TW201701238A - 跌倒偵測系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明主要揭示一種跌倒偵測系統，用於解決受測者未佩戴感測器導致的感測失效之問題。該跌倒偵測系統包含一取像元件，用以取得含有人體之連續影像；及一處理單元，電性連接該取像元件，該處理單元從該連續影像中取得至少一定位點的移動狀態，比對該移動狀態與一跌倒模型，若該移動狀態與該跌倒模型相符，產生一跌倒訊息。本發明另揭示一種跌倒偵測方法。藉此，可有效地解決上述問題。

Description

跌倒偵測系統及方法

本發明係關於一種人身安全偵測系統及方法；特別是關於一種跌倒偵測系統及方法。

日常生活中，有許多年長者或行動不便者係單獨在家，其行動過程中，可能會因身體退化或路面不平等因素而不慎跌倒，研究顯示跌倒住院約佔意外事件的60%，且跌倒會可能造成健康惡化及產生併發症，為防止年長者或行動不便者跌倒後延誤就醫，遂發展出自動偵測跌倒的裝置。

習知跌倒偵測方法須將習知跌倒偵測裝置所含的感測器(如：多軸加速器)佩戴於一受測者(如：年長者或行動不便者)身上，如：綁固於肢體等，以便於受測者跌倒時，自動發出求救訊息給相關人員，其一實施例可參酌中華民國公告第M469574號「三階段感應跌倒偵測裝置」專利案。

惟，當受測者佩戴感測器時，可能會造成受測者身心不適(如：血壓飆高等)，導致受測者不願意佩戴感測器，或者，受測者可能會忘記佩戴感測器，縱使受測者已確實佩戴感測器，亦有可能因電力中斷而使感測器失效。故，習知跌倒偵測裝置受限於感測器須被動地被受測者佩戴後才能進行偵測，其過程中會因受測者對感測器的使用習慣等因素，導致其感測效果不佳，可能造成受測者跌倒時無法即時求救。

有鑑於此，有必要改善上述先前技術的缺點，以符合實際需 求，提升其實用性。

本發明係提供一種跌倒偵測系統，可主動偵查受測者是否跌倒。

本發明另提供一種跌倒偵測系統，受測者無須佩戴感測器即可偵查是否跌倒。

本發明再提供一種跌倒偵測方法，可主動偵查受測者是否跌倒，用以發出示警訊息。

本發明揭示一種跌倒偵測系統，係包含：一取像元件，用以取得含有人體之連續影像；及一處理單元，電性連接該取像元件，該處理單元從該連續影像中取得至少一定位點的移動狀態，比對該移動狀態與一跌倒模型，若該移動狀態與該跌倒模型相符，產生一跌倒訊息。

所述影像中的人體可具有一輪廓，該輪廓可為一軀體正常者、一軀體殘缺者或一裝設義肢者的人體輪廓。

所述定位點可為數個，該跌倒模型可包含數種跌倒姿態，各跌倒姿態可包含數個端節點，若該數個端節點相連的輪廓符合該數個定位點相連的輪廓，該處理單元可產生該跌倒訊息。

所述數個定位點可包含一頭定位點、二手定位點及二足定位點，該數個端節點可包含一頭端節點、二手端節點及二足端節點。

所述定位點可為一個，該跌倒模型可包含數種跌倒向量，若該定位點的移動向量符合任一跌倒向量，該處理單元可產生該跌倒訊息。

所述跌倒偵測系統，另包含一人機介面電性連接該處理單元。

所述跌倒偵測系統，另包含一警報模組電性連接該處理單元。

所述警報模組依據該跌倒訊息可發出一跌倒警報。

所述警報模組可包含一警示燈及一播報器，該警示燈及該播報器電性連接該處理單元，該警示燈可依據該跌倒警報產生一警示燈光，該播報器可依據該跌倒警報產生一播報聲音。

所述跌倒偵測系統，另包含一收發模組電性連接該處理單元。

所述收發模組可依據該跌倒訊息發出一無線訊號至一遠端平台。

所述無線訊號可經由一異質網路傳送至該遠端平台。

所述遠端平台可為一電腦系統或一行動通訊設備。

所述跌倒偵測系統，另包含一感測衣組，該感測衣組可設有一衣件及數個移動感測器，該衣件可設置該移動感測器，該移動感測器可耦接該處理單元。

所述衣件可包含二肩部，各肩部可分別設有一移動感測器。

所述跌倒模型可包含數個跌倒動量，各移動感測器可輸出一移動訊號至該處理單元，該處理單元可產生該跌倒訊息後，若該移動訊號與該跌倒動量相符，該處理單元可發出該跌倒訊息。

所述各跌倒動量可包含一跌倒高度及一跌倒加速度。

本發明另揭示一種跌倒偵測系統，係包含：一感測衣組，設有一衣件及數個移動感測器，該衣件設置該移動感測器，各移動感測器用於感測人體之移動資訊，並產生一移動訊號；及一處理單元，耦接該移動感測器，該處理單元比對各移動訊號與一跌倒模型之數個跌倒移動，若該移動訊號與該跌倒移動相符，該處理單元產生一跌倒訊息。

所述衣件可包含二肩部，各肩部可分別設有一移動感測器。

所述各跌倒移動可包含一跌倒高度及一跌倒加速度。

所述各移動資訊可包含一移動加速度及三維空間座標。

本發明另揭示一種跌倒偵測方法，係包含：一判跌步驟，由一處理單元從一感測組件取得至少一定位點的移動狀態，比對該移動狀態與一跌倒模型，若該移動狀態與該跌倒模型相符，產生一跌倒訊息，否則，重新進行該判跌步驟；一呼叫步驟，由該處理單元依據該跌倒訊息發出一呼叫訊息，用以觀察受測者是否產生互動行為，若判斷為是，進行一安保步驟，若判斷為否，進行一示警步驟；該安保步驟，由該處理單元確認受測者已產生互動行為，並加以記錄；及該示警步驟，由該處理單元發出一示警訊息至一發訊模組。

所述發訊模組可轉傳該示警訊息至一遠端平台。

上揭跌倒偵測系統及方法之運作過程中，受測者無須佩戴感測器，即可主動偵查受測者是否跌倒，用以發出該示警訊息，可以達成「避免受測者不願意或忘記佩戴感測器等行為所導致的感測失效情事」及「在受測者跌倒時即時代其發出求救訊息」等功效。可進一步應用於居家環境及醫療院所，以減少年長者或行動不便者跌倒後延誤就醫之憾事發生。

1‧‧‧人機介面

2‧‧‧取像元件

3‧‧‧處理單元

4‧‧‧警報模組

5‧‧‧收發模組

6‧‧‧異質網路

7a‧‧‧電腦系統

7b‧‧‧行動通訊設備

8‧‧‧感測衣組

81‧‧‧衣件

811‧‧‧肩部

82‧‧‧移動感測器

M‧‧‧定位點

M1‧‧‧頭定位點

M2,M3‧‧‧手定位點

M4,M5‧‧‧足定位點

S1‧‧‧判跌步驟

S2‧‧‧呼叫步驟

S3‧‧‧安保步驟

S4‧‧‧示警步驟

第1圖係本發明之跌倒偵測系統實施例之系統方塊圖。

第2圖係本發明之跌倒偵測方法實施例之運作流程圖。

第3圖係本發明之跌倒姿態示意圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明全文所述之「加速度」(acceleration)，係指一物體移動時，該物體之移動速度向量對於時間之變化率，其單位可為公尺(m)/秒 平方(s²)或其換算值，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

本發明全文所述之「耦接」(coupling)，係指二電子元件之間可經由無線媒介(如：紅外線無線資訊系統傳輸、電磁或光電耦合等技術)相互傳遞訊息，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

請參閱第1圖所示，其係本發明之跌倒偵測系統實施例之系統方塊圖。其中，該跌倒偵測系統實施例可包含一人機介面1、一取像元件2及一處理單元3，該人機介面1可供使用者輸入資料或輸出資料供使用者觀看，該取像元件2可取得含有人體之連續影像(如：全彩或灰階影像)，該取像元件2可電性連接該人機介面1及該處理單元3，該處理單元3可從該連續影像中取得至少一定位點的移動狀態，比對該移動狀態與一跌倒模型，若該移動狀態與該跌倒模型相符，產生一跌倒訊息。在此實施例中，該人機介面1可為含有觸控螢幕(touch panel)的電腦等，該取像元件2可為全彩或紅外線攝影機(camera)等，用以取得全彩或灰階之連續影像，該處理單元3可為微處理器(micro-processor)、特殊功能積體電路(ASIC)或數位訊號處理器(DSP)等，該處理單元3可內建一跌倒模型(如：包含數個跌倒姿態、向量、動量等)，並執行一跌倒測報程式，用以偵測一受測者是否跌倒，用以發出一警訊，惟不以此為限。

請再參閱第1圖所示，其中，該跌倒偵測系統實施例還可包含一警報模組4及一收發模組5，該警報模組4可電性連接該處理單元3，並可依據該跌倒訊息發出一跌倒警報，如：〝xxx已跌倒〞等；該收發模組5可電性連接該處理單元3，並可依據該跌倒訊息發出一無線訊號至一遠端平台。在此實施例中，該警報模組4可包含一警示燈及一播報器(圖未繪示)，該警示燈及該播報器可電性連接該處理單元3，該警示燈(如：閃光燈等)可依據該跌倒警報產生一警示燈光，如：該警示燈可位於大樓管理室用以發出閃爍燈光，該播報器(如：播音裝置等)可依據該跌倒警報產 生一播報聲音，如：該播報器可位於大樓管理室用以發出廣播聲響；另，該收發模組5可為一無線訊號收發器，該無線訊號可經由一異質網路6(如：無線網路及有線網路之組合)傳送至一電腦系統7a或一行動通訊設備7b等遠端平台，惟不以此為限。

請再參閱第1圖所示，其中，該跌倒偵測系統實施例亦可包含一感測衣組8，該感測衣組8可設有一衣件81及數個移動感測器82，該衣件81可由習知衣物(如：背心、長袖衣、含帽T-shirt或工作連身服等)構成，該衣件81可穿著於一受測者身上，該衣件81可設置該移動感測器82，該移動感測器82可耦接該處理單元3，用以輔助產出該跌倒訊息。在此實施例中，該衣件81可包含二肩部811，各肩部811可分別設有一移動感測器82，惟不以此為限。

請參閱第2圖所示，其係本發明之跌倒偵測方法實施例之運作流程圖。其中，該跌倒偵測方法實施例開始運作後，執行的步驟可包含一判跌步驟S1、一呼叫步驟S2、一安保步驟S3及一示警步驟S4，請一併參照第1圖所示，說明如下。

該判跌步驟S1，可由該處理單元3從一感測組件(如第1圖所示之2及/或82)取得至少一定位點的移動狀態，比對該移動狀態與一跌倒模型，若該移動狀態與該跌倒模型相符，產生一跌倒訊息，否則，重新進行該判跌步驟S1。在此實施例中，係以該取像元件2輸出影像作為實施態樣說明，該影像可為全彩或灰階影像，惟不以此為限；該連續影像可由上述取像元件2傳送至該處理單元3，該處理單元3可從該連續影像中的其中一張影像搜尋人臉，如：使用Haar矩形特徵模型的Adaboost演算法偵測該人臉特徵，待找出人臉後，可由人臉下方依一定比例的區域定義一軀體區域，如：可由人臉區域的長、寬依據一頭身比例對應表推算其軀體比例，該人臉及軀體共同佔據的區域內可定義為一感興趣區域

(interesting region)，用以取得一人身輪廓，如：利用索貝爾(Sobel)濾波器偵測輪廓邊緣，據以定義至少一定位點，如：一頭定位點、二手定位點及二足定位點等，用以追蹤後續影像中各定位點的移動狀態(如：移動方向、速度、加速度及動量等)，該移動狀態與上述跌倒模型可相互比對，若該移動狀態與該跌倒模型相符，產生該跌倒訊息。其中，其比對方式係舉例說明如下，惟不以此為限。

舉例而言，以機場通關檢驗用的紅外線攝影機所取得之連續影像為例，該人機介面1可顯示該紅外線攝影影像，用以呈現實際人體輪廓及其周圍溫度分佈情況，其中該影像顯示的人體輪廓可為一軀體正常者、一軀體殘缺者或一裝設義肢者等人體輪廓，惟紅外線攝影影像將可排除無體溫之模型(如：人體模型或人型看板等)，避免採用非人體影像所造成的誤判。因此，如第3圖之(a)所示，若該定位點為數個，則可包含一頭定位點M1、二手定位點M2、M3及二足定位點M4、M5，M1~M5中任二節點可連線構成簡易之驅體模型(如第3圖所示之(a)中所示的粗虛線)，惟不以此為限，另，該跌倒模型可包含數種跌倒姿態(如第3圖所示之(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g))，各跌倒姿態包含數個端節點(如：包含一頭端節點、二手端節點及二足端節點)，若該數個端節點相連的輪廓符合該數個定位點相連的輪廓，如：兩個五角形輪廓的內角大致相同，則該處理單元可產生該跌倒訊息。

另，該定位點亦可僅為一個(如第3圖所示，可僅含該頭定位點M)，該跌倒模型可包含數種跌倒向量(可包含移動方向及速度)，若該定位點的移動向量(可包含移動方向及速度)符合任一跌倒向量，則該處理單元可產生該跌倒訊息。

又，該跌倒模型可包含數個跌倒動量(可包含一跌倒高度及一跌倒加速度)，各移動感測器82可感測人體之移動資訊(可包含一移動 加速度及三維空間座標)並轉換為一移動訊號，並可輸出該移動訊號至該處理單元3，該處理單元3產生該跌倒訊息後，若該移動訊號與該跌倒動量相符，如：任一移動訊號中所含的移動加速度在毫秒(ms)等級的數值非為零(如：20，惟不以此為限)，且最後停留的三維空間座標接近地面，則該處理單元可發出該跌倒訊息。之後，該處理單元3可將該跌倒訊息直接發出，或待執行該呼叫步驟S2後再決定是否發出該跌倒訊息，說明如下。

該呼叫步驟S2，可由該處理單元3依據該跌倒訊息發出一呼叫訊息，用以觀察受測者是否產生互動行為，若判斷為「是」，進行該安保步驟S3，若判斷為「否」，進行該示警步驟S4。在此實施例中，該處理單元3產生該跌倒訊息後，可初步判定受測者已跌倒，此時，可進一步依據該跌倒訊息發出該呼叫訊息，如：利用播音裝置對一場所內的受測者播放〝xxx，請揮手表示安全無恙〞等呼叫訊息，使受測者依據該呼叫訊息做出反應動作(如：揮手)，該反應動作可由上述取像元件2或移動感測器82的輸出結果測得，供該處理單元3得知受測者的反應動作，用以觀察受測者是否產生互動行為，作為後續進行該安保步驟S3或該示警步驟S4之依據。

該安保步驟S3，可由該處理單元3確認受測者已產生互動行為，並加以記錄。在此實施例中，該處理單元3可由上述取像元件2或移動感測器82確認受測者已產生互動行為，如：連續影像中的手定位點M2往復移動等，並儲存該互動行為發生的時間備查，惟不以此為限。

該示警步驟S4，可由該處理單元3發出一示警訊息至一發訊模組，如：該警報模組4、收發模組5或其組合。在此實施例中，該處理單元3可產生該示警訊息，並發出至該警報模組4、收發模組5或其組合，用以產生警示燈光、播報聲音及轉傳該示警訊息至電腦系統7a、行動通訊設備7b等遠端平台，代替受測者發出求救訊息，以免貽誤救治的黃金 時間。之後，可結束本發明之跌倒偵測方法實施例，亦可重新開始進行該跌倒偵測方法實施例。

藉由前揭之技術手段，本發明之跌倒偵測系統及方法實施例的主要特點列舉如下：該處理單元3可從該感測組件(如：取像元件2及/或移動感測器82)取得至少一定位點的移動狀態，比對該移動狀態與一跌倒模型，若該移動狀態與該跌倒模型相符，可產生該跌倒訊息；該處理單元3可進一步依據該跌倒訊息發出該呼叫訊息，用以觀察受測者是否產生互動行為，若判斷為「是」，可由該處理單元3確認受測者已產生互動行為，並加以記錄，若判斷為「否」，可由該處理單元3發出一示警訊息至一發訊模組(如：該警報模組4、收發模組5或其組合)。

藉此，本發明之跌倒偵測系統及方法實施例運作過程中，受測者無須佩戴感測器，即可主動偵查受測者是否跌倒，用以發出該示警訊息，可以達成「避免受測者不願意或忘記佩戴感測器等行為所導致的感測失效情事」及「在受測者跌倒時即時代其發出求救訊息」等功效。可進一步應用於居家環境及醫療院所，以減少年長者或行動不便者跌倒後延誤就醫之憾事發生。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧人機介面

2‧‧‧取像元件

3‧‧‧處理單元

4‧‧‧警報模組

5‧‧‧收發模組

6‧‧‧異質網路

7a‧‧‧電腦系統

7b‧‧‧行動通訊設備

8‧‧‧感測衣組

81‧‧‧衣件

811‧‧‧肩部

82‧‧‧移動感測器

Claims (23)

1. 一種跌倒偵測系統，係包含：一取像元件，用以取得含有人體之連續影像；及一處理單元，電性連接該取像元件，該處理單元從該連續影像中取得至少一定位點的移動狀態，比對該移動狀態與一跌倒模型，若該移動狀態與該跌倒模型相符，產生一跌倒訊息。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的跌倒偵測系統，該影像中的人體具有一輪廓，該輪廓為一軀體正常者、一軀體殘缺者或一裝設義肢者的人體輪廓。
3. 根據申請專利範圍第1項所述的跌倒偵測系統，其中該定位點為數個，該跌倒模型包含數種跌倒姿態，各跌倒姿態包含數個端節點，若該數個端節點相連的輪廓符合該數個定位點相連的輪廓，該處理單元產生該跌倒訊息。
4. 根據申請專利範圍第3項所述的跌倒偵測系統，其中該數個定位點包含一頭定位點、二手定位點及二足定位點，該數個端節點包含一頭端節點、二手端節點及二足端節點。
5. 根據申請專利範圍第1項所述的跌倒偵測系統，其中該定位點為一個，該跌倒模型包含數種跌倒向量，若該定位點的移動向量符合任一跌倒向量，該處理單元產生該跌倒訊息。
6. 根據申請專利範圍第1項所述的跌倒偵測系統，另包含一人機介面電性連接該處理單元。
7. 根據申請專利範圍第1項所述的跌倒偵測系統，另包含一警報模 組電性連接該處理單元。
8. 根據申請專利範圍第7項所述的跌倒偵測系統，其中該警報模組依據該跌倒訊息發出一跌倒警報。
9. 根據申請專利範圍第8項所述的跌倒偵測系統，其中該警報模組包含一警示燈及一播報器，該警示燈及該播報器電性連接該處理單元，該警示燈依據該跌倒警報產生一警示燈光，該播報器依據該跌倒警報產生一播報聲音。
10. 根據申請專利範圍第1項所述的跌倒偵測系統，另包含一收發模組電性連接該處理單元。
11. 根據申請專利範圍第10項所述的跌倒偵測系統，其中該收發模組依據該跌倒訊息發出一無線訊號至一遠端平台。
12. 根據申請專利範圍第11項所述的跌倒偵測系統，其中該無線訊號經由一異質網路傳送至該遠端平台。
13. 根據申請專利範圍第11項所述的跌倒偵測系統，其中該遠端平台為一電腦系統或一行動通訊設備。
14. 根據申請專利範圍第1項所述的跌倒偵測系統，另包含一感測衣組，該感測衣組設有一衣件及數個移動感測器，該衣件設置該移動感測器，該移動感測器耦接該處理單元。
15. 根據申請專利範圍第14項所述的跌倒偵測系統，其中該衣件包含二肩部，各肩部分別設有一移動感測器。
16. 根據申請專利範圍第14項所述的跌倒偵測系統，其中該跌倒模型包含數個跌倒動量，各移動感測器輸出一移動訊號至該處理單 元，該處理單元產生該跌倒訊息後，若該移動訊號與該跌倒動量相符，該處理單元發出該跌倒訊息。
17. 根據申請專利範圍第16項所述的跌倒偵測系統，其中各跌倒動量包含一跌倒高度及一跌倒加速度。
18. 一種跌倒偵測系統，係包含：一感測衣組，設有一衣件及數個移動感測器，該衣件設置該移動感測器，各移動感測器用於感測人體之移動資訊，並產生一移動訊號；及一處理單元，耦接該移動感測器，該處理單元比對各移動訊號與一跌倒模型之數個跌倒移動，若該移動訊號與該跌倒移動相符，該處理單元產生一跌倒訊息。
19. 根據申請專利範圍第18項所述的跌倒偵測系統，其中該衣件包含二肩部，各肩部分別設有一移動感測器。
20. 根據申請專利範圍第18項所述的跌倒偵測系統，其中各跌倒移動包含一跌倒高度及一跌倒加速度。
21. 根據申請專利範圍第18項所述的跌倒偵測系統，其中各移動資訊包含一移動加速度及三維空間座標。
22. 一種跌倒偵測方法，係包含：一判跌步驟，由一處理單元從一感測組件取得至少一定位點的移動狀態，比對該移動狀態與一跌倒模型，若該移動狀態與該跌倒模型相符，產生一跌倒訊息，否則，重新進行該判跌步驟；一呼叫步驟，由該處理單元依據該跌倒訊息發出一呼叫訊息，用 以觀察受測者是否產生互動行為，若判斷為是，進行一安保步驟，若判斷為否，進行一示警步驟；該安保步驟，由該處理單元確認受測者已產生互動行為，並加以記錄；及該示警步驟，由該處理單元發出一示警訊息至一發訊模組。
23. 根據申請專利範圍第22項所述的跌倒偵測方法，其中該發訊模組轉傳該示警訊息至一遠端平台。