CN117980667A - 控制系统 - Google Patents

Abstract

控制系统(10)包括：摄像部(22)，其取得包括对象物(T)的平面的图像；致动器(35)，其对对象物(T)施加物理作用；以及控制部(70)，其控制致动器(35)。控制部(70)具有设定部(72)和调节部(73)。设定部(72)利用所述平面上的四个以上不同的位置坐标和与该各位置坐标对应的致动器(35)的方向之间的关系，来设定将所述平面上的任意位置坐标变换为致动器(35)的方向的变换特性。调节部(73)利用对象物(T)在所述平面上的位置坐标和所述变换特性，来调节致动器(35)的方向，以使物理作用作用于对象物(T)。

Description

控制系统

技术领域

本公开涉及一种控制系统。

背景技术

专利文献1中公开了下述内容，即：为了进行空气炮的方向控制，取得目标坐标和空气炮的坐标，使用这些坐标来计算空气炮的方向。

专利文献1：日本公开专利公报特开2019－144464号公报

发明内容

－发明要解决的技术问题－

不过，在专利文献1所公开的系统中，若要将用于取得目标(target)坐标的摄像单元和空气炮分别设置在任意的位置，则需要对摄像单元、空气炮、目标各自的位置信息进行测量。因此，在设置系统时、改变系统的布置关系时等，每次用户都需要进行这些位置信息的测量，耗时费工。由于能够测量三维位置的立体摄像机等摄像单元与通常的摄像机相比价格较高，因而系统的商品价格会变高，还包括产生了上述耗时费工的情况，导致用户的负担增大。

本公开的目的在于：在根据摄像部所取得的对象物的位置信息来控制对对象物施加物理作用的致动器的控制系统中，在不限制摄像部与致动器之间的位置关系的情况下，减轻用户的负担。

－用以解决技术问题的技术方案－

本公开的第一方面涉及一种控制系统，其包括摄像部22、致动器35、92以及控制部70，所述摄像部22取得包含对象物T的平面的图像，所述致动器35、92对所述对象物T施加物理作用，所述控制部70控制所述致动器35、92。所述控制部70具有设定部72和调节部73。所述设定部72利用所述平面上的四个以上不同的位置坐标、和与该四个以上不同的位置坐标分别对应的所述致动器35、92的方向之间的关系，来设定将所述平面上的任意的位置坐标变换为所述致动器35、92的方向的变换特性。所述调节部73利用所述对象物T在所述平面上的位置坐标和所述变换特性，来调节所述致动器35、92的方向，以使物理作用作用于所述对象物T。

在第一方面中，即使在用户将摄像部22和致动器35、92分体地分别设置在任意位置的情况下，也无需使用立体摄像机等昂贵的三维摄像单元，就能够以比现有技术少的步骤来实现对于致动器35、92的方向控制，因此能够减轻用户的负担。

本公开的第二方面在第一方面的基础上，还包括指示所述平面上的一点的位置确定单元37，所述设定部72确定与所述位置确定单元37所指示的点对应的所述致动器35、92的方向。

在第二方面中，能够利用位置确定单元37简单地确定致动器35、92的方向。需要说明的是，位置确定单元37例如可以是激光指示器。位置确定单元37和致动器35、92可以一体构成，也可以分开构成。

本公开的第三方面在所述第二方面的基础上，所述位置确定单元37和所述致动器35、92彼此联动地动作。

在第三方面中，能够利用位置确定单元37准确地确定致动器35、92的方向。

本公开的第四方面在所述第一到第三方面中任一方面的基础上，所述设定部72根据驱动所述致动器35、92时的物理作用的变化，来确定与所述四个以上不同的位置坐标分别对应的所述致动器35、92的方向。

在第四方面中，能够简单地确定与各位置坐标对应的致动器35、92的方向。

本公开的第五方面在所述第一到第四方面中任一方面的基础上，所述调节部73根据所述图像上的特征量，来取得所述对象物T在所述平面上的位置坐标。

在第五方面中，能够根据图像上的例如亮度、热、运动等特征量，简单且准确地取得对象物T的位置坐标。

本公开的第六方面在所述第一到第五方面中任一方面的基础上，所述设定部72构成为能够由用户指定所述图像中的用于设定所述变换特性的范围。

在第六方面中，能够去除在变换特性的设定中不需要的图像区域。

本公开的第七方面在所述第一到第六方面中任一方面的基础上，所述设定部72构成为能够由用户指定所述致动器35、92的方向。

在第七方面中，能够根据用户驱动致动器35、92时的物理作用的变化来确定致动器35、92的方向。

本公开的第八方面在所述第一到第七方面中任一方面的基础上，所述致动器35、92为气流控制装置35、92。

在第八方面中，在对气流控制装置35、92进行控制的控制系统中，能够在不限制摄像部22与气流控制装置35、92之间的位置关系的情况下减轻用户的负担。

本公开的第九方面在所述第八方面的基础上，所述气流控制装置35、92为空调装置90的室内机91的吹出导风板92。

在第九方面中，在对室内机91的吹出导风板92进行控制的控制系统中，能够在不限制摄像部22与吹出导风板92之间的位置关系的情况下减轻用户的负担。

本公开的第十方面在所述第八方面的基础上，所述气流控制装置35、92为涡环产生装置20的可动喷嘴35。

在第十方面中，在对涡环产生装置20的可动喷嘴35进行控制的控制系统中，能够在不限制摄像部22与可动喷嘴35之间的位置关系的情况下减轻用户的负担。

附图说明

图1是简要地示出实施方式所涉及的控制系统的图；

图2是实施方式所涉及的控制系统中的涡环产生装置的纵向剖视图；

图3是实施方式所涉及的控制系统中的涡环产生装置的横向剖视图；

图4是简要地示出实施方式所涉及的控制系统中的控制部的结构的图；

图5是表示实施方式所涉及的控制系统所进行的校准处理的流程的流程图；

图6是表示实施方式所涉及的控制系统所进行的校准处理的流程的流程图；

图7是表示在实施方式所涉及的控制系统所进行的校准处理中显示校准区域的示例图；

图8是表示在实施方式所涉及的控制系统所进行的校准处理中设定涡环吹出口的方向的示例图；

图9是对实施方式所涉及的控制系统所进行的校准处理中的变换特性计算方法进行说明的图；

图10是对实施方式所涉及的控制系统所进行的校准处理中的变换特性计算方法进行说明的图；

图11是对实施方式所涉及的控制系统所进行的校准处理中的变换特性计算方法进行说明的图；

图12是对实施方式所涉及的控制系统所进行的校准处理中的变换特性计算方法进行说明的图；

图13是对实施方式所涉及的控制系统所进行的校准处理中的变换特性计算方法进行说明的图。

具体实施方式

(实施方式)

以下参照附图对本公开的实施方式进行说明。需要说明的是，以下实施方式仅为本质上优选的示例，并没有意图限制本发明、本发明的应用对象或其用途的范围。

＜控制系统＞

如图1所示，本实施方式所涉及的控制系统10构成为向对象物、例如就寝空间S中的就寝者T供给例如含有芳香成分的涡环。就寝空间S例如可以是沿着床的上表面的空间，或者是沿着床垫的上表面的空间。然而，就寝空间S也可以包含除此之外的空间。例如，就寝空间S可以包括床周围的地板等。

如图1所示，控制系统10主要包括涡环产生装置20、摄像部22、位置确定单元37、空调装置90、无线通信终端5以及控制部70。

＜涡环产生装置＞

涡环产生装置20是将涡环状空气作为气流生成，并将该气流朝向就寝空间S上的位置局部且间歇地吹出的装置。此处，“局部”是指仅朝向就寝空间S上的一部分位置吹出气流。例如图1所示，涡环产生装置20安装在照明装置50上，该照明装置50布置于就寝空间S的上方。

如图1至图3所示，涡环产生装置20包括下侧开放的圆筒状的机壳主体31和封闭该机壳主体31的下侧的开放面的下盖32。在机壳主体31的内部形成有空气通路33。在下盖32上形成有与空气通路33连通的开口34。开口34设置为与就寝空间S相对。在开口34上连接有作为致动器的可动喷嘴35。在可动喷嘴35的前端部(下端部)形成有涡环吹出口36。虽然省略了图示，但可动喷嘴35通过旋转轴与马达连结，当该旋转轴被该马达驱动而旋转时，可动喷嘴35的朝向被调节，进而涡环吹出口36的朝向发生变化。虽然省略了图示，但也可以在涡环产生装置20上设置成分供给装置。成分供给装置将赋予涡环的香气等规定的释放成分供给到空气通路33。

在机壳主体31的内部设置有多个推出机构40。在本例中，设置有八个推出机构40。然而，推出机构40的数量仅为示例，可以是一至七个、或者也可以是九个以上。各个推出机构40具有作为驱动部的线性致动器41和由该线性致动器41驱动的振动板42。线性致动器41使振动板42在机壳主体31的径向上位移。在本例中，多个推出机构40沿着机壳主体31的内周壁布置。多个推出机构40在周向上等间隔地排列。

涡环产生装置20包括用于控制推出机构40的驱动控制部75。驱动控制部75包括与线性致动器41连接的电路基板。驱动控制部75构成为调节振动板42的振动的振幅、该振动的周期等。驱动控制部75例如可以布置在机壳主体31的外部，或者也可以布置在机壳主体31的内部。驱动控制部75也可以构成为后述的控制部70的一部分。

当通过驱动控制部75调节振动板42的振动的振幅(位移量)时，从涡环吹出口36释放出的涡环状的空气的流速、即吹出速度得到调节。当通过驱动控制部75调节振动板42的振动周期时，从涡环吹出口36释放出的涡环状的空气的周期得到调节。换句话说，若通过驱动控制部75调节振动板42的振动周期，则例如每分钟从涡环吹出口36释放出涡环状空气的次数[cpm](count per minute)得到调节。涡环状空气的吹出次数[cpm]例如也可以设定在40以上90以下的范围内。这样一来，在本实施方式中，通过控制推出机构40，而使得吹出涡环状空气的吹出次数和吹出速度发生变化。

需要说明的是，在本例中，使涡环中含有芳香成分，并提供给就寝者T，但添加到涡环中的成分也可以是芳香成分以外的任意的释放成分，还可以不添加释放成分而仅将涡环供向就寝者T。供给涡环的对象不需要是就寝者T，例如，也可以在会议室或其他会场中在墙壁上设置涡环产生装置20，并向室内空间的中央供给含有香气等的涡环。

＜涡环产生装置的运转工作＞

当涡环产生装置20运转时，各推出机构40的振动板42由线性致动器41驱动。当各振动板42进行前后振动时，空气通路33的容积缩小，此时，含有芳香成分的空气被推向涡环吹出口36。通过涡环吹出口36的空气的流速较高，而其周围的空气静止。因此，在这两者空气的不连续面上，剪切力作用于空气，从而在涡环吹出口36的外周缘部附近产生涡流。由于该涡流，而形成从涡环吹出口36向下方前进的气流(涡环)。从涡环吹出口36释放出的涡环朝着就寝者T向下方流动，由于涡环中含有芳香成分，因此芳香成分被送向就寝者T。通过该芳香成分，例如能够使就寝者T感觉到放松。

＜摄像部＞

摄像部22例如是将就寝空间S上的温度分布作为图像而取得的热成像摄像机。在本例中，摄像部22设置在天花板的照明装置50的附近，但摄像部22的设置位置没有特别限定。本例的摄像部22对俯视观察包括就寝者T在内的整个就寝空间S时的温度分布进行摄像，取得温度分布图像(热图像)。

需要说明的是，作为摄像部22，只要能够取得包括就寝者T在内的整个就寝空间S的二维图像，则不限于热成像摄像机，例如也可以使用红外线摄像机等其他种类的摄像机。

＜位置确定单元＞

位置确定单元37指示就寝空间S上的一点。位置确定单元37可以是例如激光指示器或投影机等能够使用摄像部22确定所指示的点的单元。位置确定单元37可以与作为致动器的可动喷嘴35一体构成，或者也可以分开构成。位置确定单元37和可动喷嘴35也可以构成为彼此联动地动作。例如，也可以将作为位置确定单元37的激光指示器以位于涡环吹出口36的中心的方式设置在可动喷嘴35内，使该激光指示器与涡环吹出口36一起移动。

如下文所述，在本例中，使与作为致动器的可动喷嘴35的方向(动作角度)联动的位置确定单元(例如激光指示器)37朝向四个以上的方向进行动作，使用例如摄像部22所取得的图像来确定所指示的点(例如激光指示器照射位置)。进而，利用所确定的位置坐标与致动器的方向之间的关系，获取用于将任意的位置坐标变换成致动器的方向的变换特性。

需要说明的是，也可以将作为致动器的可动喷嘴35本身作为位置确定单元使用。由于从可动喷嘴35喷出的涡环是透明的，因此摄像部22无法识别涡环击中哪里。因此，也可以构成为能够由用户指定可动喷嘴35的方向，并且根据用户驱动可动喷嘴35时的物理作用的变化，来判断可动喷嘴35是否朝向用户(例如脸)。这样一来，能够利用可动喷嘴35朝向用户时的用户的位置坐标与致动器的方向之间的关系，来取得变换特性。

＜空调装置＞

空调装置90对包括就寝空间S在内的室内空间进行空气调节。空调装置90具有例如安装在室内空间的墙壁上的壁挂式室内机91。室内机91通过制冷剂管道与室外单元连结，省略图示。空调装置90利用进行制冷循环的制冷剂来对室内空气进行冷却或加热。由此，对室内空间中的空气的温度进行调节。空调装置90除了能够调节室内空气的温度之外，也可以调节该室内空气的湿度。

在室内机91上设置有空气吹出口92，并且设置有吹出导风板93，以便能够打开、关闭该空气吹出口92。虽然省略了图示，但是吹出导风板93经由旋转轴与马达连结，当通过该马达驱动该旋转轴旋转时，吹出导风板93的朝向被调节，进而从空气吹出口92吹出的空气的朝向发生变化。室内机91包括用于控制吹出导风板93等的室内控制部(省略图示)。室内控制部也可以构成为后述的控制部70的一部分。

＜用户界面＞

在本实施方式中，作为用户界面设置有无线通信终端5。无线通信终端5可以例如是智能手机。无线通信终端5是就寝者T在就寝前用于输入各种信息的终端。输入到无线通信终端5的信息例如是使涡环状空气开始作用于就寝者T的开始时刻、使涡环状空气结束对就寝者T的作用的结束时刻等。就寝者T向无线通信终端5输入上述信息后，与输入内容对应的信号被供给到后述的控制部70。

＜控制部＞

控制部70可以是例如使用微型计算机、和用于存储使该微型计算机工作的软件的存储设备而构成的。控制部70通过有线方式或无线方式与涡环产生装置20连接，来控制涡环产生装置20。控制部70也可以构成为与照明装置50、摄像部22、位置确定单元37以及空调装置90连接，并对它们进行控制。

控制部70可以设置于涡环产生装置20，也可以与涡环产生装置20分开设置。或者，控制部70也可以设置于无线通信终端5。在控制部70也进行空调控制的情况下，也可以将控制部70设置于空调装置90的空调控制部或遥控器。或者，也可以将控制部70设置于与本地网络或互联网连接的服务器、各种通信终端(移动终端、个人计算机等)。

如图4所示，控制部70主要包括存储部71、设定部72以及调节部73。控制部70构成为能够在与涡环产生装置20、摄像部22、位置确定单元37以及无线通信终端5之间分别进行信息传递。控制部70进行涡环产生装置20的工作控制，例如进行作为致动器的可动喷嘴35的方向控制。在控制部70也进行空调控制的情况下，控制部70构成为能够与空调装置90之间进行信息传递，例如进行作为致动器的吹出导风板92的方向控制。

存储部71主要存储摄像部22所取得的图像信息、位置确定单元37所取得的位置信息等。

设定部72从存储部71的图像信息和位置信息中提取就寝空间S上的四个以上不同的位置坐标和与该四个以上不同的位置坐标分别对应的可动喷嘴35的方向之间的关系，利用该关系设定将就寝空间S上的任意位置坐标变换为可动喷嘴35的方向的变换特性。

调节部73利用就寝空间S上的就寝者T的位置坐标和上述变换特性，来调节可动喷嘴35的方向，以使涡环击中就寝者T。调节部73也可以根据摄像部22所取得的图像上的特征量(例如亮度、热、动作等)，来取得就寝空间S上的就寝者T的位置坐标。

＜致动器的方向控制＞

在本实施方式中，在摄像部22和致动器(例如可动喷嘴35、吹出导风板93)设置在不同位置的系统结构中，根据摄像部22所取得的图像信息，使致动器朝向目标(例如就寝者T)。由此，能够将涡环(空气炮)向就寝者T发射，或者使空调的风击中所瞄准的位置。

本实施方式的控制部70使用单应性(Homography)来控制位于与摄像部22不同的位置的可动喷嘴35的方向。具体而言，以“对象物(目标)在同一平面上移动”及“将致动器的方向置换为假想平面坐标”为前提，能够进行使用了单应性的致动器的方向控制。由于能够进行单应性控制，因而与现有技术相比，能够降低用户的系统导入负荷等负担，并且能够自由地设定摄像部22与可动喷嘴35等致动器的位置关系。

在摄像部即传感器和致动器位于不同位置的情况下，为了控制致动器相对于由传感器识别到的目标所进行的动作(使致动器的方向朝向目标的控制)，需要使传感器信息(摄像部所拍摄到的图像内的目标坐标)与致动器动作相对应。

通过测量“传感器和目标的位置/角度关系”和“传感器和致动器的位置/角度关系”，能够使关于目标的传感器信息和致动器动作彼此相对应。然而，测量传感器、致动器以及目标各自的位置/角度给用户带来了沉重的负担。

另一方面，如果为了减少测量部位而使传感器和致动器形成为一体，则“传感器和致动器的位置/角度关系”被固定住而不需要测量。然而，在该情况下，会产生不能将传感器和致动器分别设置在任意位置的其他问题。

因此，期望能够在任意位置设置传感器和致动器，并且用户能够简单地将传感器与致动器之间关联起来。因此，本申请发明人想到了通过将假想平面这一概念引入致动器，从而对于进行平面移动的目标，能够使用单应性容易地关联起来。需要说明的是，致动器不是摄像单元，因而不具有摄像范围或摄像平面。因此，利用一般在图像处理中使用的单应性、或通过单应性来减少用户负担的做法，都是不容易想到的方法。

单应性是指使用投影变换将平面投影到其他平面，其用于二维图像的变形等。在从分别放置在位置不同的坐标A和坐标B上的两台摄像机拍摄了描绘在同一平面上的图案的情况下(以下，将在坐标A拍摄的图像设为图像A，将从坐标B拍摄的图像设为图像B)，在图像A、图像B中图案的形状、远近感(伸缩)皆不同。一般而言，通过利用单应性，能够知道由于坐标A和坐标B的位置不同，而导致在图像A和图像B中图案等的外观如何产生变化。此处，为了进行单应性，需要使用单应性变换矩阵。

能够通过测量四个不同点的坐标从哪里移动到哪里来计算单应性变换矩阵。具体来说，单应性变换矩阵一般能够通过掌握四个不同点的四组关系来计算，该关系是图像A中坐标(X、Y)处的点在图像B中位于坐标(X’、Y’)处的这一关系。由于单应性变换矩阵的计算不依赖于坐标A和坐标B的位置或角度，因此在任何情况下都能够利用。

然而，由于致动器不是摄像单元，因而不能直接进行基于单应性的控制。因此，本申请发明人发现，通过假设虚拟摄像机放置在致动器的安装坐标上，且假定由虚拟摄像机拍摄的假想平面，将致动器的方向变换为假想平面上的坐标，从而能够实现基于单应性的控制。也就是说，通过取得四组“传感器所识别出的目标在图像内的坐标”与“在致动器朝向目标的情况下通过变换所计算出的假想平面上的坐标”之间的关系，能够计算单应性变换矩阵，从而能够进行使用了单应性的控制。以下将详细描述这四组关系的获取和单应性变换矩阵的计算(以下也称为变换特性计算)，而与测量传感器、致动器以及目标各自的位置/角度的情况相比，本公开的方法(以下也称为校准处理)减小了用户的负担。

＜校准处理＞

例如，按照(1)用户指定、(2)获取四组关系、(3)变换特性计算、(4)动作确认、(5)再校准/变换特性补正的顺序，来实施本公开的校准处理。其中，(1)用户指定、(4)动作确认以及(5)再校准/变换特性补正的实施是可选的。针对(2)获取四组关系，选择一个以上与系统结构等对应的方法。针对(5)再校准/变换特性补正，可以与校准处理分开地单独实施。

以下，参照图5至图8，对本实施方式的控制系统10的校准处理之一例进行说明。

首先，在步骤S01中，用户通过无线通信终端5的应用程序(以下，有时也称为“智能手机应用程序”)启动校准模式。用户可以是就寝者T本人。

接着，在步骤S02中，控制部70开始循环处理，该循环处理用于取得四组以上的“传感器(摄像部22)所识别出的目标(例如就寝者T的脸)在图像内的坐标”与“在致动器(可动喷嘴35)朝向目标的情况下通过变换所计算出的假想平面上的坐标”之间的关系。

接着，在步骤S03中，控制部70将摄像部22所拍摄的图像(以下，有时也称为热图像)与第一校准区域一起显示在无线通信终端5上(参照图7)。

接着，在步骤S04中，用户(就寝者T)一边观察显示在无线通信终端5上的热图像，一边移动到第一校准区域。然后，在步骤S05中，用户指示智能手机应用程序使校准处理继续进行下去。

接着，在步骤S06中，控制部70使涡环产生装置20开始连续发射涡环(空气炮)。之后，在步骤S07中，控制部70在热图像内显示目标位置(参照图7)。

接着，在步骤S08中，用户即就寝者T判断空气炮是否击中了自己的面部。在空气炮未击中自己的面部的情况下，在步骤S09中，用户通过无线通信终端5使控制部70调节可动喷嘴35(即涡环吹出口36)的方向，以使空气炮击中自己。此处，也可以在无线通信终端5上显示如图8所示的画面，同时调节涡环吹出口36的方向。在空气炮击中了自己的面部的情况下，则在步骤S10中，用户确认目标位置是自己的面部(空气炮击中的位置)。接着，在步骤S11中，用户决定使用智能手机应用程序来确认目标位置与可动喷嘴35的方向(以下也称为空气炮方向)一致。

接着，在步骤S12中，控制部70使涡环产生装置20结束空气炮的连续发射。之后，在步骤S13中，控制部70将热图像内的目标位置(以下也称为热图像位置)与空气炮方向的成对的坐标(以下也称为标准化坐标)存储在存储部71中。

接着，在步骤S14中，控制部70判断是否在四个以上的规定数量的校准区域中进行了校准处理，并且反复进行步骤S03到步骤S13的处理，直到在规定数量的校准区域中进行了校准处理为止。

接着，在步骤S15中，控制部70判断是否不需要追加校准(例如第五校准区域中的校准处理)。如果不需要追加校准，则在步骤S16中，控制部70(具体而言是设定部72)根据在n个(n≥4)校准区域中得到的标准化坐标对，计算出将就寝空间S上的任意位置坐标变换为可动喷嘴35的方向的变换特性(以下也称为校准数据)。变换特性计算的详情后述。接着，在步骤S17中，控制部70(具体而言是调节部73)利用校准数据针对可动喷嘴35进行临时动作。也就是说，调节部73利用就寝空间S上的就寝者T(具体而言为面部)的位置坐标和校准数据，调节可动喷嘴35的方向，以使空气炮击中就寝者T。

接着，在步骤S18中，用户即就寝者T通过调节部73确认空气炮方向是否能够自动追踪自己。接着，在步骤S19中，用户根据自动追踪的确认结果判断是否适当地进行了校准。在完成了校准的情况下，用户通过智能手机应用程序指定校准已完成，接着，在步骤S20中，控制部70将校准结果(在步骤S16中得到的校准数据)存储到存储部71中，并且在无线通信终端5上显示校准处理已结束，从而结束校准处理。

在校准尚未完成的情况下，用户通过智能手机应用程序指定校准尚未完成，接着，在步骤S21中，控制部70判断是进行再校准还是进行追加校准。在判断为进行再校准的情况下，在步骤S22中，控制部70转移到再校准模式，接着，在步骤S23中，控制部70将校准数据重置，再次进行步骤S02以后的处理。

在步骤S21中控制部70判断为进行追加校准的情况下，或者在步骤S15中控制部70判断为需要追加校准的情况下，在步骤S24中，控制部70转移到追加校准模式，接着，在步骤S25中，控制部70追加变更校准区域的个数(即步骤S03至步骤S13的处理的循环次数)，对追加的校准区域再次进行步骤S03以后的处理。

需要说明的是，在图5及图6所示的例子中，在校准处理结束后，可以进行再校准或追加校准(校准数据的追加)，但不限定于此，也可以进行部分再校准、手动补正、自动补正等。

部分再校准指的是在至少一个校准区域中进行再校准，例如，相当于对第三校准区域重新进行校准的情况。这样一来，为了修正变换特性，可以仅在任意校准区域中通过再校准来重新计算变换特性，而无需从头开始重新获取所有数据。

手动补正指的是在至少一个校准区域中，用户将校准数据变更为任意的值，例如，在控制部70的校准中，存在自动追踪不充分而导致空气炮难以击中的场所，因此，就相当于用户对第二校准区域变更校准数据的数值的情况。能够将校准数据手动变更为任意的值，从而用户或设置人员能够根据现场情况进行调节。

自动补正指的是在存在外部影响(例如，由于自然风等而导致空气炮的击中地点偏移等)的情况下，使用摄像部22推测外部影响量，控制部70根据推测出的外部影响量来对校准数据进行补正。

需要说明的是，在追加校准中，如上所述，能够稍后追加校准区域。通过在最少四个部位进行的校准处理，能够得到单应性变换所需的校准数据，而通过追加校准区域进行校准处理，则能够提升校准数据的精度。通过进行追加校准，即使不从头开始对五个以上的校准区域重新进行校准处理，也能够使校准精度提升。

如图5及图6所示的例子那样，若用户能够使用例如智能手机应用程序远程进行各种校准指示，则用户的便利性提升。

进而，控制部70(具体而言是设定部72)也可以构成为能够由用户指定摄像部22所拍摄到的图像中的用于计算校准数据(设定变换特性)的范围。这种用户指定在以下情况下被认为是有效的。

例如，根据摄像部22所取得的图像，利用边缘识别等推测出为同一平面的校准区域，并在该校准区域内控制部70进行了校准处理，结果，在校准数据的精度差的情况下，有时其原因在于：是在边缘识别期间不同的平面彼此(例如地板面和床面等)混合起来的情况下推测出校准区域的。在这种情况下，不能直接进行适当的校准处理。因此，也可以在用户指定“目标位置存在的范围是从哪里到哪里”、或者“应该用于校准处理的范围是从哪里到哪里”之后，再开始校准处理。或者，也可以在校准处理结束后，在知道校准数据的精度差的情况下，用户能够重新指定摄像图像中用于计算校准数据的范围，重新计算校准数据。

＜变换特性计算＞

以下，对本实施方式的控制系统10所进行的校准处理中的变换特性计算方法进行说明。

如上所述，一个平面与另一个平面之间的坐标关系性能够如下述式1～式3所示的那样，通过单应性变换矩阵(即变换特性)来表示。

(式1)

(式2)

(式3)

此处，式1的(x，y)是变换前的坐标，式2的(x’、y’)是变换后的坐标，式3的H’是单应性变换矩阵。如果式3的单应性变换矩阵H’已知，则能够使用式1～式2进行任意坐标的变换。

由于单应性变换相对于尺度是不变的，因此式3的单应性变换矩阵H’能够置换为下述式4的单应性变换矩阵H。

(式4)

当使用式4的单应性变换矩阵H时，式1的单应性变换如下述式5(将式1的H’置换为H的式子)所示的那样。

(式5)

因此，单应性变换所需的参数为式4～式5所示的h₀₀、h₀₁、h₀₂、h₁₀、h₁₁、h₁₂、h₂₀、h₂₁这8个参数。

根据使用了单应性变换矩阵H的式5、以及式2，变换前坐标(x₀、y₀)与变换后坐标(x₀’、y₀’)的关系如下述式6所示的那样。

(式6)

对于不同的三组变换前坐标(x₁、y₁)、(x₂、y₂)、(x₃、y₃)与变换后坐标(x₁’、y₁’)、(x₂’、y₂’)、(x₃’、y₃’)之间的关系，也可以按照与式6同样的方式进行计算，如果将共计四组变换前后的坐标彼此的关系进行总结，则能够如下述式7所示的那样。

(式7)

此处，为了求出单应性变换所需的八个参数h₀₀、h₀₁、h₀₂、h₁₀、h₁₁、h₁₂、h₂₀、h₂₁，将式7的左边设为A，将右边的二维矩阵设为B，将右边的一维矩阵(上述的八个参数)设为C，将式7表示为A＝B·C。接着，为了求出C，在A＝B·C的两边乘以B的逆矩阵B^-1，则C＝B^-1·A。

如式7所述，为了求出C所需的B^-1·A的各矩阵元素能够从“变换前坐标和变换后坐标的四组组合”中获得。也就是说，通过求出“变换前坐标和变换后坐标的四组组合”，从而能够进行单应性变换矩阵(变换特性)的计算，即能够进行校准处理。

图9表示校准处理中的摄像部22(以下，简称为摄像机)、位置确定单元37(以下，简称为激光)、包含目标(例如就寝者T的脸)的平面(以下，简称为对象平面)的位置关系之一例。需要说明的是，假设激光的方向与致动器(例如可动喷嘴35)的方向联动。在图9所示的位置关系中，假设摄像机和激光设置在室内空间的天花板上，且使它们面向下方，并且目标位于地板上。在图9中，激光所指示的点被称为“光点”。如图9所示，以任意设定的世界坐标系(X、Y、Z)的原点(世界原点)为基准，设摄像机的世界坐标为(2、1、2)，激光的世界坐标为(2、1、4)。各坐标的大小的单位为[m]。假设摄像机的视角在纵横方向(X方向、Z方向)上为90度，激光的朝向(激光方向)的可动范围在纵横方向(X方向、Z方向)上为90度。

图10(a)、图10(b)分别表示以摄像机视角为基准设定的摄像机坐标系(x、y)、和以激光可动范围为基准设定的激光坐标系(x’、y’)。

接着，说明将激光角度变换为假想平面上的坐标的例子。当图9所示的XZ平面为假想平面时，假想平面的坐标系与图10(b)所示的激光坐标系一致。当激光的方向由如图11(a)中定义的表示时，在激光指向/>θ＝arctan(√2)[rad]≒54.7[度]的方向的情况下，光点的坐标如图11(b)所示，在激光坐标系中为(2、0)。这样一来，激光角度和假想平面坐标之间能够相互变换。

接着，说明用于计算单应性变换矩阵的校准作业。为了计算单应性变换矩阵，需要知道四组变换前坐标和变换后坐标的组合。在以下的说明中，将变换前坐标设为摄像机坐标，将变换后坐标设为激光坐标，叙述用于将摄像机坐标变换为激光坐标的单应性变换矩阵的计算例。使激光分别朝向图12所示的对象平面上的坐标编号0～3的位置时光点的摄像机坐标(x、y)、激光坐标(x’、y’)如下述表1所示。

[表1]

将表1所示的校准信息代入式7进行整理，则得到下述式8。

[式8]

根据式8，逆矩阵B^-1是如下述式9那样计算的。

[式9]

将式9所示的逆矩阵B^-1与作为式7的左边的A一起代入C＝B^-1·A的关系式时，C、即单应性变换所需的8个参数h₀₀、h₀₁、h₀₂、h₁₀、h₁₁、h₁₂、h₂₀、h₂₁如下述式10那样计算。

[式10]

根据式10所示的结果，单应性变换矩阵H如下述式11那样计算。

[式11]

最后，说明使用了所计算出的单应性变换矩阵H的任意坐标的变换示例。

在使用了单应性变换矩阵H的单应性变换中使用式5、式2。此处，(x，y)是摄像机坐标，(x’、y’)是激光坐标，H是如式11所示的单应性变换矩阵H。例如，将图13(a)所示的目标的摄像机坐标(x、y)＝(1、1)代入式5、式2，则得到下述式12、式13，从而变换为图13(b)所示的目标的激光坐标(x’、y’)＝(1、0)。

[式12]

[式13]

此外，如图13(c)所示，当激光指向位于激光坐标(x’、y’)＝(1、0)处的目标时，激光的方向为θ＝45[度]。

如上所述，如果存在由摄像机识别的目标的摄像机坐标和单应性变换矩阵，则能够使激光器即致动器朝向目标。

＜实施方式的特征＞

本实施方式的控制系统10包括：摄像部22，其取得包括就寝者(对象物)T的就寝空间(对象平面)S的图像；可动喷嘴(致动器)35，其对对象物T施加物理作用；以及控制部70，其控制致动器35。控制部70具有设定部72和调节部73。设定部72利用对象平面上的四个以上不同的位置坐标、和与该四个以上不同的位置坐标各自对应的致动器35的方向之间的关系，来设定变换特性(校准数据)，该变换特性将对象平面上的任意位置坐标变换为致动器35的方向。调节部73利用对象物T在对象平面上的位置坐标和校准数据，来调节致动器35的方向，以使物理作用作用于对象物T。

根据本实施方式的控制系统10，即使在用户将摄像部22和致动器35分体地分别设置在任意位置的情况下，也无需使用立体摄像机(stereo camera)等昂贵的三维摄像单元，就能够以比现有技术少的步骤来实现对于致动器35的方向控制，因此能够减轻用户的负担。

具体而言，作为控制系统10的导入准备(校准处理)，只要测量四组坐标关系即可，因此与以往那样测量摄像单元、致动器、目标的三维位置关系的情况相比，用户的负担变小。也就是说，即使不使用立体摄像机等特殊且高价的传感器，也能够以比以往少的校准步骤来实现对于致动器的方向控制。由于通过使用单应性将摄像部22所取得的图像信息(传感器信息)变换为假想平面坐标，来进行对于致动器35的方向控制，因此与以往那样对摄像单元、致动器、目标的三维位置关系应用三角函数来进行对于致动器的方向控制的情况相比，用户的负担进一步变小。

进而，根据本实施方式的控制系统10，即使在用户将摄像部22和致动器35分开地分别设置在任意位置的情况下，也能够得到上述减轻用户负担的效果。

需要说明的是，若能够将摄像部22和致动器35设置在不同的位置，则例如能够避免用户被致动器35的动作音等打扰。在现有系统中，通过购买并安装另售的传感器以作为摄像部22，从而能够增加对于致动器35的方向控制功能。或者，作为摄像部22，使用现有系统的传感器(例如已设置的空调的传感器)，在追加安装了致动器的情况下也能够进行方向控制。此外，当追加安装或新安装了传感器或致动器时，容易将传感器安装在传感器的盲点少并且可以有效地利用传感器的功能(例如，能够在容易看到目标的位置处感测目标并详细地获取活动历史等)的位置处。

另一方面，在将传感器与致动器之间的位置关系固定住的情况下，在使传感器与致动器接近而小型化这一点上是有利的，但是如果要将传感器设置在视野良好的位置(例如床的上部、接近就寝者的脸的位置等)，则致动器也必须设置在传感器的附近、接近就寝者的位置。其结果是，例如会产生用户能够听到致动器较大的动作音等缺点。

在要对已经设置好的致动器追加安装另售的传感器来进行对于致动器的方向控制时，针对在未考虑到追加安装传感器的情况下就已安装好的致动器而言(传感器安装空间未被确定的情况、难以将传感器安装在规定位置的情况)，追加安装传感器就会变得困难。而且，在该情况下，传感器的设置位置被限定在致动器的设置位置处，因此难以将传感器设置在容易识别目标的位置。

在本实施方式的控制系统10中，也可以还包括指示对象平面上的一点的位置确定单元37，设定部72确定与位置确定单元37所指示的点对应的致动器35的方向。这样一来，能够利用位置确定单元37简单地确定致动器35的方向。需要说明的是，位置确定单元37例如可以是激光指示器。位置确定单元37与致动器35可以一体构成，也可以分开构成。

在本实施方式的控制系统10中，位置确定单元37和致动器35可以彼此联动地动作。这样一来，能够利用位置确定单元37准确地确定致动器35的方向。

在本实施方式的控制系统10中，设定部72也可以根据驱动致动器35时的物理作用的变化，来确定与四个以上不同的位置坐标分别对应的致动器35的方向。这样一来，能够简单地确定与各位置坐标对应的致动器35的方向。

在本实施方式的控制系统10中，调节部73也可以根据图像上的特征量，来取得对象物T在对象平面上的位置坐标。这样一来，能够根据图像上的例如亮度、热、运动等特征量，简单且准确地取得对象物T的位置坐标。

在本实施方式的控制系统10中，设定部72也可以构成为能够由用户指定图像中的用于设定校准数据的范围。这样一来，能够除去在校准数据的设定中不需要的图像区域。

在本实施方式的控制系统10中，设定部72也可以构成为能够由用户指定致动器35的方向。这样一来，能够根据用户驱动致动器35时的物理作用的变化来确定致动器35的方向。

在本实施方式的控制系统10中，致动器35可以是气流控制装置，具体而言，可以是涡环产生装置20的可动喷嘴35。这样一来，在对作为气流控制装置的可动喷嘴35进行控制的控制系统中，能够在不限制摄像部22与可动喷嘴35之间的位置关系的情况下减轻用户的负担。

(变形例1)

上述实施方式的控制系统10对于涡环产生装置20的可动喷嘴35进行了方向控制，而本变形例的控制系统10则对空调装置90的室内机91的吹出导风板92进行方向控制。本变形例的控制系统10例如使用摄像机作为摄像部22，使用微型计算机及存储器作为控制部70，取得摄像机图像来识别目标(例如就寝者T)坐标，并利用变换特性(校准数据)将目标坐标变换为吹出导风板92的角度，并且将吹出导风板92控制为该角度，从而朝向目标送风。也就是说，只要知道“将从摄像机图像中提取的目标坐标变换为向目标送风的吹出导风板92的角度”的变换特性，则只要在对象空间内的同一平面上，无论目标出现在摄像机图像的哪个位置，都能使吹出导风板92朝向目标。

在本变形例中，为了得到变换特性，将实施以下的设置(校准处理)。需要说明的是，将图像内的目标坐标设为(x、y)，使用极坐标将吹出导风板92的方向设为根据(x、y)与/>的对应关系，求出变换特性。此外，使用与吹出导风板92联动的位置确定单元(例如激光指示器)，以便能够比现有技术更省力且更容易地进行设置。

首先，控制部70将吹出导风板92的方向改变成任意的角度此时，激光指示器也朝向相同的方向，在该方向的对象平面(例如成为就寝空间S的床的表面)上产生光点。接着，摄像机拍摄对象平面的图像，该图像信息被发送至控制部70。接着，控制部70存储图像内的光点(激光指示器的击中地点)的图像内坐标(x1、y1)，并且存储角度/>与坐标(x1、y1)之间的关系(一组坐标关系)。同样地，控制部70改变吹出导风板92的方向共计四次以上，取得共计四组以上的坐标关系。最后，控制部70利用四组以上的坐标关系，得到变换特性。

如果得到变换特性，则与上述实施方式相同，控制系统10如下文所述的那样对吹出导风板92进行方向控制。首先，摄像机拍摄对象平面的图像，该图像信息被发送至控制部70。接着，控制部70识别图像内的目标，并存储其图像内坐标(xt、yt)。接着，控制部70利用图像内坐标(xt、yt)和变换特性，计算出向目标送出风的吹出导风板92的角度最后，控制部70将吹出导风板92的方向控制成角度/>从吹出导风板92向目标送风。

(变形例2)

上述实施方式的控制系统10进行了对于涡环产生装置20的可动喷嘴35的方向控制，而本变形例的控制系统10除了进行对于可动喷嘴35的方向控制之外，还进行对于空调装置90的室内机91的吹出导风板92的方向控制。

如本变形例所示的那样，在对多台致动器进行控制的情况下，可以针对每台致动器设置摄像部(摄像机)，或者也可以使用一台摄像部对多台致动器进行控制。

在本变形例中，针对摄像部和致动器的每个组合计算并存储多个变换特性，切换并利用与作为控制对象的致动器相对应的变换特性。对变换特性(校准数据)进行存储，即使控制系统10的电源关闭，变换特性(校准数据)也不会被重置。

(变形例3)

在上述实施方式的控制系统10中，通过在四个部位进行的校准处理，取得了单应性变换所需的校准数据、即四组标准化坐标。

相对于此，在本变形例中，通过追加校准，取得五组以上的标准化坐标。在取得了五组以上的标准化坐标的情况下，使用将上述式7扩展后所得到的下述式14来计算单应性变换矩阵。

[式14]

为了简单起见，下述式15是用字母替换式14所得到的式子。

[式15]

M'＝Mh ...(式15)

在式15中，将式14的左边表示为M’，将右边的二维矩阵表示为M，将右边的一维矩阵(单应性变换所需的八个参数h₀₀、h₀₁、h₀₂、h₁₀、h₁₁、h₁₂、h₂₀、h₂₁)表示为h。

由于所取得的标准化坐标中一般会包含测量误差，并且单应性变换矩阵不能唯一确定，所以在式15中，无论使用怎样的h，都会产生由下述式16所示的变换误差。

[式16]

||M’-Mh|| …(式16)因此，例如下述式17所示的那样，可以使用最小平方法计算使变换误差的平方和成为最小的h，并作为校准数据使用。

[式17]

min||M’-Mh||² …(式17)

就通过这种方式取得的校准数据而言测量误差的影响变小，因此能够实现校准精度的提高。

(其他实施方式)

在上述实施方式(包括各变形例。以下相同。)中，作为控制对象的致动器，例举出气流控制装置，具体而言，例举出涡环产生装置20的可动喷嘴35或空调装置90的室内机91的吹出导风板92，但作为控制对象的致动器并没有受到特别限制。例如，也可以将其他的气流控制装置、环境控制装置、或者使光、声音等作用于对象物的其他致动器作为控制对象。

以上，对实施方式进行了说明，但应理解的是，可在不脱离权利要求书的主旨和范围的情况下，对方式或具体情况进行各种变更。只要不影响本公开的对象的功能，还可以对以上的实施方式适当地进行组合或替换。

－产业实用性－

综上所述，本公开对于控制系统是有用的。

－符号说明－

10 控制系统

20 涡环产生装置

22 摄像部

35 可动喷嘴(致动器)

37 位置确定单元

70 控制部

72 设定部

73 调节部

90 空调装置

91 室内机

92 吹出导风板(致动器)

T 就寝者(对象物)

Claims (10)

1.一种控制系统，其特征在于：

所述控制系统包括摄像部(22)、致动器(35、92)以及控制部(70)，

所述摄像部(22)取得包含对象物(T)的平面的图像，

所述致动器(35、92)对所述对象物(T)施加物理作用，

所述控制部(70)控制所述致动器(35、92)，

所述控制部(70)具有设定部(72)和调节部(73)，

所述设定部(72)利用所述平面上的四个以上不同的位置坐标、和与该四个以上不同的位置坐标分别对应的所述致动器(35、92)的方向之间的关系，来设定将所述平面上的任意的位置坐标变换为所述致动器(35、92)的方向的变换特性，

所述调节部(73)利用所述对象物(T)在所述平面上的位置坐标和所述变换特性，来调节所述致动器(35、92)的方向，以使物理作用作用于所述对象物(T)。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：

所述控制系统还包括指示所述平面上的一点的位置确定单元(37)，

所述设定部(72)确定与所述位置确定单元(37)所指示的点对应的所述致动器(35、92)的方向。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于：

所述位置确定单元(37)和所述致动器(35、92)彼此联动地动作。

4.根据权利要求1到3中任一项权利要求所述的控制系统，其特征在于：

所述设定部(72)根据驱动所述致动器(35、92)时的物理作用的变化，来确定与所述四个以上不同的位置坐标分别对应的所述致动器(35、92)的方向。

5.根据权利要求1到4中任一项权利要求所述的控制系统，其特征在于：

所述调节部(73)根据所述图像上的特征量，来取得所述对象物(T)在所述平面上的位置坐标。

6.根据权利要求1到5中任一项权利要求所述的控制系统，其特征在于：

所述设定部(72)构成为能够由用户指定所述图像中的用于设定所述变换特性的范围。

7.根据权利要求1到6中任一项权利要求所述的控制系统，其特征在于：

所述设定部(72)构成为能够由用户指定所述致动器(35、92)的方向。

8.根据权利要求1到7中任一项权利要求所述的控制系统，其特征在于：

所述致动器(35、92)为气流控制装置(35、92)。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于：

所述气流控制装置(35、92)为空调装置(90)的室内机(91)的吹出导风板(92)。

10.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于：

所述气流控制装置(35、92)为涡环产生装置(20)的可动喷嘴(35)。