CN105917355B - 用于判定物理、生理和/或生物计量数据和/或用于风险评估的基于相机的跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种跟踪系统，其包括适于拍摄图像的一个或多个相机、一个或多个数据处理单元，所述跟踪系统还包括一个或多个输出或显示单元，其中，所述相机适于观察感兴趣的地理区域，其中，所述一个或多个数据处理单元被配置成检测感兴趣的区域中的移动实体，以便在所述图像中的至少一些中识别参考区间，并且以便分析参考区域从而判定与所述移动实体相关联的至少一个参数，其中，所述参考区间在所述移动实体上或者与所述移动实体相关联。

Description

用于判定物理、生理和/或生物计量数据和/或用于风险评估 的基于相机的跟踪系统

技术领域

本发明一般涉及图像生成和分析技术。此外，本发明涉及使用相机和数据处理单元生成与跟踪有关的数据或参数并判定物理、生理和/或生物计量性质。更具体地说，本发明涉及一种跟踪系统、该跟踪系统的使用和所定义的方法。

背景技术

在现有技术中，提出了用于跟踪运动物体或个体的若干技术。US2013/0188031公开了一种基于人类鉴定的风险识别系统。人被拍摄并基于数据库中针对人的可用的照片数据而被识别。通过跟踪所识别的人体的运动路径，系统能够识别危险情况的可能性。

US2008/0129825公开了一种自主图像产生系统，其包括物体追踪设备、机动相机和相机控制设备。每个被追踪的物体承载发送允许判定物体的位置的信号的位置单元。该系统可用于在体育事件期间例如以自动的方式产生物体或人的图像。

US2011/0208444公开了一种用于测量哺乳动物中的平衡状态和跟踪运动的系统。该系统包括被配置用于附装到哺乳动物的身体部分的带，该带用于感测例如在该带被附装的身体部分处的周围压力。

本发明的目的在于在后者不装备发送器的情况下跟踪运动实体。目的在于非侵入性地、优选在未将任何额外约束施加在运动实体上的情况下跟踪运动实体。本发明的目的在于利用图像分析方法基于相机获取的图像判定与运动实体相关的参数。

本发明的目的在于优选使用一个或多个相机和图像分析方法来产生关于运动实体的状态、位置、速度、取向、距离、运动方向、轨迹、和/或轨迹运动期间所花费的时间段的信息。

在活的个体(诸如人类或动物)的情况下，本发明的另一个目的在于获得：关于(例如在两个参考点之间的)步数、步的大小的信息，生物计量数据，和/或与状态(例如个体的生理状态，诸如呼吸速率、心率、身体的排汗、体温、和身体所经受的约束、力、张力和/或拉伸)有关的数据。

目的在于优选在不物理接触运动实体的情况下(例如在运动实体未装备具有额外重量并需要附装到运动实体的传感器、发送器、或其他数据生成和/或发射单元的情况下)判定这些参数。数据生成单元附装到运动实体上可能以某种方式影响运动实体，本发明的目的在于防止这一点。本发明的目的在于产生如由图像相关数据中所指出的相关数据和参数。

本发明的另一个目的在于例如在交通事故中或在体育事件期间评估运动实体的事故或受伤的风险。具体而言，目的在于在具有事故和/或受伤、或者任何类型的损害的风险的情况下，通常能够产生警告或干预。例如，在马术运动的情况下，目的在于监控马的生理状态，以判定例如是否存在健康损害、受伤或事故的风险。

此外，本发明的目的在于提供与体育事件的参加者相关的数据。例如，目的在于显示与上述特定的数据和参数相关的数据，例如以使体育事件更有趣或被进一步了解。目的在于当体育事件发生时例如向观众或医务人员提供可以实时显示和评论的数据。目的还在于产生可用于生成统计数据的数据，以比较性能、运动轨迹、运动和与竞赛活动相关的其他参数。目的还在于例如通过改进用于识别弱点的轨迹、运动等生成有助于分析和改善运动实体的性能的数据。目的还在于生成可用于统计数据的数据，例如以用于判定可被归类为危险(诸如几乎发生事故)的情况的数量。

另一个目的在于产生与如上所指定的参数相关的数据，其中该数据可以与以下数据相比较：与相同的参数有关但以另一种方式被判定的数据，以便产生冗余数据。更一般地，目的在于提供用于产生数据(若期望其能够与以侵入的方式生成的数据相结合)的方法，该数据例如通过使用放置在运动单元上的传感器和/或发送器产生。

发明内容

在一方面，本发明提供了一种跟踪系统，其包括适于拍摄图像的一个或多个相机、一个或多个数据处理单元，所述跟踪系统还包括一个或多个输出或显示单元，其中，所述一个或多个相机适于和/或定位成观察感兴趣的地理区域，并且其中，所述一个或多个数据处理单元被布置成检测感兴趣的区域中的感兴趣的实体。感兴趣的实体可以是选自感兴趣的物体、人、或动物中的一者或多者。实体可以运动。

在一方面，跟踪系统被配置成在所述图像中的至少一些上识别参考区间，其中所述参考区间在所述图像内的所述实体上或与所述实体相关。

在一方面，跟踪系统的至少一个相机是红外相机并且数据处理单元被配置成识别所述图像中的个体(诸如人或动物)，并根据相机拍摄的图像判定个体的呼吸速率。

在一方面，跟踪系统的至少一个相机是高光谱和/或多光谱相机并且数据处理单元被配置成识别所述图像中的个体(诸如人或动物)，并且根据相机拍摄的图像判定个体的心率。

在一方面，跟踪系统的数据处理单元被配置成根据从个体中拍摄的图像判定个体的排汗。

在一方面，本发明提供了红外相机用于判定个体的呼吸速率的使用方法。在一方面，本发明提供了由红外相机拍摄的连续图像用于判定个体的呼吸速率的使用方法。

在一方面，本发明提供了用于判定个体的呼吸速率的方法，该方法包括通过分析有红外相机生成的连续图像来判定所述速率的步骤。

在一方面，本发明提供了高光谱和/或多光谱相机用于判定个体的心率的使用方法。在一方面，本发明提供了高光谱和/或多光谱相机产生的连续图像用于判定个体的心率的使用方法。

在一方面，本发明提供了用于判定个体的心率和/或脉冲的方法，该方法包括通过分析由高光谱和/或多光谱相机生成的连续图像来判定所述速率的步骤。

在实施例中，本发明的跟踪系统包括高光谱和/或多光谱相机3，其中所述一个或多个数据处理单元5、并且特别是所述图像分析单元6能够在所述个体的皮肤上的参考区间14上检测给定波长或波长范围内的光的变化、并且特别是光强度，并且其中所述数据处理单元5和/或所述图像分析单元7适于根据所述光强度判定所述个体的脉搏跳动和/或心率事件。

在一方面，本发明提供了一个或多个相机和/或由相机产生的一个或多个图像用于判定与个体的排汗相关的参数的使用方法。

在一方面，本发明提供了一个或多个图像用于判定与个体的排汗相关的参数的使用方法，该方法包括根据光从个体的皮肤的反射来判定排汗的步骤。

本发明的跟踪系统可以包括与一个或多个所述生理参数(例如呼吸、心率、排汗)相关的安全规则。因此，如果针对一个或多个这些参数的阈值被满足、被超越(trespassed)和/或降低(undercut)，则该系统判定如在本说明书中的其他地方所定义的不期望的情况。

在一方面，本发明提供了本发明的跟踪系统用于监控、追踪、跟踪和/或显示选自下列项的群组中的一者或多者的使用方法：专业活动、保密和/或安全训练事件和/或保密和/或安全演习、体育事件、和军事训练事件。

在一方面，本发明提供了本发明的跟踪系统用于监控、追踪、跟踪和/或显示体育事件、专业活动、训练事件(诸如保密或安全演习或训练事件)、和军事训练事件的现场的使用方法。

在一方面，本发明提供了本发明的跟踪系统用于在体育和/或训练事件中监控、追踪、跟踪和/或显示运动员的使用方法。

在一方面，本发明提供了本发明的跟踪系统用于在例如训练和/或竞赛期间评估事故(其涉及例如一个或多个个体和/或车辆)和/或个体(例如运动员)的身体伤害的风险的使用方法。

在一方面，本发明提供了跟踪系统用于检测选自下列项的群组中的一者或多者的使用方法：(1)偏离安全规则，(2)事故的风险增大，以及(3)有其他潜在的有害事件。

在一方面，本发明提供了跟踪系统用于降低专业环境中的事故的发生和/或用于提高专业环境中的安全性的使用方法。

在一方面，本发明提供了本发明的跟踪系统用于显示由本发明的跟踪系统所判定的参数的使用方法。优选地，所述参数被实时显示。

在一方面，本发明提供了用于监控、追踪和/或跟踪物体和/或个体的方法，该方法包括提供本发明的跟踪系统以及通过该系统监控、追踪和/或跟踪物体和/或个体的步骤。

在一方面，本发明提供了通常用于在选自下列项的群组中的事件期间收集信息和/或判定物体和/或个体的一个或多个参数：专业活动、专业和/或保密或安全训练事件、体育事件和/或训练事件。在实施例中，该方法包括以下步骤：产生所述物体和/或个体的图像和/或图像的序列；根据所述一个(或多个)图像计算所述信息和/或一个(或多个)参数。

这里提出的与现有技术方案相反的大多数创新是有利的，这是由于它们不对实体进行任何约束，后者从远处被观察并且无需承载特殊的、主动或被动的元件。为了做到这一点，使用对可见光敏感并在红外和/或紫外光谱内的相机。对不同波长范围敏感的相机(例如标准相机、红外相机、紫外相机和/或多光谱或高光谱相机)的结合通过对图像进行处理和分析增加了所检索到的参数的可靠性。这样的参数例如是物理参数(诸如轨迹、运动方向、位置、速度、对于一定距离的步数)、或生理参数(诸如一个或多个实体的呼吸速率、心率、心律、体温、呼吸、呼吸速率、排汗、和皮肤电性能)。以这种方式获得的数据可以与由本地安装的微系统中所检索的数据相结合，该微系统经由无线连接网络(例如基于光学或无线电波的设备)连接到中央设备。

由于本发明的能够测量物理、生理、和/或生物计量参数的跟踪系统，以上提及的问题得以解决。

本发明的其他方面和优选实施例在下文和所附的权利要求中得以限定。根据以下给出的优选实施例的描述，本发明的其他特征和优点对于本领域的技术人员而言将变得清楚。

附图说明

图1示意性地表示根据本发明的实施例的跟踪系统，其使用两个摄影机，一个对红外光敏感、允许快速并可靠地识别骑马骑手，并且另一个相机对可见光敏感、允许对骑手或他的动作进行详细地分析。

图2以更详细的方式示意性示出了本发明的实施例的数据处理单元。

图3a和图3b示意性地表示包括具有不同的视野的多个相机的跟踪系统，以便增大所监控的区域(图3a)，或者在区间由多个相机覆盖的情况下，用于增大可观察性的程度或水平和/或建立不同的角度和/或视点(图3b)。

图4示意性示出了根据本发明的实施例的跟踪系统，该系统包括高光谱相机，其在从700至1100nm的范围内具有至少20nm的光谱分辨率。这种类型的相机与合适的数据处理单元相结合能够区分活体的呼吸速率。

图5示意性示出了根据本发明的实施例的图像采集系统，其包括适于遵循马的轨迹并判定关于步数/步幅和/或步长/步幅的信息的跟踪系统。该信息被显示在屏幕上。

图6示意性示出了根据本发明的实施例的数据的生成及其存储和显示。在本实施例中，若干运动物体个体被识别，使得所采集的参数可用于在不同的个体之间进行比较。

图7示出了根据本发明的实施例的用于跟踪机动叉车的系统。叉车装备有可由图像处理/分析系统容易识别的标记。图像的分析生成可与规则进行比较并且此后可存储在加密数据库中的数据，为了统计的目的，用户可以查询数据库。如果数据保护条件允许，用户可以访问与统计数据分析的结果相关联的特定图像。

图8A到图8C示出由红外相机拍摄的图像，允许检测个体是否配戴安全防护眼镜。

图9A至9C是与图8A-8C所示的图像相对应的技术图。

图10示出了由本发明的跟踪系统的配置为检测操作人员是否携带安全帽的可见光(RGB)相机所拍摄的图像。

图11是与图10的图像相对应的技术图。

图12A和12B示出了根据本发明的实施例所生成、处理和/或分析的热像图。呼气事件可以在图12A中被识别到，并且在图12B中被视为不存在。通过判定一个或多个吸气-呼气周期的持续时间，数据处理系统能够判定个体的呼吸速率。

图13A示出根据本发明的实施例的由高光谱相机在一段时间内捕捉的堆叠的图像数据。在附图中，图像数据以水平示出的线型的形式被捕捉，其中，捕捉的第一图像/线呈现在附图的顶部。

图13B示出在图13A中生成的图像数据的分析的结果。由于光强度的变化，重复图案变得明显，数据处理单元、特别是分析单元可以用它来判定个体的心率，从此开始图像日期被创建。

图14是RGB(可见光)相机所拍摄的照片，其根据本发明的实施例被校准，以包含表示地面上的位置的网格或坐标系。

图15是允许对本发明的实施例的系统中使用的相机进行快速几何校正和/或校准的设备，该设备包括经由具有限定距离的柔性连接而连接到彼此的光源。

图16示出了允许快速检测目标实体的红外相机所拍摄的图像，其可用于辅助对RGB图像进行分析的定位算法。

具体实施方式

图1示出了本发明的跟踪系统1的实施例。该系统包括一个或多个相机2、3。第一相机2对可见光敏感，并且第二相机为红外相机3。相机可以拍摄静态和/或单幅图像，但是优选相机中的一者或两者适于拍摄连续的图像，特别是视频和/或影片。该系统还包括一个或多个数据处理单元5，其能够对图像进行分析，如将在下面进一步描述的。数据处理单元优选为图像数据处理单元。本发明的系统还包括一个或多个输出或显示单元10、11。在一些实施例中，输出单元用于显示由一个(或多个)数据处理单元5判定的参数和数据。在其他实施例中，输出单元可以用于采取安全措施，诸如针对由本发明的跟踪系统所判定的风险的发生而产生警告。警告可以是声音相关的警告，在这种情况下，输出单元优选包括扬声器。警告也可以显示在屏幕上或者经由电子信息(诸如电子邮件或短信)传送。其他的安全措施在本说明书的其他地方公开。

在优选的实施例中，跟踪系统被配置成分析与所述实体13相关联的至少一个物理、生理和/或生物计量参数。

相机2和/或相机3适于监控所判定的感兴趣的地理区域12。根据本发明，在感兴趣的区域12中发生的事件是测量和参数判定的对象。感兴趣的区域12可以是所报告的数据令人感兴趣的区域。感兴趣的区域12可以是工作区域和/或专业活动正在发生的区域。感兴趣的区域12也可以是体育活动(例如，比赛和/或竞赛)发生的区域。本发明的系统优选适于产生针对在感兴趣的区域内运动的实体13的数据。

在实施例中，本发明的系统可以用于监控专业活动、训练和/或保密或安全的事件或演习、军事训练事件和/或体育事件。保密和安全培训事件包括例如消防队、警察、救护车、门诊部的培训事件和/或保安人员的培训事件。例如，本发明的跟踪系统可以用来监控消防队的演习。感兴趣的区域优选选择为覆盖整个训练事件和/或事件的相关部分。

在实施例中，体育事件选自竞赛，例如，马术活动(例如赛马和/或骑马越障比赛事件)、团队运动赛事(诸如足球比赛、篮球比赛、手球比赛、棒球比赛、美式橄榄球比赛、英式橄榄球比赛)或者球拍运动赛事(诸如网球比赛、羽毛球比赛)。

实体13可以是物体(例如车辆)或者可以是活的个体(例如人或动物对象)。在图1中，运动实体13是由骑手骑乘的马。图1中进一步示出附属物体18，该附属物体此处为骑马竞赛的障碍。附属物体18可以用作参考物体或参考点，如本说明书中的其他地方所述。

在一些实施例中，跟踪系统1适于和/或被配置成生成实体13的一个或多个物理、生理和/或生物计量参数。当然，仅针对具有各自的参数的活的个体、特别是人或动物来评估生理和/或生物计量参数。例如，本领域技术人员还将理解，只能针对活的个体判定某些物理参数，诸如速度、运动方向、和轨迹。例如，在实施例中，本发明的跟踪系统被配置成判定所述运动物体或个体在所述感兴趣的地理区域12的轨迹16。可以针对活的个体和运动(不是活的)物体来判定后面这些参数。

例如，生理参数的示例是呼吸、心率、排汗、和体温。在优选的实施例中，生理参数是健康参数和/或与个体的健康或健康状况相关联。出于该原因，生理参数可用于建立安全规则。

生物计量参数的示例是与实体的表面相关的参数。例如，在人或动物实体的情况下，肤色、毛发(诸如发色)、以及颜色和/或色彩。

相机2、3优选被选择为用于图像分析，如本发明的系统所预期的。

图2更详细地示出一个或多个数据处理单元5。一个或多个数据处理单元可以是一个或多个计算机的形式。在该方面，词语“数据处理单元”包括复数形式。如图2中所示的数据处理单元5包括检测单元6，其能够检测相机2所捕捉的图像中的感兴趣的运动实体13。注意，在数据处理单元的上下文中，表述“能够”和“被配置成”包括和/或指“被编程为”和/或“包含软件，该软件能够”和/或“运行算法，该算法能够”。当检测感兴趣的运动实体时，检测单元6优选能够将不感兴趣的运动实体与感兴趣的运动实体区分开，例如将观众或裁判的运动与被跟踪的马的运动区分开。一旦检测单元6检测到感兴趣的运动实体，则跟踪单元7被激活。跟踪单元7在影片的连续图像上跟踪运动实体13。在这样做时，由于鉴定随着跟踪发生，所以运动实体也被识别。因此，部分跟踪单元7可以包括鉴定单元8。鉴定单元被配置成识别实体13。例如，实体13被识别为操作人员或特定的车辆和类似物。

在实施例中，所述一个或多个数据处理单元包括检测单元6，其适于检测所述图像4内的所述实体13；跟踪单元7，其适于跟踪在相机2，3所拍摄的连续图像上所检测到的实体13；以及分析单元9，其适于判定与跟踪系统跟踪的所述物体或个体13相关的参数。

在实施例中，本发明的跟踪系统被配置成通过选自下列项的群组中的方法和/或分析识别所述单元13：抛射分析(速度、运动模式)、通过外形辨认、通过视觉或磁性标记(19)的鉴定、通过颜色分析、以及通过表面结构的分析。该单元13可以通过包括所述分析和/或方法中的两个或更多个的组合来辨认。鉴定优选通过所述鉴定单元8来实现。

优选根据以下算法来选择本发明的系统的相机2、3：该算法用于对图像进行分析，和/或允许对单元13进行鉴定或者允许与安全规则相符，同时简化算法的复杂性。在实施例中，本发明的系统包括选自下列项的群组中的一个相机：可见光相机；对红外光敏感和/或捕捉红外光的相机，诸如选自红外(IR)、近红外(NIR)相机和热成像相机的相机；飞行时间相机；短带宽相机、紫外相机、以及本说明书中的其他地方所指出的其他相机。本发明包括两个或更多个不同的或相同的相机的使用。在实施例中，跟踪系统包括能够捕捉紫外(UV)光的相机。

鉴定单元8例如能够辨认在运动实体13上设置的标识19，以有助于鉴定运动实体13。例如，鉴定单元还能够识别运动实体(例如人)，并判定物体(诸如安全装备)。

由跟踪单元7产生的数据被分析单元9接收。分析单元9包含算法和计算机程序，并且能够判定各种参数或情况(特别是由跟踪单元7跟踪的运动实体13的特定的物理、生理和生物计量参数)，或与风险相关联的情况(诸如事故的风险)的发生。图2还示出显示单元10和11，在该显示单元上，由分析单元9计算出的数据以观察者所理解的适当的形式被呈现。本发明考虑到取决于观察者(医务人员、裁判、观众)，不同的数据可以是有用的或必要的，这就是具有不同的显示单元10、11的原因。另外地和/或替代地，一个显示单元10可用于实时显示数据，而另一个显示单元11可用于显示概括性信息，例如涵盖距离、时间段、和/或运动实体的整个性能的信息。例如，显示单元11可用于显示平均值(平均速度等)、或轨迹。在其他实施例中，显示单元用于针对风险或其他不期望的情况的发生产生安全措施。

检测单元6、跟踪单元7、鉴定单元8和/或分析单元9可以是单独的物理实体(例如一个或多个计算机或硬件组件)，或者它们可以是软件组件的形式。在实施例中，数据处理单元5是包括软件和/或硬件组件的一个或多个计算机，该软件和/或硬件组件用作选自下列项的群组中的一者或多者：检测、跟踪、识别和/或分析单元6、7、8、9。

图3A中所示的实施例的跟踪系统1包括多个相机2.1、2.2、2.3，其观察相邻并略微重叠的感兴趣的区域2.1、2.2、2.3。在本实施例中，能在较大的总区域上跟踪运动实体13，较大的区域为单独的区域12.1、12.2、12.3的总和和/或组合。优选地，相机2.1、2.2、2.3同步，以便允许连续跟踪运动实体13。

在实施例中，本发明的跟踪系统包括适于观察和/或产生连续的地理区域12.1、12.2、12.3的图像的多个相机，该连续的地理区域由所述相邻和/或重叠的地理区域12.1、12.2、12.3所形成。

在实施例中，本发明的跟踪系统包括多个相机，其中所述相机被定位成提高和/或优化所述物体和/或个体13的可观察性。

在实施例中，本发明的跟踪系统包括多个相机2.1、2.2、2.3，使得即使例如由于所述物体、个体13和/或标记19相对于所述相机2.1的不利取向，所述物体、个体13和/或标记19不能从所述相机中的一者2.1中检测到，也允许检测物体和/或个体13和/或放置在所述物体和/或个体13上的标记19。

图3B示出根据本发明的实施例的跟踪系统，其中两个或更多个单独的相机2.1、2.2用于观察所定义的感兴趣12.1的地理区域。多个相机2.1、2.2从不同的位置和/或角度观察区域12.1。不同地定位的相机观察定义的地理区域12.1的可用性提高了可观察性的水平，从而增大了以下可能性：至少一个相机捕捉可用于产生和/或检索如本说明书中所定义的数据和参数的图像。类似于图3A，图3B示出相邻和/或略微重叠的地理区域12.1-12.3被观察到，每个区域分别由一对相机2.1和2.2；2.3和2.4；以及2.5和2.6观察到。

例如，监控给定区间(的至少一部分)的两个相机可以是同一类型(例如两个可见光相机)，或者可以是两种不同的类型，例如：(1)可见光和红外相机、(2)可见光相机和高光谱和/或多光谱相机、以及(3)红外相机和高光谱和/或多光谱相机。

在实施例中，本发明的跟踪系统包括至少两个不同的相机：第一相机2和第二相机3，其中所述第一相机和第二相机对具有不同波长和/或波长范围的光敏感和/或捕捉具有不同波长和/或波长范围的光。在实施例中，本发明的跟踪系统包括至少两个不同的相机2、3：第一相机2和第二相机3。优选所述第一相机2能够捕捉可见光并且所述第二相机3能够捕捉红外光。

图4示出跟踪系统在操作期间的实施例。在图4中，参考区间或分析区间14由图像处理和/或分析软件检测和跟踪。在该参考区间14中，进行图像分析例如以判定心率。心率一般表示为每个时间间隔内心跳的数量，例如每分钟的心跳(bpm)。在显示器12上，马的速度和心率(在该情况下，25km/h和67bpm)被实时显示。相机2可以是可见光相机并且相机3可以是红外相机，其由数据处理单元引导和/或控制以捕捉图像30的特写镜头，其中马的头部被检测和被跟踪，以获得包含参考区间14的多个图像数据的图像。

图5示意性示出所述运动实体13(此处为马)在两个障碍物18.1与18.2之间所进行的步数的判定，该两个障碍物也可在感兴趣12的地理区域中用作固定参考点。在由例如相机2拍摄的图像4中，分析区间或参考区间14被识别、跟踪和分析。应用合适的算法，以判定所述运动实体在障碍物18.1与18.2之间所进行的步数/步幅。障碍物18.1与18.2之间的距离可以作为参考距离，并且当运动实体13通过该距离时，可判定实体13在经过该参考距离时的速度。在屏幕12上，可以显示用于覆盖参考距离的步数。步数/步幅可以例如通过分析单元9根据对运动的分析来判定，例如，该分析单元可以判定运动的时间间隔和/或与地表面的接触点32。

图6示意性示出了在跟踪系统所观察到的地理区域内跟踪多个运动个体。在所示的实施例中，跟踪系统用于监控若干竞争者13.1、13.2和13.3同时奔跑的马赛。由数据处理单元5判定的参数在屏幕10和11上示出。屏幕10示出当运动个体前进时表明他们在感兴趣的区域12中的轨迹的概览图像。在实施例中，例如，屏幕10是第一屏幕并且可以被体育事件的公众和/或观众访问。屏幕11示出更多的细节，其包括生理数据，诸如心率(“Heart”)、呼吸速率(“Breath”)、体温(“Temp.”)和排汗(“Skin”)。在实施例中，屏幕11可为裁判和/或医务人员和/或兽医人员使用。屏幕上11所示的数据允许合适的人评估运动个体(例如马)的健康状况。例如，参数允许评估不良事件(诸如疲劳、事故、和/或受伤)的风险。例如，如果不良事件的风险超过预定的阈值，本发明的跟踪系统产生安全的措施，诸如可视和/或可听的警告。为此，该系统包括至少一个安全规则，该安全规则允许系统判定个体的健康是否处于危险中。警告可以呼叫参与者停止比赛，或者可视警告可以显示在屏幕上。以这种方式，参与者可能被迫中断比赛和/或可以退出竞赛，或者可以采取任何其他措施来避免事故和/或伤害。

运动实体的轨迹可以根据运动物体在相机拍摄的连续图像上的位置来判定。在跟踪系统的实施例中，所述数据处理单元5适于通过判定和/或存储所述实体在感兴趣的地理区域12上的相机位置来判定实体13的轨迹16。

通过轨迹的外推，可以得到外推轨迹，其表明运动实体的未来位置。在也将运动实体的速度考虑在内的情况下，可以判定和/或计算运动实体在感兴趣的区域内随时间的未来位置。本发明的跟踪系统优选包括安全规则，该安全规则将运动实体的外推轨迹和/或在特定时间点处的未来位置考虑在内。例如，根据两个或更多个运动实体的外推轨迹、运动方向和/或速度，该系统可判定两个或更多个实体是否相互冲突。在实施例中，该系统包括基于两个运动实体之间(一个运动实体与静止物体之间或者运动实体与可以运动但未运动(例如，由于阻止该实体运动或其停止运动)的实体之间)的碰撞过程存在的安全规则。本发明的系统还可以计算出距计算的或预计的碰撞的剩余时间，并且可以将剩余时间作为安全规则的一部分来考虑。例如，如果基于参数(诸如一个或多个运动实体的外推轨迹、运动方向和速度)预定或预计实体在1分钟以内(例如30、20、15、10或5秒或更少)进入碰撞，则系统可以产生安全措施。

在该方面，注意，在马术竞赛中，能够导致死亡的有害的筋疲力尽是普遍性的问题，该问题由本发明缓解。

图7示出本发明的跟踪系统在专业环境(例如仓库，机动车辆13.1、13.2在其中巡回)中的使用。在这种情况下，感兴趣的地理区域12覆盖车辆13.1和13.2(此处为叉车)于其中操作的区域中的至少一部分。虽然未在图7中示出，本发明设想除了车辆之外还存在一个或多个行人的情况。车辆和用脚前进的人在给定地理区域中共同出现使得本发明的系统的使用更为必要和有利。

为了本发明的目的，“专业环境”或覆盖专业活动的区域优选涉及操作人员执行手动作业和/或操作运动物体、具有运动部件的发动机和/或车辆的环境。典型的专业环境为建筑物、建筑和工业场所、仓库、生产基地、工厂、磨坊、车间、包装货物的场所、运输和/或交换货物的场所、装填和/或运输货物的场所等。

例如，由相机2生成的图像4允许分析单元判定物理参数，诸如行人和/或车辆的位置、方向和/或速度。数据处理单元5适于评估由图像分析单元建立的数据，以判定事故的风险。在跟踪系统检测到危险的情况下，可能会产生警告，其优选例如通过声信号的方式或在屏幕11上被输出。数据优选存储在存储器上(例如在数据库15中)，其允许进行统计分析或者其他分析，例如以改进驾驶员的工作过程和/或行为。数据处理系统5还可以测量声信号，其可用于判定故障的设备或车辆、撞击和/或碰撞的发生。

在实施例中，数据处理单元5被配置成检测、识别和跟踪出现在感兴趣的区域12中的实体13.1、13.2，并判定相关参数(诸如位置、取向、速度)以及将产生的数据与规则(特别是安全规则)相比较。然后，数据处理单元5可以判断是否满足规则的条件，如果满足，触发相应的信号、警告或其他动作。规则的示例是例如行人与车辆的距离、负载车辆(叉车)方向、物体在车辆的路径/方向上的存在、车辆之间的距离。例如，在数据处理单元检测到行人和车辆之间的距离小于由规则定义的参考距离的情况下，产生警告(信号)、和/或工作过程被中断。

在实施例中，本发明的跟踪系统包括一个或多个安全规则，优选若干安全规则的集合。安全规则优选为分析单元9的一部分。跟踪系统优选被编程为包含所述安全规则。安全规则优选与物理、生理和/或生物计量参数相关联。例如，安全规则判定阈值，当阈值被满足、被超越和/或降低(undercut)时，则表明出现了不期望的情况，诸如事故的风险增加。本发明的系统优配置成判定是否有违反任何安全规则，并且在违反的情况下，产生安全措施。

示例性的安全规则是选自下列项的群组中的值和参数：运动实体的速度、两个不同实体13.1、13.2之间的距离、如果实体中的至少一者运动两个实体之间的距离的变化、运动实体13的驱动方向(driving sense)(向前或向后)、装载在运动实体上的载荷的存在和数量、安全装备的存在或不存在以及诸如此类。

例如，车辆(诸如铲车)上的载荷的大小或数量可能影响驾驶员观察。如果负载过大，则跟踪系统能够检测到违反安全规则并采取安全措施。

优选通过分析单元9中所包含的算法连续并实时地监控安全规则。在实施例中，跟踪系统被配置成通过比较所述参数与安全规则来检测或判定选自下列项的群组中的一者或多者的不期望的情况的发生：(1)偏离安全规则，(2)意外的风险增大，以及(3)有潜在的有害事件。

在实施例中，本发明的跟踪系统被配置成根据选自下列项的一个或多个参数检测违反安全规则：实体13.1、13.2的位置、取向、方向、速度；两个不同实体13.1、13.2之间的距离、运动实体与静止实体或物体之间的距离、和运动实体与静止物体或实体之间的运动方向，以及根据前述组合检测违反安全规则。

在活的实体的情况下，当生理参数和/或参数与健康相关时，所述系统优选包括用于针对实体13的健康判定风险的存在的安全规则。

感兴趣的实体13可以包括标记19，如图7中的车辆13.1、13.2所示。标记19有助于通过跟踪单元7和鉴定单元8(图2)来进行鉴别和跟踪。注意，由于物体的轮廓根据视角改变，所以根据运动物体相对于相机的视角，跟踪所定义的感兴趣的运动物体可能是困难的。在这些情况下，标记的使用允许快速并可靠地鉴定和/或跟踪。在其他的实施例中，标记是不必要的，并且因此可以不存在，这是由于相机能够在无需标记的情况下可靠地识别特定的物体。

本发明的跟踪系统尤其用于在紧张或繁忙情况下(通常在工作量增大或专业活动增加的时刻和/或在压力(诸如时间压力、或工作人员上的压力)增大的时刻)避免事故。已经观察到，在这种情况下，操作员往往忽视或忘记安全规则，这是在专业环境中事故在这种情况下更频繁发生的一个原因。

图8A至图8C和图9A-图9C示出了本发明的与专业环境中出现的事故的风险的降低相关的和/或提高专业活动期间的安全性的另一个实施例。图8A-图8C是可通过本发明的跟踪系统1进行分析的原始图像数据(照片)，而图9A-图9C以附图的方式示出了类似的图像。大多数附图标记只插入在图9A-图9C中。

在图8A-图9C中，运动实体13(此处分别是：图8A-至9C中的个体13.1，13.2，13.3)是人类个体。感兴趣的区域12可以是专业的工作场所，如图7所示。或者，跟踪系统的相机可以监控到达工作场所的通道，使得每个操作人员必须在由相机覆盖的更受限制的区域的前方经过。例如，通道可以是操作员13进入工作场所的门或走廊。跟踪系统1被配置成识别个体的头部31，以便判定参考区间14。该系统然后检查安全装备21是否位于参考区间14内或靠近参考区间14。如果期望和/或有用，系统1可被配置成在较大的第一参考区间14内识别更受限制的第二参考区间14.1。例如，在第一步骤中，运动操作员13(13.1-13.3)的头部被识别，以用于界定第一参考区间14，并且在随后的步骤中，操作员的眼睛被识别，以便界定第二较小参考区间。然后在第二参考区间内进行图像分析。在所示的实施例中，该系统被配置成识别第一参考区间14内的个体的眼睛的区域，以便判定第二参考区间14.2的位置。

在所示的示例中，安全装备是安全眼镜21，跟踪系统旨在在参考区间内、特别在操作员的眼睛的位置处识别安全眼镜。

在实施例中，跟踪系统被配置成判定参数，所述参数允许检测不期望的情况的发生。优选本发明的系统使用所述参数以用于检测不期望的情况(诸如违反安全规则)的发生。在实施例中，不期望的情况选自下列项的群组中的一者或多者：(1)偏离安全规则，(2)意外的风险增大，以及(3)有其他潜在的有害事件。在实施例中，跟踪系统在专业环境中检测(1)、(2)或(3)中的任何一者。

在实施例中，所述参数与安全装备物体21在所述参考区间14中的存在或不存在有关。在实施例中，安全装备选自包括下列项的群组：安全眼镜、安全帽、安全头盔、手套、鞋、救生衣、和能见度高的衣服，以及包含前述两种或多种的组合。

在实施例中，例如，安全装备包括特定的标记，或反射光(诸如特定波长的光)的材料。由安全装备所反射的特定的光可以被相机2、3检测。

本发明的跟踪系统可以包括光源。在实施例中，本发明的跟踪系统还包括能够发光的光源20，并且其中所述数据处理单元5适于根据从所述物体和/或个体13的表面反射的光来判定针对所述个体13的参数。例如，救生衣或任何其他的安全装备可以包括反射特定的光(例如IR或NIR光)的材料或表面。优选跟踪系统的相机被选择为当光从材料或表面反射时捕捉特定波长的光，例如在反射IR或NIR光的材料或表面的情况下的IR、NIR或热成像相机。光源优选被选择为产生由材料或表面反射的光，诸如在IR或NIR反射表面的情况下的IR或NIR光源。光源的使用因此可以有助于识别实体和/或安全装备的存在。

在实施例中，本发明的跟踪系统被配置成：如果检测到不期望的情况，则产生安全的措施。以这种方式，跟踪系统用于确保与安全规则的符合性和/或安全规则(诸如在工作期间安全装备的穿戴)的实施。

在图8中，参考区间14中不存在安全眼镜，并且本发明的跟踪系统将采取安全措施，诸如生产警告。在实施例中，安全措施是经由所述输出单元10、11产生可视或可听的信号或消息。

在实施例中，安全措施可以将消息发送给电话或计算机。例如，本发明的系统可以被配置成将电子邮件或sms(短信)发送给与违反安全规则相关的个体的移动电话或智能手机。在实施例中，安全措施也可以是将警报消息发送给违反安全规则的个体的地址、电子邮件地址或电话号码，例如和/或发送给与违反安全规则有关的其它个体，例如发送给由于违反安全规则而遭受增大的风险或不期望的情况的个体。

在实施例中，输出单元包括报警设备，诸如可视警报信号实体(诸如警报灯)、或可听警报实体、或者两者的组合。

例如，如果在工作区的入口拍摄图8A的图像，输出实体可以包括显示警告的屏幕，该警告提醒操作人员以下事实：他/她不符合工作空间内的安全规则。屏幕优选放置成操作员13容易看见，例如紧挨着工作区的入口放置在眼睛的高度处。或者或此外，可以产生可听警告。可听警告可以包括警告音或发出相应的警告的电脑语音。在跟踪系统能够识别各个操作员13的情况下，警告可以参考操作员的姓名做出。例如，电脑语音可以直接呼叫操作员的姓名。在其他的实施例中，安全措施直接中断与违反安全规则或者增大的事故风险或其他潜在的有害事件相关联的过程。以这种方式，跟踪系统可用于直接防止有害事件。

为了做到这一点，跟踪系统优选与物理实体连接并充当物理设备。例如，作为安全措施，跟踪系统可以例如通过阻断门等阻止操作员访问工作空间，或者可以通过远程控制车辆而使车辆停止。在这种情况下，输出实体包括合适的设备来发送由车辆接收的和主动使车辆停止的信号。跟踪系统还可以通知另一个中央处理单元增大的事故风险，所述其他的数据处理单元能够控制车辆、运动物体或具有运动部件的其他机器。

本发明包括跟踪系统产生一个以上安全措施，例如本说明书中陈述的两个或更多个安全措施或者其他安全措施的组合。为了本说明书的目的，安全措施包括目的在于不发生或减少增大的事故风险或其它有害事件的不期望的情况的发生的、或者在发生不期望的事件或情况(诸如事故)的情况下直接提供快速援助或帮助的任何措施。

图8B示出本发明的跟踪系统识别安全装备并且由于操作员13符合安全规则而不产生任何警告的情况。跟踪系统还可以在该情况下产生积极的消息，诸如屏幕上显示的微笑符或鼓励的可听消息。优选本发明的跟踪系统的算法能够将普通装置与安全装备区分开。如图8C中所示，跟踪系统被配置成识别感兴趣的区域14中的普通眼镜24(例如，用于校正视力)的外观，并判定普通眼镜与安全眼镜不同。因此，警告或安全措施还优选在图12的情况下产生。

在图10和图11所示的实施例中，安全装备是头盔21，21.1。图10是RGB相机在工作空间的入口处拍摄的图像4。图11通过附图标记将图10的图像4再现为被更好地图示出的附图。本发明的跟踪系统被配置成识别运动的操作人员13.1和13.2，并判定与每个操作人员(根据本发明，每个操作员为“运动实体13”)相关联的各自的感兴趣的区域14.1和14.2。跟踪系统被配置成分析感兴趣的区域14.1、14.2(此处为：操作员的头部)，并判定安全装备21(此处为：安全帽)在感兴趣的区域14.1，14.2中存在或不存在。在操作员13.1的情况下，在参考区间14.1中没有检测到安全帽，并且警告或安全措施产生，例如如在本说明书中的其他地方列举的可视或可听警告。在操作员13.2的情况下，在相应的参考区间14.2内检测到安全帽21，并且不针对操作员13.2产生警告。注意，分析单元还可以检测由操作员13.1的手携带的安全帽21.1的存在。然而，由于安全帽21.1在参考区间之外不存在，所以仍产生安全措施。在所示的实施例中，安全帽21带有用于促进识别的标记19并且安全帽21.1不带有这种标记。可以在使用或不使用这样的标记的情况下来执行本发明。图像分析的算法必须针对标记是否被使用而调整。由于可以针对不同的情况使用相同的辨认图案(标记)，所以标记的使用能够有利于算法。

在实施例中，安全装备21包括标记19，其允许跟踪系统的分析单元迅速识别对安全装备的存在。标记21可有利于在参考区间14中检测安全装备的存在。在其他的实施例中，分析单元被配置成甚至在无需标记情况下识别特定的安全装备21(头盔、安全眼镜等)。是否使用标记可取决于各种因素，诸如由单个相机覆盖的区域、相机的质量以及由跟踪系统并且特别是系统(图2)的鉴定单元8所使用的算法的质量。例如，在图1的情况下，可见光敏感相机用于监控到达工作空间的通道的相对受限的区域。虽然该系统即使在未使用标记的情况下也可以很好地识别头盔，但是由于相对小的区域12(对比图)被覆盖，所以标记在安全帽21上的使用是可选的。还需注意，有些安全装备(诸如眼镜)可能为施加标记提供了很小的空间，这就是在图8A至图9C中所示的实施例中，没有使用标记用于检测安全眼镜的存在或不存在的原因。

在一些实施例中，本发明的系统观察偏离安全规则的发生。例如，跟踪系统使用用于检测违反安全规则的一个或多个参数。这样的安全规则可以需要操作人员穿戴安全装备或者为针对车辆和机器的处理和/或操作的规则。例如，安全规则可以包括速度限制、车辆之间或者车辆与静止物体或操作员之间所需的距离。此外，本发明的系统可以根据运动实体的运动(轨迹或外推轨迹)的方向、实体的速度并且根据其他实体(诸如操作人员或静止物体)的存在和/或行为检测增大的事故风险的发生。优选在检测到违反安全规定和/或事故的风险增大时，尽快采取安全措施。

当现有技术使用由实体承载的定位设备报告移动实体的位置时，虽然与传感器等的结合可以导致更精确和/或更可靠的参数，但是本发明的跟踪系统仅基于图像相关数据来操作并且是本发明的一些实施例中所设想的。

在优选的实施例中，用于本发明的目的的至少一个相机在跟踪任何运动实体之前被预先校准和/或安装。例如，一旦相机被安装以观察感兴趣的特定区域12，相机的透镜的偏差由数据处理单元判定并补偿。优选应用产生偏差被校正的图像的算法。在第二步骤，基于图形的网格定位系统被应用到由相机建立的图像，使得图像中任何给定的像素/位置可以归因于图像中所示的地面上的位置。这可以通过使用定位在已知的距离和角度处(例如，在设置于观察区域(图15)上的地面上的方形的角部中)的led信号来执行。按照投影几何学的规则，可以完成所需的判定。相机提供的图像4中可见的地面现在被表示为坐标系17。由相机捕捉的图像中的每个像素或位置现在可以分配给一位置，该位置可以根据坐标系17的两个轴的值来表示。换句话说，图像的落入该坐标系中的任何像素对应于一位置。在不具有地表面的区域中的图像像素不代表任何位置。例如，在图14的图像的上部中，在该上部中，壁可见。

在实施例中，所述数据处理单元5适于将由所述一个或多个相机拍摄的图像上的位置与所述地理区域12的地面上的位置相关联。在实施例中，所述数据处理单元5适于根据所述图像(4)中的所述实体的位置和/或根据所述参考区间14的位置判定在所述地理区域12的地面上的位置。

在实施例中，感兴趣的地理区域12是大致平坦和/或平滑的表面。如果区域12包括凹凸部，数据处理单元5可以忽略它们，并考虑区域是平滑的。

在实施例中，本发明的跟踪系统的所述数据处理单元5适于通过产生坐标系1)来校准一个或多个相机的图像4，其中，所述坐标系17中的位置A表示在所述感兴趣的地理区域12上的位置，其中，所述数据处理单元5被配置成使所述坐标系17与由所述相机生成的所述图像4相关联，和/或其中基于所述坐标系16由所述相机拍摄的所述图像的任何像素可以归因于所述地理区域12的位置。在实施例中，所述图像分析单元9适于判定在所述地理区域12中实体13与地面相接触的位置。

图15示出了可用于对本发明的实施例的系统中所使用的相机进行快速几何校正和/或校准的设备33。该设备包括具有确定的长度的柔性带或绳35。光源34设置在具有确定的几何形状的散布和/或展开设备的四个角部中。在所示的设备中，光源还位于设备的中心，在该中心处，矩形的对角线交叉。可以使用具有一个或多个波长的光源的组件或光源34，使得待校准的相机对光源进行检测。在所示的设备33中，每个光源是包括两个光源(一个发射可见光(图15中的光源34中的小空心圆)，另一个是红外光(图15中的光源34中的小实心圆))的组件。以这种方式，设备33优选用于校准对不同的光波长敏感的那些相机。为了校准相机，设备33散布在感兴趣的地理区域12中的不同位置处，并且数据处理单元5通过使用由光源34产生的信号来对相机进行几何校准。数据处理单元使用光源之间的已知的距离来校准相机。

图14是从感兴趣的地理区域12中(此处为骑马越障比赛过程的现场)拍摄的图像。相机已被校准，使得坐标系或网格17可与图像重叠。优选以稳固的方式固定、定位相机，或者判定相机的特定位置和调整，使得如果以该特定的视野拍摄图像，任何像素能够与地面上的位置相关联。例如，如果相机被机动地定向到另一个感兴趣的区域，优选存储相机已经被校准的位置，使得可以在随后的时间点自动调整相同的位置。

如从上文中变得清楚的，本发明的实施例的跟踪系统1的数据处理单元5具有用于判定所检测的实体在感兴趣的地理区域12中的位置所需的信息。首先，由检测单元6检测感兴趣的运动物体的存在。一旦单元7开始对运动实体进行跟踪，分析单元9能够判定被跟踪的物体的位置。

如果相机被定位成产生立体图，所检测的实体13在图像4上的最低点可以用作实体在区域12中的位置。例如，在立体图或主视图中，最低点通常是实体13(例如运动个体)与地面相接触的点，这就是使用坐标系17识别该点的位置的原因。另一方面，如果相机被定位在顶部，以便提供关于所感兴趣的地理区域的俯视图，图像分析实体9优选判定所检测的实体的中心并使用该中心在坐标系中的位置，以判定实体在地理区域中的位置。

数据处理系统5并且特别是图像分析实体9可以根据实体在给定时间点的位置来判定若干参数。具体地，轨迹和速度可以被判定。根据轨迹，能够判定运动方向以及运动实体的取向。

在实施例中，本发明包括在感兴趣的区域12中追踪活的、哺乳动物的个体的骨骼。在实施例中，本发明的系统可以是例如用于骨骼追踪的Kinect硬件组件和/或可商购的SDK软件开发包。骨骼追踪可以例如用来判定活的个体的取向，和/或用于判定例如在给定的距离或行程内由个体所进行的步数/步幅。

在实施例中，本发明包括判定在感兴趣的地理区域内的活的个体呼吸速率。呼吸速率可以使用一个或多个红外光和/或热成像相机(例如，特别当环境温度与个体的体温完全不同时)来判定。

在实施例中，本发明的系统1例如除了可见光相机2(图1)之外还包括至少一个红外相机3。为了判定由红外相机拍摄的图像内的感兴趣的区间，可以使用图2中所公开的类似的处理单元。具体地，跟踪单元和/或鉴定单元可以识别运动个体的头部31并在头部的取向方向上跟踪头部和/或头部前方的区域(图12A和12B)。在图12A和12B中，图像分析单元优选分析的感兴趣的区间14在图像的左半边的中央。通过在一段时间内判定图像中的差异，可以使用合适的算法推导出呼气(图12A)和吸气(图12B)的周期，并且可判定呼吸速率。

注意，图12A和图12B中的图像被处理，以便以黑色示出超过阈值亮度值的像素。以这种方式，呼气的鉴定变得容易。

如果热成像相机3用于判定呼吸速率，例如该相机可以设置在稳固的位置处，如上所述。在这种情况下，相机优选装备有所需的分辨和/或检测能力，包括大矩阵的敏感像素，允许对相机拍摄的图像的比较小的区域进行可靠地分析。

在另一个实施例中，可以使用具有相对较低的分辨率和/或检测能力的热成像相机3。例如，可以使用机动相机，使得它可被定向到具有运动实体13的感兴趣的特定区间。例如，数据处理单元5可以驱动红外相机3的电机，以保持它朝运动实体13定向。数据处理单元5可以使用运动实体的位置，如在可见光相机2的帮助下所判定的，如本说明书中的其他地方所述。或者，红外相机3可以被连接到包含其自身的检测、跟踪和分析单元的数据处理单元，使得红外相机基于从红外相机本身中所得到的图像朝运动实体定向。

如果红外相机实时朝向运动实体13追踪，则至少只要跟随运动物体，就可以产生连续的图像。可以分析这些图像以判定呼吸速率，如上所述。

在实施例中，本发明的跟踪系统包括对红外光敏感和/或捕捉红外光的至少一个相机。优选跟踪系统包括选自红外(IR)相机、近红外(NIR)相机、和热成像相机中的相机。

在本发明的实施例中，如果本发明的系统1包括两个或更多个相机，两个相机可以定向为从选自包括下列项的群组一者或多者中捕捉图像：(1)基本相同的感兴趣的地理区域12；(2)从至少部分不同的感兴趣的地理区域12.1，12.2中；(3)从感兴趣的地理区域12并从感兴趣的地理区域内的(较小)区域中；(4)从感兴趣的地理区域并从感兴趣的地理区域中的视野(view)，其中，视野(view)可以从部分或完全在感兴趣的区域之外的区域捕捉图像，但是其可以捕捉停留在感兴趣的区域中的实体；和(5)从感兴趣的区域12和不感兴趣的区域，其中，后者可以用于校准的目的和/或用于产生参考和/或比较数据，例如，本说明书中所述的一个或多个参数的参考数据。

图16是红外相机拍摄的图像。由于相机得到的活体与背景之间的高对比度，使用红外相机特别有助于快速识别感兴趣的区域内的运动物体。例如，本发明的跟踪系统可以结合红外相机和RGB相机使用，例如，其中红外相机一般用来快速识别运动实体，并且RGB相机除了用于图像分析外，例如还用于从参考区间中检索信息。优选使红外相机和结合红外相机使用的其他相机同步。

本发明包括在显示器11(图4)上显示呼吸速率，任选地连同其他生理数据，如图6所示。

在一方面，本发明提供了被跟踪的个体的心率的判定。图13A和图13B示出例如使用高光谱和/或多光谱相机判定个体的心率。图13A使用定向到身体上的位置处的高光谱相机，此处该位置为普通的颈动脉。一个图像形成为跨越感兴趣的区域的线型，并且相机产生的图像线被布置成一个布置的比其他低，从而产生图9A。

图13A示出由高光谱相机判定的针对特定波长的光强度。与心率相对应的强度中的波动可以通过一些波长看出。例如，图13A中的白色矩形表示将由分析单元9分析的感兴趣14的区间。通过使用图13B中所示的数据，数据处理单元5可以判定个体的心率。

在运动物体的情况下，务必保持相机定向到感兴趣的区间。如上针对呼吸速率的判定所讨论的，设想使用机动相机，该相机被引导以保持面向运动个体的待分析区间。

本发明设想判定在例如感兴趣的地理区域12内的预定位置处的心率。例如当已知个体将通过特定位置时，该解决方案是可能的。例如，在骑马越障比赛的情况下，相机可以定位成观察运动个体(例如马)需要和/或预期减速的区域。在这种情况下，可以在特定的时刻和/或当个体经过特定的、选定的标杆并无需经过整个行程和/或轨迹时判定心率。因此，如果图1-图3中的相机3是高光谱相机，例如，它可能没有观察到与可见相机2相同的地理区域。更一般地，例如第二相机3可以定位或被机动化，以朝感兴趣12的地理区间的选定部分定向。

在实施例中，本发明的跟踪系统包括多个相机2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6，其中所述相机中的一者或多者从感兴趣12.1的地理区域适于从感兴趣的地理区域12.1中-从区域12.1内-从部分或较小的区域中，和/或从不同的位置和/或角度来捕捉图像。

本发明还包括使用例如相机和图像分析工具判定个体的排汗。如相对于其他生理参数(诸如呼吸速率和心率)，相机可以被定位成覆盖与可见相机1相同的地理区域12、或另一个区间、或区域12内的一部分。例如，用于判定排汗的相机可以是可见或高光谱相机。在另一个实施例中，跟踪系统包括IR、NIR或热成像相机，并且其中所述分析单元9适于判定根据IR、NIR或热成像相机获得的所述个体的图像来判定所述个体的排汗的状态。

例如，个体的排汗可以根据来自个体的身体上的光反射的程度来判定。在该方面，设想使用光源(图中未示出)，以有助于检测参数，诸如生理参数。例如，使用光源，当存在排汗时，这加重了反射。例如，可以使用发射偏振光的光源。例如，捕捉反射光的相机可以装备有偏振滤波器，使得不源自偏振光的反射的光能够被移除，以用于分析的目的。或者，可以使用有利于反射的光源。例如，能够相对于个体校准系统，例如判定“反射”和/或排汗的参考值，并且然后判定体育活动(诸如竞赛)期间的排汗。类似心率和呼吸速率，本发明包括在特定的时间间隔和/或在特定位置(例如个体预期经过的行程的标杆)连续跟踪排汗。在实施例中，本发明的跟踪系统1包括一个或多个光源。

本发明包括将例如如本文所述的图像分析技术与其他的分析工具相结合，以例如使所判定的参数更可靠、更精确，或者以例如具有能够用于允许控制跟踪系统的正确操作的冗余数据。其他分析可以包括其他的非侵入性的分析(诸如声纳的测量)、或者放置在运动实体上的传感器的使用。在实施例中，跟踪系统适于例如使用本说明书中的其他地方所指出的微系统生成针对所述实体13的参数的冗余数据。

在实施例中，本发明提供了声音的测量，并且使声纳测量与视觉测量和/或通过视觉判定的参数同步。例如，由马的步伐所产生的噪声发射可用于判定在一段时间内或在轨迹内的步数。通过声音测量所判定的步伐可以与根据相机和数据处理单元5的追踪判定的步伐同步。

在单元或其附属设备(诸如球)中的一者可以携带微系统的情况下，基于无线传感器的网络优选用于与非接触式措施相结合。“微系统”是电路的组件，其承担传感器的功能并能够访问无线传输以用于允许实时使用所传输的信息。微系统与本跟踪系统的结合是本发明的一部分。在实施例中，微系统包括具有传感器26以及用于传输由所述传感器产生的数据的传输系统和/或发送器27的电路。

在实施例中，跟踪系统包括适于承载在所述实体13上或者由所述实体13承载的一个或多个传感器26，其中，所述传感器选自包括下列项的群组中的任何一者或多者：心率传感器、皮电电阻(GSR)传感器、惯性传感器(诸如陀螺仪和/或加速计)、定位与定向传感器(诸如磁强计和GPS传感器)、声音传感器和麦克风、测距仪、压力传感器、允许测向(DF)和/或三角测量的转发器和/或发送器、温度传感器。

在实施例中，本发明的跟踪系统包括接收单元28，其适于接收由放置在所述实体上的发送器27和/或微系统25传输的数据。

在实施例中，本发明的跟踪系统适于根据所述一个或多个相机2、3的图像相关数据并且根据由所述实体13承载的传感器26所生成的数据判定给定的所述实体13的参数。在实施例中，跟踪系统被配置成分别根据所述图像相关数据和所述传感器生成的日期同时或几乎同时并单独地判定给定的参数。以这种方式，跟踪系统从独立源获得相同的参数或类似的参数。日期可被认为是冗余数据，并且可以被用作对照。该系统可以包括用于变换冗余数据的算法，以便使与给定的参数相关但以不同的方式被判定的值适于比较。本发明的系统可以包括取决于冗余数据相对于给定参数的相似性的安全规则。例如，如果从这些来源获得的、与给定参数相关的数据(图像相关数据和传感器相关数据)超过特定的阈值，则得出违反安全规则。

例如，也可以设想使用微系统校准相机和/或自动生成的坐标系(如针对图14所述)，以便允许随后基于图像跟踪物体。在这种情况下，通过将具有图15中所示的光源的设备放置在感兴趣的地理区域的不同区域上，可以省略“人工”校准。

本发明在若干方面与现有技术不同，如下面所指出的(这些区别并不适用于本发明所包括的所有实施例)：

为了允许迅速地检测故障，可以结合跟踪系统实时查询算法的中间值的测试系统与下列项的结合，例如：(1)在简单的情况下与单个相机的结合，(2)与具有视野互补的多个相机的结合，以增大所观察的区间的表面，(3)与立体相机或从不同的角度观察同一区间的多个相机的结合，以监控复杂环境中的行动者。

除了来自可见光谱的可用的信息之外，两个或更多类型的相机还可以使用对象的性质(诸如放热或UV光反射)结合起来进行跟踪。

在一些实施例中，本发明包括跟踪和测量物理、生理和生物计量参数或特性的组合。

在实施例中，本发明包括将跟踪与直接设置在各自的实体13上或实体使用的物体(例如高尔夫球杆或马球棒)上的传感器或标记相结合。

在实施例中，本发明的跟踪系统包括高光谱和/或多光谱相机。根据本实施例，例如，本发明包括将跟踪与高光谱和多光谱相机相结合，以便在不对被跟踪的对象13施加任何影响或作用的情况下检索物理、生理和生物计量参数。

在实施例中，所述一个或多个数据处理单元5、特别是所述图像分析单元9能够和/或被配置成在所述个体的皮肤上的参考区间14上检测光强度的变化。优选所述数据处理单元5、并且特别是所述图像分析单元9适于和/或被配置成根据所述光强度检测水的存在和/或所述个体的排汗。

在实施例中，本发明包括结合适于从对象13的表面得出生物计量特性(毛发、皮肤、(动物的)皮毛、色彩)的光源。

在实施例中，本发明包括采用放置在运动和/或被跟踪的实体13上的标记，以有助于实体13的分类、抛射测量和/或鉴定。

在实施例中，本发明包括采用跟踪信息用于执行轨迹和/或策略的自动对比，例如以便理解和解决逻辑问题，或者在体育事件期间，在赛马期间采用跟踪信息用于追踪马。

在实施例中，本发明包括以自动的方式测量(例如赛马竞赛期间马的)位置、取向、运动方向、速度和步幅。

在实施例中，本发明在访问或未访问相应的图像的情况下，利用跟踪信息来判定事故的风险并提供行动者接近发生事故或几乎发生事故的统计数据。

在本发明的实施例中，跟踪系统结合与以下工具相关联的传感器：该工具与用于将软件或固件的内容装载在系统的一个或另一个组织中，并且以这种方式甚至在初始突发事件的情况下也允许最佳运行。

附图中的附图标记：

1 跟踪系统

2 相机(可见光的)(2.1，2.2)

3 相机(红外的)(3.1，3.2，3.3)

4 由相机拍摄的图像(在附图中示出不同图像的情况下：4.1，4.2，4.3)

5 数据处理单元

6 检测单元

7 跟踪单元

8 鉴定单元

9 分析单元

10 输出或显示单元(屏幕，实时)

11 输出或显示单元(屏幕，轨迹)

12 感兴趣的地理区域

12，12.1，12.2：感兴趣的相邻区域

13 (运动)实体、物体或活的个体

14 在图像上运动物体的参考区间

15 一个或多个数据处理单元的存储单元

16 运动物体或个体的轨迹，例如相对于地面所定义的

17 图像上的坐标系

18 附属物体

19 放置在个体/物体上的标记

20 光源

21 安全装备，诸如安全眼镜、安全帽或安全头盔

22 参考区间外的安全装备(这里：头盔)

23 安全规则/准则

24 与安全装备不同的普通眼镜、常规装置

25 承载在物体/个体上的微系统

26 微系统25中的承载在物体/个体上的传感器

27 微系统25中的发送器

28 接收单元

29 参考物体

30 图像分析区域

31 个体的头部

32 例如与腿部、足部(此处为：马蹄)的地面接触

33 用于相机校准的设备

34 用于相机校准的光源

35 弹性带或绳

Claims (22)

1.一种跟踪系统(1)，其包括适于拍摄图像(4)的一个或多个相机(2，3)、一个或多个数据处理单元(5)、以及一个或多个输出或显示单元(10，11)，其中，所述相机(2，3)适于观察感兴趣的地理区域(12)，其中，所述一个或多个数据处理单元(5)被配置成检测所述感兴趣的区域(12)中的实体(13)，并判定与所述实体(13)相关联的至少一个物理、生理和/或生物计量参数，其中，所述跟踪系统(1)包括安全规则的集合，并且所述安全规则的集合被配置成允许所述跟踪系统通过比较所述参数和所述安全规则的集合根据以下(i)、(ii)和/或(iii)判断不期望的情况的发生：

(i)其中，所述一个或多个数据处理单元(5)被进一步被配置成在至少一些所述图像(4)中识别参考区域(14)，其中，所述参考区域(14)在所述实体(13)上或者与所述实体(13)相关联，并分析所述参考区域(14)，其中，所述与所述实体(13)相关联的参数是安全装备的存在或不存在，并且其中，所述不期望的情况是具有所述实体(13)的安全装备在所述参考区域(14)中不存在；

(ii)其中，所述不期望的情况是事故的风险增大；

(iii)其中，所述实体是活的个体，并且所述参数是生理参数，并且其中，所述不期望的情况是存在针对所述个体的健康的风险；

其中，所述系统还被配置成如果检测到所述不期望的情况则产生安全措施。

2.如权利要求1所述的跟踪系统，其中，所述实体(13)在所述感兴趣的地理区域(12)中运动，其中，所述实体(13)是物体或活的个体，其中，所述一个或多个数据处理单元包括：检测单元(6)，其适于检测所述图像(4)内的所述实体(13)；跟踪单元(7)，其适于在由所述相机(2，3)拍摄的连续图像上跟踪检测到的所述实体(13)；和分析单元(9)，其适于判定与由所述跟踪系统跟踪的所述物体或个体(13)相关的参数。

3.如权利要求2所述的跟踪系统，其中，所述实体(13)是物体，所述物体为车辆。

4.如权利要求2所述的跟踪系统，其中，所述实体(13)是活的个体，所述活的个体为人或动物。

5.如权利要求1或2所述的跟踪系统，其中，所述安全措施选自：经由所述输出单元(10，11)产生可视或可听的信号或消息或者将消息发送给电话机或计算机。

6.如权利要求1或2所述的跟踪系统，其中，所述安全装备选自包括下列项的群组：安全眼镜、安全帽、安全头盔、手套、鞋、救生衣、和高能见度的服装，以及包含前述两个或更多个的组合。

7.如权利要求1或2所述的跟踪系统，其中，所述生理参数选自：所述实体的心率、呼吸、呼吸速率、排汗、和体温。

8.如权利要求1或2所述的跟踪系统(1)，其中，所述一个或多个相机(2，3)包括选自下列项的群组中的至少一个相机：可见光相机；对红外光敏感和/或捕捉红外光的相机；飞行时间相机；短带宽相机；以及紫外相机。

9.如权利要求8所述的跟踪系统，其中，所述对红外光敏感和/或捕捉红外光的相机选自红外(IR)相机、近红外(NIR)相机和热成像相机的相机。

10.如权利要求1或2所述的跟踪系统(1)，其被配置成根据选自下列项的群组中的一个或多个参数来检测违反安全规则：所述实体(13)的位置、取向、方向、速度；两个不同的实体(13)之间的距离、运动实体与静止实体或静止物体(18)之间的距离、和运动实体(13)与静止物体或静止实体(18)之间的运动方向，以及前述各项的组合。

11.如权利要求2所述的跟踪系统(1)，其中，所述一个或多个数据处理单元(5)还包括数据库或存储单元(15)，其中，所述数据处理单元(5)适于将所述分析单元产生的数据存储在所述存储单元(13)上，并且

其中，所述一个或多个数据处理单元(5)适于实时计算一个或多个参数。

12.如权利要求1所述的跟踪系统(1)，其中，所述一个或多个数据处理单元(5)还包括数据库或存储单元(15)和分析单元(9)，其中，所述数据处理单元(5)适于将所述分析单元产生的数据存储在所述存储单元(13)上，并且

其中，所述分析单元(9)适于实时计算一个或多个参数。

13.如权利要求1或2所述的跟踪系统(1)，其中，所述数据处理单元(5)适于使所述一个或多个相机生成的图像上的位置与所述地理区域(12)的地面上的位置相关联。

14.如权利要求1或2所述的跟踪系统(1)，其中，所述数据处理单元(5)适于通过判定和/或存储所述实体在所述感兴趣的地理区域(12)上的连续位置来判定实体(13)的轨迹(16)。

15.如权利要求1或2所述的跟踪系统(1)，其中，所述一个或多个相机(2，3)包括红外相机(3)，其中，所述数据处理单元(5)能够在由所述红外相机(3)拍摄的图像上检测个体(13)的呼气事件和/或区分呼气事件与吸气或未呼气事件，和/或其中，所述数据处理单元(5)适于根据呼气事件随时间的发生和/或再发生来计算所述个体的呼吸速率。

16.如权利要求1所述的跟踪系统(1)，其中，所述一个或多个相机(2，3)包括红外相机(3)，其中，所述数据处理单元(5)包括分析单元(9)，其中，所述分析单元(9)能够在由所述红外相机(3)拍摄的图像上检测个体(13)的呼气事件和/或区分呼气事件与吸气或未呼气事件，和/或其中，所述分析单元(9)适于根据呼气事件随时间的发生和/或再发生来计算所述个体的呼吸速率。

17.如权利要求1所述的跟踪系统(1)，其中，所述数据处理单元(5)适于检测放置在期望于所述感兴趣的地理区域(12)内运动的所述实体(13，13’)上的标记(19)，其中，所述数据处理单元(5)包括适于追踪和/或跟踪所述图像内和/或所述地理区域(12)内的所述标记(19)的跟踪单元(7)，并且

其中，所述数据处理单元(5)适于根据所述标记(19)判定选自包括下列项的群组中的一者或多者：所述实体(13)的身份和所述实体(13)在所述地理区域(12)内的取向。

18.如权利要求1所述的跟踪系统(1)，其中，所述数据处理单元(5)包括鉴定单元(8)和跟踪单元(7)，其中，所述鉴定单元(8)适于检测放置在期望于所述感兴趣的地理区域(12)内运动的所述实体(13，13’)上的标记(19)，其中，所述跟踪单元适于追踪和/或跟踪所述图像内和/或所述地理区域(12)内的所述标记(19)，并且

其中，所述数据处理单元(5)适于根据所述标记(19)判定选自包括下列项的群组中的一者或多者：所述实体(13)的身份和所述实体(13)在所述地理区域(12)内的取向。

19.如权利要求1所述的跟踪系统(1)，还包括光源(20)，其能够发光，并且其中所述数据处理单元(5)适于根据从所述实体(13)的表面上反射的光来判定针对所述实体(13)的参数。

20.如权利要求1或2所述的跟踪系统，还包括适于被承载在所述实体(13)上或由所述实体(13)承载的一个或多个传感器(26)，其中，所述传感器选自包括下列项的群组中的任意一者或多者：心率传感器、皮电电阻(GSR)传感器、惯性传感器、定位和定向传感器、声音传感器和麦克风、测距仪、压力传感器、允许测向(DF)和/或三角测量的转发器和/或发送器、温度传感器，并且

其中，所述跟踪系统被配置成分别根据所述图像相关数据并根据传感器生成数据同时或几乎同时并独立地判定给定的参数。

21.如权利要求20所述的跟踪系统，其中，所述惯性传感器选自陀螺仪和/或加速计。

22.如权利要求20所述的跟踪系统，其中，所述定位和定向传感器选自磁强计和GPS传感器。

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