JP2001101547A - 異常判断装置およびプログラム記録媒体 - Google Patents
異常判断装置およびプログラム記録媒体Info
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Abstract
できなかった。 【解決手段】 所定の対象者または対象物の状態を検出
する状態検出手段1と、対象者または対象物が行動する
空間の物の配置情報を利用して、対象者または対象物の
物に対する位置関係を検出する位置関係検出手段2と、
対象者または対象物が異常かどうかの判断基準を、位置
関係と状態とで規定している異常基準情報を蓄積してい
るテンプレート3と、状態検出手段1の検出結果と、位
置関係検出手段2の検出結果と、テンプレート3に蓄積
されている異常基準情報とを対照し、対象者または対象
物の行動が異常であるか否かを判断する判断部4と、そ
の判断部4の判断結果に基づいて警告を発する警告部9
とを備える。
Description
(例えばロボット)等の状態の変化を利用して、人間、
動物、または機械の異常を判断する異常判断装置と、プ
ログラム記録媒体とに関する。
に高齢者の介護が注目されている。特に、痴呆症患者や
徘徊癖のある高齢者の介護は大変重要視され、さまざま
な技術の提案がなされている。これらの高齢者の行動を
追跡し、異常行動を行った場合に本人や外部に通報する
手段は介護の観点から大変有効であると考えられる。
解析することで、たとえば行動パターンを得ることがで
きるならば、照明や空調を快適に制御したり、安全に動
作させることが可能となり、人の生活に大変有効であ
る。さらに、人に限らず、動物や機械(例えばロボッ
ト)においても行動を計測することは有効で、動物の場
合はいままでわからなかった生態の研究に用いることが
可能であり、機械においても状態や動作を計測すること
ができれば、効率よく、安全に稼動させることができ、
生産活動などの観点から大変有効である。
で」「何を」行うかを捕らえることは大変重要である。
そのためには、個人や特定物体の室内での位置を検出し
たり、動作や姿勢を検出する必要がある。
としては、CCD画像からの位置の抽出や、赤外線セン
サによって得られた二次元の温度分布情報からの位置の
抽出等を行う方法が挙げられる。その他、非常に大きな
建物内であれば、PHSなどを用いて複数の基地局に対
する電波の強度から大よその位置を特定する方法も提案
されている。
は、古くは万歩計や水銀スイッチ等を用いて静止状態と
動作状態を判別する方法が提案されている。最近では、
種々の加速度センサやジャイロセンサ(角加速度セン
サ)が高性能化し、それらを用いて、歩行状態、体の傾
き、歩く方向等を検出する方法が提案されている。
特定の場所、たとえばトイレ内で赤外線センサ等を用い
ることにより、長時間にわたり動きがなくなった場合
や、便器から脱落した場合に異常と判断する方法などが
ある。また前述した動作や姿勢を検出するための加速度
センサやジャイロセンサを用いて、転倒などを検出し、
異常状況を判断する方法が報告されている。これらは、
単一的な異常状況を判断するのみで、異常状況への移行
を予知することは全く不可能である。
物やロボット等の機械が「どこで」または「何を」行っ
ているのかを検出し、その検出結果に基づいて人等の異
常状態を判断することを目的として各種の方法が提案さ
れているが、異常状況を正確に判断することができな
い。いいかえると、「どこで」または「何を」行ってい
るのかということを検出できたとしてもそれが異常状況
かどうか総合的に判断することができない。
検出することができたとしても、その姿勢が異常状況か
どうかを判断することは不可能である。つまり、センサ
によって横臥位の姿勢を検出できたとしてもソファの位
置で横臥位の姿勢をとっているのであれば正常状態であ
るし、キッチンの位置で横臥位の姿勢をとっているのあ
れば異常状況と考えられる。つまり、動作や姿勢と人体
の存在する位置とは大変重要な関係を持っている。
に行うことができなかったという課題を考慮し、正確に
異常状況を判断する異常判断装置を提供することを目的
とするものである。
めに、第1の本発明(請求項1に対応)は、所定の対象
者または対象物の状態を検出する状態検出手段と、前記
対象者または前記対象物が行動する空間の物の配置情報
を利用して、前記対象者または前記対象物の前記物に対
する位置関係を検出する位置関係検出手段と、前記対象
者または前記対象物が異常かどうかの判断基準を、前記
位置関係と前記状態とで規定している異常基準情報を蓄
積している異常基準情報蓄積手段と、前記状態検出手段
の検出結果と、前記位置関係検出手段の検出結果と、前
記異常基準情報蓄積手段に蓄積されている異常基準情報
とを対照し、前記対象者または前記対象物の行動が異常
であるか否かを判断する判断手段とを備えたことを特徴
とする異常判断装置である。
位置関係検出手段が利用する、前記空間の物の配置情報
が、所定のカメラによって得られた画像を解析して得ら
れた情報であることを特徴とする第1の本発明に記載の
異常判断装置である。
判断手段によって、前記対象者または前記対象物の行動
が異常であると判断された場合に、警告を発する警告手
段をさらに備えたことを特徴とする第1または第2の本
発明に記載の異常判断装置である。
対象者または前記対象物の状態には、前記対象者または
前記対象物の、姿勢、歩行、移動距離、活動状態、生理
量、排泄、または入浴の各行動が含まれることを特徴と
する第1から第3のいずれかの本発明に記載の異常判断
装置である。
位置関係検出手段が、所定のカメラで可視光または赤外
線を用いて得られた2次元画像を解析することによっ
て、前記対象者または前記対象物の前記物に対する位置
関係を検出することを特徴とする第1から第4のいずれ
かの本発明に記載の異常判断装置である。
関係検出手段が例えば室内における家具やその他の設備
等の物の配置情報を利用して、人間の家具や設備に対す
る位置関係を検出するので、判断手段は、その位置関係
と人間の状態と異常基準情報とに基づいて、人間の行動
が異常であるか否かを精度よく判断することができる。
例えば、人間がリビングテーブルのそばのいすの位置で
座った姿勢をとった場合は、正常であるが、室内の隅の
部分で長時間座った姿勢を維持した場合は、急な発作な
どにより失神状態にあるなど何らかの異常状態であると
判断されることになる。
人間、動物または機械(例えばロボット)に携帯させる
ことができる。この状態検出手段が、姿勢、生理情報な
どの個々の状態を検出するので異常状況や異常状況への
移行の予知が可能となる。
は、判断手段によって、人間、動物または機械が異常で
あると判断された場合、警告音等の警告を発するので、
異常が外部に明らかになる。このように、警告が発せら
れると、病院等の外部に素早く通報することができるよ
うになる。
線で通信を行い、さらにその基地局はネットワークへ接
続することにより、複数の室内や特定空間の人間や動
物、機械の異常を一括で管理することができ、建物全体
の人間や動物、機械の異常をリアルタイムで把握するこ
とができる。したがって、本発明の異常判断装置を、高
齢者の集団介護に利用すると、介護の能率化を図ること
ができる。
から第4のいずれかの本発明に記載の異常判断装置の全
部または一部の手段の全部または一部の機能をコンピュ
ータにより実現させるためのプログラムを記録したこと
を特徴とするプログラム記録媒体である。
て図1から図6および表1を用いて説明する。
装置について図面を参照しながら説明する。図1は本発
明の実施の形態1の異常判断装置の概略構成図を示すも
のである。以下に本実施の形態における構成を説明す
る。本実施の形態の異常判断装置は、センサ群として状
態検出手段1と位置検出手段2とを備え、さらにテンプ
レート3と判断部4と、警告部9とを備えている。
センサ、またはそれらの組み合わせ等により人体が静止
状態にあるのか歩行などの活動状態にあるのか、また立
位、座位、横臥位などの状態を検出する手段である。
カメラからの画像から対象者や対象物の位置の抽出を行
ったり、二次元温度分布を測定可能な赤外線センサから
の二次元温度分布を利用して対象者や対象物の位置の抽
出を行ったり、対象者や対象物に電波発生源を取り付
け、その電波を室内に設置された1つ以上のアンテナに
より受信して処理し、その電波の強度や方向を検出する
ことにより、対象者や対象物の位置を検出する手段であ
る。つまり、位置検出手段2は、例えば室内での床面に
おける対象者や対象物が位置する2次元座標を算出する
手段である。
内における物の配置情報があらかじめ記録されている手
段であるとともに、判断部4が行う判断の基準となる異
常基準情報をあらかじめ蓄積している手段である。な
お、異常基準情報は、対象者や対象物の状態と、室内に
おける家具等の物に対する対象者や対象物の位置関係と
で規定される情報である。また、テンプレート3の異常
基準情報を蓄積する機能は、請求項1記載の本発明の異
常判断装置の異常基準情報蓄積手段の機能に該当する。
と、位置検出手段2の検出結果と、テンプレート3に記
録されている物の配置情報と、テンプレート3に蓄積さ
れている異常基準情報とを対照し、対象者や対象物の行
動が異常であるか否かを判断する手段である。
象物の行動が異常であると判断された場合、警告を発す
る手段である。
置の位置関係検出手段は、上述した位置検出手段2の検
出結果と、テンプレート3に記録されている物の配置情
報とに基づいて対象者や対象物の、物に対する位置関係
を検出するものであって、テンプレート3に記録されて
いる物の配置情報を、上述した位置検出手段2の検出結
果に利用する、テンプレート3の機能の一部と位置検出
手段2の機能を併せ持つ手段である。
置の動作を説明するための図であって、図3は本発明の
実施の形態1の異常判断装置のテンプレート3に記録さ
れている物の配置情報の一例を示す図である。
置の動作を説明する。図2において、状態検出手段1を
体の一部に装着しているとともに、個人携帯端末5を体
の一部に取り付けている人体10が室内に入室する。状
態検出手段1は、人体10が歩いたり止まったり、寝た
り座ったりといった状態を検出する。室内には特定周波
数の電波を受信する電波強度測定用アンテナ11が部屋
の4隅上部に設置され、電波強度解析手段12と接続さ
れている。
帯端末5に内蔵される発信機は特定周波数の電波を発信
する。その電波は電波強度測定用アンテナ11で受信さ
れ、その電波の強度比を電波強度解析手段12が解析
し、室内における人体10の位置が算出される。図3に
おいて示すあらかじめ記録されている室内家具や設備等
の物の配置情報と図2を用いて説明した人体10の位置
とが照合されることによって、物に対する人体10の位
置関係が検出される。
出結果と、物に対する人体10の位置関係と、テンプレ
ート3に蓄積されている異常基準情報とを対照し、対象
者や対象物の行動が異常であるか否かを判断する。例え
ば図3のAの位置(ソファ22の位置)で横臥位の姿勢
をとっている場合、正常であるが、Bの位置で横臥位の
姿勢をとっている場合は、ある一定時間が経過すると異
常と判断する。なお、このように判断するためには、あ
らかじめその判断の基準となる異常基準情報がテンプレ
ート3に蓄積されていなければならない。
が異常であると判断された場合、警告部9は警告を発す
る。
る。図3に示す室内を家具や設備等の配置にあわせた領
域で分割した場合、その一つ一つの領域に対して、姿勢
などの状態に応じて行動の正常異常の判断をするための
基準となる情報が異常基準情報の一例である。例えば、
ソファ22の領域において立位では10分までは正常、
それ以降は異常、座位、横臥位では60分までは正常、
それ以降姿勢の変化がなければ異常、斜線部のいす24
の領域では立位、座位は60分までは正常、それ以降姿
勢の変化がなければ異常、横臥位は即異常と判断するた
めの基準の情報が異常基準情報の一例である。
しながら説明する。図4は状態検出手段1の概略模式図
を示すものである。人体10に取り付けられた状態検出
手段1は1つ以上のセンサ6を備えており、センサ6
は、人体10の状態、たとえば、姿勢、歩行状態(水平
歩行・階段昇り・階段降り)、活動状態(安静・通常活
動・激しい活動)、生理状態(心拍・血圧・体温・発
汗)などを検出し、その人体10の状態は、送信部8を
介して、センサ信号処理手段7に送信される。
6の例を示す。
ことによって傾斜角を求めることで得られる。歩行状態
は重力方向の加速度を観測することによって、2足歩行
特有のパターン波形を認識することで得られ、速度を上
げて走った場合は、重力方向の加速度に無重力状態があ
るか否かで判別される。移動距離は、進行方向の加速度
を2回積分することで得られる。その時の積分開始点
は、重力方向の加速度が最小になったときを用いるのが
適当である。進行方向は、ジャイロセンサによって得ら
れた角加速度信号の数Hzの領域について積分してやれ
ばよい。
一定強度以上の加速度の出現頻度やジャイロセンサによ
って得られるある一定強度以上の角加速度信号の出現頻
度を積算することによって得られる。排泄状態は、トイ
レ内に設置した複数検知領域をもつ赤外線センサを用い
ることによって、便器上での人体の存在や姿勢を検知す
ることによって得ることができる。
領域をもつ距離センサを用いることによって、距離出力
の変化等から風呂場内での人体の存在位置を検知するこ
とによって得られる。食事状態は、キッチン内に設置さ
れた複数個のガスセンサ、例えばCO2センサを用いて
ガスコンロの使用を検知したり、食事を並べるテーブル
の近傍に料理から出る臭気成分を検知するガスセンサを
設置することによって得られる。
置し、そのベッドの重量変化から、ベッド上の人の存在
や寝返り等を検知することによって得ることができる。
また生理量については、LEDとダイオードの組み合わ
せにより、心拍を測定したり、湿度センサを用いて発汗
状況を測定したり、温度センサを用いて体温を測定する
ことによって得ることができる。
人体10の状態解析を行うとしたが、センサ信号処理手
段7がセンサ6によって検出された情報に基づいて人体
10の状態解析を行ってもよい。要するに、状態検出手
段1において人体10の状態が解析されさえすればよ
い。
前述の個人携帯端末5に内蔵させても良い。
図面を参照しながら説明する。図6は状態検出手段1の
概略模式図を示すものである。この状態検出手段1は腰
部にベルト等を用いて体の一部に固定される。この具体
例では、加速度センサ13およびジャイロセンサ14を
用いて、姿勢、歩行の状態、人が移動した軌跡、移動距
離などの状態を検知するものである。姿勢については3
軸の加速度センサ13の重力の分力成分を測定し、体の
傾斜を求める。また歩行の状態は加速度センサ13の重
力方向の出力を解析することで、停止状態か歩行状態
か、また歩行も階段昇りなのか階段降りなのかを判別す
る。
と同様、人体が移動した軌跡、移動距離を求めるために
用いる。これら内蔵されるセンサの信号は信号処理手段
16において解析され、各種状態情報としてアンテナ1
5から送信される。また、スピーカー17は長時間体の
動きがない場合などこの状態検出手段1をとりつけた人
(以下装着者とする)に対し、例えば「大丈夫ですか」
等の呼びかけを行なうものであり、それに対し装着者が
リセットをかけるなどの反応や言葉を発した場合は、音
声認識によってその意思を解析し、その状況に応じてア
ンテナ15から異常状況信号等を送信する。
が安否を確認するという対応や外部への通報を行なう。
上記説明では加速度センサ13とジャイロセンサ14の
組みあわせについて説明したが、本発明はそれに制限さ
れることはなく、たとえば姿勢情報を傾斜角センサで取
得したりすることは可能である。また、オプションセン
サのインターフェース18を介して、外部のセンサから
の情報を取得することも可能である。たとえば、時計型
のセンサユニット内部に心拍センサや温度センサを用い
た体温センサ、湿度センサを用いた発汗センサを内蔵さ
せ、腕に取り付けて前記センサ情報をオプションセンサ
のインターフェース18から取り込むことが可能であ
る。もちろんこの場合、有線で取り込んでも良いし、無
線で取り込んでもかまわない。さらに本状態検出手段1
の取り付け場所は特に制限されるものではなく、体の一
部であればどこでもよい。
しながら説明する。図5は二次元赤外線センサを用いた
位置特定手段2についての概略模式図である。天井に取
り付けられた赤外線センサ(黒色部分)の視野を横から
見たものが図5(a)であり、上から見たものが図5
(b)である。複数受光部を備えた焦電型1次元アレイ
素子の前面にチョッパを設置し、図5(b)の円周方向
に回転させるとチョッピングのタイミングにより円周方
向にも視野が分割され、室内の二次元温度分布を測定す
ることが可能である。
ており、半径方向で6分割、円周方向で24分割となっ
ている。測定物体の温度はチョッパの温度を基準に容易
に算出することができるので、適当なセンサ出力の閾値
を設定し、人体が存在する領域を抽出することが可能で
ある。さらにセンサからの距離による人体の見かけの大
きさが決定されるため、人体近傍温度の領域と人体の領
域とを区別することができ、人体抽出精度を上げること
ができる。
る位置を床面上の座標で求めることができる。この方法
は、二次元赤外線センサを用いた場合に限らず、二次元
の赤外線カメラから得られた熱画像を分割することによ
って同様に、人体領域を抽出することが可能であり、同
様の効果を得ることができる。
元温度分布を測定し、人体を抽出したのに対し、CCD
カメラを用いた可視画像を測定し、人体を抽出する方法
について述べる。ここでは図を用いた説明はしないが、
室内の上方に床面方向を視野とするCCDカメラを複数
台設置し、可視画像を測定する。人体領域の抽出は、移
動体の輪郭抽出や顔面の肌色抽出などの手法を用いて行
う。さらに、カメラからの距離による人体の見かけの大
きさが決定されるため、人体抽出精度を上げることがで
きる。カメラの視野内での位置と実際の床面上の位置と
の相関データをあらかじめ、測定するか、計算で求めて
おき、カメラの視野内で抽出した人体画像から実際の人
体の存在する位置を求めることができる。
あらかじめ記録されるべき室内家具や設備等の物の配置
情報は、通常その室内に居住する人かその人を介護する
人が、テンプレート3に設定する。しかし、室内家具や
設備の物の数が多い場合や部屋の模様替えに対応するこ
とが困難であるため、室内に設置された1つ以上のカメ
ラによって得られた画像を解析することによって自動的
に配置情報が設定されるとしてもよい。
色や輝度情報によって背景以外の家具や設備を抽出し、
その形状からその属性を検出しそれを利用するものであ
る。また、複数台のカメラより立体視されて得られた画
像から距離を検出し、床面上での物体のレイアウトに修
正することができる。この場合、ディスプレイなどに表
示された物体のレイアウトに、TVやソファなどといっ
た属性を容易に入力することが可能となる。
た場合でも変更前と変更後の差分を更新することによっ
て、テンプレート3の修正を行なうことができる。この
ようにして、自動的にまたは半自動的にテンプレート3
の内容を作成することにより、複雑な情報をテンプレー
ト3に入力する煩わしさがなく、さらに部屋の模様替え
にも対応することができる。
たは対象物の位置関係を検出することによって、信頼性
の高い、低コストな異常状態検知が可能となる。
状態について説明したが、動物や、ロボット等の機械の
異常も人の場合と同様にして判断される。また、請求項
1の本発明の異常判断装置に記載の対象物として、上述
した動物や、ロボット等の機械が該当する。
は、正確に異常状況を判断する異常判断装置を提供する
ことができる。
概略構成図
動作を説明するための図
レート3に記録されている、室内家具や設備等の物の配
置情報の一例を示す図
出手段1の概略模式図
二次元赤外線センサを用いた位置特定手段2についての
概略模式図
状態検出手段1の具体的な一例を示す概略模式図
Claims (6)
- 【請求項1】 所定の対象者または対象物の状態を検出
する状態検出手段と、 前記対象者または前記対象物が行動する空間の物の配置
情報を利用して、前記対象者または前記対象物の前記物
に対する位置関係を検出する位置関係検出手段と、 前記対象者または前記対象物が異常かどうかの判断基準
を、前記位置関係と前記状態とで規定している異常基準
情報を蓄積している異常基準情報蓄積手段と、 前記状態検出手段の検出結果と、前記位置関係検出手段
の検出結果と、前記異常基準情報蓄積手段に蓄積されて
いる異常基準情報とを対照し、前記対象者または前記対
象物の行動が異常であるか否かを判断する判断手段とを
備えたことを特徴とする異常判断装置。 - 【請求項2】 前記位置関係検出手段が利用する、前記
空間の物の配置情報は、所定のカメラによって得られた
画像を解析して得られた情報であることを特徴とする請
求項1記載の異常判断装置。 - 【請求項3】 前記判断手段によって、前記対象者また
は前記対象物の行動が異常であると判断された場合に、
警告を発する警告手段をさらに備えたことを特徴とする
請求項1または2記載の異常判断装置。 - 【請求項4】 前記対象者または前記対象物の状態に
は、前記対象者または前記対象物の、姿勢、歩行、移動
距離、活動状態、生理量、排泄、または入浴の各行動が
含まれることを特徴とする請求項1から3のいずれかに
記載の異常判断装置。 - 【請求項5】 前記位置関係検出手段は、所定のカメラ
で可視光または赤外線を用いて得られた2次元画像を解
析することによって、前記対象者または前記対象物の前
記物に対する位置関係を検出することを特徴とする請求
項1から4のいずれかに記載の異常判断装置。 - 【請求項6】 請求項1から5のいずれかに記載の異常
判断装置の全部または一部の手段の全部または一部の機
能をコンピュータにより実現させるためのプログラムを
記録したことを特徴とするプログラム記録媒体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28121599A JP3378540B2 (ja) | 1999-10-01 | 1999-10-01 | 異常判断装置およびプログラム記録媒体 |
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---|---|---|---|
JP28121599A JP3378540B2 (ja) | 1999-10-01 | 1999-10-01 | 異常判断装置およびプログラム記録媒体 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2001101547A true JP2001101547A (ja) | 2001-04-13 |
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