JP2001320698A

JP2001320698A - 画像式監視方法、並びに、画像式監視装置およびそれを用いた安全システム

Info

Publication number: JP2001320698A
Application number: JP2000140553A
Authority: JP
Inventors: Toshihito Shirai; 白井　　稔人; Masayoshi Sakai; 坂井　　正善
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2001-11-16
Anticipated expiration: 2020-05-12
Also published as: JP4481432B2

Abstract

(57)【要約】【課題】監視領域を撮像した画像情報を用いて、監視領
域内における人等の存在を遮蔽物等に関係なく判定し、
監視領域内の安全状態を確実に通報できる画像式監視技
術を提供する。【解決手段】本発明の画像式監視方法は、監視領域を撮
像した画像情報に基づいて、監視領域内への人の侵入お
よび監視領域内からの人の退出をそれぞれ検出し、各々
の検出結果のみに従って人が監視領域内に存在するか否
かを判定し、監視領域内の安全状態を外部に通報する方
法である。この通報に従って機械装置の運転状態を安全
側に制御することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば人等の物体
が監視領域内に存在するか否かを画像情報を用いて監視
する画像式監視技術に関し、特に、遮蔽物等の陰に物体
が隠れてしまっても監視領域内の物体の存在／不在を正
しく判定できる、画像式監視方法、並びに、画像式監視
装置およびそれを用いた安全システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ロボット等の機械装置と人とが
協働するような場合に適用される安全システムにおい
て、人の受傷事故を防止するための基本的な考え方は、
同時刻および同一地点に人と機械が存在するような状況
が生じないようにすることとされている。このため、従
来の安全システムでは、ロボット等の可動範囲内に人が
存在しないことを監視する各種センサが用いられてき
た。例えば、カメラ等の撮像装置をセンサとして用いる
と、かなり広い範囲の領域を1台のカメラで監視するこ
とができる。

【０００３】図９は、撮像装置を用いた安全システムの
基本的な構成例を示す図である。図９の構成例では、ロ
ボット３の可動範囲を含んだ監視領域（危険領域）の様
子が撮像装置１により撮像され、得られた画像情報は画
像判定装置２に送られる。画像判定装置２では、撮像装
置１からの画像情報に基づいて人が監視領域内にいるか
否かが判定され、監視領域の安全状態が制御装置４に通
報される。制御装置４では、画像判定装置２からの通報
に従って、人が監視領域内に存在しないことが確認され
るとロボット３の運転を許可し、人が監視領域内に存在
することが確認されるとロボット３の運転を停止（また
は減速）して、監視領域内の人の安全を確保する。図１
０には、上記のような監視領域内の人の存在／不在とロ
ボット３の運転状態との関係を示しておく。

【０００４】図１１は、図１０に示したような関係を実
現するための具体的なインタロック構成の一例を示す図
である。図１１において、運転命令は、作業者やシーケ
ンサなどにより発せられる信号であって、例えば、ロボ
ット３の運転開始を指示するときに論理値１をとり、運
転停止（または減速）を指示するとき論理値０をとる。
一方、信号Ｚは、画像判定装置２の判定結果として出力
される信号であって、例えば、人が監視領域内に不在の
とき論理値１をとり、存在のとき論理値０をとる２値信
号である。運転命令および出力信号Ｚは、ＡＮＤ回路で
論理積演算されて、ロボット３の運転を論理値１で開始
し、論理値０で停止等する制御信号Ｐｗが生成される。

【０００５】ここで、撮像装置１および画像判定装置２
から構成される従来の画像式監視装置について具体的に
説明する。図１２は、撮像装置１により得られる従来の
画像情報の一例を示す図である。また、図１３は、従来
の画像判定装置２の判定動作を示すフローチャートであ
る。

【０００６】図１２において、外枠は撮像装置１の画像
フレームであって撮像範囲Ａ（監視領域に相当する）を
示し、ここでは、遮蔽物Ｃが撮像範囲内に存在している
ことがわかる。画像判定装置２では、図１３に示すよう
に、撮像装置１で撮像した画像情報に人が含まれていな
ければ信号Ｚが論理値１とされる。図１２に示すよう
に、人が左方から撮像範囲内に侵入すると、信号Ｚが論
理値０となり、それ以降、人が撮像範囲内で検出される
限り、人存在として信号Ｚ＝０が継続する。そして、人
が撮像範囲内で検出されなくなると、人不在として信号
Ｚが論理値１となる。

【０００７】なお、画像情報より監視領域内の物体を検
出する従来の技術としては、例えば、特開平５−１４８
９２号公報等に記載されたものが知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的に、
ロボット等の機械装置による傷害事故は許容されない事
故と見なされることが多く、そのため、上述したような
ロボット等に運転の許可／禁止を与える信号Ｚについて
は、Ｚ＝０側の誤りは許されても、Ｚ＝１側の誤り、い
わゆる危険側誤りは許されない。したがって、画像判定
装置としては、人存在を人不在と見なす誤りは許されな
いことになる。

【０００９】しかしながら、前述の図１２および図１３
に示したような従来の画像式監視装置では、侵入してき
た人等の物体が遮蔽物Ｃ等の陰に入ってしまうと（図１
２）、画像情報上で人は消失するので、画像判定装置２
の処理過程では（図１３）、監視領域内に人不在と誤っ
て信号Ｚが論理値１となってしまい、これは許されない
危険側誤りであって問題である。このような画像式監視
装置を用いた安全システムが適用される、例えば工場内
などにおいては、監視領域内に遮蔽物が存在することが
多く、また、機械装置の内部へ潜り込んで作業を行う場
合もあり、画像情報からの人の消失への対策は安全確保
上重要である。

【００１０】本発明は上記の点に着目してなされたもの
で、監視領域を撮像した画像情報を用いて、監視領域内
における人等の物体の存在を遮蔽物等に関係なく判定
し、監視領域内の安全状態を確実に通報できる、画像式
監視方法、並びに、画像式監視装置およびそれを用いた
安全システムを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の画像式監視方法は、監視領域を撮像する撮
像ステップと、該撮像ステップで得られた画像情報に基
づいて、監視対象となる物体の前記監視領域内への侵入
を検出する侵入検出ステップと、前記画像情報に基づい
て、前記物体の監視領域内からの退出を検出する退出検
出ステップと、前記侵入検出ステップおよび前記退出検
出ステップの各検出結果のみに従って、前記物体が前記
監視領域内に存在するか否かを判定し、前記監視領域内
の安全状態を外部に通報する安全判定ステップと、を含
んでなる方法である。

【００１２】かかる方法によれば、撮像ステップで得ら
れた画像情報を用い、監視領域に対する物体の侵入およ
び退出の検出結果のみに従って、監視領域内の物体の存
在または不在が判定されるようになるため、監視領域内
の遮蔽物の陰に物体が入ってしまっても、従来のような
誤った判定が行われることがなくなり、監視領域内の安
全状態を確実に外部に通報することができるようにな
る。

【００１３】また、本発明の画像式監視装置は、監視領
域を撮像する撮像手段と、該撮像手段で得られた画像情
報に基づいて、監視対象となる物体が前記監視領域内に
存在するか否かを判定し、前記監視領域内の安全状態を
外部に通報する画像判定手段と、を備えた画像式監視装
置において、前記画像判定手段が、前記画像情報に基づ
いて前記物体の監視領域内への侵入および監視領域内か
らの退出を検出し、該検出結果のみに従って前記物体が
前記監視領域内に存在するか否かを判定するものであ
る。

【００１４】かかる構成の画像式監視装置では、画像判
定手段が、撮像手段で得られた画像情報を用いて監視領
域に対する物体の侵入および退出を検出し、その検出結
果のみに従って監視領域内の物体の存在または不在を判
定するため、監視領域内の遮蔽物の陰に物体が入ってし
まっても、従来のような誤った判定が行われることがな
くなり、監視領域内の安全状態を確実に外部に通報する
ことができるようになる。

【００１５】上記画像式監視装置の具体的な構成とし
て、前記画像判定手段は、前記画像情報を基に監視領域
内への物体の侵入を検出した後、前記画像情報上での前
記物体に相当する画像部分が、監視領域の侵入／退出経
路に対応する所定範囲を通過し、監視領域に相当する画
像領域から消失したことによって、監視領域からの物体
の退出を検出するようにしてもよい。かかる構成によれ
ば、監視領域に侵入した物体の画像部分が、侵入／退出
経路に対応する所定範囲を通過した後に、監視領域に相
当する画像領域の外へ移動して、該画像領域内から消え
たことを以って、監視領域からの退出が検出されるよう
になる。

【００１６】また、上記画像式監視装置の他の具体的な
構成として、前記画像判定手段は、前記画像情報を基に
監視領域内への物体の侵入を検出した後、前記物体の監
視領域内における移動を追跡することによって、監視領
域からの物体の退出を検出するようにしても構わない。
かかる構成によれば、監視領域からの物体の退出が、侵
入物体の移動追跡によって検出されるようになる。

【００１７】さらに、上記画像式監視装置の画像判定手
段は、前記画像情報を基に監視領域内への物体の侵入を
検出して以降、当該物体の退出を検出する以前に、所定
時間を超えても前記物体を監視領域内に確認できないと
きには、それ以降に物体の退出を検出するか否かに拘わ
らず、前記監視領域内に物体が存在すると見なすように
してもよい。これにより、例えば、遮蔽物等の陰となっ
た物体が所定時間を超えても確認されないときには、そ
の物体の動作を異常と判断して安全側の判定が強制的に
行われるようになる。

【００１８】加えて、上述した画像式監視装置の撮像手
段の具体的な構成としては、前記監視領域の侵入／退出
経路に対応する端部から前記監視領域内で物体が遮蔽さ
れる遮蔽範囲までの間が、前記物体の移動可能方向につ
いて所定の距離を有するように、撮像範囲が設定される
ようにするのが好ましい。

【００１９】また、上述したような画像式監視装置を用
いた本発明の安全システムは、前記監視領域内に可動範
囲を有する機械装置を備え、該機械装置の運転が、少な
くとも前記画像式監視装置により監視領域の安全が通報
されていることを以って許可される構成としたものであ
る。

【００２０】かかる構成の安全システムでは、画像式監
視装置により監視領域の安全が通報されることで機械装
置の運転が許可されるようになるため、機械装置の運転
状態を安全側に確実に制御することが可能になる。

【００２１】さらに、上記の安全システムについては、
前記監視領域の侵入／退出経路に、物体の通過を検出す
る安全装置を設け、該安全装置および前記画像式監視装
置の各出力情報に基づいて、前記機械装置の運転が許可
されるようにしてもよい。また、前記安全装置は、前記
監視領域への物体の侵入および前記監視領域からの物体
の退出をそれぞれ検出可能でものとしてもよい。

【００２２】かかる構成の安全システムでは、画像式監
視装置に安全装置を別途設けるようにしたことで、監視
領域における物体の侵入および退出が２重系によって監
視されるようになるため、安全性のより高い制御が可能
になる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態にか
かる画像式監視装置により撮像される画像情報を示す図
である。なお、本実施形態の画像式監視装置およびそれ
を用いた安全システムの構成は、上述の図９に示した構
成と同様である。具体的には、画像式監視装置が、撮像
手段としての撮像装置１および画像判定手段としての画
像判定装置２を有し、該画像判定装置２からの出力信号
に従って制御装置４によりロボット３（機械装置）の運
転状態が制御されるような安全システムである。

【００２４】図１に示すように、本画像式監視装置によ
り撮像される画像情報は、監視領域に対応した撮像範囲
（画像フレーム）Ａが、遮蔽物Ｃ等により画像上で人を
確認できない範囲（遮蔽範囲）に対し、人の移動可能方
向について所定の距離以上を有するように設定される。
ここでは、撮像範囲Ａに対して図で左右方向に人が移動
可能であるとすると、上記所定の距離は、点線で示した
範囲Ｂの幅に相当し、この範囲Ｂ内に遮蔽物Ｃ等が位置
しないように撮像範囲Ａが設定される。この範囲Ｂの幅
に相当する距離は、具体的には、人の移動速度と撮像周
期に応じて定められる。これは、画像情報を用いて人を
検出したり追跡したりする場合、連続して撮像された複
数の画像情報に人が存在することが必要となるためであ
る。

【００２５】上記のようにして撮像範囲Ａを設定するこ
とにより、人が遮蔽物Ｃ等の陰になる領域を移動してい
るときに、監視領域内へ侵入し若しくは監視領域から退
出することができなくなる。すなわち、人が遮蔽物Ｃ等
の陰になることがあっても、人の監視領域への侵入およ
び監視領域からの退出が範囲Ｂにおいて必ず検出される
ようになる。

【００２６】次に、第１実施形態における判定動作を図
２のフローチャートを用いて説明する。本画像式監視装
置では、まず、図２のステップ１０１（図中Ｓ１０１で
示し、以下同様とする）において、撮像装置１により監
視領域を撮像した画像情報が画像判定装置２に送られ
る。そして、ステップ１０２では、画像判定装置２にお
いて、撮像装置１からの画像情報を用いて、人が監視領
域内に侵入したか否かの検出処理が行われる。監視領域
への人の侵入は、例えば、画像情報上の範囲Ｂ（図１）
について人に相当する画像が検出されることで判断され
る。監視領域への人の侵入が検出されなかった場合に
は、ステップ１０３で、上述の図１１に示した画像判定
装置２の出力信号Ｚが論理値１となり、該出力信号Ｚが
制御装置４に送られ、ステップ１０１に戻る。このと
き、ロボット３の運転を許可する運転命令（図１１）が
外部から制御装置４に与えられていれば、ロボット３の
運転開始を指示する論理値１の制御信号Ｐｗが制御装置
４からロボット３に送られる。一方、監視領域への人の
侵入が検出された場合には、ステップ１０４で、画像判
定装置２の出力信号Ｚが論理値０となって、ロボット３
の運転を停止（または減速）させる論理値０の制御信号
Ｐｗが制御装置４からロボット３に送られる。

【００２７】監視領域への人の侵入が検出されると、ス
テップ１０５に進んで、撮像装置１により監視領域が撮
像され、得られた画像情報が画像判定装置２に送られ
る。そして、ステップ１０６では、画像判定装置２にお
いて、撮像装置１からの画像情報を用いて、監視領域へ
の侵入が検出された人が監視領域から退出したか否かの
検出処理が行われる。ここでの監視領域からの人の退出
とは、単に画像情報上で人が確認されないことを意味す
るものではなく、人が範囲Ｂ（図１）を通って撮像範囲
Ａの外に出たことを意味するものである。すなわち、監
視領域への人の侵入が検出された後は、たとえ、その人
が遮蔽物の陰になって画像情報上では人不在の状況とな
っても、範囲Ｂの通過による退出が確認されるまでは、
監視領域内に人ありと見なす処理が行われるのである。

【００２８】具体的には、ステップ１０６において監視
領域からの人の退出が検出されなかった場合、画像判定
装置２の出力信号Ｚを論理値０に維持してステップ１０
５に戻り、再度、監視領域が撮像されて人退出の検出処
理が繰り返される。一方、監視領域からの人の退出が検
出されると、ステップ１０７で画像判定装置２の出力信
号Ｚが論理値１となり、該出力信号Ｚが制御装置４に送
られ、ステップ１０１に戻る。このとき、ロボット３の
運転を許可する運転命令が制御装置４に与えられていれ
ば、ロボット３の運転を許可する論理値１の制御信号Ｐ
ｗが制御装置４からロボット３に送られる。

【００２９】このように第１実施形態によれば、画像情
報を用いて監視領域に対する人の侵入および退出を検出
し、その検出結果のみに従って監視領域内の人の存在／
不在を判定するようにしたことで、人が遮蔽物Ｃの陰に
入ってしまっても、従来のように人不在という誤った判
断が行われることがなくなるため、監視領域内の安全状
態を確実に判断することができる。これにより、ロボッ
ト３の運転状態を安全側に確実に制御することが可能な
安全システムを実現できる。

【００３０】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。前述した第１実施形態では、撮像装置１により得
られる画像情報について、図１の範囲Ｂに位置する部分
に人に相当する画像が検出されることで、監視領域への
人の侵入および監視領域からの人の退出を判定する場合
について説明した。第２実施形態では、監視領域内にお
ける人の移動を追跡することにより、人の侵入および退
出を判定する場合を考える。なお、第２実施形態の画像
式監視装置およびそれを用いた安全システムの構成は、
第１実施形態の構成と同様であって、画像式監視装置に
おける判定動作のみが第１実施形態の判定動作と異なる
ため、以下では、その判定動作について具体的に説明す
ることにする。

【００３１】図３は、第２実施形態の画像式監視装置に
おける具体的な判定動作を示すフローチャートである。
図３において、本画像式監視装置では、撮像装置１によ
り監視領域が撮像され、その画像情報を用いて監視領域
への人の侵入が検出されて、画像判定装置の出力信号Ｚ
が論理値０となるまでの、ステップ２０１〜ステップ２
０４の一連の動作は、前述の図２に示したステップ１０
１〜ステップ１０４の一連の動作と同様であって、ステ
ップ２０４後の処理動作が、第１実施形態の場合とは異
なるものになる。

【００３２】具体的にステップ２０５では、撮像装置１
により監視領域が撮像されて、得られた画像情報が画像
判定装置２に送られる。そして、ステップ２０６では、
ステップ２０５で得られた画像情報とそれ以前の画像情
報とを比較等することにより、人に相当する画像部分が
抽出されてその動作（移動）が追跡される。なお、画像
情報を用いて人の動作を追跡する具体的な方法は、例え
ば、上述した特開平５−１４８９２号公報に記載された
方法などを利用することが可能である。

【００３３】次に、ステップ２０７では、ステップ５で
得られた画像情報上で人の存在が確認できるか否かの判
定が行われる。人の存在が確認できる場合には、ステッ
プ２０６における人の追跡結果には関係なく、監視領域
からの人の退出はないものと判断して、ロボット３の運
転停止（信号Ｚ＝０）が継続され、ステップ２０５に戻
って上記の動作が繰り返される。

【００３４】一方、ステップ２０７において人の存在が
確認できない場合には、前述したように遮蔽物Ｃの陰に
人が隠れている状態があり得るため、ステップ２０８に
移って、人が遮蔽物Ｃの陰に入ったか否かが判断され
る。この人が遮蔽物Ｃの陰に入ったか否かの判断は、ス
テップ２０６における人の追跡結果を用いて行われる。
人が遮蔽物Ｃの陰にあると判断された場合には、人は監
視領域から退出していないとして、ロボット３の運転停
止（信号Ｚ＝０）が継続され、ステップ２０５に戻って
上記の動作が繰り返される。一方、人が遮蔽物Ｃの陰に
いないと判断された場合には、ステップ２０９に移っ
て、監視領域からの人の退出があったものと判定し、画
像判定装置２の出力信号Ｚが論理値１となり、ロボット
３の運転を許可する制御が行われ、ステップ２０１に戻
って、上記一連の動作が繰り返される。

【００３５】なお、遮蔽物Ｃの陰に人の一部が入ってい
る場合でも、上述の考え方は同様に有効である。すなわ
ち、人の一部が遮蔽物Ｃに隠れても人の存在が確認され
る場合には、上述した遮蔽物の陰にある状態と見なさな
くてよく、人の一部が遮蔽物Ｃに隠れて人の存在が確認
されない場合には、遮蔽物の陰にある状態と見なすこと
になる。

【００３６】上記のように第２実施形態によれば、監視
領域内における人の移動を追跡することで人の侵入およ
び退出を判定するようにしても、前述の第１実施形態の
場合と同様の効果を得ることが可能である。

【００３７】次に、本発明の第３実施形態について説明
する。第３実施形態は、前述の第２実施形態について、
人が遮蔽物Ｃの陰に位置して画像情報上では確認されな
くなったときの処理動作の変形例を考える。なお、第３
実施形態の画像式監視装置およびそれを用いた安全シス
テムの構成は、第２実施形態の構成と同様であるため説
明を省略する。

【００３８】図４は、第３実施形態の画像式監視装置に
おける判定動作の特徴部分を抜き出して示したフローチ
ャートである。なお、図３のフローチャートと同様の処
理ステップについては同じ番号が付してある。

【００３９】図４において、本画像式監視装置では、図
３に示した第２実施形態の場合のステップ２０１〜ステ
ップ２０８の一連の処理動作が実行され、ステップ２０
８において、人が遮蔽物Ｃの陰に位置しているか否かが
判断された後の処理動作が、第２実施形態の場合とは異
なってくる。

【００４０】具体的には、ステップ２０８で人が遮蔽物
Ｃの陰に入ったと判断されると、ステップ３０１におい
て、図示しないタイマーが駆動されて、タイマー時間ｔ
がΔｔだけ増加される。そして、ステップ３０２では、
タイマー時間ｔが予め設定した基準時間Ｔ以上になった
か否かの判定が行われる。タイマー時間ｔが基準時間Ｔ
未満（ｔ＜Ｔ）であれば、図３のステップ２０５に戻っ
て、再度監視領域の撮像が行われ同様の動作が繰り返さ
れる。一方、タイマー時間ｔが基準時間Ｔ以上（ｔ≧
Ｔ）であれば、所定の時間以上に亘って人を見失ったこ
とにより、侵入してきた人の動作を異常と見なして、ス
テップ３０３に移り、画像判定装置２の出力信号Ｚを論
理値０に固定してロボット３の運転を停止（または減
速）させる。

【００４１】なお、ステップ２０８で人が遮蔽物Ｃの陰
にはいないと判断された場合には、ステップ３０４で、
上記のタイマー時間ｔが０にリセットされた後に、ステ
ップ２０９に移って、画像判定装置２の出力信号Ｚを論
理値１にしてロボット３の運転を許可する制御が行われ
る。ただし、タイマー時間ｔを０リセットするステップ
３０４は、Ｚ＝０とするステップ２０４の直後としても
よい。

【００４２】このように第３実施形態によれば、遮蔽物
Ｃの陰にいると判断された人が基準時間Ｔ以上に亘って
確認されないときには、その人の動作を異常と判断し
て、ロボット３の運転状態が安全側に固定されるように
なるため、より安全性の高い制御を実現することが可能
になる。

【００４３】なお、上述の第２、３実施形態では、遮蔽
物Ｃの陰も含めて監視領域内の人移動を追跡することに
より、監視領域からの人の退出を判定するようにした。
しかし、監視領域からの人の退出は、撮像範囲Ａの周縁
部分でのみ人の移動を追跡することでも確認できる。具
体的には、図１における範囲Ｂおよびその周辺での人の
追跡を行い、撮像範囲Ａからの人の退出、すなわち、監
視領域からの人の退出を検出できる。この場合には、遮
蔽物Ｃの陰に人がいるか否かを判断することは、必ずし
も必要ではなくなる。

【００４４】次に、本発明の第４実施形態について説明
する。第４実施形態では、上述した第１〜第３実施形態
にかかる画像式監視装置の安全性（信頼性）をより一層
向上させるための応用例について説明する。

【００４５】一般に、撮像装置１および画像判定装置２
からなる画像式監視装置の安全性が十分でない場合に
は、危険性の高い安全システムへの適用は控えられる。
これは、画像式監視装置に故障などが生じたとき、監視
領域から人が退出していないのに退出したとしてしまう
危険側の誤りを起こし得るからである。このような危険
性の高い安全システムへの適用のためには、画像式監視
装置の不足している安全性を補う必要がある。そこで、
第４実施形態では、画像式監視装置について別途安全装
置を設けた２重系の構成を考えることにする。

【００４６】図５は、第４実施形態にかかる画像式監視
装置の構成を示す図である。なお、図５の上段は監視領
域の上面図であって、下段は画像式監視装置の内部構成
を示すブロック図である。

【００４７】図５において、本画像式監視装置は、監視
領域の周縁部分に位置する人の侵入／退出経路に光線式
安全装置１０を別途設けると共に、該光線式安全装置１
０からの出力信号を受けて人の侵入および退出を判定す
る光ビーム有無判定装置１１と、該光ビーム有無判定装
置１１の出力信号Ｑと画像判定装置２の出力信号Ｐとの
一致を確認する一致確認回路１２と、光ビーム有無判定
装置１１の出力信号Ｑ、画像判定装置２の出力信号Ｚお
よび一致確認回路１２の出力信号Ｕの論理積を演算する
ＡＮＤ回路１３と、を設けた構成である。

【００４８】光線式安全装置１０は、例えば、人の侵入
／退出経路の両サイドに位置する柵にそれぞれ取りつけ
られた投光器１０ａおよび受光器１０ｂを有し、投光器
１０ａから出射される光ビームが受光器１０ｂで受光さ
れるように、投受光器の光軸が調整されている。受光器
１０ｂは、投光器１０ａからの光ビームを受光すると、
その光ビームのパワーに応じた電気信号を発生し、該電
気信号が出力信号として光ビーム有無判定装置１１に送
られる。

【００４９】なお、ここでは、画像式監視装置に別途設
けられる安全装置として光線式のものを用いたが、本発
明はこれに限定されるものではない。例えば、国際公開
公報ＷＯ９７／０１７７３に記載されたマットセンサ等
の公知の安全装置を画像式監視装置に別途設けるように
してもよい。

【００５０】光ビーム有無判定装置１１は、光線式安全
装置１０からの出力信号に応じて論理値が変化する信号
Ｑを発生する。信号Ｑは、投光器１０ａからの光ビーム
が受光器１０ｂで受光されたときを光ビーム有りとして
論理値１となり、受光されないときを光ビーム無しとし
て論理値０となる２値信号である。この信号Ｑは、一致
確認回路１２およびＡＮＤ回路１３にそれぞれ送られ
る。

【００５１】一致確認回路１２は、光ビーム有無判定装
置１１からの出力信号Ｑおよび画像判定装置２からの出
力信号Ｐの各論理値が一致しているときに論理値１とな
り、不一致のときに論理値０となる信号Ｕを発生しＡＮ
Ｄ回路１３に出力する。

【００５２】なお、画像判定装置２からの出力信号Ｐ
は、撮像装置１で得られた画像情報を用いて、監視領域
への人の侵入が検出された時点から所定期間と、監視領
域からの人の退出が検出された時点から所定期間とにお
いて論理値０となり、その他の期間においては論理値１
になる２値信号である。あるいは、画像判定装置２から
の出力信号Ｐは、撮像装置１で得られた画像情報を用い
て、別途設けられた安全装置で人が検出されていると推
定されるときに論理値０となり、人が検出されていない
と推定されるときには、論理値１となる２値信号として
もよい。また、画像判定装置２は、上記の信号Ｐとは別
に、上述した第１〜第３実施形態の場合と同様の信号Ｚ
も発生して、該信号ＺはＡＮＤ回路１３に出力される。
なお、信号Ｚは、監視領域内に人が存在するとき論理値
０となり、不在のときに論理値１となる２値信号であ
る。

【００５３】ＡＮＤ回路１３は、光ビーム有無判定装置
１１、画像判定装置２および一致確認回路１２からの各
出力信号の論理積演算を行い、その演算結果を出力信号
Ｚ’として、ロボット３の運転状態を制御する制御装置
４（図９）に送る。この出力信号Ｚ’は、監視領域内に
人が不在でロボット３の運転を許可するときに論理値１
となり、監視領域内に人が存在してロボット３の運転を
停止（または減速）するときに論理値０となる２値信号
である。なお、ここでは、光ビーム有無判定装置１１の
出力信号ＱをＡＮＤ回路１３に送るようにしたが、ＡＮ
Ｄ回路１３への出力信号Ｑの入力は省略することも可能
である。

【００５４】上記のような構成の画像式監視装置では、
図６のタイミング図に示すように、侵入／退出経路を通
って、人が監視領域に侵入または監視領域から退出した
とき、光線式安全装置１０の光ビームは人により遮断さ
れる。したがって、光線式安全装置１０および光ビーム
有無判定装置１１並びに撮像装置１および画像判定装置
２がそれぞれ正常であれば、光ビーム有無判定装置１１
の出力信号Ｑの変化と、画像判定装置２の出力信号Ｐの
変化とがほぼ同時に生じるようになる。そこで、一致確
認回路１２は、両信号Ｑ，Ｐがほぼ同時に同値になった
ことを確認して、各装置の正常動作を示す論理値１の信
号Ｕを生成する。一方、両信号Ｑ，Ｐに不一致が生じた
場合には、いずれかの装置に異常が発生したことを示す
論理値０の信号Ｕを生成する。

【００５５】そして、上記一致確認回路１２の出力信号
Ｕと、光ビーム有無判定装置１１の出力信号Ｑおよび画
像判定装置２の出力信号ＺとがＡＮＤ回路１３に入力さ
れ、論理積演算結果を示す信号Ｚ’が生成される。この
信号Ｚ’は、信号Ｕ＝１（正常）の場合、信号Ｚに一致
し（Ｚ’＝Ｚ）、信号Ｕ＝０（異常）の場合には、信号
Ｚ’＝０となる。このような信号Ｚ’が、ＡＮＤ回路１
３から制御装置４に送られることにより、ロボット３の
運転状態が信号Ｚ’に従って制御されるようになる。

【００５６】上記のように第４実施形態によれば、画像
式監視装置に光線式安全装置１０等を別途設けるように
したことで、監視領域における人の侵入および退出が２
重系によって監視されるようになるため、画像式監視装
置の不足する安全性を補うことができる。これにより、
危険性の高い安全システムに対しても本画像式監視装置
を適用することが可能になる。

【００５７】次に、本発明の第５実施形態について説明
する。第４実施形態では、侵入／退出経路の人の通過を
光線式安全装置１０を用いて検出する構成について説明
した。第５実施形態では、侵入／退出経路を通過する人
が、監視領域に侵入するのか、監視領域から退出するの
かまでを検出できるようにした応用例について考える。

【００５８】図７は、第５実施形態にかかる画像式監視
装置の監視領域付近の構成を示す上面図である。図７に
おいて、本画像式監視装置の構成が第４実施形態の構成
と異なる点は、光線式安全装置１０に代えて、２重の光
ビームにより侵入／退出経路を通過する人を検出する光
線式安全装置１０’を設けた点である。これ以外の他の
部分の構成は、第４実施形態の場合と同様である。

【００５９】光線式安全装置１０’は、例えば、侵入／
退出経路の両サイドに位置する柵に、２組の投光器１０
ａ₁，１０ａ₂および受光器１０ｂ₁，１０ｂ₂がそれぞれ
設けられる。侵入／退出経路上での人の移動方向（図７
で左右の方向）に対して監視領域から離れた側（図７で
左側）には、投光器１０ａ₁および受光器１０ｂ₁が配置
され、投光器１０ａ₁から出射される第１光ビームが受
光器１０ｂ₁で受光されるように投受光器の光軸が調整
されている。また、侵入／退出経路上での人の移動方向
に対して監視領域に近い側（図７で右側）には、投光器
１０ａ₂および受光器１０ｂ₂が配置され、投光器１０ａ
₂から出射される第２光ビームが受光器１０ｂ₂で受光さ
れるように投受光器の光軸が調整されている。各受光器
１０ｂ₁，１０ｂ₂は、対応する投光器からの光ビームを
受光すると、その光ビームのパワーに応じた電気信号を
それぞれ発生し、各々の電気信号が出力信号として光ビ
ーム有無判定装置１１に送られる。

【００６０】なお、このような構成の光線式安全装置１
０’を用いた侵入／退出の検出技術は、例えば特開平１
１−０９０６９６号公報等で公知であるので、ここで
は、その概要について簡単に説明しておく。

【００６１】上記のような光線式安全装置１０’では、
第１光ビームと第２光ビームの遮光／通光の時刻差によ
り、侵入／退出経路を通る人が、監視領域に侵入するの
か、監視領域から退出するのかが検出される。具体的に
は、図８のタイミング図に示すように、侵入／退出経路
を通って監視領域内に人が侵入する場合、まず、第１光
ビームが遮光（受光なし）され、その後に第２光ビーム
が遮光される。そして、第１光ビームが通光（受光あ
り）した後、第２光ビームが通光する。このような順序
で各光ビームの遮光および通光が生じたときを、監視領
域への人の侵入と判定して、光ビーム有無判定装置１１
は、図８の下段に示すような論理値０の信号Ｑ’を出力
する。この出力信号Ｑ’は、その後、監視領域からの人
の退出が検出されるまで論理値０が継続される。

【００６２】監視領域からの人の退出については、上記
のような人の侵入の場合とは逆の順序で各光ビームの遮
光および通光が生じる。すなわち、図８に示すように、
まず第２光ビームが遮光され、次に、第１ビームが遮光
される。続いて、第２光ビームが通光し、第１光ビーム
が通光する。このような順序で各光ビームの遮光および
通光が生じたときを、監視領域からの人の退出と判定し
て、光ビーム有無判定装置１１は、論理値１の信号Ｑ’
を出力する。

【００６３】このような光線式安全装置１０’を用いる
場合には、上述の図５に示した第４実施形態について、
光ビーム有無判定装置１１から一致確認回路１２に送ら
れる信号Ｑを信号Ｑ’に代えると共に、画像判定装置２
から一致確認回路１２に入力される信号Ｐを信号Ｚと同
等の信号Ｐ’に代えるようにする。このようにすること
で、各装置が正常に動作していれば信号Ｑ’と信号Ｐ’
とがほぼ同時に同値をとるため、一致確認回路１２の出
力信号Ｕは正常時に論理値１となる。そして、ＡＮＤ回
路１３の出力信号Ｚ’は、正常時において、光ビーム有
無判定装置１１からの信号Ｑ’と画像判定装置２からの
信号Ｚとが共に論理値１（人退出＝人不在）を示したと
きにのみ論理値１となって、ロボット３の運転を許可す
る。一方、信号Ｑ’と信号Ｐ’に不一致が生じると、い
ずれかの装置の動作が異常と見なして、一致確認回路１
２の出力信号Ｕが論理値０となり、ＡＮＤ回路１３の出
力信号Ｚ’が論理値０に固定されて、ロボットの運転が
停止（または減速）される。

【００６４】このように第５実施形態によれば、光線式
安全装置１０’を用いて、侵入／退出経路を通過する人
が監視領域に侵入するのか、監視領域から退出するのか
までを検出できるようにしたことで、画像式監視装置の
安全性をより一層向上させることができる。これによ
り、危険性のより高い安全システムに対しても本画像式
監視装置を適用することが可能になる。

【００６５】なお、上述した第４および第５実施形態で
は、光線式安全装置が設けられた侵入／退出経路以外か
らの人の侵入／退出があると、光ビーム有無判定装置１
１の出力信号と画像判定装置２の出力信号とは不一致を
生じてしまう。それを避けるためには、例えば、侵入／
退出が行われる経路を１ヵ所に限定すればよい。あるい
は、画像判定装置２の出力信号Ｐ（またはＰ’）は、光
線式安全装置が設けられた経路についてのみの人の侵入
／退出を判定した結果を示す信号とすればよい。このよ
うにすれば、光線式安全装置が設けられていない経路に
おける人の侵入／退出については、出力信号Ｐ（または
Ｐ’）の変化は生じず、したがって、信号Ｑ（または
Ｑ’）との不一致は発生しない。ただし、この場合には
ＡＮＤ回路への信号Ｑ’の入力は省く方がよい。

【００６６】また、上述した第１〜第５実施形態では、
監視対象を人として説明してきたが、本発明における監
視対象は人に限定されるものではなく、ロボット等の機
械装置の運転により事故を発生し得る任意の物体を監視
対象としてもよい。さらに、画像式監視装置によりロボ
ットの運転状態を制御するようにしたが、制御対象とな
る機械装置はロボットに限定されるものではない。加え
て、撮像装置によって監視領域を側方から撮像するよう
にしたが、本発明における撮像方向は側方に限られるも
のではなく、例えば上方等から監視領域を撮像するよう
にしても構わない。撮像方向を変える際には、周縁部に
設定される範囲Ｂ（図１）を、監視領域に人等が侵入／
退出する方向に応じて設定する必要があることに注意す
る。

【００６７】また、上述した各実施形態では、監視領域
内に侵入する人が１人である場合を想定して説明を行っ
たが、本発明は監視領域内に複数の人が侵入するような
場合にも応用可能である。この場合、第１実施形態のよ
うに人が範囲Ｂを通過することで侵入／退出を検出する
構成のときには、例えば、画像判定装置２において監視
領域に侵入した人の人数と、退出した人の人数とを記憶
しておき、各々の人数の差を基に監視領域内の人の存在
／不在を判定すればよい。また、第２、３実施形態のよ
うに侵入した人を追跡することで侵入／退出を検出する
構成のときには、例えば、監視領域に侵入した複数の人
を個別に追跡して各々の人の退出を検出すればよい。

【００６８】また、遮蔽物Ｃ（図１）は、移動する場合
もあり得る。例えば、侵入者の陰に別の侵入者が入るよ
うな場合である。そのような場合でも、移動する遮蔽物
として認識することで、移動遮蔽物による遮蔽範囲に人
が存在するか否かを、第２または第３実施形態の方法で
同様に検出できる。また、第１実施形態でも同様に検出
でき、その場合、監視領域の侵入／退出経路に対応する
端部と遮蔽物との間が所定距離以上となるように監視領
域が（自動的に）変形されることが望ましい。

【００６９】さらに、本発明による画像式監視装置およ
びそれを用いた安全システムは、移動体へ搭載する場合
にも有効である。すなわち、例えば移動体の進行方向を
監視領域として撮像装置により撮像し、画像判定装置に
より障害物の有無を判定して移動体の進行／停止を図１
０および図１１に示した構成と同様な構成により制御す
るようにすればよい。

【００７０】また、上述した各実施形態では、画像情報
上で設定される監視領域（危険領域）が撮像範囲（画像
フレーム）と一致しているものとして説明したが、監視
領域は必ずしも撮像範囲と一致するとは限らず、通常は
現実の危険領域に応じてフレキシブルに定められる領域
である。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像式監
視技術は、画像情報を用いて、監視領域に対する物体の
侵入および退出の検出結果のみに従って、監視領域内の
物体の存在または不在を判定するようにしたことで、監
視領域内の安全状態を遮蔽物等に関係なく確実に外部に
通報することができる。このような画像式監視技術を適
用した安全システムにおいては、機械装置の運転状態を
安全側に確実に制御することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態かかる画像式監視装置に
より撮像される画像情報を示す図である。

【図２】同上第１実施形態における判定動作を説明する
フローチャートである。

【図３】本発明の第２実施形態における判定動作を説明
するフローチャートである。

【図４】本発明の第３実施形態における判定動作の特徴
部分を抜き出して示したフローチャートである。

【図５】本発明の第４実施形態にかかる画像式監視装置
の構成を示す図である。

【図６】同上第４実施形態の動作を説明するタイミング
図である。

【図７】本発明の第５実施形態にかかる画像式監視装置
の監視領域付近の構成を示す上面図である。

【図８】同上第５実施形態の動作を説明するタイミング
図である。

【図９】撮像装置を用いた安全システムの基本的な構成
例を示す図である。

【図１０】図９の安全システムにおいて、監視領域内の
人の存在／不在とロボットの運転状態との関係を示す図
である。

【図１１】図１０の関係を実現するためのインタロック
構成の一例を示す図である。

【図１２】従来の画像式監視装置において用いられる画
像情報の一例を示す図である。

【図１３】従来の画像判定装置の判定動作を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１撮像装置２画像判定装置３ロボット４制御装置１０，１０’ 光線式安全装置１０ａ，１０ａ₁，１０ａ₂ 投光器１０ｂ，１０ｂ₁，１０ｂ₂ 受光器１１光ビーム有無判定装置１２一致確認回路１３ＡＮＤ回路Ａ撮像範囲Ｃ遮蔽物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3F059 AA11 BC07 BC10 DA02 DA05 DA08 DB04 DB09 DC08 DD11 FA03 FA05 FA10 FB01 FB16 FB26 FC07 FC13 FC14 5C054 AA02 CC02 CF01 EA01 EA05 FC11 FC13 FE26 FF05 FF07 HA02 HA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】監視領域を撮像する撮像ステップと、該撮像ステップで得られた画像情報に基づいて、監視対
象となる物体の前記監視領域内への侵入を検出する侵入
検出ステップと、前記画像情報に基づいて、前記物体の監視領域内からの
退出を検出する退出検出ステップと、前記侵入検出ステップおよび前記退出検出ステップの各
検出結果のみに従って、前記物体が前記監視領域内に存
在するか否かを判定し、前記監視領域内の安全状態を外
部に通報する安全判定ステップと、を含んでなることを特徴とする画像式監視方法。
【請求項２】監視領域を撮像する撮像手段と、該撮像手
段で得られた画像情報に基づいて、監視対象となる物体
が前記監視領域内に存在するか否かを判定し、前記監視
領域内の安全状態を外部に通報する画像判定手段と、を
備えた画像式監視装置において、前記画像判定手段が、前記画像情報に基づいて前記物体
の監視領域内への侵入および監視領域内からの退出を検
出し、該検出結果のみに従って前記物体が前記監視領域
内に存在するか否かを判定することを特徴とする画像式
監視装置。
【請求項３】前記画像判定手段は、前記画像情報を基に
監視領域内への物体の侵入を検出した後、前記画像情報
上での前記物体に相当する画像部分が、監視領域の侵入
／退出経路に対応する所定範囲を通過し、監視領域に相
当する画像領域から消失したことによって、監視領域か
らの物体の退出を検出することを特徴とする請求項２に
記載の画像式監視装置。
【請求項４】前記画像判定手段は、前記画像情報を基に
監視領域内への物体の侵入を検出した後、前記物体の監
視領域内における移動を追跡することによって、監視領
域からの物体の退出を検出することを特徴とする請求項
２に記載の画像式監視装置。
【請求項５】前記画像判定手段は、前記画像情報を基に
監視領域内への物体の侵入を検出して以降、当該物体の
退出を検出する以前に、所定時間を超えても前記物体を
監視領域内に確認できないときには、それ以降に物体の
退出を検出するか否かに拘わらず、前記監視領域内に物
体が存在すると見なすことを特徴とする請求項４に記載
の画像式監視装置。
【請求項６】前記撮像手段は、前記監視領域の侵入／退
出経路に対応する端部から前記監視領域内で物体が遮蔽
される遮蔽範囲までの間が、前記物体の移動可能方向に
ついて所定の距離を有するように、撮像範囲が設定され
ることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載
の画像式監視装置。
【請求項７】請求項２〜６のいずれか１つに記載の画像
式監視装置を用いた安全システムであって、前記監視領域内に可動範囲を有する機械装置を備え、該
機械装置の運転が、少なくとも前記画像式監視装置によ
り監視領域の安全が通報されていることを以って許可さ
れる構成としたことを特徴とする安全システム。
【請求項８】前記監視領域の侵入／退出経路に、物体の
通過を検出する安全装置を設け、該安全装置および前記
画像式監視装置の各出力情報に基づいて、前記機械装置
の運転が許可されることを特徴とする請求項７に記載の
安全システム。
【請求項９】前記安全装置が、前記監視領域への物体の
侵入および前記監視領域からの物体の退出をそれぞれ検
出可能であることを特徴とする請求項８に記載の安全シ
ステム。