(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸数を計測する対象となる対象人物を撮影した撮影画像であって、当該撮影画像内の各画素の深度を示す深度データを含む撮影画像を取得する画像取得部と、
取得した前記撮影画像内において、前記対象人物の写る人物領域を抽出する人物領域抽出部と、
抽出した前記人物領域から、前記対象人物の呼吸数を計測する計測領域を選定する計測領域選定部と、
前記撮影画像内で選定された前記計測領域に含まれる各画素の深度を用いて、実空間上における前記計測領域の変動を測定し、測定した前記計測領域の実空間上における変動に基づいて、前記対象人物の呼吸数を計測する呼吸数計測部と、
を備え、
前記計測領域について、前記計測領域の候補となる複数の候補領域が前記対象人物の身体上に予め設定されており、当該複数の候補領域には、前記計測領域として選定するための優先順位が予め定められており、
前記計測領域選定部は、前記複数の候補領域の優先順位に基づいて、抽出した前記人物領域に写る１又は複数の候補領域の中から、前記対象人物の呼吸数を計測する前記計測領域を選定し、
前記呼吸数計測部は、
前記計測領域に含まれる各画素の深度に基づいて、前記計測領域内の複数の計測点それぞれの変位を取得し、
取得した複数の計測点それぞれの変位の平均値を算出し、
前記複数の計測点それぞれの変位を前記算出した平均値で減算することにより、前記複数の計測点それぞれの相対変位を算出し、
前記複数の計測点それぞれの相対変位に基づいて、前記対象人物の前記呼吸数を計測する、
呼吸検知装置。
【請求項２】
前記複数の候補領域のうち少なくとも一つの候補領域は、前記対象人物の胸郭又は肩部に設定される、
請求項１に記載の呼吸検知装置。
【請求項３】
前記撮影画像は、前記深度データを取得可能に構成された撮影装置であって、浴室に居る対象人物を撮影するために該浴室に設置された撮影装置により撮影される、
請求項１又は２に記載の呼吸検知装置。
【請求項４】
前記計測された呼吸数が所定回数以下である場合、前記対象人物の異常を検知したことを通知する通知部を更に備える、
請求項１から３のいずれか１項に記載の呼吸検知装置。
【請求項５】
コンピュータが、
呼吸数を計測する対象となる対象人物を撮影した撮影画像であって、当該撮影画像内の各画素の深度を示す深度データを含む撮影画像を取得するステップと、
取得した前記撮影画像内において、前記対象人物の写る人物領域を抽出するステップと、
抽出した前記人物領域から、前記対象人物の呼吸数を計測する計測領域を選定するステップと、
前記撮影画像内で選定された前記計測領域に含まれる各画素の深度を用いて、実空間上における前記計測領域の変動を測定し、測定した前記計測領域の実空間上における変動に基づいて、前記対象人物の呼吸数を計測するステップと、
を実行する呼吸検知方法であって、
前記計測領域について、前記計測領域の候補となる複数の候補領域が前記対象人物の身体上に予め設定されており、当該複数の候補領域には、前記計測領域として選定するための優先順位が予め定められており、
前記計測領域を選定するステップでは、前記複数の候補領域の優先順位に基づいて、抽出した前記人物領域に写る１又は複数の候補領域の中から、前記対象人物の呼吸数を計測する前記計測領域を選定し、
前記呼吸数を計測するステップでは、
前記計測領域に含まれる各画素の深度に基づいて、前記計測領域内の複数の計測点それぞれの変位を取得し、
取得した複数の計測点それぞれの変位の平均値を算出し、
前記複数の計測点それぞれの変位を前記算出した平均値で減算することにより、前記複数の計測点それぞれの相対変位を算出し、
前記複数の計測点それぞれの相対変位に基づいて、前記対象人物の前記呼吸数を計測する、
呼吸検知方法。
【請求項６】
コンピュータに、
呼吸数を計測する対象となる対象人物を撮影した撮影画像であって、当該撮影画像内の各画素の深度を示す深度データを含む撮影画像を取得するステップと、
取得した前記撮影画像内において、前記対象人物の写る人物領域を抽出するステップと、
抽出した前記人物領域から、前記対象人物の呼吸数を計測する計測領域を選定するステップと、
前記撮影画像内で選定された前記計測領域に含まれる各画素の深度を用いて、実空間上における前記計測領域の変動を測定し、測定した前記計測領域の実空間上における変動に基づいて、前記対象人物の呼吸数を計測するステップと、
を実行させるための呼吸検知プログラムであって、
前記計測領域について、前記計測領域の候補となる複数の候補領域が前記対象人物の身体上に予め設定されており、当該複数の候補領域には、前記計測領域として選定するための優先順位が予め定められており、
前記計測領域を選定するステップでは、前記複数の候補領域の優先順位に基づいて、抽出した前記人物領域に写る１又は複数の候補領域の中から、前記対象人物の呼吸数を計測する前記計測領域を選定し、
前記呼吸数を計測するステップでは、
前記計測領域に含まれる各画素の深度に基づいて、前記計測領域内の複数の計測点それぞれの変位を取得し、
取得した複数の計測点それぞれの変位の平均値を算出し、
前記複数の計測点それぞれの変位を前記算出した平均値で減算することにより、前記複数の計測点それぞれの相対変位を算出し、
前記複数の計測点それぞれの相対変位に基づいて、前記対象人物の前記呼吸数を計測する、
呼吸検知プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼吸検知装置、呼吸検知方法、及び呼吸検知プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、対象人物をカメラによって撮影し、得られた画像データを解析することで当該対象人物のバイタルサインを非接触で測定する方法が開発されている。例えば、特許文献１では、対象人物の肩部から胸部下部までを撮影し、撮影した領域の画像濃度の変化から呼気と吸気とを計測し、これによって、当該対象人物の呼吸数を算出する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２１８５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
画像解析に基づいて対象人物の呼吸数を計測する従来の技術では、呼吸数を正確に測定するため、計測領域が非常に限定的であった。すなわち、対象人物の胸郭が所定の角度で撮影できない場合には、対象人物の呼吸数を計測することができなかった。そのため、従来のシステムでは、次のような問題点が生じることを本件発明者らは見出した。
【０００５】
すなわち、浴室に入る場合等、急激な温度変化が生じる場合に、人間は、体調を崩し、最悪のケースでは呼吸停止に至る可能性がある。このような呼吸停止を画像解析に基づいて監視することができれば、非常に有益である。しかしながら、このような場面では、監視の対象となる対象人物は、カメラの撮影範囲を比較的に自由に動き回る。そのため、計測領域が非常に限定的である従来のシステムでは、比較的に自由に動き回る対象人物の呼吸数を計測することは出来ず、このような場面に利用できないという問題点があることを本件発明者は見出した。
【０００６】
本発明は、一側面では、このような点を考慮してなされたものであり、その目的は、比較的に自由に動き回る対象人物の呼吸数を計測することのできるシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
【０００８】
すなわち、本発明の一側面に係る呼吸検知装置は、呼吸数を計測する対象となる対象人物を撮影した撮影画像であって、当該撮影画像内の各画素の深度を示す深度データを含む撮影画像を取得する画像取得部と、取得した前記撮影画像内において、前記対象人物の写る人物領域を抽出する人物領域抽出部と、抽出した前記人物領域から、前記対象人物の呼吸数を計測する計測領域を選定する計測領域選定部と、前記撮影画像内で選定された前記計測領域に含まれる各画素の深度を用いて、実空間上における前記計測領域の変動を測定し、測定した前記計測領域の実空間上における変動に基づいて、前記対象人物の呼吸数を計測する呼吸数計測部と、を備える。そして、前記計測領域について、前記計測領域の候補となる複数の候補領域が前記対象人物の身体上に予め設定されており、また、当該複数の候補領域には、前記計測領域として選定するための優先順位が予め定められており、前記計測領域選定部は、前記複数の候補領域の優先順位に基づいて、抽出した前記人物領域に写る１又は複数の候補領域の中から、前記対象人物の呼吸数を計測する前記計測領域を選定する。
【０００９】
上記構成では、対象人物の呼吸数の測定に、各画素の深度を示す深度データを含む撮影画像が用いられる。この各画素の深度は、撮影装置から被写体までの深さを示す。より詳細には、被写体の深度は、当該被写体の表面に対して取得される。すなわち、深度データを利用すれば、実空間上における被写体表面の位置を特定することができる。そのため、この深度データを利用すれば、対象人物に対する撮影装置の視野方向（視点）によらず、当該被写体の実空間（三次元空間）上の状態を解析することができる。したがって、上記構成によれば、対象人物に対する撮影装置の視野方向（視点）に依存することなく、取得された撮影画像から対象人物の呼吸数を計測することができる。
【００１０】
加えて、上記構成では、呼吸数を計測する計測領域の候補となる候補領域が、対象人物の身体上に複数設定されており、また、当該複数の候補領域には、計測領域として選定するための優先順位が予め定められている。そして、その優先順位に従って、撮影画像（人物領域）内に写る１又は複数の候補領域の中から計測領域が選定される。そのため、上記構成によれば、撮影画像内に少なくとも１つの候補領域が写っていれば、対象人物の呼吸数を計測することができる。したがって、上記構成によれば、比較的に自由に動き回る対象人物の呼吸数を計測可能なシステムを提供することができる。
【００１１】
また、上記一側面に係る呼吸検知装置の別の形態として、前記呼吸数計測部は、前記計測領域に含まれる各画素の深度に基づいて、前記計測領域内の複数の計測点それぞれの変位を取得し、取得した複数の計測点それぞれの変位の平均値を算出し、前記複数の計測点それぞれの変位を前記算出した平均値で減算することにより、前記複数の計測点それぞれの相対変位を算出し、前記複数の計測点それぞれの相対変位に基づいて、前記対象人物の前記呼吸数を計測してもよい。
【００１２】
当該構成では、計測領域内の複数の計測点の変動に基づいて、対象人物の呼吸数が計測される。ここで、呼吸による動作は、各計測点を分散する方向（例えば、放射方向）に変位させる傾向にある。すなわち、呼吸動作による各計測点の変位はうち消し合う関係になる。一方、対象人物が移動する等、呼吸に無関係な動作は、各計測点を同一方向に変位させる傾向にある。すなわち、呼吸に無関係な動作による各計測点の変位は加算し合う関係になる。したがって、各計測点の変位の平均値は、理想的には、呼吸に無関係な動作を示す。よって、当該構成によれば、各計測点の変位を当該変位の平均値で減算することで、呼吸に無関係な動作による変位の影響を除外することができ、これによって、対象人物の呼吸数を比較的正確に測定することができる。
【００１３】
また、上記一側面に係る呼吸検知装置の別の形態として、前記複数の候補領域のうち少なくとも一つの候補領域は、前記対象人物の胸郭又は肩部に設定されてよい。対象人物の身体部位のうち胸郭及び肩部は、撮影画像に比較的に写りやすく、かつ、呼吸に基づく変動が生じ易い。したがって、当該構成によれば、計測領域の呼吸に基づく変動が捕捉しやすいため、対象人物の呼吸数を比較的正確に測定することができる。
【００１４】
また、上記一側面に係る呼吸検知装置の別の形態として、前記撮影画像は、前記深度データを取得可能に構成された撮影装置であって、浴室に居る対象人物を撮影するために該浴室に設置された撮影装置により撮影されたものであってよい。当該構成によれば、急激な温度変化の生じやすい浴室での対象人物の呼吸状態を監視するシステムを構築することができる。
【００１５】
また、上記一側面に係る呼吸検知装置の別の形態として、上記呼吸検知装置は、前記計測された呼吸数が所定回数以下である場合、前記対象人物の異常を検知したことを通知する通知部を更に備えてもよい。当該構成によれば、対象人物の呼吸が停止した場合等、対象人物に異常事態が発生した場合に、当該異常事態を検知し、検知した異常事態を報知することができる。
【００１６】
なお、対象人物の異常を検知したことを通知する通知先及び通知方法は、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、当該通知は、対象人物の行動を見守る見守り者に対して行われてよい。対象人物が、入院患者、施設入居者、要介護者等である場合は、当該見守り者は、例えば、看護師、施設職員、介護者等である。また、当該通知は、ナースコール等の施設に設置された設備と連携して行われてもよい。
【００１７】
なお、上記各形態に係る呼吸検知装置の別の形態として、以上の各構成を実現する情報処理システムであってもよいし、情報処理方法であってもよいし、プログラムであってもよいし、このようなプログラムを記録したコンピュータその他装置、機械等が読み取り可能な記憶媒体であってもよい。ここで、コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体とは、プログラム等の情報を、電気的、磁気的、光学的、機械的、又は、化学的作用によって蓄積する媒体である。また、情報処理システムは、１又は複数の情報処理装置によって実現されてもよい。
【００１８】
例えば、本発明の一側面に係る呼吸検知方法は、コンピュータが、呼吸数を計測する対象となる対象人物を撮影した撮影画像であって、当該撮影画像内の各画素の深度を示す深度データを含む撮影画像を取得するステップと、取得した前記撮影画像内において、前記対象人物の写る人物領域を抽出するステップと、抽出した前記人物領域から、前記対象人物の呼吸数を計測する計測領域を選定するステップと、前記撮影画像内で選定された前記計測領域に含まれる各画素の深度を用いて、実空間上における前記計測領域の変動を測定し、測定した前記計測領域の実空間上における変動に基づいて、前記対象人物の呼吸数を計測するステップと、を実行する情報処理方法であって、前記計測領域について、前記計測領域の候補となる複数の候補領域が前記対象人物の身体上に予め設定されており、当該複数の候補領域には、前記計測領域として選定するための優先順位が予め定められており、前記計測領域を選定するステップでは、前記複数の候補領域の優先順位に基づいて、抽出した前記人物領域に写る１又は複数の候補領域の中から、前記対象人物の呼吸数を計測する前記計測領域を選定する、情報処理方法である。
【００１９】
また、例えば、本発明の一側面に係る呼吸検知プログラムは、コンピュータに、呼吸数を計測する対象となる対象人物を撮影した撮影画像であって、当該撮影画像内の各画素の深度を示す深度データを含む撮影画像を取得するステップと、取得した前記撮影画像内において、前記対象人物の写る人物領域を抽出するステップと、抽出した前記人物領域から、前記対象人物の呼吸数を計測する計測領域を選定するステップと、前記撮影画像内で選定された前記計測領域に含まれる各画素の深度を用いて、実空間上における前記計測領域の変動を測定し、測定した前記計測領域の実空間上における変動に基づいて、前記対象人物の呼吸数を計測するステップと、を実行させるためのプログラムであって、前記計測領域について、前記計測領域の候補となる複数の候補領域が前記対象人物の身体上に予め設定されており、当該複数の候補領域には、前記計測領域として選定するための優先順位が予め定められており、前記計測領域を選定するステップでは、前記複数の候補領域の優先順位に基づいて、抽出した前記人物領域に写る１又は複数の候補領域の中から、前記対象人物の呼吸数を計測する前記計測領域を選定する、プログラムである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、比較的に自由に動き回る対象人物の呼吸数を計測可能なシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明が適用される場面の一例を模式的に例示する。
【図２】図２は、実施の形態に係る呼吸検知装置のハードウェア構成を例示する。
【図３】図３は、実施の形態に係るカメラにより取得される深度と被写体との関係を例示する。
【図４】図４は、実施の形態に係る呼吸検知装置の機能構成を例示する。
【図５】図５は、実施の形態に係る候補領域設定情報のデータ構成を例示する。
【図６】図６は、実施の形態に係る呼吸検知装置による呼吸数の測定に関する処理手順を例示する。
【図７Ａ】図７Ａは、実施の形態に係るカメラにより取得される撮影画像を例示する。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施の形態に係るカメラにより取得される撮影画像を例示する。
【図８】図８は、実施の形態に係る撮影画像内の座標関係を例示する。
【図９】図９は、実施の形態に係る撮影画像の任意の点（画素）とカメラとの実空間内での位置関係を例示する。
【図１０Ａ】図１０Ａは、実施の形態に係るカメラにより取得される撮影画像を模式的に例示する。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、実施の形態に係るカメラにより取得される撮影画像を模式的に例示する。
【図１１】図１１は、呼吸動作に基づく計測領域内の各計測点の変位を模式的に例示する。
【図１２】図１２は、呼吸動作以外の動作に基づく計測領域内の各計測点の変位を模式的に例示する。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。なお、本実施形態において登場するデータを自然言語により説明しているが、より具体的には、コンピュータが認識可能な疑似言語、コマンド、パラメタ、マシン語等で指定される。
【００２３】
§１  適用場面
まず、図１を用いて、本発明が適用する場面について説明する。図１は、本実施形態に係る呼吸検知装置１が用いられる場面の一例を示す。本実施形態に係る呼吸検知装置１は、カメラ２によって対象人物を撮影し、それにより得られた撮影画像３を解析することで、当該対象人物の呼吸数を計測する情報処理装置である。そのため、本実施形態に係る呼吸検知装置１は、対象人物の呼吸数を計測する場面で広く利用可能である。
【００２４】
具体的には、まず、本実施形態に係る呼吸検知装置１は、呼吸数を計測する対象となる対象人物を撮影した撮影画像３をカメラ２から取得する。図１で例示される場面では、対象人物は浴室内に居り、カメラ２は、このような対象人物を撮影するため、浴室に設置されている。ただし、対象人物の状態は、このような状態に限られなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。
【００２５】
カメラ２は、撮影画像３内の各画素に対応する深度を示す深度データを取得可能に構成される。本実施形態では、カメラ２は、各画素の深度を取得可能なように、被写体の深度を測定する深度センサ（後述する深度センサ２１）を含んでいる。本実施形態に係る呼吸検知装置１は、このようなカメラ２と接続し、呼吸数を計測する対象となる対象人物を撮影した撮影画像３を取得する。
【００２６】
取得される撮影画像３は、画素毎に得られる深度を示す深度データを含んでいる。この撮影画像３は、撮影範囲内の被写体の深度を示すデータを含んでいればよく、そのデータ形式は実施の形態に応じて適宜選択可能である。
【００２７】
例えば、撮影画像３は、撮影範囲内の被写体の深度が二次元状に分布したデータ（例えば、深度マップ）であってもよい。また、例えば、撮影画像３は、深度データとともに、ＲＧＢ画像を含んでもよい。更に、例えば、撮影画像３は、呼吸数を計測可能であれば、動画像で構成されてもよいし、複数枚の静止画像で構成されてもよい。
【００２８】
次に、呼吸検知装置１は、取得した撮影画像３内において対象人物の写る人物領域を抽出する。そして、呼吸検知装置１は、対象人物の呼吸数を計測する計測領域を抽出した人物領域から選定する。
【００２９】
ここで、図１に例示されるように、本実施形態では、計測領域について、当該計測領域の候補となる複数の候補領域３１が対象人物の身体上に予め設定されている。加えて、複数の候補領域３１には、計測領域として選定するための優先順位が予め定められている。そこで、呼吸検知装置１は、当該予め定められた優先順位に基づいて、抽出した人物領域に写る１又は複数の候補領域３１の中から、対象人物の呼吸数を計測する計測領域を選定する。
【００３０】
そして、呼吸検知装置１は、選定した計測領域の変動に基づいて、対象人物の呼吸数を計測する。上記のとおり、撮影画像３は、各画素の深度を示す深度データを含んでいる。そのため、呼吸検知装置１は、この深度データを利用することで、撮影画像３内に写る被写体の実空間上の位置を特定することができる。
【００３１】
より詳細には、被写体の深度は、当該被写体の表面に対して取得される。すなわち、呼吸検知装置１は、深度データの示す各画素の深度を参照することで、実空間上における被写体表面の位置を特定することができる。
【００３２】
そこで、呼吸検知装置１は、撮影画像３内で選定された計測領域に含まれる各画素の深度を用いて、実空間上における計測領域の位置を追跡することで、当該実空間上における計測領域の変動を測定する。そして、呼吸検知装置１は、測定した計測領域の実空間上における変動に基づいて、対象人物の呼吸数を計測する。
【００３３】
このように、本実施形態によれば、対象人物の呼吸数の計測に、各画素の深度を示す深度データを含む撮影画像３が用いられる。上記のとおり、各画素の深度は被写体表面に対して取得されるため、深度データを利用すれば、実空間上の被写体表面の位置を特定することができる。そのため、この深度データを利用すれば、対象人物に対するカメラ２の視野方向（視点）によらず、対象人物の実空間（三次元空間）上の状態を解析することができる。したがって、本実施形態によれば、対象人物に対するカメラ２の視野方向（視点）に依存することなく、取得された撮影画像３から対象人物の呼吸数を計測することができる。
【００３４】
加えて、本実施形態では、呼吸数を計測する計測領域の候補となる候補領域３１が、対象人物の身体上に複数設定されており、また、複数の候補領域３１には、計測領域として選定するための優先順位が予め定められている。そして、その優先順位に従って、撮影画像３（人物領域）内に写る１又は複数の候補領域３１の中から計測領域が選定される。そのため、本実施形態によれば、撮影画像３内に少なくとも１つの候補領域３１が写っていれば、対象人物の呼吸数を計測することができる。したがって、本実施形態によれば、対象人物が比較的自由に動き回っても、当該対象人物の呼吸数を計測することができる。
【００３５】
なお、図１の例では、対象人物の胸郭、右肩部、及び左肩部にそれぞれ１つの候補領域３１が設定されている。すなわち、図１の例では、対象人物の身体上に、合計３つの候補領域３１が予め設定されている。ただし、候補領域３１の数及び設置部位は、これらの例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。候補領域３１の数は、２つでもよいし、４つ以上であってもよい。また、各候補領域３１は、呼吸によって変動する身体部位に適宜設定される。例えば、各候補領域３１は、上半身、特に、腹部、胸郭、肩部、背部、側面部、頭部、顔面等に設定することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、カメラ２は、浴室に設置されている。より詳細には、カメラ２は、浴室の洗い場側の側壁に設置されている。しかしながら、カメラ２の設置場所は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、カメラ２は、浴槽側の側壁に設置されてもよい。また、浴室以外の場面で利用するため、カメラ２は、浴室以外の場所に設置されてもよい。
【００３７】
また、呼吸検知装置１の配置場所は、カメラ２から撮影画像３を取得可能であれば、実施の形態に応じて適宜決定可能である。例えば、呼吸検知装置１は、図１に例示されるように、カメラ２に近接するように配置されてもよい。また、呼吸検知装置１は、ネットワークを介してカメラ２と接続してもよく、当該カメラ２とは全く異なる場所に配置されてもよい。
【００３８】
§２  構成例
＜ハードウェア構成＞
次に、図２を用いて、呼吸検知装置１のハードウェア構成を説明する。図２は、本実施形態に係る呼吸検知装置１のハードウェア構成を例示する。呼吸検知装置１は、図２に例示されるように、ＣＰＵ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含む制御部１１、制御部１１で実行するプログラム５等を記憶する記憶部１２、画像の表示と入力を行うためのタッチパネルディスプレイ１３、音声を出力するためのスピーカ１４、外部装置と接続するための外部インタフェース１５、ネットワークを介して通信を行うための通信インタフェース１６、及び記憶媒体６に記憶されたプログラムを読み込むためのドライブ１７が電気的に接続されたコンピュータである。図２では、通信インタフェース及び外部インタフェースは、それぞれ、「通信Ｉ／Ｆ」及び「外部Ｉ／Ｆ」と記載されている。
【００３９】
なお、呼吸検知装置１の具体的なハードウェア構成に関して、実施形態に応じて、適宜、構成要素の省略、置換、及び追加が可能である。例えば、制御部１１は、複数のプロセッサを含んでもよい。また、例えば、タッチパネルディスプレイ１３は、それぞれ別個独立に接続される入力装置及び表示装置に置き換えられてもよい。また、例えば、スピーカ１４は省略されてもよい。また、例えば、スピーカ１４は、呼吸検知装置１の内部装置としてではなく、外部装置として呼吸検知装置１に接続されてもよい。また、呼吸検知装置１はカメラ２を内蔵してもよい。また、例えば、ドライブ１７は、外部インタフェース１５を介して接続されてもよいし、省略されてもよい。また、呼吸検知装置１は、複数の外部インタフェース１５を備えてもよく、複数種類の外部装置と接続してもよい。
【００４０】
本実施形態に係るカメラ２は、外部インタフェース１５を介して呼吸検知装置１に接続しており、呼吸数を計測する対象人物を撮影する。このカメラ２は、本発明の「撮影装置」に相当する。カメラ２の設置場所は、対象人物を撮影可能であれば特に限定されなくてよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、浴室における対象人物の呼吸状態を監視する場合には、図１で例示されるように、カメラ２は、浴室内に居る対象人物を撮影可能なように、浴室内に適宜設置される。
【００４１】
このカメラ２は、深度データを含む撮影画像３を撮影可能なように、被写体の深度を測定するための深度センサ２１を備えている。この深度センサ２１の種類及び測定方法は、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、深度センサ２１として、ＴＯＦ（Time Of Flight）方式等のセンサを挙げることができる。
【００４２】
ただし、カメラ２の構成は、深度を取得可能であれば、このような例に限定されず、実施の形態に応じて適宜選択可能である。例えば、カメラ２は、撮影範囲内の被写体の深度を特定することが可能なように、ステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、撮影範囲内の被写体を複数の異なる方向から撮影するため、当該被写体の深度を記録することができる。また、カメラ２は、撮影範囲内の被写体の深度を特定可能であれば、深度センサ２１単体に置き換わってもよい。
【００４３】
なお、対象人物を撮影する場所は暗い可能性がある。そこで、撮影場所の明るさに影響されずに深度を取得可能なように、深度センサ２１は、赤外線の照射に基づいて深度を測定する赤外線深度センサであってもよい。このような赤外線深度センサを含む比較的安価な撮影装置として、例えば、マイクロソフト社のKinect、ＡＳＵＳ社のXtion、Occipital社のStructure Sensorを挙げることができる。
【００４４】
ここで、図３を用いて、本実施形態に係る深度センサ２１によって測定される深度を詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る深度として扱うことが可能な距離の一例を示す。当該深度は、被写体の深さを表現する。図３で例示されるように、被写体の深さは、例えば、カメラ２と対象物との直線の距離Ａで表現されてもよいし、カメラ２の被写体に対する水平軸から下ろした垂線の距離Ｂで表現されてもよい。
【００４５】
すなわち、本実施形態に係る深度は、距離Ａであってもよいし、距離Ｂであってもよい。本実施形態では、距離Ｂを深度として扱うことにする。ただし、距離Ａ及び距離Ｂは、例えば、三平方の定理等に基づいて、互いに変換可能である。そのため、距離Ｂを用いた以降の説明は、そのまま、距離Ａに適用することが可能である。本実施形態に係る呼吸検知装置１は、このような深度を利用することで、呼吸数の計測を行う。
【００４６】
また、本実施形態では、記憶部１２には、各候補領域３１の設定を示す候補領域設定情報１２１とプログラム５とが記憶されている。候補領域設定情報１２１については後述する。プログラム５は、呼吸検知装置１に後述する呼吸数の計測に関する処理手順を実行させるためのプログラムであり、本発明の「呼吸検知プログラム」に相当する。このプログラム５は記憶媒体６に記録されていてもよい。
【００４７】
記憶媒体６は、コンピュータその他装置、機械等が記録されたプログラム等の情報を読み取り可能なように、当該プログラム等の情報を、電気的、磁気的、光学的、機械的又は化学的作用によって蓄積する媒体である。記憶媒体６は、本発明の「記憶媒体」に相当する。なお、図２は、記憶媒体６の一例として、ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のディスク型の記憶媒体を例示している。しかしながら、記憶媒体６の種類は、ディスク型に限定される訳ではなく、ディスク型以外であってもよい。ディスク型以外の記憶媒体として、例えば、フラッシュメモリ等の半導体メモリを挙げることができる。
【００４８】
また、このような呼吸検知装置１は、例えば、提供されるサービス専用に設計された装置であってもよいし、ＰＣ（Personal Computer）、タブレット端末等の汎用の装置であってもよい。更に、呼吸検知装置１は、１又は複数のコンピュータにより実装されてもよい。
【００４９】
＜機能構成例＞
次に、図４及び図５を用いて、呼吸検知装置１の機能構成を説明する。図４は、本実施形態に係る呼吸検知装置１の機能構成を例示する。また、図５は、本実施形態に係る候補領域設定情報１２１のデータ構成を例示する。本実施形態では、呼吸検知装置１の制御部１１は、記憶部１２に記憶されたプログラム５をＲＡＭに展開する。そして、制御部１１は、ＲＡＭに展開されたプログラム５をＣＰＵにより解釈及び実行して、各構成要素を制御する。これにより、呼吸検知装置１は、画像取得部１１１、人物領域抽出部１１２、計測領域選定部１１３、呼吸数計測部１１４及び通知部１１５を備えるコンピュータとして機能する。
【００５０】
画像取得部１１１は、カメラ２によって撮影された撮影画像３を取得する。取得される撮影画像３は、各画素の深度を示す深度データが含まれている。上記のとおり、この深度データによれば、撮影画像３内に写る被写体の実空間上の位置、より詳細には、実空間上における被写体表面の位置を特定することができる。
【００５１】
人物領域抽出部１１２は、取得した撮影画像３内において、対象人物の写る人物領域を抽出する。計測領域選定部１１３は、抽出した人物領域から、対象人物の呼吸数を計測する計測領域を選定する。
【００５２】
ここで、上記のとおり、計測領域の選定は、候補領域３１の中から行われる。そのため、当該計測領域について、複数の候補領域３１が対象人物の身体上に予め定められており、また、当該複数の候補領域３１には、計測領域として選定するための優先順位が予め定められている。本実施形態では、この各候補領域３１についての設定は、図５で例示される候補領域設定情報１２１として記憶部１２に記憶されている。
【００５３】
本実施形態に係る候補領域設定情報１２１を示すデータは、図５で例示されるように、候補領域ＩＤフィールド、位置フィールド、及び優先順位フィールドを含む。図５に例示されるテーブルでは、１行分のデータ（１レコード）が１候補領域分のデータに該当する。
【００５４】
候補領域ＩＤフィールドには、対象の候補領域３１を識別するための識別子（候補領域ＩＤ）が格納される。候補領域ＩＤは、各候補領域３１を識別可能であれば、任意に設定されてよい。
【００５５】
位置フィールドには、撮影画像３内に対象人物が現れた場合に、当該対象人物の身体上で候補領域３１の位置を特定するための位置情報が格納される。候補領域３１は、例えば、対象人物の上半身に適宜設定されてよく、候補領域３１の位置を指定（特定）する方法は、特に限定されなくてよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、候補領域３１の位置は、腹部、胸郭、肩部、背部等の身体部位に基づいて設定されてよい。
【００５６】
優先順位フィールドには、対象の候補領域３１の優先順位を示す値が格納される。各候補領域３１の優先順位は実施の形態に応じて適宜設定されてよい。ただし、本実施形態では、この優先順位に基づいて、呼吸数の計測領域が選定される。そのため、各候補領域３１の優先順位は、呼吸動作による変動が生じ易い身体部位に設定されている候補領域３１が優先的に計測領域として選定されるように設定されるのが好ましい。例えば、胸郭に設定された候補領域３１が他の身体部位に設定された候補領域３１よりも優先的に選定されるように、各候補領域３１の優先順位が設定されてよい。
【００５７】
なお、本実施形態では、各候補領域３１の設定が候補領域設定情報１２１として独立のデータで構成されている。しかしながら、各候補領域３１の設定は、プログラム５の一部（例えば、プログラム５内の分岐条件）に組み込まれてもよい。
【００５８】
また、図５では、候補領域設定情報１２１を示すデータは、テーブル形式で表現されている。しかしながら、候補領域設定情報１２１のデータ形式は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてもよい。候補領域設定情報１２１のデータ形式は、テーブル形式以外のデータ形式であってもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、候補領域設定情報１２１は、自装置内の記憶部１２に格納されている。しかしながら、候補領域設定情報１２１は、他の情報処理装置の記憶装置に格納されていてもよい。この場合、呼吸検知装置１は、例えば、ネットワークを介して、当該他の情報処理装置から候補領域設定情報１２１を取得してもよい。
【００６０】
また、候補領域設定情報１２１を示すデータのレコード構成は、図５の例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜設定されてもよい。更に、図５の各レコードに格納された値は、本実施形態に係る呼吸検知装置１の動作を説明するために便宜上に記載したものであり、このような例に限定される訳ではない。各レコードに格納される値は、実施の形態に応じて適宜決定されてよい。
【００６１】
図４に戻り、本実施形態では、以上のようにして、複数の候補領域３１と各候補領域３１の優先順位とが予め設定される。そして、計測領域選定部１１３は、複数の候補領域３１の優先順位に基づいて、抽出した人物領域に写る１又は複数の候補領域３１の中から、対象人物の呼吸数を計測する計測領域を選定する。
【００６２】
呼吸数計測部１１４は、撮影画像３内で選定された計測領域に含まれる各画素の深度を用いて、実空間上における計測領域の変動を測定し、測定した計測領域の実空間上における変動に基づいて、対象人物の呼吸数を計測する。通知部１１５は、計測された呼吸数が所定回数以下である場合、対象人物の異常を検知したことを通知する。
【００６３】
なお、本実施形態では、これらの機能がいずれも汎用のＣＰＵによって実現される例を説明している。しかしながら、これらの機能の一部又は全部が、１又は複数の専用のプロセッサにより実現されてもよい。また、呼吸検知装置１の機能構成に関して、実施形態に応じて、適宜、機能の省略、置換、及び追加が行われてもよい。例えば、異常検知の通知を行わない場合には、通知部１１５は省略されてもよい。各機能に関しては後述する動作例で詳細に説明する。
【００６４】
§３  動作例
次に、図６を用いて、呼吸検知装置１の動作例を説明する。図６は、呼吸検知装置１による呼吸数の計測に関する処理手順を例示する。なお、以下で説明する呼吸数の計測に関する処理手順は、本発明の「呼吸検知方法」に相当する。ただし、以下で説明する呼吸数の計測に関する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてもよい。また、以下で説明する処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換、及び追加が可能である。
【００６５】
（ステップＳ１０１）
ステップＳ１０１では、制御部１１は、画像取得部１１１として機能し、カメラ２により撮影された撮影画像３を取得する。撮影画像３を取得すると、制御部１１は、次のステップＳ１０２に処理を進める。
【００６６】
本実施形態では、カメラ２は、深度センサ２１を備えている。そのため、本ステップＳ１０１において取得される撮影画像３には、当該深度センサ２１により測定された各画素の深度を示す深度データが含まれている。制御部１１は、この深度データを含む撮影画像３として、例えば、図７Ａ及び図７Ｂで例示される撮影画像３を取得する。
【００６７】
図７Ａ及び図７Ｂは、深度データを含む撮影画像３の一例を示す。図７Ａの撮影画像３は、浴槽内の湯水に入浴者がつかっている場面を撮影したものである。また、図７Ｂの撮影画像３は、入浴者が洗い場にいる場面を撮影したものである。図７Ａ及び図７Ｂで例示される撮影画像３は、各画素の濃淡値が当該各画素の深度に応じて定められた画像である。黒色の画素ほど、カメラ２に近いことを示す。一方、白色の画素ほど、カメラ２から遠いことを示す。この撮影画像３は、深度画像と称されてもよい。
【００６８】
制御部１１は、この深度データに基づいて、各画素の写る対象の実空間での位置を特定することができる。すなわち、制御部１１は、撮影画像３内の各画素の座標（二次元情報）と深度とから、当該各画素内に写る被写体の三次元空間（実空間）での位置を特定することができる。以下、図８及び図９を用いて、制御部１１が各画素の実空間上での位置を特定する計算例を示す。
【００６９】
図８は、撮影画像３内の座標関係を模式的に例示する。また、図９は、撮影画像３の任意の画素（点ｓ）とカメラ２との実空間内での位置関係を模式的に例示する。なお、図８の左右方向は、図９の紙面に垂直な方向に対応する。すなわち、図９で表れている撮影画像３の長さは、図８で例示される縦方向の長さ（Ｈピクセル）に対応する。また、図８で例示される横方向の長さ（Ｗピクセル）は、図１で表れていない撮影画像３の紙面垂直方向の長さに対応する。
【００７０】
ここで、図８で例示されるように、撮影画像３の任意の画素（点ｓ）の座標を（ｘs，ｙs）とし、カメラ２の横方向の画角をＶx、縦方向の画角をＶyとする。また、撮影画像３の横方向のピクセル数をＷとし、縦方向のピクセル数をＨとし、撮影画像３の中心点（画素）の座標を（０，０）とする。
【００７１】
制御部１１は、カメラ２の画角（Ｖx、Ｖy）を示す情報をカメラ２から取得することができる。また、制御部１１は、このカメラ２の画角（Ｖx、Ｖy）を示す情報を、ユーザ入力に基づき取得してもよいし、予め設定されている設定値として取得してもよい。また、制御部１１は、点ｓの座標（ｘs，ｙs）及び撮影画像３のピクセル数（Ｗ×Ｈ）を撮影画像３から取得することができる。更に、制御部１１は、撮影画像３に含まれる深度データを参照することによって、点ｓの深度Ｄｓを取得することができる。
【００７２】
制御部１１は、これらの情報を利用することで、当該各画素（点ｓ）の実空間上の位置を特定することができる。例えば、制御部１１は、以下の数１〜３で示される関係式に基づいて、図９に例示されるカメラ座標系におけるカメラ２から点ｓまでのベクトルＳ（Ｓx，Ｓy，Ｓz，１）の各値を算出することができる。これにより、撮影画像３内の二次元座標系における点ｓの位置とカメラ座標系における点ｓの位置とは相互に変換可能になる。
【００７３】
【数１】
0006565468.tif 000002
【数２】
0006565468.tif 000003
【数３】
0006565468.tif 000004
【００７４】
ただし、上記ベクトルＳは、カメラ２を中心とした三次元座標系のベクトルである。このカメラ２は、図９に例示されるように、水平面（地面）に対して傾いている場合がある。すなわち、カメラ座標系は、水平面（地面）を基準とする三次元空間のワールド座標系から傾いている場合がある。そのため、制御部１１は、カメラ２のロール角、ピッチ角（図９のα）及びヨー角を用いた射影変換を上記ベクトルＳに適用することによって、上記カメラ座標系のベクトルＳをワールド座標系のベクトルに変換し、ワールド座標系における点ｓの位置を算出してもよい。このカメラ座標及びワールド座標はそれぞれ、実空間を表す座標系である。制御部１１は、このようにして、深度データを利用することで、撮影画像３に写る被写体の実空間上の位置を特定することができる。
【００７５】
また、本実施形態では、制御部１１は、対象人物の呼吸数を計測可能なように、所定時間分の動画像又は複数枚の静止画像を撮影画像３として取得してもよい。これにより、取得される撮影画像３には、所定時間分の呼吸動作が現れる。制御部１１は、このような撮影画像３を取得した段階で、取得した撮影画像３に対して、後述するステップＳ１０２〜Ｓ１０６までの処理を実行することで、所定時間内に現れる呼吸数を計測してもよい。なお、呼吸数を計測する時間の基準となる所定時間の値は、実施の形態に応じて適宜設定されてよい。また、制御部１１は、撮影画像３を構成する一部のフレームを取得した段階で、当該取得したフレームに対して、後述するステップＳ１０２〜Ｓ１０６までの処理の少なくとも一部を実行してもよい。
【００７６】
なお、制御部１１は、対象人物の呼吸のモニタリングを行うため、カメラ２のビデオ信号に同期させて撮影画像３を取得してもよい。そして、制御部１１は、後述するステップＳ１０２〜Ｓ１０６までの処理を取得した撮影画像３に対して即座に実行してもよい。呼吸検知装置１は、このような動作を絶え間なく連続して実行することにより、リアルタイム画像処理を実現し、カメラ２の撮影範囲に存在する対象人物の呼吸のモニタリングをリアルタイムに行うことができる。
【００７７】
（ステップＳ１０２）
図６に戻り、次のステップＳ１０２では、制御部１１は、人物領域抽出部１１２として機能し、ステップＳ１０１で取得した撮影画像３内において、対象人物の写る人物領域を抽出する。そして、撮影画像３内で人物領域を抽出すると、制御部１１は、次のステップＳ１０３に処理を進める。
【００７８】
なお、人物領域を抽出する方法は、種々の公知の方法があり、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、制御部１１は、上記のとおり、各画素の深度を参照することで、各画素の実空間上の位置を特定してもよい。これによって、制御部１１は、被写体の三次元形状を特定することができる。
【００７９】
そこで、制御部１１は、深度データの示す各画素の深度を用いた三次元パターンマッチングを実施してもよい。この場合、例えば、制御部１１は、記憶部１２等に人物の三次元形状のテンプレートを保持し、深度データを利用して、この三次元形状のテンプレートに適合するパターンを撮影画像３内で検索することで、人物領域を抽出することができる。
【００８０】
このとき、制御部１１は、対象人物の身体上に設定された各候補領域３１の位置を特定可能にするため、人物領域に写る対象人物の各身体部位を識別してもよい。制御部１１は、例えば、各身体部位のパターンマッチングを行うことにより、人物領域に写る対象人物の各身体部位を識別することができる。
【００８１】
（ステップＳ１０３）
次のステップＳ１０３では、制御部１１は、計測領域選定部１１３として機能し、ステップＳ１０２で抽出した人物領域から、対象人物の呼吸数を計測する計測領域を選定する。計測領域を選定すると、制御部１１は、次のステップＳ１０４に処理を進める。
【００８２】
ここで、図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて、計測領域を選定する処理について説明する。図１０Ａ及び図１０Ｂは、ステップＳ１０１で取得される撮影画像３の一例を模式的に例示する。上記のとおり、本実施形態では、呼吸数を計測する計測領域の候補となる複数の候補領域３１が対象人物の身体上に予め設定されている。
【００８３】
各候補領域３１は、呼吸動作により変動する身体部位に適宜設定される。例えば、呼吸には、腹式呼吸と胸式呼吸との２種類のタイプがある。腹式呼吸とは、横隔膜の上下運動により行う呼吸である。一方、胸式呼吸とは、胸郭を拡げることによって行う呼吸である。そのため、対象人物が呼吸をする際には、胸郭の他に、肩部、腹部、背部等も変動する。したがって、各候補領域３１は、胸郭、肩部、腹部、背部等に設定することができる。
【００８４】
なお、対象人物の身体部位のうち胸郭及び肩部は、撮影画像に比較的に写りやすく、かつ、呼吸に基づく変動が生じ易い。そのため、複数の候補領域３１のうち少なくとも一つの候補領域３１は、対象人物の胸郭又は肩部に設定されるのが好ましい。これによって、計測領域の呼吸に基づく変動が捕捉しやすくなり、対象人物の呼吸数を比較的正確に測定することが可能になる。
【００８５】
本実施形態では、図１に例示されるように、胸郭、右肩部、及び左肩部にそれぞれ候補領域３１が設定されている。図１０Ａでは、この３つの候補領域３１のうち、右肩部に設定された候補領域３１が写っている。一方、図１０Ｂでは、右肩部に設定された候補領域３１と胸郭に設定された候補領域３１とが写っている。制御部１１は、候補領域設定情報１２１を参照することで、各候補領域３１の位置を特定することができる。
【００８６】
そして、制御部１１は、候補領域設定情報１２１を参照することで、予め定められている各候補領域３１の優先順位を特定することができる。制御部１１は、各候補領域３１の優先順位に基づいて、抽出した人物領域に写る１又は複数の候補領域３１の中から、対象人物の呼吸数を計測する計測領域を選定する。
【００８７】
例えば、図１０Ａの場合には、人物領域には１つの候補領域３１しか写っていないため、制御部１１は、この候補領域３１を計測領域として選定する。また、例えば、図１０Ｂの場合には、人物領域には２つの候補領域３１が写っている。この場合に、胸郭に設定された候補領域３１の方が、各肩部に設定された候補領域３１よりも優先順位が高いとする。このときには、制御部１１は、当該優先順位に従って、胸郭に設定された候補領域３１を計測領域として選定する。
【００８８】
なお、図１０Ａ及び図１０Ｂでは、各候補領域３１の形状は矩形状である。しかしながら、各候補領域３１の形状は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜設定されてよい。また、各候補領域３１の大きさは、実施の形態に応じて適宜設定可能である。更に、計測領域として選定する候補領域３１の数は、単数に限られなくてもよく、複数であってもよい。各候補領域３１及びその優先順位は、実施の形態に応じて適宜設定することができる。
【００８９】
（ステップＳ１０４）
図６に戻り、次のステップＳ１０４では、制御部１１は、呼吸数計測部１１４として機能し、ステップＳ１０３において撮影画像３内で選定した計測領域に含まれる各画素の深度を用いて、実空間上における計測領域の変動を測定する。そして、制御部１１は、測定した計測領域の実空間上における変動に基づいて、対象人物の呼吸数を計測する。
【００９０】
なお、計測領域の変動を測定する方法及び計測領域の変動に基づいて呼吸数を測定する方法は、特に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。以下、各方法についてその一例を説明する。
【００９１】
まず、計測領域の変動を測定する方法について説明する。例えば、上記のとおり、各画素の深度は、実空間上における被写体表面の位置を示す。また、ステップＳ１０１で取得された撮影画像３は、所定時間分の動画像又は複数枚の静止画像である。そのため、制御部１１は、計測領域に含まれる各画素の深度をプロットすることで、当該計測領域の変動を測定することができる。
【００９２】
また、例えば、制御部１１は、オプティカルフロー等に基づいて、ステップＳ１０３で選定した計測領域を撮影画像３内で追跡する。そして、制御部１１は、計測領域に含まれる各画素の深度を参照することで、計測領域の実空間上での変動を測定することができる。なお、測定する変動の方向は、特に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜設定されてよい。例えば、制御部１１は、身体の前後方向の変動を測定してもよい。
【００９３】
ここで、図１１及び図１２を用いて、計測領域の変動について詳細に説明する。図１１は、呼吸動作に基づく計測領域３２内の各計測点３２１の変位を模式的に例示する。また、図１２は、対象人物の移動等の呼吸動作以外の動作に基づく計測領域３２内の各計測点３２１の変位を模式的に例示する。各計測点３２１は、計測領域３２内の任意の点であってよく、例えば、計測領域３２に含まれる撮影画像３の画素に対応する。
【００９４】
図１１に例示されるように、呼吸による動作は、計測領域３２に含まれる各計測点３２１を分散する方向（例えば、放射方向）に変位させる傾向にある。すなわち、呼吸動作による各計測点３２１の変位はうち消し合う関係になる。一方、図１２に例示されるように、対象人物が移動する等の呼吸に無関係な動作は、計測領域３２に含まれる各計測点３２１を同一方向（図１２では、上方向）に変位させる傾向にある。すなわち、呼吸に無関係な動作による各計測点３２１の変位は加算し合う関係になる。したがって、各計測点３２１の変位の平均値は、理想的には、呼吸に無関係な動作を示す。
【００９５】
そこで、制御部１１は、計測領域３２内の複数の計測点３２１の変位に基づいて、次のようにして、計測領域３２の実空間上における変動を測定してもよい。すなわち、制御部１１は、計測領域３２に含まれる各画素の深度に基づいて、計測領域３２内の複数の計測点３２１（図１１及び図１２では９つ）それぞれの変位を取得し、取得した複数の計測点３２１それぞれの変位の平均値を算出する。
【００９６】
そして、制御部１１は、複数の計測点３２１それぞれの変位を当該平均値で減算することにより、複数の計測点３２１それぞれの相対変位を算出する。制御部１１は、このように算出される各計測点３２１の相対変位を、計測領域３２の実空間上における変動として取り扱ってよい。これにより、呼吸に無関係な動作による変位の影響を除外することができ、対象人物の呼吸数を比較的正確に計測することができる。
【００９７】
なお、図１１及び図１２では、計測領域３２内に設定された計測点３２１の数は９つである。しかしながら、計測領域３２内に設定される計測点３２１の数は、９つに限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。ここで、上記のように、各計測点３２１の平均値に基づいて、呼吸に無関係な動作による変位の影響を除外するためには、各計測点３２１は、計測領域３２内に万遍なく配置されるのが好ましい。
【００９８】
次に、計測領域の変動に基づいて呼吸数を測定する方法について説明する。制御部１１は、上記のように測定した計測領域の実空間上における変動に基づいて、対象人物の呼吸数を計測する。各計測点３２１の相対変位を算出した場合には、制御部１１は、当該各計測点３２１の相対変位に基づいて、対象人物の呼吸数を計測する。
【００９９】
具体的には、呼吸による計測領域の変動は周期性を有している。そこで、制御部１１は、上記のように測定した計測領域の実空間上における変動をフーリエ変換等によって周波数解析を行うことによって、呼吸の周期を算出してもよい。これによって、制御部１１は、対象人物の呼吸数を計測することができる。
【０１００】
また、呼吸による計測領域の変動には周期的にピークが現れると想定される。そこで、制御部１１は、計測領域の変動におけるピーク数をカウントしてもよい。これによって、制御部１１は、対象人物の呼吸数を計測することができる。
【０１０１】
また、呼吸による計測領域の変動では、ある方向（例えば、高さ方向（ｚ軸方向））に所定範囲の大きさの振幅が現れると想定される。そこで、制御部１１は、計測領域がある方向に所定範囲の大きさで振幅した回数を呼吸数としてカウントしてもよい。これによって、制御部１１は、対象人物の呼吸数を計測することができる。
【０１０２】
以上のように、本ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３において撮影画像３内で選定した計測領域に含まれる各画素の深度を用いて、実空間上における計測領域の変動を測定する。そして、制御部１１は、測定した計測領域の実空間上における変動に基づいて、対象人物の呼吸数を計測する。対象人物の呼吸数を計測すると、制御部１１は、次のステップＳ１０５に処理を進める。
【０１０３】
（ステップＳ１０５）
図６に戻り、次のステップＳ１０５では、制御部１１は、ステップＳ１０４で計測した対象人物の呼吸数が所定回数以下であるか否かを判定する。そして、ステップＳ１０４で計測した対象人物の呼吸数が所定回数以下であると判定した場合には、制御部１１は、次のステップＳ１０６に処理を進める。他方、計測した対象人物の呼吸数が所定回数以下ではないと判定した場合には、制御部１１は、次のステップＳ１０６を省略して、本動作例に係る処理を終了する。
【０１０４】
なお、本ステップＳ１０５の判定基準となる閾値（所定回数）は、実施の形態に応じて適宜設定されてよい。ただし、当該閾値は、対象人物の呼吸状態が異常であるか否かの基準となる。そのため、当該閾値は、そのような呼吸状態の異常を判定可能なように適宜設定されるのが好ましい。
【０１０５】
（ステップＳ１０６）
次のステップＳ１０６では、制御部１１は、通知部１１５として機能し、対象人物の異常を検知したことを通知する。本ステップＳ１０６は、上記のとおり、ステップＳ１０４で計測された呼吸数が所定回数以下である場合に実行される。つまり、制御部１１は、計測された呼吸数が所定回数以下である場合に、対象人物の異常を検知したことを通知する。これによって、本動作例に係る処理は終了する。
【０１０６】
なお、通知先及び通知方法は、実施の形態に応じて適宜選択することができる。制御部１１は、例えば、対象人物以外の第三者、特に、対象人物の行動を見守る見守り者に当該通知を行ってもよい。対象人物が、入院患者、施設入居者、要介護者等である場合、見守り者は、例えば、看護師、施設職員、介護者等である。また、制御部１１は、対象人物自身に当該通知を行ってもよい。
【０１０７】
例えば、本実施形態に係る呼吸検知装置１が病院等の施設で利用される場合、当該呼吸検知装置１は、外部インタフェース１５を介して、ナースコールシステム等の設備と接続することができる。この場合、制御部１１は、当該ナースコールシステム等の設備と連携して、対象人物の異常を検知したことを知らせるための通知を行ってもよい。すなわち、制御部１１は、外部インタフェース１５を介して、当該ナースコールシステムを制御してもよい。そして、制御部１１は、対象人物の異常を検知したことを知らせるための通知として、当該ナースコールシステムによる呼び出しを行ってもよい。これによって、対象人物の呼吸状態が異常であることを当該対象人物の見守りを行う看護師等に適切に知らせることができる。
【０１０８】
また、例えば、制御部１１は、タッチパネルディスプレイ１３による画面表示によって、対象人物の異常を検知したことを知らせるための通知を行ってもよい。また、例えば、制御部１１は、呼吸検知装置１に接続されるスピーカ１４から所定の音声を出力することにより、対象人物の異常を検知したことを知らせるための通知を行ってもよい。このタッチパネルディスプレイ１３及びスピーカ１４をそれぞれ見守り者の居室に設置することで、対象人物の呼吸状態が異常であることを当該見守り者に適切に知らせることができる。
【０１０９】
また、例えば、制御部１１は、電子メール、ショートメッセージサービス、プッシュ通知等を利用して、対象人物の異常を検知したことを知らせるための通知を行ってもよい。このような通知を行う場合には、通知先となるユーザ端末の電子メールアドレス、電話番号等は記憶部１２に予め登録されていてもよい。そして、制御部１１は、この予め登録されている電子メールアドレス、電話番号等を利用して、対象人物の異常を検知したことを知らせるための通知を行ってもよい。
【０１１０】
［作用・効果］
以上のように、本実施形態に係る呼吸検知装置１は、対象人物の呼吸数を計測するため、上記ステップＳ１０１の処理によって、各画素の深度を示す深度データを含む撮影画像３を取得する。上記のとおり、この深度データを利用すれば、対象人物に対するカメラ２の視野方向（視点）によらず、当該被写体の実空間（三次元空間）上の状態を解析することができる。したがって、本実施形態によれば、対象人物に対するカメラ２の視野方向（視点）に依存することなく、撮影画像３から対象人物の呼吸数を計測することができる。
【０１１１】
加えて、本実施形態では、候補領域設定情報１２１によって、対象人物の身体上に計測領域の候補となる複数の候補領域３１と各候補領域３１の優先順位とが予め設定されている。上記ステップＳ１０３では、本実施形態に係る呼吸検知装置１は、その優先順位に従って、撮影画像３（人物領域）内に写る１又は複数の候補領域３１の中から計測領域を選定する。そのため、本実施形態では、撮影画像３内に少なくとも１つの候補領域３１が写っていれば、対象人物の呼吸数を計測することができる。したがって、本実施形態によれば、比較的に自由に動き回る対象人物の呼吸数を計測可能なシステムを提供することができる。
【０１１２】
また、本実施形態では、浴室に居る対象人物を撮影するため、カメラ２は、浴室内を撮影可能に設置される。したがって、本実施形態によれば、急激な温度変化の生じやすい浴室での対象人物の呼吸状態を監視することができる。
【０１１３】
また、本実施形態では、ステップＳ１０４で計測された呼吸数が所定回数以下である場合に、ステップＳ１０６により、対象人物の異常を検知したことの通知が行われる。したがって、本実施形態によれば、対象人物の呼吸が停止した場合等、対象人物に異常事態が発生した場合に、当該異常事態を検知し、検知した異常事態を報知することができる。
【０１１４】
§４  変形例
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。
【０１１５】
例えば、上記呼吸検知装置１は、浴室に居る対象人物を撮影し、得られた撮影画像３を解析することで、対象人物の呼吸数を計測している。そこで、呼吸検知装置１は、呼吸数を計測すると共に、撮影画像３を更に解析することで、例えば、動きの大きさ等、対象人物の動作レベルを分析してもよい。そして、呼吸検知装置１は、呼吸数と共に動作レベルの情報を蓄積し、数週間、数か月前等に計測した情報と現時点で計測した情報とを比較することで、対象人物の生活における動作レベルの変化を監視してもよい。
【符号の説明】
【０１１６】
１…呼吸検知装置、
２…カメラ、２１…深度センサ、
３…撮影画像、３１…候補領域、３２…計測領域、３２１…計測点、
５…プログラム、６…記憶媒体、
１１…制御部、１２…記憶部、１３…タッチパネルディスプレイ、
１４…スピーカ、１５…外部インタフェース、１６…通信インタフェース、
１７…ドライブ、
１１１…画像取得部、１１２…人物領域抽出部、１１３…計測領域選定部、
１１４…呼吸数計測部、１１５…通知部、
１２１…候補領域設定情報
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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