Brevet FR2870378A1 — publié le 20051118

Procédé de détection de chutes à domicile, notamment de personnes à autonomie restreinte L'invention concerne la détection de chutes de personnes à autonomie restreinte, typiquement de personnes âgées maintenues à domicile. Récemment, l'actualité a tristement montré que des personnes âgées, sujettes à des malaises graves, tels que des crises cardiaques, étaient sans surveillance à domicile, notamment en période estivale, ce qui a souvent entraîné le décès de ces personnes. On connaît par le document FR-2828317 un procédé autonome de détection de situations anormales encourues par un individu évoluant dans un environnement délimité, dans lequel sont disposés plusieurs capteurs reliés à une unité centrale et comprenant des étapes: d'apprentissage d'une activité moyenne, d'identification et de caractérisation d'une activité, de comparaison de l'activité réelle en cours avec l'activité moyenne, et éventuellement de décision d'intervention. Toutefois, de tels capteurs sont à prévoir en grand nombre et la technique de FR-2828317, quoique très prometteuse, s'est avérée lourde d'utilisation et d'entretien chez des particuliers. La présente invention vient améliorer la situation. Elle propose à cet effet un procédé de détection comportant les étapes suivantes: a) prévoir un dispositif de prises de vues successives d'un même plan, b) détecter dans lesdites prises de vues un mouvement pour y identifier une forme en mouvement représentative d'une personne, notamment à autonomie restreinte, c) repérer un contour de ladite forme en mouvement, et d) détecter une diminution en hauteur de ladite forme de contour, au-delà d'un écart seuil choisi, ladite diminution étant représentative d'une chute de ladite personne. Ainsi, selon l'un des avantages que procure la présente invention, à partir d'un simple dispositif de prises de vues, tel qu'une caméra, reliée préférentiellement à des moyens informatiques simples tels qu'une unité centrale d'ordinateur, on détecte de façon fiable une chute de la 20 personne, avec un faible taux de fausses alarmes, comme on le verra ciaprès. D'ailleurs, d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description 25 détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente schématiquement un dispositif de détection de chutes de personnes au sens de la présente invention, - les figures 2a, 2b et 2c représentent schématiquement 30 des prises de vues d'un individu IND évoluant dans son habitat, à différents instants respectifs to, tl et t2; la figure 3 représente schématiquement une forme de contour préféré, rectangulaire, de l'individu en mouvement dans son habitat; et la figure 4 illustre un organigramme des étapes de détection dans un mode de réalisation préféré de l'invention. On se réfère tout d'abord à la figure 1 sur laquelle on a représenté un dispositif de détection au sens de la présente invention comportant préférentiellement: - des moyens de prises de vues comportant une caméra CAM, de préférence, de grand angle, reliée mécaniquement à des moyens de fixation FIX pour installer la caméra CAM à un emplacement privilégié de l'habitat d'une personne à autonomie restreinte, - et une unité de traitement UC reliée à la caméra CAM. La caméra CAM prend des images successives préférentiellement en noir et blanc et elle est avantageusement sensible dans le proche infrarouge pour opérer de nuit. On pourra en outre prévoir des moyens d'éclairage infrarouge pour une meilleure visibilité de nuit. L'unité de traitement UC comprend, comme unité centrale classique d'un ordinateur, préférentiellement: - une carte d'acquisition CG reliée à la caméra CAM, pour acquérir sous forme numérique les données d'images prises successivement par la caméra, - un processeur PROC propre à coopérer avec la carte d'acquisition CG pour estimer notamment un contour d'une forme dont le mouvement est repéré d'une image acquise à l'autre, sous le contrôle d'un programme d'ordinateur. Avantageusement, le processeur PROC est équipé d'une horloge interne (non représentée) notamment pour mener une temporisation pendant une détection de modification de forme de contour et d'éviter ainsi de déclencher une fausse alarme. Le dispositif de l'invention peut comporter en outre, mais non nécessairement, un moniteur de visualisation ECR des images acquises, généralement relié à la carte d'acquisition CG, ainsi que des moyens de saisie tels qu'un clavier CLA ou une souris (non représentée). Ces équipements peuvent être prévus pour une phase préalable d'installation et de réglage/étalonnage du dispositif de détection. Toutefois, après cette phase, ils ne sont plus nécessaires. A cet effet, ils sont représentés en traits discontinus sur la figure 1. L'unité de traitement UC comporte en outre une mémoire MEM notamment pour stocker un produit programme d'ordinateur qui comporte des instructions pour la mise en uvre de tout ou partie des étapes du procédé au sens de l'invention et qui sera décrit en détails ci-après. On indique simplement ici que le programme d'ordinateur peut aussi être stocké initialement sur un support amovible destiné à coopérer avec un lecteur LEC de l'unité de traitement UC, notamment un lecteur de CD-ROM, de disquettes ou autres, ou encore être téléchargé d'un serveur via un réseau de communication (Internet notamment) auquel peut avantageusement être connectée une interface de communication COM que comporte l'unité de traitement UC. On indique en outre que, dans une réalisation avantageuse, l'interface de communication COM (typiquement un modem, une carte modem, ou autre) peut déclencher un appel téléphonique avec un message vocal dédié à destination d'une entité distante EXT, en cas de détection prolongée d'une modification anormale de la forme de contour. Cette entité distante EXT peut par exemple être un organisme spécialisé tel qu'un standard central de service d'aide médicale d'urgence, ou encore d'une caserne de sapeurs pompiers. On comprendra que le produit programme d'ordinateur précité est un moyen important pour mettre en uvre la présente invention. A ce titre, l'invention vise aussi un tel produit programme d'ordinateur, ainsi qu'un dispositif de détection stockant dans une mémoire ce produit programme d'ordinateur. On a représenté sur la figure 2a un individu IND, typiquement une personne à autonomie restreinte, qui évolue dans son habitat. Plus particulièrement, la figure 2a représente une image prise à un instant to, en grand angle. Sur la figure 2b, on a représenté le même individu IND qui s'est déplacé par rapport à l'image IM(to) de la figure 2a. Plus particulièrement, la figure 2b représente une même prise de vue, selon un même angle et avec la même focalisation, que l'image IM(to) de la figure 2a, cependant à un instant ultérieur t1. Avantageusement, le procédé au sens de l'invention comporte une première étape d'étalonnage pour n'identifier qu'une forme de contour globale pour une personne en mouvement. En variante, le procédé attribue une forme de contour à chaque objet repéré en mouvement dans les images successives. Dans cette réalisation, on identifie la présence notamment d'un animal de compagnie dont les dimensions sont préalablement repérées de sorte qu'aucun suivi de ses mouvements n'est ensuite effectué. Plus généralement, cette première étape d'étalonnage consiste tout d'abord à identifier une forme en mouvement dans le décor de l'habitat de l'individu IND. Typiquement, un traitement graphique par des moyens informatiques connus en soi permet d'identifier une forme en mouvement IND dans un décor fixe entre deux instants to et t1. Ainsi, pendant cette étape d'étalonnage, on compare les deux images IM(to) et IM(tl) des figures respectives 2a et 2b pour constater un déplacement local d'une forme dans les images acquises, en l'espèce l'individu IND. En se référant à la figure 2b et à la figure 3, la forme de contour est, dans une réalisation préférée, un rectangle REC, de hauteur al et de largeur bl. On détecte préférentiellement une diminution de la hauteur ai du rectangle REC au-delà d'un écart seuil, qui sera décrit plus loin. En effet, en se référant à la figure 2c, on comprend que lorsque la hauteur al du rectangle REC est inférieure à un seuil choisi, l'individu IND est nécessairement dans une position couchée, sur le sol. Plus particulièrement, on a représenté sur la figure 2c l'individu IND dans une position couchée, inhabituelle (dans une pièce sans lit ou encore avec une hauteur al du rectangle REC inférieure à une hauteur de rectangle habituelle lorsque l'individu IND est assis sur une chaise ou sur un fauteuil du décor de la figure 2c). Ainsi, entre l'instant tl de la figure 2b et l'instant t2 de la figure 2c, la hauteur du rectangle REC a présenté une diminution brutale et au-delà de l'écart seuil choisi, précité. Cette situation correspond à un début de déclenchement d'alerte. Comme on le verra ci- après, si l'immobilité de l'individu IND après l'instant t2 est constatée, l'alerte est effective et une alarme est déclenchée auprès d'un organisme spécialisé de surveillance de personnes à autonomie restreinte. Toutefois, on comprendra qu'il est plus avantageux de définir un rapport r entre la hauteur al et la largeur bl du rectangle REC (figure 3), dans la mesure où l'individu IND peut reculer ou avancer par rapport à la caméra CAM, pendant ses mouvements, ce qui, bien entendu, modifie la hauteur absolue al de l'individu IND dans l'image acquise. On se réfère maintenant à la figure 4 pour décrire les étapes principales d'un procédé au sens de la présente invention, dans un mode de réalisation préféré. Au cours d'une première étape 41, on acquiert une image IM. Répétitivement, on acquiert à des instants successifs de nouvelles images, d'une même scène d'un habitat d'un individu IND. A l'étape 42, on teste si, dans une image nouvellement acquise, une forme particulière, en mouvement, a été repérée. Si tel est le cas (flèche o issue du test 42), à l'étape 43, on identifie un rectangle REC, de hauteur al et de largeur bl. Une fois que cette forme en mouvement, identifiée par un contour préférentiellement rectangulaire REC, a été repérée et identifiée comme correspondant à la personne à autonomie restreinte que l'on souhaite suivre, on effectue à l'étape 44 un suivi (ou "tracking") de la forme en mouvement, déclenché à l'instant to. Préférentiellement, à l'étape 45, on stocke ensuite le rapport de la hauteur al du rectangle sur la largeur bl (ou simplement la hauteur al dans une réalisation moins sophistiquée), en correspondance de l'instant to. Bien entendu, ce rapport al/bl stocké en mémoire en tant que rapport de référence peut évoluer par la suite, notamment si la personne surveillée IND s'assied lentement, comme on le verra ci-après, ou autre. Ainsi, on comprendra que cette étape de tracking consiste à : cl) effectuer un suivi d'une forme en mouvement identifiée (étape 44), et c2) corriger, le cas échéant, des modifications du contour de forme en fonction de ce suivi (étape 52 décrite plus loin). A partir de l'instant to, on évalue, à une cadence d'horloge donnée, le rapport de la hauteur a1 du rectangle en mouvement sur sa largeur bi à des instants courants successifs tc. Plus particulièrement, à l'étape 46, on teste si le rapport stocké à l'instant to et noté r(to) est supérieur au rapport mesuré à l'instant courant t, et noté r (t,) . Surtout, si cette différence r(to)-r(tc) est supérieure à un seuil SR choisi, on décrète une situation d'alarme potentielle Toutefois, on cherche à évacuer les cas de fausses alarmes, dans la détection au sens de la présente invention. Ainsi, à l'étape 47, on teste si la différence entre le temps courant tc et l'instant d'initialisation to est inférieure à une première durée seuil Stl, prédéterminée. Par exemple, cette durée St]. est de l'ordre de 2 secondes. Si cette durée est supérieure au seuil Stl, cette situation correspond simplement, par exemple, à un cas où l'individu IND s'est baissé pour ramasser un objet, ou, de façon plus générale, s'est penché au-delà du seuil précité SR, lentement, ce qui correspond à un mouvement normal pour une personne à autonomie restreinte, comme une personne âgée. En revanche, on justifie la signification de la flèche n qui sort du test mené à l'étape 47, comme suit. On considère ici que, dans l'application visée, les personnes à autonomie restreinte sont réputées être de mouvements lents. Ainsi, s'il s'est écoulé par exemple plus de 2 secondes (la durée St].) entre l'instant de détection du rapport courant al/bl, inférieur au seuil SR (test de l'étape 46), cela peut signifier simplement que la personne âgée s'incline lentement vers le sol, par exemple pour ramasser un objet ou autre. En revanche, si l'écart temporel tc-to est inférieur à 2 secondes, cela signifie plutôt que la réduction de la hauteur du rectangle correspondant à la forme du contour de la personne âgée est brutale, ce qui signifie que la personne âgée est tombée tout aussi brutalement à terre. On indique aussi que le décor représenté sur les figures 2a à 2c peut être aussi une chambre à coucher, auquel cas l'individu IND peut se coucher sur un lit. Dans ce cas, l'alarme effective n'est déclenchée à l'étape 51 que si la personne se couche brutalement, en moins de 2 secondes (la durée Stl) . Cette mesure permet d'éviter ainsi le déclenchement de fausses alarmes lorsqu'une personne âgée se couche lentement, sans risques particuliers pour sa santé. Ainsi, on comprendra que le procédé, dans ce mode de réalisation préféré, comporte les étapes consistant à : dl) comparer la hauteur al (ou préférentiellement le rapport alibi) de la forme de contour REC à une première date to à la hauteur al (ou le même rapport alibi) de la même forme de contour à une seconde date tc, courante (étape de test 47), et d2) décréter une alerte potentielle dans les conditions suivantes: * si la différence des hauteurs est supérieure à l'écart seuil SR, et * si l'écart tc-to entre les première et seconde dates est inférieur à une première durée seuil Stl, prédéterminée, et par exemple voisine de 2 secondes (étape 50). En effet, à l'étape 50, on archive dans une mémoire du dispositif de détection un instant t1 d'alarme potentielle Ali et l'on mémorise en outre le rapport alibi associé à l'instant ti et noté r(t1) C'est le test effectué à l'étape 48 qui est déterminant pour savoir s'il convient, dans la présente situation, de déclencher une alarme effective à l'étape 51. En effet, à l'étape 48, on fait courir à nouveau le temps de détection et l'on repère en particulier s'il s'est écoulé depuis l'instant ti (stocké à l'étape 50) une seconde durée seuil St2, par exemple voisine d'une dizaine de secondes. Si tel est le cas, on déclenche une alarme à l'étape 51, à partir de l'interface de communication COM du dispositif de détection. Ainsi, le procédé au sens de l'invention comporte ensuite un groupe d'étapes consistant à : e) compter une durée à partir de la détection de la chute, et f) déclencher une alarme pour une durée dépassant une seconde durée seuil, prédéterminée, par exemple de dix secondes. Ainsi, on comprendra qu'à partir du moment où on avait détecté une diminution du rapport alibi au test 46, d'une part, et le moment de déclenchement de l'alarme à l'étape 51, d'autre part, il s'est écoulé une durée totale inférieure ou égale à St1+St2, soit sensiblement une douzaine de secondes. En revanche, s'il s'est écoulé moins de la durée St2 depuis l'instant t1 (flèche n du test 48), on détecte si le rapport alibi à l'instant courant tc est supérieur au rapport r(t1) stocké précédemment à l'étape 50. Si ce test de l'étape 49 est négatif, ce qui signifie qu'il n'y a pas eu d'évolution de la position de l'individu IND depuis l'instant t1i on continue d'incrémenter temporellement la valeur de l'instant courant tc jusqu'à atteindre la seconde durée de seuil St2 et déclencher l'alarme à l'étape 51. En revanche, si le test de l'étape 49 est positif (flèche o), cette situation correspond finalement à un cas où l'individu IND s'est simplement abaissé rapidement mais s'est relevé normalement ensuite. Dans ce cas, on réitère simplement les étapes 46 et suivantes, en se fixant à nouveau comme rapport alibi le rapport de référence r(to) initial. Ainsi, le test de l'étape 49 permet avantageusement d'éviter des fausses alarmes, notamment lorsque l'individu IND ne s'est penché que momentanément. Par ailleurs, dans une utilisation avantageuse du tracking, on peut stocker (étape 52 de la figure 4) le nouveau rapport alibi mesuré à l'instant t1 en tant que rapport de référence remplaçant le rapport r(to) initial, si le test 47 est négatif, c'est-à-dire si l'individu IND a mis plus de la durée Stl pour parvenir à la position de l'instant t1. Cette situation peut correspondre par exemple au cas où la personne IND s'assied lentement et reste sensiblement dans cette position, de sorte que si un malaise est ressenti ensuite par l'individu dans cette position assise, les tests 46, 47 et 48 pourront détecter une diminution supplémentaire, mais brutale cette fois, du rapport alibi, et l'alarme pourra être déclenchée à l'étape 51. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-avant à titre d'exemple; elle s'étend à d'autres variantes. Ainsi, on comprendra que, plutôt que de détecter une variation dans la hauteur d'un rectangle (ou encore dans le rapport d'une hauteur sur une largeur de rectangle), on peut prévoir une étape supplémentaire consistant à détecter, conjointement avec la détection de la diminution de la hauteur du contour de forme, un élargissement du contour de forme, au-delà d'un second écart prédéterminé SR2. Cette variante s'avère plus avantageuse pour la surveillance de personnes souvent assises, notamment en chaise roulante. Dans cette réalisation, si la hauteur al dépasse une première valeur seuil SR1 et surtout si la largeur bl dépasse une seconde valeur seuil SR2, une alarme est susceptible d'être déclenchée. De façon plus générale, la forme choisie pour le contour 30 des individus, rectangulaire ci-avant, est susceptible de variantes (par exemple en ellipse, ou autre). Revendications 1. Procédé de détection de chutes de personnes à autonomie restreinte, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: a) prévoir des moyens de prises de vues successives d'un même plan, b) détecter dans lesdites prises de vues un mouvement pour y identifier une forme en mouvement représentative d'une personne, c) repérer un contour de ladite forme en mouvement, et d) détecter une diminution en hauteur de ladite forme de contour, au-delà d'un écart seuil choisi, ladite diminution étant représentative d'une chute de ladite personne. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite forme de contour est un rectangle, et en ce que l'on détecte une diminution de la hauteur du rectangle au- delà d'un écart seuil. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte une première étape d'étalonnage pour n'identifier qu'une forme de contour globale pour une personne en mouvement. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de prises de vues comportent une caméra grand angle. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes supplémentaires consistant à : dl) comparer la hauteur de la forme de contour à une première date à la hauteur de la même forme de contour à une seconde date, et d2) décréter une alerte dans les conditions suivantes: * si la différence desdites hauteurs est supérieure à l'écart seuil, et * si l'écart entre les première et seconde dates est inférieur à une première durée seuil, prédéterminée. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes suivantes consistant à : e) compter une durée à partir de la détection de la chute, et f) déclencher une alarme pour une durée dépassant une seconde durée seuil, prédéterminée. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes consistant à : cl) effectuer un suivi de ladite forme en mouvement, et c2) corriger des modifications du contour de forme en fonction dudit suivi. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape consistant à détecter, conjointement avec la détection de la diminution de la hauteur du contour de forme, un élargissement du contour de forme, au-delà d'un second écart prédéterminé. 9. Produit programme d'ordinateur, stocké dans une mémoire d'une unité de traitement ou sur un support amovible destiné à coopérer avec un lecteur de ladite unité de traitement, caractérisé en ce qu'il comporte des instructions pour la mise en uvre de tout ou partie des étapes du procédé selon l'une des revendications précédentes. 10. Dispositif de détection de chutes de personnes à autonomie restreinte, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de prises de vues reliés à une unité de traitement comportant une mémoire propre à stocker un produit programme d'ordinateur selon la revendication 9.