangezogene Funktion h(x) kann auch zur Gewichtung der einzelnen weiteren lokalen Änderungsmaßwerte mm2(x, y, t) herangezogen werden, wobei jedoch anstelle des Schwellenwerts TH! auch ein anderer Schwellenwert TH2 herangezogen werden kann.
In weiterer Folge ist es möglich, durch eine Analyse der weiteren Bewegungsfunktion g'(t) durch Schwellenwertvergleich mit einem Schwellenwert THY oder durch Mustervergleich weitere Zeitabschnitte von Y1 ; Y2, Y3 von Änderungen des Höhenprofils Fl zu identifizieren, die von Körperbewegungen der Person 1 herrühren.
Grundsätzlich können die in den Zeitabschnitten Z1 ; Z2, Z3 wie auch die in den weiteren Zeitabschnitten Y1 ; Y2, Y3 ermittelten Bewegungen als Körperbewegungen der betreffenden Person 1 identifiziert werden.
Die konkrete Auswahl der interessierenden Regionen ROH , ROI2 kann, wie bereits erwähnt, grundsätzlich auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, insbesondere kann die betreffende Region ROH , ROI2 dadurch ausgewählt werden, dass eine interessierende Region ROH , ROI2 innerhalb des Betts ausgewählt wird, an der sich üblicherweise bei normaler Schlafposition die interessierenden Körperpartien befinden.
Bevorzugt kann die zweite interessierende Region ROI2 auch größer ausgebildet sein als die erste interessierende Region ROH oder die erste interessierende Region ROH erhalten. Dies hat den Vorteil, dass in einem solchen Fall die erste Region auf Sensoren oder Abstandswerte beschränkt sein kann, deren Rauschen üblicherweise gering ist, was insbesondere bei den Abstandssensoren in der Mitte des Abbildungsbereichs der Bildaufnahmeeinheit 2 der Fall ist. In den Randbereichen, in denen das Sensorrauschen höher sein kann, besteht hingegen die Gefahr, dass durch Rauschen verursachte Schwellenwertüberschreitungen zu einem Überschätzen der Bewegungen führen bzw die ermittelten Ergebnisse Artefakte enthalten können, die auf das Sensorrauschen und nicht auf Körperbewegungen zurückzuführen sind. Nachdem in den Verarbeitungsschritten c) und d) jedoch normalisierte, dh rauschbereinigte Messwerte vorliegen können auch Sensormesswerte für die weitere Verarbeitung herangezogen werden, die insgesamt einen höheren Rauschanteil aufweisen.
Eine weitere besonders bevorzugte alternative Festlegung der interessierenden Regionen, mit der insbesondere Kopfbewegungen detektiert werden können, sieht vor, dass in jedem Höhenprofil H pixelweise mittels des Körpermodells und eines Objektklassifikationsalgorithmus nach einem Bereich gesucht wird, der dem Kopf der Person entspricht und derart die Lage des Körpers der Person 1 in der jeweilige Aufnahme bestimmt wird. Ausgehend von der so ermittelten Lage des Körpers können die Bereiche, in denen sich die betreffenden Körperregionen befinden, als interesserdende Region ROM oder Regionen ROI1 a, ROI1 b, ... festgelegt werden.
Weiters kann alternativ auch in jeder Aufnahme der Person oder in einzelnen Aufnahmen der Person pixelweise mittels eines Körpermodells und eines Objektklassifikationsalgorithmus nach Bereichen gesucht werden, die vorgegebenen Körperteilen oder einer vorgegebenen Körperregion entsprechen. Diejenigen Bereiche, in denen sich die identifizierten Bereiche befinden, können anschließend als interessierende Regionen ROI1 a, ROI1 b, ..., ROI1d, festgelegt werden.
Die Festlegung der weiteren interessierenden Region ROI2 kann wie vorstehend beschrieben auch dadurch erfolgen, dass die weitere interessierende Region ROI2 der jeweiligen interessierenden Region gleichgesetzt wird oder als diese enthaltend festgelegt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 7 dargestellt ist, wird das Höhenprofil H in eine Vielzahl von unterschiedlichen kachelförmigen Rasterelementen R unterteilt, wobei jedes Rasterelement R vorzugsweise rechteckig im Höhenprofil H ausgebildet ist und jeweils einer möglichen interessierenden Region ROI1 a, ROI1 b, ROI1 c, ROI1d entspricht. Für jedes einzelne interessierende Rasterelement R besteht die Möglichkeit, durch Anwendung des vorab dargestellten erfindungsgemäßen Verfahrens jeweils separat festzustellen, ob sich innerhalb des Rasterelements jeweils Körperbewegungen befinden, die insgesamt von Relevanz sind.
Sofern im Höhenprofil H an der betreffenden Rasterelement R Bewegungen detektiert worden sind, wird ein Körpermodell und ein Objektklassifikationsalgorithmus auf das betreffende Rasterelement angewendet und festgestellt, welcher Körperteil im betreffenden Rasterelement abgebildet ist. Anschließend wird dieser erkannte Körperteil als bewegt festgestellt. Auch wenn die einzelnen Aufnahmeschritte grundsätzlich hintereinander ausgeführt werden, besteht die Möglichkeit, parallel zur Aufnahme einzelner Höhenprofile H im Aufnahmeschritt a) auch bereits ermittelte Höhenprofile zu bearbeiten. Insbesondere ist es auch möglich, eine Verarbeitung der betreffenden Höhenprofile in Echtzeit bzw mit nur geringer zeitlicher Verzögerung vorzunehmen, insbesondere kann die alle Verarbeitungsschritte für den jeweils zuletzt aufgefundenen zeitlichen Zwischenraum L1 ; l_2, L3 durchzuführen, wenn der den jeweiligen Zwischenraum L1 ; L2, L3 beendende Zeitabschnitt Z1 ; Z2, Z3 von Änderungen jeweils erkannt wurde. In diesem Fall kann bereits der Rauschwert für den jeweiligen Zwischenraum L1 ; L2, L3 ermittelt und die Bestimmung der weiteren Zeitabschnitte Yi, Y2, Y3 vorgenommen werden. Dies hat insbesondere den wesentlichen Vorteil, dass der jeweilige die Person überwachende Arzt rasch über das Auftreten von Bewegungen während des Schlafs informiert werden kann bzw hier nur geringe Verzögerungszeiten zwischen dem Auftreten der Bewegung und der Information an den Arzt bestehen.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Detektion von Körperbewegungen einer schlafenden Person (1 ), wobei laufend zu aufeinanderfolgenden Aufnahmezeitpunkten (ti, tp) mit einer auf die Person (1 ) gerichteten Bildaufnahmeeinheit dreidimensionale Aufnahmen der Person (1 ) erstellt und ermittelte Abstandsmesswerte (di, dn), insbesondere pixelweise, bereitgestellt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
a) ein zwei- oder dreidimensionales Höhenprofil (H) der Person (1 ) erstellt wird,
- wobei im Höhenprofil (H) eine Anzahl von zumindest zwei Punkten im Raum festgelegt ist, die auf der Oberfläche der Person (1 ) oder auf der Oberfläche eines auf oder neben der Person (1 ) befindlichen Gegenstands liegen, und
- wobei für jeden der Aufnahmezeitpunkte (t1 ; ..., tp) das jeweilige Höhenprofil (H) in einer Datenstruktur abgespeichert und zur Verfügung gehalten wird,
- wobei ein Bereich, der einen vorgegebenen Körperteil oder Körperbereich der
Person (1 ) in Abhängigkeit von einem Referenzpunkt oder Referenzbereich (21 ) angibt, als erste interessierende Region (ROM ) ausgewählt wird,
b) Zeitabschnitte (Z1 ; Z2, Z3) von Änderungen des Höhenprofils (H) der ersten interessierenden Region (ROM ), deren Maß einen vorgegebenen ersten Schwellenwert (THZ) übersteigt, sowie zeitliche Zwischenräume (L1 ; L2, L3) zwischen diesen Zeitabschnitten (Z1 ; Z2, Z3) bestimmt werden,
c) für jeden der zeitlichen Zwischenräume (L1 ; L2, L3) pixelweise ein Rauschwert (n(x,y)) des Höhenprofils (H) bestimmt wird,
d) weitere Zeitabschnitte (Yi, Y2, Y3) von Änderungen des Höhenprofils (H), deren Maß einen zweiten Schwellenwert (THY) übersteigt, in den zeitlichen Zwischenräumen (L1 ; L2,
L3) unter pixelweiser Berücksichtigung des jeweiligen Rauschwerts (n(x,y)) bestimmt werden, und
e) jeweils die in den Schritten b) und d) identifizierten Zeitabschnitte (Z1 ; Z2, Z3) und weiteren Zeitabschnitte (Y1 ; Y2, Y3) von Änderungen des Höhenprofils (H) als Körperbewegungen der Person (1 ) registriert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) das Höhenprofil (H) eine Anzahl von zumindest zwei Abstandsmesswerten (d1 ; ..., dn) zur Festlegung jeweils eines Punktes (P) im Raum aufweist, wobei die einzelnen Abstandsmesswerte (di, ..., dn) jeweils den Abstand des Schnittpunktes eines relativ zu der die Abstandsmesswerte ermittelnden Detektoreinheit (2) vorab festgelegten, insbesondere von der Detektoreinheit ausgehenden, Strahls (S) mit der Oberfläche der Person (1 ) oder der Oberfläche eines auf der oder neben der Person (1 ) befindlichen Gegenstands von einem Referenzpunkt oder einer Referenzebene (21 ) angeben, b) wobei für jeden der Aufnahmezeitpunkte (ti, tp) jeweils eine Datenstruktur erstellt wird, die das jeweilige Höhenprofil (H) enthält, wobei sämtliche so erstellte Datenstrukturen jeweils dieselbe Größe aufweisen und jeweils mit Speicherpositionen für die einzelnen Abstandsmesswerte des Höhenprofils (H) aufweisen,
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Höhenprofil (H) durch eine zweidimensionale Matrixdatenstruktur umfassend eine
Anzahl von Zeilen und Spalten charakterisiert wird,
- eine Anzahl von in Zeilen und Spalten rasterförmig angeordneten Positionen vorgegeben wird, an denen jeweils die Abstandsmesswerte (d1 ; ..., dn) des Höhenprofils (H) bestimmt werden
- die Matrixdatenstruktur ein Raster von derselben Größe und Struktur aufweist, und
- die Matrixdatenstruktur erstellt wird, indem die an den jeweiligen Positionen aufgenommenen Abstandsmesswerte (di, ..., dn) an den den Positionen im Raster entsprechenden Speicherpositionen in der Matrixdatenstruktur abgespeichert und zur Verfügung gehalten werden.
- wobei eine Anzahl von Speicherpositionen der Datenstruktur, in denen
Abstandsmesswerte (di, ..., dn) abgespeichert sind, die den Abstand eines vorgegebenen Körperteils oder Körperbereichs der Person (1 ) in Abhängigkeit vom jeweiligen Referenzpunkt oder Referenzbereich (21 ) angeben, als eine erste interessierende Region (ROH ) im Höhenprofil (H) festgelegt wird,
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) jeweils für einzelne Zeitpunkte jeweils eine Bewegungskarte (MM1 ) durch elementweise oder pixelweise Bildung eines lokalen zeitlichen Änderungsmaßwerts als Maßwert für die Änderung der einzelnen Abstandsmesswerte (d1 ; ..., dn) der Punkte des Höhenprofils (H) in der ersten interessierenden Region (ROH ) erstellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) jeweils für einzelne Zeitpunkte jeweils eine Bewegungskarte (MM1 ) für die erste interessierende Region (ROH ) durch, gegebenenfalls gewichtete, insbesondere pixelweise oder elementweise, Akkumulation oder Subtraktion auf die innerhalb eines Zeitintervalls rund um den jeweiligen Zeitpunkt im jeweiligen Pixel ermittelten Abstandsmesswerte (di, ..., dn) der Punkte des Höhenprofils (H) erstellt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) eine vorgegebene Funktion auf vorgegebene Elemente der Bewegungskarte (MM1 ) der ersten interessierenden Region (ROM ) angewendet und zeitpunktweise eine Akkumulation über die erhaltenen Werte der Bewegungskarte (MM1 ) durchgeführt wird und derart eine zeitliche Bewegungsfunktion g(t) erhalten wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Akkumulation über die erhaltenen Werte der Bewegungskarte (MM1 ) eine Summenbildung über die erste interessierende Region (ROM ) durchgeführt und derart die zeitliche Bewegungsfunktion g(t) erhalten wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Akkumulation eine Funktion (h) auf die einzelnen Werte der Bewegungskarte (MM1 ) angewendet wird, wobei diese Funktion (h) einen Schwellenwertvergleich mit einem vorgegebenen Schwellenwert (TFh) vorsieht, und die Funktion (h) im Falle des Unterschreitens des Schwellenwerts (TFh) einen Nullwert zurückliefert, und im Falle der Überschreitung des Schwellenwerts (TFh)
- einen vorgegebenen Wert zurückliefert,
- das Argument bzw. den jeweiligen Wert der Bewegungskarte (MM1 ) zurückliefert, oder
- das Ausmaß der Überschreitung des Schwellenwerts durch den jeweiligen Wert der Bewegungskarte (MM1 ) zurückliefert.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) zur Identifikation von Änderungen des Höhenprofils (Fl) der ersten interessierenden Region (ROM ) in der zeitlichen Bewegungsfunktion g(t) ein Mustervergleich oder ein Schwellenwertvergleich durchgeführt wird, wobei Zeitabschnitte, in denen die zeitliche Bewegungsfunktion g(t) einem vorgegebenen Muster entspricht oder einen vorgegebenen Schwellenwert (THZ) übersteigt, als Zeitabschnitte mit Änderungen erkannt werden.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) eine Rauschkarte (RM) für jeden der zeitlichen Zwischenräume (L1 ; L2, l_3) durch pixelweise Ermittlung des Rauschens der einzelnen Abstandsmesswerte (di, ..., dn) in einer zweiten interessierenden Region (ROI2) erstellt wird,
insbesondere wobei innerhalb des jeweiligen Zeitraums jeweils für einzelne Zeitintervalle die Standardabweichung des Abstandsmesswerts (di, ..., dn) ermittelt wird und ein Mittelwert sämtlicher innerhalb des Zeitraums derart ermittelten Standardabweichungen ermittelt und als Wert der Rauschkarte für das jeweilige Pixel herangezogen wird.
1 1. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die ermittelten Abstandwerte (di, ..., dn) mit einem
Gewichtungswert gewichtet und derart normalisierte Abstandsmesswerte (ei, ..., en) erstellt werden, der zu dem für das jeweilige Pixel in der Rauschkarte (RM) ermittelten Rauschwert indirekt proportional ist, und
in einem zweiten Schritt
- jeweils für einzelne Zeitpunkte jeweils eine weitere Bewegungskarte (MM2) durch pixelweise Bildung eines Maßes für die zeitliche Änderung der normalisierte Abstandsmesswerte (e1 ; ..., en) in der zweiten interessierenden Region (ROI2) erstellt wird, und/oder
- jeweils für einzelne Zeitpunkte jeweils eine weitere Bewegungskarte (MM2) für die zweite interessierende Region (ROI2) durch pixelweise, gegebenenfalls gewichtete,
Akkumulation auf die innerhalb eines Zeitintervalls rund um den jeweiligen Zeitpunkt im jeweiligen Pixel ermittelten normalisierten Abstandsmesswerte (ei, ..., en) der Punkte des Höhenprofils (H) erstellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgegebene
Funktion auf vorgegebene Punkte der weiteren Bewegungskarte (MM2) der zweiten interessierenden Region (ROI2) angewendet und zeitpunktweise eine Akkumulation über die erhaltenen Werte der weiteren Bewegungskarte (MM2) durchgeführt wird und derart eine weitere zeitliche Funktion g'(t) erhalten wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Akkumulation über die erhaltenen Werte der weiteren Bewegungskarte (MM2) eine Summenbildung über die zweite interessierende Region (ROI2) durchgeführt und derart die weitere zeitliche Funktion g'(t) erhalten wird.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Akkumulation eine Funktion (h) auf die einzelnen Werte der weiteren Bewegungskarte (MM2) angewendet wird, wobei diese Funktion (h) einen Schwellenwertvergleich mit einem vorgegebenen weiteren Schwellenwert (t'h) vorsieht, und die Funktion (h) im Falle des Unterschreitens des Schwellenwerts (t'h) einen Nullwert zurückliefert, und im Falle der Überschreitung des Schwellenwerts (t'h)
- einen vorgegebenen Wert zurückliefert, - das Argument bzw. den jeweiligen Wert der weiteren Bewegungskarte (MM2) zurückliefert, oder
- das Ausmaß der Überschreitung des Schwellenwerts durch das Argument bzw. den jeweiligen Wert der weiteren Bewegungskarte (MM2) zurückliefert.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) zur Identifikation von Änderungen des Höhenprofils (H) der zweiten interessierenden Region (ROI2) in der weiteren zeitlichen Funktion g'(t) ein Mustervergleich oder ein Schwellenwertvergleich durchgeführt wird, wobei Zeitabschnitte, in denen die weiteren zeitliche Funktion g'(t) einem vorgegebenen Muster entspricht oder einen vorgegebenen zweiten Schwellenwert (THY) übersteigt, als weitere Zeitabschnitte (Y1 ; Y2, Y3) mit Änderungen erkannt werden.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die weitere interessierende Region (ROI2) größer ist, als die erste interessierende
Region (ROM ), und/oder
- dass die weitere interessierende Region (ROI2) die erste interessierende Region (ROM ) enthält, und/oder
- dass die weitere interessierende Region (ROI2) der ersten interessierende Region (ROM ) entspricht.
17. Verfahren nach einem vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste interessierende Region (ROM ) und/oder die weitere interessierende Region (ROI2) im Höhenprofil (H) vorab festgelegt werden,
insbesondere derart, dass die erste interessierende Region (ROM ) und/oder die weitere interessierende Region (ROI2) Bereiche des Höhenprofil (H) enthalten, die vorgegebenen Bereichen des Körpers der Person (1 ) entsprechen.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Körpermodell vorgegeben wird und interessierende Regionen (ROI1 a, ROI1 b, ..., ROI1c) im Höhenprofil (H) automatisiert festgelegt werden, indem
a) in einer Aufnahme der Person (1 ) mittels des Körpermodells und eines Objektklassifikationsalgorithmus nach Bereichen gesucht wird, die vorgegebenen Körperteilen oder einer vorgegebenen Körperregion entsprechen und die identifizierten Bereiche oder davon abgeleitete Bereiche als interessierende Regionen (ROI1 a, ROI1 b, ..., ROI1c), festgelegt werden, oder b) für eine Anzahl von Zeitpunkten in der jeweiligen Aufnahme der Person (1 ) pixelweise mittels des Körpermodells und eines Objektklassifikationsalgorithmus nach einem Bereich gesucht wird, der dem Kopf der Person (1 ) entspricht und derart die Lage des Körpers der Person (1 ) in der jeweiligen Aufnahme bestimmt wird, wobei die interessierenden Regionen (ROI1 a, ROI1 b, ..., ROI1c) in Bezug zur ermittelten Lage des Körpers, insbesondere in einer vorgegebenen Entfernung zum Kopf, festgelegt werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass für die pixelweise Zuordnung von Bereichen der jeweils betrachteten Aufnahme zu einem Körperteil oder einer Körperregion auch oder nur Zuordnungen aus Aufnahmen der Person (1 ), die zeitlich vor dem Aufnahmezeitpunkt (t1 ; ..., tp) der jeweils betrachteten Aufnahme erstellt wurden, verwendet werden.
20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass jede Aufnahme in eine vorgebebene Anzahl an Rasterelemente (R) unterteilt wird,
- dass für jedes Rasterelement (R) ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 durchgeführt wird, wobei als interessierende Region (ROI1 a, ROI1 b, ..., ROI1 c) das jeweilige Rasterelement (R) festgelegt wird, und
- dass bei Detektion von Änderungen des Höhenprofils (H) im jeweiligen Rasterelement (R) mittels des Körpermodells das betreffende Rasterelement einem Körperteil zugeordnet und eine Bewegung dieses Körperteils festgestellt wird.
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