CN106388418B - 防止跌落装置与基于防止跌落装置的防止跌落方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防止跌落装置与基于防止跌落装置的防止跌落方法。防止跌落装置包括深度摄影机、控制装置以及跌落缓冲装置。深度摄影机可以拍摄视野内的三维图像。控制装置耦接至深度摄影机以接收该三维图像。控制装置可以辨识三维图像中的动态物件，以及界定三维图像中的平台而获得检测范围。控制装置可以根据该检测范围与该动态物件，以决定是否产生控制信号。跌落缓冲装置耦接至控制装置。当跌落缓冲装置接收该控制信号时，跌落缓冲装置可以被触发而即时地移动至动态物件与地面之间，以避免动态物件从平台的跌落。
Description
技术领域
本发明涉及一种监视装置，尤其涉及一种防止跌落装置与基于防止跌落装置的防止跌落方法。
背景技术
现有睡眠监视装置具有配置在床垫上的多个传感器。睡眠监视装置可以利用传感器来感测使用者有没有躺在床上。现有睡眠监视装置必须配合特制的床垫(配置了传感器的床垫)，而无法应用于一般床具。
另一方面，现有睡眠监视装置无法防止使用者从床上跌落至地面。无论如何，当睡眠监视装置经由传感器得知使用者从床上跌落至地面时，使用者可能已经受伤。
发明内容
本发明提供一种防止跌落装置与基于防止跌落装置的防止跌落方法，以防止动态物件从平台跌落至地面。
本发明的实施例提供一种防止跌落装置，包括深度摄影机(depth camera)、控制装置以及跌落缓冲装置。深度摄影机可以拍摄视野内的三维图像。控制装置耦接至深度摄影机以接收该三维图像。控制装置可以辨识三维图像中的动态物件，以及界定三维图像中的平台而获得检测范围。控制装置可以根据该检测范围与该动态物件，以决定是否产生一控制信号。跌落缓冲装置耦接至控制装置。当跌落缓冲装置接收该控制信号时，跌落缓冲装置可以被触发而即时地移动至动态物件与地面之间，以避免动态物件从平台的跌落。
在本发明的一实施例中，上述的控制装置包括拍摄角度计算单元、动态物件识别单元、检测范围决定单元以及判断单元。拍摄角度计算单元耦接至深度摄影机，以接收三维图像。拍摄角度计算单元可以依据三维图像获得深度摄影机在视野内的拍摄方向。动态物件识别单元耦接至深度摄影机以及拍摄角度计算单元。动态物件识别单元可以依据拍摄方向修正三维图像，以获得经修正三维图像。动态物件识别单元可以辨识经修正三维图像中的动态物件。检测范围决定单元耦接至深度摄影机以及拍摄角度计算单元。检测范围决定单元可以界定三维图像中的平台，以及依据拍摄方向修正该平台而获得检测范围。判断单元耦接至动态物件识别单元、检测范围决定单元以及跌落缓冲装置。判断单元可以比对检测范围与动态物件的相互关系，以决定是否产生该控制信号，以触发跌落缓冲装置。
在本发明的一实施例中，上述的拍摄角度计算单元可以从三维图像寻找平面，以及依照平面推算深度摄影机的拍摄方向。
在本发明的一实施例中，上述的动态物件识别单元可以从三维图像获取并建立背景，以及依据该背景从三维图像获取动态物件。所述动态物件识别单元可以将所述动态物件的位置进行世界坐标转换。
在本发明的一实施例中，上述的动态物件识别单元可以辨识动态物件的头、身体、上肢或下肢的位置。
在本发明的一实施例中，上述的检测范围决定单元可以依据由使用者从三维图像中所界定的平台，判断检测范围的水平高度。
在本发明的一实施例中，上述的检测范围决定单元可以判断三维图像中多个平面的水平高度，以及依据这些水平高度而从这些平面中界定其中一个平面作为该平台，以及依据拍摄方向修正该平台而获得检测范围。上述的检测范围决定单元可以将检测范围的位置进行世界坐标转换。
在本发明的一实施例中，上述的判断单元比对检测范围与该动态物件在世界坐标的相互关系，以决定是否产生该控制信号，以触发跌落缓冲装置。其中，当动态物件的身体的位置在检测范围内，以及动态物件的身体的重心的位置超出检测范围，以及动态物件的头与身体的高度低于躺卧范围时，判断单元产生控制信号，以触发跌落缓冲装置。
在本发明的一实施例中，上述的跌落缓冲装置包括自走式缓冲垫或安全气囊。
在本发明的一实施例中，上述的防止跌落装置还包括跌落预警装置。跌落预警装置耦接至控制装置。其中，所述跌落预警装置包括自升式床缘护栏以及警报器。当跌落预警装置被触发时，跌落预警装置即时地阻止动态物件从平台的跌落，以及发出警报以表示所述动态物件即将从所述平台跌落。其中，当动态物件的身体的位置在检测范围内，以及动态物件的头超出检测范围，以及动态物件的头的高度低于躺卧范围时，该判断单元产生该控制信号，触发该跌落预警装置。
本发明的实施例提供一种基于防止跌落装置的防止跌落方法，包括：接收自深度摄影机拍摄视野内的三维图像；通过控制装置，辨识三维图像中动态物件，并界定三维图像中的平台而获得检测范围；根据检测范围与动态物件，以决定该控制装置是否产生控制信号，以触发跌落缓冲装置；以及当跌落缓冲装置接收该控制信号时时，即时地移动跌落缓冲装置至动态物件与地面之间，以避免动态物件从平台的跌落。
在本发明的一实施例中，上述的基于防止跌落装置的防止跌落方法还包括：由控制装置的拍摄角度计算单元依据三维图像获得深度摄影机在视野内的拍摄方向；由控制装置的动态物件识别单元依据拍摄方向修正三维图像以获得经修正三维图像，以及辨识经修正三维图像中的动态物件；由控制装置的检测范围决定单元界定三维图像中的平台，以及依据拍摄方向修正平台而获得检测范围；以及由控制装置的判断单元比对检测范围与动态物件的相互关系，以决定是否触发跌落缓冲装置。
在本发明的一实施例中，上述的获得该深度摄影机在该视野内的该拍摄方向的步骤包括：从三维图像寻找平面；以及依照平面推算深度摄影机的拍摄方向。上述的修正三维图像以获得经修正三维图像的步骤包括：将三维图像进行世界坐标转换，以获得经修正三维图像。
在本发明的一实施例中，上述的辨识经修正三维图像中的动态物件的步骤包括：辨识动态物件的头、身体、上肢或下肢的位置。
在本发明的一实施例中，上述的获得该检测范围的步骤包括：依据由使用者从三维图像中所界定的平台，判断平台的检测范围的水平高度；以及将检测范围的位置进行世界坐标转换。
在本发明的一实施例中，上述的获得该检测范围的步骤包括：判断三维图像中多个平面的水平高度；依据这些水平高度而从这些平面中界定其中一个平面作为该平台；依据拍摄方向修正该平台而获得检测范围；以及将该检测范围的位置进行世界坐标转换。
在本发明的一实施例中，上述的判断单元比对检测范围与该动态物件在一世界坐标的相互关系，以决定是否产生该控制信号，以触发跌落缓冲装置。其中，当动态物件的身体的位置在检测范围内，以及动态物件的身体的重心的位置超出检测范围，以及动态物件的头与身体的高度低于躺卧范围时，由上述的判断单元产生该控制信号，以触发跌落缓冲装置。
在本发明的一实施例中，上述的跌落缓冲装置包括自走式缓冲垫或安全气囊。
在本发明的一实施例中，所述跌落预警装置包括自升式床缘护栏以及警报器。上述的基于防止跌落装置的防止跌落方法还包括：当防止跌落装置的跌落预警装置被触发时，由跌落预警装置即时地阻止动态物件从平台的跌落，以及发出警报以表示所述动态物件即将从所述平台跌落。其中，当动态物件的身体的位置在检测范围内，以及动态物件的头超出检测范围，以及动态物件的头的高度低于躺卧范围时，由上述的判断单元触发跌落预警装置。
基于上述，本发明实施例所述防止跌落装置与基于防止跌落装置的防止跌落方法，其利用深度摄影机监视动态物件与平台的相互关系，因此可以应用于一般环境中而不需要配合特殊的平台。再者，本发明实施例所述防止跌落装置与基于防止跌落装置的防止跌落方法，其利用跌落缓冲装置即时地移动至动态物件与地面之间，因此可以防止动态物件从平台跌落至地面。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明实施例说明一种防止跌落装置的电路方块示意图；
图2是本发明实施例说明图1所示防止跌落装置的应用情境示意图；
图3是本发明实施例说明一种基于防止跌落装置的防止跌落方法的流程示意图；
图4A与图4B是本发明一实施例说明跌落缓冲装置的应用情境示意图；
图5A与图5B是本发明另一实施例说明跌落缓冲装置的应用情境示意图；
图6是本发明另一实施例说明一种基于防止跌落装置的防止跌落方法的流程示意图；
图7是本发明又一实施例说明一种基于防止跌落装置的防止跌落方法的流程示意图。
附图标记说明：
100：防止跌落装置；
110：深度摄影机；
111：视野；
120：控制装置；
121：动态物件识别单元；
122：拍摄角度计算单元；
123：检测范围决定单元；
124：判断单元；
130：跌落缓冲装置；
140：跌落预警装置；
210：床；
220：人；
230：脚座；
240：支柱；
241：上端部；
S310～S340、S610～S650、S702～S744：步骤。
具体实施方式
在本申请说明书全文(包括权利要求)中所使用的“耦接”一词可指任何直接或间接的连接手段。举例而言，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则应该被解释成该第一装置可以直接连接于该第二装置，或者该第一装置可以通过其他装置或某种连接手段而间接地连接至该第二装置。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同标号或使用相同用语的元件/构件/步骤可以相互参照相关说明。
图1是本发明实施例说明一种防止跌落装置的电路方块示意图。防止跌落装置100包括深度摄影机(depth camera)110、控制装置120以及跌落缓冲装置130。在一些实施情境中，深度摄影机110可以被设置于墙壁上，或是设置于天花板。在另一些实施情境中，深度摄影机110可以被设置于床头板(headboard)上(或床头栏杆上)，或是设置于床尾板(footboard)上(或床尾栏杆上)。在又一些实施情境中，深度摄影机110可以被设置于控制装置120上。深度摄影机110可以拍摄视野内的三维图像。视野内可能具有床与人。
举例来说(但不限于此)，图2是本发明实施例说明图1所示防止跌落装置的应用情境示意图。在图2所示的实施例中，脚座230内配置了控制装置120。脚座230上设置支柱240，且在支柱240的上端部241架设了深度摄影机110。深度摄影机110与控制装置120可以依照应用需求而搬移动至任意地点。深度摄影机110可以拍摄视野111内的三维图像。视野111内可能具有平台(例如床210)与动态物件(例如人220或是其他动物)。
图3是依照本发明实施例说明一种基于防止跌落装置的防止跌落方法的流程示意图。请参照图1与图3，在步骤S310中，深度摄影机110可以持续拍摄视野111内的三维图像。也就是说，深度摄影机110可以持续提供三维图像给控制装置120。本实施例并不限制深度摄影机110的实施方式。举例来说，在一些实施例中，深度摄影机110可能包含多台摄像装置。深度摄影机110可以基于多台摄像装置的视角差而求出深度摄影机110至物体的距离。深度摄影机110可以采用现有的立体图像法或其他算法来求得三维图像。
在另一些实施例中，深度摄影机110可能采用主动型的深度图(depth map)传感器。举例来说，深度摄影机110可以采用光切断法(light-section method，即基于三角测量法的原理而求出深度摄影机110至物体的距离)，或是采用飞行时间法(time-of-flightmethod，即计测投射光投射至物体以及从物体反射的反射光，二者的时间差)。在其他实施例中，深度摄影机110可以投射出空间相位不同的多种光图案，且根据形成于物体表面的光图案的位置关系而求出物体表面的三维形状。
控制装置120耦接至深度摄影机110，以接收三维图像。在步骤S320中，控制装置120可以辨识三维图像中的动态物件。举例来说，当图2所示人220在床210上翻身时，控制装置120可以辨识三维图像中正在动作的人220(动态物件)。
在步骤S330中，控制装置120可以界定三维图像中的平台而获得检测范围。在一些实施例中，控制装置120可以提供使用者界面，而由使用者任意界定三维图像中的某一平台(例如图2所示床210)。控制装置120可以依据使用者所界定的平台来决定/获得检测范围。依照应用需求，所述检测范围可以等同于三维图像中的平台的全部范围(例如图2所示床210的全部水平床面)，或是所述检测范围可以略小于平台。举例来说，控制装置120可以将三维图像中的平台的边缘向内退缩一个安全距离，作为所述检测范围。所述安全距离可以依照应用需求来决定，例如所述安全距离设定为3公分、10公分或是其他距离。
在另一些实施例中，控制装置120可以辨识三维图像中的所有水平面，并将最低的水平面定义为地面。基于人体工学，床面高度往往被规范于一个床高范围中。因此，控制装置120可以分别求得三维图像中每一个水平面至地面的距离(即水平面的高度)，并将高度符合床高范围的水平面界定为所述平台(例如图2所示床210)。进一步地，控制装置120可以依据自动界定的平台来决定/获得检测范围。检测范围的决定可参照上一段落的说明而类推，故不再赘述。
跌落缓冲装置130耦接至控制装置120。在步骤S340中，控制装置120可以依据该检测范围与该动态物件的相互关系，以决定是否产生控制信号来触发跌落缓冲装置130。当动态物件(例如图2所示人220)将要从检测范围(例如图2所示床210)跌落至地面时，控制装置120可以产生控制信号给跌落缓冲装置130。当跌落缓冲装置130接收到该控制信号时，跌落缓冲装置130可以被触发而即时地移动至动态物件与地面之间，以避免动态物件从平台的跌落。
本实施例并不限制跌落缓冲装置130的实施方式。举例来说，在一些实施例中，跌落缓冲装置130可能包括自走式缓冲垫。图4A与图4B是本发明一实施例说明跌落缓冲装置的应用情境示意图。跌落缓冲装置130(自走式缓冲垫)具备脚轮(caster)、行走动力机制与缓冲垫。所述缓冲垫的材质可能包括弹簧床垫、泡绵垫、乳胶垫或其他软性/弹性材质。在平常时候，跌落缓冲装置130保持于收纳位置，例如在床210下方，如图4A所示。
请参照图4B，当控制装置120通过深度摄影机110检测到人220(动态物件)突出于床210的边缘，且即将要从床210(检测范围)跌落至地面时，控制装置120可以即时触发跌落缓冲装置130。当跌落缓冲装置130被触发时，跌落缓冲装置130可以从图4A所示收纳位置快速移动到图4B所示承接位置。因此，跌落缓冲装置130可以即时地拦接到从床210跌落的人220。跌落缓冲装置130可以防止人220从床210跌落至地面。在一些实施例中(但不限于此)，跌落缓冲装置130还可以包括警报器，用以发出警报以表示人220(动态物件)已从床210(平台)跌落。
在一些应用范例中，控制装置120还可以通过无线通信方式(或有线通信网络)向远端装置报告监视内容。举例来说(但不限于此)，通过使用局域网络(Local AreaNetwork，简称：LAN)、护士呼叫(nurse call)系统通信网或其他通信接口，控制装置120可以向远端装置进行通信。在一些应用情境中，防止跌落装置100可能被应用于医院的病房、高龄者设施或护理设施等。例如在医院的病房内，当控制装置120通过深度摄影机110检测到人220(动态物件)即将要从床210(检测范围)跌落至地面时，控制装置120除了触发跌落缓冲装置130，还可以向设于医院的医务护理部(nurse center)的远端装置发出警报，以通知医护人员此一人员跌落事件。
在另一些实施例中(但不限于此)，跌落缓冲装置130的缓冲垫可以配置一或多个传感器。当经触发的跌落缓冲装置130检测到缓冲垫已经承接到人220(动态物件)时，跌落缓冲装置130将保持于图4B所示承接位置，且控制装置120和/或跌落缓冲装置130可以发出警报以通知照护者。当经触发的跌落缓冲装置130没有检测到人220(动态物件)，表示人220可能跌落在地面(或人220自行从跌落缓冲装置130爬回床210)，因此跌落缓冲装置130从图4B所示承接位置自动回复至图4A所示收纳位置，且发出警报以通知照护者。
在另一些实施例中，跌落缓冲装置130可能包括安全气囊(类似汽车驾驶舱内的防撞安全气囊)。图5A与图5B是本发明另一实施例说明跌落缓冲装置的应用情境示意图。跌落缓冲装置130(安全气囊)具备囊皮与自动充气机制。在平常时候，跌落缓冲装置130保持于未充气状态，并收纳于床210边缘下方，如图5A所示。
请参照图5B，当控制装置120通过深度摄影机110检测到人220(动态物件)突出于床210的边缘，且即将要从床210(检测范围)跌落至地面时，控制装置120可以即时触发跌落缓冲装置130。当跌落缓冲装置130被触发时，跌落缓冲装置130可以快速充气而成为一个气囊(类似于空气床垫)，如图5B所示。因此，跌落缓冲装置130可以即时地拦接到从床210跌落的人220。跌落缓冲装置130可以防止人220从床210跌落至地面。在一些实施例中(但不限于此)，跌落缓冲装置130还可以包括警报器，用以发出警报以表示人220(动态物件)已从床210(平台)跌落。
在一些实施例中(但不限于此)，图1所示防止跌落装置100可能还包括跌落预警装置140。跌落缓冲装置130和/或跌落预警装置140可以选择性地配置于防止跌落装置100。跌落预警装置140耦接至控制装置120。当控制装置120通过深度摄影机110检测到动态物件(例如图2所示人220)接近检测范围的边缘(例如图2所示床210的边缘)时，表示动态物件从检测范围跌落至地面的机率大增，也就是动态物件非常可能从检测范围跌落至地面。此时，控制装置120可以即时触发跌落预警装置140。
当防止跌落装置100的跌落预警装置140被触发时，跌落预警装置140可以即时地阻止动态物件(例如图2所示人220)从平台(例如图2所示床210)的跌落。在一些实施例中，跌落预警装置140可能包括自升式床缘护栏。跌落预警装置140(自升式床缘护栏)可以配置于平台的边缘(例如图2所示床210的床缘)。跌落预警装置140具有护栏(或挡板)与升降动力机制。在平常时候，跌落预警装置140可以保持于收纳位置，例如在图2所示床210下方。
当控制装置120通过深度摄影机110检测到人220(动态物件)接近床210(检测范围)的边缘时(人220可能要从床210跌落)，控制装置120可以即时触发跌落预警装置140。当跌落预警装置140被触发时，跌落预警装置140可以从收纳位置快速上升到阻挡位置，而成为床210的床缘护栏，以保护人220。因此，跌落预警装置140可以即时地阻止/预防动态物件(例如图2所示人220)从平台(例如图2所示床210)的跌落。
在一些选择性地实施例中，当跌落预警装置140被触发时，控制装置120和/或跌落预警装置140可以发出警报以通知照护者。举例来说，控制装置120除了触发跌落预警装置140，还可以向远端装置发出警报。
在一些实施例中(但不限于此)，图1所示控制装置120包括动态物件识别单元121、拍摄角度计算单元122、检测范围决定单元123以及判断单元124。动态物件识别单元121、拍摄角度计算单元122与检测范围决定单元123耦接至深度摄影机110，以接收三维图像。
图6是本发明另一实施例说明一种基于防止跌落装置的防止跌落方法的流程示意图。请参照图1与图6，在步骤S610中，深度摄影机110可以持续拍摄视野111内的三维图像，而持续提供三维图像给动态物件识别单元121、拍摄角度计算单元122与检测范围决定单元123。图6所示步骤S610可以参照图3所示步骤S310的相关说明而类推。在步骤S620中，拍摄角度计算单元122可以依据三维图像获得深度摄影机110在视野111内的拍摄方向(拍摄角度)。
动态物件识别单元121耦接至拍摄角度计算单元122。在步骤S630中，动态物件识别单元121可以依据深度摄影机110的拍摄方向而修正三维图像以获得经修正三维图像，以及辨识该经修正三维图像中的动态物件(例如图2所示人220)。图6所示步骤S630可以参照图3所示步骤S320的相关说明而类推。
检测范围决定单元123耦接至拍摄角度计算单元122。在步骤S640中，检测范围决定单元123可以界定三维图像中的平台，以及依据深度摄影机110的拍摄方向修正该平台而获得该检测范围。图6所示步骤S640可以参照图3所示步骤S330的相关说明而类推。
判断单元124耦接至动态物件识别单元121、检测范围决定单元123以及跌落缓冲装置130。在步骤S650中，判断单元124可以比对该检测范围与该动态物件的相互关系，以决定是否产生控制信号来触发跌落缓冲装置130。图6所示步骤S650可以参照图3所示步骤S340的相关说明而类推。
图7是本发明又一实施例说明一种基于防止跌落装置的防止跌落方法的流程示意图。请参照图1与图7，在步骤S702中，深度摄影机110可以持续拍摄视野111内的三维图像，而持续提供三维图像给动态物件识别单元121、拍摄角度计算单元122与检测范围决定单元123。图7所示步骤S702可以参照图3所示步骤S310的相关说明而类推。
在步骤S704中，拍摄角度计算单元122可以从三维图像寻找一个或多个平面(例如三维图像中的地板、墙壁、天花板和/或其他平面)。在步骤S706中，拍摄角度计算单元122可以依照步骤S704的所述平面推算深度摄影机110的拍摄方向(拍摄角度)。举例来说，普通的床(平面)在俯视时为四方形；在以某一拍摄角度斜视此床时，此床可能呈现梯形或是其他变形。平面的变形程度相关于深度摄影机110的拍摄方向(拍摄角度)。因此，拍摄角度计算单元122可以从图像中平面的变形程度而识别/推算出深度摄影机110的拍摄方向(拍摄角度)。
在步骤S708中，动态物件识别单元121可以从三维图像获取并建立背景。举例来说，动态物件识别单元121可以将在不同时间所摄得的多张图像进行比较，而将这些图像之间不变的部份(相同的部份)获取出来作为背景。
在步骤S710中，动态物件识别单元121可以依据步骤S708的背景来判断三维图像中是否存在动态物件(例如图2所示人220)。举例来说，动态物件识别单元121可以将步骤S708的背景与深度摄影机110所提供的三维图像进行比较，而将不同于步骤S708的背景的物件获取出来视为动态物件。若步骤S710判断三维图像中没有动态物件，则回到步骤S708。若步骤S710判断三维图像中有动态物件，则进行步骤S712。
在步骤S712中，动态物件识别单元121可以依据步骤S708的背景从该三维图像获取动态物件(例如图2所示人220)。依据步骤S706所获得的深度摄影机110的拍摄方向(拍摄角度)，动态物件识别单元121还可以在步骤S712修正深度摄影机110所提供的三维图像，以便修正三维图像因为深度摄影机110的拍摄方向(拍摄角度)所导致的的变形。另一方面，动态物件识别单元121还可以在步骤S712将深度摄影机110所提供的三维图像进行坐标系统转换，例如从摄影机坐标转换至世界坐标，以获得经修正三维图像。坐标系统转换可以采用习知图像处理方法的坐标转换，故不再赘述。因此，动态物件识别单元121可以将动态物件(例如图2所示人220)的位置进行世界坐标转换。
在步骤S714中，动态物件识别单元121可以判断步骤S712所获取的动态物件是否为人。举例来说，动态物件识别单元121可以辨识动态物件是否具有头部、发部、身体部和/或四肢部，据以判断步骤S712所获取的动态物件是否为人。再举例来说，动态物件识别单元121可以辨识动态物件是否具有眼部、鼻部、嘴部和/或耳部，据以判断步骤S712所获取的动态物件是否为人。若步骤S714判断动态物件不为人，则回到步骤S710。若步骤S714判断动态物件为人，则进行步骤S716。
在步骤S716中，动态物件识别单元121可以辨识动态物件(例如图2所示人220)的头、身体、上肢和/或下肢的位置。在步骤S716中，动态物件识别单元121可以标注并且连续追踪所述头、身体、上肢和/或下肢。举例来说(但不限于此)，动态物件识别单元121可以采用习知的开放式自然互动(Open Natural Interaction，简称OpenNI)技术，来辨识动态物件的头、身体、上肢和/或下肢的位置，以及标注并且连续追踪所述头、身体、上肢和/或下肢。
在步骤S720中，检测范围决定单元123可以判断使用者有无从三维图像中界定平台。举例来说，控制装置120可以提供使用者介面，而由使用者任意界定三维图像中的某一平台(例如图2所示床210)。若步骤S720判断使用者有从三维图像中界定平台，则进入步骤S722。若步骤S720判断使用者没有从三维图像中界定平台，则进行步骤S724。
在步骤S722中，检测范围决定单元123可以依据由使用者从三维图像中所界定的平台，判断该检测范围的水平高度。举例来说(但不限于此)，检测范围决定单元123可以将使用者从三维图像中所界定的平台(例如图2所示床210)的边缘向内退缩一个安全距离，作为所述检测范围。所述安全距离可以依照应用需求来决定，例如所述安全距离设定为3公分、10公分或是其他距离。接下来，检测范围决定单元123可以判断所述检测范围的水平高度。
在步骤S724中，检测范围决定单元123可以判断三维图像中多个平面的水平高度。在步骤S726中，检测范围决定单元123可以依据这些水平高度而从这些平面中界定其中一个平面作为所界定的平台(例如图2所示床210)。举例来说(但不限于此)，检测范围决定单元123可以辨识三维图像中的所有平面(例如地板、床、桌子和/或其他水平面)，分别计算这些平面的高度，并将最低的平面定义为地面。基于人体工学，床面高度往往被规范于一个床高范围中。因此，检测范围决定单元123可以求得三维图像中每一个平面至地面的距离(即水平高度)，并自动将水平高度符合床高范围的平面作为所界定的平台(例如图2所示床210)。进一步地，控制装置120可以依据自动界定的平台来决定/获得检测范围。检测范围的决定可参照上一段落的说明而类推，故不再赘述。在另一些实施例中，检测范围决定单元123在步骤S726中还可以依据步骤S706所获得的深度摄影机110的拍摄方向(拍摄角度)来修正所界定的平台而获得检测范围。
在步骤S728中，检测范围决定单元123可以将该检测范围的位置进行世界坐标转换。例如，检测范围决定单元123可以将检测范围的位置从摄影机坐标转换至世界坐标。坐标系统转换可以采用现有图像处理方法的坐标转换，故不再赘述。
判断单元124可以比对该检测范围与该动态物件在世界坐标的相互关系(步骤S730)，以决定是否产生控制信号来触发该跌落缓冲装置130和/或跌落预警装置140。在步骤S732中，判断单元124可以判断动态物件(例如图2所示人220)的身体的位置是否在检测范围(例如图2所示床210)内。若步骤S732判断动态物件的身体的位置没有在检测范围(例如，人220没有躺在床210上)，则返回步骤S730。若步骤S732判断动态物件的身体的位置在检测范围内，则进行步骤S734与步骤S740。
在步骤S734中，判断单元124可以判断动态物件(例如图2所示人220)的头是否超出检测范围。若步骤S734判断动态物件的头没有超出检测范围(例如图2所示床210)，则返回步骤S730。若步骤S734判断动态物件的头超出检测范围，则进行步骤S736。
在步骤S736中，判断单元124可以判断动态物件(例如图2所示人220)的头的高度是否低于躺卧范围。基于不同人的头的尺寸彼此差异不大，当头部躺于床上时，头部与床面之间的高度差(头的高度)往往被规范于一个躺卧范围中。因此，判断单元124可以依据头的高度(相对于床面)与躺卧范围的关系来判断人是否躺在床上。若步骤S736判断动态物件的头的高度没有低于躺卧范围，则返回步骤S730。若步骤S736判断动态物件的头的高度低于躺卧范围，则进行步骤S738。
在步骤S738中，判断单元124可以触发跌落预警装置140。在一些实施例中，跌落预警装置140包括自升式床缘护栏。当跌落预警装置140被触发时，自升式床缘护栏可以即时地阻止动态物件(例如图2所示人220)从平台(例如图2所示床210)的跌落。在另一些实施例中，跌落预警装置140包括警报器。当跌落预警装置140被触发时，警报器可以发出警报以表示动态物件即将从平台跌落。
在步骤S740中，判断单元124可以判断动态物件(例如图2所示人220)的身体的重心的位置是否超出检测范围(例如图2所示床210)。若步骤S740判断动态物件的身体的重心没有超出检测范围，则返回步骤S730。若步骤S740判断动态物件的身体的重心的位置超出检测范围，则进行步骤S742。
在步骤S742中，判断单元124可以判断动态物件(例如图2所示人220)的头与身体的高度与位置是否异常。例如，判断单元124可以判断动态物件的头与身体的高度是否低于躺卧范围。当头部躺于床上时，不同人的头(身体)与床面之间的高度差(或称高度)彼此差异不大，其可以被规范于一个躺卧范围中。因此，判断单元124可以依据头与身体的高度(相对于床面)与躺卧范围之关系来判断人是否躺在床上。若步骤S742判断动态物件的头与身体的高度没有低于躺卧范围，则进行步骤S738。若步骤S742判断动态物件的头与身体的高度低于躺卧范围，则进行步骤S744。
在步骤S744中，判断单元124可以产生控制信号来触发跌落缓冲装置130。在一些实施例中，跌落缓冲装置130包括自走式缓冲垫。当跌落缓冲装置130被触发时，自走式缓冲垫可以即时地移动到动态物件(例如图2所示人220)与地面之间。在另一些实施例中，跌落缓冲装置130包括安全气囊(类似汽车驾驶舱内的防撞安全气囊)。当跌落缓冲装置130被触发时，安全气囊可以快速充气而成为一个气囊，以便拦接从平台跌落的动态物件。在又一些实施例中，跌落缓冲装置130包括警报器。当跌落缓冲装置130被触发时，警报器可以发出警报以表示动态物件已从平台跌落。
综上所述，本发明诸实施例所述防止跌落装置100与基于防止跌落装置的防止跌落方法，其利用深度摄影机110监视动态物件(例如图2所示人220)与平台(例如图2所示床210)的相互关系，因此可以应用于一般环境中而不需要配合特殊的床垫(配置了传感器的床垫)。再者，本发明诸实施例所述防止跌落装置100与基于防止跌落装置的防止跌落方法，其利用跌落缓冲装置130即时地移动至动态物件与地面之间，因此可以防止动态物件从平台跌落至地面。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (19)
1.一种防止跌落装置，其特征在于，包括：
深度摄影机，用以拍摄视野内的三维图像；
控制装置，耦接至所述深度摄影机以接收所述三维图像，所述控制装置用以依据所述三维图像获得所述深度摄影机在所述视野内的拍摄方向，并依据所述拍摄方向修正所述三维图像来获得经修正三维图像以辨识所述经修正三维图像中的动态物件，以及界定所述三维图像中的平台而获得检测范围，所述控制装置并比对所述检测范围与所述动态物件的相互关系，以决定是否产生控制信号；以及
跌落缓冲装置，耦接至所述控制装置，其中当所述跌落缓冲装置接收所述控制信号，触发所述跌落缓冲装置即时地移动至所述动态物件与地面之间，以避免所述动态物件从所述平台的跌落。
2.根据权利要求1所述的防止跌落装置，其特征在于，所述控制装置包括：
拍摄角度计算单元，耦接至所述深度摄影机以接收所述三维图像，依据所述三维图像获得所述深度摄影机在所述视野内的所述拍摄方向；
动态物件识别单元，耦接至所述深度摄影机以及所述拍摄角度计算单元，依据所述拍摄方向修正所述三维图像以获得所述经修正三维图像，以及辨识所述经修正三维图像中的所述动态物件；
检测范围决定单元，耦接至所述深度摄影机以及所述拍摄角度计算单元，界定所述三维图像中的所述平台，以及依据所述拍摄方向修正所述平台而获得所述检测范围；以及
判断单元，耦接至所述动态物件识别单元、所述检测范围决定单元以及所述跌落缓冲装置，比对所述检测范围与所述动态物件的相互关系，以决定是否产生所述控制信号，以触发所述跌落缓冲装置。
3.根据权利要求2所述的防止跌落装置，其特征在于，所述拍摄角度计算单元从所述三维图像寻找平面，以及依照所述平面推算所述深度摄影机的所述拍摄方向。
4.根据权利要求2所述的防止跌落装置，其特征在于，所述动态物件识别单元从所述三维图像获取并建立背景，以及依据所述背景从所述三维图像获取所述动态物件，以及所述动态物件识别单元将所述动态物件的位置进行世界坐标转换。
5.根据权利要求1所述的防止跌落装置，其特征在于，所述控制装置包括动态物件识别单元，所述动态物件识别单元辨识所述动态物件的头、上肢或下肢的位置。
6.根据权利要求2所述的防止跌落装置，其特征在于，所述检测范围决定单元依据由使用者从所述三维图像中所界定的所述平台，判断所述检测范围的水平高度。
7.根据权利要求2所述的防止跌落装置，其特征在于，所述检测范围决定单元用以判断所述三维图像中多个平面的水平高度，以及依据该些平面的水平高度而从该些平面中界定其中一个平面作为所述平台，以及依据所述拍摄方向修正所述平台而获得所述检测范围，以及所述检测范围决定单元用以将所述检测范围的位置进行世界坐标转换。
8.根据权利要求2所述的防止跌落装置，其特征在于，所述判断单元比对所述检测范围与所述动态物件在世界坐标的相互关系，以决定是否产生所述控制信号，触发所述跌落缓冲装置；其中当所述动态物件的身体的位置在所述检测范围内，以及所述动态物件的身体的重心的位置超出所述检测范围，以及所述动态物件的头与身体的高度低于躺卧范围时，所述判断单元产生所述控制信号，触发所述跌落缓冲装置。
9.根据权利要求1所述的防止跌落装置，其特征在于，所述跌落缓冲装置包括自走式缓冲垫或安全气囊。
10.根据权利要求1所述的防止跌落装置，其特征在于，还包括：
跌落预警装置，耦接至所述控制装置，其中所述跌落预警装置包括自升式床缘护栏以及警报器，当所述跌落预警装置被触发时，所述跌落预警装置即时地阻止所述动态物件从所述平台的跌落，以及发出警报以表示所述动态物件即将从所述平台跌落；
其中所述控制装置包括判断单元，当所述动态物件的身体的位置在所述检测范围内，以及所述动态物件的头超出所述检测范围，以及所述动态物件的头的高度低于躺卧范围时，所述判断单元产生所述控制信号，触发所述跌落预警装置。
11.一种基于防止跌落装置的防止跌落方法，其特征在于，包括：
接收自深度摄影机拍摄视野内的三维图像；
由控制装置依据所述三维图像获得所述深度摄影机在所述视野内的拍摄方向；
由所述控制装置依据所述拍摄方向修正所述三维图像以获得经修正三维图像，以及辨识所述经修正三维图像中的动态物件；
由所述控制装置界定所述三维图像中的平台，以及依据所述拍摄方向修正所述平台而获得检测范围；
由所述控制装置比对所述检测范围与所述动态物件的相互关系，以决定是否产生控制信号，以触发跌落缓冲装置；以及
当所述跌落缓冲装置接收所述控制信号时，即时地移动所述跌落缓冲装置至所述动态物件与地面之间，以避免所述动态物件从所述平台的跌落。
12.根据权利要求11所述的基于防止跌落装置的防止跌落方法，其特征在于，还包括：
由所述控制装置的拍摄角度计算单元依据所述三维图像获得所述深度摄影机在所述视野内的所述拍摄方向；
由所述控制装置的动态物件识别单元依据所述拍摄方向修正所述三维图像以获得所述经修正三维图像，以及辨识所述经修正三维图像中的所述动态物件；
由所述控制装置的检测范围决定单元界定所述三维图像中的所述平台，以及依据所述拍摄方向修正所述平台而获得所述检测范围；以及
由所述控制装置的判断单元比对所述检测范围与所述动态物件的相互关系，以决定是否产生所述控制信号，以触发所述跌落缓冲装置。
13.根据权利要求12所述的基于防止跌落装置的防止跌落方法，其特征在于，
所述获得所述深度摄影机在所述视野内的所述拍摄方向的步骤包括：从所述三维图像寻找平面，以及依照所述平面推算所述深度摄影机的所述拍摄方向；以及
所述修正所述三维图像以获得所述经修正三维图像的步骤包括：将所述三维图像进行世界坐标转换，以获得所述经修正三维图像。
14.根据权利要求12所述的基于防止跌落装置的防止跌落方法，其特征在于，所述辨识所述经修正三维图像中的所述动态物件的步骤包括：
辨识所述动态物件的头、上肢或下肢的位置。
15.根据权利要求12所述的基于防止跌落装置的防止跌落方法，其特征在于，所述获得所述检测范围的步骤包括：
依据由使用者从所述三维图像中所界定的所述平台，判断所述平台的所述检测范围的水平高度；以及
将所述检测范围的位置进行世界坐标转换。
16.根据权利要求12所述的基于防止跌落装置的防止跌落方法，其特征在于，所述获得所述检测范围的步骤包括：
判断所述三维图像中多个平面的水平高度；
依据该些平面的水平高度而从该些平面中界定其中一个平面作为所述平台；
依据所述拍摄方向修正所述平台而获得所述检测范围；以及
将所述检测范围的位置进行世界坐标转换。
17.根据权利要求12所述的基于防止跌落装置的防止跌落方法，其特征在于，所述判断单元比对所述检测范围与所述动态物件在世界坐标的相互关系，以决定是否产生所述控制信号，触发所述跌落缓冲装置；其中当所述动态物件的身体的位置在所述检测范围内，以及所述动态物件的身体的重心的位置超出所述检测范围，以及所述动态物件的头与身体的高度低于躺卧范围时，由所述判断单元产生所述控制信号，触发所述跌落缓冲装置。
18.根据权利要求11所述的基于防止跌落装置的防止跌落方法，其特征在于，所述跌落缓冲装置包括自走式缓冲垫或安全气囊。
19.根据权利要求11所述的基于防止跌落装置的防止跌落方法，其特征在于，所述防止跌落装置包括跌落预警装置，所述跌落预警装置包括自升式床缘护栏以及警报器，所述基于防止跌落装置的防止跌落方法还包括：
当所述防止跌落装置的所述跌落预警装置被触发时，由所述跌落预警装置即时地阻止所述动态物件从所述平台的跌落，以及发出警报以表示所述动态物件即将从所述平台跌落，其中当所述动态物件的身体的位置在所述检测范围内，以及所述动态物件的头超出所述检测范围，以及所述动态物件的头的高度低于躺卧范围时，由所述控制装置的判断单元产生所述控制信号，触发所述跌落预警装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200214 |
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