JP2010210265A - 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第１及び第２の本体１０１及び１０２と、前記第１の本体の通路側に仰角を持って設けられ、通路側の所定範囲の第１の画像を撮像する第１の撮像部５Ａと、前記第２の本体の通路側に仰角を持って設けられ、通路側の所定範囲の第２の画像を撮像する第２の撮像部５Ｂと、を具備する。通過検出装置１００は、前記第１の撮像部による撮像のタイミングと前記第２の撮像部による撮像のタイミングとをそれぞれ個別に制御し、前記第１の撮像部により撮像した第１の画像と前記第２の撮像部により撮像した第２の画像とのそれぞれに基づいて、通過物の通過状態を検出する。
【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ポイント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。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。

構成を簡易にする為に、エリアカメラにより各照明部からの光を一括して受光する構成が考えられる。しかし、通過物の動きを逐次検出する為に、通過検出装置は、連続的に検出結果を取得する必要がある。エリアカメラは、ポイントセンサに比べて処理するデータ量が多い。この為、エリアカメラを用いた場合、ポイントセンサを用いた場合に比べ検出結果の収集周期が遅くなる。この結果、高速で動く通過物に対して正確に通過状態を検出することができない可能性があるという問題がある。

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第１及び第２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、前記第１の本体の通路側に仰角を持って設けられ、通路側の所定範囲の第１の画像を撮像する第１の撮像部と、前記第２の本体の通路側に仰角を持って設けられ、通路側の所定範囲の第２の画像を撮像する第２の撮像部と、前記第１の撮像部による撮像のタイミングと前記第２の撮像部による撮像のタイミングとをそれぞれ個別に制御する撮像制御部と、前記第１の撮像部により撮像した第１の画像と前記第２の撮像部により撮像した第２の画像とのそれぞれに基づいて、前記通過物の通過状態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、本発明の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の概観を示す図である。 図４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５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６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７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８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９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１０は、図１に示す撮像制御部の構成例について説明するためのブロック図である。 図１１は、図１０に示す駆動信号生成回路により生成された駆動信号について説明するためのタイミングチャートである。 図１２は、図１１に示す駆動信号により駆動される撮像部により撮像される画像の例について説明するための説明図である。 図１３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１４は、通過物の特性を検出する例について説明するための説明図である。 図１５は、通行制御装置の他の例の概観を示す図である。 図１６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１７は、本発明の一実施形態に係る通過検出装置の他の構成例について説明するためのブロック図である。 図１８は、図１７に示す通過検出装置の撮像制御部の構成例について説明するためのブロック図である。 図１９は、図１８に示す駆動信号生成回路により生成された駆動信号について説明するためのタイミングチャートである。

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、本発明の一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、照明部１Ａ、照明部１Ｂ、照明制御部４、撮像部５Ａ、撮像部５Ｂ、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。撮像制御部６、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及び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。

照明部１Ａ及び照明部１Ｂは、図３に示すように、通過検出装置１００の一対の本体１０１、及び１０２の通路側に設置される。即ち、照明部１Ａは、通過検出装置１００の本体１０１に設置される。また、照明部１Ｂは、通過検出装置１００の本体１０２に設置される。照明部１Ａ及び照明部１Ｂ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。

照明部１Ａ及び照明部１Ｂは、図３に示すように、一対の本体１０１及び１０２の通路側で、かつ撮像部５の設置位置よりも下方に、一対の本体１０１及び１０２により形成される通路の通行方向に沿って水平に並べられた状態で設置される。即ち、照明部１Ａ及び照明部１Ｂは、それぞれ指向性を有する近赤外の光を対面する本体に向けて水平に発する。

なお、照明部１Ａ及び照明部１Ｂは、集光レンズなどを備えている。照明部１Ａ及び照明部１Ｂから発せられる光は、集光レンズにより集光される。照明部１Ａ及び照明部１Ｂから発せられる光は、最大距離（一対の本体１０１及び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。

照明制御部４は、照明部１Ａ及び照明部１Ｂ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、照明部１Ａ及び照明部１Ｂ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、照明部１Ａ及び照明部１Ｂの発光強度を変えることができる。

撮像部５Ａ及び撮像部５Ｂは、図３に示すように、通過検出装置１００の一対の本体１０１及び１０２の通路側に仰角を持って設置される。即ち、撮像部５Ａは、通過検出装置１００の本体１０１に設置される。また、撮像部５Ｂは、通過検出装置１００の本体１０２に設置される。

撮像部５Ａ及び撮像部５Ｂ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ノンインターレース方式のカメラなどをそれぞれ備えている。撮像部５Ａ及び撮像部５Ｂ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。

撮像制御部６は、撮像部５Ａ及び撮像部５Ｂによる撮像のタイミングをそれぞれ制御する。撮像制御部６は、少なくとも２つの出力端子を備えている。２つの出力端子は、撮像部５Ａ及び撮像部５Ｂにそれぞれ接続されている。即ち、撮像制御部６は、撮像部５Ａ及び撮像部５Ｂによる撮像のタイミングをそれぞれ個別に制御することができる。

また、撮像制御部６は、照明制御部４と同期を取ることにより、照明部１Ａ及び照明部１Ｂの点灯のタイミングと、撮像部５Ａ及び撮像部５Ｂによる撮像のタイミングとを同期させることができる。

また、撮像制御部６は、撮像部５Ａ及び撮像部５Ｂのエリアイメージセンサのゲインなどの制御を行う。

画像入力部７は、撮像部５Ａ及び撮像部５Ｂ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、背景差分処理、及びエッジ検出処理などを施す。また、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。またさらに、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、検出部として機能する。制御部９は、撮像部５Ａ及び撮像部５Ｂにより撮像された画像に基づいて、通過検出装置１００の本体１０１及び１０２から通過物までの距離及び通過物の高さをそれぞれ算出する。また、制御部９は、通過物の通路の通行方向における幅及び通過物の本体間方向の厚さ等を検出する。

図４及び図５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４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５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４及び図５に示すように、本体１０１及び本体１０２は、ＬＭの距離をおいて設置されている。通過物が撮像部５Ａ及び撮像部５Ｂ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１０１及び１０２の通路側に設置されている照明部１Ａ及び１Ｂから射出される光が人物を照射する。

また、図４に示すように、照明部１Ａ及び照明部１Ｂは、各照明部が対面する照明部と通路の通行方向において同じ位置に設置されている。

照明部１Ａ及び１Ｂにより照明される通過物を撮像する場合、撮像した画像に輝点が写り込む。通過検出装置１００は、画像に写り込んだ輝点に基づいて、本体１０１から通過物までの距離Ｌａと、本体１０２から通過物までの距離Ｌｂと、を後述する処理により検出する。通過検出装置１００は、本体間の距離ＬＭ、本体１０１から通過物までの距離Ｌａ、及び本体１０２から通過物までの距離Ｌｂに基づいて、通過物の本体間方向における厚さＬｗを検出することができる。

図６は、図１乃至図５に示す通過検出装置１００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。なお、図６（Ａ）に示す画像は、図４及び図５に示す撮像部５Ａにより撮像された画像である。また、図６（Ｂ）に示す画像は、図４及び図５示す撮像部５Ｂにより撮像された画像である。

撮像部５Ａ及び撮像部５Ｂにより撮像され、画像入力部７により入力された画像（入力画像）は、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向（横方向）２Ｎｈｏｒのピクセルと、Ｙ軸方向（縦方向）２Ｎｖｅｒのピクセルとにより構成される。入力画像には、通過物と、その通過物を照明部１Ａ及び１Ｂから射出される光が照射することにより生じる輝点Ｑとが写り込んでいる。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す点Ｆは、撮像部５Ａ及び撮像部５Ｂの画面の中心点である。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、中心点Ｆより下側に、照明部１Ａ及び１Ｂにより照明されている輝点Ｑが写り込んでいる。なお、照明部１Ａ及び１Ｂは、それぞれ通過検出装置１００の本体１０１の側面に複数並べられている為、１枚の画像に輝点Ｑが複数写りこんでいる。

なお、図４及び図５に示す例では、本体１０１から通過物までの距離のほうが、本体１０２から通過物までの距離に対して短い。この為、本体１０１に配置されている撮像部５Ａにより撮像された画像、即ち、図６（Ａ）に示す画像では、輝点Ｑが中心点Ｆから離れて写り込んでいる。また、本体１０２に配置されている撮像部５Ｂにより撮像された画像、即ち、図６（Ｂ）に示す画像では、輝点Ｑが中心点Ｆの近くに写り込んでいる。

上記したように、本体１０１及び１０２により形成される通路内に存在する通過物の位置に応じて、画像に写り込む輝点の座標が変化する。即ち、制御部９は、画像に写り込む輝点の座標に基づいて、通過検出装置１００のそれぞれの本体から通過物までの距離を算出することができる。本体１０１と対象物との距離を逆算により求めることができる。

次に、通過検出装置１００の本体から通過物までの距離の算出方法について詳細に説明する。本実施形態では、三角測距の原理を用いて本装置から通過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。

まず、入力画像に対する処理について説明する。
図７は、図６に示す入力画像の上側画像に対して行う処理について説明するための説明図である。

図７（Ａ）は、撮像部５Ａまたは撮像部５Ｂにより撮像された画像の例を示す図である。

画像処理部８は、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下側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、照明部１Ａ及び１Ｂからの照射光が通路を通過している通過物によって反射される箇所が「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、画像処理部８は、図７（Ａ）に示す画像から図７（Ｂ）に示すような画像を抽出する。

画像処理部８は、２値化処理を行った画像に対して、ラベリング処理を行う。即ち、画像処理部８は、図７（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７（Ｃ）に示すようなデータが得られる。図７（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３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。

さらに、画像処理部８は、ラベリング処理を行った画像に基づいて、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、各輝点の中心の座標（重心）を求める。

図７（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７（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。画像処理部８は、この特定した重心と、入力画像の中心点ＦとのＸ軸方向における距離Ｎ１を算出する。また画像処理部８は、特定した重心と、入力画像の中心点ＦとのＹ軸方向における距離Ｎ２を算出する。

次に、特定した輝点の座標に基づいて、通過検出装置１００の本体から通過物までの距離を算出する方法について詳細に説明する。

図８は、通過検出装置１００の各構成の配置の関係について説明するための説明図である。図８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。なお、ここでは、撮像部５Ａにより撮像された画像に基づいて通過検出装置１００の本体１０１から通過物までの距離を算出することを前提として説明する。しかし、撮像部５Ｂにより撮像された画像に基づいて通過検出装置１００の本体１０２から通過物までの距離を算出する場合でも、同様の処理により同様の結果を得ることができるため、説明を省略する。

図８に示すように、撮像部５Ａと照明部１Ａとは、通路の通行方向においてＷｓの距離を置いて設置されている。この照明部１Ａは、本体１０１の通路側に複数設置されている照明部１Ａのうちの１つである。照明部１Ａの光軸は、撮像部５Ａの光軸と通路の通行方向において異なるものであるとする。

撮像部５Ａの水平方向における画角は、θｈｏｒである。また、本体１０１と本体１０２との距離はＬＭである。また、通過物において照明部１Ａにより光が照射される箇所（輝点）Ｑと撮像部５Ａとを結ぶ線と、撮像部５Ａの光軸と、が成す角をθａとする。またさらに、撮像部５Ａと照明位置Ｑとの水平方向における距離をLａとすると、下記の数式３が成り立つ。
ｔａｎθａ＝Ｗｓ／Ｌａ・・・（数式３）
ここで、撮像部５Ａの光軸方向のある点Ｆまでの距離をＬｃとし、距離Ｌｃにおける光軸方向と直行する方向の面をフレーム面とする。また、撮像部５Ａと点Ｑとを結ぶ線の延長線とフレーム面とが交わる点をＱ´とする。この場合、点Ｑ´と点Ｆとの距離Ｗａは、下記の数式４のように表される。
Ｗａ＝Ｌｃ・ｔａｎθａ・・・（数式４）
ここで、撮像部５Ａの光軸とで１／２θｈｏｒの角度を成す直線とフレーム面とが交わる点をＳとする。この場合、点Ｓ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）Ｗｈｏｒは、下記の数式５のように表される。
Ｗｈｏｒ＝Ｌｃ・ｔａｎ(θｈｏｒ／２)・・・（数式５）
また、この場合、入力画像のＮｈｏｒとＷｈｏｒとが対応し、Ｎ１とＷａとが対応する為、次の数式６が成り立つ。
Ｗａ／Ｗｈｏｒ＝Ｎ１／Ｎｈｏｒ・・・（数式６）
数式３乃至数式６をＬａについて解くと、下記の数式７が得られる。
Ｌａ＝Ｗｓ・Ｎｈｏｒ／Ｎ１・ｔａｎ（θｈｏｒ／２）・・・（数式７）
θｈｏｒ及びＷｓは、照明部１Ａ及び撮像部５Ａの設置状態などの条件に基づく定数である。また、Ｎ１／Ｎｈｏｒ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５Ａにより取得した画像に基づいて、本体１０１から通過物までの水平方向の距離Ｌａを算出することができる。

次に、下側画像に基づいて、通過検出装置１００の本体から通過物の距離を算出する他の方法について詳細に説明する。

図９は、通過検出装置１００の各構成の配置の関係について説明するための説明図である。

図９に示すように、撮像部５Ａは、垂直方向Ｄｃａｍの高さに設置されている。撮像部５Ａの垂直方向における画角は、それぞれθｖｅｒである。撮像部５Ａは、光軸が水平に対してθｅｌの仰角を持つように設置されている。また、照明部１Ａは、撮像部５ＡよりＤｓの距離だけ下方に設置されている。また、通過物において照明部１Ａにより光が照射される箇所（輝点）Ｑと撮像部５Ａとを結ぶ線と、水平とが成す角をθａとする。

ここで、撮像部５Ａの光軸方向のある点Ｆまでの距離をＬｃとする。この距離Ｌｃにおける撮像部５Ａの光軸方向と直交する方向の面をフレーム面とする。また、撮像部５Ａと輝点Ｑとを結ぶ線の延長線とフレーム面とが交わる線をＱ´とする。ここで、点Ｆと点Ｑ´との距離をＤａとした場合、Ｄａは次の数式８により表すことができる。
Ｄａ＝Ｌｃ・ｔａｎ（θｅｌ＋θａ）・・・（数式８）
また、ここで、撮像部５Ａ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９のように表される。
Ｄｖｅｒ＝Ｌｃ・(θｖｅｒ／２)・・・（数式９）
また、この場合、入力画像のＮｖｅｒとＤｖｅｒとが対応し、Ｎ２とＤａとが対応する為、次の数式１０が成り立つ。
Ｄａ／Ｄｖｅｒ＝Ｎ２／Ｎｖｅｒ・・・（数式１０）
数式８乃至数式１０をＬａについて解くと、下記の数式１１が得られる。
Ｌａ＝Ｄｓ・（Ｃ・ｔａｎθｅｌ＋１）／（Ｃ−ｔａｎθｅｌ）・・・（数式１１）
なお、Ｃは、下記の数式１２によりあらわされる。
Ｃ＝Ｎ２・ｔａｎ（θｖｅｒ／２）／Ｎｖｅｒ・・・（数式１２）
θｅｌ、θｖｅｒ及びＤｓは、照明部１Ａ及び撮像部５Ａの設置状態などの条件に基づく定数である。また、Ｎ２／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５Ａにより取得した画像に基づいて、本体１０１から通過物までの距離（輝点Ｑまでの水平方向の距離）Ｌａを算出することができる。

上記したように、通過検出装置１００の制御部９は、撮像部５Ａにより撮像した画像に基づいて輝点Ｑの重心点を特定する。制御部９は、特定した輝点Ｑの重心点の座標と、撮像部５Ａ及び照明部１Ａの設置条件とに基づいて、本体１０１と通過物との距離Ｌａを算出することができる。

なお、撮像部５Ａの光軸の角度は、少なくとも、照明部１Ａの光軸と交差しない角度であれば、如何なる角度で配置されてもよい。

また、上記した方法により、本体１０１から通過物までの距離Ｌａと、本体１０２から通過物までの距離Ｌｂとを算出することにより、通過物の本体間方向の厚みＬｗを算出することができる。即ち、１対の本体１０１と本体１０２との間隔がＬＭであるので、通過物の本体間方向の厚さＬｗは、Ｌｗ＝ＬＭ−（Ｌａ＋Ｌｂ）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。

上記したように、同一の照明について２通りの方法で本体から通過物までの距離を算出する例について説明したが、正確に距離を算出できない場合がある。例えば、輝点の間隔が狭い場合、または照明部１Ａが連続照明である場合、対象物までの距離とその水平方向の位置の対応付けができない。そこで、図９において説明した方法を用いてＬａを算出し、下記の数式１３によりＷｓを逆算して図８に示す方法を用いることにより、距離Ｌａを正確に算出することができる。

Ｗｓ＝Ｎ１・ｔａｎ（θｈｏｒ／２）・Ｌａ／Ｎｈｏｒ・・・（数式１３）
なお、上記した方法により通過物の本体間方向の厚みＬｗを算出する場合、ＬａとＬｂとが同じタイミングにおける本体から通過物までの距離である必要がある。しかし、撮像部５Ａと撮像部５Ｂとで同時に画像を取得して通過物の厚さの検出を行う場合、検出のタイミングの間隔が開く可能性がある。

そこで、本実施形態の通過検出装置１００は、撮像部５Ａと撮像部５Ｂとで交互に撮像を行うように制御する。さらに、通過検出装置１００は、連続的に撮像した画像に基づいて、２つのタイミングの中間のタイミングにおける本体から通過物までの距離を推定し、通過物の厚さを検出する処理に用いる。これにより、通過物の厚さを検出する周期を短くすることができる。

図１０は、図１に示す撮像制御部６の構成例について説明するためのブロック図である。
図１０に示すように。撮像制御部６は、パルスジェネレータ６１、及び駆動信号生成回路６２を備えている。

パルスジェネレータ６１は、周期的なパルス信号（クロックパルス）を生成する発信回路である。パルスジェネレータは、生成したクロックパルスを駆動信号生成回路６２に供給する。

駆動信号生成回路６２は、入力されるクロックパルスに基づいて、撮像部５Ａ及び撮像部５Ｂを駆動するための駆動信号を生成する。

駆動信号生成回路６２は、例えば、シフトレジスタなどにより構成される。駆動信号生成回路６２は、端子Ａ及び端子Ｂを備えている。端子Ａは、撮像部５Ａに接続されている。駆動信号生成回路６２は、端子Ａから駆動信号６５Ａを出力する。また、端子Ｂは、撮像部５Ｂに接続されている。駆動信号生成回路６２は、端子Ｂから駆動信号６５Ｂを出力する。

駆動信号生成回路６２は、駆動信号６５Ａと駆動信号６５Ｂとで位相が半周期ずれるような回路構成を有している。例えば、駆動信号生成回路６２が、遅延フリップフロップ（以下、Ｄ−ＦＦと称する）を備える構成である場合、端子Ａは、Ｄ−ＦＦの正出力端子に接続される。また、端子Ｂは、Ｄ−ＦＦの反転出力端子に接続される。これにより、駆動信号生成回路６２は、駆動信号６５Ａと、この駆動信号６５Ａと位相が半周期異なる駆動信号６５Ｂとを生成する。

図１１は、駆動信号生成回路６２により生成された駆動信号６５Ａ及び駆動信号６５Ｂについて説明するためのタイミングチャートである。
駆動信号６５Ａ及び駆動信号６５Ｂは、同じ周期で位相が半周期異なる信号である。図１１に示すように、駆動信号６５Ａは、タイミングｔ１からタイミングｔ３までを１周期（Ｔ）とする信号である。タイミングｔ２は、タイミングｔ１とタイミングｔ３との中間である。即ち、タイミングｔ１及びタイミングｔ３と、タイミングｔ２との間隔は、駆動信号６５Ａの半周期（Ｔ／２）に相当する。

駆動信号６５Ｂは、タイミングｔ２からタイミングｔ４までを１周期（Ｔ）とする信号である。タイミングｔ３は、タイミングｔ２とタイミングｔ４との中間である。即ち、タイミングｔ２及びタイミングｔ４と、タイミングｔ３との間隔は、駆動信号６５Ａの半周期（Ｔ／２）に相当する。

図１２は、図１１に示す駆動信号により駆動される撮像部５Ａ及び撮像部５Ｂにより撮像される画像の例について説明するための説明図である。

駆動信号６５Ａにより駆動される撮像部５Ａは、タイミングｔ１において図１２Ａに示す画像を撮像する。また、撮像部５Ａは、タイミングｔ３において図１２Ｂに示す画像を撮像する。またさらに、駆動信号６５Ｂにより駆動される撮像部５Ｂは、タイミングｔ２において、図１２Ｃに示す画像を撮像する。

通過検出装置１００の制御部９は、図１２Ａに示す画像に基づいて、タイミングｔ１における本体１０１から通過物までの距離Ｌａ１を算出する。また、制御部９は、図１２Ｂに示す画像に基づいてタイミングｔ３における本体１０１から通過物までの距離Ｌａ３を算出する。またさらに、制御部９は、図１２Ｃに示す画像に基づいてタイミングｔ２における本体１０２から通過物までの距離Ｌｂ２を算出する。

ここで、制御部９は、通過物の本体間方向における厚さＬｗを算出する為に、タイミングｔ２における本体１０１から通過物までの距離Ｌａ２を推測する補完処理を行う。この場合、制御部９は、補完処理部として機能する。

本体１０１と通過物との距離Ｌａが、タイミングｔ１からタイミングｔ３までの間で直線的に変化すると過程してタイミングｔ２における本体１０１から通過物までの距離Ｌａ２を推測する。即ち、制御部９は、タイミングｔ１における距離Ｌａ１とタイミングｔ３における距離Ｌａ３との中間の値を距離Ｌａ２として通過物の厚さを算出する処理に用いる。この場合、通過物の本体間方向における厚さＬｗは、次の数式１４により示すことができる。

Ｌｗ＝ＬＭ−（（Ｌａ１＋Ｌａ３）／２＋Ｌｂ２）・・・（数式１４）
上記した処理により、タイミングｔ２における通過物の本体間方向における厚さＬｗを算出することができる。この処理を連続的に行うことにより、従来より短い間隔で通過物の厚さの検出を行う事ができる。

図１３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５Ａ及び撮像部５Ｂ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、撮像した画像に対して、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、輝点Ｑの中心の座標（重心点）を求める。

次に、通過検出装置１００の制御部９は、算出した輝点Ｑの重心点の座標に基づいて本体と通過物との距離を算出する（ステップＳ１５）。

制御部９は、算出した距離に基づいて、通過物の本体間方向における厚さＬｗを算出する（ステップＳ１６）。即ち、制御部９は、上述した補完処理により各タイミングにおける両本体からの距離をそれぞれ算出する。制御部９は、本体間の距離と算出した距離とに基づいて、通過物の本体間方向における厚さＬｗを算出する。

制御部９は、処理結果（距離Ｌａ、距離Ｌｂ、及び厚さＬｗなど）を、画像処理部８内のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に書き込み（ステップＳ１７）、処理を終了する。

上記したように、通過検出装置１００は、第１の本体１０１に設置された撮像部５Ａと、第２の本体１０２に設置された撮像部５Ｂとにより交互に画像を撮像する。通過検出装置１００は、第２の本体１０２の撮像部５Ｂの撮像タイミングにおける本体１０１から通過物までの距離を前後のタイミングにおける結果から推定し、通過物の厚さＬｗを算出する。これにより、通過検出装置１００は、従来より短い間隔で通過物の厚さＬｗの検知を行う事ができる。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
なお、上記した例では、通過物と本体との距離が直線的に変化すると過程して説明した。しかし、通過物が不規則な動きをした場合、正確に検出を行う事ができない可能性がある。この場合、通過検出装置１００は、エラーを出力してしまう。そこで、通過検出装置１００は、上記した処理により検出した通過物の厚さに基づいて、通過物の特性を検出することにより、エラーを出力することを防ぐことができる。

図１４は、通過物の特性を検出する例について説明するための説明図である。

通過検出装置１００の制御部９は、連続的に検出した通過物の厚さに基づいて、通過物の厚さの最大値及び最小値を特定する。例えば、制御部９は、初回から数回目までの厚さの検出の結果を内部のメモリに記憶する。制御部９は、メモリに記憶した検出結果の最大値と最小値とを特定する。

制御部９は、これ以降、通過物の厚さを検出する毎に、検出結果が特定した最小値以上最大値未満であるか否か判定する。検出結果が最小値未満である場合、制御部９は、検出結果を最小値と等しい値に補正する。また、検出結果が最大値以上である場合、制御部９は、検出結果を最大値と等しい値に補正する。この場合、制御部９は、検出結果補正手段として機能する。

また、初回から数回目までの厚さの検出の結果から平均値を算出し、この平均値から最大値及び最小値を算出する構成であってもよい。この場合、平均値から最大値及び最小値までの値の振れ幅を予め設定する必要がある。

上記の構成を有する場合、制御部９は、あるタイミングにおいて検出した通過物の本体間方向における厚さＬｗ１、Ｌｗ２、及びＬｗ３がそれぞれ最小値以上であり、最大値未満であるか否か判定する。検出結果が、最小値以上最大値未満の範囲をはずれる場合、制御部９は、値の補正を適宜行う。

なお、上記した実施形態では、通過検出装置１００は、一方の本体１０１に撮像部５Ａ及び照明部１Ａを備え、他方の本体１０２に撮像部５Ｂ及び照明部１Ｂ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。例えば、照明部１Ａ及び１Ｂの数をさらに増やしてもよい。

図１５は、通過検出装置１００の他の例の概観を示す図である。図１５に示すように、通過検出装置１００の本体１０１は、照明部１Ａを複数列備えている。また、通過検出装置１００の本体１０２は、照明部１Ｂを複数列備えている。即ち、通過検出装置１００は、それぞれの本体の異なる高さにそれぞれ水平に配列された複数の照明部１Ａ及び１Ｂを備えている。このように照明部１Ａ及び１Ｂを複数列配列することにより、通過検出装置１００は、異なる高さで通過物と本体との距離を検出することができる。

図１６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１６に示すように、通過検出装置１００は、照明部として、ライン状の連続的な平行照明１１Ａ及び１１Ｂを備えている。このように照明部として平行照明１１Ａ及び１１Ｂ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。

なお、上記した実施形態では、撮像部５Ａ及び撮像部５Ｂは、ノンインターレース方式のカメラとして説明したがこれに限定されない。インターレース方式のカメラを用いる場合であっても、本発明を実現することができる。

図１７は、本発明の一実施形態に係る通過検出装置１００の他の構成例について説明するためのブロック図である。なお、図１に示す通過検出装置１００の各ブロックと同じ構成には同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１７に示すように、通過検出装置１００は、照明部１Ａ、照明部１Ｂ、照明制御部４、撮像部５Ｃ、撮像部５Ｄ、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。撮像制御部６、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。

撮像部５Ｃは、通過検出装置１００の本体１０１に設置される。また、撮像部５Ｄは、通過検出装置１００の本体１０２に設置される。

撮像部５Ｃ及び撮像部５Ｄ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インターレース方式のカメラなどをそれぞれ備えている。撮像部５Ｃ及び撮像部５Ｄ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。

なお、撮像部５Ｃ及び撮像部５Ｄは、インターレース方式のカメラである為、１周期中に２回撮像を行う。即ち、撮像部５Ｃ及び撮像部５Ｄは、駆動信号が入力された場合、まず、奇数フィールドに配列された画素により撮像を行う。半周期経過後、撮像部５Ｃ及び撮像部５Ｄは、偶数フィールドに配列された画素により撮像を行う。なお、撮像部５Ｃ及び撮像部５Ｄの設置位置及び角度などの条件は、撮像部５Ａ及び撮像部５Ｂと同様である。

撮像制御部６は、撮像部５Ｃ及び撮像部５Ｄによる撮像のタイミングをそれぞれ制御する。撮像制御部６の構成を図１８に示す。

図１８は、図１７に示す通過検出装置１００の撮像制御部６の構成例について説明するためのブロック図である。

図１８に示すように。撮像制御部６は、パルスジェネレータ６１、及び駆動信号生成回路６２を備えている。

駆動信号生成回路６２は、入力されるクロックパルスに基づいて、撮像部５Ｃ及び撮像部５Ｄを駆動するための駆動信号を生成する。

駆動信号生成回路６２は、例えば、シフトレジスタなどにより構成される。駆動信号生成回路６２は、端子Ｃ及び端子Ｄを備えている。端子Ｃは、撮像部５Ｃに接続されている。駆動信号生成回路６２は、端子Ｃから駆動信号６５Ｃを出力する。また、端子Ｄは、撮像部５Ｄに接続されている。駆動信号生成回路６２は、端子Ｄから駆動信号６５Ｄを出力する。

駆動信号生成回路６２は、駆動信号６５Ｃと駆動信号６５Ｄとで位相が１／４周期ずれるような回路構成を有している。例えば、駆動信号生成回路６２が、直列に接続された複数のＤ−ＦＦを備える構成である場合、端子Ｃは、１段目のＤ−ＦＦの正出力端子に接続される。また、端子Ｄは、２段目のＤ−ＦＦの正出力端子に接続される。これにより、駆動信号生成回路６２は、駆動信号６５Ｃと、この駆動信号６５Ｃと位相が１／４周期異なる駆動信号６５Ｄとを生成する。

図１９は、駆動信号生成回路６２により生成された駆動信号６５Ｃ及び駆動信号６５Ｄについて説明するためのタイミングチャートである。
駆動信号６５Ｃ及び駆動信号６５Ｄは、同じ周期で位相が１／４周期異なる信号である。図１１に示すように、駆動信号６５Ｃは、タイミングｔ１からタイミングｔ５までを１周期（Ｔ）とする信号である。タイミングｔ１−タイミングｔ６は、全て等間隔である。即ち、タイミングｔ１とタイミングｔ２との間隔は、駆動信号６５Ｃの１／４周期に相当する。駆動信号６５Ｄは、タイミングｔ２からタイミングｔ６までを１周期（Ｔ）とする信号である。

駆動信号６５Ｃにより駆動される撮像部５Ｃは、タイミングｔ１において奇数フィールドの画像を撮像する。また、撮像部５Ｃは、タイミングｔ３において偶数フィールドの画像を撮像する。またさらに、撮像部５Ｃは、タイミングｔ５において奇数フィールドの画像を撮像する。

駆動信号６５Ｄにより駆動される撮像部５Ｄは、タイミングｔ２において奇数フィールドの画像を撮像する。また、撮像部５Ｄは、タイミングｔ４において偶数フィールドの画像を撮像する。

通過検出装置１００の制御部９は、偶数フィールドの画像と奇数フィールドの画像の分離を行う。制御部９は、分離したそれぞれの画像に基づいて、本体１０１から通過物までの距離を算出する。

ここで、制御部９は、通過物の本体間方向における厚さを算出する為に、タイミングｔ４における本体１０１から通過物までの距離を推測する補完処理を行う。

本体１０１と通過物との距離が、タイミングｔ３からタイミングｔ５までの間で直線的に変化すると過程してタイミングｔ４における本体１０１から通過物までの距離を推測する。即ち、制御部９は、タイミングｔ３における距離とタイミングｔ５における距離との中間の値を用いて通過物の厚さを算出する。

上記した処理により、両本体１０１及び１０２のいずれかにより撮像を行ったタイミングにおける通過物の本体間方向における厚さを算出することができる。この処理を連続的に行うことにより、従来より短い間隔で通過物の厚さの検出を行う事ができる。

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。

１Ａ…照明部、１Ｂ…照明部、４…照明制御部、５Ａ…撮像部、５Ｂ…撮像部、５Ｃ…撮像部、５Ｄ…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、１１…平行照明、６１…パルスジェネレータ、６２…駆動信号生成回路、１００…通過検出装置、１０１…本体、１０２…本体。

Claims (6)

1. 対面して設けられる第１及び第２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、
   前記第１の本体の通路側に仰角を持って設けられ、通路側の所定範囲の第１の画像を撮像する第１の撮像部と、
   前記第２の本体の通路側に仰角を持って設けられ、通路側の所定範囲の第２の画像を撮像する第２の撮像部と、
   前記第１の撮像部による撮像のタイミングと前記第２の撮像部による撮像のタイミングとをそれぞれ個別に制御する撮像制御部と、
   前記第１の撮像部により撮像した第１の画像と前記第２の撮像部により撮像した第２の画像とのそれぞれに基づいて、前記通過物の通過状態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. 前記第１及び第２の撮像部は、ノンインターレース方式のカメラを具備し、
   前記撮像制御部は、周期性を有する第１の駆動信号と、前記第１の駆動信号と同じ周期を有し位相が半周期異なる第２の駆動信号とを生成し、前記第１の駆動信号により前記第１の撮像部を制御し、前記第２の駆動信号により前記第２の撮像部を制御することを特徴とする請求項１に記載の通過検出装置。
3. 前記第１及び第２の撮像部は、インターレース方式のカメラを具備し、
   前記撮像制御部は、周期性を有する第１の駆動信号と、前記第１の駆動信号と同じ周期を有し位相が四半周期異なる第２の駆動信号とを生成し、前記第１の駆動信号により前記第１の撮像部を制御し、前記第２の駆動信号により前記第２の撮像部を制御することを特徴とする請求項１に記載の通過検出装置。
4. 水平に光を射出する角度で前記第１及び第２の本体の前記第１及び第２の撮像部より下部に前記通路の通行方向に沿って複数設置されている照明部をさらに具備し、
   前記検出部は、前記第１及び第２の画像に写り込んでいる前記複数の照明部により照明される複数の輝点のうちの何れか１つの座標に基づいて、前記第１及び第２の本体から通過物までの本体間方向の距離を検出することを特徴とする請求項１に記載の通過検出装置。
5. 前記検出部は、前記第２の撮像部による撮像のタイミングにおける前記第１の本体から通過物までの本体間方向における距離を推測する補完処理部を具備し、
   前記検出部は、前記第２の画像に基づいて算出した距離と、前記補完処理部により推測した距離と、前記第１及び第２の本体間の距離に基づいて、前記通過物の本体間方向における厚さを検出することを特徴とする請求項４に記載の通過検出装置。
6. 前記検出部により検出した前記通過物の厚さの情報に基づいて、前記通過物の厚さの最大値及び最小値を特定し、特定した最大値及び最小値に基づいて前記検出部による前記通過物の厚さの検出結果を補正する補正手段をさらに具備することを特徴とする請求項５に記載の通過検出装置。

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