JP2002329262A

JP2002329262A - 監視システム

Info

Publication number: JP2002329262A
Application number: JP2001148800A
Authority: JP
Inventors: Toshiji Takei; 利治武居; Yasuhiro Takemura; 安弘竹村; Kazuhiro Mimura; 一弘味村
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2002-11-15
Anticipated expiration: 2021-05-18
Also published as: JP4776807B2

Abstract

(57)【要約】【課題】正確な対象領域内の監視を行えるだけでな
く、高速処理が可能で、かつ安価である監視システムを
提供する。【解決手段】監視したい複数の監視対象エリア６に対
応して設置された複数の距離センサ１１であって、複数
の距離センサ１１はそれぞれ対応する監視対象エリア６
までの距離を測定する、複数の距離センサ１１と；複数
の距離センサ１１で測定する測定距離と比較すべき基準
距離を保存する基準距離保存部２５と；複数の距離セン
サ１１の各々による測定距離と各距離センサ１１に対応
する前記基準距離とを比較する距離比較手段２２とを備
え；距離比較手段２２による比較結果に基づいて、監視
対象エリア６と距離センサ１１との間に存在する監視対
象物２を監視するように構成された監視システム１とす
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、監視システムに関
し、特に対象領域内の物体や人物の高さや姿勢の変化を
監視するための監視システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】病院の病室内あるいはトイレ内の患者の
プライバシーを損なわずに、異常を知るための監視装置
として、従来から、監視対象領域に輝点を投影してその
画像を撮影し、撮影された画像中の輝点の基準位置から
の位置変化によって対象領域の高さ変化を検出し、対象
領域内の物体や人物の有無や高さ変化、姿勢変化を監視
する装置が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うな従来の装置によれば、対象領域の監視は撮像された
画像を処理しなければならないため、計算量が多く処理
に時間がかかるだけでなく、高価な装置を必要としてい
た。

【０００４】そこで本発明は、正確な対象領域内の監視
を行えるだけでなく、高速処理が可能で、かつ安価であ
る監視システムを提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明による監視システム１は、例え
ば図１、図３に示すように、監視したい複数の監視対象
エリア６に対応して設置された複数の距離センサ１１で
あって、複数の距離センサ１１はそれぞれ対応する監視
対象エリア６までの距離を測定する、複数の距離センサ
１１と；複数の距離センサ１１で測定する測定距離と比
較すべき基準距離を保存する基準距離保存部２５と；複
数の距離センサ１１の各々による測定距離と各距離セン
サ１１に対応する前記基準距離とを比較する距離比較手
段２２とを備え；距離比較手段２２による比較結果に基
づいて、監視対象エリア６と距離センサ１１との間に存
在する監視対象物２を監視するように構成される。

【０００６】このように構成すると、複数の距離センサ
１１と、基準距離保存部２５と、距離比較手段２２とを
備えるので、複数の距離センサ１１はそれぞれ対応する
監視対象エリア６までの距離を測定し、複数の距離セン
サ１１の各々による測定距離と各距離センサ１１に対応
する基準距離とを比較して、この比較結果に基づいて、
監視対象エリア６と距離センサ１１との間に存在する監
視対象物２を監視することで、高速処理が可能で、かつ
安価である監視システム１とすることができる。

【０００７】また、監視システム１は、複数の距離セン
サ１１で測定された測定距離から、監視対象エリア６と
距離センサ１１との間に存在する監視対象物２の位置情
報を算出する位置情報算出手段２２を備え、距離比較手
段２２による比較結果と、位置情報算出手段２２により
算出された位置情報とに基づいて、監視対象エリア６と
距離センサ１１との間に存在する監視対象物２を監視す
るように構成してもよい。

【０００８】また請求項２に記載のように、請求項１に
記載の監視システム１では、距離センサ１１の距離測定
方向は、鉛直方向に対して傾斜しているとよい。

【０００９】また請求項３に記載のように、請求項１ま
たは請求項２に記載の監視システム１では、例えば図５
に示すように、距離センサ１１は；監視対象エリア６に
ビーム光を照射するビーム光照射装置３１と；前記照射
されたビーム光の反射光を結像する結像素子３２とを備
えるとよい。このように構成すると、距離センサ１１
は、ビーム光照射装置３１と、結像素子３２とを備える
ので、照射されたビーム光の反射光を結像する結像素子
３２により、監視対象エリア６の距離を測定することが
できる。

【００１０】また請求項４に記載のように、請求項１ま
たは請求項２に記載の監視システム１では、例えば図６
に示すように、距離センサ１１は；監視対象物２に向け
て超音波を発振する超音波発振器４１と；監視対象物２
で反射された前記超音波を受信する超音波受信器４２
と；超音波発振器４１による発振と超音波受信器４２に
よる受信の時間差に基づいて距離を算出する距離算出部
４４とを備えるとよい。このように構成すると、距離セ
ンサ１１は、超音波発振器４１と、超音波受信器４２
と、距離算出部４４とを備えるので、超音波発振器４１
による発振と超音波受信器４２による受信の時間差に基
づいて、監視対象エリア６の距離を測定することができ
る。

【００１１】また請求項５に記載のように、請求項１ま
たは請求項２に記載の監視システム１では、例えば図８
に示すように、距離センサ１１は；監視対象物２からの
光を受光する１対の撮像素子５５、５６と；１対の撮像
素子５５、５６の各々から取得された画像同士の相関出
力値を算出する相関出力算出装置５８とを備えるとよ
い。このように構成すると、距離センサ１１は、１対の
撮像素子５５、５６と、相関出力算出装置５８とを備え
るので、１対の撮像素子５５、５６の各々から取得され
た画像同士の相関出力値に基づいて、監視対象エリア６
の距離を測定することができる。

【００１２】また請求項６に記載のように、請求項５に
記載の監視システム１では、距離センサ１１は；１対の
撮像素子５５、５６の各々について異なる時間に取得さ
れた画像の差画像を形成する差画像形成装置５７を備
え；前記１対の差画像を、前記相関出力値を算出するた
めの画像とするように構成するとよい。

【００１３】また請求項７に記載のように、請求項１ま
たは請求項２に記載の監視システム１では、例えば図１
２に示すように、距離センサ１１は；監視対象物２に向
けてパルス変調された電磁波を発振する電磁波パルス送
信部８１と；監視対象物２で反射された前記電磁波を受
信するアンテナを含む電磁波受信部８１と；電磁波パル
ス送信部８１による発振と電磁波受信部８１による受信
の時間差に基づいて距離を算出する距離算出部８３とを
備えるとよい。このように構成すると、距離センサ１１
は、電磁波パルス送信部８１と、電磁波受信部８１と、
距離算出部８３とを備えるので、電磁波パルス送信部８
１による発振と電磁波受信部８１による受信の時間差に
基づいて、監視対象エリア６の距離を測定することがで
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符
号を付し、重複した説明は省略する。

【００１５】図１は、本発明による実施の形態である監
視システム１の模式的斜視図である。図中監視対象物２
が床面３上に存在している。ＸＹ軸を床面３内に置くよ
うに、直交座標系ＸＹＺがとられている。また床面３と
垂直即ちＹＺ平面上に壁４が形成されている。監視対象
物２は、本実施の形態では人物である。

【００１６】一方、図中壁４には、人物２の距離を測定
するための複数の距離センサ１１を含んで構成される筐
体１０が設置されており、筐体１０には、複数の距離セ
ンサ１１が、複数の監視対象エリア６（以下監視エリア
６という）に対応して設置されている。また本実施の形
態では、筐体１０（距離センサ１１）は、壁に設置して
いるが、天井が存在する場合は天井でもよく、設置場所
は監視システムの目的や仕様等により適宜決めてよい。
複数の距離センサ１１による複数の監視エリア６の各測
定距離は、測定距離パターンを形成し、対応する基準距
離は、基準距離パターンを形成する。基準距離とは、監
視時点の過去の時点の距離であればよく、典型的には監
視エリア６に人物２が存在しない状態のいわば背景の距
離であるが、それに限らず、例えば周期的に距離を検知
している場合の１コマ分だけ前の距離であってもよい。
また距離とは実際に距離を算出する前の、距離センサ１
１からの出力値であってもよい。

【００１７】図２の模式的平面図の監視エリア６の配置
例を参照して、監視エリア６について説明する。図２
（ａ）は、複数の監視エリアが隣合う監視エリアと重な
らないように配置した例である。この場合、例えば図示
のように、複数の監視エリアは、監視する場所である監
視ゾーン６０に、監視エリア６１、６２、６３、７１、
７２、７３、８１、８２、８３（以下監視エリアを区別
しない場合は単に監視エリア６という）が、お互いに重
ならないように碁盤目状に配置されている。配置する数
は、本実施の形態では３×３であるが、監視する場所、
人物２などの条件により適宜決めてよい。このように複
数の監視エリア６を配置すると、距離センサ１１に、光
や超音波を照射することにより距離を測定する照射型セ
ンサを使用した場合でも、隣接する監視エリア６に対応
する距離センサ１１は、後述のように同時に照射しない
ように制御する必要がなく、監視システム１をより簡単
な構成とすることができる。

【００１８】また図２（ｂ）の模式的平面図の監視エリ
ア６の配置例に示すように、隣合う監視エリア６が重な
っていてもよい。このようにすると、監視ゾーン６０の
死角を少なくすることができるので、より精度の高い監
視に有効である。このとき距離センサ１１に、光や超音
波を照射することにより距離を測定する照射型センサを
使用する場合には、重なり合う監視エリア６に対応する
距離センサ１１は、お互いに影響がないように、同時に
照射しないように制御する必要がある。これは、複数の
距離センサ１１から同時に例えば照射光を照射した場
合、本来受光しなければならない照射光に他の距離セン
サ１１から照射された照射光が混入し、監視エリア６の
距離の測定が困難になるためである。本図に示す場合の
制御については後で詳しく説明する。

【００１９】図３を参照して、監視システム１の構成の
一例を説明する。監視システム１は、複数の距離センサ
１１が設置された筐体１０と、演算装置２０とを含んで
構成される。そして複数の距離センサ１１は、演算装置
２０に接続されており、それぞれの距離センサ１１よっ
てそれぞれ測定された距離を取得できるように構成され
ている。また測定された距離は、それぞれの距離センサ
１１から時系列的に取得するように構成するとよい。演
算装置２０は、典型的にはパソコンやマイコンである。

【００２０】また典型的には、距離センサ１１は筐体１
０に並列的に設置されるが、図４の模式図に示すよう
に、筐体１０にカーブをつけて設置してもよい。このよ
うに設置することで、小さな筐体１０でも広い監視ゾー
ン６０を容易に確保することができる。また、前述のよ
うに距離センサ１１に、照射型センサを使用する場合に
は、隣合う監視エリア６に対応する距離センサ１１は、
小さな筐体１０でもそれぞれの監視エリア６が重複しに
くいので、容易に距離センサ１１の相互の影響を無くす
ことができる。さらに、監視エリア６を重複させない場
合には、後述のタイミングコントローラ２３を備える必
要がなく、監視システム１をより簡単な構成とすること
ができる。

【００２１】演算装置２０は、制御部２１を備えてお
り、監視システム１全体を制御している。また複数の距
離センサ１１は制御部２１に接続され、制御されてい
る。また制御部２１内には、複数の距離センサ１１のそ
れぞれによる測定距離と、それぞれの距離センサ１１に
対応する基準距離とを比較する距離比較手段である比較
演算部２２が備えられている。比較演算部２２による比
較結果は、典型的には時系列的に取得され、それに基づ
き人物２の移動、位置、姿勢等を、制御部２１により判
断できるように構成されている。即ち、基準距離と、あ
る時点の距離とを比較することにより、人物２の存在、
その移動、その位置、姿勢等を判断することができるよ
うに構成されている。さらに、最終的な人物２の存在、
その移動、その位置、姿勢等の判断は、複数の距離セン
サ１１それぞれに対応する判断結果から総合的になされ
る。また人物２の移動は、人物２の位置の変化だけでな
く、例えば人物２が立ったり座ったりするような変化も
含むものとする。さらに、距離センサ１１に照射型セン
サを使用し、かつ監視エリア６が重複する場合には、隣
合う監視エリア６に対応する複数の距離センサ１１が同
時に作動することがないように制御する制御装置として
のタイミングコントローラ２３を備えるようにする。ま
たタイミングコントローラ２３による制御については後
で詳しく説明する。

【００２２】制御部２１には、記憶部２４が接続されて
おり、複数の距離センサ１１で測定する測定距離と比較
すべき基準距離２５が記録されている。また記憶部２４
には算出された情報等のデータが記憶できる。

【００２３】また制御部２１には、監視システム１を操
作するための情報を入力する入力装置２６、監視システ
ム１で処理された結果を出力する出力装置２７が接続さ
れている。入力装置２６は例えばタッチパネル、キーボ
ードあるいはマウスであり、出力装置２７は例えばディ
スプレイやプリンタあるいは警報装置である。本図で
は、入力装置２６、出力装置２７は演算装置２０に外付
けするものとして図示されているが、内蔵されていても
よい。

【００２４】ここで距離センサ１１の実施例としての赤
外線距離センサ、超音波センサ、パッシブ型光学距離セ
ンサについて図を参照して説明する。

【００２５】図５のブロック図を参照して、本発明の実
施の形態における赤外線距離センサ３０について説明す
る。赤外線距離センサ３０は、いわゆるアクティブ型光
学センサであり、ビーム光照射装置としての赤外光照射
部３１、結像素子としての赤外光受光部３２、センサ制
御部３３を含んで構成されている。またセンサ制御部３
３は、演算装置２０の制御部２１内（図３参照）に備え
るようにしてもよい。

【００２６】赤外光照射部３１には、赤外ＬＥＤ３４と
照射レンズ３５とが備えられており、赤外ＬＥＤ３４か
ら照射された赤外光は照射レンズ３５を介して細い平行
光束のビーム光として人物２に照射される。赤外光受光
部３２には、１次元の位置検出素子３６（以下ＰＳＤと
いう）と受光レンズ３７とが備えられており、赤外光照
射部３１から照射され、人物２に反射したビーム光は、
受光レンズ３７を介してＰＳＤ３６に結像される。受光
レンズ３７は、照射された波長帯域の光のみを透過させ
るコーティングが施されている。従って、外乱光の影響
が少なく位置検出をすることができる。また以上ではビ
ーム光は細い平行光束としたが拡散光束であってもよ
い。

【００２７】ＰＳＤ３６は、結像ビームの重心位置を出
力するので、三角法により物体までの距離を測定するこ
とができる。また、照射されるビーム光は、赤外線であ
るので人間には見えず、不快感を与えることがない。

【００２８】図６のブロック図を参照して、本発明の実
施の形態における超音波センサ４０について説明する。
超音波センサ４０は、超音波発振器としての超音波送信
部４１、超音波受信器としての超音波受信部４２、セン
サ制御部４３を含んで構成されている。さらにセンサ制
御部４３内には、超音波送信部４１の送信と超音波受信
部４２の受信の時間差で人物２までの距離を算出する距
離算出部４４が備えられている。またセンサ制御部４３
は、演算装置２０の制御部２１内に備えるようにしても
よい。また、超音波送信部４１と超音波受信部４２と
は、本実施の形態では別体としたが、一体であってもよ
い。さらに、距離算出部４４で算出される人物２までの
距離は、時間差そのものとしてもよい。これは、人物２
までの距離が時間差から線形的に求められるため、時間
差の変化をそのまま距離の変化と見ることができるから
である。

【００２９】超音波送信部４１で超音波を発生する手段
は、圧電セラミックス等の圧電効果を有する材料を金属
板等で保持（振動子）し、信号電圧を印加することによ
り振動子が屈曲振動することにより超音波を発生させ
る。超音波受信部４２で受信する手段は、反射してきた
超音波が振動子を振動させることにより電気出力を得る
ものである。従って、超音波距離センサの場合には、断
続的に超音波を発生させて、反射して戻ってきた信号波
を検出し、発振側と受信側とで時間差を検出することが
できれば、音速が分かっているので人物２までの距離を
測定することができる。この場合、検出後の信号処理に
もよるが、最も近い反射を検出したり、照射領域の平均
的な距離を測定することができる。

【００３０】また、図７の模式図に示すように、超音波
センサ４０を構成してもよい。前述の超音波センサ４０
を複数、例えば図示のように超音波センサ４０ａ、超音
波センサ４０ｂ、超音波センサ４０ｃを並列に並べて配
置する。そして、超音波送信部４１ａで超音波を送信
し、超音波受信部４２ａのみならず超音波受信部４２
ｂ、超音波受信部４２ｃで受信し、超音波センサ４０
ａ、４０ｂ、４０ｃそれぞれ距離を測定する。次に、超
音波送信部４１ｂで超音波を送信し、超音波受信部４２
ｂのみならず超音波受信部４２ａ、超音波受信部４２ｃ
で受信し、超音波センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃそれぞ
れ距離を測定する。以下、同様ににして距離の測定を行
う。この場合、簡単な演算により、複数の超音波受信セ
ンサから同時に人物２の距離の平均値を得ることができ
るので、精度を高めることができる。

【００３１】なお超音波の場合には、人物２からの反射
波である散乱波は、広範囲に広がるので、前述で並べた
方向以外の方向の超音波受信センサで受信することもで
きる。以上では超音波センサ４０で説明したが、赤外線
距離センサ３０等の照射型センサでも同様に実施可能で
ある。

【００３２】図１２のブロック図を参照して、本発明の
実施の形態における電磁波を用いた距離センサについて
説明する。電磁波パルス距離センサ８０は、電磁波送受
信部８１とセンサ制御部８２とを含んで構成されてい
る。電磁波送受信部８１は、アンテナを含んで構成さ
れ、人物２に向けてパルス変調された電磁波の発振と、
人物２で反射された電磁波の受信とを行う。パルス変調
は、例えば周期的に電磁波の発振停止を繰り返し行なう
ことにより、パルス信号を発生するような動作である。
電磁波パルス距離センサ８０は、電磁波をパルス変調す
ることにより、電磁波送受信部８１より受信した電磁波
と、この電磁波に混入するノイズとを区別することがで
きるので、ノイズによる距離の誤測定を減少させること
ができる。さらに変調は、上述に加え、混入するノイズ
の強さにより、発振する電磁波の出力も変化させるよう
にしてもよい。

【００３３】さらにセンサ制御部８２内には、電磁波の
発振と受信との時間差で人物２までの距離を算出する距
離算出部８３が備えられている。またセンサ制御部８３
は、制御装置２０の制御部２１内に備えるようにしても
よい。また、電磁波送受信部８１は、本実施の形態では
一体としたが、電磁波パルス送信部と電磁波受信部とを
別体に構成してもよい。また、前述の超音波センサ７０
と同様に人物２までの距離は、時間差そのものとしても
よい。電磁波は、典型的には１０ＧＨｚ程度のマイクロ
波である。

【００３４】電磁波パルス距離センサ８０は、電磁波に
マイクロ波を用いることで、超音波よりも指向性が強く
なるので、監視エリア６を小さくすることができ、例え
ば狭い監視ゾーン６０でも人物２の位置をより明確にす
ることができる。また、電磁波パルス距離センサ８０
は、対象物に照射された部位からの反射があれば、反射
した電磁波のうち最短の時間で戻ってきたものから距離
を測定するので、例えば赤外線距離センサのように、Ｐ
ＳＤ上の結像ビーム光が欠けることによる誤測距を起こ
すことがない。また電磁波パルス距離センサ８０は、照
射領域内に強いコントラスト（例えば縞模様）があって
も、赤外線距離センサのように影響されることがない。
さらに、電磁波パルス距離センサ８０は、容易に小型化
することが可能である。

【００３５】以上の赤外線距離センサ３０、超音波セン
サ４０、電磁波パルス距離センサ８０は照射型センサで
ある。

【００３６】図８のブロック図を参照して、本発明の実
施の形態におけるパッシブ型光学距離センサ５０につい
て説明する。パッシブ型光学距離センサ５０は、人物２
からの光を受光する第１の受光部５１、第２の受光部５
２、センサ制御部５３を含んで構成されている。第１の
受光部５１、第２の受光部５２には、それぞれ受光レン
ズ５４ａ、５４ｂと、１対の撮像素子としての第１のラ
インＣＣＤ５５、第２のラインＣＣＤ５６とが備えられ
ており、人物２からの光は、受光レンズ５４ａ、５４ｂ
を介してそれぞれ第１のラインＣＣＤ５５、第２のライ
ンＣＣＤ５６に結像される。また、人物２からの光は、
典型的には人物２に照射されている照射光の人物２から
の反射光である。この場合、照射光は自然光であっても
人工光であってもよい。

【００３７】また、センサ制御部５３内には、第１のラ
インＣＣＤ５５、第２のラインＣＣＤ５６のそれぞれの
出力値の相関出力値を算出する相関出力算出装置として
の相関出力算出部５８が備えられている。またセンサ制
御部５３は、演算装置２０の制御部２１内に備えるよう
にしてもよい。さらにセンサ制御部５３内には、第１の
ラインＣＣＤ５５、第２のラインＣＣＤ５６のそれぞれ
について時間をずらして取得された画像の差画像を形成
する差画像形成装置としての差画像形成部５７を備える
とよい。これによりセンサ制御部５３は、第１のライン
ＣＣＤ５５、第２のラインＣＣＤ５６から取得した画像
から、動きのある人物２の像を抽出することができる。
差画像を形成するための２つの画像は時間をずらして取
得するが、ずらす時間は、人物２の移動量が大きくなり
過ぎず、実質的にはほぼ同位置とみなせる程度の時間、
例えば０．１秒程度とすればよい。あるいはテレビ周期
の１〜１０周期（１／３０〜１／３）とする。このよう
な差画像をとると背景が除去され動きのある人物２の像
を抽出することができる。差画像を利用する場合につい
ては後でさらに詳しく説明する。

【００３８】ここで相関出力値とは、第１のラインＣＣ
Ｄ５５と第２のラインＣＣＤ５６との視差のことであ
り、相関処理により、典型的には画素数で出力される値
である。センサ制御部５３は、この相関出力値により即
ち第１のラインＣＣＤ５５と第２のラインＣＣＤ５６と
の視差から三角法により距離を算出する。また、相関処
理とは、第１のラインＣＣＤ５５と第２のラインＣＣＤ
５６からそれぞれ得られた画像のどちらか一方を、２つ
の画像がほぼ一致するまでずらして、そのずらした量例
えば画素数を算出する処理である。一致の判断は、全体
の信号の強さで行う。信号がピークなったところが一致
点である。差画像形成による相関処理は、第１のライン
ＣＣＤ５５と第２のラインＣＣＤ５６からそれぞれ得ら
れた差画像を適正な値で２値化し、そのエッジ部を抽出
する事により、動きのある領域部分を抽出する。その
後、抽出領域のみで相関処理を施す。即ち、相関出力値
から人物２の距離を求めることができる。又、第１のラ
インＣＣＤ５５と第２のラインＣＣＤ５６を複数個の領
域に分け、対応する領域毎で相関処理を施す事により、
背景の多くある部分と対象物とをおよそ区分する事もで
きる。

【００３９】パッシブ型光学距離センサ５０は、オート
フォーカスカメラに採用されているようなタイプのもの
で、典型的には１対のラインＣＣＤを用いて、人物２の
表面の明暗状態（コントラストの違い）を検出する。１
対のラインＣＣＤの対応する画素がどれかを相関処理に
より同定し、三角法により距離を測定するものである。
パッシブ型光学距離センサ５０に一般的に用いられるラ
インＣＣＤは、画角が全角で１０°程度と狭く、監視エ
リア６をカバーするためには、比較的多くのセンサを必
要とするが、照射型センサではないので、複数個のセン
サからの出力を同時に作動させても全く問題ない。従っ
て、高速に処理することができる。また、赤外線距離セ
ンサに比較すると、１次元方向に画素が並んでいるの
で、中途半端にビームが欠けることもなく、監視エリア
６の距離情報を安定して取得することができる利点があ
る。

【００４０】第１のラインＣＣＤ５５、第２のラインＣ
ＣＤ５６に、比較的大きな画角のものを用いれば、横方
向の監視エリア６を十分に大きく取ることができる。こ
の場合、次に説明するような利点がある。

【００４１】図９の模式図を参照して、第１のラインＣ
ＣＤ５５、第２のラインＣＣＤ５６に、前記のような画
角のものを使用した例を説明する。図９（ａ）はトイレ
の側面図であり、図９（ｂ）はトイレの正面図である。
ここで第１のラインＣＣＤ５５、第２のラインＣＣＤ５
６に、画角の大きいラインＣＣＤを用いたものをパッシ
ブ型光学距離センサ５０’とする。

【００４２】図示のように閉空間例えばトイレの監視に
画角の大きいラインＣＣＤを使用する場合、その画角を
トイレの幅になるようにパッシブ型光学距離センサ５
０’を設定する。このように設定したパッシブ型光学距
離センサ５０’を、監視エリア６が立っている人物２の
およそ頭部から床面３’まで適当な間隔で配分されるよ
うに複数設置する。また、人物２が不在の場合の床面
３’や壁４’までの距離を基準距離として設定しておく
とよい。

【００４３】このように、パッシブ型光学距離センサ５
０’を設置することで、人物２までの距離を測定すると
同時に、どの距離センサ５０’が人物２を検出したか
で、人物２の存在、床面からの高さ即ちその姿勢を判断
することができる。また差画像を取得し、撮像された画
像上の人物２の像を抽出することにより、抽出された人
物２の像の画像上の位置から、トイレ幅方向（Ｙ軸方
向）の位置も得ることができる。

【００４４】ここで、パッシブ型光学距離センサ５０
で、監視エリア６での人物２と背景との区別を明確にす
るための、差画像を利用する場合を詳しく説明する。

【００４５】監視エリア６を撮像した画像は、電気的な
撮像信号として第１のラインＣＣＤ５５、第２のライン
ＣＣＤ５６から時系列的に取得される。第１のラインＣ
ＣＤ５５、第２のラインＣＣＤ５６から異なる時間に取
得された画像は、それぞれのラインＣＣＤごとに差画像
形成部５７により差画像が形成される。ここで、異なる
時間で取得された画像で差画像を形成するのは、取得さ
れた画像から背景部分を除去し、人物２の画像を抽出す
るためである。これにより、移動する人物２のみが抽出
されることになる。また差画像は、短時間例えば０．１
秒だけずれた時点の画像から形成するようにする。画像
のずれは僅かであるので、人物２の位置はほとんど変わ
らなく、距離の測定には差支えない。しかし背景は消去
され人物２の像を抽出できる。この場合、人物２が静止
すると人物２の像も消去されてしまうが、そのときは差
画像に人物２が残った最終時点の距離を人物２の距離と
する。そして人物２が再び動き始めるまで、その最終距
離を人物２の距離としておく。このようにすることで、
人物２の像を安定して取得することができる。

【００４６】人物２が抽出された差画像は、人物２の移
動により明から暗、または、暗から明になった程度が比
較的大きな画素を、人物２の境界とみなすことができ
る。そしてこの境界の内側の画素領域で、相関処理を施
し、三角法により人物２の距離を測定することにより、
人物２の距離を正確かつ安定して測定することができ
る。以上のように、監視システム１の距離センサ１１と
して、いずれの距離センサを用いても、人物２の距離を
測定できる。

【００４７】ここで、図１０の模式図を参照して、三角
法を用いた人物２の距離の算出方法について、パッシブ
型光学距離センサ５０を使用して、鉛直上方から人物２
の距離を測定する場合を例として説明する。ここで、ｗ
はラインＣＣＤ間距離（基線長）、ｆはラインＣＣＤの
受光レンズを単一レンズとしたときそのレンズの焦点距
離、dはラインＣＣＤの結像面上の視差である。ここで
の焦点距離は、一般に用いられている組み合わせレンズ
を使用する場合は、その組み合わせレンズの焦点距離と
する。これにより対象とする人物２の距離ａは次式で算
出できる。ａ＝ｗ × ｆ／ｄ ………（１）

【００４８】図３を参照して、本実施の形態の監視シス
テム１の作用を説明する。監視システム１により複数の
監視エリア６を含む監視ゾーン６０が監視されている。
監視システム１は、各距離センサ１１により、対応する
各監視エリア６の距離を測定し、その距離を各距離セン
サ１１からの出力値として、時系列的に演算装置２０の
制御部２１に入力している。制御部２１は、比較演算部
２２により、この入力値を基準距離保存部２５に保存さ
れた基準距離と比較し、その比較結果により各監視エリ
アに存在する人物２を監視している。

【００４９】ここで、監視ゾーン６０の監視エリア６１
（図２参照）に人物２が進入してきた場合、進入してき
た人物２の距離は、監視エリア６１に対応する距離セン
サ１１により測定され、その出力値は制御部２１に出力
される。その出力値を入力した制御部２１は、比較演算
部２２により、人物２の位置情報を算出する。

【００５０】ここで図１１の模式的側面図を参照して、
人物２の位置情報である高さ、位置を算出する方法の一
例を説明する。床面３から高さＨの壁４に設置された距
離センサ１１が、壁４から距離Ｌ（Ｘ軸方向）の監視エ
リア６を監視しているとする。この監視エリア６に存在
する人物２の距離センサ１１からの距離がＡと測定され
たとすると、人物２の高さＨ１と、壁４からの距離Ｌ１
は、次式で求めることができる。Ｈ１＝ＡＨ／（Ｈ^２＋Ｌ^２）^１/２………（２）Ｌ１＝ＡＬ／（Ｈ^２＋Ｌ^２）^１/２………（３）距離Ｌに直交する床面３と平行方向（Ｙ軸方向（図１参
照））の位置は、算出した高さＨ１、距離Ｌ１や距離セ
ンサ１１の距離測定方向により算出できる。また位置
は、設定された複数の監視エリア６の位置からも大まか
に捉えることができる。さらに、どの監視エリア６の距
離を測定した距離センサかにより大まかに捉えることが
できる。このように、監視エリア６に存在する人物２の
位置情報を算出することができる。さらに、例えば床面
３に垂直な方向に距離センサ１１を配置すれば、センサ
の取り付けた位置そのものを、位置とし、距離を高さと
することで、位置情報を簡単に取得することもできる。

【００５１】このようにして、同時又は逐次的に他のそ
れぞれの監視エリア６も位置情報を取得する。また、距
離センサ１１に照射型センサを使用し、かつ複数の距離
センサ１１に対応する監視エリア６が重複する場合は、
以下で説明するように位置情報を取得する。

【００５２】ここで、図２（ｂ）に示すように、距離セ
ンサ１１に照射型センサを使用し、かつ複数の距離セン
サ１１に対応する監視エリア６が重複する場合の作動の
制御について説明する。この制御は、演算装置２０の制
御部２１内のタイミングコントローラ２３で行う。照射
型センサの場合には、１つの距離センサ１１の距離の測
定の後で、次の距離センサ１１の距離の測定を行うよう
に制御する。即ち複数の距離センサ１１が同時に距離の
測定をしないように制御する。このような動作が、備え
られた全ての距離センサ１１の距離の測定が行われるま
で繰り返される。この一連の動作を１サイクルとする。
１サイクルの時間Ｔが人物２の動きに対して十分に短け
れば、人物２の平均移動速度や移動距離を算出すること
は容易である。

【００５３】また、上述のように１つずつ距離センサ１
１による距離の測定を行うのではなく、隣接する監視エ
リア６の距離の測定を同時に行わないように制御する
（例えば同時に距離測定を行なう監視エリアを１つおき
とする）ことで、複数の距離センサ１１に同時に距離の
測定を行わせることができる。このようにすれば、１サ
イクルの時間Ｔを大幅に短縮できる。

【００５４】また比較演算部２２は、同一又は同一では
ない他の監視エリア６で直前に算出されたこの人物２の
位置情報、例えば１サイクル前の位置情報があれば、さ
らにその位置情報と比較し、この人物２の移動情報であ
る移動距離と平均移動速度を算出する。例えば移動距離
は、１サイクル前後のＨ１やＬ１のデータの差より、ま
た、平均移動速度は、このデータの差を時間Ｔで除算し
た値となる。さらに、これにより得られた人物２の位置
情報と移動情報は、記憶部２４内の基準距離保存部２５
に基準距離として保存する。

【００５５】次に制御部２１は、比較演算部２２により
算出された比較結果としての位置情報と移動情報から、
人物２の存在、その姿勢、位置、移動状態を判断する。
またこの判断は、他の監視エリア６（例えば隣接する監
視エリア６２、７１、７２（図２参照））で算出された
位置情報と移動情報からも判断される。例えば、人物２
の移動がなく、かつ高さが低くなった場合は、この人物
２が座ったと判断でき、また、人物２が低い高さで隣接
する複数の監視エリア６に存在し、かつ移動が無い場合
には、この人物２は倒れている状態にあると判断でき
る。このようにして監視システム１は、複数の監視エリ
ア６を含む監視ゾーン６０内の人物２の進入、存在と存
在状態等を監視することができる。

【００５６】以上のように監視システム１は、監視エリ
ア６にどの程度の大きさの人物２が進入し、どのような
人物２の状態（どの位置で、立っている、座っている、
倒れている）にあるか、また、その人物２は動いている
か、また退出したかといった一連の動きを簡単な装置で
追従することができる。この場合、基準距離からの差異
を取得していくので、距離が比較的正確でなくても状態
の判断に使うことはできる。従って、赤外線距離センサ
３０の１つの欠点である人物２に照明したビーム光があ
る程度欠けて誤測定になっても、一連の動きからの判断
と複数の監視エリア６からの総合判断で人物２の状態の
判定をすることができる。

【００５７】また監視ゾーン６０が閉空間（トイレ、風
呂、エレベーター内、オフィース内）においては、壁等
で囲まれているので、人物２が不在の場合の床面３や壁
４までの距離を基準距離として設定しておき、その状態
からの変化を追うことで、人物２の状態を判断すること
ができる。

【００５８】以上のような本実施の形態によれば、人物
２の状態を判断して、人物２が倒れたとか、不法侵入者
が存在しているといった監視を非常に容易に行うことが
できる。しかも、心理的に違和感のあるカメラを用いた
画像処理を使用していないので、トイレや風呂等での状
態監視において非常に有効であり、さらに簡易な装置で
高速処理が可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、監視した
い複数の監視対象エリアに対応して設置された複数の距
離センサであって、前記複数の距離センサはそれぞれ対
応する監視対象エリアまでの距離を測定する、複数の距
離センサと、前記複数の距離センサで測定する測定距離
と比較すべき基準距離を保存する基準距離保存部と、前
記複数の距離センサの各々による測定距離と前記各距離
センサに対応する前記基準距離とを比較する距離比較手
段とを備え、前記距離比較手段による比較結果に基づい
て、前記監視対象エリアと前記距離センサとの間に存在
する監視対象物を監視するように構成されているので、
正確な対象領域内の監視を行えるだけでなく、高速処理
が可能で、かつ安価である監視システムを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である監視システムの概要
を示す模式的斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態である監視エリアが重複し
ない配置例（ａ）と監視エリアが重複する配置例（ｂ）
を説明する模式的平面図である。

【図３】本発明の実施の形態で用いる監視システムの構
成例を示すブロック図である。

【図４】本発明の実施の形態である距離センサを、カー
ブをつけて設置する場合を説明する模式的側面図であ
る。

【図５】本発明の実施の形態で用いる赤外線距離センサ
の構成例を示すブロック図である。

【図６】本発明の実施の形態で用いる超音波センサの構
成例を示すブロック図である。

【図７】図６の場合における超音波センサを複数配置し
た場合の制御例を説明する模式図である。

【図８】本発明の実施の形態で用いるパッシブ型光学距
離センサの構成例を示すブロック図である。

【図９】図８の場合におけるパッシブ型光学距離センサ
をトイレに設置する場合を説明する模式的側面図（ａ）
と模式的正面図（ｂ）である。

【図１０】本発明の実施の形態で、１対のラインＣＣＤ
の視差から、監視対象物の距離を算出する方法を説明す
る模式図である。

【図１１】本発明の実施の形態で、監視対象物の距離か
ら監視対象物の位置情報を算出する方法を説明する模式
的側面図である。

【図１２】本発明の実施の形態で用いる電磁波パルス距
離センサの構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１監視システム２人物３床面４壁６監視対象エリア１０筐体１１距離センサ２０演算装置２１制御部２２比較演算部２３タイミングコントローラ２４記憶部２５基準距離保存部２６入力装置２７出力装置３０赤外線距離センサ３１赤外光照射部３２赤外光受光部４０超音波センサ４１超音波送信部４２超音波受信部４４距離算出部５０パッシブ型光学距離センサ５１第１の受光部５２第２の受光部５７差画像形成部５８相関出力算出部６０監視ゾーン８０電磁波パルス距離センサ８１電磁波パルス送信部、電磁波受信部８３距離算出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｂ 13/36 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｚ５Ｃ０８４ 15/00 7/18 Ｄ５Ｃ０８６Ｇ０６Ｔ 1/00 ３１５Ｇ０２Ｂ 7/11 ＡＧ０８Ｂ 13/181 Ｂ 21/02 ＦＨ０４Ｎ 5/225 Ｎ 7/18 Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ (72)発明者味村一弘東京都江東区猿江２−16−５スミセ深川ビル住友大阪セメント株式会社内Ｆターム(参考） 2H011 AA06 BA05 BA14 BA41 2H051 AA00 BB16 BB30 BB31 CC02 DA07 DB01 5B057 AA19 CA12 CA16 CB13 CB16 CC03 CD14 DA02 DA07 DB03 DC03 DC08 DC32 5C022 AA01 AB26 AC42 AC54 5C054 AA01 CA01 CA04 CA05 CA08 CE16 CH01 EA01 EA05 FC12 FC15 FD01 FF03 FF06 GB18 HA18 HA19 5C084 AA02 AA07 AA14 BB21 BB31 CC17 DD03 DD08 DD12 EE01 FF03 GG52 GG54 GG61 GG65 GG78 5C086 AA22 AA27 BA04 CA06 CA25 CA28 CB16 CB28 CB36 DA33 EA11 EA40 EA41 EA45

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】監視したい複数の監視対象エリアに対応
して設置された複数の距離センサであって、前記複数の
距離センサはそれぞれ対応する監視対象エリアまでの距
離を測定する、複数の距離センサと；前記複数の距離セ
ンサで測定する測定距離と比較すべき基準距離を保存す
る基準距離保存部と；前記複数の距離センサの各々によ
る測定距離と前記各距離センサに対応する前記基準距離
とを比較する距離比較手段とを備え；前記距離比較手段
による比較結果に基づいて、前記監視対象エリアと前記
距離センサとの間に存在する監視対象物を監視するよう
に構成された；監視システム。
【請求項２】前記距離センサの距離測定方向は、鉛直
方向に対して傾斜している、請求項１に記載の監視シス
テム。
【請求項３】前記距離センサは；前記監視対象エリア
にビーム光を照射するビーム光照射装置と；前記照射さ
れたビーム光の反射光を結像する結像素子とを備える；
請求項１または請求項２に記載の監視システム。
【請求項４】前記距離センサは；前記監視対象物に向
けて超音波を発振する超音波発振器と；前記監視対象物
で反射された前記超音波を受信する超音波受信器と；前
記超音波発振器による発振と前記超音波受信器による受
信の時間差に基づいて距離を算出する距離算出部とを備
える；請求項１または請求項２に記載の監視システム。
【請求項５】前記距離センサは；前記監視対象物から
の光を受光する１対の撮像素子と；前記１対の撮像素子
の各々から取得された画像同士の相関出力値を算出する
相関出力算出装置とを備える；請求項１または請求項２
に記載の監視システム。
【請求項６】前記距離センサは；前記１対の撮像素子
の各々について異なる時間に取得された画像の差画像を
形成する差画像形成装置を備え；前記１対の差画像を、
前記相関出力値を算出するための画像とするように構成
された；請求項５に記載の監視システム。
【請求項７】前記距離センサは；前記監視対象物に向
けてパルス変調された電磁波を発振する電磁波パルス送
信部と；前記監視対象物で反射された前記電磁波を受信
するアンテナを含む電磁波受信部と；前記電磁波パルス
送信部による発振と前記電磁波受信部による受信の時間
差に基づいて距離を算出する距離算出部とを備える；請
求項１または請求項２に記載の監視システム。