(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の動作及び向きをモニタリングするためのデバイスであって、
時間に渡って画像を得るためのイメージングユニットと、
前記人の周囲から画像を得るために前記イメージングユニットを保持するための保持手段であって、前記保持手段は、前記イメージングユニットが前記人から見て外を向くように、前記人上に前記イメージングユニットを配置するためのホルダを有する、保持手段と、
前記人の加速度及び／又は周期的動作を検出するために、得られた画像における、光の静的なマーク又は光の強度の勾配の周期的変位を検出するように構成される処理ユニットとを有する、デバイス。
【請求項２】
前記イメージングユニットは、静止画像カメラ、ビデオカメラ及び／又は赤外線カメラを用いて静止画像又はビデオデータを得るために、連続的に又は定期的に画像を得るように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記画像が遠隔からアクセスされるのを可能にするための接続を更に有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
人の動作及び向きをモニタリングするためのデバイスであって、
時間に渡って画像を得るためのイメージングユニットと、
前記人の周囲から画像を得るために前記イメージングユニットを保持するための保持手段であって、前記保持手段は、前記イメージングユニットが前記人から見て外を向くように、前記人上に前記イメージングユニットを配置するためのホルダを有する、保持手段と、
続いて得られた画像の変化を検出することにより前記人の動作及び向きを検出するための処理ユニットとを有し、
前記ホルダは、前記イメージングユニットが前記人の周囲からの画像を得るために前記人の胸部から見て外を向くように、前記人の胸部上に、前記イメージングユニットを配置するように構成され、
前記処理ユニットは、続いて得られた画像の変化を検出することにより呼吸によりもたらされた前記人の胸部の周期的動作を検出し、前記人の胸部の検出された動作から前記人の呼吸数及び／又は呼吸量を決定するように構成される、デバイス。
【請求項５】
前記処理ユニットは、続いて得られた画像における、変化の強度から、前記人の呼吸量を決定するように構成される、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記イメージングユニットは、前記人の周囲の画像を個別に得るために前記ホルダ上に設けられた少なくとも２つのイメージング要素を有し、
前記処理ユニットは、前記の個別に得られた画像の変化の差分を解析することにより前記人の呼吸量を決定するように構成される、請求項４に記載のデバイス。
【請求項７】
前記ホルダは、車両のシートベルトに固定され、
前記処理ユニットは、得られた画像から、前記シートベルトにより固定されている人の手の動作を検出し、前記人の手の検出された動作、並びに、前記人の決定された呼吸数及び／又は呼吸量から、前記人の嗜眠状態を検出するように構成される、請求項４に記載のデバイス。
【請求項８】
人の動作及び向きをモニタリングするための方法であって、
前記人の周囲から画像を得るために前記人上に配置されており且つ前記人から見て外を向いているイメージングユニットにより、時間に渡って画像を得るステップと、
前記人の加速度及び／又は周期的動作を検出するために、得られた画像における、光の静的なマーク又は光の強度の勾配の周期的変位を検出するステップとを有する、方法。
【請求項９】
人の動作及び向きをモニタリングするためのデバイスにおける使用のためのプロセッサであって、
時間に渡って前記人の周囲から画像を得るための、前記人上に配置されており且つ前記人から見て外を向いているイメージングユニットを有し、
当該プロセッサは、前記人の加速度及び／又は周期的動作を検出するために、得られた画像における、光の静的なマーク又は光の強度の勾配の周期的変位を検出するように構成される、プロセッサ。
【請求項１０】
人の動作及び向きをモニタリングするためのデバイスにおける使用のための処理方法であって、前記デバイスは、時間に渡って人の周囲から画像を得るための、前記人上に配置されており且つ前記人から見て外を向いているイメージングユニットを有し、当該処理方法は、前記人の加速度及び／又は周期的動作を検出するために、得られた画像における、光の静的なマーク又は光の強度の勾配の周期的変位を検出するステップを有する、処理方法。
【請求項１１】
コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されたときに、前記コンピュータが請求項１０に記載の方法のステップを実行することをもたらすためのプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイスの動作及び向きをモニタリングするためのデバイス及び方法に関する。更に、本発明は、斯様なデバイスにおける使用のためのプロセッサ及び処理方法に関する。最後に、本発明は、コンピュータに前記処理方法を実装するためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
呼吸数（ＲＲ；Respiration rate）及び呼吸量（ＲＶ；Respiration volume）は、入院する又は寝たきりの患者においてモニタリングされるべきバイタルサインである。ＲＲ又はＲＶの測定は、現在、全く実行されないか、むしろ、（例えば、手動で、規定された時間期間に渡って患者の吸入を計数して、その測定結果を図に記録する看護士により）不正確又は時間を浪費する手法で実行されている。それ故、自動化された方法が望ましい。
【０００３】
既知のシステム及び方法は、とりわけ、胸部周辺に取り付けられる張力ベルト、胸部上に配置される加速度計、又は、ビデオ分析アルゴリズムを備えた胸部に向けられるカメラを用いる。寝たきりの患者のためのＲＲの一般的なモニタリングに加えて、詳細な睡眠研究を実行することは大きな関心事になる可能性がある。
【０００４】
また、スマートフォン又はカメラのような他の最新のデバイスは、例えばスクリーンにおいて示されるディスプレイを適切な向きに切替えるために、デバイスの動作及び向きを決定するための３軸加速度計又はジャイロスコープを有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、別個のハードウェア要素を必要とすることなく単純な態様でデバイスの動作及び向きをモニタリングするためのデバイス及び方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、患者のプライバシを強いることなく被験者の呼吸のモニタリングを可能にするが、高い感度を与え、好ましくは、呼吸数の測定に加えて呼吸量の測定を可能にし得ることにある。更に、対応するプロセッサ、処理方法及びコンピュータプログラムが提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様において、時間に渡って画像を得るためのイメージングユニットと、当該デバイスの周囲から画像を得るために前記イメージングユニットを保持するための保持手段と、続いて得られた画像の変化を検出することにより当該デバイスの動作及び向きを検出するための処理ユニットとを有する、デバイスが示される。
【０００８】
本発明の他の態様において、デバイスの動作及び向きをモニタリングするためのデバイスにおける使用のためのプロセッサであって、時間に渡って画像を得るためのイメージングユニットと、デバイスの周囲から画像を得るために前記イメージングユニットを保持するための保持手段とを有し、当該プロセッサは、続いて得られた画像の変化を検出することにより前記デバイスの動作及び向きを検出するように構成される、プロセッサが示される。
【０００９】
本発明の更に他の態様において、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されたときに、コンピュータが前記の処理方法のステップを実行することをもたらすためのプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムが提供される。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項において規定される。請求項に記載された方法、プロセッサ及びコンピュータプログラムは、請求項に記載されたデバイス及び従属請求項において規定されたものと類似の及び／又は同一の好ましい実施形態を有することが理解されるべきである。
【００１１】
最新のスマートフォン内にあるような３軸加速度計又はジャイロスコープの機能に類似する機能が、単純なカメラのようなイメージングユニットによって与えられ得ることが本発明により理解される。デバイス（例えば、スマートフォン）に埋め込まれた既知の３軸加速度計は、概して、デバイスの動作及び向きを空間的に測定する。一般に、同じ情報（動作及び向き）は、しかしながら、連続した画像の間の変化から、デバイスが移動したかどうか、及び、これが有する方向、又は、デバイスの向きが前の向きと比較してどのようになっているかを検出するために、続いて得られた画像を評価することにより得られ得る。
【００１２】
本発明は、デバイス自体の検出動作を可能とするだけでなく、デバイスがオブジェクトと同じ動作を経験するような態様でデバイスをオブジェクトに取り付けることにより、上で説明されたような画像データを評価することによりオブジェクトの動作を検出することが可能である。これによって、デバイスは、イメージングユニットがオブジェクトから見て外方を向いてオブジェクトの周囲の画像を撮るような手段でオブジェクトに取り付けられる必要がある点に留意すべきである。換言すれば、イメージングユニットによりオブジェクトを単純に観察することによるオブジェクトの動作の直接的（視覚的）検出はないが、周囲の撮られた画像の変化が評価される。
【００１３】
とりわけ、本発明によれば、デバイス（及び／又はオブジェクト）の周囲、例えば、天井、壁、部屋内の任意のデバイス、壁又は天井の影又は他の特性の（固定された）マーク等からの続いて得られた画像の変化を観察することにより、デバイス／オブジェクトの動作に関する情報が間接的にモニタリングされ得る。
【００１４】
この文書において、動作の検出がデバイスの加速度の検出を含んでもよいことに留意すべきである。更に、"オブジェクト"という用語は、非生物的デバイスをカバーするだけでなく、生物被験者（人間、動物、植物）をも含む。即ち、本発明は、被験者の向き及び／又は動作を検出するために用いられてもよい。また、処理ユニットは、イメージングユニット及び保持手段のように同じ共通の本体又はハウジングに必ずしも埋め込まれる必要はなく、別々に設けられてもよく、画像データを受信するためにイメージングユニットに（有線又は無線で）接続されてもよいことに留意すべきである。
【００１５】
一般に、スタンドアロン型の専用デバイス又はスマートフォンに本発明を埋め込むことにより、健康管理及びライフスタイルアプリケーションを含む多くの異なるアプリケーションのために用いられ得る。例えば、睡眠相アラームクロックは、睡眠者の動作を検出するために加速度測定（accelerometric）センサを用い、従って、その者がＲＥＭ（Rapid Eye Movement）相にないとき、それ故より容易に覚醒するときに、人を起こすことができる。
【００１６】
好ましい実施形態によれば、前記処理ユニットは、デバイスの動作、とりわけ加速度及び／又は周期的動作を検出するために、得られた画像における、周囲の１又はそれ以上の特徴、とりわけ、光の静的なマーク又は勾配の周期的変位を検出するように構成される。
【００１７】
イメージングユニットは、とりわけ静止画像カメラ、ビデオカメラ及び／又は赤外線カメラを用いて静止画像又はビデオデータを得るために、連続的に又は定期的に画像を得るように構成され得る。赤外線カメラは、夜間に又は暗い部屋において画像データを得るために好ましくは役立つ。ユーザは、間隔画像が得られるオプションが与えられてもよい。これは、提案されたシステム及び方法が用いられる状況から依存してもよい。例えば、患者モニタリングのためのＩＣＵ（集中治療室）環境において用いられる場合、呼吸モニタリングは連続的に行われる一方で、とりわけ高齢者の、人が生きている場合に情報を与えるか又は健康状態の観察のために、昼夜の数回だけのモニタリングが充分かもしれない。
【００１８】
一般に、画像の周波数は、測定された信号の予想される周波数に依存し得る。例えば、呼吸の周波数は、１分当たり６０回よりも多い呼吸になるようには予想されない。呼吸モニタリングのための充分なフレームレートは、毎秒１５フレームであり得る。抽出された信号の割合を測定するために、信号の少なくとも２つの期間が観察されるべきである。例えば、呼吸に関して、これは、約２秒又は３０フレームの好ましい最小時間期間を意味する。理想的には、呼吸の任意の低い割合（例えば、１分当たり２−３回の呼吸）を調整するために、最大時間ウィンドウサイズはフレキシブルであるべきである。
【００１９】
上述されたように、前記保持手段は、好ましくは、イメージングユニットがオブジェクトから見て外を向くように、オブジェクト上にイメージングユニット又はデバイスを配置するためのホルダを有する。
【００２０】
好ましい実施形態によれば、前記保持手段は、イメージングユニットが被験者の周囲からの画像を得るために被験者の胸部から見て外を向くように、被験者胸部上に、とりわけ被験者の胸部を覆う衣類又はカバー上に、イメージングユニット又はデバイスを配置するためのホルダを有し、前記処理ユニットは、続いて得られた画像の変化を検出することにより呼吸によりもたらされた被験者の胸部の周期的動作を検出し、被験者の胸部の検出された動作から被験者の呼吸数及び／又は呼吸量を決定するように構成される。例えば、実用的な実施形態において、複数のカメラは、ＲＲだけでなくＲＶの推定を可能にするより小さいブランケット状のオブジェクトに埋め込まれる。患者の胸部上へのブランケットの配置は、各カメラが患者の胸部におおよそ直交することをもたらすだろう。同時に、カメラ画像は、（膨張したバルーン上の異なる位置に配置された複数のカメラに相当する）時間に渡る患者の湾曲症及びそれ故に量の変化に関する３Ｄ情報を与える。イメージングユニット又はデバイスは、モニタされた人の近接において、ベッド上にも配置され得る。この場合、デバイスは、患者の呼吸動作により誘発される、ベッドの動作を測定するだろう。
【００２１】
ＲＲを測定するための既知のカメラベースのシステムにおいて、カメラは、一般に、胸部動作をモニタリングするために患者の胸部に指向されることが理解されている。しかしながら、とりわけ長期間にわたる（連続的な）モニタリングのために、患者に向けられるカメラは、患者がそのプライバシが侵害されているように感じることをもたらし得る。この問題は本発明により回避され、プライバシの侵害行為は、イメージングユニット（例えばカメラ）被験者（例えば患者）から外に向けることにより強く減らされるか又は完全に阻止される。
【００２２】
本発明のこの実施形態によれば、ＲＲ（及び、使用可能なＲＶ）は、それ故、被験者自体の画像データからではなく、被験者の周囲からの続いて得られた画像の変化から導出される。故に、被験者の胸部の動作に関する情報は、間接的にモニタリングされ得る。胸部動作に関する前記の（間接的に）得られた情報から、被験者の呼吸に関する所望の情報が導出され得る。
【００２３】
呼吸測定のための既知の方法によって用いられる既知の加速度計が（変位ではなく）加速度を測定するので、遅い深い吸入は見逃され得るか又は乏しい呼吸として誤解され得る。提案されたモニタリングシステムは、とりわけ、イメージングユニットの提案された構成、即ち被験者から外を向くように胸部の近く又はその上の構成は、時間に渡る画像の変化が明らかに見えるように、撮像されたエリアの比較的大きな変位に任意のより小さい角状動作を強化するので、斯様な動作に対してより敏感である。
【００２４】
故に、本発明のこの実施形態によれば、胸部上に配置されて被験者から外に向けられた、イメージングユニット（例えば、１又はそれ以上の画像センサ）は、周囲の画像を記録する。それ故、胸部の呼吸誘発された周期的動作は、記録された画像の周期的変化に変換される。これらの画像（例えば、ビデオストリーム）の組み合わせは、好ましくは記録された画像から決定され得る、画像ユニットの位置の幾何学的な情報からＲＶ及び／又は周期的変化からＲＲを導出するために用いられる。
【００２５】
述べられたように、前記処理ユニットは、好ましくは、続いて得られた画像の検出された変化の期間から被験者の呼吸数を決定するように構成され、及び／又は、続いて得られた画像における、変化の強度から、とりわけ、周囲の１又はそれ以上の特徴の変位の強度から、被験者の呼吸量を決定するように構成される。
【００２６】
イメージングユニットの（角状）動作の強度を更に増大させるために、被験者に向いているホルダの面は、とりわけ半球の形で湾曲している。それ故、胸部の動作は、ホルダの湾曲により、"増幅される"。
【００２７】
好ましい実施形態において、前記モニタリングシステムは、被験者の動作の加速度を決定するための加速度測定ユニットを更に有し、前記処理ユニットは、体の他の動作から呼吸によりもたらされる被験者の期間動作を、得られた画像から区別し、呼吸によりもたらされる被験者の前記周期的動作の決定された加速度から被験者の呼吸を決定するように構成される。これは、呼吸によりもたらされる被験者（とりわけ胸部）の動作と得られた画像の変化をもたらし得る他の動作とを区別することを可能にし、後者の変化は、ＲＲ及び／又はＲＶを決定するために評価されるべきではない。
【００２８】
高度な実施形態において、前記イメージングユニットは、被験者の周囲の画像を個別に得るために前記ホルダ上に設けられた少なくとも２つのイメージング要素、例えば、画像センサ又はカメラを有し、前記処理ユニットは、前記個別に得られた画像の変化の差分を解析することにより被験者の呼吸量を決定するように構成される。とりわけ、異なるイメージング要素から得られた画像において観察された変化の強度は、後に呼吸量に関する情報を導出するために用いられる胸部の動作の量を決定することを可能にする。
【００２９】
好ましくは、前記ホルダは、被験者の胸部を覆うカバーに、とりわけブランケットに一体化される。これは、例えばＩＣＵ環境において、動作の患者の自由度に対して如何なる影響も伴うことなく、連続モニタリングを容易に可能にする。好ましくは、多くのイメージング要素が、患者胸部より上に配置される少なくとも１つのイメージング要素が存在するように、例えばブランケットに一体化されて用いられる。
【００３０】
更に他の実施形態において、前記ホルダは、車両のシートベルトに一体化され、前記処理ユニットは、得られた画像から、前記シートベルトにより固定されている被験者の手の動作を検出し、被験者の手の検出された動作、並びに、被験者の決定された呼吸数及び／又は呼吸量から、被験者の嗜眠状態を検出するように構成される。これは、とりわけ、ユーザ（即ち、ドライバ、パイロット...）が生きていて、覚醒していて、注意深いことが確認されなければならない、車、トラック、電車、飛行機等における安全機能として、アプリケーションの異なる分野における本発明の使用を可能にする。これは、本発明を用いて保証され得る。
【００３１】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下で述べられる実施形態から明らかになり、これらの実施形態を参照して説明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】本発明によるデバイスの実施形態の模式的なレイアウトを示す。
【図１Ｂ】本発明によるデバイスの実施形態の模式的なレイアウトを示す。
【図１Ｃ】本発明によるデバイスの実施形態の模式的なレイアウトを示す。
【図２】呼吸モニタリングデバイスとして第１のアプリケーションのための提案されたデバイスの構成の第１の手段を示す。
【図３Ａ】提案された呼吸モニタリングデバイスの第１の実施形態の一般的な機能を示す。
【図３Ｂ】提案された呼吸モニタリングデバイスの第１の実施形態の一般的な機能を示す。
【図４】提案された呼吸モニタリングデバイスの第１の実施形態を用いた呼吸信号の抽出を示す。
【図５Ａ】提案された呼吸モニタリングデバイスの第２の実施形態の一般的な機能を示す。
【図５Ｂ】提案された呼吸モニタリングデバイスの第２の実施形態の一般的な機能を示す。
【図６】第２のアプリケーションのための提案されたデバイスの装置の第２の手段を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、本発明によるデバイス１ａ，１ｂ，１ｃの３つの実施形態の模式的なレイアウトを示している。斯様なデバイスは、患者の呼吸（主として呼吸数及び／又は呼吸量であるが、呼吸又は非呼吸であってもよい）のモニタリングを対象にした呼吸モニタリングシステムであり得る。斯様な呼吸モニタリングシステムは、任意の被験者、即ち、人（例えば、在宅又は特別介護施設で生活している高齢者）又は（例えば動物用のメディカルステーションにおける）動物の呼吸をモニタリングするために適用され得る。斯様なデバイスの多くの他のアプリケーションが以下で説明されるように可能である。
【００３４】
概して、デバイスの動作及び向きをモニタリングするためのデバイス１ａ，１ｂ，１ｃは、時間に渡って画像を得るためのイメージングユニット１０と、デバイスの周囲からの画像（少なくとも静的な画像特徴）を得るために前記イメージングユニットを保持するための保持手段１２と、続いて得られた画像の（少なくとも静的な画像特徴の）変化を検出することによりデバイスの動作及び向きを検出するための処理ユニット１４とを有する。画像の観察された変化、とりわけ、静的な画像特徴の変位は、デバイスの向き及び／又は位置の変化に変換され得る。
【００３５】
デバイス１ａの第１の実施形態において、処理ユニット１４は、保持手段１２（例えば、イメージングユニット１０を表すカメラを保持するための機械的ホルダ）に含まれる。代わりに、処理ユニット１４は、イメージングユニット１０に含まれてもよい。デバイス１ｂの第２の実施形態において、処理ユニット１４は、例えば同一又は異なる部屋における別々のデバイスとして、保持手段１２の外側に設けられる。画像データは、任意の種類の接続（有線、ワイヤレス、混合）によりイメージングユニット１０から前記部屋に伝達される。
【００３６】
デバイス１ｂの第２の実施形態に非常に類似するデバイス１ｃの第３の実施形態において、追加の動作センサ１６（とりわけ加速度センサ）が設けられ、これにより、前記デバイス１ｃ（または、少なくともイメージングユニット１０）が取り付けられたオブジェクトの呼吸動作が、オブジェクトの他の動作（例えばより小さな回転）から区別され得る。従って、検出されるべき動作の間に得られた画像（例えば、患者の呼吸をモニタリングする場合に周期的呼吸運動）のみが情報を決定するために選択されて用いられ得る。
【００３７】
図２は、呼吸モニタリングのためのデバイス１ａの第１の実施形態の第１の実装を示しており、デバイス１ａの全ての要素は単一のデバイス２として実装されている。一例として、イメージングユニット１０は、単純なイメージングセンサ（例えば低コストのビデオカメラ）であってもよい。イメージングセンサ１０は、ホルダ１２上に構築され、これは、処理ユニット１４と、ドライバ、バッテリ及びメモリのような他の（現実の実装では要求されるが、本発明では必須ではない）要素１８とを含む。デバイス２は、イメージングセンサ１０が天井又は壁の特徴を観察するように、上に向かうイメージングセンサの向きを保証するために被験者の胸部上に配置されるべきである（即ち、被験者から外を向くように；矢印２０により示される）。"上へ向かう"及び"被験者から外を向く"は、広く解釈されるべきであることに留意されるべきである。即ち、観察方向が被験者の表面に対して正確に９０°であることは要求されないが、僅かな横向きは許容可能であり、デバイスの機能を減少させない。更に、デバイス２は、被験者の体との直接接触を要求することができるが要求するものではなく、図２に示すように、ブランケット２２又は衣服上に配置され得る。
【００３８】
本発明によれば、イメージングユニット１０は、得られた画像の範囲内で自動的に周囲（例えば天井又は壁上に）における任意のマーク又は他の特性（静的な画像特徴）を検出し、続いて得られた画像における時間に渡るこれらのマークの変位を解析する。特徴がない場合、天井又は壁上の光強度の任意の静的な（移動しない）勾配は、マークと同様に用いられ得る。斯様な勾配を伴わない部屋は、実際には仮想的に存在しない。
【００３９】
呼吸モニタリングに関して、好ましいフレームレートは、毎秒５−２０フレームであってもよい。しかしながら、一般に、フレームレートは、アプリケーションの種類に依存し、この数よりより高くなるか又は低くなり得る。主として、観察された特性が変化する予想されるレートは、フレームレートを決定する。変化の充分な期間は、得られた結果のより高い信頼性を有するために観察されるべきである。
【００４０】
イメージングユニット１０により測定される変位は、図３に示すように、吸入又は呼気の間における胸部の動作に対応するだろう。図３Ａは吐かれた状態を示している。ここで、患者２４の胴は通常状態にあり、イメージングユニット１０は上方を向いている（"見ている"）。図３Ａは、デバイス２の横の視野を示しており、（天井）画像３０の例は、検出されたマークの模式的な例として、三角形３２及び円３４を含む。
【００４１】
図３Ｂは吸入された状態を示している。ここで、患者２４の胴が大きくなった（又は、湾曲された）状態にあり、イメージングユニット１０は、より横へ向いている（"見ている"）。変更された画像３１により示されるように、マーク３２，３４の変更された位置により示される画像３１の変位は、示されたベクトル図により示されるように、小さい角状変化に対して非常に敏感である。いずれでも、検出されたマーク３２，３４の極めて小さい変位でさえも、それ故、デバイス２により検出されるだろう。変位のサイズは、息を吸い込む及び吐き出す間における動作の量に対応する。
【００４２】
呼吸は、胸部及び／又は腹臥位の反復的な動作をもたらす。人の胸部上に配置される、提案されたデバイスは、マークの反復的な動作を登録することができ、図４に示すように、呼吸信号に対応する信号を生成することができる。第１の列は、例示的なマークとして三角形４２及び円４４を含む部屋の天井の例示的なシナリオを示している。第２の列において、単一の呼吸サイクルに渡る異なる状態のための時間に渡るデバイス２の側面図が示される。第３の列において、撮像されたマーク３２，３４を含む得られた画像３０が示される。第４の列において、撮像されたマーク３２，３４の相対的変位を示す変位信号５０が、時間に渡って示される。第５の列において、より長いタイムスケールでの計数された呼吸サイクルを示す導出された呼吸サイクル信号６０が示される。呼吸サイクル信号６０は、最終的に呼吸数を表すか又は取り出すことを可能にする。
【００４３】
測定の感度は、デバイスの後部の湾曲した（例えば半球状の）表面によってカメラの動作を増幅することにより増大され得る。
【００４４】
呼吸モニタリングデバイス３として実装された、提案されたデバイスの他の実施形態において、少なくとも２つのイメージングユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃ（図５参照）が用いられ、例えば、１つのフレキシブルなプラットフォーム１３に配置される。この実施形態は、図５において示されるように、異なるイメージングユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃにより検出された空間的な変位の差分を解析することにより、呼吸量（ＲＶ）の測定を可能にする。図５Ａは吐かれた状態を示している。ここで、患者２４の胴は通常状態にあり、ほとんどのイメージングユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、実質的に上方を向いている（見ている）。また、図５Ａは、デバイス３の側面図、及び、イメージングユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃにより撮られた３つの（天井）画像３０ａ，３０ｂ，３０ｃの例を示している。
【００４５】
図５Ｂは吸入された状態を示している。ここで、患者２４の胴は大きくなった（又は湾曲した）状態にある。イメージングユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃはより横へ向き（"見る"）、少なくとも幾つかのイメージングユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃは側方に向けられる。変更された画像３１ａ，３１ｂ，３１ｃにより示されるように、マーク３２，３４の変更された位置により示される画像３１ａ，３１ｂ，３１ｃの変位は、それぞれのイメージングユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃの実際の位置に依存する。
【００４６】
他の実施形態によれば、幾つかのイメージングユニットを運ぶか又は含むフレキシブルなプラットフォームは、とりわけ人の胸部の近くに配置される、ブランケットに埋め込まれる。この場合、睡眠の質の長期間モニタリングは、イメージングユニットにより全て収集され得る、睡眠の間における、呼吸動作、アクティグラフィ（actigraphy；体部分の動作）及び／又は照明状態の組み合わせられた分析によって可能である。
【００４７】
提案された発明の重要な利点は、任意のカメラデバイス（例えば、低コストのカメラ付き携帯電話、ウェブカム、フォトカメラ、バーコードスキャナ等、又は、専用のデバイス）に３軸加速度計の機能を追加し得るように、そのデバイスに取り付けられ得ることである。埋め込まれた加速度計を有するデバイスよりも、多くのカメラを有するデバイスが存在する。提案された発明を用いて、これら全てのカメラデバイスは、例えば、ここで提案されるように実装された加速度計のコンピュータプログラム（ソフトウェア）機能で強化され得る。
【００４８】
提案された発明は、（例えば睡眠モニタリングのための）呼吸のスポットチェック又は連続的なモニタリングのための幾つかのアプリケーションにおいて用いられ得る。主な使用事例シナリオは、患者の胸部の近くにあるブランケット上に提案されたデバイスを配置することによる患者の呼吸のスポットチェックであり得る。この場合、呼吸測定は、これまで行われ、時間消費するとともに患者に対して妨害する、患者の体の周辺で胸部ベルトを固定するという困難を伴うことなく与えられ得る。
【００４９】
提案されたビデオベースのモニタリングは、動作ロバストネスの改善のための（例えば加速度計ベースの）呼吸モニタリングのための他の方法と組み合わせられ得ることにも留意されたい。また更に、呼吸モニタリングの提案された方法は、他のカメラベースのモニタ又はバーコードスキャナに埋め込まれ得る。多くの患者モニタは、患者のデータ及び薬物が正しい患者に割り当てられるか又は投与されることを確認するためのセキュリティ目的のための薬物上の患者ＩＤリストバンド又はバーコードラベルを走査するために、既に今日、バーコードスキャナを備えている。これらのバーコードスキャナは、実際に、バーコードを走査するというこれらの元の意図に加えて規則的な画像をとるために用いられ得るビデオカメラである。それ故、患者からのリストバンドＩＤを読み込むために患者モニタを備えたバーコードスキャナは、患者の呼吸を検出するためにも用いられ得る。そして、呼吸の測定は、従来の手段において、即ち、カメラを被験者に向けることにより、又は、被験者がプライバシ問題のためモニタリングの従来の手法に反対する場合に本発明により提案された手法で、行われ得る。
【００５０】
幾つかの実施形態において、ライブ画像データは、遠隔でアクセスされ得る。それ故、"センサ"が、依然として正しい場所にあるかどうか、及び、正しいターゲットエリアに向いているかどうかを確認するために、カメラへの（例えば有線又は無線、例えばＷＬＡＮ）接続を介して遠隔位置からの視覚的チェックを与える。換言すれば、追加の専用ハードウェアを加えることなく測定の正確さを遠隔制御することが非常に容易となる。この機能は、従来の加速度計では提供され得ない。
【００５１】
アプリケーションの他の例示的な分野、即ち、車におけるドライバの嗜眠状態検出が図６に示されている。このシナリオにおいて、提案された呼吸モニタリングシステムは、例えば上で示されたデバイス２（又は、少なくともホルダ及びイメージングユニット）の形式で、例えば、（車、トラック、路面電車、電車の；又は、パイロットの）ドライバのシートベルト７０に埋め込まれるか又は固定される。イメージングユニットは、上で述べられた手法でドライバの呼吸信号を測定するだけでなく、イメージングユニットにより撮られた画像において見える、ドライバの手の動作も解析することが可能である。手の動作及び呼吸の組み合わせられた分析は、ドライバの嗜眠状態（例えば移動しない手及びリラックスした呼吸）の検出を可能にし、又は、更に、ドライバが生きているかどうか、及び、完全に覚醒しているかどうかの検出を可能にする。
【００５２】
本発明の更に他のアプリケーションは、極めて浅い動作（例えば早めの地震検出）を検知する分野にある。本発明を用いることにより、動作／運動は、イメージングユニットの角状変位に変換され得る。遠く離れた（静的な）オブジェクト又は特徴を見る／フォーカスすることは、角状動作の増幅をもたらし、それ故、イメージングユニット及び／又はイメージングユニットが固定されるオブジェクトの最も僅かな動作をも検出することを可能にする。それ故、本発明は、超敏感な動作／運動検出器を提供する。
【００５３】
類似の他のアプリケーションにおいて、（例えばスマートフォンの形式の）デバイスは、オブジェクト／被験者の運動を測定するために他のオブジェクト（又は、被験者）に取り付けられ得るか又は接触され得る。例えば、スマートフォンは、人又はオブジェクトの運動を検出するためにオブジェクトから外を見ているカメラにより人又は移動するオブジェクトに取り付けられ得る。
【００５４】
簡単に要約すると、本発明は、提案されたビデオ処理技術を用いて、測定されているオブジェクトから外へカメラを向けることにより、カメラベースのデバイスの向き、及び／又は、運動／加速度の測定の一般的な思想に基づいている。即ち、本発明は、好ましい実施形態における一種のカメラベースの加速度計を提供する。
【００５５】
本発明が図面及び前述の説明において示され、詳述された一方で、斯様な図例および説明は、例示又は単なる例であり、限定するものではないものとみなされるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。開示された実施形態に対する他のバリエーションは、図面、開示及び添付の特許請求の範囲の研究から、当業者によって理解され、実施され得る。
【００５６】
請求項において、"有する"という用語は他の要素又はステップを除外するものではなく、単数表記は複数を除外するものではない。単一の要素又は他のユニットが請求項に記載された幾つかのアイテムの機能を実現してもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有効に用いられ得ないことを示すものではない。
【００５７】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに又はその一部として供給される光学格納媒体又はソリッドステート媒体のような、適切な固定媒体上に格納／分配されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介するように、他の形式で分配されてもよい。
【００５８】
請求項中のいかなる参照符号も、その範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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