(57)【要約】  本明細書で開示される技術は、バイタルサイン取得を改善するための自動パン・チルト・ズーム調整に関する。様々な実施形態において、パン、チルト及びズーム（「ＰＴＺ」）するように動作可能なバイタルサイン取得カメラ（１７６）は、患者（１００）の画像をキャプチャすることができる（４０２）。画像を分析して（４０４）、画像の画像座標空間内の患者の描かれた位置を検出することができる。画像の画像座標空間内の患者の所望の位置を決定することができ（４０６）、描かれた位置と所望の位置との間の画像座標空間の差を計算することができる（４０８）。次いで、差を、画像座標空間からＰＴＺ空間にマッピングすることができる（４１０）。バイタルサイン取得カメラの１つ以上のＰＴＺパラメータは、マッピングに基づいて変更されてもよい（４１２）。１つ以上のＰＴＺパラメータを変更した後、バイタルサイン取得カメラは、患者から１つ以上のバイタルサインを取得することができる（４１４）。
2019534083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータ実施方法であって：
バイタルサイン取得カメラによって、患者の画像をキャプチャするステップであって、前記バイタルサイン取得カメラは、パン、チルト及びズーム（「ＰＴＺ」）するように動作可能であるステップと；
前記画像を分析して、前記画像の画像座標空間内の前記患者の描かれた位置を検出するステップと；
前記画像の前記画像座標空間内の前記患者の所望の位置を決定するステップと；
前記描かれた位置と前記所望の位置との間の前記画像座標空間における差を計算するステップと；
前記画像座標空間からＰＴＺ空間に前記差をマッピングするステップと；
前記マッピングに基づいて、前記バイタルサイン取得カメラの１つ以上のＰＴＺパラメータを変更するステップと；
前記１つ以上のＰＴＺパラメータを変更した後、前記バイタルサイン取得カメラによって、前記患者から１つ以上のバイタルサインを取得するステップと；
を含む、コンピュータ実施方法。
【請求項２】
前記分析するステップは、前記画像の前記画像座標空間内の前記患者の１つ以上の描かれた部分の１つ以上のサイズを検出するステップを含む、
請求項１に記載のコンピュータ実施方法。
【請求項３】
前記画像の画像座標空間内の前記患者の前記１つ以上の描かれた部分の１つ以上の所望のサイズを決定するステップを更に含み、
前記画像座標空間における前記差は、前記患者の前記１つ以上の描かれた部分の前記検出された１つ以上のサイズと前記１つ以上の所望のサイズとの間の１つ以上のスケール差を含む、
請求項２に記載のコンピュータ実施方法。
【請求項４】
前記マッピングは、前記バイタルサイン取得カメラの事前較正に基づく、
請求項１に記載のコンピュータ実施方法。
【請求項５】
前記事前較正は、前記バイタルサイン取得カメラの複数のズームレベルの各々における焦点距離を推定することを含む、
請求項４に記載のコンピュータ実施方法。
【請求項６】
１つ以上のプロセッサ及び該１つ以上のプロセッサと動作可能に結合されたメモリを備えるシステムであって、前記メモリは、前記１つ以上のプロセッサによる命令の実行に応答して、前記１つ以上のプロセッサに、
バイタルサイン取得カメラによって、患者の画像をキャプチャさせ、ここで前記バイタルサイン取得カメラは、パン、チルト及びズーム（「ＰＴＺ」）するように動作可能であり；
前記画像を分析して、前記画像の画像座標空間内の前記患者の描かれた位置を検出させ；
前記画像の前記画像座標空間内の前記患者の所望の位置を決定させ；
前記描かれた位置と前記所望の位置との間の前記画像座標空間における差を計算させ；
前記画像座標空間からＰＴＺ空間に前記差をマッピングさせ；
前記マッピングに基づいて、前記バイタルサイン取得カメラの１つ以上のＰＴＺパラメータを変更させ；
前記１つ以上のＰＴＺパラメータを変更した後、前記バイタルサイン取得カメラによって、前記患者から１つ以上のバイタルサインを取得させる；
命令を格納する、システム。
【請求項７】
前記画像の前記画像座標空間内の前記患者の１つ以上の描かれた部分の１つ以上のサイズを検出するための命令を更に含む、
請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記画像の画像座標空間内の前記患者の前記１つ以上の描かれた部分の１つ以上の所望のサイズを決定するための命令を更に含み、
前記画像座標空間における前記差は、前記患者の前記１つ以上の描かれた部分の前記検出された１つ以上のサイズと前記１つ以上の所望のサイズとの間の１つ以上のスケール差を含む、
請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記マッピングは、前記バイタルサイン取得カメラの事前較正に基づく、
請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記事前較正は、前記バイタルサイン取得カメラの複数のズームレベルの各々における焦点距離を推定することを含む、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
１つ以上のプロセッサによる命令の実行に応答して、前記１つ以上のプロセッサに：
バイタルサイン取得カメラによって、患者の画像をキャプチャする動作であって、前記バイタルサイン取得カメラは、パン、チルト及びズーム（「ＰＴＺ」）するように動作可能である動作と；
前記画像を分析して、前記画像の画像座標空間内の前記患者の描かれた位置を検出する動作と；
前記画像の前記画像座標空間内の前記患者の所望の位置を決定する動作と；
前記描かれた位置と前記所望の位置との間の前記画像座標空間における差を計算する動作と；
前記画像座標空間からＰＴＺ空間に前記差をマッピングする動作と；
前記マッピングに基づいて、前記バイタルサイン取得カメラの１つ以上のＰＴＺパラメータを変更する動作と；
前記１つ以上のＰＴＺパラメータを変更した後、前記バイタルサイン取得カメラによって、前記患者から１つ以上のバイタルサインを取得する動作と；
を実行させる命令を含む、少なくとも１つの非一時的コンピュータ読取可能媒体。
【請求項１２】
前記分析する動作は、前記画像の前記画像座標空間内の前記患者の１つ以上の描かれた部分の１つ以上のサイズを検出する動作を含む、
請求項１１に記載の少なくとも１つの非一時的コンピュータ読取可能媒体。
【請求項１３】
前記１つ以上のプロセッサに、
前記画像の画像座標空間内の前記患者の前記１つ以上の描かれた部分の１つ以上の所望のサイズを決定する動作を実行させる命令を更に含み、
前記画像座標空間における前記差は、前記患者の前記１つ以上の描かれた部分の前記検出された１つ以上のサイズと前記１つ以上の所望のサイズとの間の１つ以上のスケール差を含む、
請求項１２に記載の少なくとも１つの非一時的コンピュータ読取可能媒体。
【請求項１４】
前記マッピングは、前記バイタルサイン取得カメラの事前較正に基づく、
請求項１１に記載の少なくとも１つの非一時的コンピュータ読取可能媒体。
【請求項１５】
前記事前較正は、前記バイタルサイン取得カメラの複数のズームレベルの各々における焦点距離を推定することを含む、
請求項１４に記載の少なくとも１つの非一時的コンピュータ読取可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般にヘルスケアに関する。より詳細には、本明細書で開示される様々な方法及び装置は、患者からバイタルサインを目立たないように取得することに関するが、これらに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
患者からバイタルサインを目立たないように（例えば接触することなく）取得することが望ましい、様々なシナリオがある。例えば患者が病院の救急部を訪れるとき、患者は典型的に、患者自身の名前、年齢、身長、体重、バイタルサイン、訪問の理由及び他の同様の情報等の患者に関する様々な情報を決定するためにトリアージされる。一旦トリアージされると、患者は待合室等のエリアに送られて、医師等の病院リソースが患者を検査及び／又は治療するために利用可能になるのを待つ。患者の待ち時間は、病院リソースの利用可能性に応じて大きくなる可能性があり、これらの待機の間に患者の状態が悪化する可能性がある。多忙な病院職員に、悪化についてこれらの患者の状態を手動でモニタリングすることを要求することは、しばしば法外である。同様に、自宅の外来患者の状態は時間の経過とともに悪化する可能性があるが、外来患者をモニタするために病院職員を外来患者の自宅に配置することは、過度のリソースを必要とする可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本開示は、多大なリソースを費やすことなく、患者から様々なバイタルサインを目立たないように取得するように構成された、いわゆる「バイタルサイン取得カメラ（vital  sign  acquisition  camera）」を用いて、患者の状態の変化をモニタリングするための方法、システム及び装置に関する。これらのバイタルサインは、体温、脈拍数、末梢毛細血管酸素飽和度（「ＳｐＯ２」）、呼吸数、姿勢等が含まれるが、これらに限定されない。バイタルサイン取得カメラが患者からバイタルサインを正確かつ効率的に得るためには、患者がバイタルサイン取得カメラのフレーム内の特定の位置に位置することが好ましいことがある。したがって、患者がフレーム内に適切に位置決めされることを保証するために、バイタルサイン取得カメラの様々なパラメータを自動的に調整するための技術を本明細書において説明する。例えばいくつかの実施形態において、バイタルサイン取得カメラは、患者の頭部及び／又は胴体の上に適切に向けられ、かつ／又は焦点が合ったときに、最も正確なバイタルサインを得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一般的に、一態様において、方法は、バイタルサイン取得カメラによって、患者の画像をキャプチャするステップであって、バイタルサイン取得カメラは、パン、チルト及びズーム（「ＰＴＺ（pan  tilt  zoom）」）するように動作可能であるステップと；画像を分析して、画像の画像座標空間内の患者の描かれた位置（depicted  position）を検出するステップと；画像の画像座標空間内の患者の所望の位置を決定するステップと；描かれた位置と所望の位置との間の画像座標空間における差を計算するステップと；画像座標空間からＰＴＺ空間に差をマッピングするステップと；マッピングに基づいて、バイタルサイン取得カメラの１つ以上のＰＴＺパラメータを変更するステップと；１つ以上のＰＴＺパラメータを変更した後、バイタルサイン取得カメラによって、患者から１つ以上のバイタルサインを取得するステップとを含み得る。
【０００５】
様々な実施形態において、分析するステップは、画像の画像座標空間内の患者の１つ以上の描かれた部分の１つ以上のサイズを検出するステップを含み得る。様々な実施形態において、方法は、画像の画像座標空間内の患者の１つ以上の描かれた部分の１つ以上の所望のサイズを決定するステップを更に含み得る。様々な実施形態において、画像座標空間における差は、患者の１つ以上の描かれた部分の検出された１つ以上のサイズと１つ以上の所望のサイズとの間の１つ以上のスケール差を含み得る。様々な実施形態において、マッピングは、バイタルサイン取得カメラの事前較正（prior  calibration）に基づいてよい。様々な実施形態において、事前較正は、バイタルサイン取得カメラの複数のズームレベルの各々における焦点距離を推定することを含み得る。
【０００６】
他の実装は、上述の方法の１つ以上のような方法を実行するためにプロセッサによって実行可能な命令を格納する非一時的コンピュータ読取可能記憶媒体を含んでもよい。更に別の実装は、メモリと、上述した方法の１つ以上のような方法を単独で又は集合的に実行する１つ以上のモジュール又はエンジンを実装するために、メモリに格納された命令を実行するように動作可能な１つ以上のプロセッサとを含む制御システムを含んでよい。
【０００７】
上述の概念及び以下でより詳細に議論される追加の概念のすべての組合せは、（このような概念が相互に矛盾しないことを条件として）本明細書に開示される主題の一部であると考えられることを理解されたい。特に、本開示の末尾に現れる特許請求に係る主題のすべての組合せは、本明細書に開示される主題の一部であると考えられる。また、参照として組み込まれている任意の開示にも現れる可能性がある、本明細書に明示的に用いられる専門用語は、本明細書で開示された特定の概念と最も整合する意味と一致すべきであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図面では、同様の参照番号は、一般に、異なる図面を通して同一の部分を指す。また、図面は、必ずしもスケーリングしておらず、代わりに、一般に、本開示の原理を説明することに重点を置いている。
【０００９】
【図１】様々な実施形態に従って、本開示の選択された態様が実施され得るシナリオを概略的に示す図である。
【００１０】
【図２】様々な実施形態に従って、バイタルサイン取得カメラがどのように較正されて、画像座標空間とパン・チルト・ズーム空間との間のマッピングを生成するかについての一例を示す図である。
【００１１】
【図３】様々な実施形態による、バイタルサイン取得カメラのフレーム内の所望の患者位置の例を示す図である。
【００１２】
【図４】様々な実施形態による、本開示の様々な態様を実施するための例示的な方法を示す図である。
【００１３】
【図５】例示的なコンピュータシステムのコンポーネントを示す図である。
【００１４】
【図６】様々な実施形態による、例示的なバイタルサイン取得カメラのコンポーネントの非限定的な例を概略的に示す図である。
【図７】様々な実施形態による、例示的なバイタルサイン取得カメラのコンポーネントの非限定的な例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
患者からバイタルサインを目立たないように（例えば接触することなく）取得することが望ましい、様々なシナリオがある。例えば患者が病院の救急部を訪れるとき、患者は典型的に、患者自身の名前、年齢、身長、体重、バイタルサイン、訪問の理由及び他の同様の情報等の患者に関する様々な情報を決定するために、登録されてトリアージされる。トリアージの際に、医師の診察の緊急性と、診断及び治療に必要なリソースの推定値が確立される。一旦登録され、トリアージされると、患者は待合室等のエリアに送られて、医師等の病院リソースが患者を検査及び／又は治療するために利用可能になるのを待つ。患者の待ち時間は、病院リソースの利用可能性に応じて大きいことがあり、これらの待機の間に患者の状態が悪化する可能性がある。多忙な病院のスタッフに、悪化について、これらの患者の状態を手動でモニリングすることを要求することは、法外なことであろう。同様に、自宅の外来患者の状態は時間の経過とともに悪化する可能性があるが、外来患者をモニタするために病院職員を外来患者の自宅に配置することは、過度のリソースを必要とする可能性がある。
【００１６】
図１は、様々な実施形態に従って、本明細書で説明される技術がどのように使用され得るかについての例を概略的に示している。患者１００は、該患者１００が１つ以上のバイタルサイン取得カメラ１７６によって目立たないようにモニタリングされるエリア内に座る。様々な実施形態では、バイタルサイン取得カメラ１７６は、いわゆる「パン・チルト・ズーム（「ＰＩＺ（pan-tilt-zoom）」）カメラであってよい。「ＰＩＺ」カメラは、いわゆる「ＰＴＺ空間」において、（例えばパン及びチルトパラメータを調整することによって）異なる位置をポイントし、（例えばズームパラメータを調整することによって）様々なズームレベルで画像をキャプチャするように調整可能である。様々な実施形態では、バイタルサイン取得カメラ１７６は、いわゆる「非接触方法」を実行して患者１００からバイタルサイン及び他の生理学的情報を取得するために、装備されてもよい。このようなカメラの非限定的な例は、米国特許出願公開第２０１４０１９２１７７号公報、米国特許出願公開第２０１４０１３９６５６号公報、米国特許出願公開第２０１４０１４８６６３号公報、米国特許出願公開第２０１４０２５３７０９号公報、米国特許出願公開第２０１４０２３５９７６号公報及び米国特許出願公開第２０１４０２７５８８０号公報で説明されており、すべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。図６及び図７は、本開示の様々な実施形態で使用され得るバイタルサイン取得カメラの２つの非限定的構成を概略的に示す。
【００１７】
図１において、バイタルサイン取得カメラ１７６は最初に、ＰＴＺ空間内で、角度αで患者１００をキャプチャするように構成される。左下の対応するフレームから、そのように調整されると、患者１００は、フレームα内の中心から外れた位置に（右上へ）配置されることがわかる。さらに、患者１００は、フレームα内で比較的小さい。換言すると、患者１００は、準最適にフレーム化される。このようなＰＴＺ構成では、バイタルサイン取得カメラ１７６は、１つ以上のバイタルサインを正確かつ／又は効率的にキャプチャすることができない。例えば患者１００の胴体は、呼吸速度を正確にキャプチャするにはフレーム内で小さすぎることがある。
【００１８】
したがって、様々な実施形態において、バイタルサイン取得カメラ１７６は、患者１００をそのフレーム内により最適な方法でキャプチャするために、本開示の選択された態様では、それ自体を自動的に再構成する（又は図示しない別の計算装置によって再構成する）ように構成されてよい。特に、バイタルサイン取得カメラ１７６の１つ以上のＰＴＺパラメータを、そのフレーム内の患者１００の検出された位置に基づいて自動的に調整して、１つ以上のバイタルサインを取得する目的で患者１００をより最適にキャプチャすることができる。
【００１９】
図１において、バイタルサイン取得カメラ１７６の１つ以上のＰＴＺパラメータは、患者１００が角度βでキャプチャされるように自動的に調整されてよく、対応するフレームβが右下に描かれている。例えばフレームα内（すなわち、フレームのいわゆる「画像座標空間」内、すなわち、デカルト空間内）の患者１００の検出された位置を、フレーム内の患者１００の所望の位置と比較して、検出された位置と所望の位置との間の患者１００のスケールの差及び／又は変位を決定することができる。次いで、画像座標空間におけるこの差は、バイタルサイン取得カメラ１７６のＰＴＺ空間にマッピングされ得る。バイタルサイン取得カメラ１７６の１つ以上のＰＴＺパラメータは、マッピングに基づいて調整されてもよく、バイタルサイン取得カメラ１７６は次いで、患者から１つ以上のバイタルサインを取得するように動作され得る。フレームβでは、患者１００はフレーム内で多少中心に置かれ、フレームの大きな部分を占めることがわかる。したがって、バイタルサイン取得カメラ１７６は、患者１００からバイタルサインをより正確に目立たないようにキャプチャすることができる。
【００２０】
画像座標空間とＰＴＺ空間との間のマッピングは、様々な方法で決定されてよく、使用されている特定のバイタルサイン取得カメラ１７６に特有のものであってもよい。したがって、様々な実施形態では、バイタルサイン取得カメラ１７６は、画像座標空間からＰＴＺ空間へのマッピングを確立するために、（例えばオフライン）較正されてもよい。いくつかの実施形態において、較正は、Karthik  Sankaranararayanan及びJames  W.  DavisによるAsian  Conference  on  Computer  Vision（２０１０年１１月）における「PTZ  Camera  Modeling  and  Panoramic  View  Generation  via  Focal  Plane  Mapping」で説明されるもののような技術の実装を含んでよい。この論文は、参照によってその全体がすべての目的のために本明細書に組み込まれる。この論文は、マッピングがカメラの焦点距離ｆにどのように依拠するかを説明している。焦点距離ｆは、各光学ズームレベルｚで異なる。いくつかの実施形態では、検査対象は、バイタルサイン取得カメラ１７６から離れた位置に配置されてもよい。バイタルサイン取得カメラ１７６の光学ズーム設定は、低から高、例えばゼロから２０までの範囲で１つずつ増やして調節されてよい。各光学ズーム設定では、焦点距離ｆを計算することができる。焦点距離ｆは、各光学ズーム設定で様々な方法で計算されてよい。
【００２１】
図２は、各光学ズーム設定ｚにおける焦点距離ｆを計算するための１つの非限定的な技術を示す。各光学ズーム設定ｚについて、バイタルサイン取得カメラ１７６のパン設定（又はパラメータ）θを、任意に選択された複数のＮ個の値｛θ１，θ２，θ３，．．．，θＮ，｝の間で変化させることができる。各パン設定θｉにおいて、検査対象の顔の中心等の検査対象の基準点Ｐｉが、（例えばバイタルサイン取得カメラ１７６を使用してキャプチャされた画像に対する顔検出処理を用いて）画像座標空間で検出され得る。このようにして、検査対象の複数のＮ個の基準点｛Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，．．．，ＰＮ，｝を生成することができる。各基準点Ｐは、画像座標空間内のｘ座標とｙ座標を含んでよい。
【００２２】
次に、任意に選択されたパン設定の各ペア｛θｉ，θｊ｝について、焦点距離ｆを、以下のような式を使用して計算することができる：
【数１】
2019534083.tif 000003
【数２】
2019534083.tif 000004
【数３】
2019534083.tif 000005
ここで、δθは、θｉとθｊの間のパンθの変化を表し、δφはチルト（傾き）φの変化を表す（チルトが変化しない場合は０となり得る）。パラメータａ及びｂは、以下のような式を使用して決定することができるカメラ関連パラメータであってよい：
ａ＝ｆ／ｔａｎ−φ
ｂ＝ａ／ｓｉｎφ
式（１）は式（３）に挿入されてよい。θｉ，θｊは既知であり、これは、結果として得られる式で唯一未知なものは焦点距離ｆであることを意味する。したがって、結果として得られた方程式をｆについて解くことができる。次に、現在の光学ズームレベルｚにおいてすべてのＮ（Ｎ−１）／２の選択されたパンのペアからすべての計算された焦点距離ｆの平均ｆａｖｇが計算されてよく、その平均ｆａｖｇを、バイタルサイン取得カメラ１７６の現在の光学ズームレベルｚについて許容される焦点距離ｆとして使用してよい。次いで、バイタルサイン取得カメラ１７６は次の光学ズーム設定ｚに対して調整されてよく、このプロセスを繰り返すことができる。
【００２３】
画像座標空間とＰＴＺ空間との間のマッピングを確立するために、他の同様の技術を用いてバイタルサイン取得カメラ１７６を較正してもよい。例えばいくつかのカメラは、ユーザが所望のズームレベルを達成するために選択し得る、複数の個別ズーム設定ｓ、例えば１〜２０を含むことがある。カメラの各個別ズーム設定ｓを、ユーザが個別ズーム設定ｓを選択するときに実装される特定の光学ズームレベルｚに関連付けることができる。少なくともいくつかのカメラでは、カメラの個別のズーム設定ｓと、対応する実装された光学ズームレベルｚとの間の関係は、例えばユーザマニュアルの一部として利用可能であり得る。このようにして光学ズームレベルｚが利用可能であるとき、少なくとも光学ズームレベルの焦点距離ｆは、例えば以下のような式を用いて直接推定され得る：
ｆ＝ｚ*Ｃ
ここで、Ｃは、使用されているＰＴＺカメラの構成から推定され得るゼロより大きい定数であり、カメラ依存であり得る。
【００２４】
画像座標空間とＰＴＺとの間のマッピングが、例えば上述の技術の１つを使用して確立されると、バイタルサイン取得カメラ１７６は、モニタリングされるべき患者がそのフレーム内でキャプチャされるときはいつでも自動的に再構成されてよく（すなわち、そのＰＴＺパラメータが調整される）、その結果、改善されたバイタルサイン取得のために、患者をフレーム内で適切に位置決めすることができる。上述のように、いくつかの実施形態では、フレーム内の患者の描かれた位置を、フレーム内の患者の「所望の」位置と比較することができる。フレーム内の患者の所望の位置は様々な方法で決定されてよい。いくつかの実施形態では、所望の位置は、経験的に決定される「理想的な」位置とすることができ、そのような位置は、画像座標空間内の様々な位置における及び／又は様々なスケール／サイズを有する患者の顔及び／又は胴体の１つ以上の定義された点を含み得る。例えば図３に示されるように、いくつかの実施形態では、以下の値を、所望の顔の位置のために、フレームの上部からのオフセットｄｆ及び所望の顔の幅ｗｆとして使用してもよい：  
ｄｆ＝０．１ｌｆ
ｗｆ＝０．３３ｗ
ｚｆ＝ｗｆ*ｚｄ／ｗｄ
ｌｆ＝ｚｆ*ｌｄ／Ｚｄ
ここで、ｌｆは患者の顔の上から下までの長さ（例えばピクセル単位）に等しく、ｗはフレームの幅（例えばピクセル単位）であり、ｗｄ、ｌｄ及びＺｄはそれぞれ、検出された顔の幅、長さ及びスケールである。しかし、これは単なる一例であり、代わりに任意の他の値を使用してもよい。
【００２５】
フレーム内の患者１００の検出された位置と所望の位置との間の差（例えばスケールの変位及び／又は変化）が決定されると、上述の式（１）〜（３）を使用して、ＰＴＺ空間へのマッピングを決定することができる。このマッピングを用いて、画像取得カメラのＰＴＺパラメータを調整してもよく、患者１００からバイタルサインを取得することができる。
【００２６】
図４は、バイタルサインを目立たないように患者から取得することができるように、バイタルサイン取得カメラ（例えば１００）の１つ以上のＰＴＺパラメータを自動的に調整するための例示的方法４００を示す。便宜上、方法４００の動作のいくつかは、動作を実行するシステムとの関連で説明される。このシステムは、バイタルサイン取得カメラ１７６自体の内部論理（例えばＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ）を含む、様々なコンピュータシステムの様々なコンポーネントを含んでよい。さらに、方法４００の動作は特定の順序で示されるが、これは限定的であることを意味しない。１つ以上の動作は、順序変更されても、省略されても、あるいは追加されてもよい。
【００２７】
ブロック４０２において、システムは、上述のバイタルサイン取得カメラ１７６のような、ＰＴＺカメラで、モニタリングされるべき患者の初期画像をキャプチャすることができる。例えばバイタルサイン取得カメラ１７６は、患者がいる待合室又は外来患者の自宅等の領域を走査し、そのフレーム内の患者を検出すると、画像をキャプチャすることができる。いくつかの実施形態では、バイタルサイン取得カメラ１７６は、待機患者が座っている可能性がある椅子の１つ以上の列を通過する軌道や、外来患者が頻繁に居住することが知られている外来患者の自宅の位置を通って反復する軌道のような所定の軌道を使用して、エリアを走査することができる。
【００２８】
患者の初期画像がどのようにキャプチャされても、ブロック４０４において、システムは、画像を分析して、画像の座標空間（例えばｘ，ｙ空間）内の患者の描かれた位置を検出することができる。システムは、様々な方法で、患者の描かれた位置を検出することができる。いくつかの実施形態において、システムは、エッジ検出等の技術を使用して、画像フレーム内の患者の外側エッジを検出することができる。他の実施形態では、システムは、顔検出を実行して、画像フレーム内の患者の描かれた顔の位置を検出することができる。フレーム内の患者の顔の描かれた位置は、患者の絶対位置、患者の１つ以上の部分（例えば頭部、頸部、肩等）のサイズ、患者の１つ以上の部分の相対位置等のような様々な情報を含み得る。検出され得るいくつかの空間的メトリックを図３に関して上述した。
【００２９】
ブロック４０４において、システムは、画像の座標空間内の患者の所望の位置を決定することができる。いくつかの実施形態において、患者の所望の位置は、例えば図３に関して上述したｄｆ及びｌｆ等の１つ以上の定数を含むように手動で事前設定されてよい。いくつかの実施形態では、患者の所望の位置は、室内の照明、患者が着用する衣服（患者の胴体から呼吸速度がどのように検出され得るかに影響する可能性がある）、患者のサイズ、患者の健康状態等の様々な因子（factor）に基づいて決定及び／又は動的に調整され得る。
【００３０】
図４を再び参照すると、フレーム内の患者の所望の位置がどのように決定されても、ブロック４０８において、ブロック４０４で決定された患者の検出された位置と、ブロック４０６において決定される所望の位置との間の画像座標空間における差を計算することができる。様々な実施形態では、この差は、並進成分（例えばｘ及びｙ軸に沿った並進）及び／又はスケーリング成分（例えば患者の頭部をδｚの因子で拡大する必要がある）を含み得る。
【００３１】
ブロック４１０において、システムは、ブロック４０８で計算された画像座標空間における差を、バイタルサイン取得カメラ１７６のＰＴＺ空間にマッピングすることができる。上述のように、このマッピングは、各ズームレベルｚにおける焦点距離ｆが計算された、バイタルサイン取得カメラ１７６の較正に基づいてよい。いくつかの実施形態では、上記式（１）〜（３）のような式を使用して、画像座標空間の差を、バイタルサイン取得カメラ１７６のＰＴＺ空間にマッピングすることができる。様々な実施形態では、マッピングは、パンの変化（δθ）、チルトの変化（δφ）及び／又はズームの変化（δｚ）を含み得る。
【００３２】
ブロック４１２において、システムは、ブロック４１０のマッピング（例えばδθ、δφ、δｚ）に基づいて、バイタルサイン取得カメラ１７６の１つ以上のＰＴＺパラメータを変更することができる。ブロック４１４において、システムは、バイタルサイン取得カメラ１７６を作動させて患者から１つ又は複数のバイタルサインを目立たないように取得することができる。上述のように、これらのバイタルサインは、体温、脈拍数、末梢毛細血管酸素飽和度（「ＳｐＯ２」）、呼吸数、姿勢等を含むが、これらに限定されない。
【００３３】
図５は、例示的なコンピュータシステム５１０のブロック図である。コンピュータシステム５１０は典型的に、バスサブシステム５１２を介して複数の周辺デバイスと通信する少なくとも１つのプロセッサ５１４を含む。本明細書で使用されるとき、「プロセッサ」という用語は、例えばマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、他の同様のデバイス及びそれらの組合せ等の、本明細書で説明されるＣＤＳシステムに属する様々な機能を実行することができる様々なデバイスを包含するように理解されよう。これらの周辺デバイスは、例えばメモリサブシステム５２５及びファイルストレージサブシステム５２６を含むデータ保持サブシステム５２４、ユーザインタフェース出力装置５２０、ユーザインタフェース入力装置５２２及びネットワークインタフェースサブシステム５１６を含むことができる。入力及び出力装置は、ユーザがコンピュータシステム５１０と対話することを可能にする。ネットワークインタフェースサブシステム５１６は、外部ネットワークへのインタフェースを提供し、他のコンピュータシステム内の対応するインタフェースデバイスに結合される。
【００３４】
ユーザインタフェース入力装置５２２は、キーボードや、マウス、トラックボール、タッチパッド又はグラフィックスタブレットといったポインティングデバイス、スキャナ、ディスプレイに組み込まれたタッチスクリーン、音声認識システム、マイク及び／又は他のタイプの入力装置等のオーディオ入力装置を含んでよい。一般に、「入力装置」という用語の使用は、すべての可能なタイプの装置及びコンピュータシステム５１０内又は通信ネットワーク上に情報を入力する方法を含むように意図される。
【００３５】
ユーザインタフェース出力装置５２０は、ディスプレイサブシステム、プリンタ、ファクシミリ又はオーディオ出力装置等の非視覚的ディスプレイを含んでよい。ディスプレイサブシステムは、陰極線管（ＣＲＴ）や、液晶ディスプレイのようなフラットパネルデバイス、投影デバイス又は可視画像を生成するためのなんらかの他の機構を含んでよい。ディスプレイサブシステムはまた、例えばオーディオ出力装置を介するような非視覚的表示を提供してもよい。一般に、「出力装置」という用語の使用は、すべての可能なタイプの装置及びコンピュータシステム５１０からユーザ又は別の機械又はコンピュータシステムに情報を出力する方法を含むように意図される。
【００３６】
データ保持システム５２４は、本明細書で説明されるモジュールの一部又はすべての機能性を提供するプログラミング及びデータ構造を記憶する。例えばデータ保持システム５２４は、方法４００の選択された態様を実行するか、かつ／又はバイタルサイン取得カメラ１７６又は該バイタルサイン取得カメラ１７６の動作を制御するコンピュータデバイスの１つ以上の構成要素を実装するロジックを含んでもよい。
【００３７】
これらのソフトウェアモジュールは、一般に、プロセッサ５１４単独で又は他のプロセッサとの組合せによって実行される。ストレージサブシステムにおいて使用されるメモリ５２５は、プログラム実行中に命令及びデータを記憶するためのメインランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５３０、固定の命令が記憶される読取専用メモリ（ＲＯＭ）５３２及び（追加的に又は代替的に少なくとも１つのプロセッサ５１４と一体化してもよい）命令／データキャッシュ等の他のタイプのメモリを含む、複数のメモリを含むことができる。ファイルストレージサブシステム５２６は、プログラム及びデータファイルのための永続的ストレージを提供することができ、ハードディスクドライブ、関連する取り外し可能媒体とともにフロッピーディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、光学ドライブ又は取り外し可能媒体カートリッジを含んでよい。特定の実装の機能を実装するモジュールは、ファイルストレージサブシステム５２６によってデータ保持システム５２４に格納されてもよく、あるいはプロセッサ５１４によってアクセス可能な他のマシンに格納されてもよい。本明細書で使用されるとき、「非一時的コンピュータ読取可能媒体」は、揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ及びＳＲＡＭ）と不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリ、磁気ストレージ及び光学ストレージ）の双方を包含するが、一時的な信号を除外することが理解されよう。
【００３８】
バスサブシステム５１２は、コンピュータシステム５１０の様々なコンポーネント及びサブシステムが、意図したとおりに互いに通信できるようにする機構を提供する。バスサブシステム５１２は単一のバスとして概略的に示されているが、バスサブシステムの代替的実装は複数のバスを使用してよい。
【００３９】
コンピュータシステム５１０は、ワークステーション、サーバ、計算クラスタ、ブレードサーバ、サーバファーム又は任意の他のデータ処理システム又は演算装置を含む様々なタイプとすることができる。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム５１０は、クラウドコンピューティング環境内で実装されてよい。コンピュータ及びネットワークの絶え間なく変化する性質のため、図４に図示されるコンピュータシステム５１０の説明は、いくかの実装を説明するための特定の例としてのみ意図される。コンピュータシステム５１０の他の多くの構成は、図５に示されるコンピュータシステムよりも多くの又は少ない構成要素を有することが可能である。
【００４０】
図６は、本明細書で説明される様々な実施形態で利用され得るバイタルサイン取得カメラ６７６の第１実施形態の概略図を示す。患者等の生物６８４から反射される、電磁放射線６８２、特に可視及び赤外波長範囲の光が、カメラ６７６によって受け取られて評価され、生物６８４の生体測定信号６９８を生成する。カメラ６７６は、概ね５５０ｎｍまで及び／又は約６００ｎｍまで及び／又は６５０ｎｍまでの波長範囲で、入射電磁放射線６８２内の入射可視光をブロックするためのフィルタ６８６を含むことができる。次いで、フィルタされた入射光６８８が色センサ６９０によって感知される。色センサ６９０は、例えば２つの別個の色検出器６９３、６９４（又はそのような色検出器のアレイ）を使用することによって、少なくとも２つの異なる色信号６９２Ａ、６９２Ｂを生成する。組合せユニット６９５は、例えば線形結合（linear  combination）によって色信号６９２Ａ、６９２Ｂを組み合わせることにより、少なくとも１つの組合せ色信号６９６を生成する。最後に、処理ユニット６９７が、組合せ色信号６９６を処理し、生物６８４の少なくとも１つの生体測定信号６９８を抽出するために提供される。組合せユニット６９５及び処理ユニット６９７は、いくつかの実施形態において、共通プロセッサ６９９によって、例えばプロセッサの処理要素として実現されてよく、あるいは従来のプロセッサ上のソフトウェアで実現されてもよい。しかしながら、これらは、異なる方法で、例えば専用のハードウェア要素として実現されてもよい。
【００４１】
図７は、本明細書で説明される様々な実施形態で利用され得るカメラ７７６'の第２実施形態を概略的に示す。図７は、任意選択で（この実施形態及び／又は他の実施形態において）追加のフィルタ７８６’が設けられてもよいことを示している。この場合、フィルタ７８６’は、色センサ７９０に到達する前に、少なくとも１１００ｎｍを超える波長範囲、特に少なくとも１０００ｎｍを超える波長範囲の入射光をブロックするように構成される。一般的に、これらの色センサ、例えばイメージングシリコンセンサは、より長い波長に向かって自然に減少する感度を示すが、そのような追加のフィルタ７８６'は、上述の上限閾値波長よりも上のフィルタリングされた入射光７８８内の信号寄与がブロックされる、すなわち、水吸収が支配的になる信号寄与が、２回フィルタリングされた入射光７８８'内でブロックされることを保証することができる。
【００４２】
さらに、この実施形態では、色センサ７９０は、例えば光検出器７９５（又はより一般的には、イメージセンサ）の前に設けられた３つの異なる色フィルタ領域を有する色フィルタアレイ７９３を使用することによって、３つの異なる色信号７９２Ａ、７９２Ｂ、７９２Ｃを生成する。このような色センサ（例えば２つの色フィルタ領域のみを有する色フィルタアレイを含む）も、図６に示される実施形態で使用することができる。いくつかの実施形態では、色センサ７９０は、ＲＧＢ色センサによって従来から提供されるような、赤色信号７９２Ａ、緑色信号７９２Ｂ及び青色信号７９２Ｃを生成する色フィルタアレイを含んでもよい。３つの色信号７９２Ａ、７９２Ｂ、７９２Ｃから、組合せユニット７９５は、その３つの色信号７９２Ａ、７９２Ｂ、７９２Ｃのうちの少なくとも２つの異なる組合せ、特に線形結合を作ることによって、２つの組合せ色信号７９６Ａ、７９６Ｂを生成する。これらの２つの組合せ色信号７９６Ａ、７９６Ｂから、処理ユニットは最終的に、生物７８４から所望の生体測定信号７９８を抽出する。
【００４３】
いくつかの実施形態が本明細書で説明されて図示されているが、当業者は、機能を実行し及び／又は本明細書で説明される結果及び／又は利点の１つ以上を得るための、様々な他の手段及び／又は構造を容易に想像し、そのような変形及び／又は修正の各々は、本明細書で説明される実施形態の範囲内にあるとみなされる。より一般的には、当業者は、本明細書で説明されるすべてのパラメータ、寸法、材料及び／又は構成が例示的であるように意図され、実際のパラメータ、寸法、材料及び／又は構成は本教示が使用される特定の１つ又は複数の用途に依存することを容易に理解するであろう。当業者は、本明細書で説明される特定の実施形態の多くの等価物を認識し、あるいは日常的実験のみを用いて確かめることができるであろう。したがって、上述の実施形態は単なる提示として提示され、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内で、実施態様は、具体的に説明又は特許請求されるもの以外の方法で実施されてもよいことが理解されよう。本開示の発明的実施形態は、本明細書で説明される各個々の特徴、システム、製品、材料、キット及び／又は方法に向けられる。加えて、２つ以上のこのような特徴、システム、製品、材料、キット及び／又は方法の組合せは、そのような特徴、システム、製品、材料、キット及び／又は方法が相互に矛盾しなければ、本開示の範囲内に含まれる。
【００４４】
本明細書で定義されて用いられるすべての定義は、辞書的定義、参照によって組み込まれた文献における定義及び／又は定義された用語の通常の意味を支配するように理解されるべきである。
【００４５】
明細書及び特許請求の範囲で使用されるとき、不定冠詞「a」及び「an」は、そうでないことが明示的に指示されない限り、「少なくとも１つ」を意味するように理解されるべきである。
【００４６】
明細書及び特許請求の範囲で使用されるとき、「及び／又は」というフレーズは、そのように連結される要素の「いずれか又は双方」、すなわち、一部の場合には連結して存在し、他の場合には非連結的に存在する要素を意味するように理解されるべきである。「及び／又は」で列挙される複数の要素は同じように解釈されるべきである、すなわち、そのように連結される要素の「１つ又は複数」と解釈されるべきである。「及び／又は」節によって具体的に特定される要素以外の要素も、具体的に特定される要素と関連するか関連しないかに関わらず、任意選択で存在してもよい。したがって、非限定的例として、「Ａ及び／又はＢ」への言及は、「含む（comprising）」等のオープンエンドの言語と組み合わせて使用されるとき、一実施形態では、Ａのみ（任意選択でＢ以外の要素を含む）；別の実施形態では、Ｂのみ（任意選択でＡ以外の要素を含む）；更に別の実施形態では、ＡとＢの双方（任意選択で他の要素を含む）を指す可能性がある。
【００４７】
明細書及び特許請求の範囲で使用されるとき、「又は（or）」は、上記に定義される「及び／又は」と同じ意味を有するように理解されるべきである。例えばリスト内の項目を分離するとき、「又は」や「及び／又は」は、包括的であるように、すなわち、複数の要素又は要素のリストのうち少なくとも１つだけでなく、２つ以上も含み、任意選択で列挙されていない追加の項目も含むように解釈されるべきである。例えば「のうちのただ１つ」及び「のうちのちょうど１つ」、あるいは特許請求の範囲で使用されるときの「から成る」のように、そうでないことを明確に示す用語だけが、複数の要素又は要素のリスト内の正確に１つの要素の包含を指すであろう。一般に、本明細書において使用される「又は」という用語は、「いずれか」、「のうちの１つ」、「のうちのただ１つ」又は「のうちのちょうど１つ」といった排他的用語が先行するときのみ、排他的代替物（すなわち、一方又は他方であるが双方ではない）を示すように解釈されるべきである。特許請求の範囲で使用されるとき、「本質的に〜からなる」という用語は、特許法の分野において使用される場合の通常の意味を有するものとする。
【００４８】
明細書及び特許請求の範囲で使用されるとき、１つ以上の要素のリストに関連する「少なくとも１つ」というフレーズは、要素リスト内のいずれか１つ以上の要素から選択される少なくとも１つを意味するように理解されるべきであるが、必ずしも、要素リスト内に具体的に列挙されるそれぞれの及びすべての要素の少なくとも１つを含む必要はなく、要素リスト内の要素の任意の組合せを除外しない。この定義は、「少なくとも１つ」というフレーズが言及する要素リスト内で具体的に特定される要素以外の要素が、具体的に特定されたそれらの要素に関連するか関連しないかに関わらず、任意選択で存在し得ることを許容する。したがって、非限定的例として、「Ａ及びＢの少なくとも１つ」（あるいは同等に「Ａ又はＢの少なくとも１つ」、あるいは同等に、「Ａ及び／又はＢの少なくとも１つ」）は、一実施形態では、少なくとも１つ、任意選択で２つ以上のＡを含み、Ｂは存在しないこと（任意選択でＢ以外の要素を含む）；別の実施形態では、少なくとも１つ、任意選択で２つ以上のＢを含み、Ａは存在しないこと（任意選択でＡ以外の要素を含む）；更に別の実施形態では、少なくとも１つ、任意選択で２つ以上のＡを含み、少なくとも１つ、任意選択で２つ以上のＢを含むこと（任意選択で他の要素を含む）等を指すことができる。
【００４９】
また、反対のことが明示的に示されない限り、２つ以上のステップ又は動作を含む本明細書の特許請求に係る任意の方法において、その方法のステップ又は動作の順序は、その方法のステップ又は動作が記載される順序に必ずしも限定されないことも理解されたい。
【００５０】
特許請求の範囲及び上記の明細書において「含む（comprising）」、「含む（including）」、「担持する（carrying）」、「有する（having）」、「包含する（containing）」、「関与する（involving）」、「保持する（holding）」、「から構成される（composed  of）」等のようなすべての移行句は、オープンエンドである、すなわち、そのようなものを含むが限定されないことを意味するように理解されるべきである。「から成る（consisting  of）」及び「本質的に〜から成る（consisting  essentially  of）」という移行句のみが、それぞれ、米国特許庁特許審査手続マニュアル、セクション２１１１．０３に規定されるクローズ又はセミクローズの移行句であるものとする。特許協力条約（「ＰＣＴ」）の規則６.２（ｂ）に従って特許請求の範囲で使用される特定の表現及び参照符号は、その範囲を制限しないことを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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