JP4365699B2 - Condition analysis device - Google Patents

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Description

本発明は、状態解析装置に関し、特に対象物の状態の異常を正確に把握できる状態解析装置に関するものである。   The present invention relates to a state analysis apparatus, and more particularly to a state analysis apparatus that can accurately grasp an abnormality in the state of an object.

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。)。
特開2002−175582号公報 (第5−9頁、第1−13図)
2. Description of the Related Art Conventionally, a motion detection sensor has been proposed as a motion detection device that detects a motion of an object in a space, for example, a bathroom or a toilet, for example, a person. As a typical example, there is a monitoring device that monitors a sleeper's breathing by calculating a pattern movement amount from an image obtained by continuously projecting the projected pattern onto a sleeper on the bed. (For example, see Patent Document 1).
JP 2002-175582 A (page 5-9, FIG. 1-13)

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、例えば動きのある部位の動きの方向、動きの状態を正確に把握しづらかった。さらに言えば、例えば上体の平均的な動きの大きさに現れない異常は検出しづらかった。   However, according to the conventional apparatus as described above, it is difficult to accurately grasp the state of each part of the object, for example, the direction of movement of the part having movement and the state of movement. Furthermore, for example, abnormalities that do not appear in the average motion magnitude of the upper body were difficult to detect.

そこで本発明は、対象物の状態の異常を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。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a state analysis apparatus that can accurately grasp an abnormality in the state of an object.

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;前記測定された複数の動きに基づいて、対象物2の状態を示す情報を演算する演算手段20とを備え;演算手段20は、前記複数の測定点のうち前記動きのあった測定点が形成する領域における位置座標の重み付け無し代表座標を計算する重み付け無し代表位置演算手段22と、前記動きのあった測定点のそれぞれの位置座標について当該測定点における前記動きの量に関する量で重み付けを行った値に基づいて、前記動きのあった測定点が形成する領域の重み付け重心座標を計算する重み付け重心位置演算手段23と、前記重み付け無し代表座標と前記重み付け重心座標との差が閾値より大きくなる場合には、警告データを出力するデータ出力手段24とを有する。なお、重み付け無し代表位置演算手段22が、前記動きのあった測定点のすべての位置座標の平均値を前記重み付け無し代表座標とする計算を行うこととしてもよい。 In order to achieve the above object, the state analysis apparatus 1 according to the first aspect of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 4, for example, measures a plurality of movements in the height direction of the target object 2 existing in the target region. A three-dimensional sensor 10 that measures points; and a calculation means 20 that calculates information indicating the state of the object 2 based on the plurality of measured movements; the calculation means 20 includes a plurality of measurement points. and among the weighting without representative position calculation means 22 for calculating a weighting no representative coordinates of the position coordinates in the region a measurement point motion form, wherein at the measurement point for each of the position coordinates of the measuring points for which the said motion based on the value obtained by weighting an amount related to the amount of motion, a weighting center-of-gravity position calculating means 23 for calculating the weighted center coordinates of the area measurement points were Oh Tsu of the motion forms, Mu said weighting If the difference between the weighted center coordinates and representative coordinates is larger than the threshold value, and a data output unit 24 for outputting the warning data. It should be noted that the unweighted representative position calculation means 22 may perform a calculation using the average value of all the position coordinates of the measurement point that has moved as the unweighted representative coordinates.

このように構成すると、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、前記測定された複数の動きに基づいて、対象物2の状態を示す情報を演算する演算手段20とを備えているので、演算手段20が三次元センサ10により測定された複数の動きに基づいて、対象物2の状態を示す情報を演算できる。さらに演算手段20は、重み付け無し代表位置演算手段22と、重み付け重心位置演算手段23と、データ出力手段24とを有しているので、前記複数の測定点の位置座標の重み付け無し代表座標と、前記複数の測定点の動きの量に関する量で重み付けを行った値に基づいて、前記動きのある測定点が形成する領域の重み付け重心座標とを計算でき、前記重み付け無し代表座標と前記重み付け重心座標との差が閾値より大きくなる場合には、警告データを出力するので、対象物の状態の異常を正確に把握できる状態解析装置1を提供できる。   If comprised in this way, the state of the target object 2 based on the three-dimensional sensor 10 which measures the motion of the height direction of the target object 2 existing in the target region at a plurality of measurement points, and the measured plurality of movements. Therefore, the calculation means 20 can calculate information indicating the state of the object 2 based on a plurality of movements measured by the three-dimensional sensor 10. Further, since the calculation means 20 includes the unweighted representative position calculation means 22, the weighted centroid position calculation means 23, and the data output means 24, the unweighted representative coordinates of the position coordinates of the plurality of measurement points, Based on a value weighted by an amount related to the amount of movement of the plurality of measurement points, a weighted centroid coordinate of an area formed by the measurement point with movement can be calculated, and the unweighted representative coordinate and the weighted centroid coordinate Since the warning data is output when the difference between and becomes larger than the threshold value, the state analysis apparatus 1 that can accurately grasp the abnormality of the state of the object can be provided.

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、重み付け無し代表位置演算手段22及び重み付け重心位置演算手段23は、前記複数の測定点の一次元方向の座標のみを用いて重み付け無し代表座標及び重み付け重心座標の計算を行うことを特徴とするとよい。   Further, as described in claim 2, in the state analysis device 1 according to claim 1, the unweighted representative position calculation means 22 and the weighted centroid position calculation means 23 are only coordinates in the one-dimensional direction of the plurality of measurement points. It is preferable to calculate the unweighted representative coordinates and the weighted barycentric coordinates by using.

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、例えば図2に示すように、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とよい。   Further, as described in claim 3, in the state analyzing apparatus 1 according to claim 1 or 2, as shown in FIG. 2, for example, the three-dimensional sensor 10 projects the pattern light onto the target region. 11; an imaging device 12 that images the target area onto which the pattern light is projected; and a measuring unit 14 that measures the movement of the pattern on the captured image; based on the movement of the measured pattern Thus, the movement of the object 2 in the height direction may be measured at a plurality of points.

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。   If comprised in this way, it has the projection apparatus 11, the imaging device 12, and the measurement means 14, images the object area | region where the pattern light was projected, and measures the movement of the pattern on the said imaged image Further, since the movement in the height direction of the object 2 is measured at a plurality of points based on the movement of the measured pattern, the height direction of the object 2 can be accurately measured with a simple configuration. Can be measured at multiple points.

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、三次元センサ10で測定された動きの量が閾値以下である測定点は、演算手段20による演算に使用しないことを特徴とするとよい。   Further, as described in claim 4, in the state analysis device 1 according to any one of claims 1 to 3, the measurement point where the amount of movement measured by the three-dimensional sensor 10 is less than or equal to the threshold value is It is good not to use for the calculation by the calculating means 20.

また請求項5に記載のように、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の状態解析装置1では、三次元センサ10で測定された動きの周波数が閾値以上である測定点は、演算手段20による演算に使用しないことを特徴としてもよい。   Further, as described in claim 5, in the state analysis device 1 according to any one of claims 1 to 4, the measurement point where the frequency of motion measured by the three-dimensional sensor 10 is equal to or greater than a threshold value is , The calculation means 20 may not be used for calculation.

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、前記測定された複数の動きに基づいて、前記対象物の状態を示す情報を演算する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記複数の測定点の位置座標の重み付け無し代表座標を計算する重み付け無し代表位置演算手段と、前記複数の測定点の動きの量に関する量で重み付けを行った値に基づいて、前記動きのある測定点が形成する領域の重み付け重心座標を計算する重み付け重心位置演算手段と、前記重み付け無し代表座標と前記重み付け重心座標との差が閾値より大きくなる場合には、警告データを出力するデータ出力手段とを有するので、対象物の状態の異常を正確に把握できる状態解析装置を提供できる。   As described above, according to the present invention, a three-dimensional sensor that measures a movement in the height direction of an object existing in a target area at a plurality of measurement points, and the object based on the plurality of measured movements. Computing means for computing information indicating the state of an object, the computing means comprising: an unweighted representative position computing means for computing unweighted representative coordinates of the position coordinates of the plurality of measurement points; and a plurality of measurement points. Weighted centroid position calculating means for calculating weighted centroid coordinates of an area formed by the measurement point with movement based on a value weighted by an amount related to the amount of movement, the unweighted representative coordinates, and the weighted centroid coordinates When the difference between the two becomes larger than the threshold value, it has a data output means for outputting warning data, so that it is possible to provide a state analysis device that can accurately grasp the abnormality of the state of the object.

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。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the mutually same or equivalent member, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

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、三次元センサ10により測定された複数の動きに基づいて、対象物の状態を示す情報を演算する演算手段としての演算装置20とを含んで構成される。演算装置20は、監視装置1を制御するものでもある。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。また対象物の高さ方向の動きは、呼吸による動きである。即ち高さ方向の動きは人物2の呼吸による動きである。また本実施の形態では、対象領域はベッド3上である。さらに言えば、対象領域はベッド3上で後述の撮像装置12(図2参照)で撮像された領域である。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。   FIG. 1 is a schematic external view of a monitoring device 1 as a state analysis device according to an embodiment of the present invention. The monitoring device 1 measures the height movement of an object existing in the target area at a plurality of measurement points, and based on the plurality of movements measured by the three-dimensional sensor 10, And an arithmetic unit 20 as arithmetic means for calculating information indicating the state. The arithmetic device 20 also controls the monitoring device 1. The monitoring device 1 is configured to monitor the target area. In the present embodiment, the object breathes. That is, the object is, for example, a person or an animal. In the present embodiment, the object is described as a person 2. The movement of the object in the height direction is a movement caused by breathing. That is, the movement in the height direction is a movement of the person 2 due to breathing. In the present embodiment, the target area is on the bed 3. Furthermore, the target area is an area captured on the bed 3 by an imaging device 12 (see FIG. 2) described later. The three-dimensional sensor 10 can also measure the height at each measurement point in the target area.

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。   In addition, the person 2 lies on the bed 3 in the figure. In addition, a bedding 4 is hung on the person 2 and covers a part of the person 2 and a part of the bed 3. In this case, the three-dimensional sensor 10 measures the movement of the upper surface of the bedding 4 in the height direction. When the bedding 4 is not used, the three-dimensional sensor 10 measures the movement of the person 2 in the height direction.

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。   A three-dimensional sensor 10 is disposed on the upper portion of the bed 3. The three-dimensional sensor 10 will be described in detail later. In the drawing, the three-dimensional sensor 10 and the arithmetic unit 20 are shown as separate bodies, but may be configured integrally. If it does in this way, the monitoring apparatus 1 can be reduced in size. The computing device 20 is typically a computer such as a personal computer.

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は三角測量法を用いて人物2の高さ方向の動きを測定するものである。ここではFGセンサを用いる場合で説明する。なおFGセンサについては後で詳述する。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。撮像装置12は、典型的にはCCDカメラである。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。   The three-dimensional sensor 10 will be described with reference to the schematic external view of FIG. In the present embodiment, the three-dimensional sensor 10 measures the movement of the person 2 in the height direction using a triangulation method. Here, a case where an FG sensor is used will be described. The FG sensor will be described in detail later. Hereinafter, the three-dimensional sensor 10 will be described as the FG sensor 10. The FG sensor 10 includes a projection device 11 that projects pattern light onto a target region, that is, a bed 3, an imaging device 12 that images the bed 3 onto which the pattern light is projected, and a pattern on an image captured by the imaging device 12. And a measuring device 14 as a measuring means for measuring the movement of. Further, the measuring device 14 is configured to measure the movement of the person 2 in the height direction at a plurality of points based on the measured movement of the pattern. The projection device 11 and the imaging device 12 are electrically connected to the measurement device 14 and controlled by the measurement device 14. The imaging device 12 is typically a CCD camera. In the present embodiment, the measuring device 14 is configured integrally with the arithmetic device 20.

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。即ち複数の測定点はベッド3上に存在する人物2に投影された各輝点に対応する。さらに言えば、複数の測定点は人物2に投影された各輝点のうち撮像装置12で撮像された像の画角内に存在する輝点に対応する。また、複数の点で測定された人物2の高さ方向の動きは、図6で後述する輝点の移動に対応する(なお動きの量は輝点の移動量に対応)。以下、各構成について説明する。   Here, the projected pattern light is a plurality of bright spots. The plurality of bright spots projected on the bed 3 correspond to the plurality of measurement points on the bed 3, respectively. That is, the plurality of measurement points correspond to the bright points projected on the person 2 existing on the bed 3. Furthermore, the plurality of measurement points correspond to the bright spots existing within the angle of view of the image captured by the imaging device 12 among the bright spots projected on the person 2. Further, the movement in the height direction of the person 2 measured at a plurality of points corresponds to the movement of the bright spot described later with reference to FIG. 6 (note that the amount of movement corresponds to the movement amount of the bright spot). Each configuration will be described below.

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。   With reference to the schematic perspective view of FIG. 3, the projection apparatus 11 suitable for the monitoring apparatus 1 is demonstrated. Here, for the sake of explanation, a case will be described where the target region is the plane 102 and a laser beam L1 described later is projected perpendicularly to the plane 102. The projection apparatus 11 includes a light beam generation unit 105 serving as a light beam generation unit that generates a coherent light beam, and a fiber grating 120 (hereinafter simply referred to as a grating 120). The coherent light beam projected by the light beam generation unit 105 is typically an infrared laser. The light beam generation unit 105 is configured to generate a parallel light beam. The light flux generation unit 105 is typically a semiconductor laser device including a collimator lens (not shown), and the generated parallel light flux is a laser light flux L1. The laser light beam L1 is a light beam having a substantially circular cross section. Here, the parallel light flux only needs to be substantially parallel, and includes a nearly parallel light flux.

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。   Further, here, the grating 120 is disposed in parallel to the plane 102 (perpendicular to the Z axis). Laser light L1 is incident on the grating 120 in the Z-axis direction. Then, the laser beam L1 is condensed in a plane having the lens effect by each optical fiber 121, and then spreads as a diverging wave, interferes, and interferes with a plurality of bright spot arrays on the plane 102 which is a projection plane. A pattern 11a is projected. Note that the arrangement of the grating 120 in parallel with the plane 102 means, for example, that the plane including the axis of each optical fiber 121 of the FG element 122 constituting the grating 120 and the plane 102 are parallel.

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。   The grating 120 includes two FG elements 122. In the present embodiment, the planes of the FG elements 122 are parallel to each other. Hereinafter, the plane of each FG element 122 is referred to as an element plane. In the present embodiment, the axes of the optical fibers 121 of the two FG elements 122 are substantially orthogonal to each other.

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。なお、ここではFG素子122を用いたグレーティング120で説明するが、これに限られずグレーティング120の代わりとして、例えば回折格子やマイクロレンズアレイを用いたグレーティングであってもよい。   The FG element 122 is configured by arranging, for example, several tens to several hundreds of optical fibers 121 having a diameter of several tens of microns and a length of about 10 mm in parallel in a sheet shape. Further, the two FG elements 122 may be arranged in contact with each other, or may be arranged at a distance from each other in the normal direction of the element plane. In this case, the distance between the two FG elements 122 is set so as not to interfere with the projection of the pattern 11a. The laser beam L1 is typically incident perpendicular to the element plane of the grating 122. Here, the grating 120 using the FG element 122 will be described. However, the present invention is not limited to this, and a grating using, for example, a diffraction grating or a microlens array may be used instead of the grating 120.

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。   Thus, since the grating 120 configured to include the two FG elements 122 serves as an optical system, the optical housing can be downsized without requiring a complicated optical system. Furthermore, by using the grating 120, the projection device 11 can project a plurality of bright spots 11b as a pattern 11a onto the target area with a simple configuration. The pattern 11a is typically a plurality of bright spots 11b arranged in a square lattice pattern. The bright spot has a substantially circular shape including an ellipse.

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。   Returning to FIG. The imaging device 12 includes an imaging optical system 12a (see FIG. 5) and an imaging element 15 (see FIG. 5). The image sensor 15 is typically a CCD image sensor. In addition to the CCD, an element having a CMOS structure has recently been actively announced as the image pickup element 15, and these can naturally be used. In particular, some of the elements themselves have inter-frame difference calculation and binarization functions, and it is preferable to use these elements.

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。   The imaging device 12 may include a filter 12b (see FIG. 5) that attenuates light having a wavelength other than the peripheral portion of the wavelength of the laser beam L1 generated by the above-described light beam generation unit 105 (see FIG. 3). The filter 12b is typically an optical filter such as an interference filter, and may be disposed on the optical axis of the imaging optical system 12a. In this way, the imaging device 12 can reduce the influence of disturbance light because the light intensity of the pattern 11a projected from the projection device 11 out of the light received by the imaging device 15 is relatively increased. The laser beam L1 generated by the beam generator 105 is typically an infrared laser beam. Further, the laser beam L1 may be irradiated continuously or intermittently. When irradiating intermittently, imaging by the imaging device 12 is performed in synchronization with the timing of irradiation.

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ている。さらに言えば、ベッド3上に存在する人物2の主に胸部と腹部を撮像できるような画角に設定されている。即ち撮像装置12は主に人物2の胸部と腹部に投影された輝点を撮像している。このように、呼吸の動きが反映されやすい胸部と腹部に投影された輝点を撮像することで、呼吸を精度良く測定しやすくなる。またFGセンサ10は、投影装置11と撮像装置12とを結ぶ直線の方向即ち三角測量法の基線方向がベッド3の長手方向の中心線と平行になるように設置されている。さらに言えば、FGセンサ10は、FGセンサ10の基線方向とベッド3の長手方向の中心線が平行であり、且つ投影装置11と撮像装置12とを結ぶ基線がベッド3の長手方向の中心線のおよそ鉛直上方に位置するように配置されている。なおここでは基線方向は、ベッド3の長手方向の中心線と平行である場合で説明するが、例えばベッド3の長手方向の中心線と直交する方向としてもよい。この場合であっても人物2の動きの測定には支障ない。   Here, an installation example of the FG sensor 10 will be described. The projection device 11 and the imaging device 12 are disposed above the bed 3. In the figure, the imaging device 12 is disposed approximately above the head of the person 2, and the projection device 11 is disposed approximately above the center of the bed 3. The projection device 11 projects a pattern 11 a on the bed 3. In addition, the angle of view of the imaging device 12 is set so that the center portion of the bed 3 can be imaged. More specifically, the angle of view is set so that the chest and abdomen of the person 2 present on the bed 3 can be imaged mainly. That is, the imaging device 12 mainly captures bright spots projected on the chest and abdomen of the person 2. In this way, it is easy to measure respiration with high accuracy by capturing the bright spots projected on the chest and abdomen, where the movement of respiration is easily reflected. The FG sensor 10 is installed so that the direction of the straight line connecting the projection device 11 and the imaging device 12, that is, the baseline direction of the triangulation method, is parallel to the center line in the longitudinal direction of the bed 3. Furthermore, in the FG sensor 10, the base line direction of the FG sensor 10 and the center line in the longitudinal direction of the bed 3 are parallel, and the base line connecting the projection device 11 and the imaging device 12 is the center line in the longitudinal direction of the bed 3. It is arrange | positioned so that it may be located in the vertical upper direction. Here, the base line direction is described as being parallel to the longitudinal center line of the bed 3, but may be, for example, a direction orthogonal to the longitudinal center line of the bed 3. Even in this case, there is no problem in measuring the movement of the person 2.

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。   Here, the projection device 11 has its optical axis (projection direction of the laser beam L1) installed in a direction substantially parallel to the vertical direction of the upper surface of the bed 3 as shown in the figure. Here, as described above, the projection device 11 has its optical axis installed in a direction substantially parallel to the vertical direction of the upper surface of the bed 3, but may be installed in an inclined manner with respect to the vertical direction. .

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。   Here, the imaging device 12 is installed with its optical axis inclined with respect to the vertical direction of the upper surface of the bed 3. By doing so, for example, it is possible to easily install the imaging device 12 and the projection device 11 at a distance. In other words, it is easy to increase the base length of the triangulation method. Here, as described above, the imaging device 12 is installed with its optical axis inclined with respect to the vertical direction of the upper surface of the bed 3. However, like the projection device 11, its optical axis is set on the upper surface of the bed 3. You may install in a parallel direction with respect to a perpendicular direction. Further, the projection device 11 and the imaging device 12 may be installed with their optical axes oriented in parallel to each other.

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。   Further, the projection device 11 and the imaging device 12 may be installed with a certain distance therebetween. By doing so, the distance d (base line length d), which will be described later with reference to FIG. 5, is increased, so that the change can be detected sensitively. The base line length is preferably long, but may be short. However, in this case, it is difficult to detect small movements such as respiration, but small movements (breathing) can be detected by detecting the barycentric position of the bright spot as described later.

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、例えばナースステーション等に設置される。   A configuration example of the monitoring device 1 will be described with reference to the block diagram of FIG. As described above, the arithmetic device 20 is configured integrally with the measuring device 14. Furthermore, the measuring device 14 is configured integrally with a control unit 21 described later. The projection device 11 and the imaging device 12 are electrically connected to the measurement device 14 and controlled as described above. In the present embodiment, the arithmetic device 20 is remotely arranged with respect to the projection device 11 and the imaging device 12. Specifically, for example, it is installed in the side of the bed 3 or in a room different from the room in which the bed 3 is installed, such as a nurse station.

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。   First, the measuring device 14 will be described. As described above, the measurement device 14 measures the movement of the pattern on the image picked up by the image pickup device 12, and further determines the movement of the person 2 in the height direction based on the movement of the measured pattern. Measure at multiple points. The measuring device 14 is configured to acquire an image captured by the imaging device 12. Further, the measuring device 14 is configured to measure the movement of each bright spot on the image picked up by the image pickup device 12. Here, the projected bright spot and the image of the bright spot on the captured image are simply referred to as bright spot for convenience. Here, measuring the movement of the bright spot means measuring the amount of movement of the bright spot (hereinafter referred to as the movement amount).

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。   Here, the measurement of the movement of the bright spot by the measuring device 14 will be described in detail. The measuring device 14 is configured to measure the movement of the bright spot based on two different time points acquired from the imaging device 12.

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。   Here, the measurement of the movement of the bright spot based on the images at two different time points will be described. The images at two different time points may be an arbitrary time point and a slightly previous time point. “Slightly before” only needs to be a time interval sufficient to detect the movement of the person 2. In this case, when a slight movement of the person 2 is desired to be detected, the time is short, for example, the movement of the person 2 does not become too large, and the time can be regarded as substantially no movement, for example, about 0.1 seconds. . Or it is good to set it as the 1-10 period (1 / 30-1 / 3) of a television period. Further, when it is desired to detect a rough movement of the person 2, it may be long, for example, about 10 seconds. However, in the case of detecting the respiration of the person 2 as in the present embodiment, if it is too long, accurate detection of respiration cannot be performed. Hereinafter, an image acquired at an arbitrary time (current) is described as an acquired image, and an image acquired slightly before (past) the acquired image is described as a reference image. The reference image is stored in the storage unit 31. In the present embodiment, the images at two different time points are an acquired image (N frame) and an image (N-1 frame) acquired immediately before the acquired image. That is, the reference image is an image acquired immediately before the acquired image. The image acquisition interval may be appropriately determined depending on, for example, the processing speed of the apparatus and the content of the motion to be detected as described above. For example, it is 0.1 to 3 seconds, preferably about 0.1 to 0.5 seconds. It is good to do. In addition, it is effective to acquire images at shorter time intervals and perform averaging or filtering to reduce the influence of random noise, for example.

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。   It should be noted that a waveform (for example, a sum of bright spot movement amounts) obtained by measuring bright spot movement based on an image at an arbitrary time point and two time points slightly different from the previous time point is a differential waveform of distance, The waveform represents the speed change. For example, when it is desired to obtain a waveform representing a change in height, if the waveform is integrated, a waveform of distance, that is, a waveform indicating a change in height is obtained.

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。なお、ここでの座標は例えば撮像装置12で撮像された画像内で設定されるものである。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。   Here, the acquired image and the reference image are images picked up by the image pickup device 12, for example, and are concepts including the position information of the bright spot on each image. That is, the acquired image and the reference image are images of the pattern 11a formed by the projection of the projection device 11 at each time point. In the present embodiment, the reference image is stored in the storage unit 31 in the form of position information such as coordinates regarding the position of each bright spot, for example, not as a so-called image. Note that the coordinates here are set, for example, in an image captured by the imaging device 12. In this way, when measuring the movement amount of the bright spot, which will be described later, for example, it is only necessary to compare the coordinates and direction of the bright spot, so the processing becomes simple. Further, here, the position of the bright spot is the barycentric position of the bright spot. By doing in this way, the movement of a slight bright spot can also be measured.

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。   Further, as described above, the moving amount of the bright spot is obtained by comparing the position information of each bright spot on the reference image stored in the storage unit 31 with the position information of each bright spot on the acquired image. Measure the amount of bright spot movement. Each amount of movement can be obtained, for example, by counting the number of pixels to which the position of the bright spot has moved (how many pixels have moved). The measured moving amount of the bright spot is a concept including the moving direction of the bright spot. In other words, the measured moving amount of the bright spot includes information on the moving direction. In this way, as will be described later, it is not necessary to generate a difference image, so that the processing can be simplified.

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。   In the above description, the position information of the bright spots is compared. However, a difference image between the reference image and the acquired image may be created. In this case, the movement amount of the bright spot is measured based on the position of the corresponding bright spot from the difference image. In this way, since only the moved bright spot remains on the difference image, the processing amount can be reduced.

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。   Furthermore, the moving amount of the bright spot measured by the measuring device 14 may be a moving average value or a period average value of the moving amount of the bright spot that has been measured a certain number of times in the past or measured within the past fixed period. By doing so, it is possible to reduce random noise and sudden noise caused by sunlight flickering through a window, and the reliability of the measured moving amount of bright spots is improved.

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。   The measuring device 14 is configured to measure the movement of the bright spot as described above for each bright spot forming the pattern 11a. That is, the positions of a plurality of bright spots become a plurality of measurement points. The measuring device 14 outputs the bright spot movement measured for each bright spot forming the pattern 11a, that is, the measured bright spot movement amount to the control unit 21 as a measurement result. That is, the measurement result is the moving amount of the bright spot measured based on images at two different time points. As will be described later with reference to FIG. 5, this measurement result corresponds to the movement of the object 2 at each bright point (measurement point), here the person 2 in the height direction. Hereinafter, this measurement result is referred to as motion information. The measuring device 14 outputs the measurement result at each measurement point as motion information. Note that the movement of the person 2 in the height direction is, for example, movement accompanying the breathing of the person 2.

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。   Here, the concept of bright spot movement will be described with reference to the conceptual perspective view of FIG. Here, it is easy to understand, and the target area will be described as the plane 102 and the target object as the object 103. Further, here, for description, the reference image is an image of the pattern 11a when the object 103 is not present on the plane 102, and the acquired image is described as the pattern 11a when the object 103 is present on the plane 102. To do.

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。   In the figure, an object 103 is placed on the plane 102. Further, the orthogonal coordinate system XYZ is taken so that the XY axis is placed in the plane 102, and the object 103 is placed in the first quadrant of the XY coordinate system. On the other hand, a projection device 11 and an imaging device 12 are arranged above the plane 102 on the Z axis in the drawing. The imaging device 12 images the plane 102 on which the pattern 11 a is projected by the projection device 11. In other words, the object 103 placed on the plane 102 is imaged.

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。   Here, the imaging lens 12a as the imaging optical system of the imaging device 12 is disposed so that its optical axis coincides with the Z-axis. The imaging lens 12 a forms an image of the pattern 11 a on the plane 102 or the object 103 on the imaging surface 15 ′ (image plane) of the imaging device 15 of the imaging device 12. The image plane 15 'is typically a plane orthogonal to the Z axis. Further, an xy orthogonal coordinate system is taken in the image plane 15 'so that the Z axis passes through the origin of the xy coordinate system. The projection device 11 is arranged at a distance equal to the imaging lens 12a from the plane 102 and a distance d (baseline length d) from the imaging lens 12a in the negative direction of the Y axis. A pattern 11 a formed by a plurality of bright spots 11 b is projected onto the object 103 and the plane 102 by the projection device 11. The y-axis direction is also the baseline direction of the triangulation method.

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。   The pattern 11 a projected onto the plane 102 by the projection device 11 is blocked by the object 103 and does not reach the plane 102 in a portion where the object 103 exists. Here, if the object 103 exists, the bright spot 11 b to be projected onto the point 102 a on the plane 102 is projected onto the point 103 a on the object 103. Since the bright spot 11b has moved from the point 102a to the point 103a and the imaging lens 12a and the projection device 11 are separated by a distance d (baseline length d), the point 102a is formed on the imaging plane 15 ′. An image to be imaged at '(x, y) is imaged at a point 103a' (x, y + δ). That is, when the object 103 does not exist and when the object 103 exists, the image of the bright spot 11b moves by a distance δ in the y-axis direction.

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。   For example, as shown in FIG. 6, the bright spot imaged on the imaging surface 15 ′ of the image sensor 15 is moved in the y-axis direction by δ by the object 103 having a height.

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。   Thus, by measuring the movement amount δ of the bright spot, the position of the point 103a on the object 103 can be specified three-dimensionally. That is, for example, the height of the point 103a is known. In this way, by measuring the difference between a point that should be imaged on the imaging plane 15 ′ if the object 103 is not present and the actual imaging position on the imaging plane 15 ′, The height distribution of the object 103, in other words, the three-dimensional shape can be measured. Alternatively, the three-dimensional coordinates of the object 103 can be measured. Further, if the pitch of the pattern 11a, that is, the pitch of the bright spot 11b is made fine enough that the correspondence relationship of the bright spot 11b is not unknown, the height distribution of the object 103 can be measured in detail.

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。   Based on the above concept, the measuring device 14 can measure the height of the object by measuring the moving amount of the bright spot. However, here, since the movement in the height direction is measured based on the acquired image and the image acquired immediately before the acquired image, that is, the reference image, the amount of change in the movement of the bright spot is observed. For this reason, for example, the absolute height of the person 2 cannot be measured, but there is no problem because the purpose is to detect the movement of the person 2 in the height direction.

さらに監視装置1は、FGセンサ10で測定された動きの量が閾値以下である測定点は、演算装置20による演算に使用しないように構成されている。本実施の形態では、測定装置14で測定された動きの量が閾値以下である測定点のデータを演算装置20へ出力しないように構成されている。閾値は典型的には人物2の呼吸の動きより小さく設定する。具体的には、人物2の呼吸より小さな動き、さらに言えばこの小さな動きに対応する輝点の移動量より小さく設定する。これにより、呼吸より小さな動きが測定された測定点を無視することができる。このようにすることで、例えばノイズによる影響を効果的に排除することができる。なお呼吸の動きより小さい動きとは、呼吸による高さ方向の動きの範囲より小さい動きのことをいう。上述のように、ここでは輝点の移動量は輝点の移動の変化量、言い換えれば動きの速度を示しているので、呼吸より小さな動きとは、例えば呼吸による高さ方向の動きの速度の範囲が2〜40mm/s程度である場合に2mm/s以下の速度の動きのことをいう。即ちこの場合閾値は2mm/sに設定するとよい。さらに言えば動きの速度の2mm/sに対応する輝点の移動量に設定する。例えば毎秒4回の画像取得を行っている場合には、輝点の移動量の閾値は、人物2の動きの量0.5mm(2mm/s÷4)に対応する輝点の移動量に設定する。   Furthermore, the monitoring device 1 is configured such that a measurement point at which the amount of movement measured by the FG sensor 10 is less than or equal to a threshold value is not used for calculation by the calculation device 20. In the present embodiment, it is configured not to output data of a measurement point whose amount of movement measured by the measurement device 14 is equal to or less than a threshold value to the arithmetic device 20. The threshold is typically set smaller than the breathing movement of the person 2. Specifically, the movement is set to be smaller than the respiration of the person 2, more specifically, the movement amount of the bright spot corresponding to the small movement. This makes it possible to ignore measurement points at which movement smaller than respiration is measured. By doing in this way, the influence by noise can be effectively excluded, for example. The movement smaller than the movement of breathing means movement smaller than the range of movement in the height direction by breathing. As described above, since the movement amount of the bright spot indicates the change amount of the bright spot movement, in other words, the movement speed, the movement smaller than respiration is, for example, the movement speed in the height direction due to respiration. When the range is about 2 to 40 mm / s, it means a movement at a speed of 2 mm / s or less. That is, in this case, the threshold value is preferably set to 2 mm / s. In other words, the moving amount of the bright spot corresponding to the movement speed of 2 mm / s is set. For example, when image acquisition is performed four times per second, the threshold of the bright spot movement amount is set to the bright spot movement amount corresponding to the movement amount of the person 2 of 0.5 mm (2 mm / s ÷ 4). To do.

また監視装置1は、FGセンサ10で測定された動きの周波数が閾値以上である測定点は、前記演算手段による演算に使用しないように構成するとよい。本実施の形態では、測定装置14で測定された動きの周波数が閾値以上である測定点のデータを演算装置20へ出力しないように構成されている。周波数の閾値は、例えば人物の呼吸の周波数より高い周波数、例えば毎分60サイクル程度に設定するとよい。ところで、大人の呼吸数は、毎分5〜30サイクル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ので、これを考慮して周波数の閾値を設定するとよい。これにより、呼吸の周波数より高い周波数の動きが測定された測定点を無視することができる。このようにすることで、呼吸の動きに関係ない動き例えばノイズによる影響を効果的に排除することができる。   In addition, the monitoring device 1 may be configured such that a measurement point at which the frequency of movement measured by the FG sensor 10 is equal to or greater than a threshold value is not used for calculation by the calculation means. In the present embodiment, it is configured not to output data of a measurement point whose frequency of motion measured by the measurement device 14 is equal to or greater than a threshold value to the arithmetic device 20. The frequency threshold value may be set to a frequency higher than the breathing frequency of the person, for example, about 60 cycles per minute. By the way, the respiratory rate of an adult is in the range of about 5 to 30 cycles per minute, but in the case of an infant, the respiratory rate tends to increase further. As a result, the measurement point at which the movement of the frequency higher than the respiration frequency is measured can be ignored. By doing so, it is possible to effectively eliminate the influence of movements that are not related to the movement of breathing, such as noise.

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を備えている。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。   Returning to FIG. 4, the arithmetic unit 20 will be described. The arithmetic device 20 includes a control unit 21 that controls the monitoring device 1. Furthermore, a storage unit 31 is connected to the control unit 21. The storage unit 31 may store the images acquired from the imaging device 12 in time series. The storage unit 31 can store data such as calculated information.

制御部21には、人物2の状態を示す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、例えば後述の警告データ出力部24により出力される警告データ即ち人物2の呼吸に異常があることを示すデータを表示することにより出力する。また、本実施の形態のように、後述の波形データ出力部25を備えている場合には、ディスプレイ40は波形データ出力部25により出力される人物2の呼吸の波形パターンを表示することにより出力するように構成されている。ディスプレイ40は、典型的には呼吸の波形パターンをリアルタイム表示する。リアルタイム表示するとは、例えば後述の波形データ出力部25により即時的に出力される人物2の呼吸の波形パターンを即時的に表示することである。   Connected to the control unit 21 is a display 40 as information output means for outputting information indicating the state of the person 2. The display 40 is typically an LCD. The display 40 outputs, for example, warning data output by a warning data output unit 24 described later, that is, data indicating that there is an abnormality in the breathing of the person 2. In addition, when the waveform data output unit 25 described later is provided as in the present embodiment, the display 40 displays the waveform pattern of the breath of the person 2 output by the waveform data output unit 25 for output. Is configured to do. The display 40 typically displays a respiration waveform pattern in real time. The real-time display means, for example, that the respiration waveform pattern of the person 2 that is output immediately by the waveform data output unit 25 described later is displayed immediately.

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。   The control unit 21 is connected to an input device 35 for inputting information for operating the monitoring device 1. The input device 35 is, for example, a touch panel, a keyboard, or a mouse. Although the input device 35 is illustrated as being externally attached to the arithmetic device 20 in this figure, it may be incorporated.

さらに、制御部21内には、FGセンサ10の複数の測定点の位置座標の重み付け無し代表座標を計算する重み付け無し代表位置演算手段としての中心座標演算部22と、複数の測定点の動きの量に関する量で重み付けを行った値に基づいて、動きのある測定点が形成する領域の重み付け重心座標を計算する重み付け重心位置演算手段としての重心座標演算部23と、重み付け無し代表座標と重み付け重心座標との差が閾値より大きくなる場合には、警告データを出力するデータ出力手段としての警告データ出力部24とが備えられている。言い換えれば、演算装置20は中心座標演算部22と、重心座標演算部23と、警告データ出力部24とを有している。また、前記複数の測定点の動きの量に関する量とは、言い換えれば、前記重み付け無し代表座標の計算の対象となった複数の測定点のそれぞれの動きの量に関する量のことである。   Further, the control unit 21 includes a center coordinate calculation unit 22 as a weighted representative position calculation means for calculating the weighted representative coordinates of the position coordinates of the plurality of measurement points of the FG sensor 10, and movement of the plurality of measurement points. Based on a value weighted by a quantity related to the quantity, a centroid coordinate calculation unit 23 serving as a weighted centroid position calculation means for calculating a weighted centroid coordinate of an area formed by a moving measurement point, unweighted representative coordinates, and weighted centroid When the difference from the coordinates is larger than the threshold value, a warning data output unit 24 is provided as data output means for outputting warning data. In other words, the calculation device 20 includes a center coordinate calculation unit 22, a barycentric coordinate calculation unit 23, and a warning data output unit 24. Further, the amount related to the amount of movement of the plurality of measurement points is, in other words, the amount related to the amount of movement of each of the plurality of measurement points subjected to the calculation of the unweighted representative coordinates.

なおここでは、FGセンサ10で測定される複数の測定点の内、動きの無かった測定点、即ち輝点の移動が無かった測定点は無視して(除外して)上記計算(例えば中心座標、重心座標の計算)を行う。言い換えれば、ここで用いられる測定点は動きがあった測定点のことである。   Here, among the plurality of measurement points measured by the FG sensor 10, the measurement points that do not move, that is, the measurement points that do not move the bright spot are ignored (excluded) and the above calculation (for example, center coordinates) is performed. , Calculation of barycentric coordinates). In other words, the measurement point used here is a measurement point that has moved.

ここでは中心座標演算部22により計算される重み付け無し代表座標は、複数の測定点全て即ち動きのあった測定点全ての位置座標の平均値とする。以下この平均値を中心座標という。中心座標は次式で表される。

中心座標Xcenter={Σ(Xi)}÷n ・・・(1)

ここでnは全ての測定点を形成する測定点の数である。Xiは各測定点の座標値である。2次元で計算するときには、例えばXiをx軸方向の座標値、Yiをy軸方向の座標値としてそれぞれ中心座標Xcenter、Ycenterを計算する。また、人物2の動きの上方向下方向別言い換えれば輝点の移動方向別(図6(画像上)では左右方向別)に、例えば中心座標Xcenter-up、Xcenter-downを計算してもよい。
Here, the unweighted representative coordinates calculated by the center coordinate calculation unit 22 are the average values of the position coordinates of all of the plurality of measurement points, that is, all the measurement points that have moved. Hereinafter, this average value is referred to as center coordinates. The center coordinates are expressed by the following equation.

Center coordinates Xcenter = {Σ (Xi)} ÷ n (1)

Here, n is the number of measurement points forming all measurement points. Xi is the coordinate value of each measurement point. When calculating two-dimensionally, for example, center coordinates Xcenter and Ycenter are calculated with Xi as a coordinate value in the x-axis direction and Yi as a coordinate value in the y-axis direction, respectively. Further, for example, the center coordinates Xcenter-up and Xcenter-down may be calculated according to the upward and downward direction of the movement of the person 2, in other words, according to the moving direction of the bright spot (in the horizontal direction in FIG. 6 (on the image)). .

またここでは、重心座標演算部23により計算される重み付け重心座標は、動きのある測定点が形成する領域内の各測定点の座標に、動きの量に関する量で重み付けを行った値の平均値とする。以下この平均値を重心座標という。なお動きの量に関する量は、典型的には各測定点での輝点の移動量である。さらに重みは符号無し(移動の方向の符号)である。即ち重心座標は、各測定点の座標に、輝点の移動量で重み付けを行った値の平均値である。重心座標は次式で表される。

重心座標Xcenter’={Σ(Xi×|ΔZi|)}÷Σ|ΔZi| ・・・(2)

ここでΔZiは各測定点での重み即ち輝点の移動量である。また|ΔZi|は各測定点での符号無し重み即ち輝点の移動量の絶対値である。なお前記中心座標Xcenterと同様に、2次元で計算するときには、例えばXiをx軸方向の座標値、Yiをy軸方向の座標値としてそれぞれ重心座標Xcenter’、Ycenter’を計算する。
Further, here, the weighted barycentric coordinates calculated by the barycentric coordinate calculation unit 23 are average values of values obtained by weighting the coordinates of each measuring point in the area formed by the moving measuring point by an amount related to the amount of movement. And Hereinafter, this average value is referred to as a barycentric coordinate. Note that the amount related to the amount of movement is typically the amount of movement of the bright spot at each measurement point. Further, the weight is unsigned (sign of movement direction). That is, the barycentric coordinate is an average value of values obtained by weighting the coordinates of each measurement point with the moving amount of the bright spot. The barycentric coordinates are expressed by the following equation.

Centroid coordinates Xcenter ′ = {Σ (Xi × | ΔZi |)} ÷ Σ | ΔZi | (2)

Here, ΔZi is a weight at each measurement point, that is, a moving amount of the bright spot. | ΔZi | is an unsigned weight at each measurement point, that is, an absolute value of the amount of movement of the bright spot. As in the case of the center coordinate Xcenter, when calculating in two dimensions, for example, the center-of-gravity coordinates Xcenter ′ and Ycenter ′ are calculated using Xi as the coordinate value in the x-axis direction and Yi as the coordinate value in the y-axis direction, respectively.

また重心座標は、中心座標と同様に、人物2の動きの上方向下方向別言い換えれば輝点の移動方向別(図6(画像上)では左右方向別)に、例えば重心座標Xcenter-up’、Xcenter-down’を計算してもよい。この場合には、全体の中心座標と比較する重心座標を、例えば動きの上下方向別の輝点の移動量の総和|Zi|(|Zi_up|、|Zi_down|等)の大きい方を用いて、後述の中心座標と重心座標の差を評価するようにしてもよい。またさらに、中心座標、重心座標共に動きの上下方向別(輝点の移動方向別)に計算した場合は、例えば上下方向別の輝点の移動量の総和|Zi|の大きい方を用いて、後述の中心座標と重心座標の差を評価するようにしてもよい。   The center-of-gravity coordinates are the same as the center coordinates, for example, the center-of-gravity coordinates Xcenter-up ′ according to the upward and downward direction of the movement of the person 2, in other words, according to the moving direction of the bright spot (in the left-right direction in FIG. , Xcenter-down ′ may be calculated. In this case, the center-of-gravity coordinate to be compared with the overall center coordinate is, for example, the larger one of the total sums | Zi | (| Zi_up |, | Zi_down | You may make it evaluate the difference of the below-mentioned center coordinate and a gravity center coordinate. Furthermore, when the center coordinate and the barycentric coordinate are calculated according to the vertical direction of movement (by the moving direction of the bright spot), for example, the larger sum of the moving amounts of bright spots by vertical direction | Zi | You may make it evaluate the difference of the below-mentioned center coordinate and a gravity center coordinate.

警告データ出力部24は、中心座標と重心座標との差が閾値より大きくなる場合に警告データを出力するものである。ここで閾値は、例えば中心座標と重心座標との差を対象領域の大きさ言い換えれば撮像装置12の画角で除した値を%で表した値で表した場合に、5〜20%程度とするとよい。この場合は人物2の呼吸の動きが明らかに偏った動きであるものと見ることができる。なお、中心座標と重心座標との差が大きい場合には、動きのある部分(領域)の中心部で動きが最大(振幅最大)ではなく、偏った位置で最大になっている可能性がある。この場合には例えば慢性閉塞性肺疾患(COPD:chronic obstructive pulmonary disease)である可能性もある。ところで慢性閉塞性肺疾患とは、慢性気管支炎、肺気腫、びまん性汎細気管支炎等に代表される気道の障害や機能不全によって、主に閉塞性の換気障害をきたす症候群のことである。警告データは人物2の呼吸に異常があることを示すデータである。警告データ出力部24は、典型的には警告データをリアルタイムに出力する。リアルタイムに出力するとは、例えば中心座標と重心座標との差が閾値より大きくなる場合に即時的に警告データを出力することである。また出力される警告データは例えばディスプレイ40へ出力され、表示される。なおここでは閾値は、中心座標と重心座標との差を対象領域の大きさ即ち撮像装置12の画角で除した値の場合で説明したが、例えば中心座標と重心座標との差を対象領域の幅言い換えれば撮像装置12で撮像された画像の幅(例えばx軸方向の幅言い換えれば基線方向に垂直な方向の長さ)で除した値としてもよい。   The warning data output unit 24 outputs warning data when the difference between the center coordinates and the barycentric coordinates is larger than a threshold value. Here, the threshold is, for example, about 5 to 20% when the value obtained by dividing the difference between the center coordinates and the center of gravity coordinates by the size of the target area, in other words, the angle of view of the imaging device 12 is represented by%. Good. In this case, it can be seen that the movement of the breathing of the person 2 is clearly a biased movement. When the difference between the center coordinates and the center of gravity coordinates is large, the movement may not be maximum (maximum amplitude) at the center of the portion (region) where the movement is present, but may be maximum at a biased position. . In this case, for example, there may be chronic obstructive pulmonary disease (COPD: chronic obstructive pulmonary disease). By the way, chronic obstructive pulmonary disease is a syndrome that mainly causes obstructive ventilation disorder due to airway disorders and dysfunctions represented by chronic bronchitis, emphysema, diffuse panbronchiolitis and the like. The warning data is data indicating that the breathing of the person 2 is abnormal. The warning data output unit 24 typically outputs warning data in real time. To output in real time is to output warning data immediately when, for example, the difference between the center coordinates and the center of gravity coordinates is larger than a threshold value. The output warning data is output to the display 40 and displayed, for example. Here, the threshold value is described as a value obtained by dividing the difference between the center coordinates and the center of gravity coordinates by the size of the target area, that is, the angle of view of the imaging device 12, but for example, the difference between the center coordinates and the center of gravity coordinates is the target area. In other words, it may be a value divided by the width of the image captured by the imaging device 12 (for example, the width in the x-axis direction, in other words, the length in the direction perpendicular to the baseline direction).

また中心座標と重心座標を動きの方向別言い換えれば2次元で計算した場合には、式(2)で上述した各測定点での符号無し重み|ΔZi|の大きい方で中心座標と重心座標との差を見るようにする。例えばy軸方向の方で|ΔZi|が大きいときには、中心座標Ycenterと重心座標Ycenter’との差を見るようにする。   In addition, when the center coordinates and the center of gravity coordinates are calculated according to the direction of movement, in other words, two-dimensionally calculated, the center coordinates and the center of gravity coordinates are calculated with the larger unsigned weight | ΔZi | Try to see the difference. For example, when | ΔZi | is larger in the y-axis direction, the difference between the center coordinate Ycenter and the center-of-gravity coordinate Ycenter ′ is seen.

ここで図7を参照して、中心座標と重心座標との差についてさらに具体的に説明する。図示では、説明のために、撮像された像と画角とその画角内での測定点の位置(動きのあった測定点のみ)、さらに人物2(図中破線で表示)を示しているが、実際には座標の数値だけで計算する。まず、中心座標演算部22により中心座標が、重心座標演算部23により重心座標がそれぞれ計算される。(a)の例に示すように、人物2の呼吸の状態が正常である場合には、中心座標は、動きのある測定点の平均値であるので、動きのある測定点が存在する領域の中心部となる。また重心座標も、動きの量が領域の中心部で大きく、偏りも無いので、動きのある測定点が存在する領域の中心部となる。即ち中心座標と重心座標との差が小さい。なお図示では、人物2の腹部と胸部に対応する領域に動きのある測定点が存在する場合を示している。即ちこの場合中心座標、重心座標は腹部と胸部のおよそ中心部となる。   Here, the difference between the center coordinates and the center-of-gravity coordinates will be described in more detail with reference to FIG. In the figure, for the purpose of explanation, the captured image, the angle of view, the position of the measurement point within the angle of view (only the measurement point that has moved), and the person 2 (shown by a broken line in the figure) are shown. However, it is actually calculated only by the numerical value of coordinates. First, the center coordinate calculation unit 22 calculates the center coordinate, and the centroid coordinate calculation unit 23 calculates the centroid coordinate. As shown in the example of (a), when the breathing state of the person 2 is normal, the center coordinate is an average value of the measurement points having movement, and therefore, the region of the measurement point having movement is present. Become the center. Also, the center of gravity coordinates are large in the center of the region and are not biased, so that the center of gravity is in the center of the region where there is a moving measurement point. That is, the difference between the center coordinates and the barycentric coordinates is small. In the drawing, a case is shown in which there is a moving measurement point in a region corresponding to the abdomen and chest of the person 2. That is, in this case, the center coordinates and the center of gravity coordinates are approximately the center of the abdomen and chest.

また(b)の例に示すように、例えば人物2の呼吸の状態が異常である場合には、中心座標は、動きのある測定点の平均値であるので、動きのある測定点が存在する領域の中心部となる。また重心座標は、動きの量に偏りがあるので、動きのある測定点が存在する領域の中心部ではなく偏った位置となる。即ち中心座標と重心座標との差が大きくなる。警告データ出力部24は、例えばこのような場合に警告データを出力する。   Further, as shown in the example of (b), for example, when the breathing state of the person 2 is abnormal, the center coordinate is an average value of the measurement points having movement, and therefore there is a measurement point having movement. It becomes the center of the area. Further, since the center of gravity coordinates are biased in the amount of movement, they are not in the center of the area where the measurement point with movement exists but in a biased position. That is, the difference between the center coordinates and the barycentric coordinates increases. For example, the warning data output unit 24 outputs warning data in such a case.

さらに中心座標演算部22及び重心座標演算部23は、複数の測定点の一次元方向の座標のみを用いて重み付け無し代表座標としての中心座標及び重み付け重心座標としての重心座標の計算を行うようにしてもよい。一次元方向は、例えばFGセンサ10の基線方向や人物2の背骨方向言い換えれば胸部の中心と腹部の中心を結ぶ直線方向、又は左右の肺の中心を結ぶ直線に垂直な方向である。なお例えば本実施の形態のように、人物2の背骨方向と基線方向がおよそ一致している場合には(図2参照)、一次元方向は基線方向とする。中心座標演算部22及び重心座標演算部23は、基線方向即ちy軸の座標(図6参照)のみを用いて中心座標及び重心座標を計算する。このようにすると、演算装置20による演算量を軽くできるので処理の高速化が図れる。   Further, the center coordinate calculation unit 22 and the centroid coordinate calculation unit 23 calculate the center coordinate as the unweighted representative coordinate and the centroid coordinate as the weighted centroid coordinate using only the coordinates in the one-dimensional direction of the plurality of measurement points. May be. The one-dimensional direction is, for example, the baseline direction of the FG sensor 10 or the spine direction of the person 2, in other words, the direction perpendicular to the straight line connecting the center of the chest and the center of the abdomen, or the line connecting the centers of the left and right lungs. Note that, for example, in the case of the present embodiment, when the spine direction and the base line direction of the person 2 are approximately the same (see FIG. 2), the one-dimensional direction is the base line direction. The center coordinate calculation unit 22 and the barycentric coordinate calculation unit 23 calculate the center coordinate and the barycentric coordinate using only the baseline direction, that is, the y-axis coordinate (see FIG. 6). In this way, the amount of computation by the computing device 20 can be reduced, so that the processing speed can be increased.

さらに制御部21内には、複数の測定点で測定された人物2の高さ方向の動きのデータを統合して、人物2の状態を示す情報としての波形データを出力する波形データ出力部25が備えられるようにするとよい。複数の測定点で測定された動きのデータを統合するとは、例えば測定点での輝点の移動量の総和を演算することであり、また出力される動きの波形データは前記総和を時間方向に並べて形成される波形パターンである。このように形成された波形パターンは人物2の呼吸の動きを示す。即ち出力される波形パターンは人物2の呼吸の波形パターンである。このようにすると、人物2の呼吸の波形パターンを出力できるので、より正確に人物2の状態の異常を把握することができる。また、波形データ出力部25は、典型的には人物2の呼吸の波形パターンをリアルタイム出力するように構成されている。リアルタイムに出力するとは、例えば撮像装置12により撮像された像毎に測定される輝点の移動量の総和を即時的に出力することである。さらに言えばこの場合には、この総和をリアルタイムに出力することで、波形データ出力部25は、時間方向に並べて形成される人物2の呼吸の波形パターンを出力することになる。出力された呼吸の波形パターンはディスプレイ40により表示される。   Further, in the control unit 21, a waveform data output unit 25 that integrates movement data in the height direction of the person 2 measured at a plurality of measurement points and outputs waveform data as information indicating the state of the person 2. Should be provided. The integration of motion data measured at a plurality of measurement points means, for example, calculating the sum of the movement amounts of bright spots at the measurement points, and the output motion waveform data is obtained by calculating the sum in the time direction. It is a waveform pattern formed side by side. The waveform pattern formed in this way indicates the movement of the person 2 breathing. In other words, the output waveform pattern is the breathing waveform pattern of the person 2. In this way, since the breathing waveform pattern of the person 2 can be output, it is possible to grasp the abnormality of the state of the person 2 more accurately. The waveform data output unit 25 is typically configured to output a respiration waveform pattern of the person 2 in real time. To output in real time means to immediately output, for example, the total amount of movement of bright spots measured for each image captured by the imaging device 12. Furthermore, in this case, by outputting this sum in real time, the waveform data output unit 25 outputs a respiration waveform pattern of the person 2 formed side by side in the time direction. The output respiration waveform pattern is displayed on the display 40.

なおここでは、波形データ出力部25は波形パターンをディスプレイ40にリアルタイム出力する場合で説明したが、リアルタイムでなくてもよい。例えば波形データ出力部25より出力される人物2の呼吸の波形パターンが記憶部31等の記憶装置(ハードディスク等)に保存されるように構成してもよい。この場合には、警告データ出力部24により出力される警告データも記憶部31に保存するようにする。このようにすることで例えば、保存された波形パターンと警告データを後で詳細に観察することができる。   Here, the waveform data output unit 25 has been described in the case of outputting the waveform pattern to the display 40 in real time, but it may not be in real time. For example, the respiration waveform pattern of the person 2 output from the waveform data output unit 25 may be stored in a storage device (such as a hard disk) such as the storage unit 31. In this case, the warning data output by the warning data output unit 24 is also stored in the storage unit 31. In this way, for example, the stored waveform pattern and warning data can be observed in detail later.

以上のように監視装置1は、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FGセンサ10と、FGセンサ10で測定された複数の動きに基づいて、対象物2の状態を示す情報を演算する演算装置20とを備えているので、例えば人物2の状態を示す情報を演算結果を参照することで把握できる。さらに演算装置20は、複数の測定点の位置座標の中心重心座標を計算する中心座標演算部22と、複数の測定点の動きの量に関する量で重み付けを行った値に基づいて、動きのある測定点が形成する領域の重心座標を計算する重心座標演算部23と、中心座標と重心座標との差が閾値より大きくなる場合には、警告データを出力する警告データ出力部24とを有していることにより、例えば中心座標と重心座標との差が大きい場合には、人物2の呼吸による動きが偏った動きであることが判り、さらにこの場合には警告データを出力するので、人物2の状態の異常を正確に把握できる。   As described above, the monitoring device 1 is based on the FG sensor 10 that measures the movement in the height direction of the object 2 existing in the target region at a plurality of measurement points, and the plurality of movements measured by the FG sensor 10. Since the calculation device 20 that calculates information indicating the state of the object 2 is provided, for example, information indicating the state of the person 2 can be grasped by referring to the calculation result. Further, the computing device 20 has a motion based on a center coordinate computing unit 22 that calculates the center-of-gravity coordinates of the position coordinates of the plurality of measurement points, and a value weighted by an amount related to the amount of motion of the plurality of measurement points. A center-of-gravity coordinate calculation unit 23 that calculates the center-of-gravity coordinates of the region formed by the measurement point, and a warning data output unit 24 that outputs warning data when the difference between the center coordinates and the center-of-gravity coordinates is greater than a threshold value. Therefore, for example, when the difference between the center coordinates and the center of gravity coordinates is large, it can be seen that the movement of the person 2 due to respiration is a biased movement, and in this case, warning data is output. It is possible to accurately grasp abnormalities in the state.

さらに、FG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、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、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ことにより、測定を非接触で行えるので、測定される人物2への負担が少ない。またパターンを形成する各輝点の移動を測定することにより、例えば人物2の小さな動きであっても正確に測定できるので、人物2の呼吸による高さ方向の動きを正確に測定できる。   Furthermore, the FG sensor 10 projects the pattern on the image captured by the imaging device 12, the projection device 11 that projects the pattern light onto the target region, the imaging device 12 that captures the target region on which the pattern light is projected. And a measuring device 14 for measuring. Further, the measurement device 14 is configured to measure the movement of the person 2 in the height direction at a plurality of points based on the movement of the measured pattern, so that the measurement can be performed in a non-contact manner. The burden on the person 2 is small. Further, by measuring the movement of each bright spot forming the pattern, for example, even a small movement of the person 2 can be measured accurately, so that the movement of the person 2 in the height direction due to breathing can be measured accurately.

また、監視装置1は、ディスプレイ40により、警告データ出力部24により出力される警告データを表示するので、例えば人物2の呼吸による動きが偏ったものであることを容易に把握できる。即ち異常な状態を把握できる。これは例えば、医師による慢性肺疾患の診断に役立つ。またディスプレイ40により、波形データ出力部25で出力される人物2の呼吸の波形パターンをリアルタイムに表示するので、例えば人物2の呼吸による動きの状態が容易に把握できる。これは例えば医師の診断の参考になる。   Moreover, since the monitoring apparatus 1 displays the warning data output by the warning data output part 24 on the display 40, it can be easily grasped that the movement of the person 2 due to respiration is biased, for example. That is, an abnormal state can be grasped. This is useful, for example, for diagnosis of chronic lung disease by doctors. Moreover, since the waveform pattern of the breathing of the person 2 output by the waveform data output unit 25 is displayed in real time on the display 40, for example, the state of movement of the person 2 due to breathing can be easily grasped. This is useful, for example, for a doctor's diagnosis.

なお以上では、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8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。言い換えれば、輝線111bの方向はベッド3の長手方向の中心線と垂直方向である。   In the above description, the pattern projected onto the bed 3 is described as a plurality of bright spots, but bright patterns may be used as shown in FIG. In other words, the movement of the person 2 in the height direction may be measured using a light cutting method. In this case, a projection device 111 configured to project a bright line as pattern light on the bed 3 is used as the projection unit. The number of bright lines to be projected is typically plural, but may be one. Hereinafter, a case where there are a plurality of bright lines will be described. A plurality of bright lines 111b are projected at equal intervals. The plurality of bright lines 111b form a pattern 111a. Further, the direction of the bright line 111b and the base line direction of the trigonometric method are substantially perpendicular. In other words, the direction of the bright line 111 b is perpendicular to the center line in the longitudinal direction of the bed 3.

なお輝線の場合には、例えば図9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。   In the case of a bright line, for example, as shown in FIG. 9, the bright line image formed on the imaging surface 15 ′ of the image sensor 15 has a height, as in the case of the bright point described in FIG. The object moves in the y-axis direction by δ. Similarly, by measuring this δ, the position of the point on the object can be specified three-dimensionally. Note that δ is measured at the position of the center line of the bright line image. Further, in the case of a bright line, the measurement point corresponds to one pixel of the image sensor 15 at the position of the bright line image.

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。   As described above, the movement of an arbitrary point on the bright line can be measured by measuring the movement of the bright line by using the pattern light as a plurality of bright lines. The continuous shape of the direction can be recognized. In other words, the resolution of measurement in the bright line direction can be improved.

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。It is a typical external view showing the outline of the monitoring device which is an embodiment of the invention. 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。It is a typical external view which shows the outline of the monitoring apparatus at the time of using an FG sensor for the three-dimensional sensor which is embodiment of this invention. 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。It is a typical perspective view explaining the projection apparatus which is embodiment of this invention. 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。It is a block diagram which shows the structural example of the monitoring apparatus which is embodiment of this invention. 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。It is a conceptual perspective view explaining the concept of the movement of the bright spot in the embodiment of the present invention. 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。It is a schematic diagram explaining the bright spot imaged on the imaging surface in the case of FIG. 本発明の実施の形態に係る中心座標と重心座標との差について説明する模式的平面図である。It is a schematic plan view explaining the difference between the center coordinates and the center of gravity coordinates according to the embodiment of the present invention. 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。It is a typical external view which shows the outline of the monitoring apparatus at the time of using a some bright line for the pattern light projected with the projector which is embodiment of this invention. 図8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。It is a schematic diagram explaining the bright line imaged on the imaging surface in the case of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 監視装置
2 人物
3 ベッド
4 寝具
10 FG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 中心座標演算部
23 重心座標演算部
24 警告データ出力部
25 波形データ出力部
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
122 FG素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Monitoring apparatus 2 Person 3 Bed 4 Bedding 10 FG sensor (three-dimensional sensor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Projector 11a Pattern 11b Bright spot 12 Imaging device 14 Measuring device 20 Computing device 21 Control unit 22 Center coordinate calculation unit 23 Center of gravity coordinate calculation unit 24 Warning data output unit 25 Waveform data output unit 40 Display 102 Plane 103 Object 105 Light flux generation unit 120 grating 121 optical fiber 122 FG element

Claims (6)

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;
前記測定された複数の動きに基づいて、前記対象物の状態を示す情報を演算する演算手段とを備え;
前記演算手段は、前記複数の測定点のうち前記動きのあった測定点が形成する領域における位置座標の重み付け無し代表座標を計算する重み付け無し代表位置演算手段と、
前記動きのあった測定点のそれぞれの位置座標について当該測定点における前記動きの量に関する量で重み付けを行った値に基づいて、前記動きのあった測定点が形成する領域の重み付け重心座標を計算する重み付け重心位置演算手段と、
前記重み付け無し代表座標と前記重み付け重心座標との差が閾値より大きくなる場合には、警告データを出力するデータ出力手段とを有する;
状態解析装置。
A three-dimensional sensor for measuring the movement in the height direction of the object existing in the object region at a plurality of measurement points;
Computing means for computing information indicating the state of the object based on the plurality of measured movements;
The calculation means includes an unweighted representative position calculation means for calculating unweighted representative coordinates of position coordinates in an area formed by the measurement point that has moved among the plurality of measurement points;
On the basis of the respective position coordinates of the motion of a measuring point in the value obtained by weighting an amount related to the amount of the motion in the measurement point, the weighted center coordinates of the area measurement points were Oh Tsu of the movement to form A weighted centroid position calculating means for calculating;
Data output means for outputting warning data when the difference between the unweighted representative coordinates and the weighted barycentric coordinates is greater than a threshold;
State analysis device.
前記重み付け無し代表位置演算手段及び前記重み付け重心位置演算手段は、前記複数の測定点の一次元方向の座標のみを用いて重み付け無し代表座標及び重み付け重心座標の計算を行うことを特徴とする;
請求項1に記載の状態解析装置。
The unweighted representative position calculating means and the weighted centroid position calculating means calculate unweighted representative coordinates and weighted centroid coordinates using only coordinates in one-dimensional direction of the plurality of measurement points;
The state analysis apparatus according to claim 1.
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。
The three-dimensional sensor includes a projection device that projects pattern light onto a target region;
An imaging device for imaging a target area onto which the pattern light is projected;
Measuring means for measuring movement of a pattern on the imaged image;
Measuring the movement of the object in the height direction at a plurality of points based on the movement of the measured pattern;
The state analysis apparatus according to claim 1 or 2.
前記三次元センサで測定された動きの量が閾値以下である測定点は、前記演算手段による演算に使用しないことを特徴とする;
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。
Measurement points where the amount of movement measured by the three-dimensional sensor is less than or equal to a threshold value are not used for calculation by the calculation means;
The state analysis apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記三次元センサで測定された動きの周波数が閾値以上である測定点は、前記演算手段による演算に使用しないことを特徴とする;
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の状態解析装置。
Measurement points at which the frequency of movement measured by the three-dimensional sensor is equal to or higher than a threshold value are not used for calculation by the calculation means;
The state analysis apparatus of any one of Claim 1 thru | or 4.
前記重み付け無し代表位置演算手段が、前記動きのあった測定点のすべての位置座標の平均値を前記重み付け無し代表座標とする計算を行う;   The unweighted representative position calculation means performs a calculation using the average value of all the position coordinates of the measurement point having moved as the unweighted representative coordinates;
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。  The state analysis device according to any one of claims 1 to 5.
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