JP6607601B2 - 転倒状態検知システム及び方法 - Google Patents

Description

この発明は、二次元画像を用いずに監視対象空間内における監視対象となる人（以下「対象者」という。）やペット等（以下「対象物」という。）の有無、位置又は動作状態を把握することができる監視装置において、監視用の一次元輝度分布検知装置から対象者又は対象物（以下「対象者等」という。）が転倒状態にあるか否かを検知するための転倒状態検知システム及び方法に関するものである。

監視対象空間内における対象者等の有無、位置又は動作状態を把握するには、通常のカメラを用いた二次元画像が使用されているが、プライバシー保護の面から居宅などでの使用が制限されている。
そこで、特許文献１（特許第３８１６４０４号公報）では、複数の距離センサを壁又は天井にマトリクス状に配置し、各距離センサの監視エリア内における人物の存在や存在する人物の位置情報に基づいて、人物の存在、姿勢、位置、移動状態を判断する監視システムが提案されている（特に段落００７４〜００７５及び段落００８１を参照）。

また、本発明者らは、特許文献２（特開２０１５−１６３８６８号公報）に開示されているとおり、対象者等の有無、位置又は動作状態の監視ができるラインセンサとロッドレンズ又はスリットを備えた輝度分布センサを提案し、対象者等が転倒状態にあるか否かについては、対象者等の重心位置の高さに基づく判定を試みた。

特許第３８１６４０４号公報 特開２０１５−１６３８６８号公報

しかし、特許文献１に記載されている監視システムは、人物の姿勢、位置、移動状態を判断するためには、複数の距離センサをマトリクス状に配置する必要があるため、装置自体のコスト及び装置の設置に要するコストが大きいという問題があった。
また、特許文献２に記載した輝度分布センサは小さい設置コストで、対象者等の有無、位置又は動作状態の監視ができるものの、監視対象空間内における対象者等の水平方向についての動きを監視することを主目的としており、重心位置の高さに基づく判定では対象者等が転倒状態にあるか否かを正確に検知できない場合のあることが分かった。
さらに、対象者等の大きさを把握することができなかったため、センサの設置環境によっては、全く大きさの異なる荷物やペットを監視すべき対象者等として誤検知する可能性があった。

この発明は、特許文献２記載の輝度分布センサ（一次元輝度分布検知装置）を用いて対象者等が転倒状態にあるか否かを正確に検知可能とする転倒状態検知システム及び方法を提供することを第一の課題としてなされたものである。
また、距離センサ等を追加することなく一次元輝度分布検知装置と対象者等との距離（以下「奥行き距離」という。）を検知し、対象者等の上下方向の大きさや左右方向の幅を演算可能とすることを第二の課題としてなされたものである。

請求項１に係る発明は、対象者又は対象物が移動する床面を含む監視対象空間と対向する位置に設置されたラインセンサと、該ラインセンサの前記監視対象空間側に所定距離をおいて設置されスリット又は棒状レンズを有するスリット板とを備える一次元輝度分布検知装置を用いて、対象者又は対象物の転倒状態を検知する転倒状態検知システムであって、前記ラインセンサの長手方向に延びる直線を含み前記監視対象空間側に延びるラインセンサ延長平面と前記スリット若しくは前記棒状レンズ及び前記ラインセンサ延長平面と前記床面は直交しており、前記ラインセンサが有する複数の受光素子によって検知された光強度信号に基づいて、輝度分布の縦幅を演算する縦幅演算手段と、前記輝度分布の縦幅間における輝度の平均値を演算する横幅演算手段と、前記輝度分布の縦幅と前記輝度の平均値との比率を演算する比率演算手段と、該比率の大きさに基づいて対象者又は対象物の転倒状態にあるか否かを判定する転倒状態判定手段を備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の転倒状態検知システムにおいて、前記光強度信号に基づいて、対象者若しくは対象物と前記床面との境界部領域のうち前記スリット板を延長したスリット板延長平面に最も近い近接境界部領域の光強度を検知した受光素子を判別する境界受光素子判別手段と、前記近接境界部領域の光強度を検知した受光素子の位置に基づいて、前記近接境界部領域と前記スリット板延長平面との距離を演算する奥行き距離演算手段と、該奥行き距離演算手段で演算した距離と前記輝度分布の縦幅に基づいて、前記対象者若しくは対象物の上下方向の大きさを演算する大きさ演算手段を備えることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の転倒状態検知システムにおいて、前記奥行き距離演算手段で演算した距離と前記輝度の平均値に基づいて、前記対象者若しくは対象物の水平方向の幅を演算する幅演算手段を備えることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、対象者又は対象物が移動する床面を含む監視対象空間に対向する位置に設置されたラインセンサと、該ラインセンサの前記監視対象空間側に所定距離をおいて設置されスリット又は棒状レンズを有するスリット板とを備える一次元輝度分布検知装置を用いて、対象者又は対象物の転倒状態を検知する転倒状態検知方法であって、前記ラインセンサの長手方向に延びる直線を含み前記監視対象空間側に延びるラインセンサ延長平面と前記スリット若しくは前記棒状レンズを直交させるとともに、前記ラインセンサ延長平面と前記床面を直交させ、前記ラインセンサが有する複数の受光素子によって検知された光強度信号に基づいて、輝度分布の縦幅を演算し、該輝度分布の縦幅間における輝度の平均値を演算し、前記輝度分布の縦幅と前記輝度の平均値との比率を演算し、該比率の大きさに基づいて対象者又は対象物が転倒状態にあるか否かを判定することを特徴とする。

請求項１に係る発明の転倒状態検知システム又は請求項４に係る発明の転倒状態検知方法によれば、対象者等が移動する床面を含む監視対象空間に対向する位置に設置されたラインセンサと、ラインセンサの監視対象空間側に所定距離をおいて設置されスリット又は棒状レンズを有するスリット板とを備える一次元輝度分布検知装置であって、ラインセンサの長手方向に延びる直線を含み監視対象空間側に延びるラインセンサ延長平面をスリット若しくは棒状レンズと直交させ、かつ、ラインセンサ延長平面と床面を直交させ、ラインセンサが有する複数の受光素子によって検知された光強度信号に基づいて、輝度分布の縦幅を演算し、該輝度分布の縦幅間における輝度の平均値を演算し、前記輝度分布の縦幅と前記輝度の平均値との比率を演算し、該比率の大きさに基づいて対象者等が転倒状態にあるか否かを判定するので、対象者等の転倒状態を正確に検知することができる。

請求項２に係る発明の転倒状態検知システムによれば、請求項１に係る発明の効果に加え、対象者等の上下方向の大きさ（通常は高さ）も検知することができる。
そのため、距離センサ等を追加することなく一次元輝度分布検知装置１台だけで、高さや大きさの異なる荷物やペットを監視すべき対象者若しくは対象物として誤検知してしまうことが防止可能となる。

請求項３に係る発明の転倒状態検知システムによれば、請求項２に係る発明の効果に加え、対象者等の水平方向の幅も検知することができる。
そのため、対象者等の形状の概略（例えば、太っているか痩せているか）も判断可能となる。

ラインセンサ１とスリット２と監視対象空間３からラインセンサ１に入射する光の関係を示す図。 実施例１の一次元輝度分布検知装置及び監視対象空間３の垂直断面図。 ラインセンサ１の各受光素子で発生する電荷量に対応するＡＤＵ値のグラフ。 一次元輝度分布検知装置の前方１ｍ、２ｍ、３ｍ、４ｍ、５ｍの各地点に人を立たせた時のＡＤＵ値のグラフ及び測定値を示す図。 実施例１における転倒検知手法を示す図（対象者等が近い場合）。 実施例１における転倒検知手法を示す図（対象者等が遠い場合）。 実施例１に係る転倒状態検知システムの全体構成を示す図。 実施例２の一次元輝度分布検知装置及び監視対象空間３の垂直断面図。

本発明の実施形態を説明する前に、スリットを用いた一次元輝度分布検知装置によって三次元的な広がりのある空間における対象者等の有無や位置を監視する原理及びその装置構成について説明する。

図１は、スリットを用いた一次元輝度分布検知装置のラインセンサ１とスリット板２と監視対象空間３からラインセンサ１に入射する光の関係を示す図である。
ラインセンサ１は、長さ２８．５ｍｍで長手方向に２０６８個の受光素子が並んでおり、ほぼ鉛直に設置される。
スリット板２は、幅４０ｍｍ、高さ２５ｍｍ、厚さ１ｍｍの平板であり、その中央に水平に長さ１１ｍｍ、幅１ｍｍの細長い孔（スリット）が形成され、ラインセンサ１の長手方向に延びる直線４を含み監視対象空間３に向かって延びる延長平面５と垂直に交差している。すなわち、スリットは水平方向に配置されている。
また、延長平面５とスリット板２はスリットの中央で交差している。

そして、図１に示すように監視対象空間３の背面が平面の壁６であると仮定した場合、ラインセンサ１で輝度を計測できる監視対象空間３は、ラインセンサ１の上端とスリットの右端を通る直線が壁６と交差する点Ｒ１、ラインセンサ１の上端とスリットの左端を通る直線が壁６と交差する点Ｌ１、ラインセンサ１の下端とスリットの右端を通る直線が壁６と交差する点Ｒ３、ラインセンサ１の下端とスリットの左端を通る直線が壁６と交差する点Ｌ３、スリットの右端及びスリットの左端の６点で囲まれる空間となる。

図２は、ラインセンサ１とスリット板２と監視対象空間３の垂直断面図であり、監視対象空間３は対象者等が移動する水平な床面７の全部又は一部を含んでいる。
監視対象空間３の壁６の高さＹは、図２に示すようにラインセンサ１の長さの半分をｙ、ラインセンサ１とスリット板２の距離をｄ、スリット板２と壁６の距離をＤとし、床面７の存在とスリット板２の厚さを無視した場合、次の式で表される。
Ｙ＝２ｙ×Ｄ／ｄ
同様に監視対象空間３の壁６の幅Ｘは、スリットの長さをｘとした場合、次の式で表される。
Ｘ＝ｘ×Ｄ／ｄ
なお、図２は分かり易くするためにラインセンサ１及びスリット板２を大きく描いてあるが、実際にはＤ及びＹはｄ及びｙに比べてはるかに大きい。

監視対象空間３に対象者等がいない場合に、ラインセンサ１の上端にある受光素子Ｓ１に入射する光強度は、図１に示すように、Ｒ１からＣ１を通ってＬ１に至る線上の壁で反射される光の強度の和となり、ラインセンサ１の中央にある受光素子Ｓ２に入射する光強度は、同じく図１のＲ２からＣ２を通ってＬ２に至る線上の壁で反射される光の強度の和となり、ラインセンサ１の下端にある受光素子Ｓ３に入射する光強度は、同じく図１のＲ３からＣ３を通ってＬ３に至る線上の壁で反射される光の強度の和となる。
なお、実際には図２に示すように、監視対象空間は対象者等が移動する床面７を含んでおり、図２には示していないが監視対象空間に天井面が含まれる場合もあるので、壁６及び床面７、場合によってはこれらに加え天井面で反射される光の強度の和となる。

図３はラインセンサ１の各受光素子で発生する電荷量に対応するＡＤＵ値のグラフである。縦軸は受光素子が上側から何番目かを示し、横軸はＡＤＵ値を示している。
すなわち、グラフの下側が上側の受光素子で発生する電荷量に対応するＡＤＵ値を示すが、上側の受光素子は監視対象空間３の下側からの光を受光するので、グラフの上下と監視対象空間３の写真の上下はほぼ一致することとなる。

図３のグラフにおいて、実線は照度が２８６ルクスの下で監視対象空間が右側の写真に示す監視対象空間から得られたＡＤＵ値のグラフであり、監視対象空間に対象者等が存在していない背景ＡＤＵ値を示している。
また、点線は監視対象空間全体が一様かつ反射される光の強度が最大の場合に得られるＡＤＵ値のグラフである。
このグラフから分かるように、ラインセンサ１の上端及び下端付近ではスリットによって入射光量が減少しＡＤＵ値が下がるので、図中の矢印に示す範囲内の受光素子を有効画素とし、観測には有効画素におけるＡＤＵ値だけを用いる。

以下、実施例によって本発明の実施形態を説明する。

実施例１は、図２のように一次元輝度分布検知装置のラインセンサ１及びスリット板２を床面７に対して垂直に配置し、スリット中心を床面７から高さＨの箇所にセットして対象者等の奥行き距離を演算するようにした転倒状態検知システムである。
高さＨは通常、対象者等の高さの２分の１からほぼ同じ高さ程度までの間で選択する。（実施例１では対象者等の高さの２分の１としている。）
まず、図２を用いて奥行き距離を演算する原理を説明する。
なお、このシステムは対象者等が床面７に接触した状態で移動することを前提としているので、対象者等と床面７との境界部領域（床面７に接触している箇所）のうち最もスリット板延長平面に近い近接境界部領域とスリット板延長平面との距離を、対象者等の奥行き距離Ｅとみなしている。

図２において、対象者等が監視対象空間３の床面７に立っており、地点８が対象者等の下端面（例えば、靴底や足裏）と床面７が接触している箇所のうち最もスリット板延長平面に近い近接境界部領域であると仮定する。
そして、地点８に対応する受光素子がラインセンサ１の上端から距離ａだけ下側であり、地点８に対応する受光素子とスリット中心とラインセンサ１の上端がなす角度がφであったとすると、地点８とスリット板延長平面との距離である対象者等の奥行き距離Ｅは次の式（１）又は式（２）により演算することができる。
Ｅ＝Ｈ×ｄ／（ｙ−ａ）・・・・（１）
Ｅ＝Ｈ／ｔａｎ（θ−φ）・・・（２）
ただし、Ｈは床面７からスリット中心までの高さ、θは一次元輝度分布検知装置の視野角の半分であり、ｔａｎθ＝ｙ／ｄという関係がある。
ここで、ｄ、ｙ及びθは一次元輝度分布検知装置の仕様で決まり、Ｈは一次元輝度分布検知装置を設置する高さにより確定するので、距離ａ又は角度φを特定できれば対象者等の奥行き距離Ｅは簡単に演算することができる。

図４は、床面７上で一次元輝度分布検知装置の前方１ｍ、２ｍ、３ｍ、４ｍ、５ｍの各地点に人を立たせた時のＡＤＵ値のグラフ及びＡＤＵ値のグラフにおいて有効画素の下端から有意なＡＤＵ値が出力される画素（初値画素）までの距離（図２における距離ａに相当）を用いて人とスリット板延長平面との距離（図２における奥行き距離Ｅに相当）を演算した結果（測定値）を示している。
なお、グラフはそれぞれの状態で得られたＡＤＵ値（実測ＡＤＵ値）から人等がいない状態で得られたＡＤＵ値（背景ＡＤＵ値）を引いた値を示している。
そのため、図４の写真に水平線を引いて線上に人が全く引っかからない箇所においては、実測ＡＤＵ値と背景ＡＤＵ値が等しくなるためグラフ値はほぼ０となり、水平線上に人が引っかかる箇所においては、通常実測ＡＤＵ値が背景ＡＤＵ値より小さくなるためグラフ値はマイナスの値となる。
すなわち、図４のグラフの下側から初めて０でない有意な値が得られた画素（初値画素）は人が立っている床面のうち最も近い点（図２の地点８）に対応するので、初値画素を特定できれば図２におけるａ又はφを決定できることになる。

図４に示された実験結果及び各写真から分かるように、人の立っている箇所が近すぎると足元の床面７が監視対象空間３の範囲からはずれて測定不能となっている（１ｍにおける測定結果）。
しかし、一次元輝度分布検知装置から２ｍ以上離れている場合には、若干の測定誤差は出るものの対象者等の大きさを判別するには十分な測定値が得られることが分かる。
また、この実験においては一次元輝度分布検知装置の前方１．２ｍが測定可能な最短距離であることも分かる。
さらに、図４のグラフの下側から最後に０でない有意な値が得られた画素（終値画素）は対象者等の上端に対応しており、初値画素と終値画素から輝度分布の縦幅Ｔを求め、輝度分布の縦幅Ｔの間における輝度の平均値Ｗを求めることができるが、それぞれの地点に人を立たせた時における輝度分布の縦幅Ｔと輝度の平均値Ｗとの比率Ｔ／Ｗは、いずれの地点においてもほぼ同じになることが分かった（図４の場合、約１．３）。

図５及び図６は、それぞれ一次元輝度分布検知装置に近い地点及び遠い地点に対象者等を模擬した物体を立てた場合（「直立」と表記）、後ろ方向に倒した場合（「転倒（後方）」と表記）及び横方向に倒した場合（「転倒（横）」と表記）について、輝度分布の縦幅Ｔ、輝度の平均値Ｗ及びそれらの比率Ｔ／Ｗを演算した結果を示している。

これらの図から、対象者等が直立している場合にはＴ／Ｗが大きい値（０．８９程度）となり、対象者等が後方に倒れている場合にはＴ／Ｗが中程度の値（０．３５程度）となり、対象者等が横方向に倒れている場合にはＴ／Ｗが小さい値（０．０８程度）となること、及び対象者等の姿勢が同じであれば対象者等が一次元輝度分布検知装置から近くても遠くても、Ｔ／Ｗの値はほぼ変化しないことが分かる。
すなわち、輝度分布の縦幅Ｔと輝度の平均値Ｗとの比率Ｔ／Ｗから、対象者等の姿勢（直立しているか、後方に倒れているか、横方向に倒れているか）を判定することができる。

図７は、実施例１に係る転倒状態検知システムの全体構成を示す図である。
実施例１に係る転倒状態検知システムは、監視対象空間３からの光を絞り込むスリットを有するスリット板２と、スリットを通過した光の強度を検出するラインセンサ１と、ラインセンサ１の各受光素子における受光量に応じた光強度信号に基づいて監視対象空間３内における対象者等の有無及び位置を判別する位置判別手段と、同光強度信号に基づいて輝度分布の縦幅を演算する縦幅演算手段と、同光強度信号に基づいて輝度分布の縦幅間における輝度の平均値を演算する横幅演算手段と、同光強度信号に基づいて対象者等と床面７との境界部領域のうち最もスリット板延長平面に近い近接境界部領域の光強度を検知した受光素子を判別する境界受光素子判別手段と、輝度分布の縦幅と輝度の平均値との比率を演算する比率演算手段と、演算した輝度分布の縦幅と輝度の平均値との比率の大きさに基づいて対象者等が転倒状態にあるか否かを判定する転倒状態判定手段と、近接境界部領域の光強度を検知した受光素子の位置に基づいて対象者等の奥行き距離を演算する奥行き距離演算手段と、演算した輝度分布の縦幅と奥行き距離に基づいて対象者等の上下方向における大きさ（以下単に「対象者等の大きさ」という。）を演算する大きさ演算手段と、演算した輝度の平均値と奥行き距離に基づいて対象者等の水平方向における幅（以下単に「対象者等の幅」という。）を演算する幅演算手段と、位置判別手段、境界受光素子判別手段、比率演算手段、転倒状態判定手段、奥行き距離演算手段、大きさ演算手段及び幅演算手段の判別結果や演算結果に基づく報知情報を作成する報知情報作成手段と、報知情報に基づいて画像情報を送信する表示制御手段１３を備えている。
そして、位置判別手段、境界受光素子判別手段、比率演算手段、転倒状態判定手段、奥行き距離演算手段、大きさ演算手段、幅演算手段、報知情報作成手段及び表示制御手段１３を合わせて判別演算手段１０という。

輝度分布の縦幅と輝度の平均値との比率の大きさに基づく対象者等が転倒状態にあるか否かの判定は、図５及び６に示した輝度分布の縦幅Ｔと輝度の平均値Ｗとの比率Ｔ／Ｗと対象者等の姿勢（直立しているか、後方に倒れているか、横方向に倒れているか）との関係を利用する。
すなわち、Ｔ／Ｗ≧０．５であれば対象者等は転倒状態にない（立っているか椅子等に座っている）と判定し、Ｔ／Ｗ＜０．５であれば対象者等は転倒状態にある（倒れているか横になっている）と判定する。

輝度分布の縦幅Ｔと奥行き距離Ｅに基づく対象者等の大きさの演算は、輝度分布の縦幅Ｔが対象者等の下端から上端までの長さに対応していることを利用する。
すなわち、輝度分布の縦幅Ｔは図２におけるラインセンサ１の上端から初値画素までの距離ａ、ラインセンサ１の下端から終値画素までの距離ｂを用いるとＴ＝２ｙ−ａ−ｂとなるので、対象者等の下端から上端までの長さ（対象者等の大きさ）Ｆは次の式（３）により演算することができる。
Ｆ＝（２ｙ−ａ−ｂ）×Ｅ／ｄ・・・・（３）
ただし、対象者等の上端が監視対象空間３の外にはみだしてしまうとｂ＝０になってしまい、対象者等の正確な大きさを演算することができなくなる。
そのため、対象者等の下端が監視対象空間３内でスリット板延長平面に最も近づいた状態（図２の点９に来た状態）において、対象者等の上端が監視対象空間３の外にはみださないようにするため、スリットの高さＨを対象者等の高さの２分の１以上とするのが望ましい。

輝度の平均値Ｗと奥行き距離Ｅに基づく対象者等の幅の演算は、図４のグラフと写真から分かるように、対象者等の水平方向における幅が小さいほど光強度信号の大きさが小さく、幅が大きいほど光強度信号の大きさが大きくなることを利用する。
輝度の平均値Ｗは対象者等の着用している服の色等によっても変化するが、標準的な服を着ている対象者等について輝度の平均値Ｗ、奥行き距離Ｅ及び対象者等の幅との関係を事前に把握しておけば、観測時に得られた輝度の平均値Ｗと奥行き距離Ｅに基づいて、標準的な色の服を着ている対象者等と仮定した場合の、その対象者の横幅を推定することが可能である。
なお、図４の１ｍのグラフにおいて上端の近くに異常に大きいＡＤＵ値が現れているが、この現象は背景となっている照明装置を人が隠したために発生している。
したがって、このような異常値の出現を抑えるためには、背景内に照明装置等の発光体が入らないようにするか、背景内の発光体が隠されることのないように一次元輝度分布検知装置の向きや設置高さを工夫すると良い。
例えば、図２の場合には対象者等の下端が監視対象空間３内でスリット板延長平面に最も近づいた状態（図２の点９に来た状態）において、対象者等の上端がスリットとスリット板２からもっとも遠い照明装置とを結ぶ線より上に来ないように、スリットの高さＨを調整すると良い。

判別演算手段１０の具体的な構成は、各受光素子から受信した光強度信号を受光素子毎の時系列データとして記憶する記憶手段１２、記憶手段１２に記憶された対象者等が存在していない時における受光素子毎の光強度信号値（背景輝度信号値）と一時点における受光素子毎の光強度信号値に基づいて対象者等の有無、位置及び近接境界部領域の判別を行い、近接境界部領域に対応する受光素子の位置と終値画素に対応する受光素子の位置に基づいて輝度分布の縦幅を演算し、輝度分布の縦幅間における輝度の平均値を演算し、輝度分布の縦幅と輝度の平均値との比率を演算し、近接境界部領域に対応する受光素子の位置に基づいて対象者等の奥行き距離を演算し、輝度分布の縦幅及び奥行き距離に基づいて対象者等の大きさを演算し、輝度の平均値及び奥行き距離に基づいて対象者等の幅を演算し、演算した輝度分布の縦幅と輝度の平均値との比率の大きさから対象者等が転倒状態にあるか否かを判別し、それらの判別結果や演算結果に基づく報知情報を作成するＣＰＵ１１、並びにＣＰＵ１１からの報知情報に基づいて画像情報を表示手段１４に送信する表示制御手段１３からなっている。
そして、判別演算手段１０は一次元輝度分布検知装置（ラインセンサ１）とともに設けても良いし、各受光素子から光強度信号を受信できさえすれば、一次元輝度分布検知装置から離れた位置に設けても良い。

表示手段１４は、表示制御手段１３からの画像情報を受信して、対象者等の有無、位置、奥行き距離、大きさ及び幅並びに対象者等が転倒状態にあるか否かについての情報を表示するものである。
そして、表示手段１４は判別演算手段１０とともに設けても良いし、表示制御手段１３から画像情報を受信できさえすれば、判別演算手段１０から離れた位置に設けても良い。
表示装置１４には、対象者等の有無、位置、奥行き距離、大きさ及び幅並びに対象者等が転倒状態にあるか否かのうち、少なくとも一つを表示するが、その表示態様としては、（１）文字や記号による表示、（２）監視対象空間を示すエリア表示を行うとともに、そのエリア表示内に対象者等の有無、位置、奥行き距離、大きさ及び幅並びに対象者等が転倒状態にあるか否かに応じた画像の表示を行うビジュアル表示、（３）光強度信号をグラフ化した表示等がある。
そして、これらの表示態様の中から利用者のニーズに合わせて１つ又は複数の表示を適宜選択して表示させれば良い。

また、判別演算手段１０は記憶手段１２を有しているので、判別測定装置１０に対する指示入力手段を追加することにより、過去の指定した時間における対象者等の有無、位置、奥行き距離、大きさ及び幅並びに対象者等が転倒状態にあるか否かについての情報を表示手段１４に表示させることもできる。
さらに、指定した時間から所定時間ずつ前又は後の時間における対象者等の有無、位置、奥行き距離、大きさ及び幅並びに対象者等が転倒状態にあるか否かを、連続的に表示させることによって、対象者等の動作状態を追跡することができる。
そうした場合、所定時間を長くとれば、長時間にわたる対象者等の動作状態の追跡を短時間で行うことができ、逆に所定時間を短くとれば、特に注視したい時間における対象者等の動作状態の詳細な追跡を行うことができる。

実施例２は、図８のように一次元輝度分布検知装置のラインセンサ１及びスリット板２を監視対象空間３側に傾け、スリット板２と床面７とのなす角度が約６０°となるように配置するとともにスリット中心が対象者等の高さ程度となる箇所にセットして、対象者等の奥行き距離を演算するようにした転倒状態検知システムである。
なお、スリット板２と床面７とのなす角度は６０°に限られず、スリット中心の高さも対象者等の高さ程度に限られないので、図８においては奥行き距離を演算する原理を説明するにあたり、スリット板２と床面７との交差角度をω（ただし、０＜ω＜９０°）、スリット中心からスリット板２を延長したスリット板延長平面と床面７との交差線までの距離をＬとしてあり、対象者等の奥行き距離Ｅは、実施例１と同様に近接境界部領域とスリット板延長平面との距離としてある。

図８において、対象者等が監視対象空間３の床面７の地点８に立っており、地点８に対応する受光素子がラインセンサ１の上端からａだけ下側であり、また地点８に対応する受光素子とスリット中心と有効画素上端のなす角度がφであったとすると、次の関係が成り立つ。
Ｅ：ｄ＝Ｌ：（ｄ／ｔａｎω＋ｙ−ａ）
Ｅ：ｄ＝Ｌ：｛ｄ／ｔａｎω＋ｄ×ｔａｎ（θ−φ）｝
したがって、対象者等の奥行き距離Ｅは次の式（４）又は式（５）により演算することができる。
Ｅ＝ｄ×Ｌ×ｔａｎω／｛ｄ＋（ｙ−ａ）×ｔａｎω｝・・・・（４）
Ｅ＝Ｌ×ｔａｎω／｛１＋ｔａｎ（θ−φ）×ｔａｎω｝・・・（５）
そして、ｄ、ｙ及びθは一次元輝度分布検知装置の仕様で決まり、Ｌ及びωは一次元輝度分布検知装置を設置する高さと傾きにより確定するので、ａ又はφを特定できればＥは簡単に演算することができる。

以上のように、実施例２は一次元輝度分布検知装置の配置と対象者等の奥行き距離を演算する式が異なる以外は実施例１と同じなので、転倒状態検知システムの全体構成や判別演算手段１０の具体的な構成及びそれらについての詳しい説明は省略するが、図８から分かるように、床面７の監視対象空間３内におけるスリット板２に最も近い点（図８の点９）を図２より近づけることができるので、奥行き距離の測定範囲を広げることができる。
また、監視対象空間３の上面の傾きが緩くなるため、天井部分に設置された照明装置を監視対象空間３内に入りにくくすることができる。
例えば、監視対象空間３のスリット板２から最も遠い部分が天井に設置されている最も遠い照明装置より先になるようにしておけば、背景内に天井の照明装置が入ってしまうことはなくなる。

実施例１及び２の転倒状態検知システムに関する変形例を列記する。
（１）実施例１及び２においては、スリットを用いているが、スリットに代えて棒状レンズ（ロッドレンズ又はシリンドリカルレンズ）を用いても良く、スリット板２のスリット部分に棒状レンズを挿入又は装着できるようにしても良い。
（２）実施例１及び２の判別演算手段１０は、受信した光強度信号を受光素子毎の時系列データとして記憶する記憶手段１２を備え、対象者等の動作状態を追跡することができるようになっているが、現時点における対象者等の有無、位置、奥行き距離、大きさ及び幅並びに対象者等が転倒状態にあるか否かのうちのいずれかを判別又は演算するだけで良ければ、記憶手段１２や動作状態の判別機能は不要である。
その場合、背景輝度信号値は事前に測定して得られたデータをＣＰＵ１１に記憶して用いることとなる。
また、判別演算手段１０に記憶手段１２や動作状態の追跡機能を設けなくても、判別演算手段１０から対象者等の有無、位置、奥行き距離、大きさ及び幅並びに対象者等が転倒状態にあるか否かについての情報又は各受光素子の光強度信号を所定周期で別の解析装置に送信し、それらの情報を受信した解析装置によって、時系列に情報を蓄積し解析して対象者等の有無、位置、奥行き距離、大きさ及び幅並びに対象者等が転倒状態にあるか否かを判別又は演算することも可能である。

（３）実施例１及び２の判別演算手段１０は、対象者等の有無、位置、奥行き距離、大きさ及び幅並びに対象者等が転倒状態にあるか否かを判別又は演算できるようになっているが、対象者等が転倒状態にあるか否かを判別するだけのものとしても良い。
そうした場合、実施例１及び２の判別演算手段１０は、ラインセンサ１の各受光素子における受光量に応じた光強度信号に基づいて、輝度分布の縦幅を演算する縦幅演算手段と、輝度分布の縦幅間における輝度の平均値を演算する横幅演算手段と、輝度分布の縦幅と輝度の平均値との比率を演算する比率演算手段と、その比率の大きさから対象者等が転倒状態にあるか否かを判別する転倒状態判別手段とを備えていれば良い。
（４）実施例１及び２の判別演算手段１０は、Ｔ／Ｗ≧０．５であれば対象者等は転倒状態にない（立っているか椅子等に座っている）と判定し、Ｔ／Ｗ＜０．５であれば対象者等は転倒状態にある（倒れているか横になっている）と判定したが、特に同じ対象者等を継続的に観察する場合、各状態のＴ／Ｗの値を予め計測又は予測しておくことにより対象者等が転倒状態にあるかないかだけでなく、立っている、椅子等に座っているかかがんでいる、前方又は後方に倒れているか横になっている、横方向に倒れているか横になっているのうち、いずれの状態であるかを細かく判定することも可能である。
例えば、図５、６に示した例では、Ｔ／Ｗ≧０．８であれば立っている、０．８＞Ｔ／Ｗ≧０．５であれば座っているかかがんでいる、０．５＞Ｔ／Ｗ≧０．２であれば前方又は後方に倒れているか横になっている、Ｔ／Ｗ＜０．２であれば横方向に倒れているか横になっていると判定できる。

（５）実施例１及び２においては、対象者等の有無、位置、動作状態、奥行き距離、大きさ及び幅並びに対象者等が転倒状態にあるか否かを表示手段１４で報知しているが、表示手段１４に代えて又は追加してスピーカーを設け、画像による報知に代え又は追加して音による報知を行うようにしても良い。
（６）実施例１及び２においては、監視対象空間３の輝度を計測するラインセンサ１を用いたが、ＲＧＢ値を計測する一次元カラーセンサを用いても良い。
そうした場合、ＡＤＵ値（ａｄｕ）は取得したＲＧＢ値をそれぞれＲ、Ｇ、Ｂとすると、次の式（６）により求めることができる。
ａｄｕ＝０．３０Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ・・・・・・（６）
また、対象者等が近い位置にあるときに取得したＲＧＢ値に基づいて対象者等が着用している服の色を判別して、対象者等が誰か又はユニフォームを着ているか否かを判定することも可能である。
さらに、対象者等が立っている場合には、下側の一次元カラーセンサで取得したＲＧＢ値に基づいて上半身の服の色を判別し、上側の一次元カラーセンサで取得したＲＧＢ値に基づいて下半身の服の色を判別できるので、対象者等の判定精度を高めることができる。

１ ラインセンサ ２ スリット板 ３ 監視対象空間
４ ラインセンサ１の長手方向に延びる直線
５ 監視対象空間３に向かって水平に延びる延長平面
６ 平面の壁 ７ 床面 ８ 近接境界部領域の地点
９ 床面７の監視対象空間３内におけるスリット板２に最も近い点
１０ 判別演算手段 １１ ＣＰＵ １２ 記憶手段
１３ 表示制御手段 １４ 表示手段
ａ ラインセンサ１の上端から地点８に対応する受光素子までの距離
ｂ ラインセンサ１の下端から対象者等の上端に対応する受光素子までの距離
ｄ ラインセンサ１とスリット板２の距離 Ｄ スリット板２と壁６の距離
Ｅ 対象者等の奥行き距離 Ｆ 対象者等の大きさ
Ｈ 床面７からスリット中心までの高さ Ｔ 輝度分布の縦幅
Ｗ 輝度分布の縦幅間における輝度の平均値 ｘ スリットの長さ
Ｘ 監視対象空間３の壁６の幅 ｙ ラインセンサ１の長さ
Ｙ 監視対象空間３の壁６の高さ θ 一次元輝度分布検知装置の視野角の半分
φ 地点８に対応する受光素子とスリット中心とラインセンサ１の上端がなす角度
ω スリット板２と床面７との交差角度

Claims (4)

1. 対象者又は対象物が移動する床面を含む監視対象空間と対向する位置に設置されたラインセンサと、該ラインセンサの前記監視対象空間側に所定距離をおいて設置されスリット又は棒状レンズを有するスリット板とを備える一次元輝度分布検知装置を用いて、対象者又は対象物の転倒状態を検知する転倒状態検知システムであって、
   前記ラインセンサの長手方向に延びる直線を含み前記監視対象空間側に延びるラインセンサ延長平面と前記スリット若しくは前記棒状レンズ及び前記ラインセンサ延長平面と前記床面は直交しており、
   前記ラインセンサが有する複数の受光素子によって検知された光強度信号に基づいて、輝度分布の縦幅を演算する縦幅演算手段と、
   前記輝度分布の縦幅間における輝度の平均値を演算する横幅演算手段と、
   前記輝度分布の縦幅と前記輝度の平均値との比率を演算する比率演算手段と、
   該比率の大きさに基づいて対象者又は対象物が転倒状態にあるか否かを判定する転倒状態判定手段を備える
   ことを特徴とする転倒状態検知システム。
2. 前記光強度信号に基づいて、対象者若しくは対象物と前記床面との境界部領域のうち前記スリット板を延長したスリット板延長平面に最も近い近接境界部領域の光強度を検知した受光素子を判別する境界受光素子判別手段と、
   前記近接境界部領域の光強度を検知した受光素子の位置に基づいて、前記近接境界部領域と前記スリット板延長平面との距離を演算する奥行き距離演算手段と、
   該奥行き距離演算手段で演算した距離と前記輝度分布の縦幅に基づいて、前記対象者若しくは対象物の上下方向の大きさを演算する大きさ演算手段を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の転倒状態検知システム。
3. 前記奥行き距離演算手段で演算した距離と前記輝度の平均値に基づいて、前記対象者若しくは対象物の水平方向の幅を演算する幅演算手段を備える
   ことを特徴とする請求項２に記載の転倒状態検知システム。
4. 対象者又は対象物が移動する床面を含む監視対象空間に対向する位置に設置されたラインセンサと、該ラインセンサの前記監視対象空間側に所定距離をおいて設置されスリット又は棒状レンズを有するスリット板とを備える一次元輝度分布検知装置を用いて、対象者又は対象物の転倒状態を検知する転倒状態検知方法であって、
   前記ラインセンサの長手方向に延びる直線を含み前記監視対象空間側に延びるラインセンサ延長平面と前記スリット若しくは前記棒状レンズを直交させるとともに、前記ラインセンサ延長平面と前記床面を直交させ、
   前記ラインセンサが有する複数の受光素子によって検知された光強度信号に基づいて、輝度分布の縦幅を演算し、
   該輝度分布の縦幅間における輝度の平均値を演算し、
   前記輝度分布の縦幅と前記輝度の平均値との比率を演算し、
   該比率の大きさに基づいて対象者又は対象物が転倒状態にあるか否かを判定する
   ことを特徴とする転倒状態検知方法。