JP2009242045A - ドア装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば人物や台車等の被写体をより正確に検知することができるとともに、学習操作を不要にして設置作業を容易にすることができるドア装置を得る。
【解決手段】出入口３の周囲に設定された検知領域６，７に対しては、カメラ４による撮像と照明装置５による照明とが行われる。ドア制御装置８は、画像取得部９、照明制御部１０、ドア位置算出部１１、画像情報処理部１２及びドア制御指令部１３を有している。画像取得部９は、カメラ４からの画像情報を所定の周期で取得する。照明制御部１０は、照明装置５の点灯及び消灯の動作を画像情報の取得動作に同期して繰り返す。画像情報処理部１２は、照明装置５が連続して点灯及び消灯するときの画像情報間で差分処理を行い、その結果の時間的変化に基づいて、検知領域６，７内での被写体の有無を判定する。ドア制御指令部１３は、画像情報処理部１２の判定結果に基づいて、ドアの移動を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、出入口を開閉するドア装置に関するものである。

従来、エレベータに向かう乗客や物体の動きを検出するために、ニューラル・ネットワーク技術を応用してカメラの画像解析を行う検出装置が提案されている。この従来の検出装置では、事前に学習を受けたニューラル・ネットワークによってカメラの画像解析が行われる。ニューラル・ネットワークに対する学習は、オペレータによるマニュアル操作によって行われる。

特表２００５−５２５２７７号公報

一般に学習を必要とする技術は、学習パターンの量や質によって性能が大きく左右される。また、例えばエレベータや建物等では、明るさ等の環境が変化することがあるので、このような技術を用いる場合には、検出装置の設置当初だけでなく、継続的な学習が必要になる。

しかし、上記のような従来の検出装置では、ニューラル・ネットワークの学習が事前に行われるだけであり、継続的な学習を行うことは困難である。従って、環境が変化した場合には、画像解析を正確に行うことができなくなるおそれがある。

また、検出装置の設置時に、ニューラル・ネットワークの学習のための操作が必要になるので、検出装置の設置作業に手間がかかる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、例えば人物や台車等の被写体をより正確に検知することができるとともに、学習操作を不要にして設置作業を容易にすることができるドア装置を得ることを目的とする。

この発明に係るドア装置は、出入口を開閉するドア、出入口の周囲の所定の位置に設定された検知領域を撮像するカメラ、検知領域に対する照明を行う照明装置、及びカメラからの画像情報を所定の周期で取得する画像取得部と、点灯及び消灯の動作を画像情報の取得動作に同期して繰り返す制御を照明装置に対して行う照明制御部と、照明装置が連続して点灯及び消灯するときにそれぞれ得られる画像情報間で差分処理を行い、差分処理の結果の時間的変化に基づいて、検知領域内での被写体の有無を判定する画像情報処理部と、画像情報処理部の判定結果に基づいて、ドアの移動を制御するドア制御指令部とを有するドア制御装置を備えている。

この発明に係るドア装置では、ドア制御装置が、照明装置が連続して点灯及び消灯するときにそれぞれ得られる画像情報間で差分処理を行い、この差分処理の結果の時間的変化に基づいて、検知領域内での被写体の有無を判定し、判定結果に基づいて、ドア駆動装置を制御するので、例えば輝度の線形的な変化等、環境の変化が発生した場合であっても、環境の変化に影響を受けることなく、例えば人物や台車等の被写体を検知することができる。また、画像の絶対的な輝度値に依存することなく、共通のアルゴリズム及び共通の閾値を用いることができる。従って、被写体を容易にかつより正確に検知することができる。また、ドア装置の設置時に学習操作が不要になるので、ドア装置の設置作業を容易にすることができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるエレベータのドア装置を示す構成図である。図において、昇降路内を移動されるかご１には、一対のかごドア（図示せず）により開閉されるかご出入口が設けられている。また、各階床の乗場２には、一対の乗場ドア（図示せず）により開閉される乗場出入口が設けられている。かご１が階床に停止しているときには、かご出入口及び乗場出入口が互いに対向する。エレベータの出入口３（以下、単に「出入口３」という）は、互いに対向するかご出入口及び乗場出入口により構成されている。

各かごドアは、かご１に搭載されたドア駆動装置（図示せず）の駆動力により移動される。各乗場ドアは、かご出入口及び乗場出入口が互いに対向しているときに、かごドアに係合されながらかごドアとともに移動される。出入口３は、乗場ドアがかごドアに係合されながら移動されることにより開閉される。

乗場２には、乗場２での被写体の有無が検知される所定の乗場検知領域６が設定されている。また、かご１内及び乗場２には、出入口３を通る被写体の有無が検知される所定の出入口検知領域７がそれぞれ設定されている。乗場２に設定された出入口検知領域７は、乗場検知領域６と出入口３との間に位置している。即ち、乗場検知領域６及び各出入口検知領域７は、出入口３の周囲の所定の位置にそれぞれ設定されている。

かご１内には、カメラ（撮像装置）４と照明装置５とが設けられている。カメラ４及び照明装置５は、出入口３の上部に設けられている。また、カメラ４及び照明装置５は、水平方向へ並べて配置されている。

照明装置５は、乗場検知領域６及び各出入口検知領域７を含む所定の照射範囲に光を照射可能になっている。照明装置５としては、例えば格子状に配置した複数のＬＥＤモジュールを含む装置や、レーザ光源及びレンズを含む装置等が用いられる。この例では、照明装置５からの光は可視光とされている。

カメラ４は、乗場検知領域６及び各出入口検知領域７を含む所定の範囲（撮像範囲）を撮像可能になっている。また、カメラ４は、レンズと、レンズを通った撮像範囲からの光を画像情報に変換する画像変換装置（画像変換部）とを有している。画像変換装置は、照明装置５からの光の波長に対する感度を持つ撮像素子を有している。カメラ４は、レンズを下方に向けて配置されている。

照明装置５の照射範囲及びカメラ４の撮像範囲のそれぞれの調整は、ドア装置の設置時に行われる。なお、照明装置５及びカメラ４が設置されるエレベータの規格が決定している場合には、照明装置５の照射範囲及びカメラ４の撮像範囲の調整をあらかじめ工場で行ってもよい。

かご１に搭載されたドア駆動装置には、かごドアの移動に応じた信号を発生するドア位置センサ（図示せず）が設けられている。カメラ４からの画像情報及びドア位置センサからの信号は、ドア制御装置８へ送られる。ドア制御装置８は、カメラ４からの画像情報及びドア位置センサからの信号のそれぞれに基づいて、ドア駆動装置を制御する。

ドア制御装置８は、画像取得部９、照明制御部１０、ドア位置算出部１１、画像情報処理部１２及びドア制御指令部１３を有している。

画像取得部９は、カメラ４からの画像情報を所定の周期（例えば３０Ｈｚ〜６０Ｈｚの範囲等）ごとに取得する。画像取得部９により周期ごとに取得される各画像情報は、個別の画像フレームとされる。即ち、画像取得部９には、所定の周期ごとに連続してカメラ４により撮像された複数の画像フレームが取り込まれる。また、画像取得部９は、カメラ４からの画像フレームの取得とともに、画像フレームの取得開始を示す同期信号を照明制御部１０へ出力する。

照明制御部１０は、画像取得部９からの同期信号に対応して点灯及び消灯の動作を繰り返す制御を照明装置５に対して行う。即ち、照明制御部１０は、画像取得部９による画像フレーム（画像情報）の取得動作に同期して点灯及び消灯の動作を繰り返す制御を照明装置５に対して行う。例えば、照明制御部１０は、奇数の画像フレームでは点灯、偶数の画像フレームでは消灯となるように点灯及び消灯を繰り返す制御を照明装置５に対して行う。これにより、画像取得部９は、照明装置５の点灯時における画像フレームの取得と、照明装置５の消灯時における画像フレームの取得とを繰り返し行う。

ドア位置算出部１１は、ドア位置センサからの信号に基づいて、かごドアの位置を算出する。また、ドア位置算出部１１は、かごドアの位置の情報を画像情報処理部１２へ出力する。

画像情報処理部１２は、画像取得部９からの画像情報及びドア位置算出部１１からの位置情報のそれぞれに基づいて、乗場検知領域６内及び各出入口検知領域７内のそれぞれにおける被写体の有無を判定する。また、画像情報処理部１２は、被写体領域算出部１４及び被写体検知部１５を有している。

被写体領域算出部１４は、画像取得部９からの画像情報に基づいて、乗場検知領域６内及び各出入口検知領域７内のそれぞれにおける被写体の範囲（被写体領域）を算出する。

被写体検知部１５は、被写体領域算出部１４からの被写体領域の情報及びドア位置算出部１１からの位置情報のそれぞれに基づいて、乗場検知領域６内及び各出入口検知領域７内のそれぞれにおける被写体の有無を判定する。

被写体の有無の判定は、所定のロジックによって行われる。この例では、被写体の有無の判定は、乗場検知領域６内及び各出入口検知領域７内のそれぞれにおいて、被写体領域の面積と所定の閾値とを比較することにより行われる。即ち、被写体検知部１５は、被写体領域の面積が所定の閾値以上であるときに被写体が存在すると判定し、被写体領域の面積が所定の閾値よりも小さいときに被写体が存在しないと判定する。

また、被写体検知部１５は、カメラ４の視野（撮像範囲）において、かごドアが各検知領域６，７の少なくともいずれかに重なる位置にあるときには、被写体領域の面積にかかわらず、被写体が存在しないと判定する。これにより、カメラ４の視野内で各検知領域６，７にかごドアが差しかかった場合であっても、かごドアが被写体であると誤って判定されることが防止される。被写体検知部１５は、かごドアが各検知領域６，７に重なっていないときには、上記の被写体の有無の判定を行う。

ドア制御指令部１３は、被写体検知部１５の判定結果に基づいて、ドア駆動装置を制御する。例えば、各検知領域６，７の少なくともいずれかに被写体が存在するとの判定が被写体検知部１５により行われたときがかごドアの戸閉動作中である場合には、ドア制御指令部１３は、かごドアの移動方向を戸閉方向から戸開方向へ反転させる制御をドア駆動装置に対して行う。

図２は、図１の被写体領域算出部１４を示すブロック図である。図において、被写体領域算出部１４は、差分処理部１６、比較部１７及び領域生成部１８を有している。

差分処理部１６は、連続する点灯時及び消灯時の各画像フレーム間で差分処理を行い、差分処理の結果の時間的変化を比較対象値として算出する。即ち、差分処理部１６は、連続する複数の画像フレームを２段階で差分処理することにより比較対象値を算出する。

具体的には、画像Ａ、画像Ｂ、画像Ｃ及び画像Ｄの順に画像取得部９が連続して取得した４つの画像フレームが差分処理部１６に受信され、画像Ａ及び画像Ｃが消灯時の画像、画像Ｂ及び画像Ｄが点灯時の画像であるとする。

この場合、差分処理部１６は、画像中の各位置（ｘ、ｙ）について、画像Ａと画像Ｂとの画素値の差を第１の差分値として求め、画像Ｃと画像Ｄとの画素値の差を第２の差分値として求める。また、差分処理部１６は、画像中の各位置（ｘ、ｙ）について、第１及び第２の差分値のそれぞれの絶対値の差を比較対象値として算出する。

比較部１７は、差分処理部１６からの比較対象値と、あらかじめ設定された閾値とを比較することにより、画像中の位置（ｘ、ｙ）ごとに、各位置（ｘ、ｙ）が被写体領域の一部となるが否かを判定する。

領域生成部１８は、比較部１７からの情報に基づいて、比較部１７の判定結果を画像の各位置（ｘ、ｙ）に書き込む。これにより、乗場検知領域６内及び各出入口検知領域７内のそれぞれにおける被写体領域が求められる。

図３は、図２の差分処理部１６が連続して受ける６つの画像フレームの特定の位置での画素値と各時刻（Ｔ１〜Ｔ６）との関係を示すグラフである。図では、時刻Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５では照明装置５が消灯し、時刻Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６では照明装置５が点灯しているものとする。また、環境光は、時刻Ｔ１〜時刻Ｔ６の順に線形的に明るくなるものとする。さらに、時刻Ｔ１〜時刻Ｔ４間では被写体が変化しないものとし、時刻Ｔ４〜時刻Ｔ６間で被写体が変化するものとする。

そうすると、各周期での環境光の上昇値がαである場合には、時刻Ｔ１での環境光を基準にすると、環境光による画素値の上積み量は、時刻Ｔ２でα、時刻Ｔ３で２α、時刻Ｔ４で３αとなる。

また、時刻Ｔ１〜時刻Ｔ４間では被写体が変化しないので、照明装置５の点灯による画素値の上積み量は変化しない。

従って、時刻Ｔ３での画素値と時刻Ｔ４での画素値との差の絶対値ΔＳ２は、時刻Ｔ１での画素値と時刻Ｔ２での画素値との差の絶対値ΔＳ１と等しくなる。２段階の差分処理により得られる比較対象値は｜ΔＳ２−ΔＳ１｜で与えられるので、この場合には、比較対象値が０になる。

これに対して、時刻Ｔ３〜時刻Ｔ６について考えると、時刻Ｔ４〜時刻Ｔ６間で被写体が変化するので、輝度値が非線形変化する。この場合には、時刻Ｔ５での画素値と時刻Ｔ６での画素値との差の絶対値ΔＳ３は、時刻Ｔ３での画素値と時刻Ｔ４での画素値との差の絶対値ΔＳ２に対して大きく異なることとなる。比較対象値は｜ΔＳ３−ΔＳ２｜で与えられるので、この場合には、比較対象値が正の値となる。

比較部１７は、画像中の各位置について、比較対象値が所定の閾値以上であるときに被写体領域に含まれると判定し、比較対象値が所定の閾値よりも小さいときに被写体領域に含まれないと判定する。

なお、ドア制御装置８は、演算処理部（ＣＰＵ）、記憶部（ＲＯＭ及びＲＡＭ等）及び信号入出力部を持ったコンピュータにより構成されている。画像取得部９、照明制御部１０、ドア位置算出部１１、画像情報処理部１２及びドア制御指令部１３の機能は、ドア制御装置８のコンピュータにより実現される。

即ち、コンピュータの記憶部には、画像取得部９、照明制御部１０、ドア位置算出部１１、画像情報処理部１２及びドア制御指令部１３の機能を実現するためのプログラムが格納されている。演算処理部は、記憶部に格納されたプログラムに基づいて、ドア制御装置８の機能に関する演算処理を実行する。

次に、被写体領域算出部１４の被写体領域を算出する動作について説明する。図４は、図２の被写体領域算出部１４の動作を説明するためのフローチャートである。図に示すように、被写体領域算出部１４は、画像Ａ、画像Ｂ、画像Ｃ及び画像Ｄの順に撮像された４つの画像フレームのうち、画像中の位置（ｘ、ｙ）について、画像Ａ及び画像Ｂの各画素値の差を第１の差分値として求めるとともに（Ｓ１）、画像Ｃ及び画像Ｄの各画素値の差を第２の差分値として求める（Ｓ２）。

この後、被写体領域算出部１４は、画像中の位置（ｘ、ｙ）について、第１及び第２の差分値の各絶対値を求め、各絶対値の差を比較対象値として算出する（Ｓ３）。

この後、被写体領域算出部１４は、比較対象値と所定の閾値とを比較し、比較対象値が所定の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ４）。

比較対象値が閾値以上である場合には判定値ＳＳ＝１とし（Ｓ５）、比較対象値が閾値よりも小さい場合には判定値ＳＳ＝０とする（Ｓ６）。

この後、画像中の当該位置（ｘ、ｙ）の画素に、算出した判定値ＳＳの値（１及び０のいずれか）を書き込む（Ｓ７）。この後、画像中の全ての位置（ｘ、ｙ）について上記の動作を繰り返し行い、判定値ＳＳを代入する。なお、画像中の各検知領域６，７における位置（ｘ、ｙ）についてのみ、上記の動作により算出した判定値ＳＳの値を書き込むようにしてもよい。

これにより、画像中の判定値ＳＳ＝１が書き込まれた部分が被写体領域として生成される。

このようなドア装置では、ドア制御装置８が、照明装置５が連続して点灯及び消灯するときにそれぞれ得られる画像情報間で差分処理を行い、この差分処理の結果の時間的変化に基づいて、各検知領域６，７内での被写体の有無を判定し、判定結果に基づいて、ドア駆動装置を制御するので、例えば輝度の線形的な変化等、環境の変化が発生した場合であっても、環境の変化に影響を受けることなく、例えば人物や台車等の被写体を検知することができる。また、画像の絶対的な輝度値に依存することなく、共通のアルゴリズム及び共通の閾値を用いることができる。従って、被写体を容易にかつより正確に検知することができる。また、ドア装置の設置時に学習操作が不要になるので、ドア装置の設置作業を容易にすることができる。

なお、上記の例では、カメラ４のレンズを通った光を画像変換装置がそのまま受けるようになっているが、照明装置５からの光の波長のみを通す光学フィルタをレンズの前側及び後側のいずれかに設けてもよい。即ち、各検知領域６，７から画像変換装置までの間に光学フィルタを設けてもよい。この場合、照明装置５からは所定の波長を持つ光が照射される。また、光学フィルタは、所定の波長を持つ光のみを通す。このようにすれば、所定の波長以外の波長を持つ光（例えば屋内照明や太陽光等）を外乱光として除外することができ、被写体の誤検知の防止をさらに図ることができる。

また、上記の例では、照明装置５から可視光が照射されるようになっているが、可視光の波長と異なる波長を持つ光（例えば近赤外線光等）を照明装置５から照射するようにしてもよい。このようにすれば、照明装置５からの光を認識できないので、ドア装置の意匠性の低下を防止することができる。

また、上記の例では、被写体領域の面積と所定の閾値とを比較することにより被写体の有無が判定されているが、被写体領域の面積の時間的変化と所定の閾値とを比較することにより被写体の有無を判定するようにしてもよい。即ち、被写体領域の面積の時間的変化が閾値よりも小さいときには被写体が存在しないと判定し、被写体領域の面積の時間的変化が閾値以上になったときに被写体が存在すると判定するようにしてもよい。

実施の形態２．
実施の形態１では、ドア制御指令部１３が画像情報処理部１２による被写体の有無の判定結果に基づいて、かごドアの移動を制御するようになっているが、画像情報処理部１２が各検知領域６，７内での被写体の位置を求め、ドア制御指令部１３が被写体の位置の時間的変化に基づいて、かごドアの移動を制御するようにしてもよい。

即ち、被写体検知部１５は、被写体領域算出部１４からの被写体領域に基づいて、被写体の有無の判定だけでなく、各検知領域６，７内での被写体の位置の算出も行う。即ち、画像情報処理部１２は、画像取得部９からの画像情報の差分処理を行い、差分処理の結果の時間的変化に基づいて、被写体の有無の判定と、各検知領域６，７内での被写体の位置の算出とを行う。

図５は、この発明の実施の形態２によるドア装置での被写体の移動の前後における被写体領域の画素量の分布をカメラ画像中のｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれについて示す頻度グラフ（一次元ヒストグラム）である。被写体検知部１５は、被写体領域算出部１４からの被写体領域に対して所定の方法により特定した代表位置を被写体の位置とする。この例では、ｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれについての被写体領域の分布の重心位置が被写体の代表位置として特定される。また、被写体検知部１５は、被写体の位置の情報（ｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれについての位置情報）をドア制御指令部１３へ周期ごとに出力する。

ドア制御指令部１３は、被写体の位置の時間的変化に基づいて、ドア駆動装置を制御する。即ち、被写体の位置の時間的変化に基づいて、被写体の移動の軌跡（移動方向及び移動量）を求め、求めた移動の軌跡に応じた制御をドア駆動装置に対して行う。

これにより、例えば乗場検知領域６において被写体の位置が出入口３に近づく方向へ移動している場合、ドア制御指令部１３は、出入口３を開く制御をドア駆動装置に対して行うことができる。また、被写体の位置が出入口３から離れる方向へ移動している場合には、被写体検知部１５により被写体が存在すると判定されていても、ドア制御指令部１３は、出入口３を閉じる制御をドア駆動装置に対して行うことができる。他の構成は実施の形態１と同様である。

このようなドア装置では、ドア制御装置８が、各画像情報の差分処理を行い、差分処理の結果の時間的変化に基づいて、各検知領域６，７内での被写体の位置を求め、被写体の位置の時間的変化に基づいて、ドア駆動装置を制御するので、被写体の移動の軌跡に応じた制御をドア駆動装置に対して行うことができる。従って、例えば被写体が乗場検知領域６内に存在している場合であっても、出入口３に近づく方向と異なる方向へ被写体が移動しているときには、出入口３を閉じることができ、出入口３が開いたままになることを防止することができる。

なお、各上記実施の形態では、エレベータの出入口３にこの発明が適用されているが、これに限定されず、例えば建物の出入口や電車の出入口（乗降口）等にこの発明を適用してもよい。

この発明の実施の形態１によるエレベータのドア装置を示す構成図である。 図１の被写体領域算出部を示すブロック図である。 図２の差分処理部が連続して受ける６つの画像フレームの特定の位置での画素値と各時刻との関係を示すグラフである。 図２の被写体領域算出部の動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態２によるドア装置での被写体の移動の前後における被写体領域の画素量の分布をカメラ画像中のｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれについて示す頻度グラフである。

符号の説明

３ 出入口、４ カメラ、５ 照明装置、６ 乗場検知領域、７ 出入口検知領域、８ ドア制御装置、９ 画像取得部、１０ 照明制御部、１２ 画像情報処理部、１３ ドア制御指令部。

Claims (4)

1. 出入口を開閉するドア、
   上記出入口の周囲の所定の位置に設定された検知領域を撮像するカメラ、
   上記検知領域に対する照明を行う照明装置、及び
   上記カメラからの画像情報を所定の周期で取得する画像取得部と、点灯及び消灯の動作を上記画像情報の取得動作に同期して繰り返す制御を上記照明装置に対して行う照明制御部と、上記照明装置が連続して点灯及び消灯するときにそれぞれ得られる上記画像情報間で差分処理を行い、上記差分処理の結果の時間的変化に基づいて、上記検知領域内での被写体の有無を判定する画像情報処理部と、上記画像情報処理部の判定結果に基づいて、上記ドアの移動を制御するドア制御指令部とを有するドア制御装置
   を備えていることを特徴とするドア装置。
2. 上記照明装置からは、所定の波長を持つ光が照射され、
   上記カメラは、上記検知領域からの光を上記画像情報に変換する画像変換部を有し、
   上記検知領域から上記画像変換部までの間には、上記所定の波長を持つ光のみを通す光学フィルタが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のドア装置。
3. 上記照明装置からは、可視光の波長と異なる波長を持つ光が照射されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のドア装置。
4. 上記画像情報処理部は、上記差分処理の結果の時間的変化に基づいて、上記検知領域内での上記被写体の位置を求め、
   上記ドア制御指令部は、上記被写体の位置の時間的変化に基づいて、上記ドアの移動を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のドア装置。

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