JP2012155876A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】影などによる人の誤検知を低減する照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置１は、光源１１を調光制御する照明制御部１２と、検知領域を含む空間を撮像する画像センサ１３と、検知領域内の人の存否に基づいて照明制御部１２に調光信号を出力する制御部２０とを備える。制御部２０は、画像データに基づいて人の存否を検知し、この検知結果に基づいて調光信号を出力する人体検出部２２とを備える。人体検出部２２は、光源１１が待機状態時に人の存在を検知すると光源１１を第一点灯状態に設定する。その後、光源１１を第一点灯状態に切り替えた状態で、再度人の存在を検知すると光源１１を第一点灯状態よりも調光レベルの高い第二点灯状態に設定し、人の存在を検知しない場合には光源１１を待機状態に戻す為の調光信号を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像センサを用いて人を検出し、検出結果に応じた照明を行う照明装置に関するものである。

従来、省電力を目的として、空間内に人の存否を検知する人感センサを配置し、この人感センサからの出力に応じて照明器具の点灯、消灯を自動的に行う照明装置が提供されている。この種の照明装置では、検知が不要な領域に存在する人の存否や、影などの動きを人感センサが検知してしまい、不必要に照明器具が点灯するといった問題があった。

そこで、例えば特許文献１に記載の照明装置のように、パーティションで仕切られた空間を作業空間とし、作業空間内の人の存否を検知するように人感センサを配置し、人感センサの検知出力に応じて照明器具の点灯、消灯を制御するものも提案されている。この照明装置では、影の発生しやすい検知領域の入り口付近を人感センサによる検知が行われない非検知領域に設定することで、人の検知精度を向上させて影などの移動を誤って検知することを低減している。

特開平１１−４０３７８号公報

ところで近年、上述のような照明装置において、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの画像センサを利用し、撮像される画像から人の存在を検知することが検討されている。この種の画像センサは、人の動きや明るさなどを高密度に取得できるものの、外光などに起因する明るさの変化や人の影など、人の存在を検知する目的には不要な事象も取得してしまうという課題があった。そのため、この種の画像センサを用いて人の存在を検知する場合には、画像センサが撮像した画像内に現れた人の影などを誤って人として誤検知し、照明器具が所定時間点灯して不要な電力が消費されるという問題があった。

そこで、人感センサとして画像センサを用いた照明装置に、特許文献１に記載の技術内容を適用することも考えられるが、特許文献１に記載のものでは、検知領域をパーティションなどで区切る必要があるために利用範囲が限られるという問題がある。また、設置箇所ごとに不感領域の設定が必要であり、初期配置時やレイアウトの変更時に設定を行う必要があり、手間がかかるといった問題があった。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、影などによる人の誤検知を低減する照明装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本願の照明装置では、所定の空間を撮像して撮像画像を出力する撮像素子と、撮像画像に基づいて空間内に設定された検知領域内の人の存否を検知する人体検知手段と、少なくとも検知領域を含む照明空間を照明する光源と、人体検知手段からの出力に応じて光源の点灯状態を制御する照明制御手段とを備え、人体検出手段は、光源の点灯状態が不在時における待機状態である場合に人の存在を検知すると、光源の点灯状態を第一点灯状態に設定し、第一点灯状態に切り替えた状態において、人の存在を検知した場合には光源の点灯状態を第二点灯状態に設定し、人の存在を検知しない場合には光源の点灯状態を待機状態に戻すことを特徴とする。

この照明装置において、人体検出手段は、第二点灯状態を第一点灯状態よりも照度が高くなるように光源を制御するのが好ましい。

また人体検知手段は、検知領域を複数に分割した領域ごとに人の存否を検知しており、待機状態では人の存在を検知したが第一点灯状態では人の存在を検知しなかった回数を領域ごとに記憶手段に記憶させ、領域ごとの回数に基づいて人の存否を検知する基準を当該領域ごとに設定するようにしてもよい。

また人体検知手段は、検知エリア内に配置される所定のマーカーを撮像画像から検出すると、当該マーカーの配置位置及びその周囲の領域は、他の領域と異なる基準により人の存否を検知するようにしてもよい。

本願の照明装置によれば、影などによる人の誤検知を低減することができる。

本願の実施の形態にかかる照明装置を示す概略ブロック図である。 （ａ）は同照明装置の配置を示す概略図であり、（ｂ）は同照明装置を構成する画像センサにより撮像される画像を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、同照明装置において用いる差分画像を説明するための概略図である。 （ａ）〜（ｅ）は、同照明装置の動作について説明を行うための概略図である。 同照明装置における検知領域の分割について説明するための概略図である。 同照明装置において、非検知領域を指定するマーカーについて説明するための概略図である。

本実施の形態にかかる照明装置１を、図１〜図６を用いて説明する。照明装置１は、例えば天井面に設置され、下方側（すなわち床面）を照明領域として設定されている（図２（ａ）を参照）。また照明装置１は、商用電源（図示せず）からの供給を受けて動作し、上述の照明領域内に設定された検知領域内（図２（ｂ）を参照）に進入する人を検知して、自動的に点灯する照明装置である。

また照明装置１は、図１に示すように、例えばLED(発光ダイオード)などの光源１１と、光源１１の点灯、消灯、及び、調光レベルの調整などの調光制御を行う照明制御部１２とを備える。照明制御部１２は、後述する制御部２０から入力される調光信号に基づいて、光源１１の調光制御を行う。なお、光源１１を調光制御して所望の明るさで点灯させる方法については、従来既知の技術であるので詳細な説明については省略する。

照明装置１は、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサなどの撮像素子（図示せず）を備え、撮像素子から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、画像データ（撮像画像）に成形して出力する画像センサ１３を備える。この画像センサ１３は、少なくとも上述の検知領域全体を含む領域が撮像領域として設定されている。また画像センサ１３は、後述する制御部２０からの要求に応じて撮像領域を撮像し、生成した画像データを制御部２０へ出力する。本実施の形態では、約３０分の１秒ごとに画像センサ１３から制御部２０へ画像データが出力される。

また照明装置１は、制御部２０により読み書きが行われる種々のデータを記憶する記憶部１４を備える。記憶部１４は、例えばDDRAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)などの揮発性メモリからなり、画像センサ１３から出力された複数の画像データを記憶可能とするために容量の大きなメモリが用いられる。

さらに照明装置１は、例えば、DSP(Digital Signal Processor)や高度イメージプロセッサといった演算処理を高速且つ大量に処理することが可能なプロセッサからなる制御部２０を備えている。この制御部２０は、２つの画像データの差分画像を生成する差分画像生成部２１と、差分画像に基づいて人の存否を判断するとともに、その判断結果に基づいた調光信号を照明制御部１２に出力する人体検出部２２をその構成要素として備える。

差分画像生成部２１は、画像センサ１３から入力された現在の画像データ（図３（ａ）を参照）と、予め記憶部１４に記憶された背景画像を示す画像データ（図３（ｂ）を参照）との差分画像（図３（ｃ）を参照）を生成して人体検出部２２に出力する。ここで、図３（ａ）〜（ｃ）の画素群Ｐ１、Ｐ２は机などの障害物、画素群Ｐ３は人にそれぞれ対応している。そのため、差分画像には、図３（ｃ）に示すように、現在の画像データと背景画像を示す画像データの両方に存在する画素群Ｐ１、Ｐ２が除去されて、現在の画像データのみに存在する画素群Ｐ３のみが差分画像として出力される。

ここで、上述の背景画像には、例えば人の検知を開始するまでの初期設定時に人が撮像領域内に存在しない状態で、画像センサ１３が撮像領域を撮像した画像データが用いられる。なお、人が居ないと判断した時点での画像センサ１３から出力された画像データを随時背景画像として記憶部１４に記憶させ、背景画像をリアルタイムに更新するようにしても良い。このようにすれば、例えば人以外の物体（机や椅子など）が新たに設置された場合でも、これらの物体を差分画像に含めずに出力することができ、設定操作を行うことなく人の検知精度を向上させることができる。

人体検出部２２は、例えば予め定義した人物モデルの形や面積を持つ領域が差分画像内に存在するか否かを判断し、この人物モデルに合致した領域が存在する場合には検知領域に人が存在すると判断する。この検知領域は、例えば部屋の入り口などの要所のみに設定されていても良く、画像全体を検知領域として設定しても良い。また人体検出部２２は、差分画像に基づいて人の存否を判断した後、光源１１の点灯状態に応じて調光信号を照明制御部１２へ出力する。より具体的には、光源１１を消灯もしくは低い調光レベルで点灯させた点灯状態を待機状態とし、この待機状態で人が存在すると判断した場合には、光源１１の点灯状態を第一点灯状態に設定するための調光信号を照明制御部１２へ出力する。また、光源１１の点灯状態を第一点灯状態に切り替えた後、再度検知領域内に人が存在すると判断した場合には、光源１１を第二点灯状態に設定するための調光信号を照明制御部１２へ出力する。一方、光源１１の点灯状態を第一点灯状態に切り替えた後、検知領域内に人が存在しないと判断した場合には、光源１１の点灯状態を待機状態に戻すための調光信号を照明制御部１２へ出力する。なお、第一点灯状態は待機状態よりも調光レベルの高い（明るい）点灯状態に設定されており、第二点灯状態は第一点灯状態よりも更に調光レベルの高く（明るく）、照明空間内に存在する人が所望する点灯状態に設定されている。

また人体検出部２２は、図１に示すように、光源１１の点灯状態が待機状態である場合に人の存否を検出する検出部２２ａと、光源１１の点灯状態が第一点灯状態である場合に人の存否を検出する検出部２２ｂからなる。すなわち人体検出部２２は、差分画像から人の存否を判断する方法や存否の判断に使用する閾値などについて、光源１１の点灯状態に応じた方法や値を用いて判断することができる。

ここで、検出部２２ａ及び検出部２２ｂによる人の存否を検知する方法について説明を行う。以下では、光源１１の点灯状態が待機状態において検出部２２ａが差分画像内で人の検知に利用する領域を領域ａ１、第一点灯状態において検出部２２ｂが差分画像内で人の検知に利用する領域を領域ａ２とする。なお、領域ａ２は領域ａ１と等しい領域であってもよく、領域ａ１とその周囲を含めた領域であってもよい。

まず検出部２２ａは、光源１１の点灯状態が待機状態である場合において、差分画像のうち領域ａ１における最大差分量Ｓａと所定の閾値とを比較し、最大差分量Ｓａが所定の閾値よりも大きい場合に人が存在すると判断する。検出部２２ａが人の存在を検知すると、人体検出部２２は光源１１を第一点灯状態に設定する調光信号を出力する。

次に、光源１１が第一点灯状態に設定されると、検出部２２ｂは、差分画像のうち領域ａ２における最大差分量Ｓｂを求める。この最大差分量Ｓｂと、検出部２２ａが求めた最大差分量Ｓａ及び閾値Ｒｓとの関係がＳｂ／Ｓａ＞Ｒｓを満たす場合には、検知領域に人が存在すると判断する。このようにして、人体検出部２２は、待機状態において人を検知すると光源１１を第一点灯状態に設定し、第一点灯状態に設定後人を検知すると光源１１を第二点灯状態に設定する。一方、最大差分量Ｓａ、Ｓｂ及び閾値Ｒｓの関係がＳｂ／Ｓａ≦Ｒｓである場合には、人が存在しないと判断する。すなわちこの場合には、光源１１が待機状態において検出部２２ａは影を人として判断したとして、光源１１を待機状態に戻す為の調光信号を出力する。

なお、上述の方法では、差分画像の領域ａ１、ａ２における最大差分量Ｓａ、Ｓｂを用いて人の存否を判断しているが、差分画像の領域ａ１、ａ２における平均差分量、最頻差分量、差分量の総和などを用いて判断を行うようにしても良い。

また、差分画像の領域ａ１、ａ２における画素数Ｎａ、Ｎｂを用いて人の存否を判断するようにしても良い。この場合には、所定の閾値をＲｎとして検出部２２ｂは、画素数Ｎａ、Ｎｂと閾値Ｒｎとの関係が、Ｎｂ／Ｎａ＞Ｒｎの場合には人が存在すると判断し、Ｎｂ／Ｎａ≦Ｒｎである場合には人が存在しないと判断するようにすれば良い。また他にも、差分画像に限らず、画像センサ１３から出力された画像データにおける輝度、エッジ、特微量などの画像特徴を用いて人を検知するようにしても良い。

次に、人体検出部２２が光源１１を第一点灯状態に設定することにより、影などを人と誤って検知する頻度を低減する点について、検知領域内に影が映りこんだ場合と、検知領域内に人が進入した場合における照明装置１の動作とを比較して説明する。

まず、照明装置１が待機状態である場合において、図４（ａ）に示すように照明領域（図中の領域Ａ１）内に設けられた検知領域（同領域Ａ２）の近傍を人が歩いた場合には、図の右側から照射される外光によって人の影が検知エリアＡ１内に発生する。この時、差分画像生成部２１から出力された差分画像は、図４（ｂ）のようになり、人体検出部２２の検出部２２ａが領域ａ１内の人影を人と判断して、光源１１を第一点灯状態にするための調光信号を出力する。その後、照明制御部１２がこの調光信号に応じて光源１１の調光レベルを制御することで、光源１１は第一点灯状態で点灯する。

光源１１が第一点灯状態で点灯すると、領域Ａ２内に発生した人の影は光源１１からの照射光により打ち消されるので、領域Ａ２内の人の影は薄くなり、差分画像の最大差分量や差分画素数は減少する。そのため、差分画像生成部２１から出力される差分画像が図４（ｃ）のようになり、領域ａ２内の差分画素数が減少するので人体検出部２２の検出部２２ｂは人の存在を検知しない。そこで人体検出部２２は、光源１１の点灯状態を元の待機状態に戻すための調光信号を照明制御部１２に出力し、照明制御部１２が光源１１を待機状態となるよう制御する。

一方、図４（ｄ）に示すように、人が領域Ａ２内に進入した場合には、検出部２２ａが人の存在を検知して光源１１が第一点灯状態で点灯すると、差分画像生成部２１から出力される差分画像が図４（ｅ）のようになる。すなわち、差分画像の最大差分量や差分画素数はほぼ同じか多くなるので、人体検出部２２の検出部２２ｂは上述のような方法によって人が存在すると判断する。従って、人体検出部２２は光源１１を第二点灯状態で点灯させるための調光信号を照明制御部１２に出力し、照明制御部１２がこの調光信号に応じて光源１１の調光レベルを制御することで光源１１は第二点灯状態で点灯する。

このようにして、影などによる人の誤検知を低減することができ、不要な電力の消費を低減することができる。

また人体検出部２２は、領域Ａ２を分割した領域（図５参照）ごとに人の存否を検知するようにしてもよい。この場合には、待機状態において検出部２２ａが人の存在を検知したが第一点灯状態において検出部２２ｂが人の存在を検知しなかった影検知回数を領域ごとに記憶部１４に記憶させ、この影検知回数に基づいて人を検知する基準を領域ごとに変更する。影検知回数が多い領域（例えば、図５の領域Ａ３）では、検出部２２ａが人を検知する際に使用する所定の閾値を高めに設定して影を検知する頻度を低減したり、検出部２２ａ、２２ｂが人の検知を行う領域Ａ２から除外するといったことができる。これにより、影などの影響を受けやすい部分での人の検知レベルを下げることができ、影などを人と誤って検知する頻度を低減することができる。

なお本実施の形態では、図５に示すように、検知領域を複数に分割する際に４列×５行の２０個の領域に分割しているが、差分画像の画素毎にラベリングを行い、同一のラベルが設定された画素の集合を一つの領域とみなすようにしても良い。このようにすることで、例えば検知領域内に配置されている物体や床面の色ごとに領域を設定することができ、この領域ごとに人の検知方法を変更することが可能となるので、人の検知精度を向上することができる。

また本実施の形態にかかる照明装置１では、初期設定時に人の存否を検知しない非検知領域を設定することが可能である。具体的には、まず図６に示すように、所定のマーカーＭ１を検知領域内に配置する。この状態で画像センサ１３が撮影した画像データからマーカーＭ１が存在する領域を判定し、この領域（図６中の領域Ａ４）については人の検知処理もしくは人の存在を示す検知出力を出力しないように設定する。これにより、例えば机の上などの人が進入する可能性が無い領域や、扇風機などの定常的に動作し続ける物体が存在する領域を除外して人の存否を判定できるので、影などを誤って人と検知する頻度を低減することができる。なお、マーカーＭ１が存在する領域を人の存在を検知しない非検知領域とせず、他の領域とは異なる閾値を用いて人を検知するようにしてもよい。このようにすることで、例えばオフィスで机や椅子のレイアウト変更にも容易に対応することができる。

このようにして、照明装置１は、影などによる人の誤検知を低減することができ、不必要な電力の消費を低減することができる。また、第一点灯状態は第二点灯状態よりも低い調光レベルに設定されているので、検出部２２ａが人を検知しても不必要な電力の消費を低減することができる。

また、検知領域を複数に分割し、待機状態で検出部２２ａが人の存在を検知したが、第一点灯状態で検出部２２ｂが人の存在を検知しなかった影検知回数に応じて、人の存否判断を変更することができ、影などを誤検知する頻度を低減することができる。

さらに、所定のマーカーＭ１を検知領域内に配置し、マーカーＭ１を検知した領域の人の存否判断を変更することで、影などを誤検知する頻度を低減することができ、レイアウト変更にも容易に対応することができる。

１ 照明装置
１１ 光源
１２ 照明制御部
１３ 画像センサ
１４ 記憶部
２０ 制御部
２１ 差分画像生成部
２２ 人体検出部
２２ａ、２２ｂ 検出部

Claims (4)

1. 所定の空間を撮像して撮像画像を出力する撮像素子と、前記撮像画像に基づいて前記空間内に設定された検知領域内の人の存否を検知する人体検知手段と、少なくとも前記検知領域を含む照明空間を照明する光源と、前記人体検知手段からの出力に応じて前記光源の点灯状態を制御する照明制御手段とを備え、
   前記人体検出手段は、前記光源の点灯状態が不在時における待機状態である場合に人の存在を検知すると、前記光源の点灯状態を第一点灯状態に設定し、第一点灯状態に切り替えた状態において、人の存在を検知した場合には前記光源の点灯状態を第二点灯状態に設定し、人の存在を検知しない場合には前記光源の点灯状態を待機状態に戻すことを特徴とする照明装置。
2. 前記人体検出手段は、前記第二点灯状態を前記第一点灯状態よりも照度が高くなるように前記光源を制御することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記人体検知手段は、前記検知領域を複数に分割した領域ごとに人の存否を検知しており、前記待機状態では人の存在を検知したが前記第一点灯状態では人の存在を検知しなかった回数を前記領域ごとに記憶手段に記憶させ、領域ごとの前記回数に基づいて人の存否を検知する基準を当該領域ごとに設定することを特徴とする請求項１又は２の何れか一項に記載の照明装置。
4. 前記人体検知手段は、前記検知エリア内に配置される所定のマーカーを前記撮像画像から検出すると、当該マーカーの配置位置及びその周囲の領域は、他の領域と異なる基準により人の存否を検知することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の照明装置。

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