基于热影像的追踪辨识监护系统及方法技术方案

本发明专利技术关于一种基于热影像的追踪辨识监护系统及方法，该系统包含至少一监测主机及一监测后台，其中该监测主机供设置于病房、卫浴厕所以及特定办公或作业场所等需监测场域，该监测主机通过红外线镜头拍摄该场所的被照护人员的热影像，并利用已预先训练完成的一AI人形侦测模型对各帧热影像进行分析，以判断该热影像中的人形动作，当该人形的动作已符合发出警示讯息的条件时，该监测主机向监测后台或发报警示讯息，令该监测后台的管理人员可即时发现被照护人员或被监护人员是否发生坠床、跌倒或长时间静止不动等意外行为而即时处置。或长时间静止不动等意外行为而即时处置。或长时间静止不动等意外行为而即时处置。

【技术实现步骤摘要】
基于热影像的追踪辨识监护系统及方法


[0001]本专利技术关于一种监护系统及方法，特别是指一种基于红外线热影像判断被照护人员或被监护人员是否发生坠床、跌倒或长时间静止不动等意外行为的监护系统及方法。

技术介绍

[0002]随着老龄化社会的到来，未来利用科技辅助照护的需求只会更高，所开发的新科技不仅要能满足照护机构的需求，更期望也能够应用于一般民众家庭，守护家中成员的起居安全。
[0003]照护是相当劳力密集的工作，根据公开资讯统计，迈入高龄化国家的长照人力缺额比例约在20
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50％之间，也就是1个照护员最多需负担1.5个人力的照护工作，照护员不仅容易因为长期工作压力大及工作时间长而离职，也直接影响照护品质，形成恶性循环。因此，若能通过科技来减轻照服员的工作负担，有望提升每位照服员的照顾人数也同时提高受照护者的安全性。
[0004]传统的影像辨识技术，多是基于一般摄像单元所拍摄全彩或黑白画面作为数据输入并进行影像识别判断，常见的技术有人脸识别、瞳孔(虹膜)识别、人体骨架识别等。但对于要求高度要求隐私的场所，例如医院病室、长照机构住民房间、特定的厕所等场域，基于法规限制以及人权考虑，前述影像辨识技术因为使用的影像数据能清楚呈现受拍人员的外观，有侵犯个人隐私的问题，故不适合导入于照护领域使用，以至于这些场域仍需大量依赖人力协助看顾。

技术实现思路

[0005]有鉴于目前照护机构/医疗机构中存在被照护者于床边、浴室等场合可能发生跌倒的意外事件，且尚无良好的科技辅助方案问世，本专利技术提出一种「基于热影像的追踪辨识监护系统及方法」，以侦测受照护者是否发生异常或急难行为，必要时自动发出紧急警示或救助信号。
[0006]为达成上述目的，本专利技术在此提出一种「基于热影像的追踪辨识监护系统」，该系统包含：
[0007]至少一个监测主机，供装设于一环境位置以监测该环境位置所在的人员状态，各监测主机包含有：
[0008]一控制单元，连接至少一红外线镜头以连续拍摄该环境位置而得到多帧热影像；
[0009]一运算单元，连接该控制单元并通过该控制单元以接收该多帧热影像，该运算单元采用一已训练完成的AI人形侦测模型对该连续接收之多帧热影像进行分析，以判断该多帧热影像中的一有效侦测区域内是否有人形存在以及在一监测范围内的人形其动作，当该人形的动作已符合发出警示讯息的条件时发报警示讯息，其中，该警示讯息包含准备离床、已离床、跌倒、久坐、危险当中的至少一种；
[0010]一存储单元，连接该控制单元及该运算单元，用以储存数据与程序；
[0011]一输出/入单元，连接该控制单元及该运算单元，该输出/入单元包含至少一种传输接口，用以建立该监测主机与其它外部装置之间的连接及数据传输；
[0012]一监测后台，与各监测主机通讯连接，其中，该监测后台包含：
[0013]一云端主机，与各监测主机通讯连接以接收各监测主机拍摄的热影像画面及警示讯息；
[0014]一定点主机，连接该云端主机并且显示该警示讯息；
[0015]其中，该AI人形侦测模型于辨识各帧热影像时，执行以下流程：
[0016]判断热影像中的人形是否位于该有效侦测区域内，若否则舍弃该人形；
[0017]针对该有效侦测区域内的各个人形，分别指定一识别码(ID)，当人形离开该有效侦测区域时移除其识别码；
[0018]辨识该人形的动作，并将对应该动作的计数值加一；
[0019]其中，当该人形的动作的计数值已经累加至一门槛值时，该运算单元发出警示讯息。
[0020]本专利技术以深度学习方法建构人工智能(AI)人形侦测模型(类神经网络模型)，通过训练完成的该AI人形侦测模型对热影像中的人形进行多人追踪与动作识别，当被照护着的人形动作符合发出紧急通报的预设规则时，可自动发出警示讯息供看护人员确认，确保被照护者的安全。本专利技术可侦测的动作样态包括但不限于：在床上起身准备离床、已离床、床边跌倒与马桶久坐、厕所跌倒以及特定办公或作业场所的静止行为等常发生危安事件的危险动作行为。
[0021]再者，本专利技术是基于红外线热影像数据进行人形动作识别，该热影像不会清楚呈现人脸与肢体细节动作，故确保当事者的个人隐私，在提供安全照护监看的情况下，兼顾人权保障。
附图说明
[0022]图1：本专利技术当中的AI人形侦测模型的建构流程图。
[0023]图2：本专利技术基于热影像的追踪辨识监护系统的系统方块图。
[0024]图3A：本专利技术应用于单人监测模式的示意图。
[0025]图3B：本专利技术应用于多人监测模式的示意图。
[0026]图4：本专利技术追踪辨识监护方法的流程图。
[0027]图5A～图5D：本专利技术单人监测的热影像图片。
[0028]图6A～图6D：本专利技术多人监测的热影像图片。
[0029]图7：本专利技术追踪辨识监护方法的另一流程图。
[0030]图8A～图8D：本专利技术卫浴厕所监测的热影像图片。
具体实施方式
[0031]以下配合图式及本专利技术的较佳实施例，进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段。
[0032]本专利技术以深度学习方法建构人工智能(AI)人形侦测模型(类神经网络模型)，以即时侦测人形及辨识人形动作，本专利技术AI人形侦测模型优点在于每帧热影像均能立刻判读出
人形的「即时状态」，例如即时状态是坐在床上，此时有两种可能性，一是准备站起来离床，另一种可能性是从床外坐到床上，借由统计每帧热影像的即时状态来判断出动作之后，于有必要时可快速有效发出警示。
[0033]请参考图1所示，为本专利技术AI人形侦测模型的建立方式流程图：主要包含有以下步骤：
[0034]影像及图片数据收集与标注S01：
[0035]本专利技术以红外线热像仪拍摄的热影像作为数据来源，这些数据来源包含以人为特地示范的影像、或实际场域(如医疗机构、长照机构)被照顾者、或特定办公、或作业场所需要被监护者的动作影像/图片数据。可包含连续影像或不连续影像等，红外线热像仪会撷取多位不同当事者的热影像，包含连续二十四小时或在不同间隔的时间范围，尽可能的根据被照顾者、时间范围、动作样态差异的最大化及多样性作为取样基准，获得各种不同动作的热影像图片，并先以人为方式对得到的各种热影像图片进行分类标注，针对不同动作分给指定标签。举例而言，分类项目可包含但不限于「马桶久坐、厕所跌倒」、「床上起身/离床/跌倒」、「其它」等，其中，在「其它」项目中主要是指被照顾者坐轮椅、使用助行器、驼背、照服员打扫、照服员协助洗澡等状况。
[0036]初始模型建置与训练S02：
[0037]前述动作的热影像图片在完成分类标注后，从中依照各动作的标签撷取约700张图片，其中每种动作取90％数量用于训练(train)及10％用于测试或验证(test/validation)。在进行测试时，以同一动作测试十次，正确标示九次(含)以上为通过门槛，得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热影像的追踪辨识监护系统，其特征在于，包含：至少一个监测主机，供装设于一环境位置以监测该环境位置所在的人员状态，各监测主机包含有：一控制单元，连接至少一红外线镜头，该红外线镜头连续拍摄该环境位置而得到多帧热影像；一运算单元，连接该控制单元并通过该控制单元以接收该多帧热影像，该运算单元采用一已训练完成的AI人形侦测模型对该连续接收的多帧热影像进行分析，以判断该多帧热影像中的一有效侦测区域内是否有人形存在以及在一监测范围内的人形其动作，当该人形的动作已符合发出警示讯息的条件时发报警示讯息，其中，该警示讯息包含准备离床、已离床、跌倒、久坐、危险或静止行为当中的至少一种；一存储单元，连接该控制单元及该运算单元，用以储存数据与程序；一输出/入单元，连接该控制单元及该运算单元，该输出/入单元包含至少一种传输接口，用以建立该监测主机与其它外部装置之间的连接及数据传输；一监测后台，与各监测主机通讯连接，其中，该监测后台包含：一云端主机，与各监测主机通讯连接以接收各监测主机拍摄的热影像画面及警示讯息；一定点主机，连接该云端主机并且显示该警示讯息；其中，该AI人形侦测模型于辨识各帧热影像时，执行以下流程：判断热影像中的人形是否位于该有效侦测区域内，若否则舍弃该人形；针对该有效侦测区域内的各个人形，分别指定一识别码(ID)，当人形离开该有效侦测区域时移除其识别码；辨识该人形的动作，并将对应该动作的计数值加一；其中，当该人形的动作的计数值已经累加至一门槛值时，该运算单元发出警示讯息。2.根据权利要求1所述的基于热影像的追踪辨识监护系统，其特征在于，其中，该监测后台还包含一移动装置，该移动装置内安装一应用程序，通过该应用程序连接该云端主机并接收该警示讯息。3.根据权利要求1所述的基于热影像的追踪辨识监护系统，其特征在于，其中，该监测范围包含一床位范围、一马桶范围、一办公范围、或一作业场所范围，该监测范围至少有一部分位于该有效侦测区域内。4.根据权利要求3所述的基于热影像的追踪辨识监护系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟金峯，魏家博，王忠祥，
申请(专利权)人：华研智能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：