JP2023548886A - カメラを制御するための装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

カメラを制御するための装置及び方法が提供される。装置は、カメラからビデオデータを取得するように構成される入力ユニット、取得されたビデオデータから、特定の人物がカメラによって監視される第１の領域に一人でいるかどうかを決定するように構成される画像処理ユニット、画像処理ユニットによる特定の人物がカメラによって監視される第１の領域に一人でいるかどうかの決定に基づいて、第１の監視モード又は第２の監視モードで動作するようにカメラを制御するための制御信号を生成するように構成された制御ユニット、及びカメラに制御信号を出力するように構成される出力ユニットを有する。

Description

本発明は、カメラを制御するための装置及び方法に関し、特に、例えば病院又は療養施設の病室にいる患者を監視するためのカメラを制御するための装置及び方法に関する。本発明はさらに、対応するシステムに関する。
病院の様々な病棟において、遠隔及び自動監視のためにカメラ技術が使用されることが多くなっている。このカメラは、目立たないセンサであり、特定の測定の状況に関する多くの情報を提供する。集中治療室（ＩＣＵ）において、カメラは、付加価値をもたらすことができ、せん妄の監視、睡眠の監視、褥瘡管理、転倒管理、バイタルサインの監視として応用に使用されることができる。
これらの応用にとって、微妙な動きを含む様々な態様がロバストに検出される必要がある。例えば、せん妄の患者は、例えば、シーツをいじるような典型的な手の動きを示す。これらの小さな動きを検出することを可能にするために、動いている対象を上手く視野に入れておくことが重要である。
例えば、ＲＧＢ（色）、赤外線又は深度カメラのような様々なカメラのモダリティがあり、これらは全て、ＩＣＵでの使用に対し利点及び欠点を持つ。ＩＣＵの環境は、スタッフ及び訪問者の多くの活動に加え、動的な光の条件、ベッドの位置等の動的な環境である。深度カメラは、例えば、点滅するモニターランプ、投影(casting shadows)、夜間の暗状態に影響されるような、光の変化に対し鈍感であるという利点を持つ。
殆どの深度カメラは、固定焦点距離を持つが、調整可能な焦点距離（ズーム）及び機械的な動き（パン、回転／チルト）に対応するカメラ台が既に存在する。それにより、ＰＴＺ(Pan-Tilt-Zoom)機能を備える３Ｄの深度カメラが可能となる。ＰＴＺカメラは、微妙な動きに正確にズームインする機会を与え、例えば、せん妄のスコアのような特定の測定の検出能及び出力を高める。
米国特許出願公開第２０２０／０２６７３２１号明細書は、場面（シーン）の画像を取り込む方法を開示している。関心のある１つ以上の事象を有する前記場面を取り込んでいるビデオのフレーム内にある複数の対象の現在の位置が決定される。これら関心のある事象の少なくとも１つに対し、関心のある事象に関連付けられた前記複数の対象の各々に対する時間及び位置が、前記複数の対象の現在の位置に基づいて予測される。前記フレームにおける複数のフレームサブセットの各々に対し、フレームサブセットのスコアが決定され、複数のフレームサブセットの各々は、前記関心のある事象に対する予測される時間及びの予測される位置に基づく前記複数の対象の１つ以上を含む。決定された複数のフレームサブセットの１つは、この決定されたフレームサブセットのスコアに基づいて選択される。関心のある事象の画像は、カメラを用いて、選択されたフレームサブセットのカメラの方向設定に基づいて取り込まれ、取り込まれる画像は、選択されたフレームサブセットを有する。
本発明の目的は、上記カメラを、カメラによって人を、例えばＩＣＵにいる患者を監視するために適用し、前記カメラを制御して追加の機能を提供するためのオプションをさらに利用することである。
本発明の第１の態様において、カメラを制御するための装置が示され、この装置は、
前記カメラからビデオデータを取得するように構成される入力ユニット、
取得されたビデオデータから、前記カメラによって監視される第１の領域に特定の人物が一人でいるかどうかを決定するように構成される画像処理ユニット、
前記画像処理ユニットによる前記カメラによって監視される第１の領域に前記特定の人物が一人でいるかどうかの前記決定に基づいて、第１の監視モード又は第２の監視モードで動作するように前記カメラを制御するための制御信号を生成するように構成される制御ユニット、及び
前記カメラに前記制御信号を出力するように構成される出力ユニット
を有し、前記制御信号は、前記第１の領域に前記特定の人物が一人でいない場合、前記第１の領域又は第３の領域が監視される第１の監視モードで動作するように前記カメラを制御し、及び前記第１の領域に前記特定の人物が一人でいる場合、第２の領域が監視される第２の監視モードで動作するようにカメラを制御するように構成され、前記第２の領域は、前記第１の領域よりも小さく、前記特定の人物を実質的に含み、及び前記第３の領域は、前記第２の領域よりも大きいが、前記第１の領域よりも小さく、前記第１の領域にいる、前記特定の人物以外の１人以上の人物を含んでいる。
本発明のさらなる態様において、領域を監視するためのシステムが示され、このシステムは、
制御信号に従って第１の監視モード及び第２の監視モードで動作するように構成されるカメラ、及び
制御信号を生成し、前記カメラに前記制御信号を出力するための本明細書に開示される装置
を有する。
本発明のさらなる態様において、対応する方法、コンピュータ上で実行されるとき、本明細書に開示される方法のステップを前記コンピュータに行わせるためのプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム、及びプロセッサにより実行されるとき、本明細書に開示される方法を行わせるコンピュータプログラムを記憶している非一時的なコンピュータ可読の記録媒体が提供される。
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に定義される。請求される方法、システム、コンピュータプログラム及び媒体は、特に従属請求項に定義され、本明細書に開示されるように、請求されるシステムと同様の及び／又は同一の好ましい実施形態を持つことが理解される。
本発明は、例えば、ＩＣＵルームのようなある領域を監視するためのカメラを利用し、前記カメラによって取得されたビデオデータの評価に基づいて、少なくとも２つの異なる監視モードの１つで動作するように前記カメラを制御するという考えに基づいている。ある監視モードからの切り替えは、カメラの設定の１つ以上を調整する、例えば、視野角、焦点領域、ズーム比等を変更することを含む。
これにより、最も一般的な場合において、前記監視モードは、特定の人物、例えば、主に監視される患者が、第１の領域、例えば、（場面又は部屋監視モードとも呼ばれる）第１の監視モードで視察される部屋にいるかどうかに基づいて切り替えられる。特定の人物が第１の領域に一人でいる（すなわち、その部屋に別の人物がいない）場合、前記カメラは、（患者監視モードとも呼ばれる）第２の監視モードに切り替えられ、このモードにおいて、例えば、カメラが特定の人物（すなわち、ベッドに横たわっている又は椅子に座っている患者）ズームインするように、前記特定の人物だけが監視される。他方、１人以上の別の人物が前記第１の領域にいる場合、前記カメラは、前記第１の監視モードに切り替えられ（又は第１の監視モードのままでいて）、このモードにおいて、完全な第１の領域又は第３の領域（例えば、前記別の人物の幾人又は全員がいる領域）の何れかが監視される。従って、本発明の実施形態において、部屋で現在起こっている活動に最も適するように、１つ以上のカメラ設定が調整される。
現実的なシナリオにおいて、本発明は、誤った又は不要な警報を防ぐのに有用である。例えば、患者がベッドから落ちる危険性があるかどうかを検出するため、又は１つ以上のバイタルサイン（例えば、心拍数、呼吸数、酸素飽和度（ＳｐＯ２）等）を検出するためにカメラが使用され、故に、このカメラが患者及びベッドに焦点が当てられる場合、それらは、患者がベッドから落ちる恐れがあるように、患者がベッドの縁に動く場合、又は特定のバイタルサインが危機的な状況を示す場合、（例えば、中央監視スクリーン及び／又は介護者のモバイル装置に）警報が発せられる状況である。しかしながら、別の人物（例えば、看護師又は介護者）も同様にその部屋にいることが分かっている場合、その情報は、前記患者に加えて１人以上の別の人物が検出されるとすぐに、カメラが第１の監視モードに切り替えられる場合に取得することができ、既に別の人物がその部屋にいて、患者の危機的な状況を直接認識し、適切な処置を取ることができるので、そのような警報は不要となり、抑えることができる。
部屋に別の人物がいることを検出する別のシナリオは、カメラがせん妄又はてんかん性発作を検出するのに使用される場合であっても理にかなっている。さらに、前記カメラは、患者の小さな動きが検出されるモードに切り替えられ、せん妄又はてんかん性発作の動き検出及び認識の能力並びに信頼性を高めることができる。
別の実施形態において、ベッド内の動きに焦点を当てることが行われてもよい。ベッドに横たわっている間の患者の動きは、例えば、ベッドのシーツをいじるような、せん妄を検出するための重要な手掛かりを提供する。動きを検出することによって、患者の小さな動きを取り込むことができ、より詳細にするために、カメラがズームインされることができる。これは、より良好な視覚化のために行われるだけでなく、これらの微妙な動きをさらに分析するために使用されるアルゴリズムにとってより良好な（高解像度の）入力も提供する。微妙な動きからせん妄を検出するために、例えば、米国特許出願公開第２０１４／２３５９６９号明細書に記載されるような方法が使用されてもよい。
一実施形態において、画像処理ユニットは、取得されるビデオデータから、第１の領域における活動を検出し、それら活動が１人以上の人物の動きを表しているかどうかを決定することによって、特定の人物が第１の領域に一人でいるかどうかを決定するように構成される。そのような実施形態は、容易に実施することができ、信頼できる結果を提供する。
特定の実施形態において、前記画像処理ユニットは、第１の領域において１人以上の別の人物が検出される場合、別の人物の１人以上が、第２の領域にいる或いは第２の領域と重なっている、又は第２の領域に隣接しているかどうかを決定するようにさらに構成される。さらに、制御ユニットは、別の人物の１人以上が、第２の領域にいる或いは第２の領域と重なっている、又は第２の領域に隣接している場合、第１の監視モードで動作し、特定の人物及び前記別の人物の１人以上を実質的に含む第３の領域を監視するようにカメラを制御するための制御信号を生成するように構成される。従って、特定の人物の近くに１人以上の人物がいる場合、例えば、患者の近くに１人以上の介護者又は親族がいる場合、患者に何が起きているのかをより良く理解するために、患者だけでなく、その患者に隣接する人物も監視されるように、その患者の周りの領域が監視される。
制御ユニットは、別の人物の誰もが第２の領域にいない或いは第２の領域と重なっていない、又は第２の領域に隣接していない場合、第２の監視モードで動作する又は第１の監視モードで動作し、第１の領域を監視するようにカメラを制御するための制御信号を生成するようにさらに構成される。故に、病室を監視する例において、誰も患者に隣接していない場合、前記カメラは、患者にズームするか、又は部屋全体を監視するかの何れかを行う。
別の実施形態において、画像処理ユニットは、取得されるビデオデータにおいて、特定の家具、特にベッド又は椅子（例えば、病院の病室にある患者のベッド又は休憩室にあるリラックチェア）を検出し、前記特定の人物が前記家具の上に又は家具にいるかどうかを決定し、特定の人物が上にいる又はいる前記特定の家具を実質的に含む領域を第２の領域として定義するように構成される。例えば、特定の家具が検出され、前記ビデオデータの深度情報に基づいて、前記特定の人物が前記家具の上又は家具にいるかどうかが決定されてもよい。深度情報は、例えば、３Ｄ又は深度カメラから取得される。
画像処理ユニットは、地面(ground plane)が水平方向に配されるようにカメラの視野角を補正することによって、取得されたビデオデータを補正し、特定の人物が第１の領域に一人でいるかどうかを決定するために前記補正されたビデオデータを使用するように構成される。このような補正を用いると、ビデオデータにおいて検出される人物及び物の距離を決定する、並びに空間的な関係を検出することがより容易になる。さらに、これは、例えば患者のベッドのような特定の家具を検出するのに役立つ。
ビデオデータの補正を計算するのではなく、別の実施形態において、制御ユニットは、地面が水平方向に配されるように、カメラを回転させるように制御するための制御信号を生成するように構成される。
別の実施形態において、画像処理ユニットは、第２の監視モードで、特定の人物の顔の表情の表情分析、特定の人物がベッドから出た、ベッドに入った又はベッドから落ちる危険性があるかどうかを検出するための離床検出、特定の人物の特定の動きを検出するための動き検出、特定の人物の１つ以上のバイタルサインを検出するためのバイタルサイン検出、及び１人以上の別の人物が特定の人物に近づいている又は離れていくかどうかを検出するためのアプローチ検出の１つ以上を行うように構成される。従って、本発明の装置及び方法のユーザ要件、一般的必要性又は応用に応じて、代替的に又は組み合わせて使用される様々なオプションが存在する。
提案されるシステムのカメラは、制御信号の制御下でパン、チルト及び／又はズームをするように構成されてもよい。例えば、３Ｄのパンチルトズーム（ＰＴＺ）カメラが使用されてもよい。このカメラは、部屋（例えば、天井又は壁）に固定して取り付けられる、又は部屋に（例えば、可動スタンド又は三脚を用いて）移動可能に配されるように構成される。
有利には、前記システムは、第１の領域又はさらに大きな領域を常に監視するように構成される魚眼カメラをさらに有してもよい。従って、異なる領域を監視するように制御される上述したカメラに加えて、第１の領域（例えば、特定のビューからの病室）又はさらに大きな領域（例えば、より広いビュー、故に病室のより大きな領域）の監視がこのようにして常に可能である。
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかになり、これを参照して説明される。
図１は、本発明によるシステム及び装置の概略図を示す。 図２は、本発明が適用される現実的なシナリオの状況を示す。 図３は、本発明が適用される現実的なシナリオの状況を示す。 図４は、本発明が適用される現実的なシナリオの状況を示す。 図５は、本発明による監視方法の例示的な実施形態のフローチャートを示す。 図６Ａは、患者のベッドより上にある天井に取り付けられたカメラのカメラビューを示す。 図６Ｂは、図６Ａに示されるカメラビューと同じ斜視図からの深度ビューを示す。 図７Ａは、患者ベッドの縁を向くカメラビューを示す。 図７Ｂは、視野角を補正した後の補正されたビューを示す。 図８Ａは、識別された患者領域の画像を示す。 図８Ｂは、患者領域及びこの患者領域に隣接する人物の画像を示す。 図８Ｃは、患者領域に隣接する人物のみの画像を示す。
図１は、本発明によるシステム１及び装置２０の概略図を示す。このシステムは、少なくとも、制御信号に従って第１の監視モード及び第２の監視モードで動作することができるカメラ１０、並びに制御信号を生成し、前記カメラに前記制御信号を出力するための装置２０を有する。この目的のために、装置２０は、カメラ１０により取得されたビデオデータを取得し（例えば、受信し又は取り込み）、それらデータを評価する。
装置２０は、前記カメラからビデオデータを取得するための入力ユニット２１を有する。入力ユニット２１は、前記カメラとの有線又は無線接続を介して、例えばＷＬＡＮ又はＬＡＮ接続を介して、前記ビデオデータを受信するためのデータインターフェースでもよい。
装置２０は、取得されるビデオデータから、特定の人物、例えば患者が、カメラ１０によって監視される第１の領域に一人でいるかどうかを決定するための画像処理ユニット２２、例えばプロセッサ又はコンピュータをさらに有する。
装置２０は、画像処理ユニット２２による決定に基づいて、第１の監視モード又は第２の監視モードで動作するようにカメラ１０を制御するための制御信号を生成するための制御ユニット２３、例えばコントローラ、プロセッサ又はコンピュータ（例えば、画像処理ユニット２２を実装する同じプロセッサ又はコンピュータ）をさらに有する。
装置２０は、前記カメラに前記制御信号を出力するための出力ユニット２４をさらに有する。出力ユニット２４は、前記カメラとの有線又は無線接続を介して、例えばＷＬＡＮ又はＬＡＮ接続を介して、前記制御信号を送信するためのデータインターフェースでもよい。
装置２０は、ハードウェア及び／又はソフトウェアに実装されてもよい。例えば、装置２０は、適切にプログラムされたコンピュータ又はプロセッサとして実装されてもよい。応用に応じて、装置２０は、例えばコンピュータ、ワークステーション又はモバイルユーザデバイス、例えばスマートフォン、ラップトップ、タブレット、スマートウォッチでもよい。例えば、病院又は療養施設における応用において、装置２０は、介護者が患者を常に監視する、又は例えば前記監視モードが変わる場合、新しい監視情報を得ることができるように、介護者のスマートフォンに実装されてもよい。別の応用において、装置２０は、多くの病室が中央管理される中央監視室内のコンピュータに実装されることができる。
システム１は、カメラ１０によって取得されたビデオを表示するためのディスプレイ３０、例えばコンピュータのモニタ又はモバイルユーザデバイスのディスプレイをさらに有することができる。さらに、カメラ１０が異なる監視モード間で切り替わったとしても、前記第１の領域又はさらに大きな領域を常に監視するための魚眼カメラ４０が設けられてもよい。
図２～図４は、本発明が利用される現実的なシナリオの様々な状況を示す。このシナリオにおいて、患者２は、病院の病室４にある患者のベッド３に横たわっている。カメラ１０、例えば３ＤのＰＴＺカメラは、壁（又は天井）に取り付けられ、パン、チルト及び回転することができる。病室４の上隅に、任意選択の魚眼カメラ４０が取り付けられる。装置２０及びディスプレイ３０は、別の部屋、例えば中央監視室に配されてもよい。
装置２０により生成される制御信号は、第１の監視モード又は第２の監視モードで動作するようにカメラ１０を制御する。特定の人物が第１の領域に一人でいない場合、第１の監視モードで、第１の領域１１又は第３の領域１３が監視される。特定の人物が第１の領域に一人でいる場合、第２の監視モードで、第２の領域１２が監視される。これは、図２～図４に例示される状況を参照して説明される。
図２に示される状況において、患者２が病室４（例えば、ＩＣＵルーム）に一人でいるので、カメラ１０は第２の監視モードで動作するように制御される。この場合、第２の領域１２が監視され、この領域は、実質的に患者２自身の領域であり、患者２又は患者２の一部（例えば、患者の顔又は上半身）を実質的に含む。
図３に示される状況において、患者２は病室４に一人ではなく、病室４に別の人物５、例えば、介護者、医者又は訪問者がいるので、カメラ１０は、第１の監視モードで動作するように制御される。この状況において、別の人物５は、ドア６の領域にいる。従って、カメラ１０の最大視野である第１の領域１１が監視される。図３に示されるシナリオにおいて、第１の領域１１は、カメラ１０によって見ることができる範囲では、ほぼ完全な病室４である。
図４に示される状況において、患者２は病室４に一人ではなく、病室４に別の人物７、例えば介護者、医者又は訪問者がいるので、カメラ１０は、第１の監視モードで動作するように再び制御される。この状況において、別の人物７は、ベッド３の領域にいる。従って、患者２及び別の人物７を含むようにベッド３の周囲の領域である第３の領域１３が監視される。
故に、図２～図４に示されるように、第２の領域１２は、第１の領域１１よりも小さく、特定の人物２を実質的に含む、及び第３の領域１３は、第２の領域１２よりも大きいが、第１の領域１１よりも小さく、第１の領域１１にいる、特定の人物２以外の１人以上の人物５、７を含む。
従って、本発明によれば、３ＤのＰＴＺカメラの１つ以上の設定（例えば、焦点領域及び／又はズームレベル）は、病室における現在の活動及びシーン分析に基づいて自動的に適応され、最適な監視結果を達成する。
第１の監視モード（患者監視モードとも呼ばれる）において、複数のオプションが存在する。本発明による監視方法の例示的な実施形態のフローチャートが図５に示される。この例示的な実施形態は、図２～図４に示される同様のシナリオを参照して説明される。
第１のステップＳ１０において、カメラは、地面が平坦であるように回転する。シーン分割アルゴリズムを用いたベッドのセグメント化が行われてもよく、ベッドの領域に焦点が合うように画像のズームが調整される。
第２のステップＳ１１において、ビデオデータから取得される深度プロファイルに基づいて、患者がベッドにいるかどうかが検出される。患者がベッドにいない場合、ベッドの深度プロファイルは、（略）フラットである。例示的な実施において、ベッド領域における深度値の分布（ヒストグラム）がチェックされる。患者がベッドにいない場合、患者が椅子に座っているかどうかをチェックするために、前記カメラは、第２の（部屋）監視モードに切り替えられる。
第３のステップＳ１２において、患者が椅子にいるかどうかが検出される。これは、ベッドの領域に近い周囲領域における深度プロファイルをチェックすることによって行われる。椅子は、通常、前記シーン分割アルゴリズムによるセグメント化されたブロブ(blob)に対応する。患者がいる椅子を見つけられない場合、前記カメラは第２の（部屋）監視モードに切り替わる。
患者がベッド又は椅子にいる場合、さらなる監視のための様々なオプションがある。さらなる詳細を取り込むために、動き推定が行われる。前記カメラは、特に手の領域に対して、僅かな微妙な動きがある領域にズームインする（ステップＳ１４）。ズームインした領域において、１分間動きが検出されない場合、前記カメラはズームアウトして、完全なベッド領域を視野に入れる（ステップＳ１３）。
ズームインした領域の優先順位付けが行われてもよい。画像において２つ以上の領域に部分的に微妙な動きがある動きが検出される場合、微妙な動きがある領域の優先順位に基づいてズームインする、及び最も高い優先度を持つ領域にズームインすることが決定されてもよい。典型的なせん妄の行動は、主に手の動きによって現れる。従って、手の動きを最適に検出するためにズームインすることが有利である。（例えば、OpenPose検出器に基づく）人物姿勢検出器が、異なる身体部位、例えば、頭部、腕部、手及び脚部を位置特定するのに使用されてもよい。
患者の顔領域に焦点を合わせることが行われる（ステップＳ１５）。これは、例えば、可能性のあるせん妄、疼痛及び／又はストレスのような患者の状態に関する重要な手がかりを提供する顔の表情の分析を可能にする。
別のオプションとして、前記カメラが自動的に第２の（部屋）監視モードに切り替えられるように、ベッドから出る又はベッドに入ることが検出される（ステップＳ１６）。
別のオプションとして、別の人物が検出されてもよい（ステップＳ１７）。例えば、前記患者に加えて、別の人物が部屋に入ってくる、特にカメラの視野内に入っているときが検出される。患者が監視領域に一人でいない場合、前記カメラは、第２の監視モードに切り替えられ、測定の状況に関して学習する。別の人物の位置に応じて、部屋全体（第１の領域）ではなく、シーンのより小さい領域（第３の領域）に焦点が合うように調整されることができる。
第２の監視モードにおいて、患者がベッドにも椅子にもいない場合、活動（動き）レベルの測定が行われる（ステップＳ１８）。そのレベルに基づいて、前記カメラのビューは、ズーム及び／又はシフトされ、最も激しい活動又は相互作用に焦点を合わせる。
一実施形態において、天井に取り付けられ、下方を向いている、標準的な３ＤのＰＴＺカメラが使用される。（例えば部屋の床面のような地面に対する）前記カメラの傾斜角を推定するために、事前の較正ステップが行われ、前記カメラは次いで、前記地面がカメラのビューにおいて平坦となるように、機械的に回転される。別の実施形態において、前記地面が水平方向に配されるように、ビデオデータの補正がコンピュータ的に行われる。図６Ａは、患者のベッドの上の天井に取り付けられたカメラによるカメラのビューを示す。図６Ｂは、この斜視図からの深度図を示す。
別の実施形態において、さらなる分析の便宜上、前記地面がＸ-Ｙ平面上で常に水平であるように、カメラの視野角を補正することができる。図７Ａは、図６Ｂに示される深度データの点群表現を示す。この点群表現は、側面画像及び／又は関連する上面画像から一般に構成されることができる。（視野角が患者のベッドの端部に向いていて、２人の人物がベッドの隣に立っている図７Ａ(Original view)に示されるような）オリジナルの３Ｄ点群から、最も離れた点(farthest point)より上の０．５メートル（又は、事前に設定される、或いは特定のビューに対し推定される他の如何なる適正な値）までが、殆ど地面ピクセルを構成すると仮定される。これらの選択されたピクセルは、例えば、ＲＡＮＳＡＣ(RANdom Sample Consensus)と呼ばれる技術のような、ロバストな方法で３Ｄの地面に合わせるために使用される。ＲＡＮＳＡＣベースの推定は、外れ値を処理するその能力のため、非常にロバストな解決策を表す。推定された平面パラメータに基づいて、（図７Ｂ(Corrected view after camera rotation)に示されるように）地面がＸ-Ｙ平面上にあるように前記カメラが回転される。新しい点群のＺ値は、地面より上のシーンオブジェクトの本当の高さを反映する。ＲＡＮＳＡＣアルゴリズムの代わりに他の方法が、そのような補正を達成するために代わりに適用され得ることに留意されたい。
部屋において何を監視するかを決定するために、別の人物が部屋にいる、又は患者が一人で部屋にいるかどうかが決定される。一実施形態において、これは以下のように行われる。
第１のステップにおいて、例えば図８Ａに示されるように、ＲＯＩ（関心領域）検出アルゴリズムを適用して、患者領域の輪郭を描く。これは、例えば、国際特許出願第２０２０／１２７０１４号明細書に記載される方法を用いて行うことができる。（本明細書では第２の領域と呼ばれる）患者領域の深度プロファイルから、患者がベッドにいるか又はいないかが分かる。ベッドにいる場合、患者が部屋に一人でいるかどうかを決定するために、以下のステップが実行される。
ビデオデータから、例えば、フレーム差分、Ｈ３ＤＲＳ又はオプティカルフローに基づいて動きマップが生成される。（患者領域の外側にある）検出された動き領域が患者領域に隣接していない場合、別の人物が部屋にいるが、彼らは患者と身体的に相互干渉していないと仮定することができる。
（例えば、図８Ｂ及び８Ｃに示されるように）動き領域が患者領域と交わっている場合、これらの動き部分の関連する実際の深度値がさらにチェックされる。上記に基づいて、患者領域と別の人物（例えば、看護師、医師、訪問者等）との間に相互干渉があるかどうかを導出することができる。次いで、前記カメラは、患者及び患者領域と相互干渉している前記別の人物が視野内に入るようにズームアウトするように制御される、すなわち、前記カメラは、患者領域よりも大きい第３の領域を監視するように制御される。
前記動きが患者領域の外側にある場合、前記カメラは、患者監視モード（第２の監視モード）に切り替わり、患者領域にズームインするように制御されることができる。
ベッド領域に患者が検出されない場合、可能性のある椅子の存在を位置特定するために、このベッド領域を囲む検出された他の接続される部分（例えば、ブロブ）がさらにチェックされる。これは、ブロブの形状及び深度プロファイルによって再度確認することができる。患者が椅子にいる場合、患者がベッドにいる状況について上述したのと同じロジックに従うことができる。
ビデオデータから活動又は動きを検出するために、例えば、（現在のビデオフレームと、基準フレーム或いは先行するビデオフレームとの間の差を決定する）背景差分法(background subtraction)を使用するアルゴリズム、又はオプティカルフロー(optical flow)に基づくモデルを使用するアルゴリズムのような多くの異なるアルゴリズムが一般に知られている。活動が人の動きを表しているかどうかを決定するために、例えば、活動を示す画像領域のテクスチャ、形状、動きパターン等を評価するアルゴリズムのような既知のアルゴリズムも同様に適用することができる。様々なアルゴリズムは、例えば、”Paul, M., Haque, S.M.E. & Chakraborty, S. Human detection in surveillance videos and its applications - a review. EURASIP J. Adv. Singan Process. 2013, 176 (2013)”に記載されている。異なる人物がいるかどうかを区別することは、例えば、活動がある領域が明確に分離されているかどうかを検出することによって達成されることができる。
患者が一人で部屋にいる場合、リアルタイムで監視するための以下の分析的特徴又はモードの１つ以上が適用される。これらは手動で選択される、又は自動的に検出される事象によって作動することができる。
一実施形態において、ベッド全体の監視(full-bed monitoring)が行われてもよい。この動作において、視野の大部分（例えば、８０％）をベッド領域が占めるようにカメラのズームレベルが調整される。一例が図８Ａに示される。この動作はデフォルトの動作として使用されることができる。
別の実施形態において、ベッド内の動きに焦点を当てる(in-bed motion focusing)ことが行われてもよい。ベッドに横たわっている間の患者の動きは、例えば、ベッドのシーツをいじるような、せん妄を検出するための重要な手掛かりを提供する。動きを検出することによって、患者の小さな動きが取り込まれ、より詳細にするために、カメラがズームインされる。これは、より良好な視覚化のために行われるだけでなく、これらの微妙な動きをさらに分析するために使用されるアルゴリズムにとってより良好な（高解像度の）入力も提供する。微妙な動きからせん妄を検出するために、例えば、米国特許出願公開第２０１４／２３５９６９号明細書に記載されるような方法が使用されてもよい。
別の実施形態において、顔の表情分析が行われてもよい。顔の表情は、ＩＣＵにいる患者にとって、重要なコミュニケーションの合図の１つである。この動作のために、例えば、”Weon SH., Joo SI., Choi HI. (2014) Using Depth Information for Real-Time Face Detection. In: Stephanidis C. (eds) HCI International 2014 - Posters' Extended Abstracts.HCI 2014, Communications in Computer and Information Science, vol 434, Springer”に記載されるような自動顔検出アルゴリズムが使用され、顔の領域を見つけることができる。前記ＰＴＺカメラがこの領域にズームインすることができる。これら画像は、目視検査のために使用される、又は自動表情分析アルゴリズムに供給されることができる。この動作は、手動で選択される、又は上述したのと同様の方法で顔の動きによって作動することができる。
別の実施形態において、ベッドに入る／ベッドから出ることの検出が行われてもよい。ベッドの境界は、ベッドに入る／ベッドから出ることの如何なる事象も検出するために常に監視される。これは、例えば、外側から内側へ又は内側から外側への何れかのベッドの境界を越える動き方向をチェックすることによって達成される。ベッドに入る／ベッドから出る事象が検出される場合、前記カメラは、部屋全体を監視するためのズームレベルに制御される。ベッドに入る／ベッドから出ることを検出するために、例えば、米国特許出願公開第２０１９／２２８８６６明細書又は米国特許出願公開第２０１９／１９２０５２明細書に記載される方法が使用されてもよい。
別の実施形態において、別の人物（例えば、看護師又は訪問者）の入場／退場の検出が行われてもよい。患者に続いて別の人が画像に入ってくるときが検出されてもよい。これが分かると、前記カメラは、それに応じて、ズーム動作を調整することができる。
部屋にある全ての活動を連続的に概観するために、前記カメラは、例えば、魚眼カメラと組み合わされてもよく、その結果、部屋における全ての活動が記録されることができる。そのような追加のカメラの画像は、動きの多発地点(hot spot)に対し分析される。追加のカメラは、前記分析のためにこの情報を提供し、患者監視モードから部屋監視モード（第１の監視モード）に戻るために使用される。
単一のＰＴＺカメラに対し、デジタルズームは、部屋全体を連続的に監視するために、元の最大解像度の画像を使用する一方、関心領域に焦点を合わせるために使用される。
本発明は、カメラベースによるＩＣＵルームを監視する機能を提供するが、カメラの監視を使用する一般病棟、高齢者病棟及び他の医療施設にも使用されることができる。さらに、本発明は、ＩＣＵにいる患者の動きを自動的に特徴付けることも可能にする。本発明によって提供されるさらなるオプションは、せん妄の検出、バイタルサインの監視、褥瘡管理及び転倒管理を含む。
本発明は、図面及び上述した説明において詳細に図示及び説明されたが、そのような図示及び説明は、説明的又は例示的であり、限定的ではないと考えられるべきである、つまり、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。開示された実施形態に対する他の変形は、図面、本開示及び添付の特許請求の範囲を検討することにより、請求される発明を実施する際に当業者によって理解及び実施されることができる。
請求項において、“有する”という言葉は、他の要素又はステップを排除するものではなく、複数あることを述べていなくても、それが複数あることを排除するものではない。単一の要素又は他のユニットが、請求項に列挙される幾つかの項目の機能を果たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。
コンピュータプログラムは、適切な非一時的媒体、例えば、他のハードウェアと一緒に又はその一部として提供される光記憶媒体又はソリッドステート媒体に記憶／配布されてもよいが、他の形式で、例えばインターネット又は他の有線もしくは無線通信システムを介して配布されてもよい。
請求項における如何なる参照符号も、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

  1. カメラを制御するための装置であって、前記装置は、
    前記カメラからビデオデータを取得するように構成される入力ユニット、
    前記取得されるビデオデータから、特定の人物が前記カメラによって監視される第１の領域に一人でいるかどうかを決定するように構成される画像処理ユニット、
    前記画像処理ユニットによる前記特定の人物が前記カメラによって監視される第１の領域に一人でいるかどうかの前記決定に基づいて、第１の監視モード又は第２の監視モードで動作するように前記カメラを制御するための制御信号を生成するように構成される制御ユニット、及び
    前記カメラに前記制御信号を出力するように構成される出力ユニット
    を有し、前記制御信号は、前記特定の人物が前記第１の領域に一人でいない場合、前記第１の領域又は第３の領域が監視される第１の監視モードで動作する、及び前記特定の人物が前記第１の領域に一人でいる場合、第２の領域が監視される第２の監視モードで動作するように前記カメラを制御するように構成され、前記第２の領域は、前記第１の領域よりも小さく、前記特定の人物を実質的に含む、及び前記第３の領域は、前記第２の領域よりも大きいが、前記第１の領域よりも小さく、前記第１の領域にいる前記特定の人物以外の１人以上の人物を含む、装置。
  2. 前記画像処理ユニットは、前記取得されるビデオデータから、前記第１の領域における活動を検出し、前記活動が１人以上の人物の動きを表すかどうかを決定することによって、前記特定の人物が前記第１の領域に一人でいるかどうかを決定するように構成される、請求項１に記載の装置。
  3. 前記画像処理ユニットは、１人以上の別の人物が前記第１の領域において検出される場合、前記別の人物の１人以上が前記第２の領域にいる或いは前記第２の領域と重なっている、又は前記第２の領域に隣接しているかどうかを決定するように構成される、並びに
    前記制御ユニットは、前記別の人物の１人以上が前記第２の領域にいる或いは前記第２の領域と重なっている、又は前記第２の領域に隣接している場合、前記第１の監視モードで動作し、前記特定の人物及び前記別の人物の１人以上を実質的に含む前記第３の領域を監視するように前記カメラを制御するための制御信号を生成するように構成される、請求項２に記載の装置。
  4. 前記制御ユニットは、前記別の人物の誰もが前記第２の領域にいない或いは前記第２の領域と重なっていない、又は前記第２の領域に隣接していない場合、前記第２の監視モードで動作又は前記第１の監視モードで動作し、前記第１の領域を監視するように前記カメラを制御するための制御信号を生成するように構成される、請求項３記載の装置
  5. 前記画像処理ユニットは、前記取得されるビデオデータにおいて、特定の家具、特にベッド又は椅子を検出し、前記特定の人物が前記家具の上又は前記家具にいるかどうかを決定し、前記特定の人物が上に又はいる前記特定の家具を実質的に含む領域を第２の領域と定義するように構成される、請求項１乃至４の何れか一項に記載の装置。
  6. 前記画像処理ユニットは、前記特定の家具を検出し、前記ビデオデータの深度情報に基づいて、前記特定の人物が前記家具の上に又は前記家具にいるかどうかを決定するように構成される、請求項５に記載の装置。
  7. 前記画像処理ユニットは、地面が水平方向に配されるように前記カメラの視野角を補正することによって、取得されるビデオデータを補正し、特定の人物が前記第１の領域に一人でいるかどうかを決定するために、前記補正されたビデオデータを使用するように構成される、請求項１乃至６の何れか一項に記載の装置。
  8. 前記制御ユニットは、地面が水平方向に配されるように前記カメラを回転させるように制御するための制御信号を生成するように構成される、請求項１乃至７の何れか一項に記載の装置。
  9. 前記画像処理ユニットは、前記第２の監視モードにおいて、前記特定の人物の顔の表情の表情分析、前記特定の人物がベッドに入る若しくはベッドから出る、又はベッドから落ちる危険性があるかどうかを検出するための離床検出、前記特定の人物の特定の動きを検出するための動き検出、前記特定の人物の１つ以上のバイタルサインを検出するためのバイタルサイン検出、及び１人以上の別の人物が前記特定の人物に近づいている又は離れていくかどうかを検出するためのアプローチ検出の１つ以上を行うように構成される、請求項１乃至８の何れか一項に記載の装置。
  10. 領域を監視するためのシステムであって、
    制御信号に従って第１の監視モード及び第２の監視モードで動作するように構成されるカメラ、並びに
    制御信号を生成し、前記カメラに前記制御信号を出力するための請求項１乃至９の何れか一項に記載の装置
    を有する、システム。
  11. 前記カメラは、前記制御信号の制御下でパン、チルト及び／又はズームをするように構成される、特に３Ｄのパンチルトズーム（ＰＴＺ）カメラである、請求項１０に記載のシステム。
  12. 前記カメラは、部屋に固定して取り付けられる、又は部屋に移動可能に配されるように構成される、請求項１０又は１１に記載のシステム。
  13. 前記第１の領域又はさらに大きな領域を常に監視するように構成される魚眼カメラをさらに有する、請求項１０、１１又は１２に記載のシステム。
  14. カメラを制御するための方法であって、前記方法は、
    前記カメラからビデオデータを取得するステップ、
    前記取得されるビデオデータから、特定の人物が前記カメラによって監視される第１の領域に一人でいるかどうかを決定するステップ、
    前記特定の人物が前記カメラによって監視される前記第１の領域に一人でいるかどうかの前記決定に基づいて、第１の監視モード又は第２の監視モードで動作するように前記カメラを制御するための制御信号を生成するステップ、
    前記カメラに前記制御信号を出力するステップ
    を有し、前記制御信号は、前記特定の人物が前記第１の領域に一人でいない場合、前記第１の領域又は第３の領域が監視される第１の監視モードで動作する、又は前記特定の人物が前記第１の領域に一人でいる場合、第２の領域が監視される第２の監視モードで動作するようにカメラを制御し、前記第２の領域は、前記第１の領域より小さく、前記特定の人物を実質的に含む、及び前記第３の領域は、前記第２の領域より大きいが、前記第１の領域より小さく、前記第１の領域にいる前記特定の人物以外の１人以上の人物を含む、方法。
  15. コンピュータ上で実行されるとき、前記コンピュータに請求項１４に記載の方法のステップを実行させるためのプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。
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