JP2012013422A - Moving direction determining device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の焦電センサ部を用いた移動方向判定装置に関する。 The present invention relates to a moving direction determination device using a plurality of pyroelectric sensor units.
人体などの被検出体から放射される赤外線などの電磁波を感知する複数の焦電型赤外線センサを備える人体移動軌跡検出装置が従来から知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a human body movement trajectory detection device including a plurality of pyroelectric infrared sensors that sense electromagnetic waves such as infrared rays radiated from a detection target such as a human body is known (for example, see Patent Document 1).
特許文献1では、先ず、赤外線センサ毎に、検出する赤外線量が増加し始める境界円と、その増加が終了する境界円とを規定する。そして、人体が境界円を通過する時刻を求め、当該時刻及び境界円の半径を用いて、人体と境界円との交差位置及び当該位置における人体の移動方向を求めている。
In
特許文献1では、人体が境界円を通過する時刻から複数の連立方程式を解いて人体の移動軌跡を演算するため、高精度な判定が可能である。しかしその反面、複雑な演算処理を行うため、装置の構成には所定の処理能力を備えるMPU(マイクロプロセッシングユニット)が必要となり、商品化の際にコストが高くなってしまう。
In
本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、低コスト且つ分解能が高い移動方向判定装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a moving direction determination device with low cost and high resolution.
本発明の特徴は、人体から放出される電磁波を検出する人体検出領域をそれぞれ形成する2以上の焦電センサ部と、2以上の焦電センサ部により検出された電磁波に基づいて、人体の移動方向を判定する移動方向判定部と、を備える移動方向判定装置である。各人体検出領域の一部分は互いに重なり合い、各人体検出領域の外周は異なる位置に配置されている。移動方向判定部は、2以上の焦電センサ部が電磁波を検出する順番を判定し、当該順番から人体の移動方向を判定する。 The feature of the present invention is that two or more pyroelectric sensor parts that respectively form human body detection areas for detecting electromagnetic waves emitted from the human body and movement of the human body based on the electromagnetic waves detected by the two or more pyroelectric sensor parts. A movement direction determination device including a movement direction determination unit that determines a direction. A part of each human body detection region overlaps each other, and the outer periphery of each human body detection region is arranged at a different position. The moving direction determination unit determines the order in which two or more pyroelectric sensor units detect electromagnetic waves, and determines the moving direction of the human body from the order.
本発明の特徴によれば、2以上の焦電センサ部が電磁波を検出する順番のみを確認することで、簡単且つ高精度に人体の移動方向を判定することができる。よって、高度な演算処理を必要としないため、低コストな移動方向判定装置を実現することができる。 According to the feature of the present invention, the moving direction of the human body can be determined easily and with high accuracy by confirming only the order in which the two or more pyroelectric sensor units detect electromagnetic waves. Therefore, since an advanced calculation process is not required, a low-cost moving direction determination device can be realized.
本発明の特徴において、移動方向判定部は、2以上の焦電センサ部が電磁波を検出し始める順番から、互いに重なり合う各人体検出領域の一部分に対して人体が進入する方向を判定し、2以上の焦電センサ部が電磁波を検出し終わる順番から、互いに重なり合う各人体検出領域の一部分に対して人体が進出する方向を判定してもよい。これにより、進入と進出でそれぞれ移動方向を判定できるので、全体の判定移動方向の組合わせの数が増え、判定精度が更に向上する。 In the features of the present invention, the moving direction determination unit determines a direction in which a human body enters a part of each human body detection region that overlaps each other from the order in which two or more pyroelectric sensor units start detecting electromagnetic waves. From the order in which the pyroelectric sensor units finish detecting electromagnetic waves, the direction in which the human body advances may be determined with respect to a part of each human body detection region overlapping each other. Thereby, since the moving direction can be determined for each of approach and advance, the number of combinations of the entire determined moving directions is increased, and the determination accuracy is further improved.
また、移動方向判定部は、2以上の焦電センサ部が電磁波を検出する時間差が所定値未満である場合、2以上の焦電センサ部はほぼ同時に電磁波を検出したと判定してもよい。同時の判定を加えることにより、移動方向が細分化されるので、判定精度が更に向上する。 Further, the moving direction determination unit may determine that the two or more pyroelectric sensor units have detected the electromagnetic wave substantially simultaneously when the time difference between the two or more pyroelectric sensor units detecting the electromagnetic wave is less than a predetermined value. By adding simultaneous determination, the moving direction is subdivided, so that the determination accuracy is further improved.
本発明によれば、低コスト且つ分解能が高い移動方向判定装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a moving direction determination device with low cost and high resolution.
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals.
図1を参照して、本発明の実施の形態に係わる移動方向判定装置の全体構成を説明する。移動方向判定装置は、人体から放出される電磁波(例えば、赤外線)を検出する4つの焦電センサ部21a〜21dと、4つの焦電センサ部21a〜21dを収納する視野角制限カバー15とを備える。焦電センサ部21a〜21dは、人体から放出される電磁波の強度に応じた電気信号を出力する、少なくとも1以上の焦電素子をそれぞれ備える。
With reference to FIG. 1, the overall configuration of a moving direction determination apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. The moving direction determination device includes four
視野角制限カバー15は、例えば、焦電センサ部21a〜21dを収納する箱形の容器であって、焦電センサ部21a〜21dの赤外線検出方向の1つの面には円形の開口が形成されている。焦電センサ部21a〜21dは、この開口から入射する赤外線を検知することができる。また、この開口によって、焦電センサ部21a〜21dが人体を検出することができる領域が制限される。詳細は、図2及び図3を参照して後述する。
The viewing
図示は省略するが、移動方向判定装置は、焦電センサ部21a〜21dから出力された電気信号を処理して人体の移動方向を算出する演算部を更に備える。演算部は、焦電センサ部21a〜21dにより検出された電磁波に基づいて、人体の移動方向を判定する移動方向判定部として機能する。
Although illustration is omitted, the moving direction determination device further includes a calculation unit that processes the electrical signals output from the
図2に示すように、図1のA−A切断面において、視野角制限カバー15に形成された開口の端部15eは、焦電センサ部21b、21dが人体を検出することができる領域を制限している。開口の端部15eの形状や、焦電センサ部21b、21dと開口の端部15eとの位置関係などを調整することにより、焦電センサ部21b、21dが人体を検出することができる領域(人体検出領域)DSb、DSdをずらして形成することができる。図示は省略するが、焦電センサ部21a、21cについても同様にして、開口の端部15eによって人体検出領域をそれぞれ形成することができる。
As shown in FIG. 2, the
図3を参照して、図1の焦電センサ部21a〜21d及び視野角制限カバー15の開口の端部15eによってそれぞれ形成される人体検出領域DSa〜DSdの形状及び配置例を説明する。焦電センサ部21a〜21dは、開口の端部15eによって、略円形の人体検出領域DSa〜DSdをそれぞれ形成し、人体検出領域DSa〜DSdの内側に居る人体から放出される赤外線をそれぞれ検出する。図2を参照して説明したように、焦電センサ部21a〜21dと開口の端部15eとの位置関係を調整することにより、人体検出領域DSa〜DSdの一部は互いに重なり合い、且つ、人体検出領域DSa〜DSdの外周は異なる位置に配置する、すなわち、ずらして配置することができる。図2に示す断面は、図3のA−A切断面に相当する。更に、図3に示す人体検出領域DSa〜DSdの配置は、焦電センサ部21a〜21dの配置に対応している。
With reference to FIG. 3, shapes and arrangement examples of the human body detection regions DSa to DSd formed by the
すなわち、図3に示す直交座標系において、第1象限に焦電センサ部21dの中心が位置し、第2象限に焦電センサ部21cの中心が位置し、第3象限に焦電センサ部21bの中心が位置し、第4象限に焦電センサ部21aの中心が位置している。この場合、第1象限に人体検出領域DSbの中心が位置し、第2象限に人体検出領域DSaの中心が位置し、第3象限に人体検出領域DSdの中心が位置し、第4象限に人体検出領域DScの中心が位置する。このように、人体検出領域DSa〜DSdの位置は、原点を中心として、焦電センサ部21a〜21dの位置に対象である。なお、総ての人体検出領域DSa〜DSdが重なり合う一部分は、重複領域WGを形成している。
That is, in the orthogonal coordinate system shown in FIG. 3, the center of the
図4を参照して、焦電センサ部21a〜21dが電磁波を検出する順番から人体の移動方向を判定する方法の一例を説明する。人体検出領域DSa〜DSdをずらして配置した場合、人体検出領域DSa〜DSdを通過する人体を焦電センサ部21a〜21dが検出するタイミングに時間差が生じる。例えば、図4の矢印Y1に示すように、外部から人体検出領域DSa〜DSdが重なり合う重複領域WGへ人体が進入する場合を考える。先ず、人体検出領域DSbの中に進入し、人体検出領域DScの中に進入し、人体検出領域DSaの中に進入し、最後に、人体検出領域DSdの中に進入する。よって、焦電センサ部21b、焦電センサ部21c、焦電センサ部21a、そして、焦電センサ部21dの順番で人体を検出し始める。
With reference to FIG. 4, an example of a method for determining the moving direction of the human body from the order in which the
人体を検出し始める焦電センサ部21a〜21dの順番を特定できれば、図4に示すように、8つのエリア1−1、1−2、2−1、2−2、3−1、3−2、4−1、4−2のうちの1つのエリアを進入方向として特定することができる。また、矢印Y2に示すように人体が重複領域WGの中から外部へ進出する場合も、同様にして、人体を検出し終わる焦電センサ部21a〜21dの順番を特定できれば、8つのエリア1−1〜4−2のうちの1つのエリアを進出方向として特定することができる。よって、進入の8エリアと進出の8エリアから8×8=64通りの移動方向を判定することができる。但し、進入と進出とが同じエリアである場合も含む。
If the order of the
そこで、移動方向判定装置が備える演算部は、焦電センサ部21a〜21dが赤外線を検出する順番を判定し、当該順番から人体の移動方向を判定する。ここで、「焦電センサ部21a〜21dが赤外線を検出する順番」には、焦電センサ部21a〜21dが赤外線を検出し始める順番と、焦電センサ部21a〜21dが赤外線を検出し終わる順番とが含まれる。
Therefore, the calculation unit included in the movement direction determination device determines the order in which the
なお、人体の移動方向を判定するためには、総ての焦電センサ部21a〜21dについて赤外線を検出する順番を特定する必要はなく、焦電センサ部21a〜21dのうちの少なくとも2つの焦電センサ部が赤外線を検出する順番を特定すればよい。具体的には、人体の進入方向を判定するためには、少なくとも、最初に赤外線を検出し始める焦電センサ部と、その次に赤外線を検出し始める焦電センサ部とを特定すればよい。つまり、少なくとも最初の2つの焦電センサ部を特定できればよい。また、人体の進出方向を判定するためには、少なくとも、3番目に赤外線を検出し終わる焦電センサ部と、最後に赤外線を検出し終わる焦電センサ部とを特定すればよい。すなわち、少なくとも最後の2つの焦電センサ部を特定できればよい。
In order to determine the moving direction of the human body, it is not necessary to specify the order in which infrared rays are detected for all the
焦電センサ部21a〜21dが電磁波を検出する順番から人体の移動方向を判定する方法の他の例を説明する。ここでは、2つの焦電センサ部21a〜21dが電磁波を検出する時間差が所定値未満である場合、この2つの焦電センサ部21a〜21dはほぼ同時に電磁波を検出したと判定する。2つの焦電センサ部21a〜21dが電磁波を検出する時間差が所定値以上である場合、前述したとおり、この2つの焦電センサ部21a〜21dについては電磁波を検出した順番を特定する。
Another example of a method for determining the moving direction of the human body from the order in which the
図5は、移動方向を判定するエリアの振り分けを示している。例えば、エリア2−1は、人体検出領域DSaの外周と人体検出領域DSbの外周との交差点、及び人体検出領域DScの外周と人体検出領域DSdの外周との交差点を含むエリアである。このエリアを人体が移動する場合、焦電センサ部21a及び焦電センサ部21bがほぼ同時に電磁波を検出したと判定され、また、焦電センサ部21c及び焦電センサ部21dがほぼ同時に電磁波を検出したと判定される。そして、焦電センサ部21a及び焦電センサ部21bが電磁波を検出したタイミングと、焦電センサ部21c及び焦電センサ部21dが電磁波を検出したタイミングの前後関係を特定することにより、エリア2−1或いはエリア4−1を移動方向として判定することができる。
FIG. 5 shows allocation of areas for determining the moving direction. For example, area 2-1 is an area including the intersection of the outer periphery of human body detection region DSa and the outer periphery of human body detection region DSb, and the intersection of the outer periphery of human body detection region DSc and the outer periphery of human body detection region DSd. When the human body moves in this area, it is determined that the
また、エリア2−3は、人体検出領域DSbの外周と人体検出領域DSdの外周との交差点を含むエリアである。このエリアを人体が移動する場合、焦電センサ部21b及び焦電センサ部21dがほぼ同時に電磁波を検出したと判定される。そして、焦電センサ部21a及び焦電センサ部21cの少なくともいずれか一方が電磁波を検出したタイミングと、焦電センサ部21b及び焦電センサ部21dが電磁波を検出したタイミングの前後関係を特定することにより、エリア2−3或いはエリア4−3を移動方向として判定することができる。
Area 2-3 is an area including an intersection between the outer periphery of the human body detection region DSb and the outer periphery of the human body detection region DSd. When the human body moves in this area, it is determined that the
このように、同時を含む順番を特定することにより、図5に示すように、16のエリア1−1〜1−4、2−1〜2−4、3−1〜3−4、4−1〜4−4のうちの1つのエリアを移動方向として特定することができる。更に、焦電センサ部21a〜21dが赤外線を検出し始める順番と、焦電センサ部21a〜21dが赤外線を検出し終わる順番とをそれぞれ判定することにより、16のエリアのうちの1つのエリアを進入方向及び進出方向としてそれぞれ特定することができる。よって、進入の16エリアと進出の16エリアから16×16=256通りの移動方向を判定することができる。但し、進入と進出とが同じエリアである場合も含む。
Thus, by specifying the order including the simultaneous, as shown in FIG. 5, 16 areas 1-1 to 1-4, 2-1 to 2-4, 3-1 to 3-4, 4- One area of 1-4-4 can be specified as the movement direction. Furthermore, by determining the order in which the
なお、人体の移動方向を判定するためには、総ての焦電センサ部21a〜21dについて赤外線を検出する順番を特定する必要はなく、焦電センサ部21a〜21dのうちの少なくとも2つの焦電センサ部が赤外線を検出する順番を特定すればよい。ただし、2つの焦電センサ部がほぼ同時に電磁波を検出したと判定された場合、この2つの焦電センサ部は、1つの焦電センサ部としてカウントされ、その他の焦電センサ部との順番を特定すればよい。
In order to determine the moving direction of the human body, it is not necessary to specify the order in which infrared rays are detected for all the
図6は、焦電センサ部21a〜21dから出力される電気信号の波形の一例を示す。この電気信号の波形は、現在のデータから1つ前のデータを減算したものであるため、人体検出領域DSa〜DSdに人体が進入するとマイナス方向に波形が振れ、人体検出領域DSa〜DSdから人体が進出するとプラス方向に波形が振れている。また、この電気信号の波形は、各焦電センサ部21a〜21dから出力される電気信号の差分(値の変化のみをデータとして扱う)を行い、バタワースフィルタ等をかけることにより得られる。
FIG. 6 shows an example of waveforms of electrical signals output from the
図6の例では、先ず、焦電センサ部21dが人体からの電磁波を検知し始め、その後、焦電センサ部21cが人体からの電磁波を検知し始めている。よって、図4に示す8つのエリアのうち、エリア3−2から人体が進入していることを判定することができる。勿論、最初の3つの焦電センサ部の順番、或いは4つの焦電センサ部21a〜21dの順番に基づいて、エリア3−2からの進入を判定しても良い。
In the example of FIG. 6, first, the
また、同時判定を考慮する場合、焦電センサ部21dと焦電センサ部21cがほぼ同時に電磁波を検知し始め、焦電センサ部21aと焦電センサ部21bがほぼ同時に電磁波を検知し始めている。よって、図5に示す16のエリアのうち、エリア4−1から人体が進入していることを判定することができる。
Further, when considering simultaneous determination, the
進出に関しては、例えば、プラス方向に振れる波形のピーク値の順番を確認する。図6の例では、焦電センサ部21c、焦電センサ部21b、焦電センサ部21d、焦電センサ部21aの順番でプラス方向のピーク値が現れる。最後の2つの焦電センサ部21d、焦電センサ部21aから、図4に示す8つのエリアのうち、エリア2−2から人体が進出していることを判定することができる。よって、図6の波形から、図4の判定方法を用いて、エリア3−2から人体が進入し、エリア2−2から人体が進出していることを判定することができる。なお、反応しない焦電センサ部が含まれている場合もあるので、所定の閾値を設け、閾値を超えるピーク値について順番を特定することが望ましい。
For advancement, for example, the order of the peak values of the waveform that swings in the positive direction is confirmed. In the example of FIG. 6, a peak value in the positive direction appears in the order of the
また、同時判定を考慮する場合、焦電センサ部21cと焦電センサ部21bがほぼ同時にピーク値を取り、その後、焦電センサ部21dと焦電センサ部21aがほぼ同時にピーク値を取る。よって、図5に示す16のエリアのうち、エリア3−1から人体が進出していることを判定することができる。したがって、図6の波形から、図5の判定方法を用いて、エリア4−1から人体が進入し、エリア3−1から人体が進出していることを判定することができる。
When considering simultaneous determination, the
本発明の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。 According to the embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.
本発明の実施の形態によれば、演算部は、2以上の焦電センサ部21a〜21dが電磁波を検出する順番のみを確認することで、簡単且つ高精度に64通りの人体の移動方向を判定することができる。よって、高度な演算処理能力を必要としないため、低コストな移動方向判定装置を実現することができる。また、高度な演算処理を行うことなく判定結果が得られるので、装置のリアルタイム性が向上する。
According to the embodiment of the present invention, the calculation unit confirms only the order in which the two or more
また、演算部は、2以上の焦電センサ部21a〜21dが電磁波を検出し始める順番から、互いに重なり合う各人体検出領域の一部分(重複領域WG)に対して人体が進入する方向を判定し、2以上の焦電センサ部21a〜21dが電磁波を検出し終わる順番から、重複領域WGに対して人体が進出する方向を判定する。これにより、進入と進出でそれぞれ移動方向を判定できるので、全体の判定移動方向の組合わせの数が増え、判定精度が更に向上する。
In addition, the calculation unit determines a direction in which the human body enters a part of each human body detection region (overlap region WG) overlapping each other from the order in which the two or more
また、図5に示したように、演算部は、2以上の焦電センサ部21a〜21dが電磁波を検出する時間差が所定値未満である場合、2以上の焦電センサ部21a〜21dはほぼ同時に電磁波を検出したと判定してもよい。同時の判定を加えることにより、移動方向が細分化されるので、判定精度が更に向上する。
Further, as shown in FIG. 5, when the time difference in which the two or more
上記のように、本発明は、1つの実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 As described above, the present invention has been described by way of one embodiment, but it should not be understood that the discussion and drawings that form part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
例えば、防犯や徘徊老人などの人を追跡する人体追跡装置や、人の移動先を予測して移動先にある機器の先回り制御を行う装置として利用することができる。例えば、エレベータの呼び出し、進行方向の照明制御、進行方向の情報提示などが挙げられる。 For example, it can be used as a human body tracking device that tracks a person such as a crime prevention person or an elderly person, or a device that predicts a movement destination of a person and performs advanced control of a device at the movement destination. For example, calling of an elevator, lighting control in the traveling direction, information presentation in the traveling direction, and the like can be given.
また、本発明の実施の形態では、2以上の焦電センサ部の一例として、4つの焦電センサ部21a〜21dについて説明したが、本発明はこれに限定されない。移動方向判定装置が備える焦電センサ部の数としては、2、3、或いは5以上であっても構わない。
Moreover, although the four
15 視野角制限カバー
21a〜21d 焦電センサ部
DSa〜DSd 人体検出領域
15 Viewing
Claims (3)
前記2以上の焦電センサ部により検出された電磁波に基づいて、前記人体の移動方向を判定する移動方向判定部と、を備え、
各人体検出領域の一部分は互いに重なり合い、各人体検出領域の外周は異なる位置に配置され、前記移動方向判定部は、前記2以上の焦電センサ部が電磁波を検出する順番を判定し、当該順番から前記人体の移動方向を判定する
ことを特徴とする移動方向判定装置。 Two or more pyroelectric sensor units each forming a human body detection region for detecting electromagnetic waves emitted from the human body;
A moving direction determination unit that determines a moving direction of the human body based on electromagnetic waves detected by the two or more pyroelectric sensor units,
A part of each human body detection region overlaps each other, and the outer periphery of each human body detection region is arranged at a different position, and the moving direction determination unit determines the order in which the two or more pyroelectric sensor units detect electromagnetic waves, The moving direction determining device is characterized in that the moving direction of the human body is determined.
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