JP2005003366A

JP2005003366A - 状態解析装置

Info

Publication number: JP2005003366A
Application number: JP2003163502A
Authority: JP
Inventors: Isao Sato; 勲佐藤; Tomofumi Nishiura; 朋史西浦; Masato Nakajima; 真人中島; Kazuhiro Mimura; 一弘味村; Yasuhiro Takemura; 安弘竹村; Kei Kato; 圭加藤; Toshiji Takei; 利治武居
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd; Keio University
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd; Keio University
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2005-01-06
Anticipated expiration: 2023-06-09
Also published as: US7545279B2; AU2004245814A1; EP1645840A1; WO2004109227A1; AU2004245814B2; JP3764949B2; CA2528822A1; US20060279428A1; DE602004024068D1; EP1645840A4; EP1645840B1

Abstract

【課題】対象物の状態を容易且つ正確に把握できる状態解析装置を提供する。
【解決手段】対象領域に存在する対象物２の高さ方向の動きを複数の測定点で測定する三次元センサ１０と、前記複数の動きの位相が略同位相である領域を形成する領域形成手段２２とを備えた状態解析装置１とする。このようにすることで、対象物２の状態を容易且つ正確に把握できる状態解析装置１を提供できる。また、上記状態解析装置１では、領域形成手段２２で形成された領域を含む情報を出力する情報出力手段４０を備えることを特徴とするとよい。
【選択図】図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、状態解析装置に関し、特に対象物の状態を容易且つ正確に把握できる状態解析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空間内、例えば風呂場やトイレ等での対象物、例えば人物の動きを検出する動き検出装置として、従来から、動き検出センサが提案されている。代表的な例としては、ベッド上の就寝者にパターンを投影し、投影されたパターンを連続的に撮像した画像からパターンの移動量を算出することで、就寝者の呼吸を監視する監視装置があった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１７５５８２号公報（第５−９頁、第１−１３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら以上のような従来の装置によれば、対象物の各部位の状態、例えば動きの方向を正確に把握しづらかった。
【０００５】
そこで本発明は、対象物の状態を容易且つ正確に把握できる状態解析装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による状態解析装置１は、例えば図１、図４に示すように、対象領域に存在する対象物２の高さ方向の動きを複数の測定点で測定する三次元センサ１０と；前記複数の動きの位相が略同位相である領域を形成する領域形成手段２２とを備えている。
【０００７】
このように構成すると、三次元センサ１０と、領域形成手段２２とを備えるので、対象領域に存在する対象物２の高さ方向の動きを複数の測定点で測定し、測定した複数の動きの位相が略同位相である領域を形成するので、対象物の状態を容易且つ正確に把握できる状態解析装置を提供できる。
【０００８】
また請求項２に記載のように、請求項１に記載の状態解析装置１では、領域形成手段２２で形成された領域を含む情報を出力する情報出力手段４０を備えることを特徴とするとよい。
【０００９】
また請求項３に記載のように、請求項１又は請求項２に記載の状態解析装置１では、三次元センサ１０は、対象領域にパターン光を投影する投影装置１１と；前記パターン光が投影された対象領域を撮像する撮像装置１２と；前記撮像された像上のパターンの移動を測定する測定手段１４とを有し；前記測定されたパターンの移動に基づいて、対象物２の高さ方向の動きを複数の点で測定することを特徴とする。
【００１０】
このように構成すると、投影装置１１と、撮像装置１２と、測定手段１４とを有しており、パターン光が投影された対象領域を撮像し、前記撮像された像上のパターンの移動を測定して、さらに、前記測定されたパターンの移動に基づいて、対象物２の高さ方向の動きを複数の点で測定するので、単純な構成でありながら、正確に対象物２の高さ方向の動きを複数の点で測定できる。
【００１１】
また請求項４に記載のように、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の状態解析装置１では、領域形成手段２２は、所定の領域内の前記測定点について、前記動きの位相の種類が同一の種類の測定点の数が、所定値以上であれば、前記所定の領域が、前記種類の位相の動きがある領域とするように構成するとよい。
【００１２】
このように構成すると、領域形成手段２２は、所定の領域内の前記測定点について、前記動きの位相の種類が同一の種類の測定点の数が、所定値以上であれば、前記所定の領域が、前記種類の位相の動きがある領域とするので、例えば、対象物２の部位毎の動きの位相を識別できる。
【００１３】
また請求項５に記載のように、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の状態解析装置１では、領域形成手段２２は、所定の領域内の前記測定点について、前記動きの位相の種類が同一の種類の測定点を探索し、前記探索の結果に基づいて、前記動きの位相が略同位相である測定点群を形成し、前記形成された測定点群を前記動きの位相が略同位相である領域とするように構成してもよい。
【００１４】
また請求項６に記載のように、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の状態解析装置１では、領域形成手段２２により形成された領域に基づいて、対象物２の異常を判定する異常判定手段２６を備えるとよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１６】
図１は、本発明による実施の形態である状態解析装置としての監視装置１の模式的外観図である。監視装置１は、対象領域に存在する対象物の高さ方向の動きを複数の測定点で測定する三次元センサ１０と、監視装置１を制御する演算装置２０とを含んで構成される。また監視装置１は、対象領域を監視するように構成されている。本実施の形態では、対象物は、呼吸をするものである。即ち対象物は、例えば人物や動物である。本実施の形態では、対象物は人物２として説明する。また本実施の形態では、対象領域はベッド３上である。また、三次元センサ１０は、対象領域内の各測定点での高さも測定できるものでもある。
【００１７】
また、図中ベッド３上に、人物２が横たわって存在している。また、人物２の上には、さらに寝具４がかけられており、人物２の一部と、ベッド３の一部とを覆っている。この場合には、三次元センサ１０は、寝具４の上面の高さ方向の動きを測定している。また寝具４を使用しない場合には、三次元センサ１０は、人物２そのものの高さ方向の動きを測定する。
【００１８】
また、ベッド３の上部には、三次元センサ１０が配置されている。三次元センサ１０については後で詳述する。なお、図示では、三次元センサ１０と演算装置２０とは別体として示してあるが、一体に構成してもよい。このようにすると、監視装置１を小型化することができる。演算装置２０は、典型的にはパソコン等のコンピュータである。
【００１９】
図２の模式的外観図を参照して、三次元センサ１０について説明する。本実施の形態では、三次元センサ１０は、後述するＦＧセンサを用いる場合で説明する。以下、三次元センサ１０をＦＧセンサ１０として説明する。ＦＧセンサ１０は、対象領域即ちベッド３上にパターン光を投影する投影装置１１と、パターン光が投影されたベッド３上を撮像する撮像装置１２と、撮像装置１２で撮像された像上のパターンの移動を測定する測定手段としての測定装置１４とを含んで構成される。さらに測定装置１４は、測定されたパターンの移動に基づいて、人物２の高さ方向の動きを複数の点で測定するように構成される。また、投影装置１１と、撮像装置１２は、測定装置１４に電気的に接続され、測定装置１４に制御されている。なお、本実施の形態では、測定装置１４は、演算装置２０と一体に構成される。またここでは、投影されるパターン光は、複数の輝点である。そして、ベッド３上に投影された複数の輝点は、ベッド３上の複数の測定点にそれぞれ対応する。また、撮像装置１２は、典型的にはＣＣＤカメラである。以下、各構成について説明する。
【００２０】
図３の模式的斜視図を参照して、監視装置１に適した投影装置１１について説明する。なおここでは、説明のために、対象領域を平面１０２とし、後述のレーザ光束Ｌ１を平面１０２に対して垂直に投射する場合で説明する。投影装置１１は、可干渉性の光束を発生する光束発生手段としての光束発生部１０５と、ファイバーグレーティング１２０（以下、単にグレーティング１２０という）とを備えている。光束発生部１０５により投射される可干渉性の光束は、典型的には赤外光レーザである。光束発生部１０５は、平行光束を発生するように構成されている。光束発生部１０５は、典型的には不図示のコリメータレンズを含んで構成される半導体レーザ装置であり、発生される平行光束は、レーザ光束Ｌ１である。そしてレーザ光束Ｌ１は、断面が略円形状の光束である。ここで平行光束とは、実質的に平行であればよく、平行に近い光束も含む。
【００２１】
またここでは、グレーティング１２０は、平面１０２に平行に（Ｚ軸に直角に）配置される。グレーティング１２０に、レーザ光Ｌ１を、Ｚ軸方向に入射させる。するとレーザ光Ｌ１は、個々の光ファイバー１２１により、そのレンズ効果を持つ面内で集光したのち、発散波となって広がって行き、干渉して、投影面である平面１０２に複数の輝点アレイであるパターン１１ａが投影される。なお、グレーティング１２０を平面１０２に平行に配置するとは、例えば、グレーティング１２０を構成するＦＧ素子１２２の各光ファイバー１２１の軸線を含む平面と、平面１０２とが平行になるように配置することである。
【００２２】
また、グレーティング１２０は、２つのＦＧ素子１２２を含んで構成される。本実施の形態では、各ＦＧ素子１２２の平面は、互いに平行である。以下、各ＦＧ素子１２２の平面を素子平面という。また、本実施の形態では、２つのＦＧ素子１２２の光ファイバー１２１の軸線は、互いにほぼ直交している。
【００２３】
ＦＧ素子１２２は、例えば、直径が数１０ミクロン、長さ１０ｍｍ程度の光ファイバー１２１を数１０〜数１００本程度、平行にシート状に並べて構成したものである。また、２つのＦＧ素子１２２は、接触して配置してもよいし、それぞれの素子平面の法線方向に距離を空けて配置してもよい。この場合には、２つのＦＧ素子１２２の互いの距離は、パターン１１ａの投影に差支えない程度とする。レーザ光束Ｌ１は、典型的には、グレーティング１２２の素子平面に対して垂直に入射させる。
【００２４】
このように、投影装置１１は、２つのＦＧ素子１２２を含んで構成されたグレーティング１２０が光学系となるので、複雑な光学系を必要とすることなく、光学筐体を小型化できる。さらに投影装置１１は、グレーティング１２０を用いることで、単純な構成で、複数の輝点１１ｂをパターン１１ａとして対象領域に投影できる。なお、パターン１１ａは、典型的には正方格子状に配列された複数の輝点１１ｂである。また、輝点の形状は楕円形を含む略円形である。
【００２５】
図２に戻って説明する。撮像装置１２は、結像光学系１２ａ（図５参照）と撮像素子１５（図５参照）を有するものである。撮像素子１５は、典型的にはＣＣＤ撮像素子である。また、撮像素子１５として、ＣＣＤの他にＣＭＯＳ構造の素子が最近盛んに発表されており、それらも当然使用可能である。特にこれらの中には、素子自体にフレーム間差算や二値化の機能を備えたものがあり、これらの素子の使用は好適である。
【００２６】
撮像装置１２は、前述の光束発生部１０５（図３参照）により発生されるレーザ光束Ｌ１の波長の周辺部以外の波長の光を減光するフィルタ１２ｂ（図５参照）を備えるとよい。フィルタ１２ｂは、典型的には干渉フィルタ等の光学フィルタであり、結像光学系１２ａの光軸上に配置するとよい。このようにすると、撮像装置１２は、撮像素子１５に受光する光のうち、投影装置１１より投影されたパターン１１ａの光の強度が相対的にあがるので、外乱光による影響を軽減できる。また、光束発生部１０５により発生されるレーザ光束Ｌ１は、典型的には赤外光レーザの光束である。また、レーザ光Ｌ１は、継続的に照射してもよいし、断続的に照射してもよい。断続的に照射する場合には、撮像装置１２による撮像を、照射のタイミングに同期させて行うようにする。
【００２７】
ここで、ＦＧセンサ１０の設置例について説明する。投影装置１１と、撮像装置１２は、ベッド３の上方に配置されている。図示では、人物２のおよそ頭部上方に撮像装置１２が、ベッド３のおよそ中央部上方に投影装置１１が配置されている。投影装置１１は、ベッド３上にパターン１１ａを投影している。また、撮像装置１２の画角は、およそベッド３の中央部分を撮像できるように設定されいる。
【００２８】
投影装置１１は、ここでは、その光軸（レーザ光束Ｌ１の投射方向）を、図示のように、ベッド３の上面の垂直方向対して、およそ平行方向に設置する。なおここでは、上記のように、投影装置１１は、その光軸をベッド３の上面の垂直方向に対しておよそ平行方向に設置するが、前記垂直方向に対して、傾けて設置してもよい。
【００２９】
またここでは、撮像装置１２は、その光軸をベッド３の上面の垂直方向に対して、傾けて設置する。このようにすることで、例えば撮像装置１２と投影装置１１との距離を離して設置することが容易に行える。言い換えれば、三角測量法の基線長を長く取ることが容易に行える。なおここでは、上記のように、撮像装置１２は、その光軸をベッド３の上面の垂直方向に対して傾けて設置するが、投影装置１１と同様に、その光軸をベッド３の上面の垂直方向に対し、およそ平行方向に設置してもよい。さらに、投影装置１１と撮像装置１２は、それぞれの光軸を、互いに平行方向に向けて設置してもよい。
【００３０】
また、投影装置１１と撮像装置１２とは、ある程度距離を離して設置するとよい。このようにすることで、図５で後述する距離ｄ（基線長ｄ）が長くなるので、変化を敏感に検出できるようになる。なお、基線長は長く取ることが好ましいが、短くてもよい。但しこの場合には、呼吸等の小さな動きを検出しにくくなるが、後述のように、輝点の重心位置を検出するようにすれば、小さな動き（呼吸）の検出も可能である。
【００３１】
図４のブロック図を参照して、監視装置１の構成例について説明する。前述のように、演算装置２０は、測定装置１４と一体に構成されている。さらに言えば、測定装置１４は、後述の制御部２１に一体に構成される。そして投影装置１１と、撮像装置１２は、前述のように、測定装置１４に電気的に接続されており、制御されている。本実施の形態では、演算装置２０は、投影装置１１と、撮像装置１２に対し遠隔的に配置されている。具体的には、例えば、ベッド３の脇や、ベッド３が設置されている部屋とは別の部屋、さらに言えばナースステーション等に設置される。
【００３２】
まず測定装置１４について説明する。測定装置１４は、前述のように、撮像装置１２で撮像された像上のパターンの移動を測定するものであり、さらに測定されたパターンの移動に基づいて、人物２の高さ方向の動きを複数の点で測定するものである。測定装置１４は、撮像装置１２で撮像した像を取得できるように構成されている。さらに測定装置１４は、撮像装置１２により撮像された像上の各輝点の移動を測定するように構成されている。なおここでは、投影された輝点も撮像された像上の輝点の像も、便宜上単に輝点という。またここでは、輝点の移動を測定するとは、輝点の移動の量（以下移動量という）を測定することをいう。
【００３３】
ここで、測定装置１４による輝点の移動の測定について詳述する。測定装置１４は、撮像装置１２から取得した異なる２時点の像に基づいて、輝点の移動を測定するように構成されている。
【００３４】
ここで、異なる２時点の像に基づく、輝点の移動の測定について説明する。異なる２時点の像は、任意の時点とそのわずかに前の時点とするとよい。わずかに前とは、人物２の動きを検出するのに十分な時間間隔だけ前であればよい。この場合、人物２のわずかな動きも検出したいときは短く、例えば人物２の動きが大きくなり過ぎず、実質的にはほぼ動き無しとみなせる程度の時間、例えば０．１秒程度とすればよい。あるいはテレビ周期の１〜１０周期（１／３０〜１／３）とするとよい。また、人物２の大まかな動きを検出したいときは長く、例えば１０秒程度としてもよい。但し、本実施の形態のように、人物２の呼吸も検出する場合では長くし過ぎると、正確な呼吸の検出が行えなくなるので、例えば１分などにするのは適切でない。以下、任意の時点（現在）で取得した像を取得像、取得像よりわずかに前（過去）に取得した像を参照像として説明する。なお、参照像は、記憶部３１内に保存される。本実施の形態では、異なる２時点の像は、取得像（Ｎフレーム）と、取得像の１つ前に取得した像（Ｎ−１フレーム）とする。即ち参照像は、取得像の１つ前に取得した像である。また、像の取得間隔は、例えば装置の処理速度や、上述のように検出したい動きの内容により適宜決めるとよいが、例えば０．１〜３秒、好ましくは０．１〜０．５秒程度とするとよい。また、より短い時間間隔で像を取得し、平均化またはフィルタリングの処理を行うことで、例えばランダムノイズの影響を低減できるので有効である。
【００３５】
なお、任意の時点とそのわずかに前の時点の異なる２時点の像に基づく、輝点の移動の測定で得られる波形（例えば輝点の移動量の総和など）は、距離の微分波形、即ち速度変化を表す波形になる。また例えば、高さ変化を表すような波形を得たいときは、前記波形を積分すれば距離の波形、即ち高さ変化を示す波形になる。
【００３６】
ここで、取得像と参照像は、例えば撮像装置１２により撮像された像であるが、それぞれの像上での、輝点の位置情報も含む概念である。即ち、取得像と参照像は、各々の時点で、投影装置１１の投影により形成されたパターン１１ａの像である。なお、本実施の形態では、参照像は、例えば、いわゆる像としてではなく、各輝点の位置に関する、座標等の位置情報の形で、記憶部３１に保存される。このようにすると、後述する輝点の移動量を測定する際に、例えば輝点の座標や方向を比較するだけで済むので処理が単純になる。さらに、ここでは、輝点の位置は、輝点の重心位置とする。このようにすることで、僅かな輝点の移動も測定することができる。
【００３７】
また、輝点の移動量は、前述のように、記憶部３１に保存された参照像上の各輝点の位置情報と、取得像上の各輝点の位置情報とを比較することで、輝点の移動量を測定する。なお、それぞれの移動量は、例えば、輝点の位置が移動した画素数（何画素移動したか）を計数することで求められる。測定される輝点の移動量は、輝点の移動方向を含む概念である。即ち、測定される輝点の移動量には、移動した方向の情報も含まれる。このようにすると、後述のように、差分像を生成しないで済むので処理を単純化できる。
【００３８】
なお上記では、輝点の位置情報を比較する場合で説明したが、参照像と取得像との差分像を作成してもよい。この場合、この差分像から対応する輝点の位置に基づいて、輝点の移動量を測定する。このようにすると、移動した輝点のみが差分像上に残るので、処理量を減らすことができる。
【００３９】
さらに、測定装置１４により測定された輝点の移動量は、過去一定回数測定された、または過去一定期間内に測定された輝点の移動量の移動平均値、または期間平均値としてもよい。このようにすることで、ランダムノイズや窓から差し込む日光のちらつきなどによる突発的なノイズが軽減でき、測定した輝点の移動量の信頼性が向上する。
【００４０】
測定装置１４は、以上のような、輝点の移動の測定を、パターン１１ａを形成する各輝点毎に行うように構成される。即ち複数の輝点の位置が複数の測定点となる。測定装置１４は、パターン１１ａを形成する各輝点毎に測定した輝点の移動、即ち測定した輝点の移動量を測定結果として制御部２１へ出力する。即ち、測定結果は、異なる２時点の像に基づいて測定した輝点の移動量である。この測定結果は図５で後述するように、各輝点（測定点）での対象物ここでは人物２の高さ方向の動きに対応している。以下、この測定結果を動き情報と呼ぶ。測定装置１４は、各測定点での前記測定結果を動き情報として出力する。なお、人物２の高さ方向の動きは、例えば人物２の呼吸に伴う動きである。
【００４１】
ここで、図５の概念的斜視図を参照して、輝点の移動の概念について説明する。ここでは、判りやすく、対象領域を平面１０２、対象物を物体１０３として説明する。さらにここでは、説明のために、参照像は、物体１０３が平面１０２に存在しないときのパターン１１ａの像であり、取得像は、物体１０３が平面１０２に存在しているときのパターン１１ａとして説明する。
【００４２】
図中物体１０３が、平面１０２上に載置されている。またＸＹ軸を平面１０２内に置くように、直交座標系ＸＹＺがとられており、物体１０３はＸＹ座標系の第１象限に置かれている。一方、図中Ｚ軸上で平面１０２の上方には、投影装置１１と、撮像装置１２とが配置されている。撮像装置１２は、投影装置１１によりパターン１１ａが投影された平面１０２を撮像する。即ち平面１０２上に載置された物体１０３を撮像する。
【００４３】
撮像装置１２の結像光学系としての結像レンズ１２ａは、ここでは、その光軸がＺ軸に一致するように配置されている。そして、結像レンズ１２ａは、平面１０２あるいは物体１０３上のパターン１１ａの像を、撮像装置１２の撮像素子１５の結像面１５’（イメージプレーン）に結像する。結像面１５’は、典型的にはＺ軸に直交する面である。さらに、結像面１５’内にｘｙ直交座標系をとり、Ｚ軸が、ｘｙ座標系の原点を通るようにする。平面１０２から結像レンズ１２ａと等距離で、結像レンズ１２ａからＹ軸の負の方向に距離ｄ（基線長ｄ）だけ離れたところに、投影装置１１が配置されている。物体１０３と平面１０２には、投影装置１１により複数の輝点１１ｂが形成するパターン１１ａが投影される。なお、ｙ軸方向は、三角測量法の基線方向でもある。
【００４４】
投影装置１１により平面１０２に投影されたパターン１１ａは、物体１０３が存在する部分では、物体１０３に遮られ平面１０２には到達しない。ここで物体１０３が存在していれば、平面１０２上の点１０２ａに投射されるべき輝点１１ｂは、物体１０３上の点１０３ａに投射される。輝点１１ｂが点１０２ａから点１０３ａに移動したことにより、また結像レンズ１２ａと投影装置１１とが距離ｄ（基線長ｄ）だけ離れているところから、結像面１５’上では、点１０２ａ’（ｘ，ｙ）に結像すべきところが点１０３ａ’（ｘ，ｙ＋δ）に結像する。即ち、物体１０３が存在しない時点と物体１０３が存在する時点とは、輝点１１ｂの像がｙ軸方向に距離δだけ移動することになる。
【００４５】
これは、例えば図６に示すように、撮像素子１５の結像面１５’に結像した輝点は、高さのある物体１０３により、δだけｙ軸方向に移動することになる。
【００４６】
このように、この輝点の移動量δを測定することにより、物体１０３上の点１０３ａの位置が三次元的に特定できる。即ち、例えば点１０３ａの高さがわかる。このように、ある点が、物体１０３が存在しなければ結像面１５’上に結像すべき点と、結像面１５’上の実際の結像位置との差を測定することにより、物体１０３の高さの分布、言い換えれば三次元形状が測定できる。あるいは物体１０３の三次元座標が測定できる。また、輝点１１ｂの対応関係が不明にならない程度に、パターン１１ａのピッチ、即ち輝点１１ｂのピッチを細かくすれば、物体１０３の高さの分布はそれだけ詳細に測定できることになる。
【００４７】
以上のような概念に基づいて、測定装置１４は、輝点の移動量を測定することで対象物の高さが測定できる。但しここでは、取得像と、取得像の１つ前に取得した像即ち参照像に基づいて、高さ方向の動きを測定するので、輝点の移動の変化量を見ることになる。このため、例えば人物２の絶対的な高さは測定できなくなるが、人物２の高さ方向の動きを検出することが目的であるので問題は無い。
【００４８】
図４に戻って、演算装置２０について説明する。演算装置２０は、監視装置１を制御する制御部２１を有している。さらに制御部２１には、記憶部３１が接続されている。記憶部３１は、撮像装置１２から取得した像を時系列的に記憶するようにするとよい。また記憶部３１には算出された情報等のデータが記憶できる。
【００４９】
制御部２１には、後述の領域形成部２２で形成された領域を含む情報を出力する情報出力手段としてのディスプレイ４０が接続されている。ディスプレイ４０は典型的にはＬＣＤである。ディスプレイ４０は、領域形成部２２で形成された領域を含む情報を表示することにより出力する。領域形成部２２で形成された領域を含む情報は、例えば、後述するような動きの位相の異なる領域の有無、同位相の領域の大きさ、位置であり、さらに本実施の形態のように呼吸を検出する場合には、領域毎の人物２の動きの波形やその振幅である。なお、本実施の形態では、領域形成部２２で形成された領域を含む情報は、後述の解析情報である。
【００５０】
また制御部２１には、監視装置１を操作するための情報を入力する入力装置３５が接続されている。入力装置３５は例えばタッチパネル、キーボードあるいはマウスである。本図では、入力装置３５は、演算装置２０に外付けするものとして図示されているが、内蔵されていてもよい。
【００５１】
さらに、制御部２１内には、測定装置１４で測定された複数の動きの位相が略同位相である領域を形成する領域形成手段としての領域形成部２２と、領域形成部２２で形成された領域を含む情報としての解析情報を生成する出力情報生成部２４とが備えられている。さらにここでは、制御部２１内には、人物２の形状を認識できる形状情報を生成する形状情報生成手段としての三次元形状生成部２３が備えられている。なおここでは、出力情報生成部２４は、三次元形状生成部２３で生成された形状情報に、領域形成部２２で形成された領域を重ねて表示するように解析情報を生成する場合で説明する。以下、上記各構成について詳細に説明する。
【００５２】
領域形成部２２は、測定装置１４での測定結果である動き情報から複数の測定点の動きの位相が略同位相である領域を形成するように構成される。ここでは、位相とは、動きの方向を含む概念であり、略同位相（以下単に同位相という）とは、単に動きの方向が一致していることを含む概念である。さらにここでは、領域形成部２２による同位相であるかの識別は、測定装置１４により各測定点で測定された動きが、上方向の動きであるか、又は下方向の動きであるかで識別する。即ち、識別された同位相の測定点により、同位相の領域が形成される。
【００５３】
さらに領域形成部２２は、所定の領域内の測定点について、動きの位相の種類が同一の種類の測定点の数が、所定値以上であれば、前記所定の領域が、前記種類の位相の動きがある領域とするように構成される。所定値は、例えば所定の領域内の存在する測定点の数の１／５〜１／２０程度、好ましくは１／１０程度の数（値）である。
【００５４】
具体的な例としては、領域形成部２２は、まず、形成したい領域の動きの位相を決定する。ここではまず位相が上方向の領域から形成する。なお前述したが、ここでは各輝点が測定点に当る。次に、１つの測定点に注目し、この注目測定点の輝点の移動量が所定の値以上であり、人物２の動きの位相が上方向であれば、この注目測定点を含む領域を、所定の領域としての探索エリアとして設定する。ここでは、探索エリアの大きさは、測定点を、例えば９〜２５個程度含む大きさである。また、前記所定の値は後述の第１の閾値Ｔｈ１とする。
【００５５】
そして、探索エリア内の測定点のうち、輝点の移動量が第１の閾値Ｔｈ１以上であり、動きの位相が上方向である測定点の数が所定値以上であれば、この所定の領域を上方向の動きがある領域とし、この探索エリアをラベリングする。次に、この探索エリア外の測定点の１つに注目し、上記と同様な処理を行う。これを、注目する測定点が無くなるまで行う。言い換えれば、全ての測定点について、輝点の移動量が所定の値以上であり、動きの位相が上方向であるかの確認が行われるまで繰り返す。この結果、ラベリングされた探索エリアが複数存在し、各々の探索エリアが隣接している場合には、隣接した探索エリアを接続し、再度ラベリングする。以上のように、人物２の動きの位相が上方向の場合の処理が終了したら、次に人物２の動きの位相が下方向の場合の処理を、上記上方向の場合と同様に行う。このようにして、領域形成部２２は、人物２で上方向の動きの領域と、下方向の動きの領域を形成する。即ち、動きの位相が上方向と、下方向との両方又はいずれか一方の領域が形成できる。このように、領域形成部２２による動きが同位相の領域を形成することにより、人物２の身体上のどの部位が、上方向又は下方向の動きをしているかを知ることが可能である。
【００５６】
また、領域形成部２２は、所定の領域内の測定点について、動きの位相の種類が同一の種類の測定点を探索し、この探索の結果に基づいて、動きの位相が同位相である測定点群を形成し、このように形成された測定点群を動きの位相が同位相である領域とするように構成してもよい。
【００５７】
このような場合の具体的な例としては、領域形成部２２は、まず同様に、形成したい領域の動きの位相を決定する。ここではまず位相が上方向の領域から形成する。次に、１つの測定点に注目し、この注目測定点を含む領域を、所定の領域としての探索エリアとして設定する。探索エリアの大きさは、ここでは、測定点を数個、例えば４〜９個程度含む大きさである。そして、この探索エリア内で、動きの位相が上方向である測定点を探索する。
【００５８】
そして、探索エリア内の測定点のうち、動きの位相が上方向である測定点があれば、注目測定点と同一のラベリングを行い、この測定点を新たな注目測定点として、探索エリアを設定する。そして再び、探索エリア内の測定点のうち、位相が上方向である測定点を探索し、もしあれば、同一のラベリングを行なう。また、探索エリア内に、動きの位相が上方向である測定点が見つからなかったら探索を中止する。但し、探索エリア内に複数動きの位相が上方向である測定点があれば、それぞれの測定点について、この測定点を新たな注目測定点として、探索エリアを設定する。このような探索エリアの設定、位相が上方向である測定点の探索、ラベリングを繰り返すことで、動きの位相が上方向である測定点の測定点群が形成される。
【００５９】
さらに、一度も注目測定点になっておらず、且つ測定点群に含まれない測定点を注目測定点として、同様にラベリングを行う。この際には、先のラベルとは区別できるようにラベリングする（例えば名前を変える）。さらに、以上を繰り返し、一度も注目測定点になっておらず、且つ形成された測定点群に含まれない測定点が無くなったら、動きの位相が上方向である測定点を探索を終了する。言い換えればラベリングを終了する。このように形成された各測定点群を動きの位相が上方向である領域とする。またさらに、このように形成された測定点群の内、含まれる測定点の数が最大の測定点群を動きの位相が上方向である領域としてもよい。そしてさらに、動きの位相が下方向の場合の処理を、上記上方向の場合と同様に行うことで、動きの位相が同位相の領域を形成できる。即ち、動きの位相が上方向と、下方向との両方又はいずれか一方の領域が形成できる。
【００６０】
さらに、領域形成部２２は、形成した領域に基づいて、動きの位相が反転する境界を演算できるように構成されている。この境界の演算は、上述した領域の形成で、人物２で上方向の動きの領域と、下方向の動きの領域との両方が形成されたときに行うように構成されている。以下、境界の演算について具体的に説明する。なおここでは境界は、線の場合で説明する。即ち領域形成部２２は、境界線を演算する。
【００６１】
まず、領域形成部２２は、上記の領域の形成により、形成された領域のうち、動きの位相の種類が同一即ち同位相の動きの測定点の数が最大の領域を識別する。この最大の領域の識別は、各位相毎に識別する。即ちここでは、動きの位相が上方向、下方向のでそれぞれ最大の領域を識別する。そして、識別した最大の領域内の測定点の平均座標を算出する。これを識別した各最大の領域即ち上方向の位相の領域と下方向の位相の領域について行う。次に算出した各平均座標の中間点を算出し、この中間点を境界点とする。ここでは、この境界点を通る直線で、図２の基線方向と垂直な方向の直線を境界線とする。なお、この境界線は、後述の動きの判別で、人物２の腹部と胸部の境界線として用いる。
【００６２】
三次元形状生成部２３は、前述のように、人物２の形状を認識できる形状情報を生成するものである。なお、三次元形状生成部２３により生成される形状情報は、例えば、人物２の三次元形状を表す画像であるが、単に人物２を撮像した画像であってもよい。さらには、人物２の身体の外形の概略を示した画像であってもよい。本実施の形態では、形状情報は、三次元形状を示す画像（以下単に三次元形状いう）の場合で説明する。
図７に、三次元形状の例を示す。なお、図示の三次元形状は、ディスプレイ４０に表示された際の画像のイメージである。
【００６３】
なお、三次元形状生成部２３は、上述の三次元形状を、ＦＧセンサ１０の測定装置１４の測定結果に基づいて生成するようにしてもよい。この場合には、測定装置１４による輝点の移動量の測定で、異なる２時点の像を、任意の時点（現在）の像と、人物２がベッド３上に存在しない時点の像とするようにする。そして測定装置１４は、このような異なる２時点の像に基づいて測定した各測定点での前記測定結果を高さ情報として出力する。そして、三次元形状生成部２３は、測定装置１４の測定結果である高さ情報に基づいて、三次元形状を生成する。
【００６４】
なお、測定装置１４での測定結果である高さ情報は、複数の測定点での人物２の高さに対応するものであるが、さらに高さ情報から実際に高さを算出する。この場合、高さ情報即ち各測定点での輝点の移動量に基づいて、三角測量法により、各測定点での人物２の高さを算出する。さらに言えば、ベッド３上からの高さを算出する。
【００６５】
具体的には、高さに算出は、例えば投影装置１１と撮像装置１２との距離（基線長）をｄ、撮像素子１５の結像レンズ１２ａの焦点距離をｌ（エル）、結像レンズ１２ａからベッド３上面までの距離をｈとし、輝点の移動量がδであったとすと、次式（１）で行える。
Ｚ＝（ｈ^２・δ）／（ｄ・ｌ＋ｈ・δ） ………（１）
【００６６】
なおこの場合には、人物２の高さは、各測定点が間隔を空けて配置されているため、各測定点の間の位置の高さは判らない。このため、算出した各測定点での人物２の高さからそのまま三次元形状を生成したのでは、人物２の外形は判り辛い。これを補うために、三次元形状生成部２３は、人物２の高さの不足部位について補間を行うようにする。このようにして得た人物２の高さを座標上に並べることで、例えば図７に示すような三次元形状を生成できる。
【００６７】
次に、出力情報生成部２４について説明する。出力情報生成部２４は、三次元形状生成部２３で生成された形状情報即ちここでは三次元形状に、領域形成部２２で形成された領域を重ねて表示するための解析情報を生成するものである。生成された解析情報は、ディスプレイ４０へ出力され、ディスプレイ４０により表示される。出力情報生成部２４は、三次元形状に、領域形成部２２で形成された領域を、それぞれの座標（位置）が対応するように重ねた画像を解析情報として生成する。なお、後述の異常判定部２６による判定結果も、生成される解析情報に含まれるものとする。
【００６８】
ここで、図８の模式図を参照して、三次元形状に、形成された領域を重ねて表示する際の例言い換えれば生成される解析情報の例について説明する。なおここでは説明のために、生成された解析情報の例は、ディスプレイ４０により表示される際の画像で示す。図示するように、図７で説明した三次元形状に、領域形成部２２により形成された領域の位置を対応させて重ねる。このように三次元形状に、形成された領域を重ねる際には、形成された領域での動きの位相が識別できるようにする。なお、図８（ａ）は、人物２の腹部が下方向の動きをしている場合、さらに言えば腹式呼吸の呼気の場合を示している。また図８（ｂ）は、人物２の胸部が上方向の動きをしている場合、さらに言えば胸式呼吸の吸気の場合を示している。
【００６９】
さらにここでは、動きの位相が上方向と下方向との場合で、それぞれの位相の領域を、模様を変えて塗りつぶしているが、それぞれ色を変えるようにしてもよい（例えば上方向を青、下方向を赤のように）。また、例えば矢印（図中破線で表示）により、動きの位相を示すようにしてもよい。このようにすることで、人物２の身体上のどの部位が、上方向又は下方向の動きをしているかを容易に認識することが可能である。また、この際に波形の動きの変化の大きさによって、模様の色の濃さを変えたり、模様の幅を変えたり、矢印の太さ、長さを変えたりして表示すれば、さらに動きの変化がわかりやすい表示となる。さらに、動きの変化を積分した高さの変化データの場合も同様にして、例えば高くなっている部位は、その量を反映させて色を明るくしたり、矢印を長くしたりすることによって、高さの変化がわかりやすい表示となる。
【００７０】
さらに、図９の模式図に示すように、領域形成部２２により、境界を演算した場合には、この境界も三次元形状に重ねて、解析情報を生成する。なお、境界は境界線で示される。このようにすることで、例えば人物２の胸部と腹部の境界を認識することが容易に行える。これは、後述する睡眠時無呼吸症候群を診断する際に有効である。
【００７１】
監視装置１は、このように生成した解析情報をディスプレイ４０に表示することで、三次元形状に、領域形成部２２で形成された領域を重ねて表示する。
【００７２】
また以上では、形状情報は、例えば人物２の三次元形状を表す画像であるとして説明したが、比較的簡易なもの例えばフィルムに印刷した身体の外形の概略を示すイラストであってもよい。この場合にはこのフィルムをディスプレイ４０の表示部分に重ねることで、ディスプレイ４０により形状情報に形成された領域を重ねて表示することができる。なお、この場合には、三次元形状生成部２３を備える必要はなく、また出力情報生成部２４は、フィルムに印刷した身体の外形の概略を示すイラストに、領域形成部２２で形成された領域を重ねて表示するための解析情報を生成する。
【００７３】
図４に戻って説明する。さらに制御部２１内には、領域形成部２２により形成された領域に基づいて、人物２の動きの種類を判別する動き判別部２５が備えられている。なお、動き判別部２５は、ＦＧセンサ１０の測定装置１４により複数の測定点で測定された人物２の高さ方向の動きに基づいても、人物２の動きの種類を判別する。さらに言えば、測定装置１４より出力される動き情報に基づいて人物２の動きの種類を判別する。動き判別部２５により判別される人物２の動きの種類は、典型的には呼吸、体動、動き無し（不動）である。即ち、動き判別部２５は、領域形成部２２により形成された領域と、測定装置１４により複数の測定点で測定された人物２の高さ方向の動きに基づいて、人物２の呼吸を検出するように構成される。なお体動とは、人物２の体の動きであり、例えば立ったり座ったりといった動きの他、手足の動きを広く含む概念である。
【００７４】
動き判別部２５は、領域形成部２２により形成された領域毎に人物２の動きを判別する。具体的には、動き判別部２５は、測定装置１４から出力される動き情報から、領域形成部２２で形成された領域内の各測定点での輝点の移動量の平均値を算出する。なお、動き判別部２５による人物２の動きの判別は、この平均値の絶対値が、第１の閾値Ｔｈ１より小さいときには不動と判別し、第１の閾値Ｔｈ１以上であり、第２の閾値Ｔｈ２より小さいときには呼吸と判別し、さらに第２の閾値Ｔｈ２以上のときには体動と判別するように設定されている。第１の閾値は、第２の閾値よりも小さい値である。第１の閾値Ｔｈ１と第２の閾値Ｔｈ２は、第１の閾値Ｔｈ１と第２の閾値Ｔｈ２との間の範囲に、人物２の呼吸の振幅に相当する輝点の移動量を含む範囲、例えば第１の閾値Ｔｈ１が１ｍｍ程度、第２の閾値Ｔｈ２が２０ｍｍ程度の人物２の高さ変化に相当する輝点の移動量とするとよい。
【００７５】
また、動き判別部２５は、人物２の呼吸を判別した場合には、その呼吸を検出するように構成するとよい。動き判別部２５による呼吸の検出は、前記平均値の時間変化の周期的変化の振幅と周期（周波数）の両方又はいずれか一方に所定の上限下限の閾値を設定し、この閾値と比較して呼吸か否かを判定し、呼吸を検出するようにしてもよい。周期の上限下限の閾値は、例えば人物の呼吸の周期を含む範囲、例えば、下限を毎分５サイクル、上限を毎分６０サイクルに設定するとよい。ところで、大人の呼吸数は、毎分５〜３０回程度の範囲にあるが、幼児の場合にはさらに呼吸数が多くなる傾向がある。また、振幅の上限下限は、上限を第２の閾値Ｔｈ２、下限を第１の閾値Ｔｈ１とする。これにより、検出された人物２の呼吸は、波形パターンを形成する。
図１０は、呼吸の波形パターンの例を示した図である。
【００７６】
さらに、動き判別部２５は、呼吸数の検出を行うようにするとよい。呼吸数の検出は、例えば、動きが呼吸と判別された領域の輝点の移動量の総和の時間変化をフーリエ変換等のデータ処理を行うことで検出できる。
【００７７】
さらに制御部２１内には、測定装置１４により測定された人物２の高さ方向の動きに基づいて、人物２の異常を判定する異常判定部２６を備えている。さらに具体的に言えば、異常判定部２６は、動き判別部２５による人物２の呼吸の検出結果に基づいて、人物２の異常を判定する。また、異常判定部２６は、領域形成部２２により形成された領域に基づいて、人物２の異常を判定する異常判定手段でもある。なお、人物２の異常を判定するとは、ここでは人物２が危険な状態にあるか否かを判定することである。
【００７８】
異常判定部２６による人物２の危険な状態の判定基準は、以下のようなことを考慮して、設定するようにするとよい。例えば、動き判別部２５により呼吸が検出されているときに、短時間に呼吸パターンの持つ周期が乱れた場合又は、呼吸パターンの持つ周期が急激に変化した場合には、例えば、自然気胸、気管支喘息などの肺疾患、うっ血性心不全などの心疾患、または、脳出血などの脳血管疾患であると推測できるので、危険な状態であると判定するように設定する。また、呼吸パターンの消失が続いた場合には、人物２の呼吸が停止したと推測できるので、危険な状態であると判定するように設定する。そして、短時間に呼吸パターンではなく人物２の体動が頻出した場合には、人物２が何らかの理由で苦しんで暴れているような状況が推測できるので、危険な状態であると判定するように設定する。
【００７９】
図１１を参照して、正常及び異常な呼吸パターンの例を説明する。正常な呼吸パターンは、図１１（ａ）に示したような、周期的なパターンである。但し、大人の場合には、１分間の呼吸数として正常な範囲は、１０〜２０回程度である。異常な呼吸パターンは、例えば、チェーン−ストークス（Ｃｈｅｙｎｅ−Ｓｔｏｋｅｓ）呼吸、中枢性過換気、失調性呼吸、カスマウル（Ｋｕｓｓｍｕｌ）の大呼吸など、生理学的に体内に障害が発生している場合に生じると考えられている呼吸パターンである。
【００８０】
図１１（ｂ）に、Ｃｈｅｙｎｅ−Ｓｔｏｋｅｓ呼吸の呼吸パターンを、図１１（ｃ）に中枢性過換気の呼吸パターンを、図１１（ｄ）に失調性呼吸の呼吸パターンをそれぞれ示す。
さらに図１２に、上記の異常な呼吸パターンが発生した場合の、病名または疾患箇所について示す。
【００８１】
異常判定部２６は、それぞれの呼吸パターンの呼吸の周波数、出現回数、深浅が異なることを利用して、人物２の呼吸パターンが上記のいずれの呼吸パターンに属するかを判別し、人物２の危険な状態を判定するようにするとよい。また以上のような呼吸パターンを、記憶部３１に保存しておくとよい。このようにすることで、これらのパターンと比較することで人物２の呼吸が正常であるか否かの判定が容易に行える。
【００８２】
さらに異常判定部２６は、人物２の呼吸が、生理学的に体内に障害が発生している場合に生じると考えられている呼吸パターンに属すると判定した場合に、人物２が異常な呼吸をしており危険な状態にあると判定する。生理学的に体内に障害が発生している湯合に生じると考えられている呼吸パターンとは、例えば図１１で説明した呼吸パターンである。このように判定された人物２の危険な状態は、例えば、制御部２１により出力装置３６や不図示の警報装置に出力するとよい。また出力される内容は、検出された人物２の呼吸数（周期）や動きの頻度、異常な呼吸パターンの名称やその呼吸の原因となると考えられる病名、疾患器官、疾患箇所などである。
【００８３】
また、異常判定部２６は、領域形成部２２により形成された領域毎の位相に基づいて人物２の異常を判定するように構成される。具体的には、領域形成部２２で形成した領域で、人物２で上方向の動きの領域と、下方向の動きの領域との両方が形成されたときに、前記各領域の人物２の動きに基づいて、人物２の異常を判定する。これにより、以下に説明する睡眠時無呼吸症候群を判定することができる。
【００８４】
ここで、睡眠時無呼吸症候群について説明する。睡眠時無呼吸症候群（ＳＡＳ：ＳｌｅｅｐＡｐｎｅａＳｙｎｄｒｏｍｅ）とは睡眠中に頻繁に呼吸が止まる疾患のことであり、一晩（７時間）の睡眠中に１０秒以上の無呼吸が３０回以上、または睡眠１時間あたりの無呼吸が５回以上のものと定義されている。睡眠時無呼吸症候群は３種類に分類される。
【００８５】
まず第１に、閉塞性睡眠時無呼吸症候群（ＯＳＡＳ：ＯｂｓｔｒｕｃｔｉｖｅＳｌｅｅｐＡｐｎｅａＳｙｎｄｒｏｍｅ）は、胸腹壁は呼吸運動を行っているが、上気道の閉塞により鼻腔口腔気流が停止している状態、即ち無呼吸発作中も呼吸努力が認められるものである。なお、睡眠時無呼吸症候群患者の殆どは、閉塞性であると言われている。また肥満、脳血管障害、不整脈、呼吸不全、高血圧といった合併症を有している場合が多い。
【００８６】
第２に、中枢性睡眠時無呼吸症候群（ＣＳＡＳ：ＣｅｎｔｒａｌＳｌｅｅｐＡｐｎｅａＳｙｎｄｒｏｍｅ）は、気流とともに胸腹壁運動つまり呼吸運動そのものが停止するものである。なお、質性脳障害患者や循環器疾患の際にみられることが多く、閉塞性睡眠時無呼吸症候群に比べ、重篤な合併症が少ないのも特徴である。そして第３に、混合型睡眠時無呼吸症候群（ＭｉｘｅｄＳｌｅｅｐＡｐｎｅａＳｙｎｄｒｏｍｅ）は、中枢性無呼吸に始まり、その後、閉塞性に移行するタイプの無呼吸である。
図１３に、閉塞性睡眠時無呼吸症候群と中枢性睡眠時無呼吸症候群の呼吸パーンの例を示す。
【００８７】
図１３に示すように、閉塞性睡眠時無呼吸症候群は、喉が詰まる状態となっており、呼吸努力を行うが気流が流れない。そのため、腹部が上がれば胸部が下がるというように、腹部と胸部で動きの位相がほぼ反転する（（ｂ）、（ｃ）参照）。なおこの現象は、中枢性の無呼吸では見られない。そこで、領域形成部２２により演算した境界から、腹部領域と胸部領域を自動で識別し、各領域に分割して呼吸の検出を行うようにする。これは、閉塞性の無呼吸が発生した時、胸部と腹部の両方を１つの測定領域とすると、胸部と腹部が逆の動きをするため、検出した人物２の呼吸パターンがそれぞれを打ち消し合い、変動がほぼ０として検出されてしまうためである（（ａ）参照）。これにより、異常判定部２６で無呼吸（動き無し）と判定された場合、さらにそれが閉塞型であるか、中枢性であるかを判別することが可能となる。
【００８８】
異常判定部２６は、全体で１つの位相の動きさらに言えば、１つの位相の呼吸を検出していれば、正常と判定し、全体で動きを検出できない（動き無しと判定される）ときには、中枢性無呼吸状態とし、異常と判定する。さらには、胸部と腹部で位相が反転している呼吸を検出していれば、閉塞性無呼吸状態とし、異常と判定する。
【００８９】
また、上述したような異常判定部２６による判定結果は、ディスプレイ４０に表示するように構成される。異常判定部２６は、判定結果を出力情報生成部２４へ出力する。この場合には、出力情報生成部２４は、判定結果を含めて解析情報を生成し、ディスプレイ４０へ出力する。これにより、異常判定部２６による判定結果がディスプレイ４０に表示されることで、例えば測定者は、人物２の異常を容易に認識することができる。
【００９０】
以上では、ベッド３上に投影するパターンを複数の輝点とした場合で説明したが、図１４に示すように、輝線としてもよい。即ち光切断法を用いて人物２の高さ方向の動きを測定するようにしてもよい。この場合には、投影手段には、ベッド３上にパターン光としての輝線を投影するように構成された投影装置１１１を用いる。投影する輝線の数は、典型的には複数であるが、１本であってもよい。以下、輝線は複数の場合で説明する。複数の輝線１１１ｂは、等間隔に複数本投影される。複数本の輝線１１１ｂは、パターン１１１ａを形成する。また、輝線１１１ｂの方向と三角法の基線方向は、ほぼ垂直である。
【００９１】
なお輝線の場合には、例えば図１５に示すように、図６で説明した輝点の場合と同様に、撮像素子１５の結像面１５’に結像した輝線の像は、高さのある物体により、δだけｙ軸方向に移動することになる。さらに同様に、このδを測定することにより、物体上の点の位置が三次元的に特定できる。なお、δの測定は、輝線の像の中心線の位置で測定するようにする。さらに輝線の場合には、測定点が、輝線の像の位置にある撮像素子１５の画素１つに対応する。
【００９２】
以上のように、パターン光を複数本の輝線とし、輝線の移動を測定することで、パターン光を複数の輝点とした場合に比べて、輝線上の任意の点の移動を測定でき、輝線方向の連続的形状が認識できる。言い換えれば、輝線方向の測定の分解能を向上することができる。
【００９３】
以上のように、監視装置１は、ベッド３上に存在する人物２の高さ方向の動きをＦＧセンサ１０により複数の測定点で測定し、測定した複数の動きの位相が同位相である領域を領域形成部２２で形成するように構成される。さらに本実施の形態では、ディスプレイ４０により、人物２の形状を認識できる三次元形状に、形成された領域を重ねて表示するので、人物２の状態特に呼吸の状態を容易且つ正確に把握できる。さらに、三次元形状生成部２３は、人物２の身体形状を認識できる三次元形状を生成するので、人物２の呼吸の状態を明確に把握しやすい。また、三次元センサとしてＦＧセンサ１０を用いることで、単純でありながら、正確に人物２の高さ方向の動きを測定できる。さらにＦＧセンサ１０は、測定を非接触で行えるので、測定される人物への負担が少ない。
【００９４】
また、監視装置１は、領域形成部２２により、所定の領域内の測定点について、人物２の動きの位相の種類が同一の種類の測定点の数が、所定値以上であれば、前記所定の領域が、前記種類の位相の動きがある領域とするので、人物２の身体の部位毎の動きの位相を識別できる。また、人物２の身体で、動きの位相が上方向の部位と下方向の部位を識別できる。これは、人物２の呼吸の異常の判定に有効である。また、領域形成部２２が、所定の領域内の測定点について、動きの位相の種類が同一の種類の測定点を探索し、この探索の結果に基づいて、動きの位相が同位相である測定点群を形成し、このように形成された測定点群を動きの位相が同位相である領域とするように構成する場合についても同様なことが言える。さらにこのように、人物２の身体の部位毎に動きを身体の外形を示す三次元形状に重ねて表示することで、身体の部位毎の動き（特に呼吸によるの動き）が容易に認識できる。これは例えば医師の診断の参考になる。
【００９５】
さらに監視装置１は、異常判定部２６により、領域形成部２２で形成した領域で、人物２で上方向の動きの領域と、下方向の動きの領域との両方が形成されたときに、前記各領域の人物２の動きに基づいて、人物２の異常を判定するので、睡眠時無呼吸症候群を判定することができる。さらに異常判定部２６は、睡眠時無呼吸症候群の中でも、全体で動きを検出できない（動き無しと判定される）ときには、中枢性無呼吸状態と判定し、さらには、胸部と腹部で位相が反転している呼吸を検出していれば、閉塞性無呼吸状態と判定できる。即ち、監視装置１は、中枢性無呼吸と閉塞性無呼吸を判別できる。
【００９６】
また以上では、監視装置１は、ディスプレイ４０により、人物２の形状を認識できる三次元形状に、領域形成部２２で形成された領域を重ねて表示する場合で説明したが、領域形成部２２で形成された領域毎の情報を出力する即ち表示するように構成してもよい。このようにすると、重ねて表示しないため、処理が大幅に低減できる。また、単純な構成とすることができる。さらにこの場合には、三次元形状生成部２３を備える必要がないのでより単純な構成とすることができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、対象領域に存在する対象物の高さ方向の動きを複数の測定点で測定する三次元センサと、前記複数の動きの位相が略同位相である領域を形成する領域形成手段とを備えるので、対象物の状態を容易且つ正確に把握できる状態解析装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である監視装置の概略を示す模式的外観図である。
【図２】本発明の実施の形態である三次元センサにＦＧセンサを用いた場合の監視装置の概略を示す模式的外観図である。
【図３】本発明の実施の形態である投影装置を説明する模式的斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態である監視装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態での輝点の移動の概念について説明する概念的斜視図である。
【図６】図５の場合での結像面に結像した輝点について説明する模式図である。
【図７】本発明の実施の形態である三次元形状生成部により生成された三次元形状について説明する模式図である。
【図８】図７の場合での三次元形状に領域形成部で形成された領域を重ねた場合を示す、（ａ）は腹部に下方向の動きがある場合を示す模式図、（ｂ）は胸部に上方向の動きがある場合を示す模式図である。
【図９】図７の場合での三次元形状に領域形成部で形成された領域を重ねた場合を示す図であり、領域形成部により境界を演算した場合を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態で用いる、呼吸の波形パターンについて示した線図である。
【図１１】図１０の場合での、正常及び異常な呼吸の波形パターンについて示した線図である。
【図１２】図１１の場合の、異常な呼吸の波形パターンに対応する病名または疾患箇所の表を示した図である。
【図１３】図１０の場合での、睡眠時無呼吸症候群の呼吸の波形パターンについて示した線図である。
【図１４】本発明の実施の形態である投影装置により投影するパターン光に複数の輝線を用いた場合の監視装置の概略を示す模式的外観図である。
【図１５】図１４の場合での結像面に結像した輝線について説明する模式図である。
【符号の説明】
１監視装置
２人物
３ベッド
４寝具
１０ＦＧセンサ（三次元センサ）
１１投影装置
１１ａパターン
１１ｂ輝点
１２撮像装置
１４測定装置
２０演算装置
２１制御部
２２領域形成部
２３三次元形状生成部
２４出力情報生成部
２５動き判別部
２６異常判定部
４０ディスプレイ
１０２平面
１０３物体
１０５光束発生部
１２０グレーティング
１２１光ファイバー
１２２ＦＧ素子

Claims

対象領域に存在する対象物の高さ方向の動きを複数の測定点で測定する三次元センサと；
前記複数の動きの位相が略同位相である領域を形成する領域形成手段とを備えた；
状態解析装置。
前記領域形成手段で形成された領域を含む情報を出力する情報出力手段を備えることを特徴とする；
請求項１に記載の状態解析装置。
前記三次元センサは、対象領域にパターン光を投影する投影装置と；
前記パターン光が投影された対象領域を撮像する撮像装置と；
前記撮像された像上のパターンの移動を測定する測定手段とを有し；
前記測定されたパターンの移動に基づいて、前記対象物の高さ方向の動きを複数の点で測定することを特徴とする；
請求項１又は請求項２に記載の状態解析装置。
前記領域形成手段は、所定の領域内の前記測定点について、前記動きの位相の種類が同一の種類の測定点の数が、所定値以上であれば、前記所定の領域が、前記種類の位相の動きがある領域とする；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の状態解析装置。
前記領域形成手段は、所定の領域内の前記測定点について、前記動きの位相の種類が同一の種類の測定点を探索し、前記探索の結果に基づいて、前記動きの位相が略同位相である測定点群を形成し、前記形成された測定点群を前記動きの位相が略同位相である領域とする；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の状態解析装置。
前記領域形成手段により形成された領域に基づいて、前記対象物の異常を判定する異常判定手段を備えた；
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の状態解析装置。