-
Die Erfindung betrifft ein Warnsystem und ein Verfahren zum Erkennen einer durch einen Sturz verursachten oder auf Hilflosigkeit hindeutenden Notsituation.
-
Derartige Warnsysteme sollen es ermöglichen, Stürze und andere Situationen, die eine Hilflosigkeit insbesondere älterer Personen zur Folge haben, möglichst zügig zu erkennen, damit rechtzeitig Hilfsmaßnahmen getroffen werden können. Von Interesse sind solche Warnsysteme, weil eine ununterbrochene Fürsorge, die eine sofortige Hilfe möglich macht, bei vielen gefährdeten Personen nicht gewährleistet werden kann, während eine frühzeitige Hilfe notwendig ist, um – gerade nach Stürzen älterer Personen – eine erfolgreiche ärztliche Behandlung zu ermöglichen. Warnsysteme und Verfahren hier beschriebener Art können z. B. in Pflegeheimen zur Anwendung kommen.
-
Aus der Druckschrift
US 7 395 709 B2 ist ein fürr derartige Anwendungen bestimmtes Warnsystem beschrieben, das einen am Körper getragenen Beschleunigungssensor zum Detektieren eines Sturzes vorsieht. Das ist mit dem Nachteil verbunden, dass ein Sturz einer Person nur dann erkannt wird, wenn diese den Beschleunigungssensor bei sich trägt, was für die betroffene Person unkomfortabel und belastend ist.
-
Die Druckschrift
US 2006/0145874 A1 und der Artikel ”Fall Detection from Human Shape and Motion History using Video Surveillance” von C. Rougier, J. Meunier, A. St-Arnaud und J. Rousseau (IEEE 21st International Conference on Advanced Information Networking and Applications Workshop, 21–23 May 2007, Vol. 2, S. 875–880) beschreiben verhältnismäßig aufwändige technische Verfahren zum Erkennen von Stürzen, bei denen aufgenommene Videobilder durch bildauswertende Algorithmen ausgewertet werden. Dabei werden Bewegungen von Objekten in den Videobildern detektiert und eine Person mit einem sich bewegenden Objekt identifiziert, wobei dann eine Bewegung der erkannten Person analysiert werden nach Kriterien, die einen Sturz von anderen Bewegungen zu unterscheiden erlauben. Die Druckschrift
DE 690 24 537 T2 offenbart in anderem Zusammenhang die Verwendung einer Wärmebildkamera zur automatischen Erkennung von Personen.
-
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein möglichst einfaches Warnsystem zu entwickeln, mit dem ein frühzeitiges Erkennen einer durch einen Sturz verursachten oder auf Hilflosigkeit hindeutenden Notsituation einer Person möglich ist und mit dem abwesende Dritte automatisch darüber informiert werden können, ohne dass die Person ein Gerät bei sich tragen muss. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde ein entsprechend vorteilhaftes Verfahren zum Erkennen einer Notsituation geschilderter Art vorzuschlagen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Warnsystem mit den Merkmalen des Hauptanspruchs sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Nebenanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche.
-
Das vorgeschlagene Warnsystem zum Erkennen einer durch einen Sturz verursachten oder auf Hilflosigkeit hindeutenden Notsituation umfasst mindestens eine Wärmebildkamera zum Erzeugen thermographischer Bilddaten für einen zu überwachenden Bereich, eine Recheneinheit zum Auswerten der thermographischen Bilddaten und eine Sendeeinheit zum Übertragen eines Notsignals in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Recheneinheit, wobei die thermographischen Bilddaten einer Vielzahl von Bildpunkten jeweils einen Temperaturwert zuordnen und wobei die Recheneinheit programmtechnisch eingerichtet ist zum Ausführen folgender Schritte:
- – Erkennen, wenn die thermographischen Bilddaten Daten umfassen, die einer zusammenhängenden Fläche innerhalb des zu überwachenden Bereichs, die größer als oder mindestens so groß wie ein Flächen-Schwellwert ist, ausschließlich solche Temperaturwerte zuordnen, die größer als oder mindestens so groß wie ein Temperatur-Schwellwert sind,
- – Durchführen einer Prüfung, ob die Temperaturwerte, die den Bildpunkten der so erkannten Fläche zugeordnet sind, für eine durch einen Zeit-Schwellwert definierte Mindestdauer größer als oder mindestens so groß wie der Temperatur-Schwellwert bleiben, und
- – Ausgeben des das Notsignal auslösenden Ausgangssignals unter der notwendigen Bedingung, dass die genannte Prüfung positiv ausfällt.
-
Damit entfällt die Notwendigkeit, dass eine zu überwachende Person einen sie belastenden Sensor bei sich tragen muss, wobei das Warnsystem und insbesondere die Recheneinheit vorteilhaft einfach ausgeführt werden kann, weil keine aufwendige Bewegungsanalyse notwendig ist. Dazu wird die Tatsache ausgenutzt, dass eine an einer bestimmten Stelle in eine Notsituation genannter Art geratene Person sich in aller Regel nicht von dieser Stelle wegbewegen kann, so dass es genügt, zum Erkennen dieser Notsituation anstelle einer ungewöhnlich beschleunigten Bewegung ein ungewöhnlich langes Verharren an einer Stelle zu erfassen. Wenn das Warnsystem die thermographischen Bilddaten nur in beschriebener Weise auszuwerten erlaubt, bleibt dabei ferner – anders als bei einer Videoüberwachung – ein diskreter und respektvoller Umgang mit der zu überwachenden Person möglich.
-
Um einen Fehlalarm auszuschließen, der ausgelöst werden könnte, wenn sich eine Person länger an einer Stelle aufhält, ohne gestürzt oder anderweitig in eine Notlage geraden zu sein, kann der zu überwachende Bereich bei bevorzugten Ausführungen der Erfindung mindestens einen Unterbereich eines von der Wärmebildkamera abgedeckten Gesichtsfeldes aussparen. Mit diesem Unterbereich oder diesen Unterbereichen sollten dann alle und vorzugsweise nur solche Stellen ausgespart bleiben, an denen man sich üblicherweise länger aufhält, also beispielsweise Betten, Stühle, Sessel und Sofas, die sich im Gesichtsfeld der Wärmebildkamera befinden. Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht dabei vor, dass die Wärmebildkamera oder die Recheneinheit konfigurierbar ist zum Umdefinieren des mindestens einen Unterbereichs. Dann kann das Warnsystem an unterschiedliche Umgebungen oder an eine durch Umräumen geänderte Anordnung von Sitz- und Liegegelegenheiten angepasst werden.
-
Ein entsprechend vorteilhaftes Verfahren zum Erkennen einer durch einen Sturz verursachten oder auf Hilflosigkeit hindeutenden Notsituation, das mit einem Warnsystem hier beschriebener Art durchgeführt werden kann, umfasst folgende Schritte:
- – Erzeugen thermographischer Bilddaten, die einer Vielzahl von Bildpunkten jeweils einen Temperaturwert zuordnen, für einen zu überwachenden Bereich mittels mindestens einer Wärmebildkamera, wobei dieser Bereich vorzugsweise mindestens einen Unterbereich eines von der Wärmebildkamera abgedeckten Gesichtsfeldes ausspart,
- – programmtechnisches Auswerten der Bilddaten zum Erkennen, wenn die thermographischen Bilddaten Daten umfassen, die einer zusammenhängenden Fläche innerhalb des zu überwachenden Bereichs, die größer als oder mindestens so groß wie ein Flächen-Schwellwert ist, ausschließlich solche Temperaturwerte zuordnen, die größer als oder mindestens so groß wie ein Temperatur-Schwellwert sind,
- – Durchführen einer Prüfung, ob die Temperaturwerte, die den Bildpunkten der so erkannten Fläche zugeordnet sind, für eine durch einen Zeit-Schwellwert definierte Mindestdauer größer als oder mindestens so groß wie der Temperatur-Schwellwert bleiben, und
- – Auslösen eines Notsignals unter der notwendigen Bedingung, dass die genannte Prüfung positiv ausfällt.
-
Der Flächen-Schwellwert wird typischerweise so gewählt, dass eine gestürzte Person jedenfalls eine größere Fläche einnimmt, dabei aber groß genug, um unnötige Notsignale möglichst sicher zu vermeiden. Der Temperatur-Schwellwert sollte so definiert werden, dass er unter einem typischen durch Körperwärme verursachten Temperaturwert einer Oberfläche einer bekleideten Person und über gewöhnlichen Temperaturwerten für andere im zu überwachenden Bereich befindliche oder zu erwartende Gegenstände liegt. Flächen, die zur Begründung der für das Notsignal notwendigen Bedingung in Frage kommen, können dann durch einfache Suchalgorithmen aufgefunden werden. Dabei wendet die Recheneinheit einen Algorithmus an, der die Auslösung des Notsignals auch dann nicht ausschließt, wenn sich eine Kontur und damit unter Umständen auch eine Größe der – dabei stets hinreichend großen – zusammenhängenden Fläche ändert. Dass wird dadurch erreicht, dass jede Fläche, die hinreichend groß ist und innerhalb derer hinreichend hohe Temperaturwerte vorliegen, zum Gegenstand einer Prüfung beschriebener Art gemacht wird, also auch jedes hinreichend große Teilgebiete innerhalb solcher Flächen.
-
Der die Mindestdauer bis zur Auslösung des Notsignals definierende Zeit-Schwellwert wiederum kann gegenüber typischen Verweildauern an einer Stelle groß festgelegt werden, um einen Fehlalarm zu vermeiden, dabei aber klein genug, um eine untragbar große Verzögerung des Notsignals zu verhindern.
-
Das vorgeschlagene Warnsystem kann ferner eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben eines Rückfragesignals an einen Nutzer und eine Eingabevorrichtung zum Eingeben eines Rücksetzbefehls aufweisen, wobei die Recheneinheit dann durch eine entsprechende Programmierung zusätzlich dazu eingerichtet sein kann, das Rückfragesignal auszugeben, wenn die weiter oben genannte notwendige Bedingung eintritt, und das das Notsignal auslösende Ausgangssignal nur dann auszugeben, wenn während einer durch einen Schwellwert definierten Mindestwartezeit nach dem Ausgeben des Rückfragesignals kein Rücksetzbefehl eingegeben wird. Auch dadurch kann verhindert werden, dass ein Fehlalarm ausgelöst wird, weil der Nutzer, also die zu überwachende Person, durch das Rückfragesignal über das bevorstehende Notsignal informiert wird und das Notsignal durch die Eingabe des Rücksetzbefehls verhindern kann. Das Rückfragesignal kann dabei z. B. durch ein Lichtsignal oder ein akustisches Signal gegeben sein, der Rücksetzbefehl beispielsweise durch einen Tastendruck oder eine einfache Tastenkombination einzugeben sein.
-
Die mindestens eine Wärmebildkamera ist bei bevorzugten Ausführungen des Warnsystems an einer Decke eines zu überwachenden Raumes befestigt und dabei auf einen Boden dieses Raums gerichtet, weil eine Notsituation beschriebener Art von oben am besten zu erkennen ist und weil sich tote Winkel so am besten vermeiden lassen.
-
Die Wärmebildkamera kann einen thermographischen Sensor und ein Infrarot-Objektiv umfassen, um die erforderlichen thermographischen Bilddaten zu erzeugen. Dabei wird der thermographische Sensor typischerweise eine Sensormatrix mit einer Vielzahl von Sensorelementen für jeweils einen der Bildpunkte aufweisen. Anzahl und Größe der Sensorelemente sind dabei vorzugsweise so zu wählen, dass zwar ein zum Erkennen der Notsituation hinreichend hoch aufgelöstes Wärmebild gewonnen werden kann. Dazu ist keine ausgesprochen hohe Ortsauflösung erforderlich, was sowohl wegen einer gebotenen Diskretion als auch im Hinblick auf einen möglichst einfachen und preisgünstigen Aufbau des Warnsystems von Vorteil sein kann.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Warnsystems kann die Recheneinheit eingerichtet sein zum Ausgleichen einer durch das Infrarot-Objektiv hervorgerufenen Verzerrung, indem jedem Bildpunkt ein bildpunktabhängiger Flächenwert zugeordnet wird und die Flächenwerte der einer Fläche zugeordneten Bildpunkte addiert werden. Ein so erhaltener Wert wird als Flächeninhalt der genannten zusammenhängenden Fläche zum Vergleich mit dem Flächen-Schwellwert verwendet, um zu entscheiden, ob diese Fläche größer als oder mindestens so groß wie der Flächen-Schwellwert ist. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass bei einer Verwendung üblicher Optiken – beispielsweise eines Weitwinkel- oder eines Fischaugenobjektivs – nicht jeder Bildpunkt einer Fläche gleicher Größe entspricht.
-
Ein insgesamt einfacher Aufbau des Warnsystems ergibt sich, wenn die Recheneinheit mit der Wärmebildkamera und eventuell auch mit der Sendeeinheit in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht ist. Alternativ können die Recheneinheit und die Sendeeinheit auch räumlich von der Wärmebildkamera getrennt und für eine leitungsgebundene oder drahtlose Datenübertragung mit dieser verbunden sein. Dann kann z. B. ein gewöhnlicher Computer als Recheneinheit und unter Umständen auch als Sendeeinheit dienen.
-
Die Sendeeinheit kann je nach Ausführung zum leitungsgebundenen Übertragen des Notsignals eingerichtet sein – beispielsweise unter Verwendung von Ethernet – oder ein Funkmodul zum drahtlosen Übertragen des Notsignals aufweisen. Zum drahtlosen Übertragen des Notsignals kann z. B. ein WLAN, Bluetooth oder ZigBee verwendet werden.
-
Zusätzlich kann das Warnsystem einen Empfänger zum Empfangen des Notsignals umfassen, bei dem es sich z. B. um einen Computer handeln kann und der eingerichtet ist, eine Alarmmeldung zu erzeugen, wenn das Notsignal empfangen wird. Diese Alarmmeldung kann z. B. durch eine graphische Anzeige oder ein akustisches Signal oder durch eine Nachricht an eine Überwachungseinrichtung gegeben sein.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der 1 bis 8 erläutert. Es zeigen
-
1 eine schematische Darstellung eines Warnsystems zum Erkennen einer durch einen Sturz verursachten oder auf Hilflosigkeit einer Person hindeutenden Notsituation,
-
2 eine schematisch dargestellte Seitenansicht einer Anordnung des Warnsystems aus 1 in einem zu überwachenden Raum,
-
3 in einer der 2 entsprechenden Darstellung ein anderes Warnsystem, das drei Warnsysteme der in den 1 und 2 gezeigten Art umfasst,
-
4 eine Aufsicht auf ein Gesichtsfeld einer Wärmebildkamera, die in dem Warnsystem aus den 1 und 2 enthalten ist,
-
5 eine Aufsicht auf das Gesichtsfeld aus 4, in der zusätzlich dargestellt ist, wie eine Vielzahl von Pixeln der Wärmebildkamera dieses Gesichtsfeld abdecken,
-
6 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines mit dem beschriebenen Warnsystem durchgeführten Verfahrens zum Erkennen der Notsituation,
-
7 eine der 5 entsprechende Darstellung des Gesichtsfelds, in der beispielhaft eine von einer gestürzten Person eingenommene Fläche sichtbar gemacht ist, und
-
8 eine Veranschaulichung geometrischer Zusammenhänge für das über dem Gesichtsfeld der Wärmebildkamera angeordnete Warnsystem.
-
Das in 1 schematisch dargestellte Warnsystem dient zum Erkennen einer durch einen Sturz einer Person verursachten Notsituation oder einer vergleichbaren Notsituationen, die sich durch Hilflosigkeit einer Person auszeichnet. Als Kernbestandteil weist es eine Wärmebildkamera 1 auf mit einem handelsüblichen thermografischen Sensor 2 und einem Infrarot-Objektiv 3, das als Weitwinkel- oder Fischaugenobjektiv und vorzugsweise als Zoom-Objektiv ausgeführt ist. Zusätzlich zu der Wärmebildkamera 1, mit der thermografische Bilddaten für einen zu überwachenden Bereich erzeugt werden, umfasst das Warnsysteme eine Recheneinheit 4 zum Auswerten dieser thermografischen Bilddaten sowie eine Sendeeinheit 5 zum Übertragen eines Notsignals in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Recheneinheit 4.
-
Schließlich weist das Warnsystem auch einen nicht abgebildeten Empfänger auf, bei dem es sich z. B. um einen Computer handeln kann und der eingerichtet ist zum Empfangen des von der Sendeeinheit 5 ausgesendeten Notsignals sowie zum Erzeugen einer Alarmmeldung, sobald das Notsignal empfangen wird. Diese Alarmmeldung kann dann z. B. per Telefon oder Internet an eine Überwachungseinrichtung gesendet werden, von wo aus eine Überprüfung darüber, ob tatsächlich ein Sturz erfolgt oder eine ähnliche Notsituation eingetreten ist, in die Wege geleitet und gegebenenfalls Hilfe veranlasst werden kann.
-
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Wärmebildkamera 1, die Recheneinheit 4 und die Sendeeinheit 5 in einem gemeinsamen Gehäuse 6 untergebracht, das ein Netzteil 7 zur Stromversorgung aufweist. Statt des Netzteils 7 könnte selbstverständlich auch eine Batterie zur Stromversorgung vorgesehen sein. Bei der Sendeeinheit 5 handelt es sich im vorliegenden Fall um ein Funkmodul zum drahtlosen Übertragen des Notsignals, beispielsweise unter Verwendung einer WLAN-Schnittstelle oder von Bluetooth oder ZigBee. Stattdessen könnte die Sendeeinheit 5 auch zum leitungsgebundenen Übertragen des Notsignals eingerichtet sein, beispielsweise über Ethernet. Insbesondere im letztgenannten Fall könnte die Stromversorgung des Warnsystems auch mit Hilfe von POE (Power-over-Ethernet) erfolgen. Bei Abwandlungen des beschriebenen Warnsystems sind die Recheneinheit 4 und die Sendeeinheit 5 räumlich von der Wärmebildkamera 1 getrennt angeordnet und über eine drahtlose oder leitungsgebundene Schnittstelle, beispielsweise über eine USB-Schnittstelle, zum Datenaustausch mit der Wärmebildkamera 1 verbunden.
-
In 2 ist eine schematische Seitenansicht eines mit dem Warnsystem zu überwachenden Raums dargestellt. Wie dort zu erkennen ist, ist das Warnsystem mit der Wärmebildkamera 1 an einer Decke 8 dieses Raums befestigt, und zwar derart, dass das Infrarot-Objektiv 3 auf einen Boden 9 des Raums gerichtet ist. Dargestellt ist in 2 auch ein Gesichtsfeld 10 der Wärmebildkamera 1 auf dem Boden 9, das im vorliegenden Fall kreisrund ist und bei einer anderen Anordnung der Wärmebildkamera 1 auch eine ovale Form haben kann.
-
In 3 ist eine entsprechende für eine Überwachung größerer Räume geeignet Anordnung dargestellt, in der drei Warnsysteme beschriebener Art an der Decke 8 des zu überwachenden Raums angeordnet sind, so dass mit drei Gesichtsfeldern 10 der entsprechenden Wärmebildkameras 1 ein größerer zu überwachender Bereich auf dem Boden 9 des Raums abgedeckt werden kann.
-
4 zeigt eine Aufsicht auf das Gesichtsfeld 10 des Warnsystems aus den 1 und 2. Dargestellt sind dort auch einige Unterbereiche 11, die der zu überwachende Bereich aussparen soll, weil dort z. B. Sitz- oder Liegemöbel stehen, auf denen sich Personen üblicherweise auch für längere Zeit aufhalten, oder weil dort Geräte angeordnet sind, die eine hohe Wärmeentwicklung zeigen können. Andere Unterbereiche 11 können durch Stellen definiert sein, an denen Personen erwartungsgemäß über längere Zeit stehen.
-
In 5 ist das Gesichtsfeld 10 mit den Unterbereichen 11 noch einmal abgebildet, wobei dort für eine Hälfte des Gesichtsfelds 10 zusätzlich gezeigt ist, wie eine Vielzahl von Pixeln 12 der Wärmebildkamera 1 das Gesichtsfeld 10 abdeckt. Dazu weist der thermografische Sensor 2 der Wärmebildkamera 1 eine Sensormatrix mit einer Vielzahl von Sensorelementen auf, von denen jedes einem der auch als Bildpunkte bezeichneten Pixel 12 zugeordnet ist. Die von der Wärmebildkamera 1 erzeugten thermografischen Bilddaten ordnen jedem dieser Bildpunkte oder Pixel 12 jeweils einen Temperaturwert zu. Die Wärmebildkamera 1 und die Recheneinheit 2 sind so konfiguriert, dass nur die Temperaturwerte derjenigen Pixel 12 ausgewertet werden, die den vollständig außerhalb der Unterbereiche 11 liegenden zu überwachenden Bereich abdecken. Dabei sind die Wärmebildkamera 1 und die Recheneinheit 4 auch umkonfigurierbar, so dass die von dem zu überwachenden Bereich ausgesparten Unterbereiche 11 des Gesichtsfelds 10 bei Bedarf anders definiert werden können. Das geschieht typischerweise durch Ändern einer Einstellung der Recheneinheit 4.
-
Die Recheneinheit 4 führt nun mehrere nachfolgend anhand des Flussdiagramms aus 6 beschriebene Schritte zur Auswertung der mit der Wärmebildkamera 1 gewonnenen thermographischen Bilddaten durch, wozu die Recheneinheit 4 programmtechnisch zur Ausführung dieser Schritte eingerichtet ist.
-
Nachdem die Recheneinheit in einem in der 6 mit S1 bezeichneten Schritt so konfiguriert worden ist, dass die die Unterbereiche 11 abdeckenden Pixel 12 ausgespart werden, so dass diese Pixel also bei der weiteren Auswertung nicht berücksichtigt werden, werden die sich zeitlich ändernden thermographischen Bilddaten der übrigen Pixel 12 in einem in 6 als S2 bezeichneten Schritt aus der Sensormatrix des thermographischen Sensors 2 ausgelesen. Bei dem Schritt S2 handelt es sich um ein üblicherweise länger andauerndes Verfahrensstadium.
-
Abhängig von einem geeignet definierten Temperatur-Schwellwert Tth und einem geeigneten Flächen-Schwellwert Ath werden die zeitabhängigen thermographischen Bilddaten jeweils in einem Schritt S3 daraufhin untersucht, ob sie Daten umfassen, die einer zusammenhängenden Fläche 13 innerhalb des zu überwachenden Bereichs, die größer als oder mindestens so groß wie der Flächen-Schwellwert Ath ist, ausschließlich solche Temperaturwerte zuordnen, die größer als oder mindestens so groß wie der Temperatur-Schwellwert Tth sind. Sowohl der Temperatur-Schwellwert Tth als auch der Flächen-Schwellwert Ath kann dabei als Parameter eingestellt werden.
-
Als zusammenhängende Fläche sei im vorliegenden Zusammenhang eine Gesamtheit von Pixeln 12 bezeichnet, von denen jedes mindestens ein Pixel aus derselben Gesamtheit als unmittelbaren Nachbar hat. Eine solche Fläche 13 ist in 7, die ansonsten der 5 entspricht, beispielhaft eingezeichnet. Der Temperatur-Schwellwert Tth wird so gewählt, das sein erreichen durch einen der Temperaturwerte darauf schließen lässt, dass sich eine Person an einer durch den entsprechende Pixel abgedeckten Stelle aufhält. Der Flächen-Schwellwert Ath wiederum ist so gewählt, dass eine gestürzte Person zumindest eine dem Flächen-Schwellwert Ath entsprechende Fläche abdeckt.
-
Dabei kann eine Größe einer Fläche im einfachsten Fall jeweils als Anzahl der in dieser Fläche enthaltenen Pixel 12 definiert sein. Üblicherweise werden jedoch aufgrund optischer Verzerrungen des Infrarot-Objektivs 3 Teilflächen unterschiedlicher Flächeninhalte auf die verschiedenen Pixel 12 abgebildet. Um das auszugleichen, kann die Recheneinheit 4 auch so eingerichtet sein, dass jedem Bildpunkt oder Pixel 12 ein bildpunktabhängiger Flächenwert zugeordnet wird und die Flächenwerte der einer Fläche zugeordneten Bildpunkte oder Pixel 12 addiert werden, um einen Flächeninhalt dieser Fläche zu bestimmen und zu entscheiden, ob die Fläche größer als oder mindestens so groß wie der Flächen-Schwellwert Ath ist.
-
Wenn das Warnsystem mit der Wärmebildkamera 1 wie bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen an der Decke 8 des zu überwachenden Raumes angeordnet ist, kann es z. B. zweckmäßig sein, einem um den Abstand rx von einem Mittelpunkt des Gesichtsfelds 10 beabstandeten Pixel 12 einen als F(rx) = (rx – rx-1)2 definierten Flächenwert zuzuordnen mit rx = h·tan(α·x/p) für x ≠ 0 und r0 = 0. Dabei bezeichne h eine Montagehöhe der Wärmebildkamera 1, α einen zwischen optischer Achse des Infrarot-Objektivs 3 und einem einen Rand des Gesichtsfelds 10 mit dem Infrarot-Objektiv 3 verbindenden Strahl aufgespannten Winkel, p eine Anzahl von in Zeilen- oder Spaltenrichtung zwischen dem Mittelpunkt und dem Rand des Gesichtsfelds 10 in einer Reihe liegenden Pixeln 12 und x – 1 eine Anzahl von Pixeln 12, die in einer durch den Mittelpunkt verlaufenden Zeile oder Spalte zwischen einem dort um den Abstand rx vom Mittelpunkt des Gesichtsfelds 10 entfernten Pixel 12 und dem Mittelpunkt liegen. Das ergibt sich aus geometrischen Zusammenhängen, die in 8 erkennbar sind. Dort ist eine schematische Seitenansicht der Anordnung mit der in der Montagehöhe h über dem Boden 9 angeordneten Wärmebildkamera 1 gezeigt. Der Begriff „Pixel” bezeichne dabei nicht nur eine einem Sensorelement zugeordnete oder durch ein Sensorelement abgedeckte Fläche in einem Bildraum der Wärmebildkamera 1, sondern auch eine Fläche auf dem Boden 9 – also im Objektraum der Wärmebildkamera 1 –, die auf dieses Sensorelement oder die im Bildraum diesem Sensorelement zuzuordnende Fläche abgebildet wird. Entsprechendes gelte je nach Zusammenhang auch für die Begriffe „Bildpunkt”, „Gesichtsfeld” und „zu überwachender Bereich”.
-
Sofern in dem Schritt S3 eine zusammenhängende Fläche erkannt wird, die größer als oder mindestens so groß wie der Flächen-Schwellwert Ath ist und die durch ausschließlich solche Pixel 12 abgedeckt wird, denen die thermographischen Bilddaten Temperaturwerte zuordnen, die größer als oder mindestens so groß wie der Temperatur-Schwellwert Tth sind, wird ein weiterer Schritt durchgeführt, der in 6 als S4 bezeichnet ist. In diesem Schritt S4 werden die thermographischen Bilddaten darauf geprüft, ob die Temperaturwerte, die den Pixeln 12 der so erkannten Fläche zugeordnet sind, für eine durch einen Zeit-Schwellwert tth definierte Mindestdauer größer als oder mindestens so groß wie der Temperatur-Schwellwert Tth bleiben. Die Mindestverweildauer ist dabei so gewählt, dass übliche Verweildauern einer Person im zu überwachenden Bereich, also im Gesichtsfeld 10 außerhalb der Unterbereiche 11, in aller Regel kürzer sind.
-
Die damit im Schritt S4 durchgeführte Prüfung gelte auch dann als positiv ausgefallen, wenn sich eine Kontur der genannten zusammenhängenden Fläche und damit eventuell auch ihr Flächeninhalt ändert, solange für eine Teilfläche der genannten Fläche die im Schritt S3 festgestellte Bedingung gegeben bleibt. Andernfalls gilt die Prüfung des Schritts S4 als negativ ausgefallen. Wenn die Prüfung des Schritts S4 negativ ausfällt, was darauf schließen lässt, dass sich eine die erkannte Fläche ausfüllende Person aus eigener Kraft von dort wegbewegt hat und folglich keine Hilflosigkeit gegeben ist, wird das Auslesen gemäß Schritt S2 fortgesetzt.
-
Wenn die im Schritt S4 durchgeführte Prüfung dagegen positiv ausfällt, wird in einem weiteren Schritt S5 mittels einer im gleichen Raum wie die Wärmebildkamera 1 befindlichen und unter Umständen ebenfalls im Gehäuse 6 integrierten Ausgabeeinheit ein Rückfragesignal ausgegeben, beispielsweise in Form eines akustischen oder optischen Signals. Gleichzeitig wird mit einer weiteren Prüfung begonnen, indem gewartet wird, ob innerhalb einer durch einen weiteren Schwellwert tr definierten Mindestwartezeit ein Rücksetzbefehl mittels einer ebenfalls im gleichen Raum befindlichen Eingabevorrichtung – beispielsweise einer Rücksetz-Taste – eingegeben wird. Ist das der Fall, so wird wieder mit dem Auslesen der thermographischen Bilddaten gemäß Schritt S2 fortgefahren.
-
Erfolgt jedoch innerhalb der als Konfigurations-Parameter festlegbaren Mindestwartezeit nach dem positiven Ergebnis des Schritts S4 und dem Ausgeben des Rückfragesignals kein Rücksetzbefehl, wird von einer Notsituation ausgegangen. Dann wird ein weiterer Schritt S6 durchgeführt, der darin besteht, dass die Recheneinheit 4 ein Ausgangssignal an die Sendeeinheit 5 ausgibt, das diese zum Aussenden des Notsignals veranlasst.
-
Mit dem beschriebenen Warnsystem und dem damit durchführbaren Verfahren wird eine Lösung für eine ambiente, unaufdringliche Sturz- und Hilflosigkeitserkennung vorgeschlagen, die am Markt verfügbare thermografische Sensoren verwenden kann und eine ausgesprochen einfache Methodik zur Auswertung von thermografischen Aufnahmen oder Wärmebildern anwendet. Damit wird eine Erkennung von Stürzen und Bewegungslosigkeit in definierten Überwachungsbereichen mit zumindest moderater Genauigkeit ermöglicht. Mit einer solchen Lösung können insbesondere in einem institutionellen Umfeld (z. B. in Pflegeheimen oder Krankenhäusern) sowohl Personal unterstützt als auch Kosten für eine Sturz- und Hilflosigkeitsüberwachung in besonders gefährdeten Bereichen (z. B. in Fluren oder Treppenhäusern) reduziert werden. Insbesondere kann sich mit dem vorgeschlagenen Verfahren eine ständige Anwesenheit von ärztlichem oder pflegerischem Personal erübrigen.
-
Mit den vorgeschlagenen Maßnahmen erübrigt sich das Tragen eines Sturzsensors durch die zu überwachende Person, weshalb mit einer höheren Akzeptanz bei Nutzern zu rechnen ist. Da die Auswertung der thermografischen Bilddaten innerhalb des vorgeschlagenen Warnsystems erfolgt, werden keine Bildinformationen nach außen gegeben, was ebenfalls zur Akzeptanz beiträgt. Der zur beschriebenen Nutzung von thermografischen Sensoren 2 zu verwendende Algorithmus zur Erkennung potentieller Stürze ist ausgesprochen einfach und kann daher problemlos in einem sogenannten Embedded Computer implementiert werden, der die Funktion der Recheneinheit 4 übernehmen kann. Mit vergleichsweise einfachen Mitteln wird also eine befriedigende Sicherheit dafür geboten, dass ein Anwender des beschriebenen Warnsystems im Falle eines Sturzes auch ohne ständige Anwesenheit von Personal zügig gefunden wird. Dadurch kann auch ein längerer Verbleib fürsorgebedürftig werdender Personen in ihren gewohnten Räumlichkeiten möglich werden.
