AT520863B1

AT520863B1 - Verfahren zur Detektion von Körperbewegungen einer schlafenden Person

Info

Publication number: AT520863B1
Application number: ATA50049/2018A
Authority: AT
Inventors: Kohn Dr Bernhard; Gall Markus; Wiesmeyr Dr Christoph; Garn Dipl Ing Dr Heinrich; Waser Markus
Original assignee: Ait Austrian Inst Tech Gmbh
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2020-10-15
Also published as: US20210038122A1; JP2021511598A; EP3742971A1; AT520863A1; WO2019140476A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Körperbewegungen einer schlafenden Person (1), wobei a) ein zwei- oder dreidimensionales Höhenprofil (H) der Person (1) erstellt wird, - wobei im Höhenprofil (H) eine Anzahl von zumindest zwei Punkten festgelegt ist, - wobei für jeden der Aufnahmezeitpunkte (t1, ..., tp) das Höhenprofil (H) zur Verfügung gehalten wird, - wobei ein Bereich als erste interessierende Region (ROI1) ausgewählt wird, b) Zeitabschnitte (Z1, Z2, Z3) von Änderungen des Höhenprofils (H) der ersten interessierenden Region (ROI1), sowie zeitliche Zwischenräume (L1, L2, L3) bestimmt werden, c) für jeden der zeitlichen Zwischenräume (L1, L2, L3) ein Rauschwert (r(x,y)) bestimmt wird, d) weitere Zeitabschnitte (Y1, Y2, Y3) von Änderungen in den zeitlichen Zwischenräumen (L1, L2, L3) unter Berücksichtigung des Rauschwerts (r(x,y)) bestimmt werden, e) die in den Schritten b) und d) identifizierten Zeitabschnitte (Z1, Z2, Z3) und weiteren Zeitabschnitte (Y1, Y2, Y3) als Körperbewegungen der Person (1) registriert werden.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Körperbewegungen einer schlafenden Person gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] 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 Uberwachungssystemen 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.

[0003] Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 1.

[0004] 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 Anderungen 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 Anderungen des Höhenprofils als Körperbewegungen der Person registriert werden.

[0005] 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.

[0006] 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 Detek-

toreinheit 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.

[0007] 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.

[0008] 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 Anderungsmaßwerts als Maßwert für die Anderung der einzelnen Abstandsmesswerte der Punkte des Höhenprofils in der ersten interessierenden Region erstellt wird.

[0009] 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.

[0010] 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.

[0011] 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.

[0012] Besonders vorteilhaft kann zur Detektion einer Schwellenwertüberschreitung auf das Vorliegen der zeitlichen, die Personenbewegungen charakterisierenden Funktion auf pixelweise Schwellenwertüberschreitungen bzw. pixelweise Schwellenwertvergleiche zurückgegriffen werden.

[0013] 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 Bewe-

gungskarte zurückliefert.

[0014] 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 Anderungen 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.

[0015] 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.

[0016] Einzelne vorteilhafte Vorgehensweise bei der Rauschkompensation sehen im Einzelnen

vor, dass in einem ersten Schritt die ermittelten Abstandwerte mit einem Gewichtungswert ge-

wichtet 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 Anderung 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.

[0017] 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.

[0018] 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.

[0019] Besonders vorteilhaft kann zur Detektion einer Schwellenwertüberschreitung auf das Vorliegen der zeitlichen, die Personenbewegungen charakterisierenden Funktion auf pixelweise Schwellenwertüberschreitungen bzw. pixelweise Schwellenwertvergleiche zurückgegriffen werden.

[0020] Dabei kann vorgesehen sein, dass vor der Akkumulation eine Funktion auf die einzelnen

Werte der weiteren Bewegungskarte angewendet wird, wobei diese Funktion einen Schwellen-

wertvergleich mit einem vorgegebenen weiteren Schwellenwert vorsieht, und die Funktion im

Falle des Unterschreitens des Schwellenwerts einen Nullwert zurückliefert, und im Falle der Über-

schreitung 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.

[0021] 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 Anderungen 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 Anderungen erkannt werden.

[0022] Die Festlegung der interessierenden Regionen im Rahmen der Schritte b) und c) kann

vorteilhafterweise derart erfolgen,

- dass die zweite interessierende Region größer ist, als die erste interessierende Region, und/ oder

- dass die zweite interessierende Region die erste interessierende Region enthält, und/oder

- dass die zweite interessierende Region der ersten interessierende Region entspricht.

[0023] Um bestimmte, vorab bekannte und für die betreffende Untersuchung relevante Körperbereiche voreinzustellen, kann vorgesehen sein, dass die erste interessierende Region und/oder die zweite interessierende Region im Höhenprofil vorab festgelegt werden,

insbesondere derart, dass die erste interessierende Region und/oder die zweite interessierende Region Bereiche des Höhenprofil enthalten, die vorgegebenen Bereichen des Körpers der Person entsprechen.

[0024] Um automatisiert interessierende Körperregionen festlegen zu können, kann vorgesehen

sein, dass ein Körpermodell vorgegeben wird und interessierende Regionen im Höhenprofil au-

tomatisiert 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.

[0025] 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.

[0026] 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 Anderungen des Höhenprofils im jeweiligen Rasterelement mittels des Körpermodells das betreffende Rasterelement einem Körperteil zugeordnet und eine Bewegung dieses Körperteils festgestellt wird.

[0027] Einige bevorzugte und nicht einschränkend zu verstehende Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnungen dargestellt.

[0028] In Fig. 1 ist eine Anordnung zur Erfassung und Detektion von Körperbewegungen einer schlafenden Person dargestellt.

[0029] Fig. 2, 3 und 4 zeigen unterschiedliche Festlegungen von Höhenprofilen. [0030] Fig. 5 zeigt schematisch ein Höhenprofil in Form eines Bilds.

[0031] Fig. 6 zeigt schematisch die Bewegungsfunktion, die weitere Bewegungsfunktion und ihre Analyse zur Ermittlung von Körperbewegungen.

[0032] Fig. 7 zeigt schematisch einige Möglichkeiten der Festlegung von interessierenden Regionen.

[0033] 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 Uberwachungseinrichtungen 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.

[0034] 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 d, ..., da 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.

[0035] 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 11 oder dem Bett 10, liegen.

[0036] Die Festlegung des Höhenprofils H kann also dadurch erfolgen, dass wie in Fig. 2 dargestellt, die Abstandsmesswerte d+;, d>, ..., 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.

[0037] Alternativ können, wie in Fig. 3 dargestellt, die einzelnen Abstandsmesswerte d+ı', d»', dd} 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.

[0038] 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.

[0039] 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 d-, ..., dn auf, wobei die Abstandsmesswerte wie vorstehend beschrieben festgelegt werden können.

[0040] Wie in Fig. 5 dargestellt, wird innerhalb des Höhenprofils eine interessierende Region ROI1 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 vor-

genommen werden.

[0041] Grundsätzlich kann aber die Auswahl der interessierenden Region ROI1 manuell festgelegt werden und diejenigen Körperregionen beinhalten, deren Bewegungen konkret überwacht werden sollen.

[0042] Wird zu jedem der Aufnahmezeitpunkte jeweils ein Höhenprofil H ermittelt, so steht für jeden einzelnen der Aufnahmezeitpunkte t;, ..., ty 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 d-, ..., dan des Höhenprofils auf.

[0043] 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 Matrixdatenstruktur 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.

[0044] Zu jedem der Aufnahmezeitpunkte t;, ..., tv wird dabei jeweils eine separate Matrixdatenstruktur erstellt, indem die an den jeweiligen Positionen aufgenommenen Abstandsmesswerte d=, ..., dan an die den Positionen im Raster entsprechenden Speicherpositionen in der Matrixdatenstruktur abgespeichert und zur Verfügung gehalten werden.

[0045] Diejenigen Speicherpositionen der Datenstruktur, in denen Abstandsmesswerte d+, ..., dn abgespeichert sind, die sich in der interessierenden Region des Höhenprofils befinden werden analog auch als interessierende Region ROI1 der Datenstruktur bezeichnet.

[0046] 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 11 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.

[0047] In dem hier dargestellten Aufnahmeschritt a) folgenden ersten Verabreitungsschritt b) werden Zeitabschnitte Z:, ..., Za von Anderungen des Höhenprofils H innerhalb der ersten interessierenden Region erfasst, in denen das Maß für die zeitliche Anderung des Höhenprofils H einen vorgegebenen ersten Schwellenwert übersteigt. Weiters werden die die zwischen diesen Zeitabschnitten Z-:;, ..., Z3 liegenden zeitlichen Zwischenräume L:, L;, ... ermittelt.

[0048] 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 t, ..., tp, Jeweils eine Bewegungskarte MM1 erstellt wird, in dem für jeden Abstandsmesswert d};, ..., dn bzw. jeden Sehstrahl S oder jeden Eintrag k(x, y, t) der Matrixdatenstruktur elementweise bzw pixelweise ein lokaler Anderungsmaßwert mm(x, y, t) für die zeitliche Anderung des jeweiligen Abstandsmesswerts d+, ..., dn oder des in der jeweiligen Datenstruktur eingetragenen Eintrags k(x, y, t) ermittelt wird.

[0049] Nachdem eine erste Bewegungskarte MM1 auf diese Weise für eine Anzahl von Zeitpunkten t, ..., ty erstellt wurde, kann für jeden einzelnen Zeitpunkt t,, ..., ty Jeweils ein Bewegungswert ermittelt werden, der durch Akkumulation über die erhaltenen lokalen Anderungsmaßwerte mm(x, y; U) der Bewegungskarte MM1 innerhalb der interessierenden Region RO11 ermittelt wird.

[0050] 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 Anderungsmaßwerte mm(x, y, t) herangezogen werden. Insbesondere ist es auch möglich, dass die einzelnen lokalen Anderungsmaßwerte mm(x, y, t) der Bewegungskarte MM1 innerhalb der interessieren-

den Region RO pixelweise ermittelt werden, wobei einzelne demselben Pixel oder Element der Datenstruktur zugeordneten Einträge k(x, y, t) oder Anderungsmaßwerte, die sich innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls rund um den jeweiligen Zeitpunkt t:, ..., ty 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 ROI1 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.

[0051] 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 Anderungsmaßwert mm(x, y, t) für den betreffenden Eintrag oder das betreffenden betreffende Pixel an der Position x, y zum Zeitpunkt t herangezogen werden.

[0052] 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 km,(x, y, t) oder die, gegebenenfalls gewichtete, Summe km,(x, y, t) ermittelt. Anschließend wird der Anderungswert durch Bildung der Differenz der beiden so erstellten Mittelwerte oder Summen kmi(x, y, t); kma(x, y; t) gebildet und als Anderungsmaßwert mm(x, y, t) herangezogen.

[0053] Eine besonders einfache Möglichkeit zur Bestimmung eines akkumulierten gesamten Maßes für die zeitliche Anderung des Höhenprofils H zu einem Zeitpunkt t;, ..., tp für die interessierende Region RO11 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.

[0054] 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.

[0055] Daneben bestehen auch noch andere Möglichkeiten zur Festlegung der Funktion h(x), beispielsweise kann für den Fall der Überschreitung des Schwellenwerts TH; 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

der Überschreitung des Schwellenwerts TH; durch das Argument x bzw. durch den jeweiligen Wert der Bewegungskarte MM1 zurückliefert:

h(x) = {Wenn x

[0058] 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, Za, in denen die zeitliche Bewegungsfunktion g(t) dem jeweiligen vorgegebenen Muster entspricht, als Zeitabschnitte Z;, Z>, Zs mit signifikanten Änderungen oder Bewegungen der Person 1 erkannt werden.

[0059] Im vorstehend dargestellten ersten Verarbeitungsschritt b) wurden einzelne Zeitabschnitte identifiziert, In denen sich jedenfalls Bewegungen bzw. Anderungen im Höhenprofil für die betreffende Person 1 befinden. Im Folgenden wird nunmehr dargestellt, wie sich in den Zeitbereichen, die zwischen den Zeitabschnitten Z:, Z;, Z: 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.

[0060] Um diese rauschbedingten Artefakte zu vermeiden, wird in einem folgenden Schritt c) in den zeitlichen Zwischenräumen L4, L2, L3 zwischen den Zeitabschnitten Z;, Z;, Zs pixelweise ein Rauschwert r(x, y; L1); r(x, y; L2); (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 L4, L2, L3.

[0061] Insgesamt steht nach dieser Kalibrierung für eine zweite interessierende Region ROI2, die insbesondere der ersten interessierenden Region ROI1 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; L:) in Form einer Rauschkarte RM(L+) zur Verfügung. Die Rauschwerte r(x, y; L;) der Rauschkarte Rauschkarte RM(L+) 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 L1 entsprechen. Für jeden zeitlichen Zwischenraum L;, L2, L3 steht jeweils separat eine Rauschkarte RM(L+4), RM(L2), RM(L2) zur Verfügung.

[0062] Ebenso kann für jedes der Pixel innerhalb des zeitlichen Zwischenraums L;, L2, L3 für einzelne im jeweiligen Zwischenraum L;, L2, L3 liegende, überappende oder aneinander anschlieBende, Zeitintervalle jeweils die Standardabweichung der Abstandsmesswerte (d:, ..., dn) oder der Einträge der Datenstruktur ermittelt werden. Der Mittelwert sämtlicher innerhalb des Zwischenraums L;, L2, L3 derart ermittelten Standardabweichungen wird ermittelt und als Wert r(x, y, L) der Rauschkarte RM für das jeweilige Pixel herangezogen wird.

[0063] 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 L4, L>, L3 mit einem Gewichtungswert gewichtet, der zu dem für das jeweilige Pixel bzw die jeweilige Position x, y, in der Rauschkarte RM(L+), RM(L2), RM(L2) ermittelten Rauschwert r(x, y; L1); (x, y; L2); (x, y; L3) indirekt proportional ist und derart jeweils für jedes Pixel bzw jeden Eintrag der Datenstruktur jeweils ein normalisierter Abstandsmesswert e(x, y; U) erstellt. Im einfachsten Fall wird der jeweilige normalisierter Abstandsmesswert e(x, y, 1) durch Division des jeweiligen Abstandsmesswerts e(x, y, t) durch den für den jeweiligen Zwischenraum und die jeweilige Position ermittelten Rauschwert r(x, y; L+) ermittelt.

[0064] Anschließend wird jeweils für einzelne Zeitpunkte t innerhalb der zeitlichen Zwischenräume L;, L2, L3 jeweils eine weitere Bewegungskarte MM (t) durch pixelweise Bildung eines weiteren lokalen Anderungsmaßwertes mm>(x, y, t) durch Ermittlung der zeitlichen Anderung 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.

[0065] 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 (Fig. 6). Dabei werden jedoch dieselben Grundsätze verwendet, die auch bei der Erstellung der zeitlichen Bewegungsfunktion g(t) herangezogen wurden,

[0066] Wiederum können dabei die einzelnen weiteren lokalen Änderungsmaß werte mm„(x, y, t) der weiteren Bewegungskarte MM2 innerhalb der zweiten 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 Anderungsmaßwerte mm„,(x, y, t) herangezogen werden, wobei jedoch anstelle des Schwellenwerts TH: auch ein anderer Schwellenwert TH» herangezogen werden kann.

[0067] In weiterer Folge ist es möglich, durch eine Analyse der weiteren Bewegungsfunktion g'(t) durch Schwellenwertvergleich mit einem Schwellenwert THv oder durch Mustervergleich weitere Zeitabschnitte von Yı, Yo, Ya von Anderungen des Höhenprofils H zu identifizieren, die von Körperbewegungen der Person 1 herrühren.

[0068] Grundsätzlich können die in den Zeitabschnitten Z;, Z,, Z: wie auch die in den weiteren Zeitabschnitten Y-, Yo, Ya ermittelten Bewegungen als Körperbewegungen der betreffenden Person 1 identifiziert werden.

[0069] Die konkrete Auswahl der interessierenden Regionen RO11, ROI2 kann, wie bereits erwähnt, grundsätzlich auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, insbesondere kann die betreffende Region ROI1, ROI2 dadurch ausgewählt werden, dass eine interessierende Region RO11, ROI2 innerhalb des Betts ausgewählt wird, an der sich üblicherweise bei normaler Schlafposition die interessierenden Körperpartien befinden.

[0070] Bevorzugt kann die zweite interessierende Region ROI2 auch größer ausgebildet sein als die erste interessierende Region ROlI1 oder die erste interessierende Region RO11 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 Uberschätzen 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.

[0071] Eine weitere besonders bevorzugte alternative Festlegung der interessierenden Regio-

nen, 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 ROl1 oder Regionen ROl1a, RO, ... festgelegt werden.

[0072] 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 ROl1a, ROI1b, ..., RO1d, festgelegt werden.

[0073] Die Festlegung der zweiten interessierenden Region ROI2 kann wie vorstehend beschrieben auch dadurch erfolgen, dass die zweite interessierende Region ROI2 der jeweiligen interessierenden Region gleichgesetzt wird oder als diese enthaltend festgelegt wird.

[0074] 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 ROl1a, ROI1b, ROI1c, RONMd 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.

[0075] 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.

[0076] 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 L+, L2, L3 durchzuführen, wenn der den jeweiligen Zwischenraum L+, L2, L3s beendende Zeitabschnitt Z-, Z,, Zs von Anderungen jeweils erkannt wurde. In diesem Fall kann bereits der Rauschwert für den jeweiligen Zwischenraum L;, L2, L3 ermittelt und die Bestimmung der weiteren Zeitabschnitte Yı, Yo, Ya 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.

Patentansprüche

1. Verfahren zur Detektion von Körperbewegungen einer schlafenden Person (1), wobei laufend zu aufeinanderfolgenden Aufnahmezeitpunkten (t, ..., to) mit einer auf die Person (1) gerichteten Bildaufnahmeeinheit dreidimensionale Aufnahmen der Person (1) erstellt und ermittelte Abstandsmesswerte (d;, ..., dfn), 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 (+, ..., tv) 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 (RO11) ausgewählt wird,

b) Zeitabschnitte (Z;, Z2, Za) von Anderungen des Höhenprofils (H) der ersten interessierenden Region (ROI1), deren Maß einen vorgegebenen ersten Schwellenwert (THz) übersteigt, sowie zeitliche Zwischenräume (L;, L2, L3) zwischen diesen Zeitabschnitten (Z:, Z2, Za) bestimmt werden,

c) für jeden der zeitlichen Zwischenräume (L;, L2, L3) pixelweise ein Rauschwert (r(x,y)) des Höhenprofils (H) bestimmt wird, ”

d) weitere Zeitabschnitte (Yı, Yo, Ya) von Anderungen des Höhenprofils (H), deren Maß einen zweiten Schwellenwert (THv) übersteigt, in den zeitlichen Zwischenräumen (L4, L2, L3) unter pixelweiser Berücksichtigung des jeweiligen Rauschwerts (r(x,y)) bestimmt werden, und

e) jeweils die in den Schritten b) und d) identifizierten Zeitabschnitte (Z:, Z,, Zs) und weiteren Zeitabschnitte (Yı, Yo, Ya) von Anderungen 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 (d:, ..., dn) zur Festlegung jeweils eines Punktes (P) im Raum aufweist, wobei die einzelnen Abstandsmesswerte (d;, ..., 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 (t;, ..., to) 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 (d;, ..., dn) des Höhenprofils (H) bestimmt werden

- die Matrixdatenstruktur erstellt wird, indem die an den jeweiligen Positionen aufgenommenen Abstandsmesswerte (d+, ..., dn) an den den Positionen im Raster entsprechenden Speicherpositionen in der Matrixdatenstruktur abgespeichert und zur Verfügung gehalten wer-

den. - wobei eine Anzahl von Speicherpositionen der Datenstruktur, in denen Abstandsmesswerte (d:, ..., dr) abgespeichert sind, die den Abstand eines vorgegebenen Körperteils oder Kör-

perbereichs der Person (1) in Abhängigkeit vom jeweiligen Referenzpunkt oder Referenz-

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bereich (21) angeben, als eine erste interessierende Region (ROI1) im Höhenprofil (H) festgelegt wird,

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 Anderungsmaßwerts als Maßwert für die Anderung der einzelnen Abstandsmesswerte (d;, ..., dn) der Punkte des Höhenprofils (H) in der ersten interessierenden Region (ROl11) erstellt wird.

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 (ROl1) 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 (d;, ..., dn) der Punkte des Höhenprofils (H) erstellt wird.

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 (RO11) angewendet und zeitpunktweise eine Akkumulation über die erhaltenen Werte der Bewegungskarte (MM1) durchgeführt wird und derart eine zeitliche Bewegungsfunktion g(t) erhalten wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass für eine Anzahl an Einträgen (k(x, y, t)) der Matrixdatenstruktur der Bewegungskarte (MM1) der ersten interessierenden Region (ROl1), die jeweils innerhalb eines Zeitintervalls vor dem jeweiligen Zeitpunkt (t) und eines Zeitintervalls nach dem jeweiligen Zeitpunkt (t) im selben Pixel an der Position x, y, aufgenommen wurden, jeweils ein Mittelwert oder jeweils eine, gegebenenfalls gewichtete, Summe ermittelt wird, wobei anschließend der Anderungswert durch Bildung der Differenz der beiden so erstellten Mittelwerte oder Summen gebildet und als Anderungsmaßwert mm(x, y, t) herangezogen wird.

Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Akkumulation über die erhaltenen Werte der Bewegungskarte (MM1) eine Summenbildung über die erste interessierende Region (ROI1) durchgeführt und derart die zeitliche Bewegungsfunktion g(t) erhalten wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ak-

kumulation eine Funktion (h) auf die einzelnen Werte der Bewegungskarte (MM1) angewen-

det wird, wobei diese Funktion (h) einen Schwellenwertvergleich mit einem vorgegebenen

Schwellenwert (TH) vorsieht, und die Funktion (h) im Falle des Unterschreitens des Schwel-

lenwerts (TH+) einen Nullwert zurückliefert, und im Falle der Überschreitung des Schwellen-

werts (TH)

- 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.

Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) zur Identifikation von Anderungen des Höhenprofils (H) der ersten interessierenden Region (ROl11) 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 Anderungen erkannt werden.

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) eine Rauschkarte (RM) für jeden der zeitlichen Zwischenräume (L+, L2, L3) durch pixelweise Ermittlung des Rauschens der einzelnen Abstandsmesswerte (d;, ..., dA) in einer zweiten interessierenden Region (ROI2) erstellt wird,

insbesondere wobei innerhalb des jeweiligen Zeitraums jeweils für einzelne Zeitintervalle die Standardabweichung des Abstandsmesswerts (d:, ..., dn) ermittelt wird und ein Mittelwert

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sämtlicher innerhalb des Zeitraums derart ermittelten Standardabweichungen ermittelt und als Wert der Rauschkarte für das jeweilige Pixel herangezogen wird.

Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die

ermittelten Abstandwerte (d;, ..., dp) mit einem Gewichtungswert gewichtet und derart nor-

malisierte Abstandsmesswerte (e;, ..., 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 Anderung 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 (e+, ..., en) der Punkte des Höhenprofils (H) erstellt wird.

Verfahren nach Anspruch 11, 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, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass für eine Anzahl an Einträgen (k(x, y, t)) der Matrixdatenstruktur der weiteren Bewegungskarte (MM2) der zweiten interessierenden Region (ROI2), die jeweils innerhalb eines Zeitintervalls vor dem jeweiligen Zeitpunkt (t) und eines Zeitintervalls nach dem jeweiligen Zeitpunkt (t) im selben Pixel an der Position x, y, aufgenommen wurden, jeweils ein Mittelwert oder jeweils eine, gegebenenfalls gewichtete, Summe ermittelt wird, wobei anschließend der Anderungswert durch Bildung der Differenz der beiden so erstellten Mittelwerte oder Summen gebildet und als Anderungsmaßwert mm2(x, y, t) herangezogen wird.

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.

Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, 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 (ft) vorsieht, und die Funktion (h) im Falle des Un-

terschreitens des Schwellenwerts (t') einen Nullwert zurückliefert, und im Falle der Uber-

schreitung des Schwellenwerts (f'n)

- 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.

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) zur Identifikation von Anderungen 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 (THvy) übersteigt, als weitere Zeitabschnitte (Y-ı, Yo, Ya) mit Anderungen erkannt werden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, - dass die zweite interessierende Region (ROI2) größer ist, als die erste interessierende Region (RO11), und/oder

-dass die zweite interessierende Region (ROI2) die erste interessierende Region (ROl11) enthält, und/oder

-dass die zweite interessierende Region (ROI2) der ersten interessierende Region (ROl11) entspricht.

17. Verfahren nach einem vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste interessierende Region (ROl11) und/oder die zweite interessierende Region (ROI2) im Höhenprofil (H) vorab festgelegt werden, insbesondere derart, dass die erste interessierende Region (ROI1) und/oder die zweite 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 (ROl1a, ROlI1b, ..., ROI1c) im H6öhenprofil (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 (ROl1a, RO1b, ..., RO), 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 (ROl1a, ROlI1b, ..., ROl1c) 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 (t, ..., 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 (ROl1a, ROlI1b, ..., ROl1c) das jeweilige Rasterelement (R) festgelegt wird, und

- dass bei Detektion von Anderungen des Höhenprofils (H) im jeweiligen Rasterelement (R) mittels des Körpermodells das betreffende Rasterelement einem Körperteil zugeordnet und eine Bewegung dieses Körperteils festgestellt wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

h(x) = {Wenn x

Patentansprüche

dadurch gekennzeichnet, dass

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werts (TH)

- einen vorgegebenen Wert zurückliefert,

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in der Rauschkarte (RM) ermittelten Rauschwert indirekt proportional ist, und

in einem zweiten Schritt

schreitung des Schwellenwerts (f'n)

- einen vorgegebenen Wert zurückliefert,

20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche

dadurch gekennzeichnet, dass

10.

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werts (TH)

- einen vorgegebenen Wert zurückliefert,

11.

12.

13.

14.

15.

16.

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in der Rauschkarte (RM) ermittelten Rauschwert indirekt proportional ist, und

in einem zweiten Schritt

schreitung des Schwellenwerts (f'n)

- einen vorgegebenen Wert zurückliefert,

20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen