WO2023042310A1 - 見守りシステム及び見守り方法 - Google Patents

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WO2023042310A1
WO2023042310A1 PCT/JP2021/033969 JP2021033969W WO2023042310A1 WO 2023042310 A1 WO2023042310 A1 WO 2023042310A1 JP 2021033969 W JP2021033969 W JP 2021033969W WO 2023042310 A1 WO2023042310 A1 WO 2023042310A1
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thermal image
heat source
bed
state
watching
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PCT/JP2021/033969
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聡志 奥田
公春 服部
育貴 相原
隆志 長永
和也 佐藤
泰彰 進
健一郎 長明
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三菱電機株式会社
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Priority to PCT/JP2021/033969 priority patent/WO2023042310A1/ja
Priority to JP2022502240A priority patent/JP7044217B1/ja
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Definitions

  • the present disclosure relates to a watching system and a watching method using an infrared camera.
  • the method of remotely monitoring the room using a visible camera is not preferred from the viewpoint of protecting the privacy of the care recipient. Also, when the room is darkened at bedtime, sufficient image information cannot be obtained with a visible camera. Therefore, a monitoring system using an infrared camera has been proposed as a monitoring method that allows night vision and takes privacy into consideration.
  • a system has been proposed that attaches an infrared camera right next to the bed and photographs the care recipient from right next to it. As a result, it is possible to detect that the care-receiver has woken up, but it is not possible to detect a sign that the care-receiver has fallen or is about to fall from the bed.
  • a system has also been proposed in which a cared person is photographed from directly above, the detection range is divided into areas in advance, and the cared person is monitored based on which area the cared person is in (see, for example, Patent Document 1).
  • a system that shoots from directly above acquires a thermal image of the plane of the bed.
  • the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to obtain a watching system and a watching method that can accurately determine the condition of a care-receiver.
  • the monitoring system is attached to the wall or ceiling on the side where the care receiver's head is located when the care receiver is lying on the bed, and captures the bed and its surroundings from obliquely above to capture a thermal image.
  • a thermal image acquisition unit for acquiring, a reference setting unit for setting two reference lines respectively corresponding to the left end and the right end of the bed in the thermal image, and a reference height for determining whether the care-receiver has woken up;
  • a heat source detection unit that detects a heat source mass in the thermal image, and a state determination that determines the state of the care-receiver based on a positional relationship between a safe area surrounded by the reference line and the reference height and the heat source mass.
  • a determination result output unit for outputting the determination result of the state determination unit.
  • a thermal image acquisition unit attached to the wall or ceiling on the side where the care recipient's head is located.
  • a thermal image is obtained by photographing the bed and its surroundings from obliquely above, and the positional relationship between the safety area surrounded by two reference lines and the reference height in the thermal image and the mass of the heat source determine the state of This makes it possible to accurately determine the care-receiver's condition.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a watching system according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a side view showing a state in which the watching system according to Embodiment 1 is used;
  • FIG. 2 is a side view showing a state in which the watching system according to Embodiment 1 is used;
  • FIG. 2 is a top view showing a state in which the watching system according to Embodiment 1 is used;
  • FIG. 10 is a diagram showing a thermal image displayed by a determination result output unit;
  • FIG. 10 is a diagram showing a thermal image displayed by a determination result output unit;
  • FIG. 10 is a diagram showing a thermal image displayed by a determination result output unit;
  • FIG. 10 is a diagram showing a thermal image displayed by a determination result output unit;
  • FIG. 10 is a diagram showing a thermal image displayed by a determination result output unit;
  • FIG. 10 is a diagram showing a thermal image displayed by a determination result output unit;
  • FIG. 10 is a
  • FIG. 10 is a diagram showing a thermal image displayed by a determination result output unit;
  • FIG. 10 is a diagram showing a thermal image displayed by a determination result output unit;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a first setting method;
  • FIG. 10 is a diagram showing a thermal image with reference lines set by the first setting method;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a first setting method;
  • FIG. 10 is a diagram showing a thermal image with reference lines set by the first setting method; It is a figure for demonstrating the 2nd setting method. It is a figure for demonstrating the 3rd setting method.
  • FIG. 10 is a diagram showing a thermal image acquired by the watching system according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing a thermal image acquired by the watching system according to Embodiment 2;
  • FIG. 1 is a block diagram showing a watching system according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG.2 and FIG.3 is a side view which shows the state using the watching system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 4 is a top view showing a state in which the watching system according to Embodiment 1 is used. 2 and 4 show the cared person 1 lying on the bed 2.
  • FIG. 3 shows the cared person 1 getting up on the bed 2 .
  • the thermal image acquisition unit 3 is attached to the wall 4 on the side where the care recipient 1's head is located when the care recipient 1 lies on the bed 2. However, the thermal image acquisition unit 3 may be attached to the ceiling 5 .
  • the thermal image acquisition unit 3 acquires a thermal image by photographing the bed 2 and its surroundings from obliquely above.
  • the thermal image acquisition unit 3 is, for example, an infrared array sensor.
  • the infrared array sensor one in which infrared sensors such as bolometers, thermopiles, and thermal diodes are arranged in a matrix can be used. By using the infrared array sensor, it is possible to take an image of the care recipient 1 even in a completely dark room while taking privacy into consideration.
  • the determination device 6 analyzes the thermal image acquired by the thermal image acquisition unit 3 and determines the condition of the care recipient 1 .
  • the determination result output unit 7 is, for example, a display that displays a thermal image, a mobile phone, or a tablet terminal, and outputs determination results from the determination device 6 .
  • the determination result output unit 7 may be a speaker or the like that notifies the caregiver of the determination result by voice.
  • Information is transmitted from the determination device 6 to the determination device 7 by wireless connection such as Wi-Fi (registered trademark), Bluetooth, 4G/5G, or wired connection such as a communication cable or wired LAN.
  • the thermal image includes two reference lines 8 and 9 respectively corresponding to the left end and right end of the bed 2, a reference height 10 for determining whether the care receiver 1 has woken up, and a heat source corresponding to the care receiver 1.
  • a mass 11 is displayed. Since the thermal image acquisition unit 3 photographs the bed 2 and its surroundings from obliquely above, the distance between the two reference lines 8 and 9 becomes narrower from the lower side to the upper side of the thermal image due to perspective. Also, for example, the half height of the thermal image is set as the reference height 10 .
  • the caregiver can know the current situation of the care-receiver 1 by looking at the thermal image displayed by the determination result output unit 7, so that the frequency of rushing to the site due to an erroneous determination can be reduced.
  • the determination device 6 has a reference setting unit 12, a heat source detection unit 13, and a state determination unit 14.
  • the reference setting unit 12 sets two reference lines 8 and 9 respectively corresponding to the left end and right end of the bed 2 in the thermal image, and a reference height 10 for determining whether the cared person 1 is getting up.
  • the heat source detection unit 13 detects a region having a temperature equal to or higher than a predetermined temperature in the acquired thermal image as a heat source lump 11 corresponding to the care recipient 1 .
  • the predetermined temperature is a temperature higher than the reference temperature by a specified temperature or more.
  • the reference temperature is the temperature of a mechanical shutter built in the infrared camera or room temperature, and is acquired from a thermal image or a temperature sensor IC or the like attached to the thermal image acquisition unit 3 .
  • the specified temperature is arbitrarily set by the caregiver and input at the time of initial setting. In addition, it is preferable to count the number of pixels of the mass 11 of the heat source and exclude those less than a predetermined minimum size. This can reduce erroneous detection.
  • the state determination unit 14 determines the state of the cared person 1 based on the positional relationship between the safety area 15 surrounded by the reference lines 8 and 9 and the reference height 10 and the mass of the heat source 11 . As described below, there are four states of the care-receiver 1 determined by the state determination unit 14: "normal”, “fall”, “beware of falling”, and “beware of getting out of bed”. Because of the high degree of urgency of a "fall,” caregivers need to rush to the scene. On the other hand, the urgency levels of "fall caution” and “get out of bed caution” are low. In this way, determination results are prioritized.
  • FIGS. 5 and 6 are thermal images of the cared person 1 sleeping.
  • the cared person 1 is covered with a futon 16
  • the heat source mass 11 corresponding to the whole body including the toes of the cared person 1 is detected as shown in FIG.
  • the mass 11 of the heat source corresponding to the whole body of the cared person 1 sleeping is lower than the reference height 10 .
  • the state determination unit 14 determines that the care-receiver 1 is in a "normal" state.
  • the state determination unit 14 determines the state of the cared person 1 based on the positional relationship between the largest heat source mass 11 and the safety area 15 . It may be set in advance to remove small heat source masses 17 such as smartphones. That is, the size or temperature of the heat source mass detected by the heat source detection unit 13 may be limited to the numerical range of the heat source mass corresponding to the care recipient 1 .
  • FIG. 7 is a thermal image of the cared person 1 falling from the bed 2.
  • FIG. 7 When the heat source mass 11 remains outside the area sandwiched between the reference lines 8 and 9 for a certain period of time, the state determination unit 14 determines that it has fallen. The determination result output unit 7 notifies the caregiver of the “fall” determined by the state determination unit 14 .
  • FIG. 8 is a thermal image of the cared person 1 getting up on the bed 2 .
  • a portion of the heat source mass 11 corresponding to the care recipient 1 is higher than the reference height 10 .
  • the state determination unit 14 determines that the care-receiver 1 is in a state of getting up, which is "attention to get out of bed”.
  • the determination result output unit 7 notifies the caregiver of the “caution to get out of bed” determined by the state determination unit 14 .
  • FIG. 9 and 10 are thermal images of a state in which a portion of the heat source mass 11 corresponding to the care recipient 1 protrudes from the area sandwiched between the reference lines 8 and 9 .
  • the area of the portion of the heat source mass 11 protruding from the region between the reference lines 8 and 9 is more than half the total area of the heat source mass 11 .
  • the state determination unit 14 determines that the cared person 1 has " fallen”.
  • the area of the protruding portion is greater than 0 and less than half of the total area of the heat source block 11 . In this case, the state determination unit 14 determines that "beware of falling".
  • the determination result output unit 7 notifies the caregiver of the determination result by the state determination unit 14 .
  • the determination result output unit 7 notifies the caregiver of the determination result by the state determination unit 14 .
  • the method of mounting the thermal image acquisition unit 3 varies depending on the installation location, and the position of the bed 2 may also move. Therefore, it is necessary for the caregiver to set the reference lines 8, 9 and the reference height 10 as necessary. Therefore, a method for setting the reference lines 8 and 9 and the reference height 10 will be described.
  • FIG. 11 and 13 are diagrams for explaining the first setting method.
  • 12 and 14 are diagrams showing thermal images with reference lines set by the first setting method.
  • the care recipient 1 is placed at the left end of the bed 2 and the thermal image of FIG. 12 is taken.
  • the reference setting unit 12 sets the left end portion of the heat source mass 11 in the thermal image as the left reference line 8. set.
  • the size of the heat source block 11 that serves as a reference may also be acquired and set.
  • the thermal image acquisition unit 3 is set so as to acquire only heat source masses having a predetermined number of pixels or more corresponding to the size of a person's face.
  • the care recipient 1 is placed at the right end of the bed 2 and the thermal image of FIG. 14 is taken.
  • the reference setting unit 12 sets the right edge portion of the heat source mass 11 in the thermal image as the right reference line 9 .
  • a thermal image is taken while the care recipient 1 is awake on the bed 2 .
  • the reference setting unit 12 sets the head portion of the heat source mass 11 in the thermal image as the reference height 10 .
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the second setting method.
  • the length L1 and width W1 of bed 2 are known.
  • the length L2 of the depth of the bed 2 from the center position of the head of the care recipient 1 lying in the center of the bed 2, the length L3 to the front of the bed 2, and the width W3 to the right end of the bed 2 are also known. be.
  • the person to be cared 1 is laid down in the center of the bed 2 and a thermal image is taken.
  • the central position of the heat source mass corresponding to the head of the care recipient 1 is calculated, and the reference lines 8 and 9 are set from the central position and the known dimensions of the bed 2 .
  • the reference lines 8 and 9 can be automatically set, so the burden on the caregiver can be reduced.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining the third setting method.
  • the reference setting unit 12 extracts the area corresponding to the wall 4 in the thermal image from the size of the bed 2 (L1 ⁇ W1), the distance L4 from the bed 2 to the wall 4, and the imaging angle ⁇ ′ of the thermal image acquisition unit 3. do.
  • the length of the bed 2 is L1 ⁇ cos ⁇ '
  • the distance from the bed 2 to the wall 4 is L4 ⁇ cos ⁇ '.
  • the area corresponding to this wall 4 is set as outside the watching range.
  • the state determination unit 14 does not use the mass of the heat source outside the watching range for state determination. As a result, it is possible to reduce erroneous detection due to the reflection of a caregiver or the like.
  • the bed 2 and its surroundings are photographed obliquely from above to acquire a thermal image, and in the thermal image, the safety area surrounded by the two reference lines 8 and 9 and the reference height 10 is obtained.
  • the condition of the cared person 1 is determined based on the positional relationship between the area 15 and the mass 11 of the heat source. Thereby, the condition of the care recipient 1 can be accurately determined.
  • the care recipient 1 when the care recipient 1 is sleeping without a futon, the whole body including the toes of the care recipient 1 is detected as the mass 11 of the heat source. Therefore, in the present embodiment, a part of the heat source mass 11 corresponding to the cared person 1 who got up on the bed 2 is higher than the reference height 10, and the toes of the cared person 1 lying on the bed 2 are The photographing angle of the thermal image acquisition unit 3 and the reference height 10 are set so that the heat source mass 11 corresponding to the entire body including the body is lower than the reference height 10 . As a result, it is possible to distinguish between the state in which the cared person 1 is awake and the state in which the care recipient 1 is sleeping without covering the futon.
  • the imaging angle ⁇ of the thermal image acquisition unit 3 is set as follows.
  • the thermal image acquisition unit 3 an infrared sensor with a horizontal angle of view of 78 degrees and a vertical angle of view of 53 degrees is used.
  • the bed 2 is a single bed with a width of 97 cm, a length of 195 cm, and a height of 50 cm from the floor to the upper surface of the bed 2 .
  • the thermal image acquisition unit 3 is installed at a height of 50 cm from the upper surface of the bed 2 .
  • the thermal image acquisition unit 3 In the case of a horizontal angle of view of 78 degrees, it is necessary to keep the thermal image acquisition unit 3 away from the head position by 60 cm or more in order to watch from the left end to the right end of the bed 2 . In order to capture the top of the head of the care-receiver 1 in the lower end of the thermal image, the photographing angle ⁇ of the thermal image acquisition unit 3 must be greater than 13.3 degrees. On the other hand, in order for the toes of the cared person 1 to be below the reference height 10, the photographing angle ⁇ of the thermal image acquisition unit 3 must be smaller than 21.4 degrees. Therefore, the thermal image acquisition unit 3 is arranged to photograph the bed 2 and its surroundings from an angle ⁇ of 13.3 degrees to 21.4 degrees with respect to the upper surface of the bed 2 .
  • the thermal image acquisition unit 3 periodically acquires a reference thermal image while the care recipient 1 is asleep.
  • the state determination unit 14 stores the reference thermal image, and determines the state of the cared person 1 based on the difference between the thermal image acquired during the watching operation and the reference thermal image. This determination method can also accurately determine the condition of the care recipient 1 .
  • Embodiment 2. 17 and 18 are diagrams showing thermal images acquired by the watching system according to the second embodiment.
  • the care recipient 1 falls from the bed 2
  • a plurality of heat source masses 11 and 18 are detected in the thermal image due to the heat of the care recipient 1 and the heat remaining in the bed 2, as shown in FIG.
  • the state determination unit 14 calculates center coordinates 11a and 18a of the plurality of heat source masses 11 and 18, respectively.
  • the state determination unit 14 has a function of storing the center coordinates 11a and 18a in the most recent thermal image. Then, the state determination unit 14 determines that the "dangerous state" occurs when the central coordinates move out of the area sandwiched between the reference lines 8 and 9 . If the center coordinates are moving only within the area sandwiched between the reference lines 8 and 9, it is not determined as a "dangerous state". As a result, erroneous determination due to heat remaining in the bed 2 can be suppressed, and the accuracy of the monitoring system can be improved.
  • the caregiver is in the room, turn off the monitoring function of the monitoring system. As a result, it is possible to prevent erroneous determination of a dangerous state when the caregiver finishes caring and moves from the inside to the outside of the bed 2 . After the end of nursing care, the watching function is turned ON again to start watching.
  • a program for realizing the functions of the heat source detection unit 13, the reference setting unit 12, and the state determination unit 14 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium is transferred to a computer system or programmable logic.
  • the functions of the heat source detection unit 13, the reference setting unit 12, and the state determination unit 14 may be executed by making the device read them.
  • the "computer system” referred to here includes hardware such as an OS and peripheral devices.
  • the "computer system” includes a WWW system provided with a home page providing environment (or display environment).
  • the term “computer-readable recording medium” refers to portable media such as flexible discs, magneto-optical discs, ROMs and CD-ROMs, and storage devices such as hard discs incorporated in computer systems.
  • “computer-readable recording medium” means a volatile memory (RAM) inside a computer system that acts as a server or client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. , includes those that hold the program for a certain period of time. Further, the above program may be transmitted from a computer system storing this program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in a transmission medium.
  • the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
  • the program may be for realizing part of the functions described above. Further, it may be a so-called difference file (difference program) that can realize the above functions by combining with a program already recorded in the computer system.

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Abstract

本開示の見守りシステムおよび見守り方法では、熱画像取得部（３）が、被介護者（１）がベッド（２）に寝た場合に被介護者（１）の頭がある側の壁（４）又は天井（５）に取り付けられ、ベッド（２）及びその周囲を斜め上方から撮影して熱画像を取得する。基準設定部と（１２）が、熱画像におけるベッド（２）の左端と右端に対応する２つの基準線（８，９）と、被介護者の起床を判定するための基準高さ（１０）とを設定する。熱源検出部（１３）が熱画像において熱源の塊（１１）を検出する。状態判定部（１４）が、基準線（８，９）と基準高さ（１０）で囲まれた安全エリア（１５）と熱源の塊（１１）との位置関係により被介護者（１）の状態を判定する。判定結果出力部（７）が状態判定部（１４）による判定結果を出力する。

Description

見守りシステム及び見守り方法
　本開示は、赤外線カメラを用いた見守りシステム及び見守り方法に関する。
　病院又は介護施設において、高齢者などの被介護者が就寝中にベッドから転落すると大怪我に繋がる可能性がある。このため、転落事故の未然の防止又は早期検出が求められている。そこで、病院又は介護施設では、ベッド周辺に感圧センサなどの各種のセンサを取り付けた見守りシステムが導入されている。しかし、接触式のセンサ類は、被介護者が監視されることを嫌い、取り外してしまう可能性がある。このため、被介護者の手が届かない位置から見守るシステムが求められている。
　可視カメラを用いて遠隔で室内をモニタリングする手法は被介護者のプライバシー保護の観点から好まれない。また、就寝時に室内を暗くした場合においては可視カメラでは十分な画像情報を得られない。そこで、暗視が可能でプライバシーに配慮した見守り手法として、赤外線カメラを用いた見守りシステムが提案されている。
　ベッドの真横に赤外線カメラを取り付け、被介護者を真横から撮影するシステムが提案されている。これにより、被介護者が起床したことを検出できるが、ベッドからの転落又は転落しそうな予兆は検出できない。一方、被介護者を真上から撮影し、検知範囲内を予めエリア分けし、被介護者がどのエリアにいるかで見守りを行うシステムも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
日本特許第６８２８７０３号公報
　真上から撮影するシステムではベッドの面内の熱画像を取得する。しかし、熱画像において被介護者の熱とベッド上に残留した熱との区別が難しい。このため、被介護者がベッドの上で起床しているのか、寝返りを打っただけなのかを区別できず、被介護者の状態を正確に判定することはできなかった。
　本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は被介護者の状態を正確に判定することができる見守りシステム及び見守り方法を得るものである。
　本開示に係る見守りシステムは、被介護者がベッドに寝た場合に前記被介護者の頭がある側の壁又は天井に取り付けられ、前記ベッド及びその周囲を斜め上方から撮影して熱画像を取得する熱画像取得部と、前記熱画像における前記ベッドの左端と右端にそれぞれ対応する２つの基準線と、前記被介護者の起床を判定するための基準高さとを設定する基準設定部と、前記熱画像において熱源の塊を検出する熱源検出部と、前記基準線と前記基準高さで囲まれた安全エリアと前記熱源の塊との位置関係により前記被介護者の状態を判定する状態判定部と、前記状態判定部による判定結果を出力する判定結果出力部とを備えることを特徴とする。
　本開示に係る見守り方法は、ベッドに被介護者が寝た場合に前記被介護者の頭がある側の壁又は天井に取り付けた熱画像取得部により、前記ベッド及びその周囲を斜め上方から撮影して熱画像を取得する工程と、前記熱画像における前記ベッドの左端と右端に対応する２つの基準線と、前記被介護者の起き上がりを判定するための基準高さとを基準設定部により設定する工程と、前記熱画像において熱源の塊を熱源検出部により検出する工程と、前記基準線と前記基準高さで囲まれた安全エリアと前記熱源の塊との位置関係により前記被介護者の状態を状態判定部により判定する工程と、前記状態判定部による判定結果を判定結果出力部により出力する工程とを備えることを特徴とする。
　本開示では、ベッド及びその周囲を斜め上方から撮影して熱画像を取得し、熱画像において２つの基準線及び基準高さで囲まれた安全エリアと熱源の塊との位置関係により被介護者の状態を判定する。これにより、被介護者の状態を正確に判定することができる。
実施の形態１に係る見守りシステムを示すブロック図である。 実施の形態１に係る見守りシステムを使用している状態を示す側面図である。 実施の形態１に係る見守りシステムを使用している状態を示す側面図である。 実施の形態１に係る見守りシステムを使用している状態を示す上面図である。 判定結果出力部が表示した熱画像を示す図である。 判定結果出力部が表示した熱画像を示す図である。 判定結果出力部が表示した熱画像を示す図である。 判定結果出力部が表示した熱画像を示す図である。 判定結果出力部が表示した熱画像を示す図である。 判定結果出力部が表示した熱画像を示す図である。 第１の設定方法を説明するための図である。 第１の設定方法により基準線を設定した熱画像を示す図である。 第１の設定方法を説明するための図である 第１の設定方法により基準線を設定した熱画像を示す図である。 第２の設定方法を説明するための図である。 第３の設定方法を説明するための図である。 実施の形態２に係る見守りシステムが取得した熱画像を示す図である。 実施の形態２に係る見守りシステムが取得した熱画像を示す図である。
　実施の形態に係る見守りシステム及び見守り方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る見守りシステムを示すブロック図である。図２及び図３は、実施の形態１に係る見守りシステムを使用している状態を示す側面図である。図４は、実施の形態１に係る見守りシステムを使用している状態を示す上面図である。図２及び図４は、被介護者１がベッド２に寝た状態を示している。図３は、被介護者１がベッド２の上で起床した状態を示している。
　熱画像取得部３が、被介護者１がベッド２に寝た場合に被介護者１の頭がある側の壁４に取り付けられている。ただし、熱画像取得部３を天井５に取り付けてもよい。熱画像取得部３は、ベッド２及びその周囲を斜め上方から撮影して熱画像を取得する。熱画像取得部３は例えば赤外線アレイセンサである。赤外線アレイセンサには、例えばボロメータ、サーモパイル、サーマルダイオードなどの赤外線センサがマトリクス状に配置されたものを使用することができる。赤外線アレイセンサを使用することで、プライバシーに配慮しつつ真っ暗な室内においても被介護者１を撮影することができる。
　判定装置６は、熱画像取得部３が取得した熱画像を解析して被介護者１の状態を判定する。判定結果出力部７は、例えば熱画像を表示するディスプレー、携帯電話又はタブレット端末であり、判定装置６による判定結果を出力する。なお、判定結果出力部７は音声により判定結果を介護者に通知するスピーカー等でもよい。判定装置６から判定装置７への情報伝達は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、４Ｇ・５Ｇなどの無線接続、または通信用ケーブルや有線ＬＡＮなどの有線接続により行う。
　図５から図１０は、判定結果出力部が表示した熱画像を示す図である。熱画像には、ベッド２の左端と右端にそれぞれ対応する２つの基準線８，９と、被介護者１の起床を判定するための基準高さ１０と、被介護者１に対応する熱源の塊１１とが表示されている。熱画像取得部３はベッド２及びその周囲を斜め上方から撮影するため、２つの基準線８，９の間隔は遠近法によって熱画像の下側から上側に向かうほど狭くなる。また、例えば、熱画像の半分の高さを基準高さ１０と設定する。介護者は、判定結果出力部７が表示した熱画像を見ることで被介護者１の現状を知ることができるため、誤判定で現場へ駆けつける頻度を低減させることができる。
　判定装置６は、基準設定部１２と、熱源検出部１３と、状態判定部１４とを有する。基準設定部１２は、熱画像におけるベッド２の左端と右端にそれぞれ対応する２つの基準線８，９と、被介護者１の起床を判定するための基準高さ１０とを設定する。
　熱源検出部１３は、取得した熱画像において所定の温度以上の領域を、被介護者１に対応する熱源の塊１１として検出する。所定の温度は、基準温度よりも指定温度以上高い温度である。基準温度は、赤外線カメラに内蔵されたメカニカルシャッターの温度又は室温であり、熱画像又は熱画像取得部３に取り付けられた温度センサＩＣなどから取得される。指定温度は、介護者が任意に設定して初期設定時に入力しておく。なお、熱源の塊１１の画素数をカウントし、所定の最小サイズに満たないものを除外することが好ましい。これにより、誤検出を低減することができる。
　状態判定部１４は、基準線８，９と基準高さ１０で囲まれた安全エリア１５と熱源の塊１１との位置関係により被介護者１の状態を判定する。以下に説明するように、状態判定部１４が判定する被介護者１の状態は、「通常」、「転落」、「転落注意」又は「離床注意」の４つである。「転落」は緊急度が高いため、介護者は急いで駆けつける必要がある。一方、「転落注意」と「離床注意」は緊急度が低い。このように判定結果に優先付けがされている。
　図５及び図６は、被介護者１が就寝している状態の熱画像である。被介護者１が布団１６をかけている場合、図５に示すように被介護者１の頭部周辺の熱源の塊１１のみが検出される。一方、被介護者１が布団１６をかけていない場合、図６に示すように被介護者１の足先を含む身体全体に対応する熱源の塊１１が検出される。ただし、就寝している被介護者１の身体全体に対応する熱源の塊１１は基準高さ１０より低くなっている。図５及び図６の熱画像では熱源の塊１１が安全エリア１５の内側に存在するため、状態判定部１４は被介護者１の状態が「通常」であると判定する。
　撮影範囲内にスマートフォン又はお茶などの小さな熱源がある場合、図５に示すように、熱画像において複数の熱源の塊１１，１７が検出される。この場合、複数の熱源の塊１１，１７のうち最大のものを被介護者１として扱う。従って、状態判定部１４は、最大の熱源の塊１１と安全エリア１５との位置関係により被介護者１の状態を判定する。スマホなどの小さな熱源の塊１７を除去するように予め設定してもよい。即ち、熱源検出部１３が検出する熱源の塊のサイズ又は温度を被介護者１に対応する熱源の塊の数値範囲に制限してもよい。
　図７は、被介護者１がベッド２から転落した状態の熱画像である。熱源の塊１１が基準線８，９で挟まれた領域の外側にいる状態が一定時間継続すると、状態判定部１４は「転落」と判定する。判定結果出力部７は、状態判定部１４が判定した「転落」を介護者に通知する。
　図８は、被介護者１がベッド２の上で起床した状態の熱画像である。被介護者１に対応する熱源の塊１１の一部が基準高さ１０より高くなっている。状態判定部１４は、熱源の塊１１の一部が基準高さ１０より高い状態が一定時間継続すると、被介護者１が起床した状態を示す「離床注意」と判定する。判定結果出力部７は、状態判定部１４が判定した「離床注意」を介護者に通知する。
　図９及び図１０は、被介護者１に対応する熱源の塊１１の一部が基準線８，９で挟まれた領域からはみ出した状態の熱画像である。図９では、熱源の塊１１のうち基準線８，９で挟まれた領域からはみ出した部分の面積が熱源の塊１１の全体面積の半分以上である。この場合は、状態判定部１４は被介護者１が「転落」したと判定する。一方、図１０では、はみ出した部分の面積が０より大きく熱源の塊１１の全体面積の半分未満である。この場合は、状態判定部１４は「転落注意」と判定する。判定結果出力部７は、この状態判定部１４による判定結果を介護者に通知する。このように熱源の塊１１の大半が基準線８，９で挟まれた領域外にいる場合は転落と判断し、介護者がすぐに駆けつけられるようにする。一方、手又は足が領域外にはみ出している場合、転落の可能性があるが、緊急ではない。従って、熱源の塊１１が僅かにはみ出している場合は注意喚起のみを行う。これにより、誤判定による駆けつけを減らすことができる。また、緊急度に応じて通知内容を変えることで介護者の負荷を軽減することができる。
　ここで、熱画像取得部３の取り付け方は設置場所により様々であり、ベッド２の位置も移動する可能性がある。このため、必要に応じて介護者が基準線８，９及び基準高さ１０を設定する必要がある。そこで、基準線８，９及び基準高さ１０の設定方法について説明する。
　図１１及び図１３は第１の設定方法を説明するための図である。図１２及び図１４は第１の設定方法により基準線を設定した熱画像を示す図である。まず、図１１に示すように、被介護者１をベッド２の左端に配置して図１２の熱画像を撮影する。介護者がＰＣ又はタブレットなどで遠隔操作して基準設定部１２を左端基準線設定モードに切り替えると、基準設定部１２は熱画像のうち熱源の塊１１の左端の部分を左側の基準線８として設定する。この際に、基準となる熱源の塊１１のサイズも取得して設定してもよい。例えば、人の顔の大きさに対応する所定の画素以上の熱源の塊のみを取得するように熱画像取得部３を設定する。
　次に、図１３に示すように、被介護者１をベッド２の右端に配置して図１４の熱画像を撮影する。介護者が基準設定部１２を右端基準線設定モードに切り替えると、基準設定部１２は熱画像のうち熱源の塊１１の右端の部分を右側の基準線９として設定する。また、図３に示すように、被介護者１がベッド２の上で起床した状態で熱画像を撮影する。介護者が基準設定部１２を基準高さ設定モードに切り替えると、基準設定部１２は熱画像のうち熱源の塊１１の頭部分を基準高さ１０として設定する。ただし、被介護者１がベッド２に寝た状態で熱源の塊１１の足の高さよりも高い位置を基準高さ１０として設定する必要がある。このように人体の熱を用いることで基準線８，９及び基準高さ１０を簡単に設定することができ、介護者の負荷を軽減することができる。
　図１５は第２の設定方法を説明するための図である。ベッド２の長さＬ１と幅Ｗ１は既知である。この場合、ベッド２の中央に寝かせた被介護者１の頭の中心位置からベッド２の奥行の長さＬ２、ベッド２の手前までの長さＬ３、ベッド２の右端までの幅Ｗ３も既知である。見守り開始時に被介護者１をベッド２の中央に寝かせて熱画像を撮影する。この熱画像において被介護者１の頭に対応する熱源の塊の中心位置を算出し、その中心位置と既知のベッド２の寸法から基準線８，９を設定する。これにより、基準線８，９を自動的に設定できるため、介護者の負荷を軽減することができる。
　図１６は第３の設定方法を説明するための図である。基準設定部１２は、ベッド２のサイズ（Ｌ１×Ｗ１）、ベッド２から壁４までの距離Ｌ４、及び熱画像取得部３の撮影角度θ´から、熱画像における壁４に対応する領域を抽出する。熱画像においてベッド２の長さはＬ１×ｃｏｓθ´、ベッド２から壁４までの距離はＬ４×ｃｏｓθ´となる。この壁４に対応する領域を見守り範囲外として設定する。状態判定部１４は、見守り範囲外にある熱源の塊は状態判定に使用しない。これにより介護者など映り込みによる誤検知を減らすことができる。
　以上説明したように、本実施の形態では、ベッド２及びその周囲を斜め上方から撮影して熱画像を取得し、熱画像において２つの基準線８，９及び基準高さ１０で囲まれた安全エリア１５と熱源の塊１１との位置関係により被介護者１の状態を判定する。これにより、被介護者１の状態を正確に判定することができる。
　また、被介護者１がベッド２の上で起床すると、敷布団に熱が残る。このため、真上から熱画像を撮影すると被介護者１が起床したのか寝ているかの判断が難しい。これに対して、本実施の形態では、斜め上方から熱画像を撮影するため、熱画像において熱源の塊１１が基準高さ１０を超えているかを見るだけで起床状態を識別することができる。
　また、被介護者１が布団をかけずに寝ている場合、被介護者１の足先を含む身体全体が熱源の塊１１として検出される。そこで、本実施の形態では、ベッド２の上で起床した被介護者１に対応する熱源の塊１１の一部が基準高さ１０より高く、ベッド２に寝た被介護者１の足先を含む身体全体に対応する熱源の塊１１が基準高さ１０より低くなるように、熱画像取得部３の撮影角度と基準高さ１０を設定する。これにより、被介護者１が起床した状態と布団をかけずに寝ている状態を区別して判定することができる。
　具体的には、熱画像の半分の高さを基準高さ１０と設定した場合、熱画像取得部３の撮影角度θは以下のように設定する。ここで、熱画像取得部３として、水平画角７８度、垂直画角５３度の赤外線センサを用いる。ベッド２を横幅９７ｃｍ、長さ１９５ｃｍ、床からベッド２の上面まで高さ５０ｃｍのシングルベッドとする。熱画像取得部３をベッド２の上面から５０ｃｍの高さに取り付けるとする。水平画角７８度の場合、ベッド２の左端から右端まで見守るためには熱画像取得部３を頭の位置から６０ｃｍ以上離す必要がある。熱画像の下端に被介護者１の頭頂部が映るには、熱画像取得部３の撮影角度θを１３．３度よりも大きくする必要がある。一方、被介護者１の足先が基準高さ１０より下にくるには、熱画像取得部３の撮影角度θを２１．４度よりも小さくする必要がある。従って、熱画像取得部３がベッド２の上面に対して１３．３度～２１．４度の角度θからベッド２及びその周囲を撮影するようにする。
　また、被介護者１の状態の別の判定方法では、熱画像取得部３は被介護者１の就寝中に定期的に基準熱画像を取得する。状態判定部１４は、基準熱画像を記憶し、見守り動作中に取得された熱画像と基準熱画像との差分により被介護者１の状態を判定する。この判定方法でも被介護者１の状態を正確に判定することができる。
実施の形態２．
　図１７及び図１８は、実施の形態２に係る見守りシステムが取得した熱画像を示す図である。被介護者１がベッド２から転落した場合、図１７に示すように、被介護者１の熱とベッド２に残留した熱により、熱画像において複数の熱源の塊１１，１８が検出される。安全エリア１５からはみ出した熱源の塊１１の画素数で被介護者１の状態を判定するだけでは、複数の熱源の塊が存在する場合は判定ができず、熱源の塊の移動も検知できない。
　そこで、本実施の形態では、状態判定部１４は、複数の熱源の塊１１，１８のそれぞれの中心座標１１ａ，１８ａを算出する。状態判定部１４は、直近の熱画像における中心座標１１ａ，１８ａを記憶する機能を有する。そして、状態判定部１４は、中心座標が基準線８，９で挟まれた領域の中から外に移動した場合に「危険状態」と判定する。中心座標が基準線８，９で挟まれた領域の中だけで移動している場合は「危険状態」とは判定しない。これにより、ベッド２に残留した熱による誤判定を抑制することができ、見守りシステムの精度を向上させることができる。
　また、介護者がベッド２の上の被介護者１に近づいた場合は、図１８に示すように、介護者に対応する熱源の塊１８が撮影範囲外から範囲内に映り込む。この熱源の塊１８の中心座標１８ａは基準線８，９で挟まれた領域の外から中に移動するため、危険状態とは判定しない。このように中心座標がどのように移動するかを検出することで介護者と被介護者１を容易に識別できるため、介護者の映り込みによる誤判定を抑制することができ、誤判定による駆けつけを減らすことができる。
　また、介護者が室内にいる場合は見守りシステムの見守り機能をＯＦＦにする。これにより、介護者が介護し終わってベッド２の内側から外側に移動した場合に危険状態と誤判定されるのを防ぐことができる。介護終了後に改めて見守り機能をＯＮにして見守りを開始させる。
　なお、熱源検出部１３、基準設定部１２、状態判定部１４の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステム又はプログラマブルロジックデバイスに読み込ませ、熱源検出部１３、基準設定部１２、状態判定部１４の機能を実行してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。更に、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
１　被介護者、２　ベッド、３　熱画像取得部、４　壁、５　天井、７　判定結果出力部、８，９　基準線、１０　基準高さ、１１，１７，１８　熱源の塊、１１ａ，１８ａ　中心座標、１２　基準設定部、１３　熱源検出部、１４　状態判定部、１５　安全エリア

Claims (20)

  1. 　被介護者がベッドに寝た場合に前記被介護者の頭がある側の壁又は天井に取り付けられ、前記ベッド及びその周囲を斜め上方から撮影して熱画像を取得する熱画像取得部と、
    　前記熱画像における前記ベッドの左端と右端に対応する２つの基準線と、前記被介護者の起床を判定するための基準高さとを設定する基準設定部と、
    　前記熱画像において熱源の塊を検出する熱源検出部と、
    　前記基準線と前記基準高さで囲まれた安全エリアと前記熱源の塊との位置関係により前記被介護者の状態を判定する状態判定部と、
    　前記状態判定部による判定結果を出力する判定結果出力部とを備えることを特徴とする見守りシステム。
  2. 　前記状態判定部は、前記熱源の塊の一部が前記基準高さより高い状態が一定時間継続すると前記被介護者が起床したと判定し、
    　前記ベッドに寝た前記被介護者の足先を含む身体全体に対応する熱源の塊は前記基準高さより低いことを特徴とする請求項１に記載の見守りシステム。
  3. 　前記熱画像取得部は、前記ベッドの上面に対して１３．３度～２１．４度の角度から前記ベッド及びその周囲を撮影することを特徴とする請求項１又は２に記載の見守りシステム。
  4. 　前記熱画像の下側から上側に向かうほど２つの前記基準線の間隔が狭くなることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の見守りシステム。
  5. 　前記状態判定部は、前記熱源の塊のうち前記基準線で挟まれた領域からはみ出した部分の面積が、前記熱源の塊の全体面積の半分以上の場合は前記被介護者が転落したと判定し、０より大きく前記全体面積の半分未満の場合は転落注意と判定することを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の見守りシステム。
  6. 　前記熱画像において複数の熱源の塊がある場合、前記状態判定部は、前記複数の熱源の塊のうち最大のものと前記安全エリアとの位置関係により前記被介護者の状態を判定することを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の見守りシステム。
  7. 　前記熱画像において複数の熱源の塊がある場合、前記状態判定部は、前記複数の熱源の塊のそれぞれの中心座標を算出し、何れかの前記中心座標が前記基準線で挟まれた領域の中から外に移動した場合に危険状態と判定することを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の見守りシステム。
  8. 　前記熱画像取得部は前記被介護者の就寝中に定期的に基準熱画像を取得し、
    　前記状態判定部は、前記熱画像と前記基準熱画像との差分により前記被介護者の状態を判定することを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の見守りシステム。
  9. 　ベッドに被介護者が寝た場合に前記被介護者の頭がある側の壁又は天井に取り付けた熱画像取得部により、前記ベッド及びその周囲を斜め上方から撮影して熱画像を取得する工程と、
    　前記熱画像における前記ベッドの左端と右端に対応する２つの基準線と、前記被介護者の起き上がりを判定するための基準高さとを基準設定部により設定する工程と、
    　前記熱画像において熱源の塊を熱源検出部により検出する工程と、
    　前記基準線と前記基準高さで囲まれた安全エリアと前記熱源の塊との位置関係により前記被介護者の状態を状態判定部により判定する工程と、
    　前記状態判定部による判定結果を判定結果出力部により出力する工程とを備えることを特徴とする見守り方法。
  10. 　前記ベッドの上で起床した前記被介護者に対応する熱源の塊の一部が前記基準高さより高く、前記ベッドに寝た前記被介護者の足先を含む身体全体に対応する熱源の塊が前記基準高さより低くなるように、前記熱画像取得部の撮影角度と前記基準高さを設定することを特徴とする請求項９に記載の見守り方法。
  11. 　前記状態判定部は、前記熱源の塊の一部が前記基準高さより高い状態が一定時間継続すると前記被介護者が起床したと判定することを特徴とする請求項９又は１０に記載の見守り方法。
  12. 　前記熱画像取得部は、前記ベッドの上面に対して１３．３度～２１．４度の角度から前記ベッド及びその周囲を撮影することを特徴とする請求項９～１１の何れか１項に記載の見守り方法。
  13. 　前記熱画像の下側から上側に向かうほど２つの前記基準線の間隔が狭くなることを特徴とする請求項９～１２の何れか１項に記載の見守り方法。
  14. 　前記状態判定部は、前記熱源の塊のうち前記基準線で挟まれた領域からはみ出した部分の面積が、前記熱源の塊の全体面積の半分以上の場合は前記被介護者が転落したと判定し、０より大きく前記全体面積の半分未満の場合は転落注意と判定することを特徴とする請求項９～１３の何れか１項に記載の見守り方法。
  15. 　前記熱画像において複数の熱源の塊がある場合、前記状態判定部は、前記複数の熱源の塊のうち最大のものと前記安全エリアとの位置関係により前記被介護者の状態を判定することを特徴とする請求項９～１４の何れか１項に記載の見守り方法。
  16. 　前記熱画像において複数の熱源の塊がある場合、前記状態判定部は、前記複数の熱源の塊のそれぞれの中心座標を算出し、何れかの前記中心座標が前記基準線で挟まれた領域の中から外に移動した場合に危険状態と判定することを特徴とする請求項９～１４の何れか１項に記載の見守り方法。
  17. 　前記熱画像取得部は前記被介護者の就寝中に定期的に基準熱画像を取得し、
    　前記状態判定部は、前記熱画像と前記基準熱画像との差分により前記被介護者の状態を判定することを特徴とする請求項９～１６の何れか１項に記載の見守り方法。
  18. 　前記被介護者を前記ベッドの左端に配置して熱画像を前記熱画像取得部により撮影し、この熱画像の熱源の塊の左端の部分を前記基準設定部により左側の前記基準線として設定する工程と、
    　前記被介護者を前記ベッドの右端に配置して熱画像を前記熱画像取得部により撮影し、この熱画像の熱源の塊の右端の部分を前記基準設定部により右側の前記基準線として設定する工程とを備えることを特徴とする請求項９～１７の何れか１項に記載の見守り方法。
  19. 　前記被介護者を前記ベッドの中央に寝かせて熱画像を前記熱画像取得部により撮影し、この熱画像の前記被介護者の頭に対応する熱源の塊の中心位置と既知の前記ベッドの寸法から前記基準線を前記基準設定部により設定することを特徴とする請求項９～１７の何れか１項に記載の見守り方法。
  20. 　前記ベッドのサイズ、前記ベッドから壁までの距離、及び前記熱画像取得部の撮影角度から前記熱画像における前記壁に対応する領域を抽出して見守り範囲外として前記基準設定部により設定し、
    　前記状態判定部は、前記見守り範囲外にある熱源の塊は状態判定に使用しないことを特徴とする請求項９～１９の何れか１項に記載の見守り方法。
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