JP2010169431A - 通過検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、より高い精度で通過物を検出することができる通過検出装置を提供する。
【解決手段】通過検出装置１００は、対面して設けられる一対の本体間に形成される通路を通過する通過物を検出し、前記一対の本体のうちの一方の本体に設けられ、通路側の所定範囲の画像を撮像する撮像部５を備え、上部に前記撮像部５の光軸と異なる光軸を持つように仰角を持って設けられ、ビーム状の光を照射する第１の照明部１を備える。前記撮像部５が設置されている本体とは他方の本体の通路側にそれぞれ複数設けられ、前記撮像部５に対して光を照射する第２の照明部２を備え、前記撮像部５により撮像された画像中の前記第１の照明部１により照明される輝点の座標に基づいて前記輝点の高さを検出し、前記撮像部５により撮像された画像中の前記第２の照明部２により照射される光の座標に基づいて通路に通過物が存在するか否かを検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、所定の場所を通過する物体を検出する通過検出装置に関する。

現在、人の通行を管理するために、通行制御装置が用いられている。通行制御装置は、例えば、鉄道、空港、または施設などの特定のエリアの出入口などに設けられている。通行制御装置としての自動改札装置は、例えば、利用者の所持する情報記憶媒体を読み取り、利用者の通行の可否を判定する。通行制御装置は、通行可と判定した場合、扉を開き利用者の通行を促す。また、通行制御装置は、通行不可と判定した場合、扉を閉じて利用者の通行を阻止する。

自動改札装置では、情報記憶媒体の所持者と扉により通行を制御する人物とを対応付ける必要がある。この為に、本体の側面に利用者及び移動物体の通過状態を検出するための複数のセンサを備える自動改札装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１４０１７１号公報

上記した自動改札装置は、検知領域に人または物が存在するか否かを各センサ毎に判定する。自動改札装置は、センサにより取得する明るさのレベルが基準値以下である場合、人または物が存在すると判定するもので、これらのセンサは、自動改札装置が並べられて形成される通路の通行方向に沿って所定間隔をおいて配置されている。

自動改札装置は、隣接するセンサで基準値以下の明るさを検知した場合、同じ人物、または物をそれぞれのセンサにより検知していると判断する。これにより、上記した自動改札装置は、移動する人または物の位置を検出する。

しかし、上記した自動改札装置は、複数並べられた照明部に対応するように、光を受光する受光素子を複数備えている。この為、検出するポイントを増やすために照明部を増設する場合、受光素子も照明部と同じだけ増設する必要がある。この為、コストが嵩むという問題がある。

そこで、本発明の目的は、簡易な構成で、より高い精度で通過物を検出することができる通過検出装置を提供することにある。

本発明の一実施形態としての通過検出装置は、対面して設けられる一対の本体間に形成される通路を通過する通過物を検出する通過検出装置であって、前記一対の本体のうちの一方の本体に設けられ、通路側の所定範囲の画像を撮像する撮像部と、前記撮像部が設置されている本体の通路側の前記撮像部より上部に前記撮像部の光軸と異なる光軸を持つように仰角を持って設けられ、ビーム状の光を照射する第１の照明部と、前記撮像部が設置されている本体とは他方の本体の通路側にそれぞれ前記通路の通行方向に沿って複数設けられ、前記一方の本体に対して光を照射する第２の照明部と、前記撮像部により撮像された画像中の前記第１の照明部により照明される輝点の座標に基づいて前記輝点の高さを検出するとともに、前記撮像部により撮像された画像中の前記第２の照明部により照射される光に基づいて通路に通過物が存在するか否かを検出する検出部と、を具備する。

また、本発明の一実施形態としての通過検出装置は、対面して設けられる一対の本体間に形成される通路を通過する通過物を検出する通過検出装置であって、前記一対の本体の両方に設けられ、それぞれ通路側の所定範囲の画像を撮像する撮像部と、前記一対の本体の両方の通路側の前記撮像部より上部に前記撮像部の光軸と異なる光軸を持つように仰角を持ってそれぞれ設けられ、ビーム状の光を照射する第１の照明部と、前記撮像部が設置されている本体とは他方の本体の通路側にそれぞれ前記通路の通行方向に沿って複数設けられ、前記一方の本体の撮像部に対して光を照射する第２の照明部と、前記撮像部により撮像された画像中の前記第１の照明部により照明される輝点の座標に基づいて前記輝点までの高さを前記撮像部毎にそれぞれ検出するとともに、前記撮像部により撮像された画像中の前記第２の照明部により照明される光に基づいて通路に通過物が存在するか否かを検出する検出部と、を具備する。

この発明の一形態によれば、簡易な構成で、より高い精度で通過物を検出することができる通過検出装置を提供することができる。

図１は、一実施形態に係る通過検出装置の構成例について説明するためのブロック図である。 図２は、図１に示す通過検出装置により形成される通路を人物が通過する例について説明するための説明図である。 図３は、図１に示す通過検出装置概観を示す図である。 図４は、画像処理部により行われる画像処理について説明するための説明図である。 図５は、１対の通行制御装置により形成される通路を上部から見た図である。 図６は、１対の通行制御装置により形成される通路を通行方向から見た図である。 図７は、図１に示す通行制御装置により撮像された画像について説明するための説明図である。 図８は、１対の通行制御装置により形成される通路を通行方向から見た図である。 図９は、１対の通行制御装置により形成される通路を上部から見た図である。 図１０は、図１に示す通行制御装置の動作について説明するためのフローチャートである。 図１１は、通行制御装置の他の例の概観を示す図である。 図１２は、通行制御装置のさらに他の例の概観を示す図である。 図１３は、通行制御装置のさらに他の例の概観を示す図である。 図１４は、通行制御装置のさらに他の例の概観を示す図である。 図１５は、１対の通行制御装置により形成される通路を上部から見た図である。 図１６は、１対の通行制御装置により形成される通路を通行方向から見た図である。 図１７は、１対の通行制御装置により形成される通路を上部から見た図である。 図１８は、図１５乃至図１７に示す通行制御装置により撮像された画像について説明するための説明図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る通過検出装置について詳細に説明する。

図１は、第１の実施形態に係る通過検出装置１００の構成例について説明するためのブロック図である。

図１に示すように、通過検出装置１００は、第１の照明部１、第２の照明部２、照明制御部４、撮像部５、撮像制御部６、画像入力部７、画像処理部８、および制御部９などを備えている。画像入力部７、画像処理部８、及び制御部９は、バス１０などを介して互いに接続されている。

図２は、図１に示す通過検出装置１００の一対の本体１０１、１０２により形成される通路を人物が通過する例について説明するための説明図である。

図３は、図１に示す通過検出装置１００の概観を示す図である。

第１の照明部１は、図３に示すように、通過検出装置１００の一方の本体１０１の通路側に設置される。第１の照明部１は、例えば、指向性を有する近赤外の光を発するＬｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ）などにより構成される。第１の照明部１は、仰角をもった状態で通過検出装置１００の一方の本体１０１の通路側に設置される。即ち、第１の照明部１は、指向性を有する近赤外の光を所定の角度で発する。

なお、第１の照明部１は、集光レンズなどを備えている。第１の照明部１から発せられる光は、集光レンズにより集光される。第１の照明部１から発せられる光は、最大距離（一対の本体１０１、１０２により形成される通路の幅程度）において照射範囲の半径が数ｃｍ程度のビーム状である。

第２の照明部２は、撮像部５が設置されている本体とは反対側の他方の本体１０２の通路側で、かつ撮像部５の設置位置よりも下方に複数水平に並べられた状態で設置される。第２の照明部２は、一対の本体１０１，１０２により形成される通路の通行方向に沿って水平に複数配列される。第２の照明部２は、例えば、近赤外の光を発するＬＥＤなどを備えている。また、第２の照明部２は、図示しない拡散板を備えている。即ち、ＬＥＤから発せられた光は、拡散板により拡散され、対面側の一方の本体１０１に設置されている撮像部５に入射する。

照明制御部４は、第１の照明部１及び第２の照明部２の点灯のタイミング、及び照射強度を制御する。照明制御部４は、例えば、カウンターＩＣを実装した電気基板などを備えている。照明制御部４は、第１の照明部１及び第２の照明部２に流す電流のＯＮとＯＦＦとを切り替えることにより、照明が点灯するタイミングを制御する。また、照明制御部４は、電流値を調整することにより、照明の発光強度を変えることができる。

撮像部５は、図３に示すように、通過検出装置１００の一方の本体１０１の通路側に設置される。撮像部５は、例えば、ＣＣＤ、またはＣＭＯＳなどのエリアイメージセンサを備えたカメラなどを備えている。撮像部５は、レンズなどの光学系により受光した光をエリアイメージセンサに結像させる。上記のエリアイメージセンサの各画素は、受光した光を電気信号、即ち画像に変換し、ディジタル信号として出力する。また、撮像部５の備えるカメラがアナログカメラである場合、例えば、Ａ／Ｄ変換器により信号をディジタル化して出力する。

撮像制御部６は、撮像部５による撮像のタイミングの制御を行う。また、撮像制御部６は、撮像部５のエリアイメージセンサのゲインなどの制御を行う。撮像制御部６は、複数のカメラを用いた場合に、それぞれのカメラの水平同期信号や垂直同期信号を共通化することにより当該カメラの同時性を保証することが可能である。撮像制御部６の同時性は、例えば、パルスジェネレータにより同期信号を分配するなどして実現が可能である。また、撮像制御部６は、照明制御部４と信号の同期を取ることにより、第１の照明部１及び第２の照明部２の点灯のタイミングに同期させて撮像部５による撮像を行うことができる。

画像入力部７は、撮像部５により取得された画像を逐次取り込む。画像入力部７は、例えば、画像を一時的に保存するメモリ、及びタイミング信号発生部などを備えている。タイミング信号発生部は、画像を取り込むタイミンングを制御するためのタイミング信号を発生させる。

画像処理部８は、画像入力部７により入力された画像に対して種々の画像処理を行う。例えば、画像処理部８は、入力画像に対して２値化処理、及びラベリング処理を施す。さらに、画像処理部８は、ラベリング処理によりラベリングされた各領域の重心をそれぞれ特定する。

制御部９は、照明制御部４、撮像制御部６、画像処理部８の動作を総合的に制御する。制御部９は、記憶手段として機能するメモリを備えている。メモリは、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び不揮発性メモリなどにより構成される。ＲＯＭは、制御用のプログラム、および制御データなどを予め記憶している。また、ＲＡＭは、ワーキングメモリとして機能し、制御部９が処理中のデータなどを一時保管する。不揮発性メモリは、本装置の処理結果などを記憶する。

制御部９は、画像処理部８により特定した重心の位置に基づいて、通過検出装置１００の本体から対象物までの距離を算出する。

図４は、画像処理部８により行われる画像処理について説明するための説明図である。図４（Ａ）は、画像入力部７から入力される入力画像の例を示す図である。画像処理部８は、図４（Ａ）に示すような画像が入力された場合、入力画像に対して２値化処理を行う。即ち、画像処理部８は、図示しないメモリに記憶されている閾値と入力画像の各画素の値とを比較し、閾値未満の画素を「０（暗）」、閾値以上の画素を「１（明）」に置き換える。

なお、ここでは、第１の照明部１からの照射光が通路を通過している人物によって反射される箇所および第２の照明部２による照明箇所が「明」になり、その他の箇所が「暗」になるような閾値がメモリに設定されている。上記した２値化処理により、図４（Ｂ）に示すような画像が得られる。図４（Ｂ）は、２値化処理が施された画像の例を示す図である。

次に、画像処理部８は、２値化を施した画像に対してラベリング処理を行う。即ち、画像処理部８は、図４（Ｂ）に示す画像において「明」となっている画素でラベルを付加していない画素を一つ見つけ、ラベルを付加する。画像処理部８は、ラベルを付加した画素に連結している４近傍の画素のうちの「明」の画素に同じラベルを付加する。

この処理を画像全体に行うことにより、「明」の領域（輝点）をグループとして分類する。上記したラベリング処理により、図４（Ｃ）に示すようなデータが得られる。図４（Ｃ）は、ラベリング処理により画素毎に付加されたラベル情報の例を示す図である。図では４つの領域が照明位置として検出されている。

なお、本実施形態では、「明」の画素の４近傍の画素にラベルを付加するようにラベリング処理を行ったが、これに限定されない。ラベリング処理は、如何なる範囲で行われてもよい。照明のサイズ、照明の光の均一度、ノイズの影響などにより画素にばらつきが出る可能性があるため、ラベリング処理を行う範囲は、例えば、周囲８画素、または周囲２４画素など、適宜設定することができる。

画像処理部８は、ラベル情報に基づいて、各グループの重心を算出する重心算出処理を行う。即ち、画像処理部８は、領域内の各画素の座標と画素数とに基づいて、各照明の中心の座標（重心）を求める。

図４（Ｄ）は、ラベリング処理により分類された１つの領域を示す図である。図４（Ｄ）に示すように、分類された領域の中に５つの画素が存在している。この領域の重心の座標を（Ｘｃ、Ｙｃ）とし、領域内の各画素の座標を（Ｘｉ、Ｙｉ）とし、領域内の画素数をｎとした場合、下記の数式１及び数式２が成り立つ。

上記の数式１及び数式２により、重心（Ｘｃ、Ｙｃ）を特定することができる。

次に、本装置から対象物までの距離の求め方について説明する。本実施形態では、三角測距の原理を用いて本装置から対象物までの距離を求める方法について説明するが、距離を求める方法は、他の如何なる方法であってもよい。

図５及び図６は、１対の本体１０１、１０２により形成される通路を対象物（人物）が通過する例について説明するための説明図である。
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、１対の本体１０１、１０２により形成される通路を上部から見た図である。
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、１対の本体１０１、１０２により形成される通路を通行方向から見た図である。

なお、図５（Ａ）及び図６（Ａ）は、本体１０１から人物までの距離が近い場合について示している。また、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）は、本体１０１から人物までの距離が遠い場合について示している。

図５（Ａ）及び図６（Ａ）に示すように、人物が撮像部５の撮像範囲内に存在している場合、即ち、人物が通路を通過している場合、本体１０２の通路側に設置されている第２の照明部２からの光が人物の位置に応じて遮断されるとともに、第１の照明部１が人物を照射している。図５（Ａ）及び図６（Ａ）に示すような位置を人物が通行しているときは、撮像部５により撮像をした場合、図７（Ａ）に示すような画像が撮像される。また、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）に示すような位置を人物が通行しているときは、撮像部５により撮像をした場合、図７（Ｂ）に示すような画像が撮像される。

制御部９は、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示す入力画像に基づいて通路に通過物が存在するか否かを判定するとともに、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示す入力画像に基づいて本体から人物までの距離、及び第１の照明装置による人物の照明位置の高さを検出する。

図７（Ａ）は、図５（Ａ）及び図６（Ａ）に示す例において撮像された画像について説明するための説明図である。図７（Ｂ）は、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）に示す例において撮像された画像について説明するための説明図である。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示す点Ｆは、撮像部５の画面の中心点である。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、中心点Ｆより上側に、第１の照明部１により照明されている輝点Ｐが写りこんでいる。また、中心点Ｆより下側に、第２の照明部２により照明されている輝点Ｓが写りこんでいる。なお、第２の照明部２は、撮像部５が設置されている本体と対面する他方の本体１０２の通路側に複数並べられている為、輝点Ｓが複数写りこんでいる。

図７（Ａ）に示すように、図５（Ａ）及び図６（Ａ）に示す例では、人物が一方の本体１０１に近い為、第１の照明部１による輝点Ｐが中心点Ｆから離れて写り込んでいる。また、図７（Ｂ）に示すように、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）に示す例では、人物が一方の本体１０１から遠い為、第１の照明部１による輝点Ｐが中心点Ｆに近く写り込んでいる。なお、第２の照明部２による輝点Ｓは、遮蔽物の有無によって輝点の有無の差が出る。しかし、画像に移りこむ位置は常に同じである。即ち、制御部９は、画像中の所定の位置に輝点Ｓが存在するか否かを判定することにより、遮蔽物（通過物）の有無を判定する。

また、上記したように、本体１０１と対象物との距離によって、画像に移り込む輝点Ｐの座標が変化する。即ち、制御部９は、輝点Ｐの座標に基づいて、本体１０１と通過物と本体の距離を逆算により求めることができる。また、制御部９は、輝点Ｐの座標に基づいて、対象物における照明位置の高さを逆算により求めることができる。

図８は、１対の本体１０１、１０２により形成される通路を通行方向から見た図である。図９は、１対の本体１０１、１０２により形成される通路を上部から見た図である。図９に示すように、第２の照明部２は、距離Ｗａの間隔をあけて設置されている。なお、図９に示す例では、簡略化して第２の照明部２を２個のみ記載している。ここでは、第１の照明部１による照明に基づいて、本体１０１と対象物と本体の距離、及び対象物における照明位置の高さを算出する方法について説明する。

まず、撮像部５から人物までの距離Ｌａを求める。なお、カメラ位置とは、カメラの中心点を示す。

第１の照明部１の照射方向と水平とが成す角（照射角）をθＬとする。また、照明位置Ｐと撮像部５とを結ぶ線と水平とが成す角をθａとする。またさらに、第１の照明部１と撮像部５との高さ方向の距離をＤｓとする。この場合、下記の数式３が成り立つ。

tan（θa）＝（La・tanθL＋Ds）／La ・・・（数式３）
ここで、撮像部５から撮像部５の光軸方向（中心点Ｆの方向）のある点Ｆ´までの距離をＬｃとし、撮像部５の光軸と水平とが成す角をθelとする。また、距離Ｌｃにおける光軸方向と直行する方向のＦ´点での面をフレーム面とし、撮像部５と照明位置Ｐとを結ぶ線の延長線とフレーム面とが交わる点をＰ´とする。この場合、点Ｐ´と点Ｆ´との距離Ｄａは、下記の数式４のように表される。

Lｃ・tan(θa-θel）=Dａ ・・・（数式４）
ここで、撮像部５の画角をθｖｅｒとする。またさらに、撮像部５の光軸とで１／２θｖｅｒの角度を成す直線とフレーム面とが交わる点をＲ´とする。この場合、点Ｒ´と点Ｆ´との距離（垂直方向の画像フレーム幅の１／２の距離）Ｄｖｅｒは、下記の数式５のように表される。

Dver=Lc・tan(θver/2) ・・・（数式５）
図７Ａ及び図７Ｂに示す画像のＸ軸方向（横方向）のピクセル数を２Ｎｈｏｒとし、図７Ａ及び図７Ｂに示す画像のＹ軸方向（縦方向）のピクセル数を２Ｎｖｅｒとする。また、図７Ａ及び図７Ｂに示す画像において、照明位置Ｐの重心と中心点Ｆとの距離（ピクセル数）をＮ１とする。この場合、距離Ｄｖｅｒと距離Ｄａとの間に、下記の数式６のような関係が成り立つ。

Da／Dver=Ｎ１／Ｎver ・・・（数式６）
上記の数式３乃至数式６をＬａについて解くと、下記の数式７のように表される。

La=Ds・（C1・tanθel-１）／［C1・（１＋tanθL・tanθel）+ tanθel- tanθL］
・・・（数式７）
なお、C1は、下記の数式８により表される。

C1=N1・tan(θver/2)／Ｎver ・・・（数式８）
θel、θL、θver及びDsは、第１の照明部１及び撮像部５の設置状態などの条件に基づく定数である。また、N1／Nverは、画像から得られる値である。この為、通過検出装置１００の制御部９は、撮像部５により取得した画像に基づいて、撮像部５から照明位置Ｐまでの水平方向の距離Ｌａを算出することができる。

次に照明位置Ｐの高さＤｈを算出する。撮像部５の設置位置の高さをＤｃａｍとすると、照明位置Ｐの高さＤｈは、下記の数式９により算出される。

Dh=Dcam+ La・tanθL＋Ds ・・・（数式９）
上記したように、通過検出装置１００の制御部９は、撮像部５により撮像した画像に写りこんでいる第１の照明部１により照明されている照明位置Ｐの重心の座標と中心点Ｆとの距離に基づいて、通過する人物（対象物）の照明位置の高さＤｈ、及び、撮像部５との水平方向の距離Ｌａを求めることができる。

自動改札装置においては身長が１２５ｃｍ以上の人物は大人であると判定しているため、Ｄｈが略１２５ｃｍとなるように第１の照明部１の仰角を設定することにより、撮像部５の画像内に輝点Ｓの存在しない（人物が存在）状態で輝点Ｐが存在すると大人と判定し、輝点Ｐが存在しないと小児と判定することができる。

また、上記したように距離Ｌａを１対の本体１０１、１０２の両側からそれぞれ算出することにより、対象物の厚みＬｗをも算出することができる。すなわち、一方の本体１０１から対象物までの距離をＬａ１、他方の本体１０２から対象物までの距離をＬａ２とする。また、１対の本体１０１、１０２の間隔がＬｍであるとする。この場合、対象物の厚さＬｗは、Ｌｗ＝Ｌｍ−（Ｌａ１＋Ｌａ２）という式により求めることができる。これにより、例えば、カバンなどの厚さが薄いものを人であると誤認することを防ぐことができる。

次に、第２の照明部２に関する処理について説明する。

上記したように、第２の照明部２による輝点Ｓは、撮像部５により撮像される画像中の常に同じ位置に写りこむ。しかし、第２の照明部２と撮像部５との間に通過物が存在する場合、輝点Ｓは写りこまない。制御部９は、画像中の所定の位置に輝点Ｓが存在するか否かに基づいて、通過物の有無を検知する。即ち、制御部９は、所定の位置に全ての輝点Ｓが存在すると判断した場合、通路に通過物が存在しないと判断する。また、制御部９は、所定の位置に輝点Ｓが存在しないと判断した場合、通路に通過物が存在すると判断する。

即ち、制御部９は、撮像した画像に基づいて通過物の通過状態、及び、通過物の有無を検出する検出部として機能する。

なお、所定位置に輝点Ｓが存在するか否かの判断を１画素について行う場合、ノイズの為に正確な判定が行われない場合がある。そこで、判定する照明の位置座標が１画素だけの場合、近傍の複数（例えば８近傍）の画素の値の平均値に基づいて輝点Ｓの有無の判定を行ってもよい。

この構成により、例えば、反射率の低い通過物などの、第１の照明部１からの照明では検出することができない通過物を検出することができる。この結果、簡易な構成で、より高い精度で通過物を検出することができる通過検出装置を提供することができる。

上記したように、撮像部５により取得した画像を解析することにより、撮像部５から対象物までの距離及び照明位置の高さを算出したが、上記した方法に限定されない。例えば、Ｎ１の座標と距離及び高さとの関係を予め算出し、ルックアップテーブルを作成してもよい。この場合、通過検出装置１００は、画像中の照明の座標に基づいてルックアップテーブルを参照し、対象物までの距離、及び対象物の照明位置の高さを認識することができる。また、レンズの歪みを補正する機能を追加することも可能である。

図１０は、図１に示す通過検出装置１００の動作について説明するためのフローチャートである。
まず、通過検出装置１００は、撮像部５により画角内の画像を取得する（ステップＳ１１）。

通過検出装置１００の画像処理部８は、撮像部５により画像が入力された場合、入力画像に対して２値化処理を行う（ステップＳ１２）。即ち、画像処理部８は、閾値と入力画像の各画素の値とを比較し、閾値未満の画素を「暗」、閾値以上の画素を「明」に置き換える。

画像処理部８は、２値化を施した画像に対してラベリング処理を行う（ステップＳ１３）。即ち、画像処理部８は、隣接する「明」の画素に同じラベルを付する処理を、２値化処理を施した画像全体に施す。

画像処理部８は、ラベリング処理を施した画像に基づいて、各グループの重心点を算出する重心算出処理を行う（ステップＳ１４）。即ち、画像処理部８は、領域内の各画素の座標と画素数とに基づいて、各照明の中心の座標（重心）を求める。

次に、通過検出装置１００の制御部９は、第１の照明部１により照明される輝点Ｐの座標に基づいて撮像部５と対象物との距離Ｌａ、及び照明位置Ｐの高さＤｈを算出する上側演算処理を行う（ステップＳ１５）。

即ち、制御部９は、画像に基づいて、中心点Ｆと輝点Ｐとの間のピクセル数Ｎ１を算出する。制御部９は、Ｎ１を用いて上記の数式７及び数式８を解くことにより、撮像部５から照明位置Ｐまでの水平方向の距離Ｌａを算出することができる。また、Ｌａの値を用いて数式９を解く事により、照明位置Ｐの高さＤｈを算出することができる。

なお、上記のステップＳ１５の処理を対面側の通過検出装置１００からも行うことにより、対象物の厚さＬｗも算出することができる。

次に、通過検出装置１００の制御部９は、第２の照明部２により照明される輝点Ｓの座標に基づいて通路を通過する通過物の有無を判定する下側演算処理を行う（ステップＳ１６）。

制御部９は、通過物が存在しない場合に輝点Ｓが写りこむ座標を例えば内部のメモリなどに予め記憶している。制御部９は、２値化された画像において、記憶している座標の画素を参照し、「明」であるか否かを判定する。参照した画素が「明」である場合、制御部９は、輝点が存在すると判断して通路に通過物が存在しないと判定する。また、参照した画素が「暗」である場合、制御部９は、輝点が存在しないと判断して通路に通過物が存在すると判定する。

なお、制御部９は、輝点Ｓが写り込む座標の画素の明暗に基づいて通路に通過物が存在するか否か判定する構成として説明したが、この構成に限定されない。通過物が存在しない場合に撮像された画像と入力画像とを比較する構成であってもよい。この場合、制御部９は、入力画像と通過物が存在しない場合に撮像された画像とで比較を行い、差が検出される場合、通路に通過物が存在すると判定する。なお、比較に用いられる、通過物が存在しない場合に撮像された画像は、例えば制御部９のメモリに予め格納されている。

制御部９は、検出した処理結果（距離Ｌａ、高さＤｈ、及び通過物の有無）を、画像処理部８内のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に書き込む（ステップＳ１７）。ここで、撮像部５により取得した１枚の画像に対する処理が終了する。

上記したように、通過検出装置１００は、撮像部５により撮像した画像に写りこんでいる第１の照明部１により照明されている照明位置Ｐの重心の座標と中心点Ｆとの距離に基づいて、撮像部５及び第１の照明部１の設置条件などにより定まる数式を解く事により、通過する人物（対象物）の高さがＤｈ以上か否か、及び、撮像部５と照明位置Ｐとの水平方向の距離Ｌａを求めることができる。また、通過検出装置１００は、第２の照明部２による輝点Ｓが入力画像に写り込んでいるか否かを判定し、１対の本体１０１、１０２により形成される通路に通過物が存在するか否か判定する。この結果、簡易な構成で、より高い精度で通過物を検出することができる通過検出装置を提供することができる。

なお、上記した実施形態では、通過検出装置１００は、仰角を持って設置された１つの第１の照明部１と、前記第１の照明部１が設置されている本体と対面する本体の通路側に水平に複数配列された第２の照明部２とを備えているとして説明したが、この構成に限定されない。この構成は、最低限の構成であり、照明の数をさらに増やしてもよい。

図１１は、通過検出装置１００の他の例の概観を示す図である。図１１に示すように、通過検出装置１００は、第１の照明部１を複数備え、これら複数の第１の照明部１は、それぞれ異なる仰角で設置されている。このように異なる仰角で複数の第１の照明部１を設置することにより、検出することができる対象物の高さに幅を持たせることができる。

図１２は、通過検出装置１００のさらに他の例の概観を示す図である。図１２に示すように、通過検出装置１００は、第１の照明部１を複数備え、これら複数の第１の照明部１は、通路の通行方向に沿って複数設置されている。即ち、このように通行方向に沿って複数の第１の照明部１を配列することにより、通過検出装置１００は、対象物の高さを複数の位置で検出することができる。

図１３は、通過検出装置１００のさらに他の例の概観を示す図である。図１３に示すように、通過検出装置１００は、第２の照明部２を複数列備えている。即ち、通過検出装置１００は、異なる高さにそれぞれ水平に配列された複数の第２の照明部２を備えている。このように第２の照明部２を複数列配列することにより、通過検出装置１００は、異なる高さで対象物の存在を検出することができる。

図１４は、通過検出装置１００のさらに他の例の概観を示す図である。図１４に示すように、通過検出装置１００は、第２の照明部として、ライン状の連続的な平行照明１１を備えている。このように第２の照明部として平行照明１１を用いることにより、水平方向の分解能を上げることができる。

本実施例では、第２の照明部２が撮像部５と反対側の本体に設置されているとして説明したが、これに限定されない。通路を形成する通過検出装置１００の両方が撮像部５及び第２の照明部２を備えていてもよい。

図１５乃至図１７は、通路を形成する通過検出装置１００の両方の本体１０１、１０２に光源及び撮像部５を備える例について説明するための説明図である。

図１５は、１対の本体１０１、１０２により形成される通路を上部から見た図をそれぞれの本体の機能を分解して説明するための図である。図１６は、１対の本体１０１、１０２により形成される通路を通行方向から見た図をそれぞれの本体の機能を分解して説明するための図である。また、図１７は、通路を形成する両方の本体１０１、１０２に光源及び撮像部５を備える通過検出装置１００について説明するための説明図である。

図１７に示すように、通過検出装置１００の一方の本体（第１の本体）１０１には、第１の照明部１、第２の照明部２、及び撮像部５を備えており、他方の本体（第２の本体）１０２にも、第１の照明部１、第２の照明部２、及び撮像部５を備えている。

なお、図１５（Ａ）及び図１６（Ａ）は、第２の本体１０２の第２の照明部２について説明するための図である。また、図１５（Ｂ）及び図１６（Ｂ）は、第１の本体１０１の第２の照明部２について説明するための図である。

図１５及び図１６に示すように、人物が撮像部５の撮像範囲内に存在している。第１の照明部１が人物を照射している。また、第２の本体の通路側に複数設置されている第２の照明部２からの光が人物の立ち位置に応じて遮断される。

即ち、図１５及び図１６に示す例において、人物がＡの位置に立っている場合、図１８（Ａ）及び図１８（Ｄ）に示すような画像がそれぞれの撮像部５により撮像される。また、図１５及び図１６に示す例において、人物がＢの位置に立っている場合、図１８（Ｂ）及び図１８（Ｅ）に示すような画像がそれぞれの撮像部５により撮像される。また、図１５及び図１６に示す例において、人物がＣの位置に立っている場合、図１８（Ｃ）及び図１８（Ｆ）に示すような画像がそれぞれの撮像部５により撮像される。なお、図１８（Ａ）乃至図１８（Ｃ）は、一方の本体１０１の撮像部の画像、図１８（Ｄ）乃至図１８（Ｆ）は他方の本体１０２の撮像部の画像を示している。

図１８（Ａ）乃至図１８（Ｆ）に示すように、画像中央より上側に、第１の照明部１により照明されている輝点Ｐが写りこんでいる。また、画像中央より下側に、第２の照明部２により照明されている輝点Ｓが写りこんでいる。なお、第２の照明部２による輝点Ｓは、第２の照明部２が通過検出装置１００の本体の通路側に複数並べられている為、複数写りこんでいる。なお、第２の照明部２は、撮像部５と対面する本体に設置されている光源である。この為、第２の照明部２による輝点Ｓは、常に画像の所定の位置に写り込む。

図１８（Ａ）は、図１５（Ａ）及び図１６（Ａ）に示す例において、人物がＡの位置に立っている例において一方の本体１０１の撮像部５で撮像された画像について説明するための説明図である。この場合、人物が撮像部５に近い為、輝点Ｐが画像中央から離れて写り込んでいる。また、写り込む輝点Ｓの数が少ない。

図１８（Ｃ）は、図１５（Ａ）及び図１６（Ａ）に示す例において、人物がＣの位置に立っている例において本体１０１の撮像部５で撮像された画像について説明するための説明図である。この場合、人物が撮像部５から遠い為、輝点Ｐが画像中央の近くに写り込んでいる。また、写り込む輝点Ｓの数が多い。

図１８（Ｂ）は、図１５（Ａ）及び図１６（Ａ）に示す例において、人物がＢの位置に立っている例において本体１０１の撮像部５で撮像された画像について説明するための説明図である。この場合、人物が１対の本体の中間に存在する為、図１８（Ａ）に示す例と図１８（Ｃ）に示す例との中間の結果となる。

図１８（Ｄ）は、図１５（Ｂ）及び図１６（Ｂ）に示す例において、人物がＡの位置に立っている例において他方の本体１０２の撮像部５で撮像された画像について説明するための説明図である。この場合、人物が撮像部５に近い為、輝点Ｐが画像中央から離れて写り込んでいる。また、写り込む輝点Ｓの数が少ない。

図１８（Ｅ）は、図１５（Ｂ）及び図１６（Ｂ）に示す例において、人物がＣの位置に立っている例において本体１０２の撮像部５で撮像された画像について説明するための説明図である。この場合、人物が撮像部５から遠い為、輝点Ｐが画像中央の近くに写り込んでいる。また、写り込む輝点Ｓの数が多い。

図１８（Ｆ）は、図１５（Ｂ）及び図１６（Ｂ）に示す例において、人物がＢの位置に立っている例において本体１０２の撮像部５で撮像された画像について説明するための説明図である。この場合、人物が１対の本体の中間に存在する為、図１８（Ｄ）に示す例と図１８（Ｆ）に示す例との中間の結果となる。

上記したように、通路を形成する通過検出装置１００の両方の本体にそれぞれ第１の照明部１、第２の照明部２、及び撮像部５を設置する。これにより、例えば、人がどちらかの本体に寄って歩行することにより撮像部５における死角が大きくなる場合であっても、反対側の本体に設置されている撮像部５により第２の照明部２による照明を撮像することができる。この結果、通過検出装置１００は、安定して通過を検出することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

なお、撮像部５と対面する本体に設けられている第２の照明部２は、拡散光を射出するとしたがこの構成に限定されない。第２の照明部２は、指向性を有する光を射出する構成であってもよい。この場合、第２の照明部２は、撮像部５の光学系に対して光を射出するような角度で設置される。

１…第１の照明部、２…第２の照明部、４…照明制御部、５…撮像部、６…撮像制御部、７…画像入力部、８…画像処理部、９…制御部、１０…バス、１１…平行照明、１００…通過検出装置。

Claims (5)

1. 対面して設けられる一対の本体間に形成される通路を通過する通過物を検出する通過検出装置であって、
   前記一対の本体のうちの一方の本体に設けられ、通路側の所定範囲の画像を撮像する撮像部と、
   前記撮像部が設置されている本体の通路側の前記撮像部より上部に前記撮像部の光軸と異なる光軸を持つように仰角を持って設けられ、ビーム状の光を照射する第１の照明部と、
   前記撮像部が設置されている本体とは他方の本体の通路側にそれぞれ前記通路の通行方向に沿って複数設けられ、前記一方の本体に対して光を照射する第２の照明部と、
   前記撮像部により撮像された画像中の前記第１の照明部により照明される輝点の座標に基づいて前記輝点の高さを検出するとともに、前記撮像部により撮像された画像中の前記第２の照明部により照射される光に基づいて通路に通過物が存在するか否かを検出する検出部と、
   を具備することを特徴とする通過検出装置。
2. 対面して設けられる一対の本体間に形成される通路を通過する通過物を検出する通過検出装置であって、
   前記一対の本体の両方に設けられ、それぞれ通路側の所定範囲の画像を撮像する撮像部と、
   前記一対の本体の両方の通路側の前記撮像部より上部に前記撮像部の光軸と異なる光軸を持つように仰角を持ってそれぞれ設けられ、ビーム状の光を照射する第１の照明部と、
   前記撮像部が設置されている本体とは他方の本体の通路側にそれぞれ前記通路の通行方向に沿って複数設けられ、前記一方の本体の撮像部に対して光を照射する第２の照明部と、
   前記撮像部により撮像された画像中の前記第１の照明部により照明される輝点の座標に基づいて前記輝点までの高さを前記撮像部毎にそれぞれ検出するとともに、前記撮像部により撮像された画像中の前記第２の照明部により照明される光に基づいて通路に通過物が存在するか否かを検出する検出部と、
   を具備することを特徴とする通過検出装置。
3. 前記第１の照明部は前記通路の通行方向に沿って複数設けられ、
   前記検出部は、前記撮像部により撮像された画像中の前記第１の照明部により照明されるそれぞれの輝点の座標に基づいて前記輝点までの高さを複数個所で検出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の通過検出装置。
4. 前記検出部は、前記撮像部により撮像された画像中の前記第１の照明部により照明されるそれぞれの輝点の座標に基づいて前記撮像部から輝点までの水平方向の距離をさらに検出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の通過検出装置。
5. 前記検出部は、前記撮像部により撮像された画像中の前記第１の照明部により照明されるそれぞれの輝点の座標に基づいて前記撮像部から輝点までの水平方向の距離を前記撮像部毎にそれぞれ検出するとともに、前記一対の本体間の距離と前記検出された前記撮像部から輝点間での水平方向の距離とに基づいて本体間方向の通過物の厚みをさらに検出することを特徴とする請求項２記載の通過検出装置。

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