特許 6978080 個室見守り装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6978080

(24)【登録日】2021年11月15日

(45)【発行日】2021年12月8日

(54)【発明の名称】個室見守り装置

(51)【国際特許分類】

   G06T 7/70 20170101AFI20211125BHJP

   G06T 7/20 20170101ALI20211125BHJP

   G08B 25/04 20060101ALI20211125BHJP

   G08B 25/00 20060101ALI20211125BHJP

   G08B 21/02 20060101ALI20211125BHJP

【ＦＩ】

   G06T7/70 Z

   G06T7/20 300Z

   G08B25/04 K

   G08B25/00 510M

   G08B21/02

【請求項の数】11

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2018-535687(P2018-535687)

(86)(22)【出願日】2017年8月22日

(86)【国際出願番号】JP2017029889

(87)【国際公開番号】WO2018038087

(87)【国際公開日】20180301

【審査請求日】2020年8月19日

(31)【優先権主張番号】特願2016-175037(P2016-175037)

(32)【優先日】2016年8月22日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】512108603

【氏名又は名称】株式会社イデアクエスト

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中島 眞人

(72)【発明者】

【氏名】西田 広文

(72)【発明者】

【氏名】山田 滋実

(72)【発明者】

【氏名】清田 賢司

(72)【発明者】

【氏名】川口 公尚

【審査官】 松浦 功

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−１５０１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０７３４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／１３３１９５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｔ ７／７０ − ７／８０

Ｇ０６Ｔ ７／２０ − ７／２９２

Ｇ０８Ｂ ２５／００ −２５／１０

Ｇ０８Ｂ ２１／０２

Ｈ０４Ｎ ７／１８

Ｇ０６Ｔ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

居室内の情報を取得・処理するセンサユニットとセンサユニットが発する通報の介護者や家族への伝達と、センサユニットへのコマンド送信とを行う情報送受信ユニットを有する個室見守り装置であって、
センサユニットは、制御部、演算処理部、情報送受信部を内包する電気・電子ブロックと、データ取得部を構成する光学ブロックとを有し、
光学ブロックは、複数の赤外線輝点アレイ投光器、撮像装置、ＬＥＤ拡散光照明器、水準器、照度計を有する個室見守り装置。

【請求項2】

請求項１に記載の個室見守り装置であって、更に、
ＬＥＤ拡散光照明下で撮像された居室内画像に対して、既知の半径のリング形状が描かれたマーカーが居室床上に３枚以上散撒かれた居室内の画像にハフ変換を施すことによりリング形状を検出する手段と、
該居室床上に散撒かれたマーカーに描かれたリング形状の既知の半径と、該居室内の画像から検出されたリング形状の半径とに基づいて、該居室床上に散撒かれたマーカーのそれぞれについて、中心からセンサユニットまでの距離を検出する手段と、
該居室床上に散撒かれた３枚以上のマーカーについて検出された中心からセンサユニットまでの距離に基づいて、床面と撮像レンズの主面との傾き角を検出する手段と、
を有することを特徴とする個室見守り装置。

【請求項3】

請求項１に記載の個室見守り装置であって、更に、
赤外線輝点アレイ投光器により投光された輝点群の高さ分布画像である高さマップの角度を少しずつ変えながら各角度方向への投影であるプロジェクションを取得する手段と、
そのプロジェクションのエントロピーが最小となる角度を定めることによって、高さマップの水平方向の傾きを正規化する手段と、
エントロピー値が最小となるように壁位置算出時の居室水平方向の回転を補正する手段と、
を有することを特徴とする個室見守り装置。

【請求項4】

請求項１に記載の個室見守り装置であって、更に、
ＬＥＤ拡散光照明下で撮像された居室内画像に対して移動物体のオプティカルフローを計算する手段と、
計算されたフローベクトルをフローベクトルから移動物体の位置を特定する手段と、
移動物体と等価の慣性モーメントを有する楕円を求める手段と、
赤外線輝点アレイを投光して撮像された画像において、その楕円によって囲まれる領域内に存在する各輝点に対して、移動物体の３次元座標を求める手段と、
を有することを特徴とする個室見守り装置。

【請求項5】

請求項１または４に記載の個室見守り装置であって、更に、移動物体の高さ値が特定の値となった時、人が転倒したものとする手段を有する個室見守り装置。

【請求項6】

請求項１または４に記載の個室見守り装置であって、更に、
移動物体の移動ベクトルを求める手段と、
移動ベクトルの時系列を記録する手段と、
記録された移動ベクトルの量子化された偏角に関する度数分布からエントロピーを計算する手段と、エントロピーの計算値により徘徊状態を判定する手段と、
を有することを特徴とする個室見守り装置。

【請求項7】

請求項１または４に記載の個室見守り装置であって、更に、
ＬＥＤ拡散光照明下で撮像された居室内画像に対して、居室外に出るためのドア直前居室床上に特定のシンボルが描かれたマーカーが置かれた居室内の画像から該マーカーを検出する手段と、
被介護者の居室外退出を検出する手段と、
を有することを特徴とする個室見守り装置。

【請求項8】

請求項１または４に記載の個室見守り装置であって、更に、
ＬＥＤ拡散光照明下で撮像された居室内画像に対して、別室ドアの直前居室床上に特定のシンボルが描かれたマーカーが置かれた居室内の画像から該マーカーを検出する手段と、
被介護者の長時間別室入室状態を検出する手段と、
を有することを特徴とする個室見守り装置。

【請求項9】

請求項１、２、３または４に記載の個室見守り装置であって、更に、
高さマップに関連し、求められた各投影輝点のｘｙｚ座標から、居室内に存在し別に定められる特定高さ範囲内にあり特定の面積以上の物品を検出する手段と、
移動物体の動線が、その位置で停止したことを検知する手段と、
を有することを特徴とする個室見守り装置。

【請求項10】

請求項１、２、３または４に記載の個室見守り装置であって、更に、
高さマップに関連し、求められた各投影輝点のｘｙｚ座標から、居室内に存在し別に定められる一定高さ範囲内にあり一定面積範囲内にある物品を検出する手段と、
移動物体の動線が、その位置で停止したことを検知する手段を有することを特徴とする個室見守り装置。

【請求項11】

請求項１に記載の個室見守り装置であって、更に、被介護者とともに居室に入った介護者が被介護者を残して単独退出した時、センサが「通常の見守りモード」となるよう再設定する手動及び自動の手段を有することを特徴とする個室見守り装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は，人の安全確認のための警報技術に関する。本発明は、福祉見守り分野において、原則として夜間、被介護者を見守る装置に関するものである。また、見守る空間は６畳間程度の被介護者用個室で、室内には、ベッド、チェスト（整理箪笥）、ソファー、テーブル、車椅子、テレビ等が置かれていることを想定している。

【背景技術】

【0002】

夜間の高齢者介護施設では、多くの個室（被介護者用居室）を受持つ介護士の負担が大きく、それが不慮の事故発生の要因ともなっている。一人の介護士が、移動時間も入れて１室３分で各室を巡回するとするものとする。仮にその介護士の担当が１５室あるとすると、全室を見回るのに最低４５分を要し、１部屋については４２分間が「空白の時間帯」ということになってしまう。

【0003】

不幸な事故というのは得てしてそのような時間帯に起きるものである。本「高齢者個室見守り装置」（以下、「個室見守り装置」という。）は、そのような「空白の時間帯」を介護者に代わって見守り、異常事態発生の際には遅滞なく他所に居る担当の介護士にその旨通報する機能を有するものである。勿論この装置は、一般の家庭環境においても使用可能である。

【0004】

本技術の背景は、以下に示す特許文献１、２に開示されているパターン投影法による３次元物体形状計測にあり、本発明の装置では対象空間への赤外線輝点アレイ照射と三角測量法による各輝点の移動量計測により、対象空間内の物体の位置と形状を取得する手法がその基本原理を形成している。

【0005】

従来から、被介護者のベッドでの起床を判断するセンサや、被介護者がベッドから床へ移動したことを検知するセンサ、あるいは、被介護者の転倒を検知するセンサが開発されている。

【0006】

特許文献３には、室内を、ベッド領域、ベッドサイド領域、それに、床領域に区画して、それぞれの領域に対応して設定された基準高さと、３次元距離検知手段を用いて獲得された被介護者の高さ方向情報とを比較することにより、各領域内での被介護者の状態を判断し、状況に応じて、外部に通報することを特徴とするベッド及び室内の見守りシステムが提案されている。

【0007】

特許文献４には、ステレオカメラ等で取得された、被介護者の撮影画像から抽出された３次元人物領域情報を用いて、領域の高さ、幅、奥行き情報、および、それらの組み合わせによる特徴量を算出し、被介護者の姿勢を判断する装置が提案されている。

【0008】

特許文献５には、人の膝の高さより下に設置され、画像内に床面が写るように設置されたカメラで撮像された動画像に対して計算されたオプティカルフローに基づいて、被介護者の転倒を検知する装置が提案されている。

【0009】

特許文献３の発明では、被介護者のベッドでの起床、ベッドからの離床、ベッドからの転落、ベッドサイドでの転倒、床面上での転倒を判断し、必要に応じて、外部にその状況通報を行うことが可能である。

【0010】

しかしながら、特許文献３においては、前もって、各見守り領域（ベッド領域、ベッドサイド領域、床領域）において、別個に、対象とする領域に被介護者がいない状態での３次元距離データを計測し、各領域での高さ方向データを登録する必要がある。したがって、初期設定の手間がかかること、また、室内のレイアウト変更（ベッドの移動など）に簡単に対応できないという問題がある。

【0011】

特許文献４の発明では、被介護者の転倒等の挙動の発生を検知することが可能である。しかしながら、室内の領域情報が獲得できないため、ベッドの上で横たわるというような挙動も「転倒」として判定される可能性がある。被介護者の姿勢だけなく、室内の形状、ベッドなどの家具の位置をも組み合わせた判定をしない限り、被観測者が真に危険な状況にあるか否かを判断することはできない。

【0012】

特許文献５の発明では、カメラの設置について、「人の膝の高さより下に設置され、画像内に床面が写る」という場所に制限されるため、部屋全体を見渡すことができない。カメラの死角領域内で発生した、被介護者の転倒が検知できないという問題があるため、一つの部屋に複数台のカメラを設置することが必要である。

【0013】

また、特許文献３、４、５のいずれの方法でも、検出できる危険状態が、転倒や離床などの室内で発生する事故に限られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】特許第４７３８８８８号公報

【特許文献2】特許第４６６８６８４号公報

【特許文献3】特許第５６４８８４０号公報

【特許文献4】特開２００８−１４６５８３号公報

【特許文献5】特許第４４１５８７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

本発明は、上述した従来の技術が有する問題点を解決し、見守る部屋の天井中央付近にコンパクトな装置１台を設置するだけで、その部屋で発生した被介護者の生命や健康に関わる不測の事態を漏れなく検出し、遅滞なく介護者に通報できる装置を実現することにある。

【0016】

加えて、夜間の個室からの外出の自動検知、あるいは、個室に設置されたトイレ内での異常発生の自動検知も望まれており、そのためには、個室内の床面やベッドの領域情報だけでなく、個室外に出るためのドアや、個室に設置されたトイレのドアの位置情報も獲得する必要がある。

【0017】

さらに、これらの領域情報と位置情報は、初期設定を効率的に行ったり、個室内のレイアウト変更にも簡単に対応したりできるように、自動的に検出できることが望ましい。

【0018】

また本発明は、以下の三条件の充足を念頭に創案されたものとなっている。
本装置の使用開始及び使用中、介護者に求める操作は単純なものにし、誤操作が生じないようなものにすること。
本装置の被介護者用居室への取付けや移動が簡単かつ短時間で済むようなものとし、取付け者に特別な技能や知識を求めないこと。
取付け後に狂いが生じにくい構造とし、定期的なメンテナンスも光学レンズ表面のクリーニング程度の極簡単な作業で済むようにすること。

【0019】

猶、本装置は、太陽の直接光及び間接光入射がある部屋、白熱電球が点灯している部屋での使用は不可である。ただし、日中であっても、遮光カーテンなどで太陽光を完全に遮断することができ、白熱電球照明がなければ使用できることがある。

【課題を解決するための手段】

【0020】

上記の課題を解決するため、本発明では、個室見守り装置は、個室内の情報を取得・処理するセンサユニットとセンサユニットが発する通報の介護者や家族（以下、「介護者」という。）への伝達と、センサユニットへのコマンド送信を行う情報送受信ユニット（タブレットまたはスマートフォン）によって構成される。猶、センサユニットは、制御／電源部、演算処理部、情報送受信部を内包する電気・電子ブロックと，データ取得部を構成する光学ブロックの二層構造から成り、光学ブロックは赤外線輝点アレイ投光器２器、撮像装置１器、ＬＥＤ拡散光照明器、水準器、照度計を具備する。〔請求項１〕

【0021】

上記の個室見守り装置であって、ＬＥＤ拡散光照明下で撮像された居室内画像に対して、既知の半径のリング形状が描かれたマーカーが居室床上に３枚以上散撒かれた居室内の画像にハフ変換を施すことによりリング形状を検出する手段と、該居室床上に散撒かれたマーカーに描かれたリング形状の既知の半径と、該居室内の画像から検出されたリング形状の半径とに基づいて、該居室床上に散撒かれたマーカーのそれぞれについて、中心からセンサユニットまでの距離を検出する手段と、該居室床上に散撒かれた３枚以上のマーカーについて検出された中心からセンサユニットまでの距離に基づいて、床面と撮像レンズの主面との傾き角を検出する手段、とを有することを特徴とする個室見守り装置である。〔請求項２〕

【0022】

上記の個室見守り装置であって、赤外線輝点アレイ投光器により投光された輝点群の高さ分布画像（以下、「高さマップ」という。）の角度を少しずつ変えながら各角度方向への投影（以下、「プロジェクション」という。）を取得する手段と、そのプロジェクションのエントロピーが最小となる角度を定めることによって、「高さマップ」の水平方向の傾きを正規化する手段と、エントロピー値が最小となるように壁位置算出時の居室水平方向の回転を補正する手段、とを有することを特徴とする個室見守り装置である。〔請求項３〕

【0023】

上記の個室見守り装置であって、ＬＥＤ拡散光照明下で撮像された居室内画像に対して移動物体のオプティカルフローを計算する手段と、計算されたフローベクトルをフローベクトルから移動物体の位置を特定する手段と、移動物体と等価の慣性モーメントを有する楕円を求める手段と、赤外線輝点アレイを投光して撮像された画像において、その楕円によって囲まれる領域内に存在する各輝点に対して、移動物体の３次元座標を求める手段、とを有することを特徴とする個室見守り装置である。〔請求項４〕

【0024】

上記の個室見守り装置であって、移動物体の高さ値（移動物体に関連する輝点群の高さ重心など）が特定の値となった時、人が転倒したものとする手段、を有する個室見守り装置である。〔請求項５〕

【0025】

上記の個室見守り装置であって、移動物体の移動ベクトルを求める手段と、移動ベクトルの時系列を記録する手段と、記録された移動ベクトルの量子化された偏角に関する度数分布からエントロピーを計算する手段と、エントロピーの計算値により徘徊状態を判定する手段、とを有することを特徴とする個室見守り装置である。〔請求項６〕

【0026】

上記の個室見守り装置であって、ＬＥＤ拡散光照明下で撮像された居室内画像に対して、居室外に出るためのドア（以下、「居室ドア」という。）直前居室床上に特定のシンボルが描かれたマーカーが置かれた居室内の画像から該マーカーを検出する手段と、被介護者の居室外退出（以下、「外出」という。）を検出する手段、とを有することを特徴とする個室見守り装置である。〔請求項７〕

【0027】

上記の個室見守り装置であって、ＬＥＤ拡散光照明下で撮像された居室内画像に対して、トイレドアの直前居室床上に特定のシンボルが描かれたマーカーが置かれた居室内の画像から該マーカーを検出する手段と、被介護者の長時間トイレ入室状態を検出する手段、とを有することを特徴とする個室見守り装置である。〔請求項８〕

【0028】

上記の個室見守り装置であって、高さマップに関連し、求められた各投影輝点のｘｙｚ座標から、居室内に存在し別に定められる特定高さ範囲内にあり特定の面積以上の物品を検出する手段と移動物体の動線が、その位置で停止したことを検知する手段、とを有することを特徴とする個室見守り装置である。〔請求項９〕

【0029】

上記の個室見守り装置であって、高さマップに関連し、求められた各投影輝点のxyz座標から、居室内に存在し別に定められる一定高さ範囲内にあり一定面積範囲内にある物品を検出する手段と移動物体の動線が、その位置で停止したことを検知する手段、とを有することを特徴とする個室見守り装置である。〔請求項１０〕

【0030】

上記の個室見守り装置であって、被介護者とともに居室に入った介護者が被介護者を残して単独退出した時、センサが「通常の見守りモード」となるよう再設定する手動及び自動の手段、を有することを特徴とする個室見守り装置である。〔請求項１１〕

【0031】

本発明の効果は、見守る部屋の天井中央近くに本装置１台を取付けるだけで、その部屋で発生した被介護者の生命や健康に関わる不測の事態を被介護者のプライバシーを侵害することもなく検出し、遅滞なく介護者に通報できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の本発明の個室見守り装置の一実施例の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の個室見守り装置を構成するセンサユニットの構造を示す斜視図である。

【図3】センサユニットを構成する投光器の照射範囲を示す説明図である。

【図4】本発明の個室見守り装置を構成する撮像装置のシャッターと、２器の投光器、および、ＬＥＤ拡散光照明器との同期を示す信号図、タイミングチャートである。

【図5】本発明の個室見守り装置の演算処理全体のフローを示すフロー図である。

【図6】床高検知用マーカー、ドア位置検知用マーカー、トイレドア位置検知用マーカーの動作概要を示すフロー図である。

【図7】床高検知用マーカーパターンの例を示す平面図である。

【図8】ドア位置検知用マーカーパターンの例を示す平面図である。

【図9】トイレドア位置検知用マーカーパターンの例を示す平面図である。

【図10】居室内で撮像されたＬＥＤ照明画像の例を示す説明図である。

【図11】図１０に示したＬＥＤ照明画像からの検出されたエッジを示す説明図である。

【図12】図１１に示したエッジ画像に対して、ハフ変換を施すことによって検出されたリング形状を示す説明図である。

【図13】床面上マーカー上のリング内部の判定処理の動作概要を示すフロー図である。

【図14】図１２で示した床面上マーカー１のリング内部パターンを示す平面図である。

【図15】図１２で示した床面上マーカー２のリング内部パターンを示す平面図である。

【図16】図１４の二値画像に対する慣性等価楕円と外接矩形を示す説明図である。

【図17】図１５の二値画像に対する慣性等価楕円と外接矩形を示す説明図である。

【図18】図１０のＬＥＤ照明画像に対して、ドア位置とトイレドア位置の検知結果を追加した説明図である。

【図19】居室内で取得された輝点投影画像の例を示す説明図である。

【図20】センサからの距離が既知の平面に赤外線輝点アレイを投影した基準輝点画像の例を示す説明図である。

【図21】人体検出の処理の動作概要を示すフロー図である。

【図22】（Ｊ−１）番目フレームのＬＥＤ照明画像の例を示す説明図である。

【図23】Ｊ番目フレームのＬＥＤ照明画像の例を示す説明図である。

【図24】図２２と図２３に示したＬＥＤ照明画像から計算されたオプティカルフローを示す説明図である。

【図25】図２４に示したオプティカルフローから検出された移動物体を表す二値画像と、慣性等価楕円を示す説明図である。

【図26】Ｊ番目フレームの輝点投影画像と慣性等価楕円の例を示す説明図である。

【図27】被介護者の動線と、現在の位置を表す慣性等価楕円の例を示す説明図である。

【図28】複数人対応の処理の動作概要を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明を実施するための形態を本発明に係る一実施例の実施形態に沿って、図面を参照しながら説明する。

【0034】

図１は本発明の一実施例の構成を示すブロック図である。本個室見守りシステムは、制御／電源部１１１、演算処理部１１２、情報送受信部１１３、データ取得部１１４からなるセンサユニット１１５とセンサユニット１１５からの通報の介護者や家族（以下、「介護者」という。）への伝達と、センサユニットへのコマンド送信を行う情報送受信ユニット１１６（タブレットまたはスマートフォン）によって構成される。（図１）

【0035】

また、センサユニット１１５は、制御／電源部１１１（制御部と電源部に分けてもよい。）、演算処理部１１２、情報送受信部１１３を内包する電気・電子ブロック１１７とデータ取得部１１４を構成する光学ブロック１１８の二層構造から成る。センサユニットの大きさは、底面が２００ｍｍ×２００ｍｍ、高さが１８０ｍｍであり、形状は立方体形状または円筒形状である。センサユニット１１５には、赤外線透過フィルタから成るカバー１２７が取り付けられる。また、光学ブロック１１８は、以下に説明する投光器１２５、１２６、ＬＥＤ（発光ダイオード）拡散光照明器１２１、撮像装置１２２、水準器１２３、照度計１２４によって構成される。（図２）なお、本実施例では、以下、投光器が２器の例を用いた例を説明するが、別の実施例として、３器以上の投光器を用いてもよい。

【0036】

猶、被介護者が使用する部屋（以下、「居室」という。）への設置は、同室天井中央付近とし、床面に対して水平に取り付ける必要がある。

【0037】

投光器として、居室内に、約２，０００本の赤外線レーザービームを正方格子状に投光する「輝点アレイ投光器」（以下、「投光器」という。）２器１２５、１２６をセンサユニット１１５内に配し、１器ずつ切替えて（毎秒３回から１０回）図３ａ、ｂに示すごとく、居室に半分ずつ投光することにより、部屋全体に隈無く計約４，０００点の赤外線輝点群を投影できるようにする。

【0038】

ＬＥＤ（発光ダイオード）拡散光照明器１２１として、センサユニット内撮像装置１２２近傍に、（ａ）居室内で動く物体のオプティカルフローベクトル取得、及び（ｂ）被介護者の着衣生地不変アルゴリズム適用のため、投光器１２５、１２６に使用するＬＤ（レーザーダイオード）と同波長の近赤外光を発するＬＥＤ照明器１２１を配置し、居室全体が照明されるように配置する。

【0039】

撮像装置１２２は２器の投光器１２５、１２６によって室内に投影された輝点群を撮像するため、図２に示すごとく、センサユニット中央部に１器の撮像装置（ＣＣＤカメラ等）１２２を配す。撮像装置内のシャッター１４１（図示せず）は、図４のタイミング図に示すように、２器の投光器１２５、１２６、および、ＬＥＤ拡散光照明器１２１と同期して動作する。

【0040】

撮像装置１２２により取得されるフレームデータは、２器の投光器１２５、１２６のそれぞれから赤外線輝点アレイを投光した状態で取得された居室内画像２枚、および、ＬＥＤ拡散光照明器１２１から近赤外光が照明された状態で取得された居室内画像１枚の計３枚が一組となって処理される。

【0041】

水準器１２３はセンサユニットの設置作業（居室床面に水平に取付ける作業）を容易にするため、センサユニット内の視認性の良い位置に図２に示すごとく水準器１２３を取付ける。

【0042】

照度計１２４は本装置使用者に、外乱光の影響で本センサの正常な動作が保証できなくなる明るさ状態を正確に通知するため、センサユニット内撮像装置近傍に、図２に示すごとく照度計１２４を配置する。照度計１２４の受光量が別途定めた一定の値を越えた場合、センサユニットは通報ユニットを介し、使用者に「現状では、正常に守りを行うことが出来ない」という通知、また「居室の明るさ（厳密には、居室に入射する投光器波長光量）の低減」を求める要求を発するようにする。

【0043】

情報送受信ユニット１１６：センサユニット１１５からの通報の受取りには、市販のタブレットやスマートフォンを用いる。これらが有する機能として、情報送受信部１１９では、センサユニット１１５からの各種通報（安全、転倒、室内徘徊、外出、長時間トイレ、気絶／転寝、異常行動など）の受信とセンサユニット１１５へのコマンド送信（見守りセットアップ等）を行い、表示・操作部１２０では、情報送受信部１１９で受信した各種情報の表示及び、情報送受信部１１９から発信するコマンドの設定を行う。

【0044】

装置が具備する機能（ソフトウェア）：図５に演算処理部１１２において動作する演算処理全体のフローを示す。本装置は、（１）床面、ドア、および、トイレドアの検出、（２）居室形状、および、大型家具位置の取得、（３）人体の検出、（４）転倒の検知、（５）室内徘徊の検知、（６）外出、および、長時間トイレの検知、（７）ベッドの検出、（８）ベッド上及び床以外の場所での気絶及び転寝検知、（９）複数人への対応、の機能を含む。

【0045】

（１） 床面検出及びドア、トイレドア位置検出：
本個室見守りシステムを居室内に設置する際に、床面とセンサとの距離を自動計測する。また、居室外に出るためのドア、トイレのドアの位置を検出する。図６に処理フローを示す。なお、本実施例では、以下、トイレのドアを用いる例について説明するが、別の実施例として、トイレ以外の別室のドアを用いてもよい。

【0046】

（ｉ）居室床面上障害物が無い場所に、図７に示すような「リング形状」が描かれた「床高検知用マーカー」１７１を適宜３枚以上散撒く。（図６ステップ６０２）なお、床高検知用マーカー１７１においては、リングの内部は空白である。

【0047】

また、居室外に出るためのドア（扉）直前の床面上には、図８に示すようにリング内に二等辺三角形の印が描かれた「ドア位置検知用マーカー」１８１を、また、トイレのドア（扉）直前の床面上には、図９のようにリング内に「Ｔ」の字が描かれた「トイレドア位置検知用マーカー」１９１を置く。

【0048】

以下では、「床高検知用マーカー」１７１、「ドア位置検知用マーカー」１８１、「トイレドア位置検知用マーカー」１９１を総称して、「床面上マーカー」１７２という。床面上マーカー１７２においては、リング形状の半径Ｒ[ｍｍ]は、別途決められた値（たとえば、１５ｃｍ）に固定されている。「床面上マーカー」１７２は、システムの設置作業終了後に撤去する。

【0049】

（ｉｉ）ＬＥＤ（発光ダイオード）拡散光照明器１２１から近赤外光が発せられた状態で、撮像装置１２２により撮像された、図１０に示すようなデジタル画像信号（以下、「ＬＥＤ照明画像」と呼ぶ）１９２を取得する。（図６ステップ６０３）

【0050】

（ｉｉｉ）ＬＥＤ照明画像１９２からエッジを検出する。（図６ステップ６０４）図１１は、図１０のＬＥＤ照明画像１９２から検出されたエッジを示したエッジ画像１９３である。

【0051】

このエッジ画像１９３にハフ変換による円の検出演算を施し、エッジ画像１９３に含まれるリング形状を抽出する。（図６ステップ６０５）

【0052】

別途定められている、センサを設置する天井の高さの最大値と最小値を、それぞれ、ＨｍａｘとＨｍｉｎ（たとえば、Ｈｍａｘ＝２５００ｍｍ、Ｈｍｉｎ＝１９００ｍｍ）、また、マーカーに描かれたリング形状の半径をＲ［ｍｍ］、光学系の焦点距離をＦ［ｍｍ］、受光素子のサイズをＳ［ｍｍ］とすると、エッジ画像１９３上で検出する円の半径の範囲を、最小Ｒ・Ｆ／（Ｈｍａｘ・Ｓ）［ｐｉｘｅｌ］、最大Ｒ・Ｆ／（Ｈｍｉｎ・Ｓ）のように制限できる。

【0053】

たとえば、図１２に示した斜線部分（床面上マーカー２０１、床面上マーカー２０２、床面上マーカー２０３、総称する場合は床面上マーカー１７２）が、図１１に示したエッジ画像からハフ変換によって検出されたリング形状である。ハフ変換による円の検出演算の結果として、散撒かれた各々の床面上マーカーについて、その中に描かれたリング形状の半径ρ’［ｐｉｘｅｌ］ と中心位置の画像座標(α’［ｐｉｘｅｌ］，β’［ｐｉｘｅｌ］)が求められる。（図６ステップ６０６）

【0054】

（ｉｖ）次に、各々の床面上マーカー１７２について、ハフ変換によって求められた半径と中心位置を高い精度で計算する。半径ρ’［ｐｉｘｅｌ］と中心(α’ ［ｐｉｘｅｌ］，β’［ｐｉｘｅｌ］)を持つ円周付近に存在するエッジ画素（ｘｉ［ｐｉｘｅｌ］，ｙｉ［ｐｉｘｅｌ］、ｉ＝１，２，・・・・，Ｍ，すなわち、εを別途決めた閾値として、

【数1】

を満たすエッジ画素（ｘｉ［ｐｉｘｅｌ］，ｙｉ［ｐｉｘｅｌ］）に対して、円の方程式

【数2】

を最小二乗法によりフィッティングすることにより、リング形状の半径ρ ［ｐｉｃｘｅｌ］と中心の画像座標(α［ｐｉｃｘｅｌ］， β［ｐｉｃｘｅｌ］)をサブピクセルの精度で計算する。

【0055】

すなわち、評価関数 Ｊ（ａ，ｂ，ｃ）

【数3】

を最小化するａ，ｂ，ｃの値を最小二乗法により計算し、リング形状の半径ρ［ｐｉｘｅｌ］と中心の画像座標(α［ｐｉｘｅｌ］，β［ｐｉｘｅｌ］)を、次式により求める：

【数4】

【0056】

Ｘ’Ｙ’平面（Ｚ’＝０）が撮像レンズの主面に一致し、Ｚ’軸が主点を通る光軸に一致するようなＸ’Ｙ’Ｚ’座標系を「カメラ座標系」として定める。各床面上マーカーに対して、求められたリング形状の半径ρ［ｐｉｘｅｌ］を用いて、リングの中心から主面までの距離 Ｈ［ｍｍ］を次式で計算する：（図６ステップ６０７）

【数5】

床面上マーカー１７２の中心のカメラ座標(ｘ’[ｍｍ]，ｙ’[ｍｍ]，ｚ’[ｍｍ])は、次式により求められる：

【数6】

【0057】

（ｖｉ）床面上マーカー１７２は、最低３枚散撒くので、各床面上マーカー１７２から計算されたＨ［ｍｍ］を使って、センサユニットの取り付け傾き角（以下、「傾き角」という。）を算出できる。（図６ステップ６０８）

【0058】

床面上マーカー１７２の個数をＮ、上記のように計算されたｉ番目（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）床面上マーカーの中心のカメラ座標を (Ａｉ［ｍｍ」，Ｂｉ［ｍｍ］，Ｈｉ［ｍｍ」）とする。最小二乗法によって

【数7】

を最小にするような３つのパラメータａ，ｂ，ｃの値を計算すると、撮像レンズの主面上の任意の位置（カメラ座標）(Ｘ’［ｍｍ］，Ｙ’［ｍｍ］，０［ｍｍ］）と床面との距離 Ｈ（Ｘ’，Ｙ’）［ｍｍ］が一次式

【数8】

で表される。

【0059】

床面と主面とが平行であれば、ａ＝ｂ＝０，ｃ＝Ｈｉ（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ） となる。一般に、床面と主面との間の「傾き角」ψ［ｒａｄｉａｎ］は、次式で算出される：

【数9】

（ｖｉｉ）上記（ｖｉ）の結果を用い、室内に居る人や室内にある物品（家具など）の居室床面からの高さ（以下、「床上高」という。）を求める。

【0060】

傾き角ψ［ｒａｄｉａｎ］が別途定める閾値未満であるときには、Ｈｉ［ｍｍ］（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）の平均値Ｈ［ｍｍ］を取って、主面と床面との距離とする。しかし、数式９の「傾き角」ψ［ｒａｄｉａｎ］が別途定める閾値を超えた場合、床面上に存在する人物や物品の床上高をその位置により補正する。この方法については、以下の（ｘｉｉｉ）で述べる。

【0061】

（ｖｉｉｉ）次に、床面上マーカー１７２のリング内部の画像処理を行うことによって、床面上マーカー１７２の種類、すなわち、「床高検知用マーカー１７１」、「ドア位置検知用マーカー１８１」、「トイレドア位置検知用マーカー１９１」を判別する。（図６ステップ６０９）

【0062】

この処理フローを図１３のフロー図に示す。Ｎ個の床面上マーカー１７２が検出されたとき、ｉ番目（ｉ＝１，２，・・・・，Ｎ）の床面上マーカー１７２のそれぞれについて、以下の処理を行う。たとえば、図１２の例では、Ｎ＝３である。

【0063】

（ｉｘ）ｉ番目の床面上マーカー１７２について、リングの内部にある画素を輝度により二値化する。（図１３ステップ１３０４）
図１４と図１５は、それぞれ、図１２の床面上マーカー２０１と床面上マーカー２０２のリング内部の二値化画像である。二値化された後の黒画素の個数が別途定める閾値未満であれば（図１３ステップ１３０５）、（図１３ステップ１３１０へ飛び終了、）リングの内部が空白、すなわち、そのリングは「床高検知用マーカー１７１」と判定する。
図１２の床面上マーカー２０３において、リングの内部は空白であるので、「床高検知用マーカー」１７１となる。

【0064】

閾値以上であれば、リング内部の二値画像について、「慣性等価楕円」と外接矩形を計算する。「慣性等価楕円」とは、該二値画像と等価のモーメントを持つ楕円（周囲と内部）である。図１６と図１７に、それぞれ、図１４と図１５の二値画像から計算した慣性等価楕円２５１、および、外接矩形２５２を示す。

【0065】

（ｘ）「慣性等価楕円」２５１は次のようにして求める。まず、ｆ（ｘ，ｙ）を二値画像ｆの画素（ｘ［ｐｉｘｅｌ］，ｙ［ｐｉｘｅｌ］の値（白：０、または、黒：１）とすると、（ｐ，ｑ）次のモーメントＭｐｑは、

【数10】

と定義される。

【0066】

一般に、楕円の周囲と内部を表す方程式は、ａ［ｐｉｘｅｌ］とｂ［ｐｉｘｅｌ］をそれぞれ長軸と短軸の長さ（ただし、ａ≧ｂ＞０）、θを楕円の長軸とｘ軸の正の向きがなす角度、（ｘ_０［ｐｉｘｅｌ］，ｙ_０［ｐｉｘｅｌ］）を楕円の中心として、次のように、行列の２次形式で記述される（tは行列の転置、−１は逆行列を表す）

【数11】

【0067】

「慣性等価楕円」２５１においては、（ｘ_０［ｐｉｘｅｌ］，ｙ_０［ｐｉｘｅｌ］）は、正規化された１次モーメント（重心）

【数12】

であり、また、正規化された重心の周りの２次モーメント

【数13】

を要素とする正定値対称行列（固有値が必ず正の値になる）

【数14】

の固有値をλ_１とλ_２（λ_１≧λ_２＞0）としたとき、長軸と短軸の長さａとｂは、

【数15】

であり、長軸の角度θは、固有値λ_１に対応する固有ベクトルとｘ軸の正の向きがなす角度

【数16】

である。

【0068】

（ｘｉ）慣性等価楕円２５１の２次モーメントから求められた、楕円の長軸方向θによって、リング内部のシンボルの方向が、縦向きであるか、あるいは、横向きであるか、が判定される。たとえば、図１６では横向き、図１７では縦向きとなる。（図１３ステップ１３０６）

【0069】

さらに、慣性等価楕円２５１の中心位置と、外接矩形２５２の中心位置を比較することにより、上下左右の向きが判定できる。たとえば、図１６については、慣性等価楕円２５１の中心が外接矩形の中心より左に位置しているので、もし、リング内部が「トイレドア位置検知用マーカー」１９１を表す「Ｔ」であれば左向き、「ドア位置検知用マーカー」１８１を表す二等辺三角形であれば右向きとなる。

【0070】

図１７については、慣性等価楕円２５１の中心が外接矩形２５２の中心より上に位置しているので、もし、リング内部が「Ｔ」であれば上向き、三角形であれば下向きとなる。

【0071】

そして、判定された向きに応じて、リング内部（図１４と図１５）が、三角印なのか、「Ｔ」なのかを、パターン識別の手法を用いて識別する。これには、テンプレートマッチングなどの公知の方法を用いる。（図１３ステップ１３０７）

【0072】

（ｘｉｉ）このようにして、床面上マーカー１７２が「ドア位置検知用マーカー」１８１なのか、あるいは、「トイレドア位置検知用マーカー」１９１なのかを判定し、さらに、マーカーの向きを判定する。リング内部のシンボルの向きにより、大方の「ドア位置」１９５、あるいは、「トイレドア位置」１９６を検出する。（図１３ステップ１３０８）たとえば、図１８のように、「トイレドアが「トイレドア位置検知用マーカー」１９１の左にある」、ドアが「ドア位置検知用マーカー」１８１の下にある」というように、大方の位置が検出される。以上が図１３および図６のステップ６０９の処理である。

【0073】

（ｘｉｉｉ）上記（ｖｉ）の結果を用いた「床上高」の算出は、次のように行う。撮像装置１２２について説明したように、ＬＥＤ照明画像と並行して取得している、赤外線輝点アレイを居室内に投光した輝点投影画像を用いて、居室内の物体上、あるいは、人物上に投影された各輝点の３次元座標を計算する。特許文献１、あるいは、特開２００５−５９１２号公報に開示されているような公知の方法によると、居室内で取得された輝点投影画像（以下、「取得像」という）の他に、各輝点の３次元座標が既知であるような「基準輝点画像」（以下、「基準像」という）を用意し、取得像上の輝点と、基準像上の輝点との対応を取り、互いに対応する輝点の位置ずれから三角測量の原理によって、取得像上の輝点の３次元座標が計算できる。

【0074】

本発明では、前もって、撮像レンズの主面と平行で、主面との距離が既知の平面に赤外線輝点アレイを投影した輝点画像を取得し、各輝点の位置情報を記憶しておく。図１９は取得像の例、図２０は基準像の例である。

【0075】

特許文献１、あるいは、特開２００５−５９１２号公報に開示されている方法によって、輝点投影画像において、輝点｛（ｘｉ［ｐｉｘｅｌ］，ｙｉ［ｐｉｘｅｌ］）：ｉ＝１，２，・・・，Ｍ｝に対して、カメラ座標（Ｘ’ｉ［ｍｍ］，Ｙ’ｉ［ｍｍ］，Ｚ’ｉ［ｍｍ］）を計算する。Ｚ’座標は、主面と輝点との距離を表す。

【0076】

各輝点の床面からの高さは次のように算出される。傾き角 ψ［ｒａｄｉａｎ］が別途定める閾値未満であるときには、前述の「床面上マーカー」１７２の設置により求められている、主面と床面との平均距離 Ｈ［ｍｍ］とＺ’ｉ［ｍｍ］との差（Ｈ−Ｚ’ｉ）が、床上高 Ｚｉ［ｍｍ］となる。閾値以上であるときには、主面上の任意の位置（カメラ座標）（Ｘ’［ｍｍ］，Ｙ’［ｍｍ］，０［ｍｍ］）と床面との距離が一次式 数式８として求められているので、場所に応じて、床上高 Ｚｉ［ｍｍ］は、次式で計算される：

【数17】

【0077】

ここで、ＸＹ平面（Ｚ＝０）が床面に一致し、Ｘ＝Ｘ’，Ｙ＝Ｙ’，Ｚ＝Ｈ（Ｘ’，Ｙ’）−Ｚ’であるようなＸＹＺ座標系を「ワールド座標系」と定める。
上記の計算手順に従って、各輝点の画像座標｛（ｘｉ［ｐｉｘｅｌ］，ｙｉ［ｐｉｘｅｌ］）：ｉ＝１，２，・・・，Ｍ｝に対応する３次元空間での点のワールド座標｛（Ｘｉ［ｍｍ］，Ｙｉ［ｍｍ］，Ｚｉ［ｍｍ］：ｉ＝１，２，・・・，Ｍ｝が求められる。

【0078】

居室形状、および、大型家具位置の取得：
本個室見守りシステムを居室内に設置する際に、居室の形状、および、大型家具の位置を自動検出する。

【0079】

（ｉ）各投影輝点のＸＹＺワールド座標から、居室の壁の位置、および、大型家具の位置を検出する。前提条件として、居室の壁、あるいは、大型家具の側面は、互いに直交する方向に配置されているとする。理想的には、３次元空間において、壁面、あるいは、大型家具の側面は、「Ｘ＝一定」、あるいは、「Ｙ＝一定」、で表される平面として検出される。しかし、実際には、センサ取り付けの際の誤差により、未知の角度θをパラメータとして、「Ｘ＝Ｙ・ｔａｎθ＋定数」、あるいは、「Ｙ＝Ｘ・ｔａｎθ＋定数」、で表される平面として検出される。そこで、居室水平方向の回転を補正する必要がある。

【0080】

（ｉｉ）ＸＹＺワールド座標で、Ｚ軸の周りにθだけ時計回りに回転したＸ’Ｙ’Ｚ’座標

【数18】

における、各投影輝点の３次元座標（ｘ’（θ），ｙ’（θ），ｚ’（θ））について、ｘ’（θ）とｙ’（θ）の周辺分布（プロジェクション）を求める。実際には、ｘ’（θ）とｙ’（θ）の値を量子化し、ヒストグラムを算出する。求めたヒストグラムから計算される、ｉ番目の量子化値の出現確率ｐｉ（ｘ’（θ））とｑｉ（ｙ’（θ））とからエントロピーＨ（θ）を求める：

【数19】

【0081】

θを、たとえば、−１０°から１０まで１°刻みで変化させて、上記エントロピーＨ（θ）を計算する。エントロピーが最小になるときの角度θ_０を用いて、各輝点の３次元座標を（ｘ’（θ_０），ｙ’（θ_０），ｚ’（θ_０））に変換することによって、居室水平方向の回転を補正する。この結果、壁面、あるいは、大型家具の側面は、「Ｘ’（θ_０）＝一定」、あるいは、「Ｙ’（θ_０）＝一定」、で表される平面として検出される。

【0082】

（ｉｉｉ）θ＝θ_０の場合のｘ’（θ_０）、および、ｙ’（θ_０）の周辺分布ｐｉ（ｘ’（θ））およびｑｉ（ｙ’（θ））、それぞれにおいて、出現確率が、たとえば、第１位から第５位となる位置をもって居室壁または居室内に置かれた大型家具の位置とする。なお、上記の実施例では、「第１位から第５位となる位置」を用いたが、「第５位」の代わりに別の順位を用いてもよい。

【0083】

人体の検出：図２１に人体検出の処理のフローを示す。
（ｉ）まず、Ｊ番目（Ｊ＞１）のフレームのＬＥＤ照明画像と輝点投影画像を取得する。（図２１ステップ２１２）
保持しておいた一つ前の（Ｊ−１）番目フレームのＬＥＤ照明画像と、J番目フレームのＬＥＤ照明画像を用いて、オプティカルフローを計算する。（図２１ステップ２１４）

【0084】

オプティカルフローとは、時間ｔ［秒］における、画像ｆの画素（ｘ［ｐｉｘｅｌ］，ｙ［ｐｉｘｅｌ］）における輝度をｆ（ｘ，ｙ，ｔ）としたとき、時間ｔ［秒］と時間ｔ＋Δ[秒]の間に物体が （ｘ，ｙ）→（ｘ＋ｖ，ｙ＋ｗ）のように移動すると、２つのフレームの間では、対応する画素の輝度が等しいという関係、すなわち、ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）＝ｆ（ｘ＋ｖ，ｙ＋ｗ，ｔ＋Δ)の関係があることを利用して、フレーム間の動きベクトル（ｖ［ｐｉｘｅｌ］，ｗ［ｐｉｘｅｌ］）を検出する方法である。

【0085】

オプティカルフローを求める手段としては、Ｌｕｃａｓ−Ｋａｎａｄｅの方法、Ｇｕｎｎａｒ−Ｆａｒｎｅｂａｃｋの方法など既知のものを用いる。オプティカルフローの計算結果として、（Ｊ−１）番目フレームのＬＥＤ照明画像の各画素（ｘ［ｐｉｘｅｌ］，ｙ［ｐｉｘｅｌ］）に対して、動きベクトルの場（ｖ（ｘ，ｙ）［ｐｉｘｅｌ］，ｗ（ｘ、ｙ）［ｐｉｘｅｌ］）が出力される。図２２は（Ｊ−１）番目フレームのＬＥＤ照明画像、図２３はＪ番目フレームのＬＥＤ照明画像、図２４は計算されたオプティカルフローである。

【0086】

（ｉｉ）次に、移動物体に対応する画素集合から構成される二値画像を構築する。（Ｊ−１）番目フレームの画素（ｘ［ｐｉｘｅｌ］，ｙ［ｐｉｘｅｌ］）に対して、移動ベクトル（ｖ（ｘ，ｙ）［ｐｉｘｅｌ］，ｗ（ｘ，ｙ）［ｐｉｘｅｌ］）の大きさが別途決められた範囲内である場合に、対応するＪ番目フレームの画素（ｘ＋ｖ（ｘ，ｙ）［ｐｉｘｅｌ］，ｙ＋ｗ（ｘ，ｙ）［ｐｉｘｅｌ］）が値１（黒画素）であるような二値画像を構築する。また、この二値画像において、孤立した黒画素を除去する。これには、周囲δ画素（δは別途定めたパラメータ）以内に存在する黒画素の個数が、別途定めた閾値未満のものを値０（白画素）に変えればよい。

【0087】

このようにして求められた二値画像に対して、上述したような方法で「慣性等価楕円」を計算する。（図２１ステップ２１５）図２５は、移動物体に対応する二値画像と、対応する慣性等価楕円２５１である。

【0088】

（ｉｉｉ）赤外線輝点アレイを居室内に投光して得られる、Ｊ番目フレームの輝点投影画像を用いて「慣性等価楕円」２５１の内部に存在する輝点の画像座標｛（ｘｉ［ｐｉｘｅｌ］，ｙｉ［ｐｉｘｅｌ］）：ｉ＝１，２，・・・，Ｍ｝に対して、対応する３次元空間での点のワールド座標｛（Ｘｉ［ｍｍ］，Ｙｉ［ｍｍ］，Ｚｉ［ｍｍ］：ｉ＝１，２，・・・，Ｍ｝が求まる。（図２１ステップ２１６）図２６はＪ番目フレームの輝点投影画像と慣性等価楕円２５１の例である。

【0089】

（ｉｖ）次に、慣性等価楕円２５１内の輝点群の高さ「高さ重心」または「高さ分布の重心よりｋ・σ位置（ｋ＞０）」または「高さの累積分布のα％（たとえば、α＝９０）位置」を求めることにより「人の高さ」を計算する。具体的には、３次元空間での点のワールド座標｛（Ｘｉ［ｍｍ］，Ｙｉ［ｍｍ］，Ｚｉ［ｍｍ］：ｉ＝１，２，・・・，Ｍ｝に対して、高さ重心μ［ｍｍ］

【数20】

または、高さ分布の重心よりｋ・σ（ｋ＞０）位置μ＋ｋ・σ［ｍｍ］

【数21】

または、高さの累積分布のα％に対応するＺｉ［ｍｍ］を「人の高さ」と設定する。

【0090】

（ｖ）上記の｛（Ｘｉ［ｍｍ］，Ｙｉ［ｍｍ］，Ｚｉ［ｍｍ］：
ｉ＝１，２，・・・，Ｍ｝の重心を、Ｊ番目のフレームから計算された「人の位置」Ｐｊに設定する：（図２１ステップ２１７）

【数22】

【0091】

（ｖｉ）Ｐ_２，Ｐ_３，…，Ｐ_Ｊ，…を順次連結することによって、「人の動線」を検出することができる。なお、Ｊ番目のフレームにおいて、移動物体が検出されない場合には、人の位置Ｐ_Ｊを前のフレームの位置を引き継ぐ（Ｐ_Ｊ＝Ｐ_Ｊ−１）ように設定する。図２７は「人の動線」２５３の例であり、直近のフレームで計算された慣性等価楕円２５１を重ねて表示している。

【0092】

転倒検知：上記「人の高さ」が１００ｍｍ以上４００ｍｍ以下となったとき、対象人物が転倒したものとし、介護者に警告を発する。

【0093】

室内徘徊検知：上記(ｖ)で求めた「人の位置」（数式２２）の履歴＝人の動線を、過去Ｌフレーム分だけ保持する。Ｊ番目フレーム（Ｊ＞Ｌ）を処理しているとき、過去Ｌフレームの人の位置の履歴

【数23】

から、移動ベクトルの偏角を計算する（Δ≧1は別途定めた値）：

【数24】

【0094】

そして、区間［０°，３６０°］を間隔δ°で量子化し、偏角の度数分布

【数25】

（ただし、Πｉは、偏角がｉδ°以上、（ｉ＋１）δ°未満であるような移動ベクトルの度数）を計算する。そして、度数分布Πから計算される、確率分布ｐ＝｛ｐ_ｉ：ｉ＝０，１，・・・，２Ｍ−１｝

【数26】

に対して、下記数式２７で記述されるエントロピー Ｈ（ｐ）を計算する：

【数27】

このエントロピーは、人の動きの角度変化のランダムネスを測るものである。エントロピーの計算値が別途定める値を越した場合、そのタイミングをもって、「人が室内を徘徊している」とする。

【0095】

また、居室が狭い場合には、特定方向を行き来するような「徘徊」をすることもあり得る。そのような場合には、互いに１８０°対称な角度のみに頻度が集中するため、エントロピーＨ（ｐ）は十分に高い値を示さないことがあり得る。もう一つの基準として、確率分布ｐの１８０°対称性を測る尺度を用いる。１８０°対称な方向の度数を平均化した確率分布ｑ=｛ｑ_i：ｉ＝０，１，・・・，２Ｍ−１｝を計算する：

【数28】

そして、確率分布 ｐ の１８０°対称性を測る尺度として、確率分布ｐのｑに対する「相対エントロピー」（「カルバック・ライブラー情報量」ともいう）を計算する：

【数29】

このカルバック・ライブラー情報量は、偏角の度数分布が１８０°対称の場合、値ゼロを取る。通常のエントロピーによる基準に加えて、相対エントロピー（カルバック・ライブラー情報量）の計算値が別途定める値以下の場合にも、そのタイミングをもって、「人が室内を徘徊している」とする。

【0096】

外出及び長時間トイレの検知：上記「人体の検出」（ｖｉ）で言う「動線」が、この「ドア位置」で途切れた（扉位置での動線消失）場合、「被介護者が居室外に出た」ものとし、その状態が長時間に及んだ場合、介護者に警告を発する。あるいは、「動線」が、この「トイレドア位置」で途切れた場合、「人がトイレに入った」ものとし、その状態が長時間に及んだ場合、介護者に警告を発する。

【0097】

ベッドの検出：
（ｉ）赤外線輝点アレイを居室内に投光して得られる輝点投影画像を用いて、ベッドの領域を検出する。上記の「居室形状取得」と同様に、各投影輝点に対して、ＸＹＺワールド座標を計算する。
（ｉｉ）次に、ベッドの高さが床面から４００ｍｍから６００ｍｍであることを想定して、床面からの高さが４００ｍｍから６００ｍｍであるような輝点について、ＸＹ座標で計算した２次元ユークリッド距離が２００ｍｍ以下であるような輝点のペアをグループ化する。すなわち、すなわち、床面からの高さが４００ｍｍから６００ｍｍであるような３個の輝点Ａ、Ｂ、Ｃついて、２つの輝点ＡとＢの２次元ユークリッド距離が２００ｍｍ以下であり、かつ、２つの輝点ＢとＣの２次元ユークリッド距離が２００ｍｍ以下である場合、３つの輝点Ａ、Ｂ、Ｃを同じグループに分類する、という操作を再帰的に施すことにより、輝点をグループに分類する。これには、グラフ理論の連結成分を求めるアルゴリズム（たとえば、深さ優先探索アルゴリズム）を使うことができる。

【0098】

（ｉｉｉ）各グループについて、ｘｙ平面上で、そのグループに属するすべての輝点を内包する、最小の矩形を算出する。なお、矩形の辺は、ｘ軸、または、ｙ軸に平行とする。

【0099】

（ｉｖ）グループが２個以上見つかった場合には、矩形の面積が最大のものを一つ選び、また、グループが見つからなかった場合には、矩形の面積を０に設定する。その矩形の面積が１．５ｍ²以上であれば、その矩形領域をベッドとして検出する。

【0100】

（ｖ）上記「動線」が、その位置で停止し、それが長時間に継続した場合、「人がベッドの上に寝ている」ものとする。

【0101】

ベッド上及び床以外の場所での気絶及び転寝の検知：
（ｉ）赤外線輝点アレイを居室内に投光して得られる輝点投影画像を用いて、ベッドの領域を検出する。上記の「居室形状取得」と同様に、各投影輝点に対して、ＸＹＺワールド座標を計算する。

【0102】

（ｉｉ）次に、ソファーやテーブルの高さが床面から４００ｍｍから８００ｍｍであることを想定して、床面からの高さが４００ｍｍから８００ｍｍであるような輝点について、ＸＹ座標で計算した２次元ユークリッド距離が２００ｍｍ以下であるような輝点のペアをグループ化する。すなわち、床面からの高さが４００ｍｍから８００ｍｍであるような３個の輝点Ａ、Ｂ、Ｃについて、２つの輝点ＡとＢの２次元ユークリッド距離が２００ｍｍ以下であり、かつ、２つの輝点ＢとＣの２次元ユークリッド距離が２００ｍｍ以下である場合、３つの輝点Ａ、Ｂ、Ｃを同じグループに分類する、という操作を再帰的に施すことにより、輝点をグループに分類する。これには、グラフ理論の連結成分を求めるアルゴリズム（たとえば、深さ優先探索アルゴリズム）を使うことができる。

【0103】

（ｉｉｉ）各グループについて、そのグループに属する輝点が構成するＸＹ平面の領域が、上記で求めたベッド領域と重ならない場合、ｘｙ平面上で、そのグループに属するすべての輝点を内包する、最小の凸図形を算出する。その図形の面積が０．６ｍ²以上１．０ｍ²以下であれば、そのグループの輝点群に、「家具（ソファーやテーブル）」のラベルを付ける。

【0104】

（ｉｖ）上記でいう「動線」が、これらの家具の位置で停止した場合、「被介護者がその家具の上にいる」と認識し、その状態が長時間に及んだ場合、介護者に警告を発する。

【0105】

複数人対応：
（ｉ）本装置では「人体の検出」によって自動的に見守りを行うため、「見守り開始」操作を必用としないが、複数の人体を検出し、片方が静止した場合は動いている方を自動的に見守るようになる。

【0106】

（ｉｉ）例えば、被介護者とともに入室した介護者が被介護者を残して単独退出する場合、介護者は退出直後に図１情報送受信ユニット１１６の表示・操作部１２０に含まれる「安全確認」ボタンを押して、センサが「通常の見守りモード」となるよう再設定する必要がある。

【0107】

（ｉｉｉ）この手順を怠ったまま一定の時間（ｔ１時間）が経過し、その間に被介護者が部屋の中で（ベッド上で）眠ってしまっている等、動かないと、センサは「被介護者が外出したまま長時間戻らない」と判断して介護者に警報を発する。（この間に、被介護者が動くなどして「人体の検出」が成されると、センサは自動的に通常の見守りモードに移行する。）

【0108】

（ｉｖ）警報が鳴ってしまい、それを介護者が気付いた場合、非介護者が実際は外出していないことを確認した介護者は上記「安全確認」ボタンを押すことによって、通常の見守りモードに戻すことが出来る。

【0109】

（ｖ）また、同様に介護者が非介護者を伴って外出した場合や、長時間のトイレ介護をする場合も、非介護者の安全を確認している介護者は「安全確認」ボタンを押すことにより、通常の見守りモードに戻すことができる。
警報が鳴って「安全確認」ボタンを押さない場合は、更に一定の時間（ｔ２時間）が経過した後に、別の形式の警報をならしてもよい。

【0110】

（ｖｉ）以上説明した処理フローを図２８に示す。

【0111】

以上説明したとおり、本発明によれば、見守る部屋の天井中央近くに本装置１台を取付けるだけで、その部屋で発生した被介護者の生命や健康に関わる不測の事態を被介護者のプライバシーを侵害することもなく検出し、遅滞なく介護者に通報できるようになる。

【産業上の利用可能性】

【0112】

国民の高齢化と介護者確保の難しさは、我が国はもとより先進国において共通の課題となりつつある。これからの社会において、人に代わって被介護者を見守る装置の需要が増大することに、議論の余地はない。したがって、本装置のような見守り装置の社会的必要性は必然であり、産業としての進展は大いに期待されるところである。

【符号の説明】

【0113】

１１１ 制御／電源部
１１２ 演算処理部
１１３ 情報送受信部
１１４ データ取得部
１１５ センサユニット
１１６ 情報送受信ユニット
１１８ 光学ブロック
１１９ 情報送受信部
１２０ 表示・操作部
１２１ 拡散光照明器
１２２ 撮像装置
１２３ 水準器
１２４ 照度計
１２５、１２６ 投光器
１２７ カバー
１７１ 床高検知用マーカー
１７２ 床面上マーカー
１８１ ドア位置検知用マーカー
１９１ トイレドア位置検知用マーカー
１９２ ＬＥＤ照明画像
１９３ エッジ画像
２５１ 慣性等価楕円
２５２ 外接矩形
２５３ 人の動線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】