JP2009266501A - 照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】室内における人の存否を正確に判断し、照明器具の点滅および調光を適切に制御する。
【解決手段】室内に設置された１ないし複数の照明器具Ｌ１〜Ｌｎと、室内を時系列に順次撮像する撮像装置１と、撮像した画像データに基づいて、室内における人の存否を判断する判断装置２と、人の存否に応じて照明器具Ｌ１〜Ｌｎの点滅および調光を制御する照明制御装置３を備える。判断装置２は、撮像した画像データからキャンセルする第１のテクスチャデータを設定する設定部２１と、画像データ及び第１のテクスチャデータを記憶する記憶部２２と、画像データの差分を順次演算することにより、室内において移動する第２のテクスチャデータを抽出する演算部２３と、第１のテクスチャデータと前記第２のテクスチャデータの一致、不一致に応じて、室内における人の存否を判断する判断部２４と、撮像装置１によって撮像した画像を表示する表示部２５から構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明空間における人の存否に応じて、照明器具の点滅および調光を制御する照明システムに関する。

従来から、居室の天井などに設置された画像センサによって室内における人の存否、人の位置などを検出し、検出結果に応じて照明器具の点滅および調光を制御する照明システムが知られている。

画像センサによる人の検出は、例えば、図１０に示すように、室内を所定の周期で撮像した２つ以上の画像を比較し、変化のある部分、即ち移動しているとみなすことのできる一定の画素の塊１０１を特定することによって行われる。

また、周期的に撮像する２つ以上の画像について、まず照明を強くして第１の画像を撮像し、次いで照明を弱くして第２の画像を撮像し、両画像の差分領域を抽出することで人の存否を判定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

これらの方法では、人が移動した後に静止すると、人の存否を判定することができないので、以前に移動していた画素の塊が静止した場合、又は、連続して抽出できた差分領域がその後抽出できなくなった場合に、これを人であると判断するための判断回路を設ける必要がある。

しかしながら、リビングルームやダイニングルームのような室内空間において、画像センサの撮像範囲を移動するものは、人だけであるとは限らない。例えば、動き回るペットなどの小動物、首振り動作をする扇風機、移動や回転を行う機器、風によって揺れるカーテン等があると、これらを人であると誤って判断し、その結果、システムが適切に制御されないという問題がある。

特開２００１−３３３４２０号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、照明空間における人の存否を正確に判断することができ、照明器具の点滅および調光を適切に制御することの可能な照明システムを提供することを目的とする。

本発明は、照明空間における人の存否に応じて、照明器具の点滅および調光を制御する照明システムであって、前記照明空間を時系列に順次撮像して画像データを出力する撮像装置と、前記画像データに基づいて、前記照明空間における人の存否を判断する判断装置と、前記判断装置の判断結果に応じて、前記照明器具の点滅および調光を制御する照明制御装置と、を備え、前記判断装置は、前記画像データからキャンセルする第１のテクスチャデータを設定する設定部と、前記画像データ及び前記第１のテクスチャデータを記憶する記憶部と、時系列の前記画像データの差分を順次演算することにより、前記照明空間において移動する第２のテクスチャデータを抽出する演算部と、前記第１のテクスチャデータと前記第２のテクスチャデータの一致、不一致に応じて、前記照明空間における人の存否を判断する判断部と、を有するものである。

この構成により、室内において移動する人以外のものを撮像した画像から第１のテクスチャデータを設定し、時系列で撮像したデータの差分を順次演算して第２のテクスチャデータを抽出し、第１及び第２のテクスチャデータの一致、不一致を判定することで、人の存否を正確に判断することができ、照明器具の点滅および調光を適切に制御することが可能となる。

また、本発明は、上記の照明システムにおいて、前記判断装置は、更に、前記撮像装置で撮像した画像を表示する表示部を有し、前記設定部は、前記表示部に表示した前記照明空間の画像に基づいて、前記第１のテクスチャデータを設定するものを含む。

この構成により、撮像装置で撮像した画像から、第１のテクスチャデータを設定するための領域を容易に指定することができる。

また、本発明は、上記の照明システムにおいて、前記設定部は、前記照明空間において移動する特定の物体を、前記撮像装置によって撮像することにより、前記第１のテクスチャデータを設定するものも含む。

この構成により、撮像装置で撮像した画像から、第１のテクスチャデータを設定するための領域を容易に指定することができる。

更に、本発明は、上記の照明システムにおいて、前記設定部は、前記特定の物体の異なる方向から撮像した画像から、前記第１のテクスチャデータを複数設定してグループ化するものも含む。

この構成により、撮像装置で撮像した画像から、第１のテクスチャデータを設定するための領域を容易に指定することができる。

また、本発明は、上記の照明システムにおいて、前記判断部は、パターン認識におけるニューラルネットワーク、ファジイアルゴリズム、重回帰分析のいずれかの手法によって、前記第１のテクスチャデータと前記第２のテクスチャデータの一致、不一致を判定するものも含む。

この構成により、第１のテクスチャデータと第２のテクスチャデータが完全に一致しなくても、人の存否を正確に判断することができ、照明器具の点滅および調光を適切に制御することが可能となる。

本発明によれば、照明空間における人の存否を正確に判断することができ、照明器具の点滅および調光を適切に制御することの可能な照明システムを提供できる。

以下、本発明の実施形態に係る照明システムについて、図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る照明システムの概略構成を示す図である。

図１において、本実施形態の照明システムは、室内に設置された１ないし複数の照明器具Ｌ１〜Ｌｎと、室内を撮像する画像センサを含む撮像装置１と、撮像した画像データに基づいて、室内における人の存否を判断する判断装置２と、人の存否に応じて照明器具Ｌ１〜Ｌｎの点灯を制御する照明制御装置３を備える構成である。

撮像装置１は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子と光学レンズ、及び信号処理回路を含んで一体的に構成され、室内の天井や壁面等に設置されて室内を時系列に順次撮像し、判断装置２に画像データを送出する。光学レンズは、室内の広い範囲を撮像するために、広角レンズ又は魚眼レンズを使用することが望ましい。また，固体撮像素子はカラー用、白黒用いずれであってもよく、更に、照明消灯時にも人の入室を判断する必要があるので，赤外域までの感度を有するＣＣＤ撮像素子が好適である。

判断装置２は、撮像装置１によって撮像した画像データからキャンセルする第１のテクスチャデータを設定する設定部２１と、撮像した画像データ及び第１のテクスチャデータを記憶する記憶部２２と、撮像装置１によって撮像した画像データを順次差分演算することにより、室内において移動する第２のテクスチャデータを抽出する演算部２３と、第１のテクスチャデータと第２のテクスチャデータを照合して、その一致、不一致を判定することで、室内における人の存否を判断する判断部２４と、撮像装置１によって撮像した画像を表示する表示部２５を有する。

設定部２１は、不図示のテクスチャ読み込み起動スイッチの操作に伴って、撮像装置１で撮像した画像データを入力し、撮像装置１によって時系列に順次撮像した画像データからキャンセルする第１のテクスチャデータを設定する。

この第１のテクスチャデータは、室内における人以外の移動する物体を撮像した画像データであり、例えば、首振り動作を行う扇風機、室内を動き回るペット、窓から吹き込む風によって揺れるカーテン等を撮像した画像データが含まれ、移動するものであっても人ではないと判断すべきものである。

記憶部２２は、データの書き替えが可能なＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びフラッシュメモリ等の半導体メモリから構成され、撮像装置１によって室内を時系列に順次撮像した画像データ、設定した第１のテクスチャデータ及びグループ化した第１のテクスチャデータ群、在室中の人の動線軌跡データ、人の在室位置や人数に対応して予め設定された照明基部Ｌ１〜Ｌｎの調光データ等を記憶する。

演算部２３は、マイコンシステムによって構成され、室内を撮像した画像データを記憶部２２から順次読み出し、それらの差分を演算して室内で移動する第２のテクスチャデータを抽出する。

判断部２４は、演算部２３と共通のマイコンシステムによって構成され、記憶部２２から読み出した第１のテクスチャデータと、演算部２３において抽出された第２のテクスチャデータを照合し、その一致、不一致を後述する所定のアルゴリズムに基づいて判定することにより、室内における人の存否を判断する。

第１のテクスチャデータと第２のテクスチャデータが一致する場合は、室内を移動するものは人ではないと判断し、一致しない場合は人であると判断する。そして、これら判断結果の人の存否、および人が居る場合の位置に基づいて、記憶部２２から対応する調光データを読み出し、照明制御装置３に送出する。

また、室内を移動するのが人であると判断した場合には、引き続いてその軌跡を追尾し、停止した際にその位置を記憶部２２に記憶する。

表示部２５は、例えば、タッチパネル機能を備える液晶ディスプレイから構成され、撮像装置１によって撮像した画像を表示するとともに、表示した画像上を指またはタッチペンで圧力を加えることによって、第１のテクスチャデータを設定するためのキャンセルする画像領域を指定する。

照明制御装置３は、演算部２３と共通のマイコンシステムによって構成され、判断部２４から送出された調光データを入力して、照明器具Ｌ１〜Ｌｎの点滅および明るさを制御するための調光信号を生成する。

次に、以上のように構成された本実施形態の照明システムにおいて、判断装置２の動作について説明する。図２は、判断装置２における処理手順を説明するためのフローチャートである。

まず、設定部２１において、第１のテクスチャデータの設定を開始する不図示のテクスチャ読み込み起動スイッチが押されたか否かを判定する（ステップＳ１１）。

テクスチャ読み込みスイッチ起動スイッチが押されたと判定された場合は、ステップＳ１２において、第１のテクスチャデータ設定処理のサブルーチンを実行する。

一方、テクスチャ読み込みスイッチ起動スイッチが押されていないと判定された場合は、記憶部２２に既に記憶されている第１のテクスチャデータを用いて、ステップＳ１３以降の処理を実行する。

ステップＳ１３では、演算部２３において、撮像装置１で撮像した室内の画像データを記憶部２２から順次読み出し、それらの差分を演算して室内で移動する第２のテクスチャデータかが抽出されたか否かを判定する。

判定の結果、第２のテクスチャデータが抽出された場合は、次のステップＳ１４において、移動するものが人であるか否かを判断する処理のサブルーチンを実行する。

一方、ステップＳ１３の手順で第２のテクスチャデータが抽出されなかった場合は、ステップＳ１７の手順で一定時間ディレイした後、ステップＳ１１の手順に戻る。

ステップＳ１５では、ステップＳ１４のサブルーチンを実行した結果により、室内において移動するものが人であるか否かを判断する。

判定の結果、移動するものが人である場合は、次のステップＳ１６において、室内の人数、人の居る位置などに応じて、照明器具Ｌ１〜Ｌnの点滅、調光等の照明制御を行うサブルーチンを実行する。

一方、ステップＳ１５の手順で移動するものが人でなかった場合は、ステップＳ１７の手順で一定時間ディレイした後、ステップＳ１１の手順に戻る。

次に、第１のテクスチャデータ設定処理について説明する。図３は、図２に示した第１のテクスチャデータ設定処理サブルーチンの処理手順を説明するためのフローチャートである。

まず、設定部２１において、室内を撮像した画像からキャンセルする画像領域を指定して入力する（ステップＳ１３１）。キャンセルする画像領域とは、移動するものであっても人ではない特定の物体、例えば、動き回るペットなどの小動物、首振り動作をする扇風機、移動や回転を行う機器、風によって揺れるカーテン等である。

ここで、室内を撮像した画像からキャンセルする画像領域を指定する方法について説明する。図４〜図６は、室内を撮像した画像からキャンセルする画像領域を指定する方法を説明するための説明図である。

扇風機やペット、カーテン等は、その形態や大きさ、模様などがそれぞれ異なるので，第１のテクスチャデータとして別々に設定する必要があり、そのためキャンセルする画像領域も個別に指定する。

図４は、判断装置２の一部をなす表示部２５に表示された室内の撮像画像を用いて、第１のテクスチャデータを設定するためのキャンセルする画像領域を指定する方法を示す図である。

図４において、テクスチャ読み込み起動スイッチ２６を押下した後、キャンセルする画像領域、例えば、扇風機Ｆのファン部分を指、またはタッチペン２７でなぞって圧力を加えることにより、当該領域の画像をキャンセルする画像領域として設定部２１に取り込み、第１のテクスチャデータを設定する。

図５及び図６は、キャンセルする領域を指定する他の方法を示す図であり、レーザポインタを用いてキャンセルする画像領域の対象物を直接指定する。

図５において、不図示のテクスチャ読み込み起動スイッチを押下した後に、対象物である扇風機Ｆのファン部分の周りにレーザポインタＬＰを用いて閉曲線を描き、これを撮像装置１で撮像してその画像データを設定部２１に取り込み、第１のテクスチャデータとして設定する。

同様に、図６において、キャンセルする領域である対象物のカーテンＣ上にレーザポインタＬＰで閉曲線を描き、これを撮像装置１で撮像し、判断装置２の設定部２１で認識することによって第１のテクスチャデータを設定する。

対象物の範囲を指示するレーザポインタの指示ポイントは点であるが、連続する画像上では点が連なった閉曲線となるので、閉曲線で囲まれた画像領域を演算によって抽出することは容易に可能である。

上記したこのような方法により、室内においてその形態や大きさ、模様などが異なる扇風機やペット、カーテン等を第１のテクスチャデータを設定するためのキャンセル画像領域として容易に指定することができる。

なお、レーザポインタＬＰは、判断装置２の子機，又は照明制御装置３のリモコンと一体化して構成してもよい。

図３に戻って、指定したキャンセルする画像領域を撮像装置１で追尾して撮像しながら、一定の時間間隔でキャンセル画像ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を取得し（ステップＳ１３２）、取得した画像ｉからデータＸｉｊ（ｊ＝１〜ｍ）を計算する（ステップＳ１３３）。

次いで、ステップＳ１３４において、キャンセル領域外の画像ｈ（ｈ＝！〜ｋ）を取得し、取得した画像ｈからデータＸｋｊ（ｊ＝１〜ｍ）を計算する（ステップＳ１３５）。

これらのデータから次の式を連立させ、重回帰分析によりＡｓを求める（ステップＳ１３６）。

１＝Ａ１Ｘｉｊ＋Ａ２Ｘｉｊ＋Ａ３Ｘｉｊ＋・・・＋ＡｍＸｉｊ
１＝Ａ１Ｘｉｊ＋Ａ２Ｘｉｊ＋Ａ３Ｘｉｊ＋・・・＋ＡｍＸｉｊ
１＝Ａ１Ｘｉｊ＋Ａ２Ｘｉｊ＋Ａ３Ｘｉｊ＋・・・＋ＡｍＸｉｊ
・・・
１＝Ａ１Ｘｋｊ＋Ａ２Ｘｋｊ＋Ａ３Ｘｋｊ＋・・・＋ＡｍＸｋｊ
１＝Ａ１Ｘｋｊ＋Ａ２Ｘｋｊ＋Ａ３Ｘｋｊ＋・・・＋ＡｍＸｋｊ
１＝Ａ１Ｘｋｊ＋Ａ２Ｘｋｊ＋Ａ３Ｘｋｊ＋・・・＋ＡｍＸｋｊ
・・・
但し、ｉ＝１〜ｎ、ｊ＝１〜ｍ、ｋ＝１〜ｎである。

扇風機やペット、カーテン等、第１のテクスチャデータとして設定するための対象物は、その位置や状態によって撮像装置１で撮像する画像が変化するので、記憶部２２に記憶された第１のテクスチャデータと完全には一致しない。従って、ニューラルネットワーク、ファジイアルゴリズム、重回帰分析などの手法を用いてパターン認識することで、一致の判定処理を行う必要がある。

また、第１のテクスチャデータは、画像をキャンセルする対象物の一つに対して、異なる角度から撮像して設定したものを複数用意しておいた方が、パターン認識の精度が上がる。例えば、扇風機の首を振るファンや動き回るペットなどを時系列に順次撮像し、得られた個々の画像から第１のテクスチャデータを複数設定してグループ化する。そして、このグループ化した複数の第１のテクスチャデータを記憶部２２に記憶する。

図７は、扇風機を首振り角度が異なる３つの状態で撮像して、グループ化する３つの第１のテクスチャデータを設定する場合を示す説明図である。なお、Ｕ、Ｖは、画像データにおける直交座標である。

図７に示す３つの画像群から、演算によっていくつかのパラメータを取り出す。取り出すパラメータとしては、例えば、次のようなものがある。

Ｘ１：Ｕ方向の空間周波数ピーク値
Ｘ２：Ｖ方向の空間周波数ピーク値
Ｘ３：エッジ抽出した最外周に含まれる画素面積
Ｘ４：Ｘ３の領域内の赤色の面積
Ｘ５：Ｘ３の領域内の青色の面積

同様に、キャンセル画像ではない画像からもパラメータＸ’１〜Ｘ’５を抽出する。

多変量解析で判定する場合は、以下の式（１）にＸ１〜Ｘ５を代入した際に、Ｙ＝１（キャンセル画像である）、Ｘ’１〜Ｘ’５を代入した時に、Ｙ＝０（人である）という式を立て、これを解くことによって判定する。

Ｙ＝ＡＸ１＋ＢＸ２＋ＣＸ３＋ＤＸ４＋ＥＸ５・・・（１）

次に、人の判断処理について説明する。図８は、図２に示した人の判断処理サブルーチンの処理手順を説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ１５１において、撮像装置１で撮像した画像の移動する物体から、式（１）によって求められた画像データＹを取得する。

次いで、取得した画像ＹからデータＺｊ（ｊ＝１〜ｋ）を計算する（ステップＳ１５２）。

ステップＳ２０３では、次式（２）を計算する。
Ｐ＝Ｚｊ＋Ａ２Ｚｊ＋Ａ３Ｚｊ＋Ａ４Ｚｊ＋・・・＋ＡｍＺｊ・・・（２）
但し、ｊ＝１〜ｍである。

続いて、式（２）で計算したＰの値が、０．５より大きいか否かを判定する（ステップＳ１５４）。その結果、０．５より大きい場合は、撮像装置１で撮像した画像の移動する物体は人であると判断する（ステップＳ１５５）。

一方、ステップＳ１５４の手順でＰの値が０．５より小さい場合は、撮像した画像の移動するものは人ではないと判断する（ステップＳ１５６）。

次に、ニューラルネットワークを用いて、第１のテクスチャデータの一致を判断する例について説明する。図９は、パターン認識回路を形成するニューラルネットワークを示す図である。

図９において、Ｘ１〜Ｘ５にキャンセルすべきテクスチャ群と、キャンセルすべき画像でないテクスチャからのパラメータを入れることによって、パターン一致判定のアルゴリズムが確立する。

以上説明したように、このような本発明の実施形態に係る照明システムによれば、室内における人の存否を正確に判断することができ、人がいると判断された場合、その人数と位置に応じて、照明器具の点滅および調光を適切に制御することが可能となる。

本発明の照明システムは、照明空間における人の存否を正確に判断することができ、照明器具の点滅および調光を適切に制御することが可能である効果を有し、住宅や店舗における照明システム等に有用である。

本発明の実施形態に係る照明システムの概略構成を示す図 本発明の実施形態に係る照明システムにおいて、判断装置の処理手順を説明するためのフローチャート 本発明の実施形態に係る照明システムにおいて、図２に示した第１のテクスチャデータ入力処理サブルーチンの処理手順を示すフローチャート 本発明の実施形態に係る照明システムにおいて、室内を撮像した画像からキャンセルする領域を表示部に表示された画像上で指定する方法を説明するための説明図 本発明の実施形態に係る照明システムにおいて、室内を撮像した画像からキャンセルする領域をレーザポインタを用いて指定する方法を説明するための説明図 本発明の実施形態に係る照明システムにおいて、室内を撮像した画像からキャンセルする領域をレーザポインタを用いて指定する方法を説明するための説明図 本発明の実施形態に係る照明システムにおいて、扇風機を首振り角度が異なる３つの状態で撮像して、グループ化する３つの第１のテクスチャデータを設定する場合を示す説明図 本発明の実施形態に係る照明システムにおいて、図２に示した人の判断処理サブルーチンの処理手順を説明するためのフローチャート 本発明の実施形態に係る照明システムにおいて、ニューラルネットワークを用いてパターン認識回路を形成する模式図 照明システムにおいて、人を検知する従来の方法を示す図

符号の説明

１ 撮像装置（画像センサ）
２ 判断装置
２１ 設定部
２２ 記憶部
２３ 演算部
２４ 判断部
２５ 表示部
３ 照明制御装置
Ｌ１〜Ｌｎ 照明器具

Claims (5)

1. 照明空間における人の存否に応じて、照明器具の点滅および調光を制御する照明システムであって、
   前記照明空間を時系列に順次撮像して画像データを出力する撮像装置と、
   前記画像データに基づいて、前記照明空間における人の存否を判断する判断装置と、
   前記判断装置の判断結果に応じて、前記照明器具の点滅および調光を制御する照明制御装置とを備え、
   前記判断装置は、
   前記画像データからキャンセルする第１のテクスチャデータを設定する設定部と、
   前記画像データ及び前記第１のテクスチャデータを記憶する記憶部と、
   時系列の前記画像データの差分を順次演算することにより、前記照明空間において移動する第２のテクスチャデータを抽出する演算部と、
   前記第１のテクスチャデータと前記第２のテクスチャデータの一致、不一致に応じて、前記照明空間における人の存否を判断する判断部と、
   を有する照明システム。
2. 請求項１に記載の照明システムであって、
   前記判断装置は、更に、
   前記撮像装置で撮像した画像を表示する表示部を有し、
   前記設定部は、
   前記表示部に表示した前記照明空間の画像に基づいて、前記第１のテクスチャデータを設定する照明システム。
3. 請求項１に記載の照明システムであって、
   前記設定部は、
   前記照明空間において移動する特定の物体を、前記撮像装置によって撮像することにより、前記第１のテクスチャデータを設定する照明システム。
4. 請求項３に記載の照明システムであって、
   前記設定部は、
   前記特定の物体の異なる方向から撮像した画像から、前記第１のテクスチャデータを複数設定してグループ化する照明システム。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の照明システムであって、
   前記判断部は、
   パターン認識におけるニューラルネットワーク、ファジイアルゴリズム、重回帰分析のいずれかの手法によって、前記第１のテクスチャデータと前記第２のテクスチャデータの一致、不一致を判定する照明システム。

Images