本文所討論的實施方式涉及圖像處理裝置和圖像處理方法。

背景技術(shù)：

使用照相機代替醫(yī)療保健專業(yè)人員例如護士或看護人員來監(jiān)視例如躺在床上的患者或被照顧者在蘇醒或起床時的行為以及他/她在床上做什么的系統(tǒng)是已知的。例如，在醫(yī)療機構(gòu)中，當可能導致滑倒或摔倒事故的蘇醒或起床時的行為發(fā)生時，或者當患者正在經(jīng)受他/她不能夠按下護士呼叫按鈕的狀態(tài)的不尋常行為發(fā)生時，如果系統(tǒng)代替病人通知護士，這是有效的。

在這樣的系統(tǒng)中，當根據(jù)照相機捕獲的圖像識別人在床上的行為時，使用關(guān)于圖像中的床區(qū)的信息作為參考。在床的一側(cè)處布置多個標記以通過使用從距離圖像獲得的標記的三維位置以及通過使用床的已知尺寸來識別床的位置和床區(qū)的技術(shù)也是已知的(參見例如專利文獻1)。

專利文獻1：日本公開特許公報第2013-078433號。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個方面的目的是根據(jù)所捕獲的床的圖像容易地確定床的狀態(tài)變化。

根據(jù)實施方式的一個方面，基于指示第一圖像中的第一床區(qū)的邊界與由從第二圖像檢測到的棱邊表示的線段之間的對應關(guān)系來確定床的狀態(tài)變化的類型。第二圖像是在捕獲第一圖像之后捕獲的圖像，并且床的狀態(tài)變化是在從捕獲第一圖像至捕獲第二圖像的時間段期間發(fā)生的狀態(tài)變化。

附圖說明

圖1例示了照相機的布置。

圖2例示了床區(qū)提取方法。

圖3例示了由于水平移動導致的亮度的變化。

圖4例示了由于傾斜形狀變化導致的線段的變化。

圖5例示了由于床的表面高度的變化導致的亮度的變化。

圖6例示了圖像處理裝置的功能構(gòu)造。

圖7是圖像處理的流程圖。

圖8例示了圖像處理裝置的功能構(gòu)造的具體示例。

圖9是例示圖像處理的具體示例的流程圖。

圖10是例示床區(qū)估計處理的第一具體示例的流程圖。

圖11例示了照相機坐標系與三維坐標系之間的關(guān)系。

圖12例示了照相機的安裝位置與床的表面高度之間的關(guān)系的示例。

圖13例示了照相機坐標系相對于三維坐標系的方位。

圖14是例示床區(qū)確定處理的第一具體示例的流程圖。

圖15例示了床區(qū)的形狀與u形之間的關(guān)系。

圖16例示了床區(qū)生成處理。

圖17例示了多個邊界區(qū)域。

圖18是例示狀態(tài)變化確定處理的第一具體示例的流程圖。

圖19例示了表面高度的變化。

圖20例示了水平移動。

圖21例示了傾斜形狀變化。

圖22是當改變表面高度時的對應關(guān)系確定處理的流程圖。

圖23例示了計算相關(guān)系數(shù)(correlationscore)的方法。

圖24是當不改變表面高度時的對應關(guān)系確定處理的流程圖。

圖25是表面高度估計處理的流程圖。

圖26a至圖26e例示了根據(jù)估計的表面高度而變化的u形。

圖27例示了相關(guān)系數(shù)的變化。

圖28例示了由于表面高度的變化的圖像處理。

圖29例示了由于傾斜形狀變化的圖像處理。

圖30是例示床區(qū)估計處理的第二具體示例的流程圖。

圖31a是例示狀態(tài)變化確定處理的第二具體示例的流程圖(的第一部分)。

圖31b是例示狀態(tài)變化確定處理的第二具體示例的流程圖(的第二部分)。

圖32是例示床區(qū)確定處理的第二具體示例的流程圖。

圖33例示了信息處理裝置的構(gòu)造。

具體實施方式

現(xiàn)在將參照附圖詳細描述實施方式。

在專利文獻1的技術(shù)的情況中，在床上布置多個標記，并且監(jiān)視裝置設(shè)置有用于生成距離圖像的距離圖像傳感器。然而，在較簡單的構(gòu)造中，識別諸如床的移動等狀態(tài)變化的技術(shù)是未知的。

該問題不僅在監(jiān)視床上的患者或被照顧者時發(fā)生，并且也在監(jiān)視床上的健康的人例如嬰兒時發(fā)生。

圖1例示了在實施方式中照相機的布置的示例。照相機101是例如單目照相機，并且為了捕獲在床102上的人的圖像，照相機101安裝在床102的上方。根據(jù)由照相機101捕獲的圖像來確定床區(qū)103。

在醫(yī)院房間中，除了床102之外還存在患者和許多物體。醫(yī)院房間中存在的物體包括例如蒲團、枕頭、床上桌、茶幾、椅子、家具、壁紙和窗簾。因此，當從捕獲的床102的圖像中檢測棱邊時，除了那些用于床102的形狀的棱邊之外還檢測到許多棱邊。

可以想到，當在由那些棱邊表示的許多線段中搜索表示床區(qū)103的邊界的線段時，計算量變得較大并且更可能發(fā)生對床區(qū)103的錯誤的識別。床區(qū)103的錯誤識別導致患者行為的錯誤識別，因此由于錯誤的護士呼叫，將可能增加護士的負擔。

圖2例示了在現(xiàn)有的日本專利申請第2014-250795號中公開的床區(qū)提取方法。在該床區(qū)提取方法中，從由圖像中檢測到的棱邊表示的線段中排除不形成床區(qū)103的線段，以提取可以形成床區(qū)103的線段(步驟201)。接著，將兩條線段進行組合以生成l形，并且排除不形成床區(qū)103的l形，以提取可以形成床區(qū)103的l形(步驟202)。

接著，將兩個l形進行組合以生成u形，并且排除不形成床區(qū)103的u形，以提取可以形成床區(qū)103的u形(步驟203)。然后，將兩個u形進行組合以生成矩形，并且排除不形成床區(qū)103的矩形，以提取表示床區(qū)103的矩形(步驟204)。因此，可以準確并且高效地確定床區(qū)103。

然而，床102不總是在相同的位置中具有相同的形狀，并且護士可以在地板上水平移動床102，護士或者患者可以改變床102的表面高度，或者可以通過傾斜機構(gòu)來改變床102的形狀。傾斜形狀變化包括將床102的表面的一部分升高以便人能夠倚靠升高的部分的形狀變化，以及將床102的表面的升高部分向后傾斜以恢復至平坦形狀的形狀變化。如果在啟動監(jiān)視之后床102的狀態(tài)發(fā)生變化，則例如照相機101與床102之間的位置關(guān)系將發(fā)生變化，這可能導致難以確定床區(qū)103。

圖3例示了由于床102的水平移動導致亮度變化的示例。在光線從照明設(shè)備501輻射在床102的表面502上的情況下，當床102在地板上水平移動使得床102的床頭板遠離照相機101時，床尾板周圍的區(qū)域503變得昏暗。在這種情況下，從包括在床尾板周圍的區(qū)域503中的床區(qū)103的邊界中不易檢測到棱邊，并且不生成包括表示邊界的線段的u形，因此不生成表示床區(qū)103的矩形。

圖4例示了由于床102的傾斜形狀變化導致的線段變化的示例。當由于傾斜形狀變化使床102的表面的部分401升高時，床102的形狀發(fā)生改變。在這種情況下，不生成表示床區(qū)103的矩形，或者所生成的矩形與床區(qū)103不對應。

圖5例示了由于床102的表面高度的變化導致亮度變化的示例。在光線從照明設(shè)備501輻射在床102的表面502上的情況下，當升高表面502時，床尾板周圍的區(qū)域503變得昏暗。在這種情況下，從包括在床尾板周圍的區(qū)域503中的床區(qū)103的邊界中不易檢測到棱邊，并且不生成包括表示邊界的線段的u形，因此不生成表示床區(qū)103的矩形。

因此，優(yōu)選地，即使當狀態(tài)變化例如發(fā)生床102的表面高度變化、水平移動和傾斜形狀變化時，仍確定床區(qū)103。

圖6例示了實施方式的圖像處理裝置的功能構(gòu)造的示例。圖6的圖像處理裝置601包括狀態(tài)變化確定單元611和輸出單元612(輸出接口)。

圖7是例示由圖6的圖像處理裝置601執(zhí)行的圖像處理的示例的流程圖。首先，狀態(tài)變化確定單元611基于指示第一圖像中的第一床區(qū)的邊界與從第二圖像中檢測到棱邊所表示的線段之間的對應關(guān)系來確定床的狀態(tài)變化的類型(步驟701)。第二圖像是在捕獲第一圖像之后捕獲的圖像，并且床的狀態(tài)變化是在從捕獲第一圖像至捕獲第二圖像的時間段期間的狀態(tài)變化。

接著，輸出單元612基于所確定的狀態(tài)變化的類型來輸出信息(步驟702)?；跔顟B(tài)變化的類型的信息可以是指示狀態(tài)變化的類型的信息，或者其可以是指示根據(jù)狀態(tài)變化的類型而更新的床區(qū)的信息。

根據(jù)圖像處理裝置601，床的狀態(tài)變化可以根據(jù)所捕獲的床的圖像來容易地確定。

圖8例示了圖6的圖像處理裝置601的具體示例。圖8的圖像處理裝置601包括狀態(tài)變化確定單元611、輸出單元612、圖像獲取單元801、床區(qū)估計單元802和存儲器803。存儲器803存儲圖像811、篩選條件812、透鏡畸變信息813和床區(qū)信息814。

圖像獲取單元801按時間順序獲取從照相機101輸入的圖像811，并且將圖像811存儲在存儲器803中。床區(qū)估計單元802以與上述現(xiàn)有的日本專利申請中公開的床區(qū)提取方法類似的方法，根據(jù)在各個時刻捕獲的圖像811來估計床區(qū)103，以生成指示估計的床區(qū)103的床區(qū)信息814。然而，床區(qū)估計單元802在將從圖像811中檢測到的線段轉(zhuǎn)換成三維空間中的線段之后估計床區(qū)103，這與現(xiàn)有的日本專利申請的情況不同。

狀態(tài)變化確定單元611基于指示三維空間中的床區(qū)103的邊界與三維空間中的線段之間的對應關(guān)系來確定床的狀態(tài)變化的類型，所述三維空間中的床區(qū)103根據(jù)某時刻的圖像811來估計，并且所述三維空間中的線段從所述某時刻之后的一個時刻的圖像811中檢測到。

使用與現(xiàn)有的日本專利申請中公開的篩選條件相似的信息作為篩選條件812。當根據(jù)圖像811估計床區(qū)103時，使用篩選條件812，并且篩選條件812包括例如線段提取條件、l形提取條件和u形提取條件。

線段提取條件是用于從在圖像中檢測到的三維空間中的線段中提取可以形成床區(qū)103的線段的條件。線段提取條件可以是例如以下條件。

(1)線段的角度包括在規(guī)定的角度范圍中(等于或大于θ1且小于θ2)。

(2)線段存在于固定區(qū)域中。

(3)線段的長度等于或大于規(guī)定的長度(等于或大于l1)。

稍后將描述用于確定三維空間中的區(qū)域是否為固定區(qū)域的方法。l形提取條件是用于從分別通過將兩條線段進行組合而獲得的l形中提取可以形成床區(qū)103的l形的條件。l形提取條件可以是例如以下條件。

(4)由l形的兩條邊(兩條線段)形成的角度包括在規(guī)定的范圍中(等于或大于θ3且小于θ4)。

(5)l形的兩條邊均是形成水平平面的水平分量。

u形提取條件是用于從分別通過將兩個l形進行組合而獲得的u形中提取可以形成床區(qū)103的u形的條件。u形提取條件可以是例如以下條件。

(6)由均位于u形的末端處的兩條邊(兩條線段)形成的角度包括在規(guī)定的范圍中(等于或大于θ5且小于θ6)。

(7)均位于u形的末端處的兩條邊之間的寬度等于或大于規(guī)定的長度(等于或大于l2)。

(8)在均位于u形的末端處的兩條邊周圍的區(qū)域中，圖像811中像素的亮度分布從高亮度至低亮度變化。

以上提取條件(1)至(8)僅僅是示例，并且篩選條件812可以包括另外的線段提取條件、另外的l形提取條件和另外的u形提取條件。

透鏡畸變信息813是指示照相機101的透鏡畸變的信息，并且當將從圖像811中檢測到的線段轉(zhuǎn)換成三維空間中的線段時使用透鏡畸變信息813。此外，當將三維空間中的區(qū)域例如床區(qū)103逆轉(zhuǎn)換成圖像811中的區(qū)域時，也使用透鏡畸變信息813。

輸出單元612可以是顯示裝置或通信接口。例如，當輸出單元612是顯示裝置時，輸出單元612可以在屏幕上突出顯示對應于圖像811中的床區(qū)103的區(qū)域。此外，當輸出單元612是通信接口時，輸出單元612可以通過通信網(wǎng)絡(luò)將床區(qū)信息814傳送至另一圖像處理裝置。

圖9是例示由圖8的圖像處理裝置601執(zhí)行的圖像處理的具體示例的流程圖。首先，圖像獲取單元801檢查是否從照相機101輸入圖像811(步驟901)，并且當輸入圖像811時(步驟901，是)，圖像獲取單元801獲取圖像811并且將圖像811存儲在存儲器803中。

接著，狀態(tài)變化確定單元611和床區(qū)估計單元802執(zhí)行床區(qū)估計處理(步驟902)。接著，床區(qū)估計單元802基于估計的結(jié)果來更新床區(qū)信息814(步驟903)，并且輸出單元612輸出床區(qū)信息814(步驟904)。然后，在隨后的時間中，圖像處理裝置601針對圖像811重復步驟901和步驟901之后的過程。

當步驟902中的床區(qū)估計處理滿足規(guī)定的條件時，圖像處理裝置601跳過步驟902的過程，并且重復步驟901和步驟901之后的過程。然后，當在隨后的時間中未輸入圖像811時(步驟901，否)，圖像處理裝置601結(jié)束處理。

圖10是例示圖9的步驟902中的床區(qū)估計處理的第一具體示例的流程圖。首先，床區(qū)估計單元802從輸入圖像811中檢測棱邊，并且生成由所檢測到的棱邊表示的線段(步驟1001)。

接著，床區(qū)估計單元802將輸入圖像811中的每條線段轉(zhuǎn)換成當從筆直的上方向下看床102時的三維坐標系中的線段(步驟1002)。對于線段的坐標轉(zhuǎn)換，使用了在三維坐標系中的照相機坐標系的原點位置(xw,yw,zw)以及表示照相機坐標系相對于三維坐標系的方位的翻滾角α、俯仰角β和偏轉(zhuǎn)角γ。

圖11例示了照相機坐標系與三維坐標系之間的關(guān)系的示例。照相機坐標系xcyczc是原點在照相機101的安裝位置1101處的坐標系，并且三維坐標系xyz是原點在從安裝點1101筆直向下降落至房間的地板1103上的垂線與地板1103之間的相交點1102處的坐標系。在該示例中，三維坐標系xyz的x軸平行于床區(qū)103的短邊，并且y軸平行于床區(qū)103的長邊，其中xw＝y(tǒng)w＝0。然而，當床102在地板1103上水平移動時，可能改變床區(qū)103的短邊和長邊相對于x軸和y軸的角度。

圖12例示了照相機101的安裝位置與床的表面高度之間的關(guān)系的示例。在該示例中，三維坐標系xyz的原點沿z軸方向移動，使得床102的表面502被包括在三維坐標系xyz的xy平面中。在該情形下，zw表示照相機101的安裝高度與床102的表面高度h之間的差值。

圖13例示了照相機坐標系xcyczc相對于三維坐標系xyz的方位的示例。翻滾角α表示繞x軸的旋轉(zhuǎn)，俯仰角β表示繞y軸的旋轉(zhuǎn)，并且偏轉(zhuǎn)角γ表示繞z軸的旋轉(zhuǎn)。

此處，假設(shè)照相機101的安裝高度、床102的表面高度h、翻滾角α和俯仰角β是已知的，并且偏轉(zhuǎn)角γ為零。當使用圖12的三維坐標系xyz時，xw＝y(tǒng)w＝0，并且可以根據(jù)照相機101的安裝高度和床102的表面高度h來計算zw。因此，如果給出六個參數(shù)xw、yw、zw、α、β和γ，則圖像811中的每條線段的兩個端點的坐標均可以轉(zhuǎn)換成三維坐標系xyz中的三維坐標。此時，基于透鏡畸變信息813校正由于照相機101的透鏡畸變導致的圖像811的失真。

接著，床區(qū)估計單元802對三維坐標系xyz中的線段應用篩選條件812以確定三維空間中的床區(qū)103(步驟1003)。

圖14是例示圖10的步驟1003中的床區(qū)確定處理的第一具體示例的流程圖。首先，床區(qū)估計單元802從三維坐標系xyz的線段中提取滿足線段提取條件的線段(步驟1401)。接著，床區(qū)估計單元802將兩條線段進行組合以生成l形(步驟1402)，并且從所生成的l形中提取滿足l形提取條件的l形(步驟1403)。

接著，床區(qū)估計單元802將兩個l形進行組合以生成u形(步驟1404)，并且從所生成的c形中提取滿足u形提取條件的u形(步驟1405)。然后，床區(qū)估計單元802根據(jù)所提取的u形來生成表示床區(qū)103的形狀(步驟1406)。然而，此時，未更新存儲器803中的床區(qū)信息814。

取決于床102的周圍或人在床102上的位置的周圍的照明亮度，存在床區(qū)103的邊界將不能被檢測到的可能性。因此，在現(xiàn)有的專利申請中的床區(qū)提取方法中，當從床區(qū)103的短邊中的一個短邊未檢測到線段時，基于關(guān)于u形的寬度和床102的長寬比的信息來估計床區(qū)103。

在這種情況下，估計圖像811中的床區(qū)103，因此床區(qū)103的長邊的方向取決于床102與照相機101之間的相對位置關(guān)系而變化。因此，對于圖像811中的床102的多個位置，優(yōu)選地預先將床102的位置與床區(qū)103的長邊的方向之間的對應關(guān)系存儲在存儲裝置中。

另一方面，在圖14的床區(qū)確定處理中，估計三維坐標系xyz中的床區(qū)103，因此床區(qū)103的長邊的方向獨立于床102與照相機101之間的相對位置關(guān)系而保持不變。因此，不必存儲床102的位置與床區(qū)103的長邊的方向之間的對應關(guān)系，這導致減小了存儲裝置的容量。

圖15例示了床區(qū)103的形狀與u形之間的關(guān)系的示例。在三維坐標系xyz中，床102的形狀和尺寸獨立于床102的位置和方向而保持不變?？紤]到這一點，即使當從床區(qū)103的短線1501中的一個短線中未檢測到線段時，如果基于由另一短線1502生成的另一側(cè)u形1512來對u形1511進行內(nèi)插，則也可以生成床區(qū)103的完整形狀。

圖16例示了以上床區(qū)生成處理的示例。床區(qū)估計單元802將從照相機101輸入的圖像1601中的每條線段轉(zhuǎn)換成三維坐標系xyz中的線段。三維坐標系xyz的原點1602對應于照相機101的安裝位置1101。然后，床區(qū)估計單元802從包括在xy平面中的線段中生成滿足u形提取條件的u形1603。

在該示例中，u形1603的底部1604對應于床區(qū)1603的短邊，并且具有與x軸成角度θ的斜度。角度θ表示照相機101的光軸方向與床區(qū)103的長邊之間的相對角度，并且角度θ不取決于坐標轉(zhuǎn)換的參數(shù)zw。

接著，床區(qū)估計單元802使用xy平面中的底部1604的兩個端點的坐標來獲得從一個端點指向另一端點的單位方向向量v1。然后，床區(qū)估計單元802通過利用以下公式，使用底部1604的中點的坐標m、單位方向向量v1和床區(qū)103的短邊的長度bw(床寬)來獲得床區(qū)103的頂點1611的坐標pfl和頂點1612的坐標pfr。

pfl＝m-v1·bw/2(1)

pfr＝m+v1·bw/2(2)

公式(1)的坐標pfl表示從底部1604的中點處開始，沿與單位方向向量v1的方向相反的方向移動了床寬bw的一半的點的位置。公式(2)的坐標pfr表示從底部1604的中點處開始，沿單位方向向量v1的方向移動了床寬bw的一半的點的位置。

接著，床區(qū)估計單元802獲得底部1604的單位法線向量v2。然后，床區(qū)估計單元802通過利用以下公式，使用單位法線向量v2和床區(qū)103的長邊的長度bh來獲得床區(qū)103的頂點1613的坐標pbl和頂點1614的坐標pbr。

pbl＝pfl+v2·bh(3)

pbr＝pfr+v2·bh(4)

公式(3)的坐標pbl表示從頂點1611處開始，沿單位方向向量v2的方向移動了長度bh的點的位置，并且公式(4)的坐標pbr表示從頂點1612處開始，沿單位方向向量v2的方向移動了長度bh的點的位置。床區(qū)估計單元802生成由連接頂點1611至1614的線段表示的矩形1621作為表示床區(qū)103的形狀。

在通過床區(qū)估計單元802確定床區(qū)103之后，狀態(tài)變化確定單元611計算與指示所確定的床區(qū)103的多個邊界對應的多個邊界區(qū)域的移動(步驟1004)。

圖17例示了其中存在多個邊界區(qū)域的示例。在該示例中，在所確定的床區(qū)103的邊界上布置有六個邊界區(qū)域。每個邊界區(qū)域均具有規(guī)定寬度的細長的矩形形狀，其包括作為中心線的邊界。

邊界區(qū)域s3對應于在床區(qū)103的床頭板側(cè)處(人的頭側(cè)處)的短邊，并且邊界區(qū)域s6對應于在與床頭板相對的側(cè)處(人的足側(cè)處)的短邊。邊界區(qū)域s2對應于床區(qū)103的一條長邊的頭側(cè)的部分，并且邊界區(qū)域s1對應于一條長邊的足側(cè)的部分。邊界區(qū)域s4對應于床區(qū)103的另一條長邊的頭側(cè)的部分，并且邊界區(qū)域s5對應于另一條長邊的足側(cè)的部分。

在這些邊界區(qū)域中，邊界區(qū)域s2至s4對應于床102的傾斜部分。傾斜部分是由于傾斜形狀變化導致的升高和向后傾斜的部分。另一方面，邊界區(qū)域s1、s5和s6對應于由于傾斜形狀變化但不發(fā)生狀態(tài)變化的部分。

可以使用在三個不同時刻例如時刻(t-2)、時刻(t-1)和時刻t處的圖像811中的像素值來計算在時刻t處邊界區(qū)域的移動。此時，狀態(tài)變化確定單元611將每個邊界區(qū)域在三維坐標系xyz中的范圍逆轉(zhuǎn)換成圖像811中的范圍，以確定屬于每個邊界區(qū)域的像素。當屬于某邊界區(qū)域的像素(x,y)在時刻t處的像素值為ft(x,y)時，使用以下公式獲得時刻t與時刻(t-1)之間的像素值的差值f1(x,y)。

f1(x,y)＝|ft(x,y)-ft-1(x,y)|(11)

同樣地，使用以下公式獲得時刻(t-1)與時刻(t-2)之間的像素值的差值f2(x,y)。

f2(x,y)＝|ft-1(x,y)-ft-2(x,y)|(12)

然后，狀態(tài)變化確定單元611通過利用以下公式，使用規(guī)定的闕值th對f1(x,y)和f2(x,y)進行二值化處理。

b1(x,y)＝1(f1(x,y)≥th)(13)

b1(x,y)＝0(f1(x,y)＜th)(14)

b2(x,y)＝1(f2(x,y)≥th)(15)

b2(x,y)＝0(f2(x,y)＜th)(16)

接著，狀態(tài)變化確定單元611使用以下公式獲得作為b1(x,y)與b2(x,y)的邏輯積的b3(x,y)。

b3(x,y)＝b1(x,y)andb2(x,y)(17)

接著，狀態(tài)變化確定單元611獲得邏輯積b3(x,y)均為1的像素與屬于一個邊界區(qū)域的所有像素的比例，并且當所獲得的比例大于規(guī)定值時，狀態(tài)變化確定單元611確定邊界區(qū)域是活動區(qū)域。另一方面，當所獲得的比例不大于規(guī)定值時，狀態(tài)變化確定單元611確定邊界區(qū)域是固定區(qū)域。然后，狀態(tài)變化確定單元611執(zhí)行狀態(tài)變化確定處理(步驟1005)。

圖18是例示圖10的步驟1005中的狀態(tài)變化確定處理的示例的流程圖?？梢韵氲?，在床102的表面高度變化、水平移動和傾斜形狀變化中的兩個或更多個狀態(tài)變化不會同時發(fā)生，而是僅會發(fā)生所述狀態(tài)變化中的一個狀態(tài)變化。因此，在狀態(tài)變化確定處理中，基于活動邊界區(qū)域的組合，可確定出床102的狀態(tài)變化對應于表面高度變化、水平移動和傾斜形狀變化中的一個狀態(tài)變化。

圖19例示了表面高度變化的示例。在該示例中，升高了床102的表面高度。矩形1901表示床102的狀態(tài)變化之前的床區(qū)103，并且矩形1902表示在狀態(tài)變化之后由u形1903生成的床區(qū)103。在這種情況下，使用狀態(tài)變化之前的三維坐標系xyz來表示u形1903和矩形1902。如果升高表面高度，則坐標轉(zhuǎn)換的參數(shù)zw預計將減小，并且只要未檢測到表面高度的變化就使用狀態(tài)變化之前的zw執(zhí)行坐標轉(zhuǎn)換。

當升高表面高度時，所有的邊界區(qū)域s1至s6變成活動區(qū)域，并且矩形1902變得大于矩形1901。矩形1901和矩形1902具有相同的中心位置和相同的斜度，因此如果矩形1902的尺寸減小，則與矩形1901重疊(coterminous)。相反，當降低表面高度時，在狀態(tài)變化之后由u形生成的矩形變得小于矩形1901，因此如果狀態(tài)變化之后的矩形增大，則與矩形1901重疊。

因此，如果在改變床102的表面高度h以改變zw的同時比較狀態(tài)變化之前和狀態(tài)變化之后的床區(qū)103，則可以確定表面高度是否已經(jīng)改變。

圖20例示了水平移動的示例。矩形2001表示床102的狀態(tài)變化之前的床區(qū)103，并且矩形2002表示在狀態(tài)變化之后由u形2003生成的床區(qū)103。在這種情況下，表面高度沒有因為床102的狀態(tài)變化而變化，因此zw沒有變化，并且三維坐標系xyz也沒有變化。

當床102水平移動時，所有的邊界區(qū)域s1至s6變成活動區(qū)域。矩形2001和矩形2002具有相同的尺寸，但是具有不同的位置和不同的斜度，因此即使矩形2002的尺寸增大或減小，也不與矩形2001重疊。因此，如果在改變床102的表面高度h以改變zw的同時比較狀態(tài)變化之前和狀態(tài)變化之后的床區(qū)103，則可以確定是否已經(jīng)執(zhí)行了水平移動。

圖21例示了傾斜形狀變化的示例。矩形2101表示床102在開始傾斜之前的床區(qū)103。矩形2102表示在執(zhí)行傾斜形狀變化以升高床102的傾斜部分并且傾斜部分變成固定的傾斜狀態(tài)時由u形2104生成的床區(qū)103。矩形2103表示在執(zhí)行傾斜形狀變化以使傾斜部分向后傾斜并且傾斜結(jié)束時由u形2105生成的床區(qū)103。

在這種情況下，在結(jié)束傾斜時的三維坐標系xyz和矩形2103與開始傾斜時的三維坐標系xyz和矩形2101相同。在執(zhí)行傾斜形狀變化時，僅對應于傾斜部分的邊界區(qū)域s2至s4變成活動區(qū)域，而邊界區(qū)域s1、s5和s6保持固定區(qū)域。因此，當僅邊界區(qū)域s2至s4由固定區(qū)域變成活動區(qū)域時，可以確定傾斜形狀變化已經(jīng)開始。

矩形2101和矩形2102具有不同的中心位置和不同的尺寸，因此矩形2102與矩形2101不重疊。另一方面，矩形2101和矩形2103具有相同的中心位置、相同的斜度和相同的尺寸，因此矩形2103與矩形2101重疊。因此，如果開始傾斜形狀變化并且然后將狀態(tài)變化之后的床區(qū)103與開始傾斜之前的床區(qū)103進行比較，則可以確定床區(qū)103是否已經(jīng)進入傾斜狀態(tài)或者傾斜是否已經(jīng)結(jié)束。

首先，狀態(tài)變化確定單元611檢查狀態(tài)變化確定處理是否處于狀態(tài)變化確定等待狀態(tài)(步驟1801)。狀態(tài)變化確定等待狀態(tài)指示確定狀態(tài)變化的結(jié)果尚未獲得，并且對應于兩種類型的狀態(tài)(如稍后所描述的確定等待狀態(tài)a和確定等待狀態(tài)b)中的一種。

當狀態(tài)變化確定處理不處于狀態(tài)變化確定等待狀態(tài)時(步驟1801，否)，狀態(tài)變化確定單元611檢查是否所有的邊界區(qū)域均為活動區(qū)域(步驟1807)。當所有的邊界區(qū)域均為活動區(qū)域時(步驟1807，是)，狀態(tài)變化確定單元611確定狀態(tài)變化確定處理處于確定等待狀態(tài)a(步驟1808)。確定等待狀態(tài)a指示床102的表面高度變化或水平移動正在發(fā)生。然后，圖像處理裝置601在隨后的時間中對圖像811重復步驟901和步驟901之后的過程。

當一個或更多個邊界區(qū)域為固定區(qū)域時(步驟1807，否)，狀態(tài)變化確定單元611檢查對應于傾斜部分的所有邊界區(qū)域是否均為活動區(qū)域(步驟1809)。在圖17的示例中，對應于傾斜部分的邊界區(qū)域是邊界區(qū)域s2至s4。

當對應于傾斜部分的所有邊界區(qū)域均為活動區(qū)域時(步驟1809，是)，狀態(tài)變化確定單元611確定狀態(tài)變化確定處理處于確定等待狀態(tài)b(步驟1810)。確定等待狀態(tài)b指示床102的傾斜形狀變化正在發(fā)生。然后，圖像處理裝置601在隨后的時間中對圖像811重復步驟901和步驟901之后的過程。

當對應于傾斜部分的一個或更多個邊界區(qū)域為固定區(qū)域時(步驟1809，否)，狀態(tài)變化確定單元611檢查床102是否處于傾斜狀態(tài)(步驟1811)。當床102處于傾斜狀態(tài)時(步驟1811，是)，狀態(tài)變化確定單元611確定床102的傾斜狀態(tài)正在發(fā)生(步驟1812)。另一方面，當床102不處于傾斜狀態(tài)時(步驟1811，否)，狀態(tài)變化確定單元611確定床102的狀態(tài)變化尚未發(fā)生(步驟1813)。

當狀態(tài)變化確定處理處于狀態(tài)變化確定等待狀態(tài)時(步驟1801，是)，狀態(tài)變化確定單元611檢查是否每個邊界區(qū)域均為活動區(qū)域(步驟1802)。當一個或更多個邊界區(qū)域為活動區(qū)域時(步驟1802，是)，狀態(tài)變化確定單元611確定床102的狀態(tài)變化正在發(fā)生。然后，圖像處理裝置601在隨后的時間中對圖像811重復步驟901和步驟901之后的過程。

另一方面，當所有的邊界區(qū)域為固定區(qū)域時(步驟1802，否)，狀態(tài)變化確定單元611確定床102的狀態(tài)變化已經(jīng)結(jié)束，并且檢查狀態(tài)變化確定處理是否處于確定等待狀態(tài)a或b(步驟1803)。

當狀態(tài)變化確定處理處于確定等待狀態(tài)a時(步驟1803，是)，狀態(tài)變化確定單元611檢查在改變床102的表面高度h時狀態(tài)變化之前與狀態(tài)變化之后的床區(qū)103之間是否存在對應關(guān)系(步驟1804)。當狀態(tài)變化之前與狀態(tài)變化之后的床區(qū)103之間存在對應關(guān)系時(步驟1804，是)，狀態(tài)變化確定單元611確定狀態(tài)變化是表面高度的變化(步驟1805)，并且釋放確定等待狀態(tài)a(步驟1806)。

另一方面，當狀態(tài)變化之前與狀態(tài)變化之后的床區(qū)103之間不存在對應關(guān)系時(步驟1804，否)，狀態(tài)變化確定單元611確定狀態(tài)變化是水平移動(步驟1814)，并且釋放確定等待狀態(tài)a(步驟1806)。

當狀態(tài)變化確定處理處于確定等待狀態(tài)b時(步驟1803，否)，狀態(tài)變化確定單元611檢查在不改變床102的表面高度h的情況下在狀態(tài)變化之前與狀態(tài)變化之后的床區(qū)103之間是否存在對應關(guān)系(步驟1815)。當狀態(tài)變化之前與狀態(tài)變化之后的床區(qū)103之間存在對應關(guān)系時(步驟1815，是)，狀態(tài)變化確定單元611確定狀態(tài)變化是傾斜結(jié)束時的傾斜形狀變化(步驟1816)，并且釋放確定等待狀態(tài)b(步驟1806)。

另一方面，當狀態(tài)變化之前與狀態(tài)變化之后的床區(qū)103之間不存在對應關(guān)系時(步驟1815，否)，狀態(tài)變化確定單元611確定床102處于傾斜狀態(tài)(步驟1817)，并且釋放確定等待狀態(tài)b(步驟1806)。

如上所述，如果在床區(qū)103的邊界上布置多個邊界區(qū)域并且獲得活動邊界區(qū)域的組合，則可以準確地確定床102的狀態(tài)變化的類型。

圖22是例示圖18的步驟1804中的對應關(guān)系確定處理的示例的流程圖。在圖22的對應關(guān)系確定處理中，在改變床102的表面高度h以改變zw時，狀態(tài)變化確定單元611將在圖14的步驟1405中提取的u形轉(zhuǎn)換至對應于變化之后的zw的三維坐標系xyz中。然后，狀態(tài)變化確定單元611將經(jīng)轉(zhuǎn)換的u形與由床區(qū)信息814指示的床區(qū)103進行比較，以確定是否存在對應關(guān)系。

首先，狀態(tài)變化確定單元611將表面高度可變化的范圍中的表面高度的最小值設(shè)定為估計的表面高度(步驟2201)，并且將估計的表面高度與表面高度可變化的范圍中的最大值進行比較(步驟2202)，所述范圍由床102的規(guī)格來確定。

當估計的表面高度不大于最大值時(步驟2202，是)，狀態(tài)變化確定單元611根據(jù)估計的表面高度確定zw，并且將在步驟1405中提取的u形轉(zhuǎn)換至對應于所確定的zw的三維坐標系xyz中(步驟2203)。因此，包括在u形中的每條線段被轉(zhuǎn)換至新的三維坐標系xyz中，并且每條線段的位置和長度被改變。接著，狀態(tài)變化確定單元611計算經(jīng)變化的u形與由床區(qū)信息814指示的床區(qū)103之間的相關(guān)系數(shù)(步驟2204)。

圖23例示了用于計算相關(guān)系數(shù)的方法的示例。當線段2301至2303被包括在u形中時，基于每條線段與床區(qū)103的對應邊界之間的距離來計算相關(guān)系數(shù)。

線段2301的端點p1與床區(qū)103的邊界2311之間的距離對應于從端點p1筆直向下降落至邊界2311上的垂線2321的長度，并且端點p2與邊界2311之間的距離對應于從端點p2筆直向下降落至邊界2311上的垂線2322的長度。同樣地，線段2302的端點p3與床區(qū)103的邊界2312之間的距離以及線段2302的端點p4與邊界2312之間的距離分別對應于垂線2323的長度和垂線2324的長度。線段2303的端點p5與床區(qū)103的邊界2313之間的距離以及線段2303的端點p6與邊界2313之間的距離分別對應于垂線2325的長度和垂線2326的長度。

使用以下公式獲得從xy平面中的點(x0,y0)筆直向下降落至由等式ax+by+c＝0表示的邊界上的垂線的長度l。

l＝|a·x0+b·y0+c|/(a²+b²)^1/2(21)

在這種情況下，可以使用垂線2321至2326的長度的總和作為相關(guān)系數(shù)。如果u形接近于床區(qū)103的形狀，則相關(guān)系數(shù)較小，而如果u形遠遠偏離床區(qū)103的形狀，則相關(guān)系數(shù)較大。

接著，狀態(tài)變化確定單元611使估計的表面高度增加規(guī)定的增量(步驟2205)，并且重復步驟2202和步驟2202之后的過程。然后，當估計的表面高度大于最大值時(步驟2202，否)，狀態(tài)變化確定單元611獲得在步驟2204中計算的相關(guān)系數(shù)的最小值(步驟2206)，并且將相關(guān)系數(shù)的最小值與闕值進行比較(步驟2207)。

當相關(guān)系數(shù)的最小值小于闕值時(步驟2207，是)，狀態(tài)變化確定單元611確定狀態(tài)變化之前與狀態(tài)變化之后的床區(qū)103之間存在對應關(guān)系(步驟2208)。另一方面，當相關(guān)系數(shù)的最小值不小于闕值時(步驟2207，否)，狀態(tài)變化確定單元611確定狀態(tài)變化之前與狀態(tài)變化之后的床區(qū)103之間不存在對應關(guān)系(步驟2209)。

圖24是例示圖18的步驟1815中的對應關(guān)系確定處理的示例的流程圖。在圖24的對應關(guān)系確定處理中，在不改變床102的表面高度h的情況下，狀態(tài)變化確定單元611將在圖14的步驟1405中提取的u形與由床區(qū)信息814指示的床區(qū)103進行比較，以確定是否存在對應關(guān)系。

首先，狀態(tài)變化確定單元611計算在步驟1405中提取的u形與由床區(qū)信息814指示的床區(qū)103之間的相關(guān)系數(shù)(步驟2401)，并且將相關(guān)系數(shù)與闕值進行比較(步驟2402)。

當相關(guān)系數(shù)小于闕值時(步驟2402，是)，狀態(tài)變化確定單元611確定狀態(tài)變化之前與狀態(tài)變化之后的床區(qū)103之間存在對應關(guān)系(步驟2403)。另一方面，當相關(guān)系數(shù)不小于闕值時(步驟2402，否)，狀態(tài)變化確定單元611確定狀態(tài)變化之前與狀態(tài)變化之后的床區(qū)103之間不存在對應關(guān)系(步驟2404)。

在執(zhí)行圖18的步驟1806、步驟1812或步驟1813的過程之后，狀態(tài)變化確定單元611檢查在狀態(tài)變化確定處理中執(zhí)行的確定的結(jié)果是否指示水平移動(步驟1006)。當確定結(jié)果指示水平移動時(步驟1006，是)，狀態(tài)變化確定單元611結(jié)束處理。

另一方面，當確定結(jié)果不指示水平移動時(步驟1006，否)，狀態(tài)變化確定單元611檢查確定結(jié)果是否指示表面高度的變化(步驟1007)。當確定結(jié)果指示表面高度的變化時(步驟1007，是)，狀態(tài)變化確定單元611估計床102的表面高度(步驟1008)。

圖25是例示圖10的步驟1008中的表面高度估計處理的示例的流程圖。圖25的步驟2501至步驟2506的過程類似于圖22的步驟2201至步驟2206的過程。在獲得相關(guān)系數(shù)的最小值之后，狀態(tài)變化確定單元611獲得對應于相關(guān)系數(shù)的最小值的估計的表面高度作為估計結(jié)果(步驟2507)。

圖26a至圖26e例示了根據(jù)表面高度估計處理中的估計的表面高度而變化的u形的示例。如果估計的表面高度較高，則如圖26a至圖26e中所示，u形逐漸變小。

圖26a和圖26b分別例示了當估計的表面高度低于實際的表面高度時的u形2601和2602。在這種情況下，u形2601和2602的每一個均位于床區(qū)103的形狀2611的外部。

圖26c例示了當估計的表面高度與實際的表面高度一致時的u形2603。在這種情況下，u形2603與床區(qū)103的形狀2611重疊。

圖26d和圖26e分別例示了當估計的表面高度高于實際的表面高度時的u形2604和2605。在這種情況下，u形2604和2605的每一個均位于床區(qū)103的形狀2611的內(nèi)部。

圖27例示了在表面高度估計處理中相關(guān)系數(shù)的變化的示例。如果估計的表面高度從最小值遞增至最大值，則相關(guān)系數(shù)如曲線2701表示的那樣變化。在這種情況下，獲得對應于相關(guān)系數(shù)的最小值2702的估計的表面高度，作為估計結(jié)果。

狀態(tài)變化確定單元611可以使用與在圖22的步驟2206中獲得的相關(guān)系數(shù)的最小值對應的估計表面高度作為估計結(jié)果，而不是執(zhí)行圖25的表面高度估計處理。

接著，床區(qū)估計單元802根據(jù)估計的表面高度來確定zw，并且基于所確定的zw來執(zhí)行與在步驟1002中執(zhí)行的坐標轉(zhuǎn)換類似的坐標轉(zhuǎn)換(步驟1009)。然后，床區(qū)估計單元802如步驟1003中的情況那樣確定床區(qū)103(步驟1010)。

另一方面，當確定結(jié)果不指示表面高度的變化時(步驟1007，否)，狀態(tài)變化確定單元611檢查確定結(jié)果是否指示傾斜狀態(tài)(步驟1011)。當確定結(jié)果指示傾斜狀態(tài)時(步驟1011，是)，狀態(tài)變化確定單元611確定在開始傾斜之前的床區(qū)103要在沒有任何變化的情況下被使用(步驟1012)。當確定結(jié)果不指示傾斜狀態(tài)時(步驟1011，否)，也就是說，當確定結(jié)果指示傾斜結(jié)束或無狀態(tài)變化時，狀態(tài)變化確定單元611結(jié)束處理。

當確定結(jié)果指示水平移動時(步驟1006，是)，床區(qū)估計單元802在圖9的步驟903中基于在步驟1003中確定的床區(qū)103來更新床區(qū)信息814。因此，在步驟904中輸出指示水平移動之后的床區(qū)103的一條床區(qū)信息814。

當確定結(jié)果指示表面高度的變化時(步驟1007，是)，床區(qū)估計單元802在步驟903中基于在步驟1010中確定的床區(qū)103來更新床區(qū)信息814。因此，在步驟904中輸出指示表面高度變化之后的床區(qū)103的一條床區(qū)信息814。

當確定結(jié)果指示傾斜狀態(tài)、傾斜結(jié)束或無狀態(tài)變化時(步驟1007，否)，床區(qū)估計單元802在步驟903中不更新床區(qū)信息814。因此，在步驟904中，從傾斜開始至傾斜結(jié)束，可以輸出指示傾斜開始之前的床區(qū)103的一條床區(qū)信息814。

在步驟904中，當突出顯示對應于圖像811中的床區(qū)103的區(qū)域時，床區(qū)估計單元802將由床區(qū)信息814指示的三維空間中的床區(qū)103逆轉(zhuǎn)換成圖像811中的區(qū)域。然后，輸出單元612在屏幕上突出顯示經(jīng)逆轉(zhuǎn)換的區(qū)域。此時，輸出單元612可以用框包圍經(jīng)逆轉(zhuǎn)換的區(qū)域或者可以改變用于顯示經(jīng)逆轉(zhuǎn)換的區(qū)域的顏色，以執(zhí)行突出顯示。

如果執(zhí)行這樣的圖像處理，則即使當床102的表面高度變化、水平移動或傾斜形狀變化發(fā)生時，也可以根據(jù)狀態(tài)變化的類型輸出床區(qū)103的正確信息。

圖28例示了由于表面高度變化的圖像處理的示例。床102的表面高度的升高在時刻t1處開始并且在時刻t2處結(jié)束。矩形2801表示表面高度變化之前的床區(qū)103，并且矩形2802表示表面高度變化之后由u形2803生成的床區(qū)103。

在時刻t1之前的狀態(tài)中，床區(qū)信息814指示矩形2801。當表面高度的升高在時刻t1處開始時，邊界區(qū)域s1至s6變?yōu)榛顒訁^(qū)域，因此確定出已經(jīng)發(fā)生表面高度的變化或者水平移動，并且狀態(tài)進入確定等待狀態(tài)a。當表面高度的升高在從時刻t1至時刻t2的時間段期間正在發(fā)生時，邊界區(qū)域s1至s6保持為活動區(qū)域，因此不釋放確定等待狀態(tài)a。因此，在該時間段期間不更新床區(qū)信息814。

當表面高度的升高在時刻t2處結(jié)束時，邊界區(qū)域s1至s6變?yōu)楣潭▍^(qū)域，因此確定在改變估計的表面高度時在u形2803與由床區(qū)信息814指示的矩形2801之間是否存在對應關(guān)系。在這種情況下，u形2803與矩形2801之間存在對應關(guān)系，因此狀態(tài)變化被確定為表面高度的變化，并且釋放確定等待狀態(tài)a。

接著，估計變化之后的表面高度，并且由對應于估計的表面高度的三維坐標系xyz中的u形2803再次生成表示床區(qū)103的矩形2802。然后，將床區(qū)信息814更新為指示所生成的矩形2802的信息。

當已經(jīng)發(fā)生床102的水平移動而不是表面高度的變化時，在時刻t2處的u形2803與矩形2801之間不存在對應關(guān)系，因此狀態(tài)變化被確定為水平移動，并且釋放確定等待狀態(tài)a。在這種情況下，不更新關(guān)于表面高度h的信息，并且將床區(qū)信息814更新為指示移動之后的床區(qū)103的信息。

圖29例示了由于傾斜形狀變化引起的圖像處理的示例。在該示例中，升高床102的傾斜部分的傾斜形狀變化2911在時刻t11處開始并且在時刻t12處結(jié)束。之后，向后傾斜床102的傾斜部分的傾斜形狀變化2912在時刻t13處開始并且在時刻t14處結(jié)束。在從時刻t12至時刻t13的時間段期間，床102處于傾斜狀態(tài)。矩形2901表示傾斜形狀變化2911開始之前的床區(qū)103。

在時刻t11之前的狀態(tài)中，床區(qū)信息814指示矩形2901。當傾斜形狀變化2911在時刻t11處開始時，邊界區(qū)域s2至s4變?yōu)榛顒訁^(qū)域，因此確定傾斜形狀變化已經(jīng)發(fā)生，并且狀態(tài)進入確定等待狀態(tài)b。當傾斜形狀變化2911在從時刻t11至時刻t12的時間段期間正在發(fā)生時，邊界區(qū)域s2至s4保持為活動區(qū)域，因此不釋放確定等待狀態(tài)b。

當傾斜形狀變化2911在時刻t12處結(jié)束時，邊界區(qū)域s2至s4變?yōu)楣潭▍^(qū)域，因此確定u形2902與由床區(qū)信息814指示的矩形2901之間是否存在對應關(guān)系。在這種情況下，u形2902與矩形2901之間不存在對應關(guān)系，因此確定狀態(tài)為傾斜狀態(tài)，并且釋放確定等待狀態(tài)b。

當傾斜形狀變化2912在時刻t13處開始時，邊界區(qū)域s2至s4再次變?yōu)榛顒訁^(qū)域，因此確定傾斜形狀變化已經(jīng)發(fā)生，并且狀態(tài)再次進入確定等待狀態(tài)b。當傾斜形狀變化2912在從時刻t13至時刻t14的時間段期間正在發(fā)生時，邊界區(qū)域s2至s4保持為活動區(qū)域，因此不釋放確定等待狀態(tài)b。

當傾斜形狀變化2912在時刻t14處結(jié)束時，邊界區(qū)域s2至s4變?yōu)楣潭▍^(qū)域，因此確定u形2904與矩形2901之間是否存在對應關(guān)系。在這種情況下，u形2904與矩形2901之間存在對應關(guān)系，因此確定傾斜已經(jīng)結(jié)束，并且釋放確定等待狀態(tài)b。此時，床區(qū)103的形狀恢復至傾斜形狀變化2911開始之前的矩形2901，因此不更新床區(qū)信息814。

圖30是例示圖9的步驟902中的床區(qū)估計處理的第二具體示例的流程圖。在圖30的床區(qū)估計處理中，省略了圖10的步驟1001至步驟1003的過程，并且在步驟3002中的狀態(tài)變化確定處理中執(zhí)行這些過程。

圖30的步驟3001以及步驟3003至步驟3009的過程類似于圖10的步驟1004以及步驟1006至1012的過程。然而，在步驟3001中，狀態(tài)變化確定單元611基于由床區(qū)信息814指示的最新的床區(qū)103來計算多個邊界區(qū)域的移動。

圖31a和圖31b是例示圖30的步驟3002中的狀態(tài)變化確定處理的示例的流程圖。圖31a的步驟3101至步驟3109的過程類似于圖18的步驟1801、步驟1802以及步驟1807至步驟1813的過程。

在步驟3109中，當狀態(tài)變化確定單元611確定無狀態(tài)變化時，床區(qū)估計單元802生成由從輸入圖像811中檢測到的棱邊表示的線段(步驟3110)。接著，床區(qū)估計單元802將圖像811中的每條線段轉(zhuǎn)換成三維坐標系中的線段(步驟3111)，并且確定三維空間中的床區(qū)103(步驟3112)。步驟3110至步驟3112的過程類似于圖10的步驟1001至步驟1003的過程。

在步驟3102中，當所有的邊界區(qū)域均為固定區(qū)域時(步驟3102，否)，床區(qū)估計單元802生成由從輸入圖像811中檢測到的棱邊表示的線段(步驟3113)。接著，床區(qū)估計單元802將圖像811中的每條線段轉(zhuǎn)換成三維坐標系中的線段(步驟3114)，并且確定三維空間中的床區(qū)103(步驟3115)。步驟3113至步驟3115的過程類似于圖10的步驟1001至步驟1003的過程。

接著，狀態(tài)變化確定單元611執(zhí)行步驟3116和步驟3116之后的過程。步驟3116至步驟3123的過程類似于圖18的步驟1803至步驟1806以及步驟1814至步驟1817的過程。

當確定結(jié)果指示水平移動時(步驟3003，是)，床區(qū)估計單元802在圖9的步驟903中基于在步驟3115中確定的床區(qū)103來更新床區(qū)信息814。因此，在步驟904中輸出指示水平移動之后的床區(qū)103的一條床區(qū)信息814。

當確定結(jié)果指示表面高度的變化時(步驟3004，是)，床區(qū)估計單元802在步驟903中基于在步驟3007中確定的床區(qū)103來更新床區(qū)信息814。因此，在步驟904中輸出指示表面高度變化之后的床區(qū)103的一條床區(qū)信息814。

當確定結(jié)果指示無狀態(tài)變化時，床區(qū)估計單元802在步驟903中基于在步驟3112中確定的床區(qū)103來更新床區(qū)信息814。因此，在步驟904中輸出指示最新的床區(qū)103的一條床區(qū)信息814。

當確定結(jié)果指示傾斜狀態(tài)或傾斜結(jié)束時，床區(qū)估計單元802在步驟903中不更新床區(qū)信息814。因此，在步驟904中，從傾斜開始至傾斜結(jié)束，可能輸出指示傾斜開始之前的床區(qū)103的一條床區(qū)信息814。

在圖10的床區(qū)估計處理中，即使當床102的狀態(tài)變化正在發(fā)生時，在步驟1001至步驟1003中也執(zhí)行線段檢測、坐標轉(zhuǎn)換和床區(qū)確定的過程。

另一方面，在圖31a和圖31b的狀態(tài)變化確定處理中，當一個或更多個邊界區(qū)域是處于確定等待狀態(tài)a或b的活動區(qū)域時(步驟3102，是)，不執(zhí)行步驟3113至步驟3115的過程。因此，當床102的狀態(tài)變化正在發(fā)生時，跳過線段檢測、坐標轉(zhuǎn)換和床區(qū)確定的過程。因此，相對于圖10的床區(qū)估計處理來說，在圖30的床區(qū)估計處理中減小了放置在床區(qū)估計單元802上的負荷。

在圖31a的步驟3109中，當狀態(tài)變化確定單元611確定出無狀態(tài)變化時，床區(qū)估計單元802可以省略步驟3110至步驟3112的過程。

在圖10的步驟1003和步驟1010、圖30的步驟3007、圖31a的步驟3112以及圖31b的步驟3115中，也可以通過除了圖14的床區(qū)確定處理之外的方法來確定床區(qū)103。例如，可以通過將三條線段進行組合來直接生成u形，而不是通過將兩條線段進行組合生成l形。

圖32是例示以上所描述的床區(qū)確定處理的第二具體示例的流程圖。首先，床區(qū)估計單元802從三維坐標系xyz的線段中提取滿足線段提取條件的線段(步驟3201)。接著，床區(qū)估計單元802將三條線段進行組合以生成u形(步驟3202)，并且從所生成的u形中提取滿足u形提取條件的u形(步驟3203)。然后，床區(qū)估計單元802根據(jù)所提取的u形生成表示床區(qū)103的形狀(步驟3204)。

圖6和圖8的圖像處理裝置601的構(gòu)造僅僅是示例，并且可以根據(jù)圖像處理裝置601的應用或需要省略或改變一些部件。例如，在圖8的圖像處理裝置601中，當在圖像處理裝置601的外部根據(jù)圖像811執(zhí)行估計床區(qū)103的處理時，可以省略床區(qū)估計單元802。當照相機101的透鏡畸變較低時，可以省略透鏡畸變信息813。

圖7、圖9、圖10、圖14、圖18、圖22、圖24、圖25以及圖30至圖32的流程圖僅僅是示例并且可以根據(jù)圖像處理裝置601的構(gòu)造或需要省略或改變一些過程。例如，當在圖9的圖像處理中不輸出床區(qū)信息814時，可以省略步驟904的過程。

當在步驟1005中的狀態(tài)變化確定處理的確定目標中不包括傾斜形狀變化時，可以省略圖10的步驟1011和步驟1012的過程。在這種情況下，也可以省略圖18的步驟1803、步驟1809至步驟1812以及步驟1815至步驟1817。然后，當在步驟1807中一個或更多個邊界區(qū)域為固定區(qū)域時，狀態(tài)變化確定單元611執(zhí)行步驟1813的過程。

當在步驟1005中的狀態(tài)變化確定處理的確定目標中不包括表面高度的變化和水平移動時，可以省略圖10的步驟1006至步驟1010的過程。在這種情況下，也可以省略圖18的步驟1803至步驟1805、步驟1807、步驟1808和步驟1814。

然后，當在步驟1801中狀態(tài)變化確定處理不處于狀態(tài)變化確定等待狀態(tài)時，狀態(tài)變化確定單元611執(zhí)行步驟1809和步驟1809之后的過程，并且當在步驟1802中所有邊界區(qū)域為固定區(qū)域時，狀態(tài)變化確定單元611執(zhí)行步驟1815和步驟1815之后的過程。此外，狀態(tài)變化確定單元611在執(zhí)行步驟1806、步驟1812或步驟1813的過程之后執(zhí)行步驟1011和步驟1011之后的過程。

當在步驟3002中的狀態(tài)變化確定處理的確定目標中不包括傾斜形狀變化時，可以省略圖30的步驟3008和步驟3009的過程。在這種情況下，也可以省略圖31a的步驟3105至步驟3108以及圖31b的步驟3116和步驟3121至步驟3123。然后，當在步驟3103中一個或更多個邊界區(qū)域為固定區(qū)域時，狀態(tài)變化確定單元611執(zhí)行步驟3109和步驟3109之后的過程。

當在步驟3002中的狀態(tài)變化確定處理的確定目標中不包括表面高度的變化和水平移動時，可以省略圖30的步驟3003至步驟3007的過程。在這種情況下，也可以省略圖31a的步驟3103和步驟3104以及圖31b的步驟3116至步驟3118和步驟3120。

然后，當在步驟3101中狀態(tài)變化確定處理不處于狀態(tài)變化確定等待狀態(tài)時，狀態(tài)變化確定單元611執(zhí)行步驟3105和步驟3105之后的過程，并且在執(zhí)行步驟3115的過程之后執(zhí)行步驟3121和步驟3121之后的過程。此外，狀態(tài)變化確定單元611在步驟3108、步驟3112或步驟3119之后執(zhí)行步驟3008和步驟3008之后的過程。

在圖14的步驟1401和圖32的步驟3201中，床區(qū)估計單元802可以從包括在與床102的表面502相同的平面內(nèi)的線段中提取滿足線段提取條件的線段。例如，當使用圖12的三維坐標系xyz時，從包括在xy平面中的線段中提取滿足線段提取條件的線段。

圖1的照相機101的布置僅僅是示例，并且照相機101可以布置在另外的位置中。此外，床102的形狀僅僅是示例，并且可以使用具有另外的形狀的床102。圖11至圖13的照相機坐標系xcyczc和三維坐標系xyz僅僅是示例，并且可以使用其他的照相機坐標系和三維坐標系。例如，三維坐標系xyz的原點可以固定在如圖11所示的房間的地板1103上。xw、yw和偏轉(zhuǎn)角γ不必總為零。

圖15和圖16的床區(qū)生成處理僅僅是示例，并且可以通過另外的方法生成床區(qū)103的形狀。例如，當從床區(qū)103的短邊1501檢測到線段時，可以通過將u形1511和u形1512進行組合來生成床區(qū)103的形狀。圖17的邊界區(qū)域s1至s6僅僅是示例，并且可以使用具有其他形狀的邊界區(qū)域。邊界區(qū)域的數(shù)量不限于六個，并且如果邊界區(qū)域的數(shù)量是兩個或更多個，也是足夠的。

圖19至圖21、圖28和圖29的床102的狀態(tài)變化僅僅是示例，并且確定目標中可以包括其他的狀態(tài)變化。例如，當由于傾斜形狀變化而升高和向后傾斜床102的足側(cè)部分而不是頭側(cè)部分時，確定目標中可以包括足側(cè)部分的傾斜形狀變化。

在圖23中用于計算相關(guān)系數(shù)的方法僅僅是示例，并且可以通過另外的方法來計算相關(guān)系數(shù)。例如，當從圖15的短邊1501檢測到線段時，可以基于包括在u形1511和1512二者中的每條線段與床區(qū)103的對應邊界之間的距離來計算相關(guān)系數(shù)。圖26和圖27的表面高度估計處理僅僅是示例，并且可以通過另外的方法來估計床102的表面高度。公式(1)至公式(21)僅僅是示例，并且可以使用其他的公式。

可以通過例如圖33中所示的信息處理裝置(計算機)來實現(xiàn)圖6和圖8的圖像處理裝置601。圖33的信息處理裝置包括中央處理器(cpu)3301、存儲器3302、輸入裝置3303、輸出裝置3304、輔助存儲器3305、介質(zhì)驅(qū)動裝置3306和網(wǎng)絡(luò)連接裝置3307。這些部件經(jīng)由總線3308彼此連接。圖8的照相機101可以通過通信網(wǎng)絡(luò)連接至網(wǎng)絡(luò)連接裝置3307。

存儲器3302是例如半導體存儲器如只讀存儲器(rom)、隨機存取存儲器(ram)和閃存，并且存儲有用于執(zhí)行圖像處理的程序和數(shù)據(jù)。存儲器3302可以用作為圖8的存儲器803。

例如，cpu3301(處理器)通過利用存儲器3302執(zhí)行程序來作為圖6和圖8的圖像處理裝置611、圖像獲取單元801和床區(qū)估計單元802進行操作。

輸入裝置3303是例如鍵盤或指向裝置，并且用于輸入來自操作員或用戶的指令或信息。輸出裝置3304是例如顯示器、打印機或揚聲器，并且用于向操作員或用戶輸出詢問或者用于輸出處理的結(jié)果。處理的結(jié)果可以是指示床102的狀態(tài)變化的類型的信息、指示床區(qū)103的床區(qū)信息814或者在其中突出顯示床區(qū)103的圖像。輸出裝置3304可以用作為圖6和圖8的輸出單元612。

輔助存儲器3305是例如磁盤裝置、光盤裝置、磁光盤裝置或磁帶裝置。輔助存儲器3305可以是硬盤驅(qū)動器。信息處理裝置將程序和數(shù)據(jù)存儲在輔助存儲器3305中以將程序和數(shù)據(jù)加載至存儲器3302中并且使用該程序和數(shù)據(jù)。輔助存儲器3305可以用作為圖8的存儲器803。

介質(zhì)驅(qū)動裝置3306驅(qū)動便攜式記錄介質(zhì)3309以訪問記錄的內(nèi)容。便攜式記錄介質(zhì)3309是例如存儲裝置、軟盤、光盤或磁光盤。便攜式記錄介質(zhì)3309可以是例如光盤只讀存儲器(cd-rom)、數(shù)字通用盤(dvd)或通用串行總線(usb)存儲器。操作員或用戶可以將程序和數(shù)據(jù)存儲在便攜式記錄介質(zhì)3309中以將程序和數(shù)據(jù)加載至存儲器3302中并且使用程序和數(shù)據(jù)。

如上所述，存儲有用于圖像處理的程序和數(shù)據(jù)的計算機可讀記錄介質(zhì)是物理(非暫態(tài))記錄介質(zhì)例如存儲器3302、輔助存儲器3305和便攜式存儲介質(zhì)3309。

網(wǎng)絡(luò)連接裝置3307是連接至通信網(wǎng)絡(luò)例如局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)的通信接口并且進行與通信相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。信息處理裝置可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接裝置3307從外部裝置接收程序和數(shù)據(jù)以將程序和數(shù)據(jù)加載至存儲器3302中并且使用程序和數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)連接裝置3307可以用作為圖6和圖8的輸出單元612。信息處理裝置也可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接裝置3307接收來自用戶終端的處理請求，執(zhí)行圖像處理，并且將處理的結(jié)果傳送至用戶終端。

信息處理裝置不一定包括圖33中的所有部件，并且可以根據(jù)應用或需要省略一些部件。例如，當不輸入來自操作員或用戶的指令或信息時，可以省略輸入裝置3303。當不輸出對操作員或用戶的詢問或處理的結(jié)果時，可以省略輸出裝置3304。當不使用便攜式記錄介質(zhì)3309或通信網(wǎng)絡(luò)時，可以省略介質(zhì)驅(qū)動裝置3306或網(wǎng)絡(luò)連接裝置3307。