本發(fā)明涉及一種監(jiān)視裝置，尤其涉及一種防止跌落裝置與其操作方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有睡眠監(jiān)視裝置具有配置在床墊上的多個(gè)傳感器。睡眠監(jiān)視裝置可以利用傳感器來(lái)感測(cè)使用者有沒(méi)有躺在床上?，F(xiàn)有睡眠監(jiān)視裝置必須配合特制的床墊(配置了傳感器的床墊)，而無(wú)法應(yīng)用于一般床具。

另一方面，現(xiàn)有睡眠監(jiān)視裝置無(wú)法防止使用者從床上跌落至地面。無(wú)論如何，當(dāng)睡眠監(jiān)視裝置經(jīng)由傳感器得知使用者從床上跌落至地面時(shí)，使用者可能已經(jīng)受傷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種防止跌落裝置與其操作方法，以防止動(dòng)態(tài)物件從平臺(tái)跌落至地面。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種防止跌落裝置，包括深度攝影機(jī)(depth camera)、控制裝置以及跌落緩沖裝置。深度攝影機(jī)可以拍攝視野內(nèi)的三維圖像?？刂蒲b置耦接至深度攝影機(jī)以接收該三維圖像?？刂蒲b置可以辨識(shí)三維圖像中的動(dòng)態(tài)物件，以及界定三維圖像中的平臺(tái)而獲得檢測(cè)范圍?？刂蒲b置可以根據(jù)該檢測(cè)范圍與該動(dòng)態(tài)物件，以決定是否產(chǎn)生一控制信號(hào)。跌落緩沖裝置耦接至控制裝置。當(dāng)?shù)渚彌_裝置接收該控制信號(hào)時(shí)，跌落緩沖裝置可以被觸發(fā)而即時(shí)地移動(dòng)至動(dòng)態(tài)物件與地面之間，以避免動(dòng)態(tài)物件從平臺(tái)的跌落。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的控制裝置包括拍攝角度計(jì)算單元、動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元、檢測(cè)范圍決定單元以及判斷單元。拍攝角度計(jì)算單元耦接至深度攝影機(jī)，以接收三維圖像。拍攝角度計(jì)算單元可以依據(jù)三維圖像獲得深度攝影機(jī)在視野內(nèi)的拍攝方向。動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元耦接至深度攝影機(jī)以及拍攝角度計(jì)算單元。動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元可以依據(jù)拍攝方向修正三維圖像，以獲得經(jīng)修正三維圖像。動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元可以辨識(shí)經(jīng)修正三維圖像中的動(dòng)態(tài)物件。檢測(cè)范圍決定單元耦接至深度攝影機(jī)以及拍攝角度計(jì)算單元。檢測(cè)范圍決定單元可以界定三維圖像中的平臺(tái)，以及依據(jù)拍攝方向修正該平臺(tái)而獲得檢測(cè)范圍。判斷單元耦接至動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元、檢測(cè)范圍決定單元以及跌落緩沖裝置。判斷單元可以比對(duì)檢測(cè)范圍與動(dòng)態(tài)物件的相互關(guān)系，以決定是否產(chǎn)生該控制信號(hào)，以觸發(fā)跌落緩沖裝置。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的拍攝角度計(jì)算單元可以從三維圖像尋找平面，以及依照平面推算深度攝影機(jī)的拍攝方向。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元可以從三維圖像獲取并建立背景，以及依據(jù)該背景從三維圖像獲取動(dòng)態(tài)物件。所述動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元可以將所述動(dòng)態(tài)物件的位置進(jìn)行世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元可以辨識(shí)動(dòng)態(tài)物件的頭、身體、上肢或下肢的位置。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的檢測(cè)范圍決定單元可以依據(jù)由使用者從三維圖像中所界定的平臺(tái)，判斷檢測(cè)范圍的水平高度。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的檢測(cè)范圍決定單元可以判斷三維圖像中多個(gè)平面的水平高度，以及依據(jù)這些水平高度而從這些平面中界定其中一個(gè)平面作為該平臺(tái)，以及依據(jù)拍攝方向修正該平臺(tái)而獲得檢測(cè)范圍。上述的檢測(cè)范圍決定單元可以將檢測(cè)范圍的位置進(jìn)行世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的判斷單元比對(duì)檢測(cè)范圍與該動(dòng)態(tài)物件在世界坐標(biāo)的相互關(guān)系，以決定是否產(chǎn)生該控制信號(hào)，以觸發(fā)跌落緩沖裝置。其中，當(dāng)動(dòng)態(tài)物件的身體的位置在檢測(cè)范圍內(nèi)，以及動(dòng)態(tài)物件的身體的重心的位置超出檢測(cè)范圍，以及動(dòng)態(tài)物件的頭與身體的高度低于躺臥范圍時(shí)，判斷單元產(chǎn)生控制信號(hào)，以觸發(fā)跌落緩沖裝置。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的跌落緩沖裝置包括自走式緩沖墊或安全氣囊。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的防止跌落裝置還包括跌落預(yù)警裝置。跌落預(yù)警裝置耦接至控制裝置。其中，所述跌落預(yù)警裝置包括自升式床緣護(hù)欄以及警報(bào)器。當(dāng)?shù)漕A(yù)警裝置被觸發(fā)時(shí)，跌落預(yù)警裝置即時(shí)地阻止動(dòng)態(tài)物件從平臺(tái)的跌落，以及發(fā)出警報(bào)以表示所述動(dòng)態(tài)物件即將從所述平臺(tái)跌落。其中，當(dāng)動(dòng)態(tài)物件的身體的位置在檢測(cè)范圍內(nèi)，以及動(dòng)態(tài)物件的頭超出檢測(cè)范圍，以及動(dòng)態(tài)物件的頭的高度低于躺臥范圍時(shí)，該判斷單元產(chǎn)生該控制信號(hào)，觸發(fā)該跌落預(yù)警裝置。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種防止跌落裝置的操作方法，包括：接收自深度攝影機(jī)拍攝視野內(nèi)的三維圖像；通過(guò)控制裝置，辨識(shí)三維圖像中動(dòng)態(tài)物件，并界定三維圖像中的平臺(tái)而獲得檢測(cè)范圍；根據(jù)檢測(cè)范圍與動(dòng)態(tài)物件，以決定該控制裝置是否產(chǎn)生控制信號(hào)，以觸發(fā)跌落緩沖裝置；以及當(dāng)?shù)渚彌_裝置接收該控制信號(hào)時(shí)時(shí)，即時(shí)地移動(dòng)跌落緩沖裝置至動(dòng)態(tài)物件與地面之間，以避免動(dòng)態(tài)物件從平臺(tái)的跌落。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的操作方法還包括：由控制裝置的拍攝角度計(jì)算單元依據(jù)三維圖像獲得深度攝影機(jī)在視野內(nèi)的拍攝方向；由控制裝置的動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元依據(jù)拍攝方向修正三維圖像以獲得經(jīng)修正三維圖像，以及辨識(shí)經(jīng)修正三維圖像中的動(dòng)態(tài)物件；由控制裝置的檢測(cè)范圍決定單元界定三維圖像中的平臺(tái)，以及依據(jù)拍攝方向修正平臺(tái)而獲得檢測(cè)范圍；以及由控制裝置的判斷單元比對(duì)檢測(cè)范圍與動(dòng)態(tài)物件的相互關(guān)系，以決定是否觸發(fā)跌落緩沖裝置。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的獲得該深度攝影機(jī)在該視野內(nèi)的該拍攝方向的步驟包括：從三維圖像尋找平面；以及依照平面推算深度攝影機(jī)的拍攝方向。上述的修正三維圖像以獲得經(jīng)修正三維圖像的步驟包括：將三維圖像進(jìn)行世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，以獲得經(jīng)修正三維圖像。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的辨識(shí)經(jīng)修正三維圖像中的動(dòng)態(tài)物件的步驟包括：辨識(shí)動(dòng)態(tài)物件的頭、身體、上肢或下肢的位置。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的獲得該檢測(cè)范圍的步驟包括：依據(jù)由使用者從三維圖像中所界定的平臺(tái)，判斷平臺(tái)的檢測(cè)范圍的水平高度；以及將檢測(cè)范圍的位置進(jìn)行世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的獲得該檢測(cè)范圍的步驟包括：判斷三維圖像中多個(gè)平面的水平高度；依據(jù)這些水平高度而從這些平面中界定其中一個(gè)平面作為該平臺(tái)；依據(jù)拍攝方向修正該平臺(tái)而獲得檢測(cè)范圍；以及將該檢測(cè)范圍的位置進(jìn)行世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的判斷單元比對(duì)檢測(cè)范圍與該動(dòng)態(tài)物件在一世界坐標(biāo)的相互關(guān)系，以決定是否產(chǎn)生該控制信號(hào)，以觸發(fā)跌落緩沖裝置。其中，當(dāng)動(dòng)態(tài)物件的身體的位置在檢測(cè)范圍內(nèi)，以及動(dòng)態(tài)物件的身體的重心的位置超出檢測(cè)范圍，以及動(dòng)態(tài)物件的頭與身體的高度低于躺臥范圍時(shí)，由上述的判斷單元產(chǎn)生該控制信號(hào)，以觸發(fā)跌落緩沖裝置。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的跌落緩沖裝置包括自走式緩沖墊或安全氣囊。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述跌落預(yù)警裝置包括自升式床緣護(hù)欄以及警報(bào)器。上述的操作方法還包括：當(dāng)防止跌落裝置的跌落預(yù)警裝置被觸發(fā)時(shí)，由跌落預(yù)警裝置即時(shí)地阻止動(dòng)態(tài)物件從平臺(tái)的跌落，以及發(fā)出警報(bào)以表示所述動(dòng)態(tài)物件即將從所述平臺(tái)跌落。其中，當(dāng)動(dòng)態(tài)物件的身體的位置在檢測(cè)范圍內(nèi)，以及動(dòng)態(tài)物件的頭超出檢測(cè)范圍，以及動(dòng)態(tài)物件的頭的高度低于躺臥范圍時(shí)，由上述的判斷單元觸發(fā)跌落預(yù)警裝置。

基于上述，本發(fā)明實(shí)施例所述防止跌落裝置與其操作方法，其利用深度攝影機(jī)監(jiān)視動(dòng)態(tài)物件與平臺(tái)的相互關(guān)系，因此可以應(yīng)用于一般環(huán)境中而不需要配合特殊的平臺(tái)。再者，本發(fā)明實(shí)施例所述防止跌落裝置與其操作方法，其利用跌落緩沖裝置即時(shí)地移動(dòng)至動(dòng)態(tài)物件與地面之間，因此可以防止動(dòng)態(tài)物件從平臺(tái)跌落至地面。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明一種防止跌落裝置的電路方塊示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明圖1所示防止跌落裝置的應(yīng)用情境示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明一種防止跌落裝置的操作方法的流程示意圖；

圖4A與圖4B是本發(fā)明一實(shí)施例說(shuō)明跌落緩沖裝置的應(yīng)用情境示意圖；

圖5A與圖5B是本發(fā)明另一實(shí)施例說(shuō)明跌落緩沖裝置的應(yīng)用情境示意圖；

圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例說(shuō)明一種防止跌落裝置的操作方法的流程示意圖；

圖7是本發(fā)明又一實(shí)施例說(shuō)明一種防止跌落裝置的操作方法的流程示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

100：防止跌落裝置；

110：深度攝影機(jī)；

111：視野；

120：控制裝置；

121：動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元；

122：拍攝角度計(jì)算單元；

123：檢測(cè)范圍決定單元；

124：判斷單元；

130：跌落緩沖裝置；

140：跌落預(yù)警裝置；

210：床；

220：人；

230：腳座；

240：支柱；

241：上端部；

S310～S340、S610～S650、S702～S744：步驟。

具體實(shí)施方式

在本申請(qǐng)說(shuō)明書全文(包括權(quán)利要求)中所使用的“耦接”一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則應(yīng)該被解釋成該第一裝置可以直接連接于該第二裝置，或者該第一裝置可以通過(guò)其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。另外，凡可能之處，在附圖及實(shí)施方式中使用相同標(biāo)號(hào)的元件/構(gòu)件/步驟代表相同或類似部分。不同實(shí)施例中使用相同標(biāo)號(hào)或使用相同用語(yǔ)的元件/構(gòu)件/步驟可以相互參照相關(guān)說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明一種防止跌落裝置的電路方塊示意圖。防止跌落裝置100包括深度攝影機(jī)(depth camera)110、控制裝置120以及跌落緩沖裝置130。在一些實(shí)施情境中，深度攝影機(jī)110可以被設(shè)置于墻壁上，或是設(shè)置于天花板。在另一些實(shí)施情境中，深度攝影機(jī)110可以被設(shè)置于床頭板(headboard)上(或床頭欄桿上)，或是設(shè)置于床尾板(footboard)上(或床尾欄桿上)。在又一些實(shí)施情境中，深度攝影機(jī)110可以被設(shè)置于控制裝置120上。深度攝影機(jī)110可以拍攝視野內(nèi)的三維圖像。視野內(nèi)可能具有床與人。

舉例來(lái)說(shuō)(但不限于此)，圖2是本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明圖1所示防止跌落裝置的應(yīng)用情境示意圖。在圖2所示的實(shí)施例中，腳座230內(nèi)配置了控制裝置120。腳座230上設(shè)置支柱240，且在支柱240的上端部241架設(shè)了深度攝影機(jī)110。深度攝影機(jī)110與控制裝置120可以依照應(yīng)用需求而搬移動(dòng)至任意地點(diǎn)。深度攝影機(jī)110可以拍攝視野111內(nèi)的三維圖像。視野111內(nèi)可能具有平臺(tái)(例如床210)與動(dòng)態(tài)物件(例如人220或是其他動(dòng)物)。

圖3是依照本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明一種防止跌落裝置的操作方法的流程示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1與圖3，在步驟S310中，深度攝影機(jī)110可以持續(xù)拍攝視野111內(nèi)的三維圖像。也就是說(shuō)，深度攝影機(jī)110可以持續(xù)提供三維圖像給控制裝置120。本實(shí)施例并不限制深度攝影機(jī)110的實(shí)施方式。舉例來(lái)說(shuō)，在一些實(shí)施例中，深度攝影機(jī)110可能包含多臺(tái)攝像裝置。深度攝影機(jī)110可以基于多臺(tái)攝像裝置的視角差而求出深度攝影機(jī)110至物體的距離。深度攝影機(jī)110可以采用現(xiàn)有的立體圖像法或其他算法來(lái)求得三維圖像。

在另一些實(shí)施例中，深度攝影機(jī)110可能采用主動(dòng)型的深度圖(depth map)傳感器。舉例來(lái)說(shuō)，深度攝影機(jī)110可以采用光切斷法(light-section method，即基于三角測(cè)量法的原理而求出深度攝影機(jī)110至物體的距離)，或是采用飛行時(shí)間法(time-of-flight method，即計(jì)測(cè)投射光投射至物體以及從物體反射的反射光，二者的時(shí)間差)。在其他實(shí)施例中，深度攝影機(jī)110可以投射出空間相位不同的多種光圖案，且根據(jù)形成于物體表面的光圖案的位置關(guān)系而求出物體表面的三維形狀。

控制裝置120耦接至深度攝影機(jī)110，以接收三維圖像。在步驟S320中，控制裝置120可以辨識(shí)三維圖像中的動(dòng)態(tài)物件。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)圖2所示人220在床210上翻身時(shí)，控制裝置120可以辨識(shí)三維圖像中正在動(dòng)作的人220(動(dòng)態(tài)物件)。

在步驟S330中，控制裝置120可以界定三維圖像中的平臺(tái)而獲得檢測(cè)范圍。在一些實(shí)施例中，控制裝置120可以提供使用者界面，而由使用者任意界定三維圖像中的某一平臺(tái)(例 如圖2所示床210)?？刂蒲b置120可以依據(jù)使用者所界定的平臺(tái)來(lái)決定/獲得檢測(cè)范圍。依照應(yīng)用需求，所述檢測(cè)范圍可以等同于三維圖像中的平臺(tái)的全部范圍(例如圖2所示床210的全部水平床面)，或是所述檢測(cè)范圍可以略小于平臺(tái)。舉例來(lái)說(shuō)，控制裝置120可以將三維圖像中的平臺(tái)的邊緣向內(nèi)退縮一個(gè)安全距離，作為所述檢測(cè)范圍。所述安全距離可以依照應(yīng)用需求來(lái)決定，例如所述安全距離設(shè)定為3公分、10公分或是其他距離。

在另一些實(shí)施例中，控制裝置120可以辨識(shí)三維圖像中的所有水平面，并將最低的水平面定義為地面。基于人體工學(xué)，床面高度往往被規(guī)范于一個(gè)床高范圍中。因此，控制裝置120可以分別求得三維圖像中每一個(gè)水平面至地面的距離(即水平面的高度)，并將高度符合床高范圍的水平面界定為所述平臺(tái)(例如圖2所示床210)。進(jìn)一步地，控制裝置120可以依據(jù)自動(dòng)界定的平臺(tái)來(lái)決定/獲得檢測(cè)范圍。檢測(cè)范圍的決定可參照上一段落的說(shuō)明而類推，故不再贅述。

跌落緩沖裝置130耦接至控制裝置120。在步驟S340中，控制裝置120可以依據(jù)該檢測(cè)范圍與該動(dòng)態(tài)物件的相互關(guān)系，以決定是否產(chǎn)生控制信號(hào)來(lái)觸發(fā)跌落緩沖裝置130。當(dāng)動(dòng)態(tài)物件(例如圖2所示人220)將要從檢測(cè)范圍(例如圖2所示床210)跌落至地面時(shí)，控制裝置120可以產(chǎn)生控制信號(hào)給跌落緩沖裝置130。當(dāng)?shù)渚彌_裝置130接收到該控制信號(hào)時(shí)，跌落緩沖裝置130可以被觸發(fā)而即時(shí)地移動(dòng)至動(dòng)態(tài)物件與地面之間，以避免動(dòng)態(tài)物件從平臺(tái)的跌落。

本實(shí)施例并不限制跌落緩沖裝置130的實(shí)施方式。舉例來(lái)說(shuō)，在一些實(shí)施例中，跌落緩沖裝置130可能包括自走式緩沖墊。圖4A與圖4B是本發(fā)明一實(shí)施例說(shuō)明跌落緩沖裝置的應(yīng)用情境示意圖。跌落緩沖裝置130(自走式緩沖墊)具備腳輪(caster)、行走動(dòng)力機(jī)制與緩沖墊。所述緩沖墊的材質(zhì)可能包括彈簧床墊、泡綿墊、乳膠墊或其他軟性/彈性材質(zhì)。在平常時(shí)候，跌落緩沖裝置130保持于收納位置，例如在床210下方，如圖4A所示。

請(qǐng)參照?qǐng)D4B，當(dāng)控制裝置120通過(guò)深度攝影機(jī)110檢測(cè)到人220(動(dòng)態(tài)物件)突出于床210的邊緣，且即將要從床210(檢測(cè)范圍)跌落至地面時(shí)，控制裝置120可以即時(shí)觸發(fā)跌落緩沖裝置130。當(dāng)?shù)渚彌_裝置130被觸發(fā)時(shí)，跌落緩沖裝置130可以從圖4A所示收納位置快速移動(dòng)到圖4B所示承接位置。因此，跌落緩沖裝置130可以即時(shí)地?cái)r接到從床210跌落的人220。跌落緩沖裝置130可以防止人220從床210跌落至地面。在一些實(shí)施例中(但不限于此)，跌落緩沖裝置130還可以包括警報(bào)器，用以發(fā)出警報(bào)以表示人220(動(dòng)態(tài)物件)已從床210(平臺(tái))跌落。

在一些應(yīng)用范例中，控制裝置120還可以通過(guò)無(wú)線通信方式(或有線通信網(wǎng)絡(luò))向遠(yuǎn)端裝置報(bào)告監(jiān)視內(nèi)容。舉例來(lái)說(shuō)(但不限于此)，通過(guò)使用局域網(wǎng)絡(luò)(Local Area Network，簡(jiǎn)稱：LAN)、護(hù)士呼叫(nurse call)系統(tǒng)通信網(wǎng)或其他通信接口，控制裝置120可以向遠(yuǎn)端裝置進(jìn)行通信。在一些應(yīng)用情境中，防止跌落裝置100可能被應(yīng)用于醫(yī)院的病房、高齡者設(shè)施或護(hù)理設(shè)施等。例如在醫(yī)院的病房?jī)?nèi)，當(dāng)控制裝置120通過(guò)深度攝影機(jī)110檢測(cè)到人220(動(dòng)態(tài)物件)即將要從床210(檢測(cè)范圍)跌落至地面時(shí)，控制裝置120除了觸發(fā)跌落緩沖裝置130，還可以向設(shè)于醫(yī)院的醫(yī)務(wù)護(hù)理部(nurse center)的遠(yuǎn)端裝置發(fā)出警報(bào)，以通知醫(yī)護(hù)人員此一人員跌落事件。

在另一些實(shí)施例中(但不限于此)，跌落緩沖裝置130的緩沖墊可以配置一或多個(gè)傳感器。當(dāng)經(jīng)觸發(fā)的跌落緩沖裝置130檢測(cè)到緩沖墊已經(jīng)承接到人220(動(dòng)態(tài)物件)時(shí)，跌落緩沖 裝置130將保持于圖4B所示承接位置，且控制裝置120和/或跌落緩沖裝置130可以發(fā)出警報(bào)以通知照護(hù)者。當(dāng)經(jīng)觸發(fā)的跌落緩沖裝置130沒(méi)有檢測(cè)到人220(動(dòng)態(tài)物件)，表示人220可能跌落在地面(或人220自行從跌落緩沖裝置130爬回床210)，因此跌落緩沖裝置130從圖4B所示承接位置自動(dòng)回復(fù)至圖4A所示收納位置，且發(fā)出警報(bào)以通知照護(hù)者。

在另一些實(shí)施例中，跌落緩沖裝置130可能包括安全氣囊(類似汽車駕駛艙內(nèi)的防撞安全氣囊)。圖5A與圖5B是本發(fā)明另一實(shí)施例說(shuō)明跌落緩沖裝置的應(yīng)用情境示意圖。跌落緩沖裝置130(安全氣囊)具備囊皮與自動(dòng)充氣機(jī)制。在平常時(shí)候，跌落緩沖裝置130保持于未充氣狀態(tài)，并收納于床210邊緣下方，如圖5A所示。

請(qǐng)參照?qǐng)D5B，當(dāng)控制裝置120通過(guò)深度攝影機(jī)110檢測(cè)到人220(動(dòng)態(tài)物件)突出于床210的邊緣，且即將要從床210(檢測(cè)范圍)跌落至地面時(shí)，控制裝置120可以即時(shí)觸發(fā)跌落緩沖裝置130。當(dāng)?shù)渚彌_裝置130被觸發(fā)時(shí)，跌落緩沖裝置130可以快速充氣而成為一個(gè)氣囊(類似于空氣床墊)，如圖5B所示。因此，跌落緩沖裝置130可以即時(shí)地?cái)r接到從床210跌落的人220。跌落緩沖裝置130可以防止人220從床210跌落至地面。在一些實(shí)施例中(但不限于此)，跌落緩沖裝置130還可以包括警報(bào)器，用以發(fā)出警報(bào)以表示人220(動(dòng)態(tài)物件)已從床210(平臺(tái))跌落。

在一些實(shí)施例中(但不限于此)，圖1所示防止跌落裝置100可能還包括跌落預(yù)警裝置140。跌落緩沖裝置130和/或跌落預(yù)警裝置140可以選擇性地配置于防止跌落裝置100。跌落預(yù)警裝置140耦接至控制裝置120。當(dāng)控制裝置120通過(guò)深度攝影機(jī)110檢測(cè)到動(dòng)態(tài)物件(例如圖2所示人220)接近檢測(cè)范圍的邊緣(例如圖2所示床210的邊緣)時(shí)，表示動(dòng)態(tài)物件從檢測(cè)范圍跌落至地面的機(jī)率大增，也就是動(dòng)態(tài)物件非常可能從檢測(cè)范圍跌落至地面。此時(shí)，控制裝置120可以即時(shí)觸發(fā)跌落預(yù)警裝置140。

當(dāng)防止跌落裝置100的跌落預(yù)警裝置140被觸發(fā)時(shí)，跌落預(yù)警裝置140可以即時(shí)地阻止動(dòng)態(tài)物件(例如圖2所示人220)從平臺(tái)(例如圖2所示床210)的跌落。在一些實(shí)施例中，跌落預(yù)警裝置140可能包括自升式床緣護(hù)欄。跌落預(yù)警裝置140(自升式床緣護(hù)欄)可以配置于平臺(tái)的邊緣(例如圖2所示床210的床緣)。跌落預(yù)警裝置140具有護(hù)欄(或擋板)與升降動(dòng)力機(jī)制。在平常時(shí)候，跌落預(yù)警裝置140可以保持于收納位置，例如在圖2所示床210下方。

當(dāng)控制裝置120通過(guò)深度攝影機(jī)110檢測(cè)到人220(動(dòng)態(tài)物件)接近床210(檢測(cè)范圍)的邊緣時(shí)(人220可能要從床210跌落)，控制裝置120可以即時(shí)觸發(fā)跌落預(yù)警裝置140。當(dāng)?shù)漕A(yù)警裝置140被觸發(fā)時(shí)，跌落預(yù)警裝置140可以從收納位置快速上升到阻擋位置，而成為床210的床緣護(hù)欄，以保護(hù)人220。因此，跌落預(yù)警裝置140可以即時(shí)地阻止/預(yù)防動(dòng)態(tài)物件(例如圖2所示人220)從平臺(tái)(例如圖2所示床210)的跌落。

在一些選擇性地實(shí)施例中，當(dāng)?shù)漕A(yù)警裝置140被觸發(fā)時(shí)，控制裝置120和/或跌落預(yù)警裝置140可以發(fā)出警報(bào)以通知照護(hù)者。舉例來(lái)說(shuō)，控制裝置120除了觸發(fā)跌落預(yù)警裝置140，還可以向遠(yuǎn)端裝置發(fā)出警報(bào)。

在一些實(shí)施例中(但不限于此)，圖1所示控制裝置120包括動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121、拍攝角度計(jì)算單元122、檢測(cè)范圍決定單元123以及判斷單元124。動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121、拍攝角度計(jì)算單元122與檢測(cè)范圍決定單元123耦接至深度攝影機(jī)110，以接收三維圖像。

圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例說(shuō)明一種防止跌落裝置的操作方法的流程示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1 與圖6，在步驟S610中，深度攝影機(jī)110可以持續(xù)拍攝視野111內(nèi)的三維圖像，而持續(xù)提供三維圖像給動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121、拍攝角度計(jì)算單元122與檢測(cè)范圍決定單元123。圖6所示步驟S610可以參照?qǐng)D3所示步驟S310的相關(guān)說(shuō)明而類推。在步驟S620中，拍攝角度計(jì)算單元122可以依據(jù)三維圖像獲得深度攝影機(jī)110在視野111內(nèi)的拍攝方向(拍攝角度)。

動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121耦接至拍攝角度計(jì)算單元122。在步驟S630中，動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121可以依據(jù)深度攝影機(jī)110的拍攝方向而修正三維圖像以獲得經(jīng)修正三維圖像，以及辨識(shí)該經(jīng)修正三維圖像中的動(dòng)態(tài)物件(例如圖2所示人220)。圖6所示步驟S630可以參照?qǐng)D3所示步驟S320的相關(guān)說(shuō)明而類推。

檢測(cè)范圍決定單元123耦接至拍攝角度計(jì)算單元122。在步驟S640中，檢測(cè)范圍決定單元123可以界定三維圖像中的平臺(tái)，以及依據(jù)深度攝影機(jī)110的拍攝方向修正該平臺(tái)而獲得該檢測(cè)范圍。圖6所示步驟S640可以參照?qǐng)D3所示步驟S330的相關(guān)說(shuō)明而類推。

判斷單元124耦接至動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121、檢測(cè)范圍決定單元123以及跌落緩沖裝置130。在步驟S650中，判斷單元124可以比對(duì)該檢測(cè)范圍與該動(dòng)態(tài)物件的相互關(guān)系，以決定是否產(chǎn)生控制信號(hào)來(lái)觸發(fā)跌落緩沖裝置130。圖6所示步驟S650可以參照?qǐng)D3所示步驟S340的相關(guān)說(shuō)明而類推。

圖7是本發(fā)明又一實(shí)施例說(shuō)明一種防止跌落裝置的操作方法的流程示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1與圖7，在步驟S702中，深度攝影機(jī)110可以持續(xù)拍攝視野111內(nèi)的三維圖像，而持續(xù)提供三維圖像給動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121、拍攝角度計(jì)算單元122與檢測(cè)范圍決定單元123。圖7所示步驟S702可以參照?qǐng)D3所示步驟S310的相關(guān)說(shuō)明而類推。

在步驟S704中，拍攝角度計(jì)算單元122可以從三維圖像尋找一個(gè)或多個(gè)平面(例如三維圖像中的地板、墻壁、天花板和/或其他平面)。在步驟S706中，拍攝角度計(jì)算單元122可以依照步驟S704的所述平面推算深度攝影機(jī)110的拍攝方向(拍攝角度)。舉例來(lái)說(shuō)，普通的床(平面)在俯視時(shí)為四方形；在以某一拍攝角度斜視此床時(shí)，此床可能呈現(xiàn)梯形或是其他變形。平面的變形程度相關(guān)于深度攝影機(jī)110的拍攝方向(拍攝角度)。因此，拍攝角度計(jì)算單元122可以從圖像中平面的變形程度而識(shí)別/推算出深度攝影機(jī)110的拍攝方向(拍攝角度)。

在步驟S708中，動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121可以從三維圖像獲取并建立背景。舉例來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121可以將在不同時(shí)間所攝得的多張圖像進(jìn)行比較，而將這些圖像之間不變的部份(相同的部份)獲取出來(lái)作為背景。

在步驟S710中，動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121可以依據(jù)步驟S708的背景來(lái)判斷三維圖像中是否存在動(dòng)態(tài)物件(例如圖2所示人220)。舉例來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121可以將步驟S708的背景與深度攝影機(jī)110所提供的三維圖像進(jìn)行比較，而將不同于步驟S708的背景的物件獲取出來(lái)視為動(dòng)態(tài)物件。若步驟S710判斷三維圖像中沒(méi)有動(dòng)態(tài)物件，則回到步驟S708。若步驟S710判斷三維圖像中有動(dòng)態(tài)物件，則進(jìn)行步驟S712。

在步驟S712中，動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121可以依據(jù)步驟S708的背景從該三維圖像獲取動(dòng)態(tài)物件(例如圖2所示人220)。依據(jù)步驟S706所獲得的深度攝影機(jī)110的拍攝方向(拍攝角度)，動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121還可以在步驟S712修正深度攝影機(jī)110所提供的三維圖像，以便修正三維圖像因?yàn)樯疃葦z影機(jī)110的拍攝方向(拍攝角度)所導(dǎo)致的的變形。另一方面，動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121還可以在步驟S712將深度攝影機(jī)110所提供的三維圖像進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng) 轉(zhuǎn)換，例如從攝影機(jī)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至世界坐標(biāo)，以獲得經(jīng)修正三維圖像。坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換可以采用習(xí)知圖像處理方法的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，故不再贅述。因此，動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121可以將動(dòng)態(tài)物件(例如圖2所示人220)的位置進(jìn)行世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

在步驟S714中，動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121可以判斷步驟S712所獲取的動(dòng)態(tài)物件是否為人。舉例來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121可以辨識(shí)動(dòng)態(tài)物件是否具有頭部、發(fā)部、身體部和/或四肢部，據(jù)以判斷步驟S712所獲取的動(dòng)態(tài)物件是否為人。再舉例來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121可以辨識(shí)動(dòng)態(tài)物件是否具有眼部、鼻部、嘴部和/或耳部，據(jù)以判斷步驟S712所獲取的動(dòng)態(tài)物件是否為人。若步驟S714判斷動(dòng)態(tài)物件不為人，則回到步驟S710。若步驟S714判斷動(dòng)態(tài)物件為人，則進(jìn)行步驟S716。

在步驟S716中，動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121可以辨識(shí)動(dòng)態(tài)物件(例如圖2所示人220)的頭、身體、上肢和/或下肢的位置。在步驟S716中，動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121可以標(biāo)注并且連續(xù)追蹤所述頭、身體、上肢和/或下肢。舉例來(lái)說(shuō)(但不限于此)，動(dòng)態(tài)物件識(shí)別單元121可以采用習(xí)知的開放式自然互動(dòng)(Open Natural Interaction，簡(jiǎn)稱OpenNI)技術(shù)，來(lái)辨識(shí)動(dòng)態(tài)物件的頭、身體、上肢和/或下肢的位置，以及標(biāo)注并且連續(xù)追蹤所述頭、身體、上肢和/或下肢。

在步驟S720中，檢測(cè)范圍決定單元123可以判斷使用者有無(wú)從三維圖像中界定平臺(tái)。舉例來(lái)說(shuō)，控制裝置120可以提供使用者介面，而由使用者任意界定三維圖像中的某一平臺(tái)(例如圖2所示床210)。若步驟S720判斷使用者有從三維圖像中界定平臺(tái)，則進(jìn)入步驟S722。若步驟S720判斷使用者沒(méi)有從三維圖像中界定平臺(tái)，則進(jìn)行步驟S724。

在步驟S722中，檢測(cè)范圍決定單元123可以依據(jù)由使用者從三維圖像中所界定的平臺(tái)，判斷該檢測(cè)范圍的水平高度。舉例來(lái)說(shuō)(但不限于此)，檢測(cè)范圍決定單元123可以將使用者從三維圖像中所界定的平臺(tái)(例如圖2所示床210)的邊緣向內(nèi)退縮一個(gè)安全距離，作為所述檢測(cè)范圍。所述安全距離可以依照應(yīng)用需求來(lái)決定，例如所述安全距離設(shè)定為3公分、10公分或是其他距離。接下來(lái)，檢測(cè)范圍決定單元123可以判斷所述檢測(cè)范圍的水平高度。

在步驟S724中，檢測(cè)范圍決定單元123可以判斷三維圖像中多個(gè)平面的水平高度。在步驟S726中，檢測(cè)范圍決定單元123可以依據(jù)這些水平高度而從這些平面中界定其中一個(gè)平面作為所界定的平臺(tái)(例如圖2所示床210)。舉例來(lái)說(shuō)(但不限于此)，檢測(cè)范圍決定單元123可以辨識(shí)三維圖像中的所有平面(例如地板、床、桌子和/或其他水平面)，分別計(jì)算這些平面的高度，并將最低的平面定義為地面?；谌梭w工學(xué)，床面高度往往被規(guī)范于一個(gè)床高范圍中。因此，檢測(cè)范圍決定單元123可以求得三維圖像中每一個(gè)平面至地面的距離(即水平高度)，并自動(dòng)將水平高度符合床高范圍的平面作為所界定的平臺(tái)(例如圖2所示床210)。進(jìn)一步地，控制裝置120可以依據(jù)自動(dòng)界定的平臺(tái)來(lái)決定/獲得檢測(cè)范圍。檢測(cè)范圍的決定可參照上一段落的說(shuō)明而類推，故不再贅述。在另一些實(shí)施例中，檢測(cè)范圍決定單元123在步驟S726中還可以依據(jù)步驟S706所獲得的深度攝影機(jī)110的拍攝方向(拍攝角度)來(lái)修正所界定的平臺(tái)而獲得檢測(cè)范圍。

在步驟S728中，檢測(cè)范圍決定單元123可以將該檢測(cè)范圍的位置進(jìn)行世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。例如，檢測(cè)范圍決定單元123可以將檢測(cè)范圍的位置從攝影機(jī)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至世界坐標(biāo)。坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換可以采用現(xiàn)有圖像處理方法的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，故不再贅述。

判斷單元124可以比對(duì)該檢測(cè)范圍與該動(dòng)態(tài)物件在世界坐標(biāo)的相互關(guān)系(步驟S730)，以決定是否產(chǎn)生控制信號(hào)來(lái)觸發(fā)該跌落緩沖裝置130和/或跌落預(yù)警裝置140。在步驟S732中， 判斷單元124可以判斷動(dòng)態(tài)物件(例如圖2所示人220)的身體的位置是否在檢測(cè)范圍(例如圖2所示床210)內(nèi)。若步驟S732判斷動(dòng)態(tài)物件的身體的位置沒(méi)有在檢測(cè)范圍(例如，人220沒(méi)有躺在床210上)，則返回步驟S730。若步驟S732判斷動(dòng)態(tài)物件的身體的位置在檢測(cè)范圍內(nèi)，則進(jìn)行步驟S734與步驟S740。

在步驟S734中，判斷單元124可以判斷動(dòng)態(tài)物件(例如圖2所示人220)的頭是否超出檢測(cè)范圍。若步驟S734判斷動(dòng)態(tài)物件的頭沒(méi)有超出檢測(cè)范圍(例如圖2所示床210)，則返回步驟S730。若步驟S734判斷動(dòng)態(tài)物件的頭超出檢測(cè)范圍，則進(jìn)行步驟S736。

在步驟S736中，判斷單元124可以判斷動(dòng)態(tài)物件(例如圖2所示人220)的頭的高度是否低于躺臥范圍。基于不同人的頭的尺寸彼此差異不大，當(dāng)頭部躺于床上時(shí)，頭部與床面之間的高度差(頭的高度)往往被規(guī)范于一個(gè)躺臥范圍中。因此，判斷單元124可以依據(jù)頭的高度(相對(duì)于床面)與躺臥范圍的關(guān)系來(lái)判斷人是否躺在床上。若步驟S736判斷動(dòng)態(tài)物件的頭的高度沒(méi)有低于躺臥范圍，則返回步驟S730。若步驟S736判斷動(dòng)態(tài)物件的頭的高度低于躺臥范圍，則進(jìn)行步驟S738。

在步驟S738中，判斷單元124可以觸發(fā)跌落預(yù)警裝置140。在一些實(shí)施例中，跌落預(yù)警裝置140包括自升式床緣護(hù)欄。當(dāng)?shù)漕A(yù)警裝置140被觸發(fā)時(shí)，自升式床緣護(hù)欄可以即時(shí)地阻止動(dòng)態(tài)物件(例如圖2所示人220)從平臺(tái)(例如圖2所示床210)的跌落。在另一些實(shí)施例中，跌落預(yù)警裝置140包括警報(bào)器。當(dāng)?shù)漕A(yù)警裝置140被觸發(fā)時(shí)，警報(bào)器可以發(fā)出警報(bào)以表示動(dòng)態(tài)物件即將從平臺(tái)跌落。

在步驟S740中，判斷單元124可以判斷動(dòng)態(tài)物件(例如圖2所示人220)的身體的重心的位置是否超出檢測(cè)范圍(例如圖2所示床210)。若步驟S740判斷動(dòng)態(tài)物件的身體的重心沒(méi)有超出檢測(cè)范圍，則返回步驟S730。若步驟S740判斷動(dòng)態(tài)物件的身體的重心的位置超出檢測(cè)范圍，則進(jìn)行步驟S742。

在步驟S742中，判斷單元124可以判斷動(dòng)態(tài)物件(例如圖2所示人220)的頭與身體的高度與位置是否異常。例如，判斷單元124可以判斷動(dòng)態(tài)物件的頭與身體的高度是否低于躺臥范圍。當(dāng)頭部躺于床上時(shí)，不同人的頭(身體)與床面之間的高度差(或稱高度)彼此差異不大，其可以被規(guī)范于一個(gè)躺臥范圍中。因此，判斷單元124可以依據(jù)頭與身體的高度(相對(duì)于床面)與躺臥范圍之關(guān)系來(lái)判斷人是否躺在床上。若步驟S742判斷動(dòng)態(tài)物件的頭與身體的高度沒(méi)有低于躺臥范圍，則進(jìn)行步驟S738。若步驟S742判斷動(dòng)態(tài)物件的頭與身體的高度低于躺臥范圍，則進(jìn)行步驟S744。

在步驟S744中，判斷單元124可以產(chǎn)生控制信號(hào)來(lái)觸發(fā)跌落緩沖裝置130。在一些實(shí)施例中，跌落緩沖裝置130包括自走式緩沖墊。當(dāng)?shù)渚彌_裝置130被觸發(fā)時(shí)，自走式緩沖墊可以即時(shí)地移動(dòng)到動(dòng)態(tài)物件(例如圖2所示人220)與地面之間。在另一些實(shí)施例中，跌落緩沖裝置130包括安全氣囊(類似汽車駕駛艙內(nèi)的防撞安全氣囊)。當(dāng)?shù)渚彌_裝置130被觸發(fā)時(shí)，安全氣囊可以快速充氣而成為一個(gè)氣囊，以便攔接從平臺(tái)跌落的動(dòng)態(tài)物件。在又一些實(shí)施例中，跌落緩沖裝置130包括警報(bào)器。當(dāng)?shù)渚彌_裝置130被觸發(fā)時(shí)，警報(bào)器可以發(fā)出警報(bào)以表示動(dòng)態(tài)物件已從平臺(tái)跌落。

綜上所述，本發(fā)明諸實(shí)施例所述防止跌落裝置100與其操作方法，其利用深度攝影機(jī)110監(jiān)視動(dòng)態(tài)物件(例如圖2所示人220)與平臺(tái)(例如圖2所示床210)的相互關(guān)系，因此可以應(yīng)用于一般環(huán)境中而不需要配合特殊的床墊(配置了傳感器的床墊)。再者，本發(fā)明諸實(shí)施 例所述防止跌落裝置100與其操作方法，其利用跌落緩沖裝置130即時(shí)地移動(dòng)至動(dòng)態(tài)物件與地面之間，因此可以防止動(dòng)態(tài)物件從平臺(tái)跌落至地面。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。