-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen eines räumlichen Bereichs, insbesondere des Umfelds eines bewegbaren medizinischen Geräts.
-
In einer Vielzahl von technischen Anwendungsgebieten besteht das Erfordernis, räumliche Bereiche mit darin befindlichen Geräten zu überwachen, um beispielsweise Kollisionen zwischen den Geräten und weiteren Gegenständen im Raum bzw. dem Bedienpersonal zu vermeiden.
-
Im Bereich der Medizintechnik kommen vermehrt medizinische Geräte zum Einsatz, welche bei der Durchführung von Diagnostik bzw. Therapie automatisiert oder teilautomatisiert Bewegungen ausführen. Hierbei tritt im Besonderen das Problem auf, dass aufgrund der hohen Dynamik in medizinischen Behandlungsräumen, z.B. aufgrund von Bewegungen des Behandlungspersonals bzw. des Patienten, vermehrt Störeinflüsse auftreten, welche Kollisionen des sich bewegenden medizinischen Geräts mit Personen oder Gegenständen verursachen können.
-
Die Druckschrift
EP 0 087 198 B1 offenbart ein Verfahren zur Vermeidung der Kollision von zwei zueinander beweglichen Körpern. Hierzu wird die äußere Kontur der Körper mit Hilfe von Untervolumen beschrieben, wobei die Abstände zwischen den Untervolumen der Körper berechnet werden und mit einem Sicherheitsabstand verglichen werden.
-
In der Druckschrift
DE 297 24 767 U1 ist eine medizinische Einrichtung mit einer Vorrichtung zum Erfassen der Position zumindest eines sich in einem Raum befindlichen Objektes offenbart. Die Vorrichtung zum Erfassen der Position verwendet einen Lichtsender zum Aussenden eines Lichtfächers auf das Objekt sowie eine Kamera zum Erfassen des von dem Objekt zurückgeworfenen Lichts. Die Signale der Kamera werden einer Auswerteeinrichtung zugeführt, die aufgrund dieser Signale 3D-Daten mittels einer triangulären 3D-Technik erzeugt.
-
In dem Dokument
DE 43 35 301 C1 ist eine medizinische Anlage gezeigt, die eine Kollision von verstellbaren Komponenten unter Berücksichtigung beweglicher Hindernisse vermeidet. Hierzu sind Fernsehkameras zur Überwachung des Raums der Anlage vorhanden, wobei eine Elektronik die Koordinaten der Konturen der Komponenten und der Hindernisse zu einem mehrdimensionalen Vektor zusammenfasst und an ein dreidimensionales neuronales Netz weiterleitet, das Bewegungen blockiert, die zu Kollisionen führen.
-
Die Druckschrift
DE 10 2007 003 876 B3 beschreibt ein Verfahren zur Kollisionsüberwachung einer medizinischen Einrichtung, bei dem wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung verwendet wird, die sich mit einer Komponente der medizinischen Einrichtung mitbewegt. Aus den aktuellen, mit der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bildern wird durch unmittelbaren Vergleich mit einem Referenzbild einer zuvor erfassten Aufnahme ein Veränderungswert bestimmt, der den Grad der Abweichungen zwischen den verglichenen Bildern wiedergibt.
-
Die Druckschrift
DE 10 2007 002 401 A1 zeigt eine medizinische Untersuchungs- oder Interventionseinrichtung, die wenigstens eine benutzergesteuerte, über eine manuelle Bedieneinrichtung bewegbare Komponente sowie eine zur Ermittlung einer bevorstehenden und/oder eingetretenen Kollision ausgebildete Kollisionsüberwachungseinrichtung umfasst. Die Bedieneinrichtung weist ein durch die Kollisionsüberwachungseinrichtung angesteuertes haptisches Anzeigemittel auf, um eine bevorstehende und/oder eingetretene Kollision einer Komponente anzuzeigen.
-
Die Druckschrift
DE 10 2004 042 489 A1 offenbart eine medizinische Untersuchungs- oder Behandlungseinrichtung, welche ein internes und ein externes Positionsbestimmungssystem zur Messung der Position eines Werkzeugs aufweist, das zur Durchführung einer medizinischen Untersuchung oder Behandlung verwendet wird und von einem Roboter geführt wird. Die über die beiden Positionsbestimmungssysteme ermittelten Positionen des Werkzeugs werden in einem Positionsüberwachungssystem verglichen, wobei eine Einschränkung der Beweglichkeit des Werkzeugs bei Überschreitung einer einstellbaren Schwelle bezüglich der Abweichung der Werkzeugpositionen der beiden Positionsbestimmungssysteme vorgesehen ist. Das interne Positionsbestimmungssystem misst die Position des Werkzeugs mittels Bestimmung der Einstellung von Verstellelementen des Roboters. Demgegenüber misst das externe Positionsbestimmungssystem die Position des Werkzeugs unabhängig vom Roboter, vorzugsweise mit einem kameragestützten Messsystem.
-
In dem Dokument
DE 693 27 436 T2 ist ein Gerät mit einer Anordnung zum Kollisionsschutz beschrieben, wobei die Anordnung Leistungs- und/oder Strommessmittel zum Bestimmen von Werten einer Leistung und/oder eines Stroms umfasst. Die Leistung bzw. der Strom wird Ansteuerungsmitteln zum Bewegen von Komponenten des Geräts zugeführt. Die Anordnung zum Kollisionsschutz vergleicht die Werte der zugeführten Leistung und/oder des zugeführten Stroms wiederholt mit relevanten Bezugswerten, wobei eine relevante Komponente des Geräts abgekoppelt wird, wenn ein Wert den relevanten Bezugswert überschreitet.
-
In dem Dokument
DE 10 2004 037 859 A1 ist ein medizinisches Gerät mit einer Sicherungseinrichtung beschrieben, die mindestens einen Sensor zum Detektieren eines von einer Quelle ausgesendeten optischen Signals umfasst. Die Quelle und der Sensor sind so angeordnet, dass unerwünschte Objekte in einem zu überwachenden Bereich erkannt werden können. Beim Erkennen eines unerwünschten Objekts wird das Gerät mittels einer Kontrolleinheit in einen sicheren Betriebszustand geschaltet.
-
In dem Dokument
DE 10 2005 001 133 A1 ist ein System zur Positionierung von Geräten beschrieben, die einem zu behandelnden Patienten in dessen Umgebung zuordenbar sind. Die Geräte werden in ihrer vorgesehenen räumlichen Verteilung vorzugsweise durch zumindest eine Kamera erfasst, wobei diese Verteilung hinsichtlich einer ausreichenden Bewegungsfreiheit der Geräte überprüft wird und eine korrigierte Verteilung rückgemeldet wird.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzustellen, welche schnell und zuverlässig einen gefährdeten Bereich überwachen.
-
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Patentanspruch 1 oder durch die Vorrichtung nach Patentanspruch 18 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.
-
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mit einer Mehrzahl von aktiv entfernungsmessenden Erfassungsmitteln der zu überwachende räumliche Bereich dreidimensional erfasst. Aus dem erfassten räumlichen Bereich wird dann rechnergestützt ein dreidimensionales Umgebungsmodell erstellt, welches durch ein oder mehrere Objekte belegte Raumvolumina im räumlichen Bereich spezifiziert. Unter aktiv bzw. direkt entfernungsmessenden Erfassungsmitteln sind dabei solche Erfassungsmittel zu verstehen, welche aktiv ein Signal aussenden und wieder empfangen, wobei aus der Veränderung des Signals durch Reflexion oder Streuung an Objekten bzw. aus der Laufzeit des ausgesendeten und wieder empfangenen Signals die Entfernung zu Objekten bestimmt wird. Das Signal kann dabei beliebig ausgestaltet sein, es kann sich insbesondere um elektromagnetische Wellen (z.B. Licht im sichtbaren oder nicht sichtbaren Bereich) oder um Schallwellen (insbesondere Ultraschallwellen) handeln.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass durch die Verwendung von mehreren aktiv entfernungsmessenden Erfassungsmitteln, welche beispielsweise in Arrays angeordnet sein können, zuverlässig und schnell dreidimensionale Raumpunkte bestimmt werden können, so dass die Belegung des Raums durch Objekte nicht mit rechenaufwändigen Verarbeitungsschritten aus unsicheren Messdaten ermittelt zu werden braucht. Auf diese Weise wird eine Erstellung eines genauen dreidimensionalen Umgebungsmodells in kurzer Rechenzeit gewährleistet.
-
In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden als aktiv entfernugnsmessende Erfassungsmittel vorzugsweise eine oder mehrere aktiv entfernungsmessende 3D-Kameras und/oder ein oder mehrere schwenkbare Laserscanner und/oder ein oder mehrere Ultraschallsensoren verwendet. Beispielsweise können entfernungsmessende Kameras der Firma MESA, z.B. das Modell SR 3000, oder zweidimensionale Laserscanner, z.B. das Modell URG 04-LX der Firma Hokuyo oder das Modell LMS 200 der Firma Sick, eingesetzt werden. Die dreidimensionale Umgebungserfassung wird bei zweidimensionalen Laserscannern durch einen Schwenkantrieb der Laserscanner erreicht, wodurch die Scannebene des Laserscanners im Raum bewegt wird und dadurch der Raum dreidimensional vermessen wird.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform wird zumindest ein Teil des räumlichen Bereichs, insbesondere der gesamte räumliche Bereich, durch aktiv entfernungsmessende 3D-Kameras erfasst, und zusätzlich wird ein Teilbereich des räumlichen Bereichs durch einen schwenkbaren Laserscanner erfasst. Auf diese Weise können Teilbereiche, in denen ein hoher Bedarf einer genauen Umgebungsmodellierung besteht, nochmals gesondert durch einen Laserscanner erfasst werden, wodurch die Genauigkeit des Umgebungsmodells in diesen Teilbereichen erhöht wird. Solche Teilbereiche sind insbesondere Bereiche, in denen eine erhöhte Aktivität durch Bewegung von Objekten bzw. Personen vermutet wird.
-
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten aktiv entfernungsmessenden Erfassungsmittel können beliebig im Raum angeordnet sein. Insbesondere können sie ortsfest im Raum befestigt sein. Jedoch besteht auch die Möglichkeit, zumindest einen Teil der Erfassungsmittel an einem oder mehreren bewegbaren Geräten im Raum anzuordnen. Dadurch können insbesondere auch Bereiche der räumlichen Umgebung erfasst werden, welche in bestimmten Positionen des bewegbaren Geräts nicht durch ortsfest angeordnete Erfassungsmittel gesehen werden können, da sie durch das bewegbare Gerät abgeschattet sind.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird auch die Dynamik des räumlichen Bereichs erfasst, was durch eine zeitlich kontinuierliche Überwachung erreicht wird. Das heißt, der räumliche Bereich wird als Bildstrom aus zeitlich aufeinander folgenden Bildern erfasst, wobei der Begriff Bildstrom weit auszulegen ist und jede Art von dreidimensionalen Messdaten, insbesondere Videobilder bzw. Messpunkte eines Laserscanners, umfassen kann.
-
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens detektiert jedes aktiv entfernungsmessende Erfassungsmittel in einem jeweiligen Teilabschnitt des räumlichen Bereichs die durch ein oder mehrere Objekte belegten Raumvolumina mit einer Detektionswahrscheinlichkeit, wobei unter Berücksichtigung der Detektionswahrscheinlichkeiten aller Erfassungsmittel Raumvolumina im dreidimensionalen Umgebungsmodell als belegt spezifiziert werden. Hierdurch wird eine geeignete Verrechnung der unterschiedlichen Messdaten der Erfassungsmittel unter Berücksichtigung ihrer Detektionswahrscheinlichkeiten erreicht. Ein Raumvolumen kann dabei beispielsweise dann als belegt identifiziert werden, wenn die Detektionswahrscheinlichkeit für dieses Raumvolumen zumindest für ein Erfassungsmittel bzw. für mehrere Erfassungsmittel einen vorgegebenen Wert überschreitet.
-
Die einzelnen Raumvolumina im dreidimensionalen Umgebungsmodell können beliebig ausgestaltet sein, vorzugsweise werden sie als quaderförmige Zellen spezifiziert. Um Speicherplatz zu sparen, können gegebenenfalls nicht belegte Raumvolumina in dem Umgebungsmodell zu einem Raumvolumen zusammengefasst werden.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die belegten Raumvolumina im dreidimensionalen Umgebungsmodell mit dreidimensionalen Objekttypen aus einer Datenbank verglichen, um basierend auf dem Vergleichsergebnis den Raumvolumina Objekte zuzuordnen. Auf diese Weise kann rechnergestützt eine Szenenbeschreibung der Umgebung erhalten werden, welche beispielsweise zur Überwachung von Kollisionen genutzt werden kann.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dem Raumbereich ein bewegbares Gerät überwacht, wobei die durch das Gerät belegten Raumvolumina in dem dreidimensionalen Umgebungsmodell identifiziert werden. Diese Identifikation kann beispielsweise basierend auf dem oben beschriebenen Vergleich der Raumvolumina mit Objekttypen aus einer Datenbank durchgeführt werden, wobei die Datenbank das Gerät als Objekttyp enthält. Basierend auf einer derartigen Identifikation eines bewegbaren Geräts kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Kollisionsrisiko zwischen dem bewegbaren Gerät und weiteren Objekten im Umgebungsmodell ermittelt werden. Das ermittelte Kollisionsrisiko kann Werte in einem kontinuierlichen Wertebereich oder in einem diskreten Wertebereich annehmen, wobei die Werte eine Aussage ermöglichen, wie hoch das Risiko der Kollision ist. Beispielsweise kann eine Zunahme oder Abnahme des Werts eine Zunahme des Kollisionsrisikos repräsentieren. Gegebenenfalls ist es möglich, dass das Kollisionsrisiko auch nur zwischen den Zuständen „vorhandene Kollisionsgefahr“ und „nicht vorhandene Kollisionsgefahr“ unterscheiden kann.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das ermittelte Kollisionsrisiko derart ausgestaltet, dass es umso größer ist, je geringer ein Abstandsmaß zwischen dem Gerät und dem oder den weiteren Objekten im Raum ist. Das Abstandsmaß kann beispielsweise der sich aus dem Umgebungsmodell ergebende geringste Abstand zwischen Objekt und Gerät sein.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei der Ermittlung des Kollisionsrisikos ferner die zukünftige Bewegungsrichtung des Geräts und/oder des oder der weiteren Objekte im Raum ermittelt. Dabei wird eine Kollisionsgefahr festgestellt, wenn unter der Annahme einer Weiterbewegung des Geräts und/oder des oder der weiteren Objekte in einer bestimmten Zeitspanne eine Kollision auftritt. Dabei wird insbesondere auch die Geschwindigkeit der Bewegung der Objekte bzw. des Geräts berücksichtigt. Die zukünftige Bewegungsrichtung kann auf verschiedene Arten ermittelt werden. Insbesondere kann sie aus der aktuellen und/oder vergangenen Bewegungsrichtung des Geräts und/oder des oder der Objekte bestimmt werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die zukünftige Bewegungsrichtung aus Informationen über die durchzuführende Bewegung des Geräts und/oder des oder der weiteren Objekte zu ermitteln. Dabei können insbesondere Informationen aus der Steuerung des Geräts betreffend die durchzuführende Bewegung ausgelesen werden.
-
Im Falle, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Kollisionsgefahr festgestellt wird bzw. das Kollisionsrisiko ein vorbestimmtes Maß überschreitet, können geeignete Maßnahmen zur Vermeidung der Kollision getroffen werden. Beispielsweise kann ein Alarm ausgegeben werden, der das Bedienpersonal informiert, woraufhin das Bedienpersonal das Gerät stoppen kann. Ebenso kann die Bewegung des Geräts automatisch angehalten werden. Ferner kann das Gerät gegebenenfalls eine Ausweichbewegung zur Kollisionsvermeidung ausführen.
-
Der bevorzugte Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Überwachung eines medizinischen Behandlungsraums mit zumindest einem darin angeordneten bewegbaren medizinischen Gerät, wie z.B. einer Röntgeneinrichtung. Die Röntgeneinrichtung kann dabei insbesondere ein C-Bogen sein, der weiter unten noch näher beschrieben wird.
-
Neben dem oben beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung ferner eine Vorrichtung zum Überwachen eines räumlichen Bereichs, insbesondere des Umfelds eines bewegbaren medizinischen Geräts. Die Vorrichtung umfasst eine Mehrzahl von aktiv entfernungsmessenden Erfassungsmitteln zur dreidimensionalen Erfassung des räumlichen Bereichs. Darüber hinaus ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, welche aus dem erfassten räumlichen Bereich ein dreidimensionales Umgebungsmodell erstellt, welches durch ein oder mehrere Objekte belegte Raumvolumina im räumlichen Bereich spezifiziert. Die Vorrichtung ist dabei insbesondere derart ausgestaltet, dass jede der oben beschriebenen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der Vorrichtung durchführbar ist.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten 1 beschrieben. Diese Figur zeigt einen medizinischen Interventionsraum, der basierend auf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens überwacht wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend an dem Beispiel eines medizinischen Interventionsraums R beschrieben, der in Draufsicht in 1 gezeigt ist. In dem Interventionsraum wird eine Röntgenmessung mit Hilfe einer Röntgeneinrichtung in der Form eines sog. C-Bogens 1 durchgeführt, wobei die Bewegung des C-Bogens überwacht werden soll. Der C-Bogen 1 umfasst dabei eine Strahlungsquelle mit Kollimater la an einem Ende des Bogens sowie einen entsprechenden Detektor lb am anderen Ende. Der C-Bogen kann über eine (nicht gezeigte) Positionierungseinrichtung in beliebige Richtungen im Raum verschoben bzw. gedreht werden. Als C-Bogen kann ein aus dem Stand der Technik bekanntes Gerät eingesetzt werden, beispielsweise das Modell AXIOM Artis dFA der Siemens AG. Es können jedoch auch beliebige andere Röntgeneinrichtungen verwendet werden, beispielsweise Biplananlagen mit zwei C-Bogen, wie das Modell AXIOM Artis dBC der Siemens AG. Ebenso können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kartesisch geführte Anlagen überwacht werden, wie z.B. das Modell AXIOM Aristos FX Plus der Siemens AG.
-
In dem Behandlungsraum R ist ein Patiententisch 2 vorgesehen, auf welchem der zu röntgende Patient platziert wird. Je nach zu röntgendem Körperteil wird dann der C-Bogen in die geeignete Röntgenposition verfahren. In dem Behandlungsraum R sind ferner schematisiert Monitore 3 angedeutet, auf welchen die durch den C-Bogen aufgenommenen Röntgenbilder wiedergegeben werden. Ferner ist ein weiteres medizinisches Gerät 4 in der Form eines EEGs (EEG = Elektro-Enzephalographie) am Fußende des Patiententischs angeordnet. Während der Röntgenaufnahmen wird das Behandlungspersonal durch ein Röntgenschutzschild 5 gegen Röntgenstrahlung geschützt, wobei das Röntgenschutzschild über eine entsprechende Positionierungseinrichtung 6 variabel positioniert werden kann. Die Positionierungseinrichtung ist dabei an der Decke des Raums R befestigt. Die momentane Position eines Arztes im Behandlungsraum R ist durch eine Ellipse D und die momentane Position eines Assistenten durch eine Ellipse A wiedergegeben.
-
Der Behandlungsraum wird durch ein Array von insgesamt vier aktiv entfernungsmessenden 3D-Kameras 7, 8, 9 und 10 überwacht, wobei der Blickwinkel der einzelnen Kameras mit α bezeichnet ist. Die Kameras 7 und 8 sind dabei an einer Längsseite des Raums R unter der Decke des Raums und die Kameras 9 und 10 an der gegenüberliegenden Längsseite des Raums ebenfalls unter der Decke positioniert. Mit den Kameras wird dreidimensional ein Teil des Raums erfasst, wobei der erfasste Teil ein Bereich ist, in dem vermehrt Aktivitäten aufgrund der Bewegung des C-Bogens bzw. des Patienten bzw. des Bedienpersonals auftreten. Als Kameras werden beispielsweise 3D-Kameras der Firma MESA eingesetzt. Anstatt solcher Kameras können auch beliebige andere aktiv entfernungsmessende Sensoren verwendet werden, mit denen der Raumbereich dreidimensional erfasst werden kann.
-
Die einzelnen Kameras sind mit einer entsprechenden Auswerteeinheit 11 verbunden, welche aus den erfassten Bildern der Kameras ein dreidimensionales Umgebungsmodell erzeugt, in dem die durch Objekte und insbesondere den C-Bogen belegten Raumvolumina spezifiziert sind. Durch die Erfassung eines Raumbereichs mit direkt entfernungsmessenden Kameras bzw. Sensoren wird eine zuverlässige und schnelle Ermittlung dieses dreidimensionalen Umgebungsmodells gewährleistet. Gegebenenfalls können noch weitere aktiv entfernungsmessende Sensoren im Raum zur Überwachung weiterer Bereiche vorhanden sein, insbesondere können Sensoren auch an bewegten Objekten im Raum befestigt sein, beispielsweise an den beiden vorderen Enden des C-Bogens, um hierdurch Bereiche unmittelbar vor dem C-Bogen zu überwachen. Werden beispielsweise schwenkbare Laserscanner zur dreidimensionalen Erfassung eines Teils des Raums verwendet, überstreichen diese Laserscanner vorzugsweise diejenigen Raumregionen, in denen aufgrund einer vermuteten hohen Aktivität der höchste Bedarf an einer genauen dreidimensionalen Modellierung besteht.
-
Das erzeugte dreidimensionale Umgebungsmodell wird durch die Auswerteeinheit 11 geeignet weiterverarbeitet, um beispielsweise Kollisionen zu erkennen. Das Umgebungsmodell kann auch auf einem entsprechenden Bildschirm für einen den Raum überwachenden Bediener visualisiert werden. Basierend auf dem erzeugten dreidimensionalen Umgebungsmodell kann der erfasste Raum auf unterschiedliche Weise modelliert werden. Der Raum wird dabei vorzugsweise in einem Volumengitter mit Zellen variabler Auflösung dargestellt. Eine Modellierung des Raums kann z.B. mittels entsprechender Modelle (insbesondere geometrischer Modelle) unter Einbeziehung der in dem Raum zu erwartenden Personen und Gegenstände durchgeführt werden. Die Modelle stellen dabei Objekte bzw. Anordnungen von Objekten dar, welche im Raum vorhanden sind oder vermutet werden. Diese Objekte sind in einer Datenbank hinterlegt und durch Vergleich der Datenbank mit dem Umgebungsmodell können belegte Raumvolumina als entsprechende Objekte identifiziert werden. Beispielsweise können der Modellierung dynamische Modelle zu Grunde gelegt werden, d.h. Modelle, die sich über die Zeit in Position und Orientierung im Raum und in ihrer Form verändern können. Hierbei können Informationen berücksichtigt werden, welche angeben, in welchem Maß mit Ablauf der Zeit die Gültigkeit eines Modells abnimmt. Durch die Modelle wird insbesondere die Oberfläche der Objekte approximativ beschreiben, beispielsweise in der Form von Dreiecken. Die Modelle können auch in bestimmten Regionen fokussiert sein, beispielsweise in einer Region, in der vermehrt Aktivitäten auftreten, wie dem Arbeitsraum eines medizinischen Geräts, oder in einem Bereich, in dem ein Risiko für das Eindringen von Personen oder anderen Geräten in dem Arbeitsraum besteht.
-
In einer Ausführungsform ist der durch die Kameras bzw. Sensoren erfasste Raumbereich unterteilt in im Wesentlichen gleich große Raumvolumina in der Form von Quadern. Aus jeder Messung eines direkt entfernungsmessenden Sensors wird dabei unmittelbar erfasst, in welchen Quadern sich das die Messung verursachende Objekt bzw. seine Oberfläche mit welcher Wahrscheinlichkeit befindet. Darüber hinaus erhält man eine Aussage darüber, welche Quader im Raum mit welcher Wahrscheinlichkeit nicht belegt sind. Durch Verrechnen all dieser Informationen, welche von den verschiedenen aktiv entfernungsmessenden Sensoren im Raum erfasst werden, wird schließlich eine zuverlässige Aussage darüber erhalten, wo sich im dreidimensionalen Raum Objekte befinden. Um Speicherplatz zu sparen, können gegebenenfalls benachbarte freie (d.h. nicht mit Objekten belegte) Quader zu einem größeren Quader zusammengefasst werden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird berücksichtigt, dass Personen und Objekte im Raum a-priori im Wesentlichen bekannt sind. In dem medizinischen Interventionsraum gemäß 1 ist es beispielsweise vorab bekannt, dass sich der Patient auf der Patientenliege befindet, und es sind auch Bereiche bekannt, in denen sich das Behandlungspersonal vorzugsweise bewegt. Es können somit Modelle der vermuteten Personen oder Gegenstände aus einer Modelldatenbank mit den belegten Raumvolumina verglichen werden, in denen entsprechende Personen und Gegenstände vermutet werden. Die belegten Zellen werden somit daraufhin analysiert, mit welchem Modell aus der Modelldatenbank sie übereinstimmen, so dass im Verlauf der Integration der Messungen in das dreidimensionale Modell nicht nur die belegten Raumvolumina, sondern auch die dadurch charakterisierten Objekte erkannt werden. Somit liefert das Umgebungsmodell eine Szenenbeschreibung auf höherer Ebene, woraufhin dann beispielsweise bei einer kontinuierlichen Überwachung des Raums entsprechende Bewegungen der Objekte erfasst werden können und gegebenenfalls auch die Bewegung der Objekte vorhergesagt werden kann.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere auch zur Kollisionsvermeidung eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit 11 in der Ausführungsform der 1 den C-Bogen als Objekt erkennen und in Abhängigkeit von vorbestimmten Kriterien Kollisionsrisiken mit den anderen erkannten Objekten bestimmen. Sollte ein Kollisionsrisiko eine bestimmte Grenze überschreiten bzw. eine Kollisionsgefahr an sich festgestellt werden, können entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, beispielsweise kann durch die Auswerteeinheit ein Alarm ausgegeben werden. Ebenso kann die Auswerteeinheit mit der Steuerung des C-Bogens verbunden sein, wobei durch die Auswerteeinheit bei Kollisionsgefahren ein entsprechender Befehl an den C-Bogen gegeben wird, der ein Stoppen des C-Bogens bzw. ein Ausweichmanöver des C-Bogens auslöst.