JP2010170907A - 照明システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源と、画像を検出する画像センサ100と、画像センサ100に近接して設けられたミラー101と、画像センサ100の出力から、検知結果を算出する演算部と、前記演算部の演算結果から、前記光源の点滅・調光を決定する判断部と、前記判断部の結果を受けて前記光源を予め設定されたシーンに応じた点灯制御する制御部とを有する照明システムであって、前記演算部は、画像センサ100による直視画像およびミラー101に反射される反射画像を演算し、これらの視差から各画像の3次元座標値を算出するように構成され、前記判断部は、3次元画像に基づき、輝度の動きが表面以外で発生している場合に、人であると判断する。
【選択図】図1
Description
画像センサ1による人の検知は一般的に、図6に示すように、一定時間間隔をおいて撮像した2つ以上の画像を比較して変化のある部分、すなわち、移動しているとみなせる一定の画素の塊を特定することによって行われる。人が移動した後に静止した場合には上記手順では、人が存在するにもかかわらず検知できないことになるので、以前に動いていた画素塊Mは静止しても人であると判断するというような判断回路を導入することによってこれを回避している。
・画像の予め定めた部分における可視光の放射値
・画像の色温度値
・画像の放射値間のコントラスト
・動き検出手段を有している
・物体認識手段を有している
・遠隔制御装置により放出される信号に反応しうる
上記装置では、カメラの画像中で見える窓の位置を、あらかじめ特定し、その位置付近で光が観測された場合に、通常の処理系統から排除し照明器具の誤動作を防止するようになっている。また、光度のスレッシュレベル(基準値)を設定し、スレッシュレベルを超えるか超えないかで照明器具の制御を変える方法がとられ、例えば光度がスレッシュレベルを超えると処理系統から排除し照明器具の誤動作を防止するように構成されている。
1)照明器具が点滅する時点で発生、消滅する什器や家具の影
2)照明器具が点滅する時点で発生、消滅する床の光沢による照明器具の映りこみ
3)複数の照明器具が点灯しその中の照明器具が調光するときに、物体は動いていないのに複数灯の照度バランスによって、成長したり、縮小したりする影の動き
そこで、部屋の形状や照明器具の位置、器や家具の位置情報を判断回路に与えることができれば、影の位置や映りこみを予測して回避できるが、そのためには使用される部屋に応じて3次元的データ入力が必要であり実用的であるとは言い難い。また、什器の移動や模様替え時にも対応が困難である。
図8−9はリビング・ダイニングの例で、天井中央付近に設置された画像センサ100によって、室内の人の在/不在を判断している。図8は部屋断面図、図9は画像センサ100から俯瞰した画像模式図である。部屋全体を俯瞰するには広角レンズまたは魚眼レンズが好ましく、実際の画像は歪んで見えるがここでは簡単のため歪みを除いた模式図としている。この例において、部屋は、ダイニング部Rdとリビング部Rlに分割して認識されており、それぞれの部分の人の在/不在に応じて、照明器具L1、L2で照射される。
今リビングには人Mが在室しており照明器具L2が点灯しており、照明器具L1は消灯状態である。
このとき、人Mが図9における矢印のように移動したとすると、それに伴って影MSも移動する。画像センサ100がこの影の動きを検知すると、ダイニング部Rdに人が存在すると判断し、照明器具L1が誤って点灯することになる。
また、各照明器具の点滅は居住者の在室状況に応じるので、器具は単独で点灯するとは限らず、一灯で発生していた影も他の器具からの照射によって薄められたり消えたりすることもある。
このため、この影の変化を、人の移動を誤判断する可能性もある。
またテーブルやソファなどの光沢のある什器があっても同様に映りこみが発生する。
照明器具L3が一定の明るさで点灯しておれば問題ないが、リビング部Rlへの人の出入りに応じて消灯から点灯に変わる瞬間や、調光によって徐々に明るさが変化する場合には、一定間隔で画像を取り込んで前後の画像の差分で人の動きを判定する従来のシステムではダイニング部Rdにも人が存在すると判断してしまい、誤動作の原因となる。
そこで、何らかの方法で部屋・什器・家具などの表面の3次元的形状情報を保持しておき、それらの3次元表面上とは異なる空間座標で輝度塊の移動を検知したときのみに、人間を感知したと判断することができれば、前述までの誤動作は回避することができると考えられる。
(1)3次元情報を事前に3次元CADデータなどで入力しておく
(2)カメラを2台使って、両者の視差情報から奥行きを判断し、3次元データを自動的に得る。
(3)一台のカメラを移動させて複数の画像を取ることによって、視差画像を得、3次元データを得る(特許文献3)。
(1)の方法では個々の住宅に対するデータ入力に多大な工数を必要とし、家具の配置換えなどにも柔軟に対応し難い。
(2)の方法は配置換えに柔軟に対応できるが、カメラが2台になるためにコストがかかる。
(3)の方法は、カメラを機械的に移動させる手段が必要で、機構の信頼性、カメラ移動時の静粛性、移動機構のコストなどが課題である。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであって、画像センサを移動したり、複数設けたりすることなく、単一の画像センサを用いて誤動作なく効率よく人を検知し、照明器具群の制御を行うもので、影に起因する誤動作、人以外の移動物体などの誤検知を低減し、信頼性の高い点灯制御を行うことの可能な照明制御システムを提供することを目的とする。
外光の入射や影により像は、床面上に創出されたものであることから、高さはない。そこで、画像センサにより撮影された映像に検出された輝度変化(オブジェクト)の高さ情報を取得する点に着目し、ユーザの動きによる輝度変化と外光の入射や影の生起による輝度変化とを判別するものである。
そこで本発明においては、ミラーを配し、前記画像センサによる直視画像および前記ミラーによって反射される反射画像に基づき、これらの視差から各画像の3次元座標値を算出するように構成されることにより、輝度の動きが表面以外で発生しているか否かにより、この輝度変化部分がユーザであるか、影や入射した外光の映り込みであるかを判別する。
この構成によれば、単一の画像センサで立体又は平面を判断できるので、コストの低減をはかることができる。また、単一の画像センサとミラーとを用いて画像センサの直視画像と、反射画像との間の視差に基づき、輝度の動きが表面以外で発生しているか否かを判断することで、人であるか否かを高精度に検出することができる。
この構成によれば、広範囲の位置を反射画像によって監視することができる。
(実施の形態1)
図1乃至3は、本発明の実施の形態1の照明システムの要部拡大説明図、この照明システムを用いる室内の状況を示す立面説明図および鳥瞰説明図である。また、図4はこの照明システムのブロック図であり、図5はこの照明システムの制御フローチャートである。この照明システムは、図2および3に室内の状況を示すように、天井には光源として4個の白熱灯からなる照明器具L1〜L4、またこの天井面には画像センサ100としてのCCDカメラが取り付けられており、天井面と壁面との交点近傍に、とい状の曲面ミラー101が設けられており、この画像センサ100による直視画像と、広角ミラーとしての曲面ミラー101にうつった対象物の反射画像とによって、被撮像領域の3次元画像を効率よく検出するようにしたものである。そしてダイニング部Rdと、リビング部Rlとの照明を自動制御するように構成されている。すなわち、この照明システムは、照明器具L1からL4と、画像を検出する画像センサ100と、この画像センサ100に近接して設けられた曲面ミラー101と、前記画像センサ100の出力から、検知結果を算出する演算部と、前記演算部の演算結果から、前記光源の点滅・調光を決定する判断部と、前記判断部の判断結果に基づき、前記光源に対して、予め設定されたシーンに応じた点灯制御を行なう制御部とを有する照明システムであって、前記演算部は、前記画像センサによる直視画像および前記凸面ミラーに反射される反射画像を演算し、これらの視差から各画像の3次元座標値を算出するように構成され、前記判断部は、前記3次元画像に基づき、輝度の動きが表面以外で発生している場合に、人であると判断するように構成される。
このように2つの視点の異なる画像が得られるので、画像内で撮影された各パーツまでの距離を三角測量で効率よく求めることができる。
システムが稼動状態で人間が在室していないと判断されるときに、全画面に対してこの三角測量を行うことによって、不在時の壁・床・家具までの距離を演算部200で演算して記憶部302に格納する。
一方、人が室内に入ってきて輝度の塊Mの動きが検出されたときには、その輝度の塊の各画素について同様に三角測量を演算部200で行い、判定回路301はそれがあらかじめ記憶部302で記憶された不在時の壁・床・家具までの距離と比較し、一致する場合には、その部分は壁・床・家具に投影された影または、照明器具の反射画像であって人ではないと判定する。一方、距離が一致しない場合には、その輝度塊は壁・床・家具の表面とは別の座標空間で移動する物体.すなわち人間であると判断する。このことにより、先に述べたような影の移動や照明器具の点滅・調光を、人間がそこに存在すると誤検出してしまうことがなくなる。
判断部300は、一定時間間隔ごとに、直視画像および反射画像を含めて画像センサ100から部屋の画像データを取り込み、最も直近の過去画像と現在画像の変化を3次元画像として演算する演算部200、その変化が人の動きか否か判定する判定回路301、キャンセルすべき画像変化をあらかじめ記憶しておく記憶部302から構成される。
図1乃至3では特に図示されていないが、判断部300と点灯制御部400は一体化されて壁に埋め込まれた制御パネル様で、各照明器具L1〜L4に連結されており、個別器具の手動点滅SWや調光フェーダー、シーン記憶スイッチ、後に述べる初期設定スイッチやセキュリティモード切り替えスイッチなどを装備する。
P1)ダイニング部のみに人が存在する場合には、食事シーンと判断し、ダイニングの照明L1、L3を全点灯、リビング部の照明L2、L4を減光させて調光
P2)リビング部およびダイニング部に人が存在する場合には、集合シーンと判断し、リビング・ダイニングの照明L2、L4、L1、L3を全点灯
P3)リビング部にのみ人が存在する場合には、くつろぎシーンと判断し、リビング部の照明L2、L4を全点灯、ダイニング部を減光点灯
などであり、あらかじめデフォルトのシーンが組み込まれているが、ユーザがある状態で手動調光を行えば、自動的にそのユーザの好みを記憶してデフォルトシーンを変更する。
例えばシーンが4種類であった場合
C1)全消灯→シーンX (Xは1〜4)
C2)シーンX→全点灯
C3)シーンX1→シーンX2 (X1、X2は1〜4)
である。
一方、人が在室していると判断される場合で、なんらかの輝度変化が検知されたとき、その動いた輝度の塊を、前記の記憶部302のキャンセル画像と比較して一致する場合には、それは人の動きではないと判断し、それに対応する点滅・調光シーケンスを起動させない。
説明に先立ち、「ゾーン間の移動」とは、人間が異なる照明制御ゾーン間を移動したか否かで、例えばリビングからダイニングへの移動をさすものとする。
また「セキュリティモード」とは、夜間に一定時間X間隔で自動的に記憶モードを実行する動作モードであり、家人が不在などのときに、夜間に照明の点灯・消灯などが実行されるので、家人が在宅しているように偽装することができる。
まず、デフォルトは制御遅延状態であり(ディレイステップS1001)、次に初期設定スイッチが押下されたかどうか(ステップS1002)を判断し、初期設定スイッチが押下されていないと判断されると、画像センサ100によって直視画像および反射画像の撮像を行なうことにより室内の輝度情報を取得する(ステップS1003)。
そして、演算部は、この取得情報と、この画像センサの、直視画像および反射画像の一定時間前の輝度情報とを比較し(ステップS1004)、一定時間前の輝度情報から変化があるかどうかを調べる(ステップS1005)。このとき、同時に直視画像と反射画像とから視差情報を得、3次元画像として輝度情報が処理され、3次元画像であるか否かと一定時間前の輝度情報から変化があるか否かとをアンド処理し、一定時間前の輝度情報から変化があってかつ3次元画像であると判断されたときのみステップS1006に進む。一方いずれかが否であると判断された場合は夜間であるか否かの判断(ステップS1010)に進む。
そして夜間でない場合は、ディレイステップS1001に戻り、対応する点滅・調光シーケンスを起動させない。
また判断ステップS1010で夜間であると判断された場合は、セキュリティモードか否かを判断し(ステップS1011)、セキュリティモードでないと判断された場合は前回の記憶モード起動時と画像に変化があるか否かが判断される(ステップS1012)。
一方この判断ステップS1012で変化があると判断されるとあらかじめ決定されたX時間以内に記憶モードを実行したか否かの判断がなされ(ステップS1013)、記憶モードを実行していないと判断されると記憶モード用の調光が実行される(ステップS1014)。
そしてこの記憶モード実行時刻を記憶部302に記憶させる(ステップS1016)とともに、ディレイステップS1001に戻る。
次に本発明の実施の形態2について説明する。
前記実施の形態1の発明においては、タイマーにて一定間隔(例えば6時間)おきに人が不在時のキャンセルデータ画像を取得するために照明器具の点滅・調光を行うようにしており、長期不在時に人が在宅しているように偽装するセキュリティ効果を期待できる。しかしながら、模様替えなどがなく、無人時のキャンセル画像データに変化がない場合にも記憶モードの点灯シーケンスが起動され、不在時に照明を点灯する回数が増え、エネルギーの無駄も否めない。
この構成によれば、通常時には記憶モードの照明器具点滅シーケンスを起動する回数が減るため、省エネルギーとなる。
次に本発明の実施の形態3について説明する。
前記実施の形態1、2の発明では、記憶モードは一定時間経過あるいは一定の条件が一致したときに起動する。しかしながら、家具・什器の移動など部屋の模様替えがあった場合には、記憶している無人画像と、現在の無人画像が異なるので誤動作の原因となる場合がある。そこで本発明では、初期設定スイッチ操作によって手動で記憶モードを起動できる構造としてもよい。これにより、模様替えがあってもその直後に正しい無人状態画像を取得して誤動作をなくすことができる。なお、画像センサを1つとし、曲面ミラーを用い、直視画像と反射画像を基本データとして用いている点では前記実施の形態1と同様である。
101 曲面ミラー
200 演算部
300 判断部
301 判定回路
302 記憶部
400 点灯制御部
L(L1〜L4) 照明器具
Claims (3)
- 光源と、
画像を検出する画像センサと、
前記画像センサに近接して設けられたミラーと、
前記画像センサの出力から、検知結果を算出する演算部と、
前記演算部の演算結果から、前記光源の点滅・調光を決定する判断部と、
前記判断部の判断結果に基づき、前記光源に対して、予め設定されたシーンに応じた点灯制御を行なう制御部とを有する照明システムであって、
前記演算部は、前記画像センサによる直視画像および前記ミラーに反射される反射画像を演算し、これらの視差から各画像の3次元座標値を算出するように構成され、
前記判断部は、前記3次元画像に基づき、輝度の動きが表面以外で発生している場合に、人であると判断するように構成された照明システム。 - 請求項1に記載の照明システムであって、
前記ミラーは、少なくとも1つの天井面と壁面の交点付近に配置された凸面鏡である照明システム。 - 請求項1に記載の照明システムであって、
前記ミラーは、少なくとも1つの天井面と壁面の交点付近をとおり、床面に平行に配されたとい状の凸面鏡である照明システム。
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JP2009013413A JP5279127B2 (ja) | 2009-01-23 | 2009-01-23 | 照明システム |
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2009
- 2009-01-23 JP JP2009013413A patent/JP5279127B2/ja active Active
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