JP2012155603A - Intrusion detection device, intrusion detection method and intrusion detection program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、侵入検知装置、侵入検知方法および侵入検知プログラムに関し、特に、空間特徴量を用いて人間の動作を検知する侵入検知装置、侵入検知方法および侵入検知プログラムに関する。 The present invention relates to an intrusion detection device, an intrusion detection method, and an intrusion detection program, and more particularly, to an intrusion detection device, an intrusion detection method, and an intrusion detection program that detect human actions using spatial feature amounts.
室内等の所定エリアにおいて、人の動作を検知する侵入検知装置が開発されている。侵入検知方法の一例として、たとえば、「UWB−IRによる屋内侵入者検知に関する検討」寺阪圭司 他、電子情報通信学会論文誌B、第J90-B巻、第1号、pp.97-100、2007年1月1日(非特許文献1)には、UWB−IR(Ultra WideBand-Impulse Radio)による伝搬遅延プロファイルすなわち電力遅延プロファイルを用いる方法が開示されている。 Intrusion detection devices that detect human movements in a predetermined area such as a room have been developed. As an example of the intrusion detection method, for example, “Study on indoor intruder detection by UWB-IR” Teijihashi Teijih et al., IEICE Transactions B, Vol. J90-B, No. 1, pp.97-100, 2007 On January 1, 2000 (Non-Patent Document 1), a method using a propagation delay profile, that is, a power delay profile by UWB-IR (Ultra Wide Band-Impulse Radio) is disclosed.
しかしながら、非特許文献1に記載の方法では、広帯域の信号を用いることから他の無線サービスとの干渉が問題となり、また、受信信号の電力を用いることから屋内におけるマルチパスフェージングの影響を受け、検出精度が劣化する場合がある。
However, in the method described in Non-Patent
このような問題点を解決するための技術として、たとえば、特開2008ー216152号公報(特許文献1)には、以下のような構成が開示されている。すなわち、イベント検出装置は、各アレイアンテナの受信信号に基づいて固有ベクトルすなわち到来角分布を計算し、当該固有ベクトルと、比較基準となる平時の固有ベクトルとの内積値を計算する。そして、イベント検出装置は、この内積値と所定の閾値との比較結果に基づいて、イベントの発生すなわち侵入者の検知を行なう。 As a technique for solving such a problem, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2008-216152 (Patent Document 1) discloses the following configuration. That is, the event detection device calculates an eigenvector, that is, an arrival angle distribution based on the received signal of each array antenna, and calculates an inner product value of the eigenvector and a normal eigenvector as a comparison reference. Then, the event detection device detects an event, that is, an intruder, based on a comparison result between the inner product value and a predetermined threshold value.
ここで、特許文献1に記載の構成において算出する固有ベクトルの内積は、ターゲットである侵入者以外の要因によっても変化することは容易に推測できる。
Here, it can be easily estimated that the inner product of the eigenvectors calculated in the configuration described in
たとえば、ネズミおよび猫などの小動物、ならびに扇風機およびエアコンなどの各種装置の動作が空間の電波特性を変化させ、到来角分布に影響を及ぼすことは容易に想定できる。 For example, it can be easily assumed that operations of small animals such as mice and cats, and various devices such as electric fans and air conditioners change the radio wave characteristics of the space and affect the arrival angle distribution.
特許文献1では、種々のイベント検出を行なっているが、特に、人間の動作を検知する用途において、特許文献1に記載の構成を超えて、ターゲットである侵入者以外の変動を排除し、誤検知を抑制する技術が望まれる。
In
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、人間の動作を高精度に検知することが可能な侵入検知装置、侵入検知方法および侵入検知プログラムを提供することである。 This invention was made in order to solve the above-mentioned subject, The objective is to provide the intrusion detection apparatus, the intrusion detection method, and the intrusion detection program which can detect a human operation | movement with high precision. is there.
(1)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる侵入検知装置は、所定エリアの状態を示す空間特徴量を算出するための空間特徴量算出部と、上記空間特徴量算出部によって算出された上記空間特徴量の時間的変化を算出するための変化レート算出部と、上記変化レート算出部によって算出された上記時間的変化に基づいて、上記所定エリアにおける人間の動作を検知するための検知部とを備える。 (1) In order to solve the above-described problem, an intrusion detection apparatus according to an aspect of the present invention includes a spatial feature amount calculation unit for calculating a spatial feature amount indicating a state of a predetermined area, and the spatial feature amount calculation unit. Based on the temporal change calculated by the change rate calculating unit and the temporal change calculated by the change rate calculating unit, human motion in the predetermined area is detected. And a detecting unit for
このように、空間特徴量の変動量の大きさではなく、空間特徴量の時間的変化を利用して人間の動作を検知する構成により、人間の動作以外の要因による変動を排除し、検知精度を向上させることができる。 In this way, by detecting the human motion using the temporal change of the spatial feature value instead of the magnitude of the variation amount of the spatial feature value, fluctuation due to factors other than human motion is eliminated, and the detection accuracy Can be improved.
(2)好ましくは、上記検知部は、上記時間的変化が人間の動作に対応する所定の範囲に収まる場合には、上記所定エリアにおいて人間の動作が発生したと判定する。 (2) Preferably, the detection unit determines that a human motion has occurred in the predetermined area when the temporal change is within a predetermined range corresponding to the human motion.
このような構成により、人間の動作による空間の状態変化の速度は所定の範囲内に収まる、という点に着目した検知動作を行なうことができるため、検知精度を向上させることができる。 With such a configuration, it is possible to perform a detection operation focusing on the fact that the speed of the change in the state of the space caused by the human movement is within a predetermined range, so that the detection accuracy can be improved.
(3)より好ましくは、上記検知部は、上記時間的変化が上記所定の範囲に収まっている状態が所定時間以上継続した場合には、上記所定エリアにおいて人間の動作が発生したと判定する。 (3) More preferably, when the state where the temporal change is within the predetermined range continues for a predetermined time or more, the detection unit determines that a human motion has occurred in the predetermined area.
このような構成により、人間の動作による空間の状態変化はある程度継続する、という点に着目した検知動作を行なうことができるため、検知精度を向上させることができる。 With such a configuration, it is possible to perform a detection operation that focuses on the fact that the change in the state of the space due to human movement continues to some extent, so that the detection accuracy can be improved.
(4)好ましくは、上記空間特徴量算出部は、算出した上記空間特徴量を示す信号を出力し、上記変化レート算出部は、上記時間的変化として、上記空間特徴量算出部から受けた上記信号の周波数成分を算出し、上記検知部は、上記変化レート算出部によって算出された上記周波数成分に基づいて、上記所定エリアにおける人間の動作を検知する。 (4) Preferably, the spatial feature value calculation unit outputs a signal indicating the calculated spatial feature value, and the change rate calculation unit receives the spatial feature value calculation unit received from the spatial feature value calculation unit as the temporal change. The frequency component of the signal is calculated, and the detection unit detects a human motion in the predetermined area based on the frequency component calculated by the change rate calculation unit.
このように、空間特徴量の時間的変化として、空間特徴量の周波数成分を算出する構成により、空間特徴量の時間的変化を適切に評価することが可能となる。 As described above, the temporal change of the spatial feature amount can be appropriately evaluated by the configuration for calculating the frequency component of the spatial feature amount as the temporal change of the spatial feature amount.
(5)より好ましくは、上記変化レート算出部は、人間の動作に対応する対象周波数帯域について、上記空間特徴量算出部から受けた上記信号の周波数成分のうち、上記対象周波数帯域外の成分を減衰させるための対象フィルタを含み、上記検知部は、上記対象フィルタを通過した上記信号に基づいて、上記所定エリアにおける人間の動作を検知する。 (5) More preferably, for the target frequency band corresponding to human motion, the change rate calculation unit calculates a component outside the target frequency band among the frequency components of the signal received from the spatial feature amount calculation unit. The detection unit includes a target filter for attenuation, and detects a human motion in the predetermined area based on the signal that has passed through the target filter.
このように、検知すべき空間特徴量の変動の範囲を、対象物固有の範囲、具体的には人間の侵入行動に対応する範囲に設定する構成により、検知精度をより向上させることができる。また、フーリエ変換を行なう構成ではなく、帯域フィルタを設ける構成により、信号のバッファリングが不要となり、検知時間を早めることが可能となる。 As described above, the detection accuracy can be further improved by the configuration in which the range of variation of the spatial feature value to be detected is set to a range unique to the object, specifically, a range corresponding to human intrusion behavior. In addition, a configuration in which a bandpass filter is provided instead of a configuration in which Fourier transform is performed eliminates the need for signal buffering, and can increase detection time.
(6)より好ましくは、上記検知部は、上記対象フィルタを通過した信号のレベルが所定の閾値以上である場合には、上記所定エリアにおいて人間の動作が発生したと判定する。 (6) More preferably, when the level of the signal that has passed through the target filter is equal to or greater than a predetermined threshold, the detection unit determines that a human motion has occurred in the predetermined area.
このように、閾値を用いた判定を行なう構成により、簡易な処理で人間の動作の有無を検知することができる。 As described above, with the configuration in which the determination using the threshold is performed, it is possible to detect the presence or absence of a human action with a simple process.
(7)より好ましくは、上記変化レート算出部は、さらに、上記対象周波数帯域以外の帯域である非対象周波数帯域について、上記空間特徴量算出部から受けた上記信号の周波数成分のうち、上記非対象周波数帯域外の成分を減衰させるための1または複数の非対象フィルタを含み、上記検知部は、上記対象フィルタを通過した上記信号および各上記非対象フィルタを通過した上記信号に基づいて、上記所定エリアにおける人間の動作を検知する。 (7) More preferably, the change rate calculation unit further includes the non-target frequency band of the signal received from the spatial feature amount calculation unit for the non-target frequency band that is a band other than the target frequency band. Including one or a plurality of non-target filters for attenuating components outside the target frequency band, wherein the detection unit is based on the signal that has passed through the target filter and the signal that has passed through each of the non-target filters. Detect human movements in a given area.
このように、人間の動作に対応する帯域フィルタだけでなく、他の帯域のフィルタを設ける構成により、人間の動作に対応する帯域に加えて、他の帯域においても変化レートがある程度のレベルとなった場合に、各帯域における変化レートのレベルを比較することにより、人間の動作の有無を正確に検知することが可能となる。 In this way, the configuration in which not only the band filter corresponding to the human operation but also the other band filter is provided, the change rate becomes a certain level in other bands in addition to the band corresponding to the human operation. In this case, it is possible to accurately detect the presence / absence of a human motion by comparing the level of the change rate in each band.
(8)より好ましくは、上記検知部は、上記対象フィルタを通過した信号および上記各非対象フィルタを通過した信号のうち、いずれの信号が最大のレベルを有するかに基づいて、上記所定エリアにおける人間の動作を検知する。 (8) More preferably, the detection unit in the predetermined area based on which signal has the maximum level among the signal that has passed through the target filter and the signal that has passed through each of the non-target filters. Detect human movements.
このように、最大レベルを検出する構成により、簡易な比較処理で人間の動作の有無を検知することができる。 As described above, with the configuration for detecting the maximum level, it is possible to detect the presence or absence of a human action with a simple comparison process.
(9)より好ましくは、上記検知部は、上記対象フィルタを通過した信号が最大のレベルを有する場合であって、上記対象フィルタを通過した信号のレベルが所定の閾値以上であるときには、上記所定エリアにおいて人間の動作が発生したと判定する。 (9) More preferably, when the signal that has passed through the target filter has a maximum level and the level of the signal that has passed through the target filter is equal to or greater than a predetermined threshold, the detection unit It is determined that a human motion has occurred in the area.
このように、比較処理に加えて閾値を用いた判定を行なう構成により、さらに正確に人間の動作の有無を検知することができる。 As described above, the presence / absence of human motion can be detected more accurately by the configuration in which the determination using the threshold value is performed in addition to the comparison processing.
(10)より好ましくは、上記変化レート算出部は、上記空間特徴量算出部から受けた上記信号に対してフーリエ変換を行い、上記フーリエ変換の結果において、人間の動きに対応する周波数帯における積分値を算出し、上記検知部は、上記変化レート算出部によって算出された上記積分値に基づいて、上記所定エリアにおける人間の動作を検知する。 (10) More preferably, the change rate calculation unit performs a Fourier transform on the signal received from the spatial feature amount calculation unit, and an integration in a frequency band corresponding to a human motion is obtained in the result of the Fourier transform. The value is calculated, and the detection unit detects a human motion in the predetermined area based on the integral value calculated by the change rate calculation unit.
このような構成により、帯域フィルタを用いる構成と比べて、より正確に空間特徴量の時間的変化を評価することが可能となる。 With such a configuration, it is possible to evaluate the temporal change of the spatial feature amount more accurately than the configuration using the bandpass filter.
(11)より好ましくは、上記検知部は、上記積分値が所定の閾値以上である場合には、上記所定エリアにおいて人間の動作が発生したと判定する。 (11) More preferably, the detection unit determines that a human motion has occurred in the predetermined area when the integral value is equal to or greater than a predetermined threshold.
このように、閾値を用いた判定を行なう構成により、簡易な処理で人間の動作の有無を検知することができる。 As described above, with the configuration in which the determination using the threshold is performed, it is possible to detect the presence or absence of a human action with a simple process.
(12)より好ましくは、上記所定の範囲は1Hz以下の範囲である。 (12) More preferably, the predetermined range is a range of 1 Hz or less.
このように、検知すべき空間特徴量の変動の範囲を、人間の典型的な侵入行動に対応する範囲に設定する構成により、細かな調整を行なうことなく、検知精度を向上させることが可能となる。 As described above, the configuration in which the range of variation of the spatial feature to be detected is set to a range corresponding to a typical human intrusion behavior can improve detection accuracy without fine adjustment. Become.
(13)より好ましくは、上記所定の範囲は、0Hzより大きく1Hzより小さい周波数以上、かつ1Hz以下の範囲である。 (13) More preferably, the predetermined range is a range not less than 1 Hz and not less than 1 Hz and not more than 1 Hz.
このように、別の環境要因により生じる場合が多い低周波の変動成分を除去する構成により、検知精度をさらに向上させることが可能となる。 As described above, the detection accuracy can be further improved by removing the low-frequency fluctuation component that is often caused by another environmental factor.
(14)より好ましくは、上記所定の範囲は設定変更可能である。 (14) More preferably, the predetermined range can be set and changed.
このような構成により、検知すべき空間特徴量の変動の範囲を、対象空間の電波伝搬環境に応じて設定することが可能となり、種々の環境に特化した検知動作を行なうことができる。 With such a configuration, it is possible to set the range of fluctuation of the spatial feature value to be detected according to the radio wave propagation environment of the target space, and it is possible to perform detection operations specialized for various environments.
(15)好ましくは、上記侵入検知装置は、さらに、上記空間特徴量算出部によって算出された上記空間特徴量のうち、規則的な変動成分を除去するための規則変動成分除去部を備え、上記変化レート算出部は、上記規則変動成分除去部によって除去された後の上記空間特徴量の時間的変化を算出する。 (15) Preferably, the intrusion detection device further includes a regular fluctuation component removing unit for removing a regular fluctuation component from the spatial feature quantity calculated by the spatial feature quantity calculation unit, The change rate calculation unit calculates a temporal change in the spatial feature amount after being removed by the regular fluctuation component removal unit.
これにより、何らかの装置による空間特徴量の規則的な変動など、侵入者による変動と比べて非常に優勢な変動成分を除去することができるため、安定して高い検知精度を得ることができる。 This makes it possible to remove fluctuation components that are much more dominant than fluctuations due to intruders, such as regular fluctuations in spatial feature amounts due to some device, and can stably obtain high detection accuracy.
(16)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる侵入検知方法は、所定エリアの状態を示す空間特徴量を算出するステップと、算出した上記空間特徴量の時間的変化を算出するステップと、算出した上記時間的変化に基づいて、上記所定エリアにおける人間の動作を検知するステップとを含む。 (16) In order to solve the above problem, an intrusion detection method according to an aspect of the present invention includes a step of calculating a spatial feature amount indicating a state of a predetermined area, and calculating a temporal change of the calculated spatial feature amount. And detecting a human motion in the predetermined area based on the calculated temporal change.
このように、空間特徴量の変動量の大きさではなく、空間特徴量の時間的変化を利用して人間の動作を検知する構成により、人間の動作以外の要因による変動を排除し、検知精度を向上させることができる。 In this way, by detecting the human motion using the temporal change of the spatial feature value instead of the magnitude of the variation amount of the spatial feature value, fluctuation due to factors other than human motion is eliminated, and the detection accuracy Can be improved.
(17)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる侵入検知プログラムは、コンピュータに、所定エリアの状態を示す空間特徴量を算出するステップと、算出した上記空間特徴量の時間的変化を算出するステップと、算出した上記時間的変化に基づいて、上記所定エリアにおける人間の動作を検知するステップとを実行させるためのプログラムである。 (17) In order to solve the above-described problem, an intrusion detection program according to an aspect of the present invention includes a step of calculating a spatial feature amount indicating a state of a predetermined area in a computer, and a time of the calculated spatial feature amount. A program for executing a step of calculating a change and a step of detecting a human motion in the predetermined area based on the calculated temporal change.
このように、空間特徴量の変動量の大きさではなく、空間特徴量の時間的変化を利用して人間の動作を検知する構成により、人間の動作以外の要因による変動を排除し、検知精度を向上させることができる。 In this way, by detecting the human motion using the temporal change of the spatial feature value instead of the magnitude of the variation amount of the spatial feature value, fluctuation due to factors other than human motion is eliminated, and the detection accuracy Can be improved.
本発明によれば、人間の動作を高精度に検知することができる。 According to the present invention, human motion can be detected with high accuracy.
以下、本発明の第1の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
<第1の実施の形態>
[構成および基本動作]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置の構成を示す図である。
<First Embodiment>
[Configuration and basic operation]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an intrusion detection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
侵入検知装置101は、室内等の所定エリアの状態を示す空間特徴量の変動を監視することにより、当該エリアにおける人間の動作を検知する。たとえば、侵入検知装置101は、反射および回折等の波動伝搬の性質に基づいて、所定エリア内の状態を監視する。具体的には、侵入検知装置101は、所定エリアに設けられた複数のアンテナの受信信号に基づいて計算された到来角分布を監視することにより、人間の動作を検知する。
The
図1を参照して、侵入検知装置101は、空間特徴量算出部1と、変化レート算出部2と、検知部11とを備える。検知部11は、変化レート判定部3と、変化継続時間算出部4とを含む。
With reference to FIG. 1, the
空間特徴量算出部1は、人間の動作を検知すべき所定エリアについて、当該所定エリアの状態を示す空間特徴量を算出する。
The spatial feature
変化レート算出部2は、空間特徴量算出部1によって算出された空間特徴量の時間的変化を算出する。
The change
検知部11は、変化レート算出部2によって算出された時間的変化に基づいて、所定エリアにおける人間の動作を検知する。
The
より詳細には、まず、空間特徴量算出部1は、たとえば特許文献1に記載の構成と同様に、到来角分布を用いて空間特徴量を抽出する。すなわち、空間特徴量算出部1は、固有ベクトルの内積を算出することにより、空間特徴量P(t)を抽出する。この内積は、比較基準となる初期ベクトルからの変化量を示す。初期ベクトルすなわち侵入者無しのときの固有ベクトルをvnoとし、観測時tにおける固有ベクトルをvob(t)とすると、空間特徴量P(t)は以下の式で表される。
P(t)=vno・vob(t)
More specifically, first, the spatial feature
P (t) = vno · vob (t)
次に、変化レート算出部2は、空間特徴量の変化レートを計算する。この空間特徴量の変化レートは、言い換えれば、空間特徴量の時間的変化たとえば周期的変化を示す量である。変化レート算出部2は、たとえば0.1秒ごとに空間特徴量の変化レートを計算して出力する。
Next, the change
空間特徴量が所定空間の状態量を適切に表すものであれば、当該空間特徴量の変化レートはターゲットに固有の特性を有すると考えられる。たとえば、小動物は人間に比べて高速に移動するため、小動物の変化レートは人間の変化レートよりも大きくなる。 If the spatial feature value appropriately represents the state quantity of the predetermined space, it is considered that the change rate of the spatial feature value has a characteristic specific to the target. For example, since small animals move faster than humans, the change rate of small animals is greater than the change rate of humans.
本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、人間の侵入行動および空間の状態変化に関する考察において以下の(1)および(2)のポイントに注目した検知動作を行なう。すなわち、(1)人間の動作による空間の状態変化の速度は所定の範囲内に収まる。たとえば、鳥による空間の状態変化はきわめて瞬間的である。(2)人間の動作による空間の状態変化はある程度継続する。すなわち、侵入者は、侵入後、目的物を確保するために所定エリアにおいて一定時間滞在することが必要である。 In the intrusion detection apparatus according to the first embodiment of the present invention, a detection operation focusing on the following points (1) and (2) is performed in consideration of human intrusion behavior and space state change. That is, (1) The speed of the change in the state of the space due to human movement falls within a predetermined range. For example, the change in the state of the space by birds is very instantaneous. (2) The change in the state of the space due to human movement continues to some extent. That is, the intruder needs to stay in a predetermined area for a certain time after the intrusion in order to secure the object.
具体的には、検知部11は、空間特徴量の時間的変化が、人間の動作に対応する所定の範囲に収まる場合には、所定エリアにおいて人間の動作が発生したと判定する。この条件に加えて、検知部11は、当該時間的変化が所定の範囲に収まっている状態が所定時間以上継続した場合には、所定エリアにおいて人間の動作が発生したと判定してもよい。
Specifically, the
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置が侵入検知動作を行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。侵入検知装置101は、フローチャートの各ステップを図示しないメモリから読み出して実行する。このプログラムは、外部からインストールすることができる。このインストールされるプログラムは、たとえば記録媒体に格納された状態で流通する。
FIG. 2 is a flowchart defining an operation procedure when the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention performs an intrusion detection operation. The
図2を参照して、まず、空間特徴量算出部1は、所定エリアの状態を示す空間特徴量を算出する(ステップS1)。
Referring to FIG. 2, first, the spatial feature
次に、変化レート算出部2は、算出した空間特徴量の時間的変化を算出する(ステップS2)。
Next, the change
次に、検知部11は、算出された時間的変化に基づいて、所定エリアにおける人間の動作を検知する。
Next, the
より詳細には、検知部11は、変化レート算出部2によって算出された変化レートが、人間の動作に対応する所定の検知対象範囲内でない場合には(ステップS3でNO)、測定された空間特徴量の変動が、人間の動作による変動ではないと判断し、侵入者無しと判定する(ステップS6)。これは、上記ポイント(1)に基づく判定である。
More specifically, when the change rate calculated by the change
また、検知部11は、変化レート算出部2によって算出された変化レートが検知対象範囲内である状態が継続的でない場合には(ステップS4でNO)、測定された空間特徴量の変動が、人間の動作による変動ではないと判断し、侵入者無しと判定する(ステップS6)。これは、上記ポイント(2)に基づく判定である。
In addition, when the state in which the change rate calculated by the change
一方、検知部11は、変化レート算出部2によって算出された変化レートが検知対象範囲内である状態が継続的である場合には(ステップS3でYES、かつステップS4でYES)、測定された空間特徴量の変動が人間の動作による変動であると判断し、侵入者有りと判定する(ステップS5)。
On the other hand, the
図3は、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置を用いた実験環境および実験内容を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing an experimental environment and experimental contents using the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention.
図3を参照して、侵入検知装置101を用いて、図3に示すような部屋で実験を行なった。具体的には、室内に送信機および受信機を設け、対象者が図中の矢印1〜4の順番に従って室内を移動した際の、固有ベクトルの内積値の変動を測定した。ここで、固有ベクトルの内積値の計算においては、対象者が部屋に入室する前の状態における固有ベクトルを初期ベクトルvnoとした。
With reference to FIG. 3, using the
図4は、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置を用いた実験によって得られた内積値を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating inner product values obtained by experiments using the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention.
図4は、部屋に入室した対象者が、通常歩く速度で移動した場合(以下、ケース1と称する。)における内積値の変動を示している。 FIG. 4 shows the variation of the inner product value when the subject who has entered the room moves at a normal walking speed (hereinafter referred to as case 1).
図5は、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置を用いた実験によって得られた内積値を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing inner product values obtained by experiments using the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention.
図5は、部屋に入室した対象者が、ケース1の2倍程度の速度で移動した場合(以下、ケース2と称する。)における内積値の変動を示している。 FIG. 5 shows the variation of the inner product value when the subject entering the room moves at a speed about twice that of Case 1 (hereinafter referred to as Case 2).
ここで、たとえば図4のピークAで示す大きな変動がある区間は、対象者が受信機または送信機の付近を通過したタイミングに対応している。このような位置を対象者が通過すると、変動の大きさすなわち内積値は大きく変化する。このため、変動量そのもので対象物の識別を行なうのは一般に困難であると言える。 Here, for example, a section with a large fluctuation indicated by peak A in FIG. 4 corresponds to the timing at which the subject passes near the receiver or the transmitter. When the subject passes through such a position, the magnitude of fluctuation, that is, the inner product value, changes greatly. For this reason, it can be said that it is generally difficult to identify an object based on the fluctuation amount itself.
そこで、侵入検知装置101では、特許文献1に記載の技術のように空間特徴量の変動量の大きさを利用するのではなく、変動量の時間的変化を利用する。
Therefore, the
図6は、ケース1における変化レートの計算結果を示す図である。図7は、ケース2における変化レートの計算結果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a calculation result of the change rate in
図6および図7は、内積値の変動の周波数分析結果、すなわち内積値に対して離散フーリエ変換を行なった結果を示しており、この結果が変化レートを示すことになる。 FIG. 6 and FIG. 7 show the frequency analysis result of the fluctuation of the inner product value, that is, the result of the discrete Fourier transform performed on the inner product value, and this result shows the change rate.
通常、人間の侵入行動があった場合には、図6および図7に示すように、内積値の変動成分は、1Hz以下の範囲に集中し、1Hz以上の範囲と比べて密度が高い。 Normally, when there is human intrusion behavior, as shown in FIG. 6 and FIG. 7, the fluctuation component of the inner product value is concentrated in the range of 1 Hz or less and has a higher density than the range of 1 Hz or more.
また、人間の行動は一般に不規則であるため、変化レートの特性は、ある特定の周波数においてピークを持つのではなく、一定幅の周波数帯域に分散する特性となる。 In addition, since human behavior is generally irregular, the characteristics of the change rate do not have a peak at a specific frequency but are distributed over a certain frequency band.
この実験結果に基づき、侵入検知装置101では、空間特徴量の変動が、侵入者の引き起こす可能性のある変化レートに相当するときに侵入者有りと判定する、という判断基準を採用した。
Based on the result of this experiment, the
再び図1を参照して、たとえば、空間特徴量算出部1は、算出した空間特徴量を示す信号を変化レート算出部2へ出力する。
Referring to FIG. 1 again, for example, the spatial feature
変化レート算出部2は、空間特徴量の時間的変化として、空間特徴量算出部1から受けた信号の周波数成分を算出する。
The change
検知部11は、変化レート算出部2によって算出された周波数成分に基づいて、所定エリアにおける人間の動作を検知する。
The
図8は、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置における変化レート算出部の構成を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a change rate calculation unit in the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention.
図8を参照して、変化レート算出部2は、帯域通過フィルタ21〜24と、パワー算出部25〜28と、閾値判定部29〜32と、最大値判定部33とを含む。
Referring to FIG. 8, change
帯域通過フィルタ21〜24は、たとえば所定範囲の変化レートを通過させる微分フィルタである。すなわち、帯域通過フィルタ21は、空間特徴量算出部1から受けた特徴量P(t)を示す信号の周波数成分のうち、人間の動作に対応する対象周波数帯域たとえば0.1〜1.0Hz以外の成分を減衰させる。
The band pass filters 21 to 24 are differential filters that pass, for example, a change rate within a predetermined range. That is, the
また、帯域通過フィルタ22〜24は、空間特徴量算出部1から受けた特徴量P(t)を示す信号の周波数成分のうち、対象周波数帯域以外の帯域である非対象周波数帯域たとえば1.0〜2.0Hz、2.0〜3.0Hz、および3.0〜4.0Hz以外の成分を減衰させる。
The band pass filters 22 to 24 are non-target frequency bands that are bands other than the target frequency band among the frequency components of the signal indicating the feature quantity P (t) received from the spatial feature
なお、各帯域通過フィルタの通過帯域は、一定幅でなくてもよいし、互いに重複していてもよい。各帯域通過フィルタの通過帯域を互いに重複させることにより、空間特徴量の変動を検出するための分解能を高めることができる。 In addition, the pass band of each band pass filter may not be a fixed width | variety, and may mutually overlap. By overlapping the passbands of the bandpass filters with each other, it is possible to increase the resolution for detecting the variation of the spatial feature amount.
検知部11は、帯域通過フィルタ21を通過した信号および帯域通過フィルタ22〜24を通過した信号に基づいて、所定エリアにおける人間の動作を検知する。たとえば、検知部11は、帯域通過フィルタ21を通過した信号および各帯域通過フィルタ22〜24を通過した信号のうち、いずれの信号が最大のレベルを有するかに基づいて、所定エリアにおける人間の動作を検知する。より詳細には、検知部11は、帯域通過フィルタ21を通過した信号が最大のレベルを有する場合であって、帯域通過フィルタ21を通過した信号のレベルが所定の閾値以上であるときには、所定エリアにおいて人間の動作が発生したと判定する。
The
より詳細には、パワー算出部25〜28は、帯域通過フィルタ22〜24を通過した信号の電力を算出する。なお、パワー算出部25〜28は、電力に限らず、たとえば、これらの信号の絶対値を算出してもよいし、これらの信号の二乗を算出してもよい。
More specifically, the
ここで、図6および図7に示すグラフが、パワー算出部25〜28から出力される信号に相当する。また、図4および図5に示すグラフが、空間特徴量算出部1から出力される信号に相当する。
Here, the graphs shown in FIGS. 6 and 7 correspond to signals output from the
閾値判定部29〜32は、パワー算出部25〜28によって計算された電力と所定の閾値とを比較し、比較結果および当該電力を最大値判定部33へ出力する。この閾値は、侵入者無しの環境下で、適切な値を推定し、設定しておくことが望ましい。
The
ここで、検知部11は、帯域通過フィルタ21〜24の出力信号のうち、閾値判定部29〜32において所定の閾値を超える信号が存在しない場合には、侵入者が存在しない、と判定する。
Here, the
最大値判定部33は、帯域通過フィルタ21〜24の出力信号のうち、閾値判定部29〜32において所定の閾値を超えた信号の中から、電力値が最大となる信号を選択する。そして、最大値判定部33は、選択した信号に対応する変化レートを示す信号を検知部11における最大値判定部33へ出力する。たとえば、最大値判定部33は、帯域通過フィルタ21の通過信号を選択した場合には、0.1〜1.0Hzを示す信号を出力する。
The maximum
検知部11において、変化レート判定部3は、変化レート算出部2によって抽出された変化レートが検知対象範囲に含まれるか否かを判定する。変化レート判定部3は、当該変化レートが検知対象範囲外である場合には、侵入者が存在しない、と判定する。
In the
この検知対象範囲は、前述の実験結果より、1Hz以下とすることが望ましい。さらに、あまりに周波数の低い変動成分は、別の環境要因により生じる可能性が高いことから、直流成分に近い0.1以下の成分は除去することが望ましい。また、高周波領域についてはやや余裕をもたせ、2Hz程度に設定することが望ましい。この場合、帯域通過フィルタ21の通過帯域は0.1〜2.0Hzに設定される。
This detection target range is desirably 1 Hz or less based on the above experimental results. Furthermore, since a fluctuation component having a frequency that is too low is likely to be caused by another environmental factor, it is desirable to remove a component of 0.1 or less that is close to the direct current component. In addition, it is desirable that the high frequency region is set to about 2 Hz with some margin. In this case, the pass band of the
ここで、変化レートは電波の伝搬環境にも依存する。侵入検知装置101では、検知対象範囲は設定変更可能である。これにより、侵入検知の対象空間における伝搬環境に応じて検知対象範囲の調整を行なうことが可能となる。
Here, the change rate also depends on the radio wave propagation environment. In the
具体的には、侵入検知装置101を実動作させる前に、図3に示す実験のように人間が模擬的に室内を移動し、通常の歩行速度でどの程度の変動レートになるかを事前に測定しておく。そして、この測定結果を用いて検知対象範囲を決定する。
Specifically, before actually operating the
変化継続時間算出部4は、変化レート判定部3の判定結果に基づいて、変化レートが検知対象範囲に含まれる状態が所定時間継続するか否かを監視する。
Based on the determination result of the change
この監視時間は、たとえば2秒以上とすることが望ましい。これは、侵入し、室内を物色し、脱出するという一連の侵入行動は瞬時的に起こるものではなく、所定時間かけて行われるからである。これにより、さらに高精度に判定を行なうことができる。 This monitoring time is preferably set to 2 seconds or more, for example. This is because a series of intrusion actions such as intrusion, coloration of the room, and escape do not occur instantaneously but are performed over a predetermined time. Thereby, it is possible to perform determination with higher accuracy.
図9は、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置における変化レート算出部の変形例の構成を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a modification of the change rate calculation unit in the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention.
図9を参照して、この変化レート算出部2は、DFT(Discrete Fourier Transform)演算部81と、積分演算部82〜85と、閾値判定部29〜32と、最大値判定部33とを含む。
Referring to FIG. 9, this change
変化レート算出部2は、空間特徴量算出部1から受けた信号に対してフーリエ変換を行い、フーリエ変換の結果において、人間の動きに対応する周波数帯における積分値を算出する。
The change
検知部11は、変化レート算出部2によって算出された積分値に基づいて、所定エリアにおける人間の動作を検知する。たとえば、検知部11は、当該積分値が所定の閾値以上である場合には、所定エリアにおいて人間の動作が発生したと判定する。
The
より詳細には、DFT演算部81は、空間特徴量算出部1から受けた空間特徴量P(t)を示す信号に対してDFT演算を行い、演算結果を示す信号を出力する。
More specifically, the
積分演算部82〜85は、DFT演算部81から受けた信号のうち、対応の各帯域たとえば0.1〜1.0Hz、1.0〜2.0Hz、2.0〜3.0Hzおよび3.0〜4.0Hzにおける積分値を算出し、算出結果を示す信号を出力する。
The
閾値判定部29〜32は、積分演算部82〜85によって計算された積分値と所定の閾値とを比較し、比較結果および当該積分値を最大値判定部33へ出力する。
The threshold
最大値判定部33は、DFT演算部81による演算結果における各帯域のうち、閾値判定部29〜32において所定の閾値を超えた帯域の中から、積分値が最大となる帯域を選択する。そして、最大値判定部33は、選択した帯域を示す信号を出力する。たとえば、最大値判定部33は、積分演算部82に対応する帯域を選択した場合には、0.1〜1.0Hzを示す信号を出力する。
The maximum
ところで、非特許文献1に記載の方法では、広帯域の信号を用いることから他の無線サービスとの干渉が問題となり、また、受信信号の電力を用いることから屋内におけるマルチパスフェージングの影響を受けてしまい、検出精度が劣化する場合がある。また、特許文献1に記載の構成において算出する固有ベクトルの内積は、ターゲットである侵入者以外の要因によっても変化するため、誤検知が生じる可能性がある。
By the way, in the method described in
これに対して、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、空間特徴量算出部1は、所定エリアの状態を示す空間特徴量を算出する。変化レート算出部2は、空間特徴量算出部1によって算出された空間特徴量の時間的変化を算出する。そして、検知部11は、変化レート算出部2によって算出された時間的変化に基づいて、所定エリアにおける人間の動作を検知する。
On the other hand, in the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention, the spatial feature
このように、空間特徴量の変動量の大きさではなく、空間特徴量の時間的変化を利用して人間の動作を検知する構成により、人間の動作以外の要因による変動を排除し、検知精度を向上させることができる。 In this way, by detecting the human motion using the temporal change of the spatial feature value instead of the magnitude of the variation amount of the spatial feature value, fluctuation due to factors other than human motion is eliminated, and the detection accuracy Can be improved.
また、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、検知部11は、変化レート算出部2によって算出された時間的変化が人間の動作に対応する所定の範囲に収まる場合には、所定エリアにおいて人間の動作が発生したと判定する。
Further, in the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention, the
このような構成により、人間の動作による空間の状態変化の速度は所定の範囲内に収まる、という点に着目した検知動作を行なうことができるため、検知精度を向上させることができる。 With such a configuration, it is possible to perform a detection operation focusing on the fact that the speed of the change in the state of the space caused by the human movement is within a predetermined range, so that the detection accuracy can be improved.
また、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、検知部11は、変化レート算出部2によって算出された時間的変化が所定の範囲に収まっている状態が所定時間以上継続した場合には、所定エリアにおいて人間の動作が発生したと判定する。
In the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention, the
このような構成により、人間の動作による空間の状態変化はある程度継続する、という点に着目した検知動作を行なうことができるため、検知精度を向上させることができる。 With such a configuration, it is possible to perform a detection operation that focuses on the fact that the change in the state of the space due to human movement continues to some extent, so that the detection accuracy can be improved.
また、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、空間特徴量算出部1は、算出した空間特徴量を示す信号を出力する。そして、変化レート算出部2は、時間的変化として、空間特徴量算出部1から受けた信号の周波数成分を算出する。そして、検知部11は、変化レート算出部2によって算出された周波数成分に基づいて、所定エリアにおける人間の動作を検知する。
Moreover, in the intrusion detection apparatus according to the first embodiment of the present invention, the spatial feature
このように、空間特徴量の時間的変化として、空間特徴量の周波数成分を算出する構成により、空間特徴量の時間的変化を適切に評価することが可能となる。 As described above, the temporal change of the spatial feature amount can be appropriately evaluated by the configuration for calculating the frequency component of the spatial feature amount as the temporal change of the spatial feature amount.
また、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、帯域通過フィルタ21は、人間の動作に対応する対象周波数帯域について、空間特徴量算出部1から受けた信号の周波数成分のうち、対象周波数帯域外の成分を減衰させる。そして、検知部11は、帯域通過フィルタ21を通過した信号に基づいて、所定エリアにおける人間の動作を検知する。
Further, in the intrusion detection device according to the first exemplary embodiment of the present invention, the band-
このように、検知すべき空間特徴量の変動の範囲を、対象物固有の範囲、具体的には人間の侵入行動に対応する範囲に設定する構成により、検知精度をより向上させることができる。また、図9に示すようなDFT演算部81を設ける構成ではなく、帯域フィルタを設ける構成により、信号のバッファリングが不要となり、検知時間を早めることが可能となる。
As described above, the detection accuracy can be further improved by the configuration in which the range of variation of the spatial feature value to be detected is set to a range unique to the object, specifically, a range corresponding to human intrusion behavior. In addition, a configuration in which a band-pass filter is provided instead of the configuration in which the
また、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、検知部11は、帯域通過フィルタ21を通過した信号のレベルが所定の閾値以上である場合には、所定エリアにおいて人間の動作が発生したと判定する。
Further, in the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention, the
このように、閾値を用いた判定を行なう構成により、簡易な処理で人間の動作の有無を検知することができる。 As described above, with the configuration in which the determination using the threshold is performed, it is possible to detect the presence or absence of a human action with a simple process.
ここで、送信機または受信機の付近を動物または物体が通過した場合には、人間の動作に対応する帯域だけではなく、他の帯域においても変化レートのレベルが高くなる。このため、人間の動作に対応する帯域フィルタだけを用いる構成では、送信機または受信機の付近を動物または物体が通過したケースと、侵入者有りのケースとを判別することが困難な場合がある。 Here, when an animal or an object passes in the vicinity of the transmitter or the receiver, the level of the change rate becomes high not only in a band corresponding to human movement but also in other bands. For this reason, in a configuration using only a bandpass filter corresponding to human movement, it may be difficult to distinguish between a case where an animal or an object has passed near the transmitter or receiver and a case where there is an intruder. .
これに対して、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、帯域通過フィルタ22〜24は、対象周波数帯域以外の帯域である非対象周波数帯域について、空間特徴量算出部1から受けた信号の周波数成分のうち、非対象周波数帯域外の成分を減衰させる。そして、検知部11は、帯域通過フィルタ21を通過した信号および帯域通過フィルタ22〜24を通過した信号に基づいて、所定エリアにおける人間の動作を検知する。
On the other hand, in the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention, the band pass filters 22 to 24 perform the non-target frequency band that is a band other than the target frequency band from the spatial feature
このように、人間の動作に対応する帯域フィルタだけでなく、他の帯域のフィルタを設ける構成により、人間の動作に対応する帯域に加えて、他の帯域においても変化レートがある程度のレベルとなった場合に、各帯域における変化レートのレベルを比較することにより、人間の動作の有無を正確に検知することが可能となる。 In this way, the configuration in which not only the band filter corresponding to the human operation but also the other band filter is provided, the change rate becomes a certain level in other bands in addition to the band corresponding to the human operation. In this case, it is possible to accurately detect the presence / absence of a human motion by comparing the level of the change rate in each band.
また、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、検知部11は、帯域通過フィルタ21を通過した信号および帯域通過フィルタ22〜24を通過した信号のうち、いずれの信号が最大のレベルを有するかに基づいて、所定エリアにおける人間の動作を検知する。
Moreover, in the intrusion detection apparatus according to the first embodiment of the present invention, the
このように、最大レベルを検出する構成により、簡易な比較処理で人間の動作の有無を検知することができる。 As described above, with the configuration for detecting the maximum level, it is possible to detect the presence or absence of a human action with a simple comparison process.
また、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、検知部11は、帯域通過フィルタ21を通過した信号が最大のレベルを有する場合であって、帯域通過フィルタ21を通過した信号のレベルが所定の閾値以上であるときには、所定エリアにおいて人間の動作が発生したと判定する。
In the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention, the
このように、比較処理に加えて閾値を用いた判定を行なう構成により、さらに正確に人間の動作の有無を検知することができる。 As described above, the presence / absence of human motion can be detected more accurately by the configuration in which the determination using the threshold value is performed in addition to the comparison processing.
また、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、変化レート算出部2は、空間特徴量算出部1から受けた信号に対してフーリエ変換を行い、フーリエ変換の結果において、人間の動きに対応する周波数帯における積分値を算出する。そして、検知部11は、変化レート算出部2によって算出された積分値に基づいて、所定エリアにおける人間の動作を検知する。
In the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention, the change
このような構成により、帯域フィルタを用いる構成と比べて、より正確に空間特徴量の時間的変化を評価することが可能となる。 With such a configuration, it is possible to evaluate the temporal change of the spatial feature amount more accurately than the configuration using the bandpass filter.
また、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、検知部11は、積分値が所定の閾値以上である場合には、所定エリアにおいて人間の動作が発生したと判定する。
Moreover, in the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention, the
このように、閾値を用いた判定を行なう構成により、簡易な処理で人間の動作の有無を検知することができる。 As described above, with the configuration in which the determination using the threshold is performed, it is possible to detect the presence or absence of a human action with a simple process.
また、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、検知対象範囲は、1Hz以下の範囲である。 Further, in the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention, the detection target range is a range of 1 Hz or less.
このように、検知すべき空間特徴量の変動の範囲を、人間の典型的な侵入行動に対応する範囲に設定する構成により、細かな調整を行なうことなく、検知精度を向上させることが可能となる。 As described above, the configuration in which the range of variation of the spatial feature to be detected is set to a range corresponding to a typical human intrusion behavior can improve detection accuracy without fine adjustment. Become.
また、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、検知対象範囲は、0Hzより大きく1Hzより小さい周波数以上、かつ1Hz以下の範囲である。 In the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention, the detection target range is a range that is greater than 0 Hz and less than 1 Hz, and is less than 1 Hz.
このように、別の環境要因により生じる場合が多い低周波の変動成分を除去する構成により、検知精度をさらに向上させることが可能となる。 As described above, the detection accuracy can be further improved by removing the low-frequency fluctuation component that is often caused by another environmental factor.
また、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、検知対象範囲は設定変更可能である。 In the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention, the detection target range can be changed.
このような構成により、検知すべき空間特徴量の変動の範囲を、対象空間の電波伝搬環境に応じて設定することが可能となり、種々の環境に特化した検知動作を行なうことができる。 With such a configuration, it is possible to set the range of fluctuation of the spatial feature value to be detected according to the radio wave propagation environment of the target space, and it is possible to perform detection operations specialized for various environments.
なお、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、空間特徴量として固有ベクトルを用いる構成であるとしたが、これに限定するものではない。固有ベクトルに限らず、非特許文献1に記載されているような遅延プロファイル等、他の空間特徴量を用いる構成であってもよい。
In the intrusion detection apparatus according to the first embodiment of the present invention, the eigenvector is used as the spatial feature quantity. However, the present invention is not limited to this. Not only the eigenvector but also a configuration using other spatial features such as a delay profile described in
また、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、空間特徴量として1次元の特徴量を用いる構成であるとしたが、これに限定するものではない。空間特徴量として多次元の特徴量を用いる構成であってもよい。たとえば、固有ベクトルそのものを特徴量ベクトルとして用いることも可能であるし、非特許文献1に記載されているような遅延プロファイルを用いることも可能である。
In the intrusion detection apparatus according to the first embodiment of the present invention, the one-dimensional feature value is used as the spatial feature value. However, the present invention is not limited to this. A configuration using a multidimensional feature value as the spatial feature value may be used. For example, the eigenvector itself can be used as the feature vector, or a delay profile as described in
また、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、侵入者の有無という二値的な判定を行なう構成であるとしたが、これに限定するものではない。侵入可能性のレベルを示す指標を出力する構成であってもよい。 Moreover, although the intrusion detection apparatus according to the first embodiment of the present invention is configured to perform a binary determination of the presence or absence of an intruder, the present invention is not limited to this. The structure which outputs the parameter | index which shows the level of intrusion possibility may be sufficient.
また、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置では、侵入検知装置は電波センサを用いる構成であるとしたが、これに限定するものではない。電波センサに限らず、種々のセンサ、たとえば超音波などの音波センサを用いる構成であってもよい。 In the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention, the intrusion detection device is configured to use a radio wave sensor, but the present invention is not limited to this. The configuration is not limited to the radio wave sensor, and various sensors such as a sound wave sensor such as an ultrasonic wave may be used.
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
<第2の実施の形態>
本実施の形態は、第1の実施の形態に係る侵入検知装置と比べて変化レート算出部の構成を変更した侵入検知装置に関する。以下で説明する内容以外は第1の実施の形態に係る侵入検知装置と同様である。
<Second Embodiment>
The present embodiment relates to an intrusion detection device in which the configuration of the change rate calculation unit is changed compared to the intrusion detection device according to the first embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the intrusion detection apparatus according to the first embodiment.
図10は、本発明の第2の実施の形態に係る侵入検知装置における変化レート算出部の構成を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a change rate calculation unit in the intrusion detection device according to the second embodiment of the present invention.
図10を参照して、変化レート算出部2は、本発明の第1の実施の形態に係る変化レート算出部と比べて、帯域通過フィルタ21〜24の代わりにくし形フィルタ61〜64を含む。
Referring to FIG. 10, change
変化レート算出部2は、空間特徴量の時間的変化として、空間特徴量算出部1から受けた空間特徴量を示す信号の周波数成分ではなく、当該信号の周期的変化を算出する。
The change
より詳細には、くし形フィルタ61〜64は、空間特徴量算出部1から受けた空間特徴量を示す信号のうち、所定の周期を有する信号を増幅して通過させる。たとえば、くし形フィルタ61〜64は、周期が0.5秒、1.5秒、2.5秒および3.5秒の信号をそれぞれ増幅して通過させる。
More specifically, the comb filters 61 to 64 amplify and pass a signal having a predetermined period among signals indicating the spatial feature amount received from the spatial feature
パワー算出部25〜28は、くし形フィルタ61〜64を通過した信号の電力を算出する。
The
図11は、本発明の第2の実施の形態に係る侵入検知装置におけるくし形フィルタの構成を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a comb filter in the intrusion detection device according to the second embodiment of the present invention.
図11を参照して、くし型フィルタは、遅延部71と、ゲイン調整部72と、加算部73とを含む。
Referring to FIG. 11, the comb filter includes a
遅延部71は、空間特徴量算出部1から受けた空間特徴量P(t)を示す信号を時間T遅延させて出力する。
The
ゲイン調整部72は、遅延部71から受けた信号のレベルを調整して出力する。
The
加算部73は、ゲイン調整部72から受けた信号と、空間特徴量算出部1から受けた空間特徴量P(t)を示す信号とを加算して出力する。
The
これにより、空間特徴量算出部1から受けた空間特徴量P(t)を示す信号から、周期Tを持つ信号、すなわち(1/T)Hzの変化レートを持つ信号を抽出することができる。
As a result, a signal having a period T, that is, a signal having a change rate of (1 / T) Hz can be extracted from the signal indicating the spatial feature P (t) received from the
このような構成でも、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置と同様に、人間の動作を高精度に検知することができる。 Even with such a configuration, it is possible to detect a human motion with high accuracy in the same manner as the intrusion detection device according to the first embodiment of the present invention.
その他の構成および動作は第1の実施の形態に係る侵入検知装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。 Since other configurations and operations are the same as those of the intrusion detection device according to the first embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
<第3の実施の形態>
本実施の形態は、第1の実施の形態に係る侵入検知装置と比べて空間特徴量のパターン判定をさらに行なう侵入検知装置に関する。以下で説明する内容以外は第1の実施の形態に係る侵入検知装置と同様である。
<Third Embodiment>
The present embodiment relates to an intrusion detection apparatus that further performs pattern determination of a spatial feature amount as compared to the intrusion detection apparatus according to the first embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the intrusion detection apparatus according to the first embodiment.
図12は、本発明の第3の実施の形態に係る侵入検知装置の構成を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing a configuration of an intrusion detection device according to the third embodiment of the present invention.
図12を参照して、侵入検知装置103は、本発明の第1の実施の形態に係る侵入検知装置と比べて、さらに、規則変動成分除去部5を備える。
Referring to FIG. 12,
規則変動成分除去部5は、たとえば線形予測フィルタであり、空間特徴量の規則的変動を除去する。すなわち、規則変動成分除去部5は、空間特徴量算出部1によって算出された空間特徴量のうち、規則的な変動成分を除去し、除去後の空間特徴量を変化レート算出部2へ出力する。
The regular fluctuation component removing unit 5 is, for example, a linear prediction filter, and removes regular fluctuation of the spatial feature amount. That is, the regular fluctuation component removal unit 5 removes regular fluctuation components from the spatial feature quantity calculated by the spatial feature
変化レート算出部2は、規則変動成分除去部5によって除去された後の空間特徴量の時間的変化を算出する。
The change
このように、本発明の第3の実施の形態に係る侵入検知装置では、人間の侵入行動、および空間の状態変化に関する考察において、本発明の第1の実施の形態において注目したポイント(1)および(2)に加えて、以下のポイント(3)に注目する。すなわち、(3)人間の動作による空間の状態変化は不規則な変動パターンを持つ。たとえば、空調ファンなど、周期的な運動を繰り返す機械が存在する。 As described above, in the intrusion detection device according to the third embodiment of the present invention, the point (1) noted in the first embodiment of the present invention in consideration of the human intrusion behavior and the change in the state of the space. In addition to (2), note the following point (3). That is, (3) a change in the state of the space due to human movement has an irregular variation pattern. For example, there is a machine that repeats periodic motion, such as an air conditioning fan.
図13は、本発明の第3の実施の形態に係る侵入検知装置が侵入検知動作を行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。侵入検知装置103は、フローチャートの各ステップを図示しないメモリから読み出して実行する。このプログラムは、外部からインストールすることができる。このインストールされるプログラムは、たとえば記録媒体に格納された状態で流通する。
FIG. 13 is a flowchart that defines an operation procedure when the intrusion detection device according to the third embodiment of the present invention performs an intrusion detection operation. The
図13に示すステップS11,S13〜S17の動作は、図2に示すフローチャートにおけるステップS1〜S6とそれぞれ同様である。 The operations in steps S11 and S13 to S17 shown in FIG. 13 are the same as steps S1 to S6 in the flowchart shown in FIG.
図13を参照して、空間特徴量が算出された後、検知部11は、当該空間特徴量の変動のパターンを分析する。すなわち、検知部11は、空間特徴量算出部1によって算出された空間特徴量が不規則的でない場合には(ステップS12でNO)、測定された空間特徴量の変動が、人間の動作による変動ではないと判断し、侵入者無しと判定する(ステップS17)。これは、上記ポイント(3)に基づく判定である。
Referring to FIG. 13, after the spatial feature value is calculated, the
一方、検知部11は、空間特徴量算出部1によって算出された空間特徴量が不規則的であり(ステップS12でYES)、かつ変化レート算出部2によって算出された変化レートが検知対象範囲内である状態が継続的である場合には(ステップS14でYES、かつステップS15でYES)、測定された空間特徴量の変動が人間の動作による変動であると判断し、侵入者有りと判定する(ステップS16)。
On the other hand, in the
このように、本発明の第3の実施の形態に係る侵入検知装置では、規則変動成分除去部5は、空間特徴量算出部1によって算出された空間特徴量のうち、規則的な変動成分を除去する。そして、変化レート算出部2は、規則変動成分除去部5によって除去された後の空間特徴量の時間的変化を算出する。
As described above, in the intrusion detection device according to the third exemplary embodiment of the present invention, the regular variation component removal unit 5 extracts regular variation components from among the spatial feature amounts calculated by the spatial feature
すなわち、検知部11は、空間特徴量の変動が周期的である場合には、当該変動が、空調ファンなどの機械的な運動等によるものであると判断し、侵入者無しと判定する。
That is, when the variation of the spatial feature amount is periodic, the
これにより、何らかの装置による空間特徴量の規則的な変動など、侵入者による変動と比べて非常に優勢な変動成分を除去することができるため、安定して高い検知精度を得ることができる。 This makes it possible to remove fluctuation components that are much more dominant than fluctuations due to intruders, such as regular fluctuations in spatial feature amounts due to some device, and can stably obtain high detection accuracy.
その他の構成および動作は第1の実施の形態に係る侵入検知装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。 Since other configurations and operations are the same as those of the intrusion detection device according to the first embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
<第4の実施の形態>
本実施の形態は、第1の実施の形態に係る侵入検知装置と比べて変化レート計算部の構成を簡易化した侵入検知装置に関する。以下で説明する内容以外は第1の実施の形態に係る侵入検知装置と同様である。
<Fourth embodiment>
The present embodiment relates to an intrusion detection device in which the configuration of the change rate calculation unit is simplified compared to the intrusion detection device according to the first embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the intrusion detection apparatus according to the first embodiment.
図14は、本発明の第4の実施の形態に係る侵入検知装置の構成を示す図である。 FIG. 14 is a diagram showing a configuration of an intrusion detection device according to the fourth embodiment of the present invention.
図14を参照して、侵入検知装置104は、空間特徴量算出部51と、変化レート算出部91と、検知部92とを備える。変化レート算出部91は、帯域通過フィルタ52と、パワー算出部53と、閾値判定部54とを含む。検知部92は、積分フィルタ55を含む。
Referring to FIG. 14,
空間特徴量算出部51は、侵入検知装置101における空間特徴量算出部1と同様に、到来角分布を用いて空間特徴量を抽出する。
The spatial feature
変化レート算出部91は、空間特徴量の変化レートを計算する。変化レート算出部91において、帯域通過フィルタ52は、侵入検知装置101における帯域通過フィルタ21と同様に、空間特徴量算出部51から受けた特徴量P(t)を示す信号の周波数成分のうち、人間の動作に対応する対象周波数帯域たとえば0.1〜1.0Hz以外の成分を減衰させる。
The change
検知部92は、帯域通過フィルタ52を通過した信号に基づいて、所定エリアにおける人間の動作を検知する。たとえば、検知部92は、帯域通過フィルタ52を通過した信号のレベルが所定の閾値以上である場合には、所定エリアにおいて人間の動作が発生したと判定する。
The
より詳細には、パワー算出部53は、侵入検知装置101におけるパワー算出部25と同様に、帯域通過フィルタ52を通過した信号の電力を算出する。
More specifically, the
閾値判定部54は、侵入検知装置101における閾値判定部29と同様に、パワー算出部53によって計算された電力と所定の閾値とを比較し、比較結果を検知部92へ出力する。
Similar to the
検知部92は、帯域通過フィルタ52の通過信号が所定の閾値を超えない場合には、侵入者が存在しない、と判定する。
The
検知部92において、積分フィルタ55は、侵入検知装置101における変化継続時間算出部4と同様に、閾値判定部54の比較結果に基づいて、検知対象範囲の変動が所定時間継続するか否かを監視する。積分フィルタ55は、たとえば1次のローパスフィルタであり、帯域通過フィルタ52の通過信号が所定の閾値を超える状態が所定時間継続した場合には、侵入者が存在することを示す論理レベルの信号を出力する。
In the
なお、閾値判定部54は、積分フィルタ55の後段に設けられ、積分フィルタ55を通過した電力と所定の閾値とを比較する構成であってもよい。
Note that the
このように、本発明の第4の実施の形態に係る侵入検知装置では、複数の帯域通過フィルタを設けず、ターゲットとする帯域に対応する帯域通過フィルタのみを設ける。このような簡略化した構成でも、人間の動作を高精度に検知するという本発明の目的を達成することが可能である。 Thus, in the intrusion detection apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, only the band pass filter corresponding to the target band is provided without providing a plurality of band pass filters. Even with such a simplified configuration, it is possible to achieve the object of the present invention to detect human motion with high accuracy.
その他の構成および動作は第1の実施の形態に係る侵入検知装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。 Since other configurations and operations are the same as those of the intrusion detection device according to the first embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above embodiment should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 空間特徴量算出部
2 変化レート算出部
3 変化レート判定部
4 変化継続時間算出部
5 規則変動成分除去部
11 検知部
21〜24 帯域通過フィルタ
25〜28 パワー算出部
29〜32 閾値判定部
33 最大値判定部
51 空間特徴量算出部
52 帯域通過フィルタ
53 パワー算出部
54 閾値判定部
55 積分フィルタ
61〜64 くし形フィルタ
71 遅延部
72 ゲイン調整部
73 加算部
81 DFT演算部
82〜85 積分演算部
91 変化レート算出部
92 検知部
101,102,103,104 侵入検知装置
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記空間特徴量算出部によって算出された前記空間特徴量の時間的変化を算出するための変化レート算出部と、
前記変化レート算出部によって算出された前記時間的変化に基づいて、前記所定エリアにおける人間の動作を検知するための検知部とを備える、侵入検知装置。 A spatial feature amount calculation unit for calculating a spatial feature amount indicating a state of a predetermined area;
A change rate calculation unit for calculating a temporal change in the spatial feature amount calculated by the spatial feature amount calculation unit;
An intrusion detection device comprising: a detection unit for detecting a human motion in the predetermined area based on the temporal change calculated by the change rate calculation unit.
前記変化レート算出部は、前記時間的変化として、前記空間特徴量算出部から受けた前記信号の周波数成分を算出し、
前記検知部は、前記変化レート算出部によって算出された前記周波数成分に基づいて、前記所定エリアにおける人間の動作を検知する、請求項1から3のいずれか1項に記載の侵入検知装置。 The spatial feature amount calculation unit outputs a signal indicating the calculated spatial feature amount,
The change rate calculation unit calculates a frequency component of the signal received from the spatial feature amount calculation unit as the temporal change,
The intrusion detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection unit detects a human motion in the predetermined area based on the frequency component calculated by the change rate calculation unit.
前記検知部は、前記対象フィルタを通過した前記信号に基づいて、前記所定エリアにおける人間の動作を検知する、請求項4に記載の侵入検知装置。 The change rate calculation unit includes a target filter for attenuating a component outside the target frequency band among the frequency components of the signal received from the spatial feature amount calculation unit for a target frequency band corresponding to human motion. Including
The intrusion detection device according to claim 4, wherein the detection unit detects a human motion in the predetermined area based on the signal that has passed through the target filter.
前記検知部は、前記対象フィルタを通過した前記信号および各前記非対象フィルタを通過した前記信号に基づいて、前記所定エリアにおける人間の動作を検知する、請求項5に記載の侵入検知装置。 The change rate calculation unit further includes, for a non-target frequency band that is a band other than the target frequency band, out of the frequency components of the signal received from the spatial feature amount calculation unit, a component outside the non-target frequency band. Including one or more asymmetric filters to attenuate,
The intrusion detection device according to claim 5, wherein the detection unit detects a human motion in the predetermined area based on the signal that has passed through the target filter and the signal that has passed through each of the non-target filters.
前記検知部は、前記変化レート算出部によって算出された前記積分値に基づいて、前記所定エリアにおける人間の動作を検知する、請求項4に記載の侵入検知装置。 The change rate calculation unit performs a Fourier transform on the signal received from the spatial feature amount calculation unit, and calculates an integral value in a frequency band corresponding to a human motion in the result of the Fourier transform,
The intrusion detection device according to claim 4, wherein the detection unit detects a human motion in the predetermined area based on the integral value calculated by the change rate calculation unit.
前記空間特徴量算出部によって算出された前記空間特徴量のうち、規則的な変動成分を除去するための規則変動成分除去部を備え、
前記変化レート算出部は、前記規則変動成分除去部によって除去された後の前記空間特徴量の時間的変化を算出する、請求項1から14のいずれか1項に記載の侵入検知装置。 The intrusion detection device further includes:
A regular fluctuation component removing unit for removing a regular fluctuation component of the spatial feature quantity calculated by the spatial feature quantity calculation unit;
The intrusion detection device according to any one of claims 1 to 14, wherein the change rate calculation unit calculates a temporal change in the spatial feature amount after being removed by the regular fluctuation component removal unit.
算出した前記空間特徴量の時間的変化を算出するステップと、
算出した前記時間的変化に基づいて、前記所定エリアにおける人間の動作を検知するステップとを含む、侵入検知方法。 Calculating a spatial feature amount indicating a state of a predetermined area;
Calculating the temporal change of the calculated spatial feature amount;
Detecting an action of a human in the predetermined area based on the calculated temporal change.
所定エリアの状態を示す空間特徴量を算出するステップと、
算出した前記空間特徴量の時間的変化を算出するステップと、
算出した前記時間的変化に基づいて、前記所定エリアにおける人間の動作を検知するステップとを実行させるための、侵入検知プログラム。 On the computer,
Calculating a spatial feature amount indicating a state of a predetermined area;
Calculating the temporal change of the calculated spatial feature amount;
An intrusion detection program for executing a step of detecting a human motion in the predetermined area based on the calculated temporal change.
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