TW201928893A - 行為辨識系統 - Google Patents

Abstract

本發明有關於一種行為辨識系統，是一種辨識光斑之發射與接收之間的差異以辨識受監測者之行為狀態的行為辨識系統，本發明包括一發光單元、一接收單元、一辨識單元，以及一警示單元；藉此，本發明之行為辨識系統係藉由偵測發光單元所發射之光斑的發射與接收之間的光程差之硬體設計，有效判斷與解讀中受監控區域中之至少一受監控者的各種動作與所欲傳遞之指令，確實達到全面監控空間中受監控者之行動與生活狀態，以及減少硬體之設置成本等主要優勢者。

Description

行為辨識系統

本發明係有關於一種行為辨識系統，尤其是指一種辨識光斑之發射與接收之間的差異以辨識受監測者之行為狀態的行為辨識系統。

按，隨著社會人口老化以及醫療技術與器材的進步，過去許多需要到醫療院所進行的醫療照護行為，現今都可以在老年人、幼兒或病患等受護者之自家環境中結合醫院之照護來完成，這也是近年來居家照護的相關領域與產業得以蓬勃發展的主要原因之一；雖然，目前許多的居家照護或是安養中心都會聘僱相關的照護人員來照顧受護者，但社會各角落還是存在有許多未患病的老年人常常需要一個人獨自在家，或是整個居家環境中只有其一人的獨居老人等，而這些未患病的老人或是獨居老人並不需要僱用照護人員協助照護；然而，這些未患病的老人或是獨居老人因為年老色衰，以及健康狀況不佳而導致行動不便等緣故，總是會在不知不覺的情況下發生跌倒等常見的居家事件，抑或是更嚴重的例如暈倒或心肌梗塞等嚴重事件。

目前已有相關研究用以解決上述之問題，例如一些老人照護系統是在老年人身上配戴傾斜感測器，以在老年人跌倒時感測傾斜訊號，並發送相關警示訊息到親人的行動通訊裝置中以提醒親人即時進行救護；然而，如果老年人忘記配戴傾斜感測器或傾斜感測器從老年人身上掉落， 便無法有效針對老年人跌倒事件進行監控；中華民國專利第M549405之『偵測器及包含此偵測器的老人照護系統』即被研發以解決上述之問題，此專利係包含感測模組、處理模組及無線傳輸模組，感測模組感測前方是否有物體經過；處理模組與感測模組連接；無線傳輸模組與處理模組連接，其中當感測模組在預定時間間隔之間未偵測到前方有物體經過時，處理模組可產生警示訊號，並可透過無線傳輸模組傳送警示訊號；此專利主要係利用紅外線感測的方式感測前方是否有物體經過，以驅動處理模組開啟照明模組，提供類似夜燈的功能以有效防止老年人因夜間光線不足而跌倒的意外情況，若紅外線感測模組在預定時間間隔內無法偵測到前方有物體經過時，則驅動處理模組產生警示訊號，並透過雲端伺服器傳送至親人所持有的行動通訊裝置，以警示親人即時救援；然而，以紅外線態樣呈現的感測裝置僅能針對某些固定動作且於固定的位置進行偵測，由於紅外線感測模組並無影像輔助觀察，故老年人沒有經過紅外線偵測區域並不代表發生問題，此時的警示訊號即變成了誤動作；因此，如何有效藉由創新的硬體設計，有效判斷受護者於床上除平躺之外的起身、翻身或揮手等動作，更能偵測照護人員或閒雜人等於病床周圍之相關活動等，仍是健康照護監控系統等相關產業開發業者與相關研究人員需持續努力克服與解決之課題。

今，發明人即是鑑於傳統監測與辨識系統於實際實施時仍存在有諸多缺失，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富之專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本發明。

本發明主要目的為提供一種行為辨識系統，尤其是指一種辨 識光斑之發射與接收之間的差異以辨識受監測者之行為狀態的行為辨識系統，主要係藉由偵測發光單元所發射之光斑的發射與接收之間的光程差之硬體設計，有效判斷與解讀中受監控區域中之至少一受監控者的各種動作與所欲傳遞之指令，以解決傳統使用紅外線收發器或重力感測器進行照護監控卻只能針對某些固定動作進行偵測，以及使用穿戴式感測器卻只能分析受護者之生理訊號等缺點，確實達到全面監控空間中受監控者之行動與生活狀態，以及減少硬體之設置成本等主要優勢者。

為了達到上述之實施目的，本發明人提出一種行為辨識系統，係設置於一受監控區域內，以監控至少一受監控者之狀態，本發明之行為辨識系統係至少包括有一發光單元、一接收單元、一辨識單元，以及一警示單元；發光單元係朝向受監控區域發射有複數個光斑，其中光斑係照射於受監控者上而反射成複數個反射光斑；接收單元係設置於發光單元之一側部，接收單元係用以接收反射光斑；辨識單元係分別以電性連接發光單元與接收單元，辨識單元係包括有一轉換模組，以及一電性連接轉換模組之計算模組，轉換模組係接收接收單元傳遞之反射光斑，以將反射光斑對應轉換為複數個電訊號並傳遞至計算模組，計算模組係計算光斑自發光單元發射後反射至接收單元之一差異值以獲得一深度值，並發出一訊號；警示單元係電性連接計算模組，警示單元係於接收計算模組發出之訊號後，發出一警示訊號。

如上所述的行為辨識系統，其中發光單元係為發光二極體、雷射二極體或用以輸出一光束之發光元件等其中之一種裝置。

如上所述的行為辨識系統，其中光斑係呈規則排列或不規則 排列等其中之一種態樣。

如上所述的行為辨識系統，其中發光單元所發射之光斑的波長係介於650奈米至950奈米之間。

如上所述的行為辨識系統，其中差異值係為時間差或能量差等其中之一種差值。

如上所述的行為辨識系統，其中警示單元係為警報器、顯示器或行動通訊裝置等其中之一種裝置。

如上所述的行為辨識系統，其中警示訊號係以聲鳴、光線、影像或震動等其中之一種型式或兩者以上之組合呈現。

如上所述的行為辨識系統，其中行為辨識系統係可進一步設置有一影像擷取單元。

如上所述的行為辨識系統，其中影像擷取單元係包括有一光學鏡頭，以及一與光學鏡頭連接之感光元件，其中光學鏡頭係擷取受監控者之影像於感光元件上成像。

如上所述的行為辨識系統，其中光學鏡頭係為魚眼鏡頭、廣角鏡頭或標準鏡頭等其中之一種裝置。

如上所述的行為辨識系統，其中感光元件係為光電耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)等其中之一種裝置。

如上所述的行為辨識系統，其中行為辨識系統係可進一步設置有一儲存單元，儲存單元係電性連接影像擷取單元，以儲存影像擷取單元擷取之影像。

如上所述的行為辨識系統，其中行為辨識系統係可進一步設置有一臉部辨識單元，臉部辨識單元係電性連接影像擷取單元，以辨識影像擷取單元所擷取之影像中的臉部態樣。

如上所述的行為辨識系統，其中行為辨識系統係可進一步設置有一影像處理單元，影像處理單元係電性連接影像擷取單元，以將影像擷取單元所擷取之影像劃分至少一感興趣區域(Region Of Interest，ROI)，並辨識感興趣區域中影像變化之態樣。

藉此，本發明之行為辨識系統主要係藉由偵測發光單元所發射之光斑的發射與接收之間的光程差之硬體設計，有效判斷與解讀中受監控區域中之至少一受監控者的各種動作與所欲傳遞之指令，以解決傳統使用紅外線收發器或重力感測器進行照護監控卻只能針對某些固定動作進行偵測，以及使用穿戴式感測器卻只能分析受護者之生理訊號等缺點，確實達到全面監控空間中受監控者之行動與生活狀態，以及減少硬體之設置成本等主要優勢；此外，本發明之行為辨識系統主要係藉由發光單元發射之光線飛行的光程差之差異值，以得知在受監控區域內之至少一受監控者的高度，當受監控者行為產生變化時，即可由高度的差異檢知其動作之變化，確實達到主動警示受監控者行為狀態之主要優勢；再者，本發明之行為辨識系統主要係藉由發光單元發射之光線飛行的光程差之差異值，結合人臉辨識之技術特徵，以在偵測空間中至少一受監控者之行為狀態時，可同時偵測受監控者之臉部態樣，以有效防止幼小之受監控者發生睡眠窒息之可能，以及進行行為安全與睡醒警示通知等主要優勢；最後，本發明之行為辨識系統主要係藉由將受監控區域劃分為複數個感興趣區域(ROI)的設計， 以得知至少一受監控者於不同的感興趣區域從事不同之行為的狀態，有效協助監控者與受監控者之日常行為紀錄與儲存，確實達到醫療照護之記錄與成效之主要優勢。

(1)‧‧‧行為辨識系統

(11)‧‧‧發光單元

(111)‧‧‧光斑

(12)‧‧‧接收單元

(13)‧‧‧辨識單元

(131)‧‧‧轉換模組

(132)‧‧‧計算模組

(14)‧‧‧警示單元

(15)‧‧‧影像擷取單元

(151)‧‧‧光學鏡頭

(152)‧‧‧感光元件

(16)‧‧‧儲存單元

(17)‧‧‧臉部辨識單元

(18)‧‧‧影像處理單元

(2)‧‧‧受監控區域

(3)‧‧‧受監控者

第1圖：本發明行為辨識系統其一較佳實施例之系統結構方塊圖

第2圖：本發明行為辨識系統其一較佳實施例之系統設置示意圖

第3圖：本發明行為辨識系統其二較佳實施例之系統結構方塊圖

為利 貴審查委員瞭解本發明之技術特徵、內容、優點，以及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

首先，請參閱第1圖與第2圖所示，為本發明行為辨識系統其一較佳實施例之系統結構方塊圖，以及系統設置示意圖，其中本發明之行為辨識系統(1)係設置於一受監控區域(2)內，以監控至少一受監控者(3)之狀態，在本發明其一較佳實施例中，受監控區域(2)可例如但不限定為一病床，而受監控者(3)係為一躺臥在受監控區域(2)之病床上的病患；本發明之行為辨識系統(1)係至少包括有：一發光單元(11)，係朝向受監控區域(2)發射有複數個光斑(111)，其中光斑(111)係照射於受監控者(3)上而反射成複數個反射光斑(圖式 未標示)；此外，發光單元(11)係為發光二極體、雷射二極體或用以輸出一光束之發光元件等其中之一種裝置；再者，光斑(111)係呈規則排列或不規則排列等其中之一種態樣；此外，發光單元(11)所發射之光斑(111)的波長係介於650nm至950nm之間；在本發明其一較佳實施例中，發光單元(11)係設置於病床之受監控區域(2)的上方，以距離病床一距離的地方朝向病床發射有複數個光斑(111)，而光斑(111)係照射於病患之受監控者(3)上而反射成複數個反射光斑，其中光斑(111)之波長係介於650nm至950nm之間，最佳係為850nm或940nm；一接收單元(12)，係設置於發光單元(11)之一側部，接收單元(12)係用以接收反射光斑；在本發明其一較佳實施例中，接收單元(12)係設置於發光單元(11)之一側，接收單元(12)係接收來自病床之受監控區域(2)或病患之受監控者(3)所反射的反射光斑；一辨識單元(13)，係分別以電性連接發光單元(11)與接收單元(12)，辨識單元(13)係包括有一轉換模組(131)，以及一電性連接轉換模組(131)之計算模組(132)，轉換模組(131)係接收接收單元(12)傳遞之反射光斑，以將反射光斑對應轉換為複數個電訊號並傳遞至計算模組(132)，計算模組(132)係計算光斑(111)自發光單元(11)發射後反射至接收單元(12)之一差異值以獲得一深度值，並發出一訊號；此外，差異值係為時間差或能量差等其中之一種差值；在本發明其一較佳實施例中，辨識單元(13)係由轉換模組(131)與計算模組(132)所組成，轉換模組(131)係接收由接收單元(12)所傳遞之反射光斑，並將反射光斑對應轉換為電訊號傳遞至計算模組(132)，計算模組(132)則計算電訊號內所包含之光斑(111)自發光單元(11)發射後反 射至接收單元(12)的時間差異值(即光程差)，此光程差即表示不同光斑(111)的行進距離，則計算模組(132)可藉由此光程差獲得一深度值，並傳遞一訊號，亦即當病患之受監控者(3)躺臥於病床之受監控區域(2)時，位於病床上方的發光單元(11)發射的光斑(111)被病床與被病患反射到接收單元(12)接收的時間是不相同的，計算模組(132)即可依此時間差判斷病患之存在與否，且當病患揮動設定之手部動作而造成光斑(111)之光程差連續改變時，計算模組(132)亦可偵測此手部動作並判斷其所代表之指令，並向警示單元(14)發出一訊號；以及一警示單元(14)，係電性連接計算模組(132)，警示單元(14)係於接收計算模組(132)發出之訊號後，發出一警示訊號；此外，警示單元(14)係為警報器、顯示器或行動通訊裝置等其中之一種裝置；再者，警示訊號係以聲鳴、光線、影像或震動等其中之一種型式或兩者以上之組合呈現；在本發明其一較佳實施例中，警示單元(14)係電性連接計算模組(132)以接收計算模組(132)傳遞之訊號，亦即當計算模組(132)偵測光斑(111)之光程差連續改變時，警示單元(14)即會發出以聲鳴方式呈現的警示訊號，以通知相關人等有關於受監控者(3)之行動狀態變化。

此外，行為辨識系統(1)係可進一步設置有一影像擷取單元(15)，其中影像擷取單元(15)係包括有一光學鏡頭(151)，以及一與光學鏡頭(151)連接之感光元件(152)，其中光學鏡頭(151)係擷取受監控者(3)之影像於感光元件(152)上成像；再者，光學鏡頭(151)係為魚眼鏡頭、廣角鏡頭或標準鏡頭等其中之一種裝置；此外，感光元件(152)係為光電耦合元件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)等其中之一種裝置；此外，行為辨識系統 (1)亦可進一步設置有一儲存單元(16)，儲存單元(16)係電性連接影像擷取單元(15)，以儲存影像擷取單元(15)擷取之影像；請參閱第3圖所示，為本發明行為辨識系統其二較佳實施例之系統結構方塊圖，其中行為辨識系統(1)係設置有一影像擷取單元(15)，且影像擷取單元(15)係設置於發光單元(11)之一側部，內建於影像擷取單元(15)內部且以魚眼鏡頭態樣呈現的光學鏡頭(151)係擷取受監控區域(2)內之受監控者(3)的影像於感光元件(152)上成像，相關人等亦可由此影像觀察受監控者(3)之動作狀態，而影像擷取單元(15)亦電性連接儲存單元(16)，以將所擷取之影像儲存至儲存單元(16)中。

再者，請再一次參閱第3圖所示，行為辨識系統(1)係可進一步設置有一臉部辨識單元(17)，臉部辨識單元(17)係電性連接影像擷取單元(15)，以辨識影像擷取單元(15)所擷取之影像中的臉部態樣；在本發明另一較佳實施例中，當影像擷取單元(15)擷取受監控區域(2)內之受監控者(3)的影像時，與影像擷取單元(15)電性連接之臉部辨識單元(17)係可偵測受監控者(3)的臉部並辨識其態樣，亦即當一嬰幼兒之受監控者(3)於一嬰兒床之受監控區域(2)睡覺時，臉部辨識單元(17)即可偵測嬰幼兒之臉部態樣，當嬰幼兒之眼睛睜開時，臉部辨識單元(17)即辨識嬰幼兒已睡醒，並通知相關人等照護。

此外，行為辨識系統(1)係可進一步設置有一影像處理單元(18)，影像處理單元(18)係電性連接影像擷取單元(15)，以將影像擷取單元(15)所擷取之影像劃分至少一感興趣區域(圖式未標示)，並辨識感興趣區域中影像變化之態樣；在本發明其二較佳實施例中，受監控區域(2)係可例如但不限定為一房間，當影像擷取單元(15)擷取房間之影像後，係於房間之影 像上劃分複數個感興趣區域，例如提供受監控者(3)睡覺之床鋪區域、提供受監控者(3)吃藥之桌子區域或提供受監控者(3)如廁之廁所區域等，當計算模組(132)與影像擷取單元(15)偵測受監控者(3)出現在桌子區域並有吃藥之動作時，即代表受監控者(3)有按時用藥，該影像處理單元(18)係可協助受監控者(3)進行日常生活之記錄；此外，感興趣區域亦可為危險區域之標示，當受監控者(3)進入危險區域時，計算模組(132)亦會驅動警示單元(14)發出警示訊號，以提醒相關人等進行受監控者(3)進入危險區域之防止與救援。

由上述之實施說明可知，本發明之行為辨識系統與現有技術相較之下，本發明係具有以下優點：

1.本發明之行為辨識系統主要係藉由偵測發光單元所發射之光斑的發射與接收之間的光程差之硬體設計，有效判斷與解讀中受監控區域中之至少一受監控者的各種動作與所欲傳遞之指令，以解決傳統使用紅外線收發器或重力感測器進行照護監控卻只能針對某些固定動作進行偵測，以及使用穿戴式感測器卻只能分析受護者之生理訊號等缺點，確實達到全面監控空間中受監控者之行動與生活狀態，以及減少硬體之設置成本等主要優勢。

2.本發明之行為辨識系統主要係藉由發光單元發射之光線飛行的光程差之差異值，以得知在受監控區域內之至少一受監控者的高度，當受監控者行為產生變化時，即可由高度的差異檢知其動作之變化，確實達到主動警示受監控者行為狀態之主要優勢。

3.本發明之行為辨識系統主要係藉由發光單元發射之光線飛行的光程差之差異值，結合人臉辨識之技術特徵，以在偵測空間中至少 一受監控者之行為狀態時，可同時偵測受監控者之臉部態樣，以有效防止幼小之受監控者發生睡眠窒息之可能，以及進行行為安全與睡醒警示通知等主要優勢。

4.本發明之行為辨識系統主要係藉由將受監控區域劃分為複數個感興趣區域的設計，以得知至少一受監控者於不同的感興趣區域從事不同之行為的狀態，有效協助監控者與受監控者之日常行為紀錄與儲存，確實達到醫療照護之記錄與成效之主要優勢。

綜上所述，本發明之行為辨識系統，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

惟，上述所揭示之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。

Claims (14)

1. 一種行為辨識系統，係設置於一受監控區域內，以監控至少一受監控者之狀態，該行為辨識系統係至少包括有：一發光單元，係朝向該受監控區域發射有複數個光斑，其中該等光斑係照射於該受監控者上而反射成複數個反射光斑；一接收單元，係設置於該發光單元之一側部，該接收單元係用以接收該等反射光斑；一辨識單元，係分別以電性連接該發光單元與該接收單元，該辨識單元係包括有一轉換模組，以及一電性連接該轉換模組之計算模組，該轉換模組係接收該接收單元傳遞之反射光斑，以將該等反射光斑對應轉換為複數個電訊號並傳遞至該計算模組，該計算模組係計算該光斑自該發光單元發射後反射至該接收單元之一差異值以獲得一深度值，並發出一訊號；以及一警示單元，係電性連接該計算模組，該警示單元係於接收該計算模組發出之訊號後，發出一警示訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之行為辨識系統，其中該發光單元係為發光二極體、雷射二極體或用以輸出一光束之發光元件其中之一。
3. 如申請專利範圍第1項所述之行為辨識系統，其中該等光斑係呈規則排列或不規則排列其中之一。
4. 如申請專利範圍第1或2或3項所述之行為辨識系統，其中該發光單元所發射之光斑的波長係介於650奈米至950奈米之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之行為辨識系統，其中該差異值係為時間差或能量差其中之一。
6. 如申請專利範圍第1項所述之行為辨識系統，其中該警示單元係為警報器、顯示器或行動通訊裝置其中之一。
7. 如申請專利範圍第1項所述之行為辨識系統，其中該警示訊號係以聲鳴、光線、影像或震動其中之一型式或兩者以上之組合呈現。
8. 如申請專利範圍第1項所述之行為辨識系統，其中該行為辨識系統係進一步設置有一影像擷取單元。
9. 如申請專利範圍第8項所述之行為辨識系統，其中該影像擷取單元係包括有一光學鏡頭，以及一與該光學鏡頭連接之感光元件，其中該光學鏡頭係擷取該受監控者之影像於該感光元件上成像。
10. 如申請專利範圍第9項所述之行為辨識系統，其中該光學鏡頭係為魚眼鏡頭、廣角鏡頭或標準鏡頭其中之一。
11. 如申請專利範圍第9項所述之行為辨識系統，其中該感光元件係為光電耦合元件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)其中之一。
12. 如申請專利範圍第1或8項所述之行為辨識系統，其中該行為辨識系統係進一步設置有一儲存單元，該儲存單元係電性連接該影像擷取單元，以儲存該影像擷取單元擷取之影像。
13. 如申請專利範圍第1項所述之行為辨識系統，其中該行為辨識系統係進一步設置有一臉部辨識單元，該臉部辨識單元係電性連接該影像擷取單元，以辨識該影像擷取單元所擷取之影像中的臉部態樣。
14. 如申請專利範圍第1項所述之行為辨識系統，其中該行為辨識系統係進一步設置有一影像處理單元，該影像處理單元係電性連接該影像擷取單元，以將該影像擷取單元所擷取之影像劃分至少一感興趣區域(ROI)，並辨識該感興趣區域中影像變化之態樣。