JP2013008461A - Lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人の存否の検知および照度の検知を行い、それらの検知に基づいて光源の光出力を制御する照明装置に関する。 The present invention relates to an illuminating device that detects the presence of a person and illuminance, and controls the light output of a light source based on the detection.
従来から、人の存否の検知および照度の検知を行い、それらの検知に基づいて光源の光出力を制御する照明装置が提供されている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been provided an illuminating device that detects the presence or absence of a person and illuminance, and controls the light output of a light source based on the detection (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載される照明装置は、検知範囲を予め複数のエリアに分割しており、エリアごとに人の存否および照度を検知する。この照明装置は、あるエリアにおいて人の存在を検知した場合、当該エリアの照度を基に光源の光出力を制御し、人の存在が検知されたエリアの照度を予め設定された目標照度に維持する。特許文献1に記載される照明装置においては、人の存否の検知および照度の検知を行うセンサとして、TVカメラ(イメージセンサ)が用いられている。
The illumination device described in
このような照明装置は、例えば、オフィスにおいて、人の周囲の作業面(オフィスにおいては、机上面)の照度を目標とする照度に維持するために用いられる。 Such an illuminating device is used, for example, in an office to maintain the illuminance on a work surface around a person (in the office, a desk top surface) at a target illuminance.
特許文献1に記載された照明装置は、検知範囲を予め複数のエリアに分割しており、あるエリアにおいて人の存在が検知された場合、当該エリア内における人の位置によらず、当該エリア全体の照度を目標照度に維持する。照度を目標照度に維持する対象となる範囲には、本来照度の維持が必要である人の周囲の作業面以外に、エリア内の他の不要な範囲も含まれているため、不要な範囲の照度を含めた照度が目標照度に維持される。そのため、エリア全体の照度としては目標照度に維持されていても、検知された人の周囲の照度が作業に適した照度になっていない場合がある。
The illumination device described in
上記の問題を解決するには、検知範囲内の作業面を予め特定しておき、人の存在が検知されたエリアの作業面の照度を目標照度に維持することが考えられる。しかし、その場合、照明装置の施工時などにおいて、検知範囲内の作業面を特定するために人による手作業が必要となる。 In order to solve the above problem, it is conceivable to specify a work surface within the detection range in advance and maintain the illuminance of the work surface in the area where the presence of a person is detected at the target illuminance. However, in that case, manual work by a person is required to specify the work surface within the detection range at the time of construction of the lighting device or the like.
本発明は、上記の事由に鑑みて為されたものであり、検知された人の周囲に限定された範囲の照度のみを目標照度に維持する対象とし、作業面を特定する手作業を行うことなく、人の周囲の照度を作業に適した照度にすることができる照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above reasons, and is intended to maintain only the illuminance within a limited range around the detected person at the target illuminance, and to perform a manual operation to specify the work surface An object of the present invention is to provide an illuminating device that can make the illuminance around a person suitable for work.
本発明の照明装置は、光源と、光源が照明する範囲に重なる範囲を検知範囲とし検知範囲の人の存否および少なくとも1人の人の位置を検知する人感センサと、検知範囲内における位置ごとの照度を検知する照度センサと、人感センサから与えられる前記人の位置および照度センサから与えられる位置ごとの照度に基づいて調光信号を生成する照度算出部と、照度算出部からの調光信号を受けて光源の光出力を制御する調光制御部とを備え、照度算出部は、前記人の位置を基準として前記人の周囲に規定される範囲を対象エリアに設定し、対象エリアにおいて照度センサから得られた照度を用いて対象エリアに関する測定照度を算出し、測定照度を予め設定された目標照度に近づけるように指示する調光信号を、調光制御部に与えることを特徴とする。 The illuminating device of the present invention includes a light source, a human sensor that detects the presence / absence of a person in the detection range and the position of at least one person, and a position in the detection range. An illuminance sensor that detects the illuminance of the light, an illuminance calculation unit that generates a dimming signal based on the position of the person given by the human sensor and the illuminance at each position given by the illuminance sensor, and dimming from the illuminance calculation unit A dimming control unit that receives the signal and controls the light output of the light source, and the illuminance calculation unit sets a range defined around the person based on the position of the person as a target area, The illuminance obtained from the illuminance sensor is used to calculate the measured illuminance for the target area, and a dimming signal that instructs the measured illuminance to approach the preset target illuminance is given to the dimming controller. To.
この照明装置において、人感センサは、検知範囲を撮像するイメージセンサを備えており、イメージセンサが撮像した画像に基づいて、検知範囲の人の存否および人の位置を検知し、照度センサは、イメージセンサからなり、画像から得られる各画素の濃淡値に基づいて、検知範囲内における位置ごとの照度を検知することが望ましい。 In this illuminating device, the human sensor includes an image sensor that images the detection range, detects the presence / absence of the person in the detection range and the position of the person based on the image captured by the image sensor, It is desirable to detect the illuminance at each position within the detection range based on the gray value of each pixel obtained from the image.
この照明装置において、照度算出部は、人感センサが複数の人を検知した場合、複数の人ごとに設定された対象エリアごとの平均の照度を求め、平均の照度の中の最小値を測定照度とすることがより望ましい。 In this lighting device, when the human sensor detects a plurality of people, the illuminance calculation unit obtains an average illuminance for each target area set for each of the plurality of people, and measures a minimum value in the average illuminance. More desirable is illuminance.
この照明装置において、照度算出部は、人感センサが複数の人を検知した場合、複数の人ごとに設定された対象エリアごとの平均の照度を求め、平均の照度の平均値を測定照度とすることがより望ましい。 In this lighting device, the illuminance calculation unit obtains an average illuminance for each target area set for each of the plurality of people when the human sensor detects a plurality of people, and calculates the average value of the average illuminance as the measured illuminance. It is more desirable to do.
この照明装置において、照度算出部は、人感センサから与えられる検知範囲に占める人の範囲に基づいて前記人の向きを推定し、前記人の後方を含まないように対象エリアを設定することがより望ましい。 In this lighting device, the illuminance calculation unit may estimate the direction of the person based on a person's range in the detection range given from the human sensor, and set the target area so as not to include the back of the person. More desirable.
本発明の構成によれば、検知された人の周囲に限定された範囲の照度のみを目標とする照度に維持する対象とし、作業面を特定する手作業を行うことなく、人の周囲の照度を目標とする照度にすることができるという利点がある。 According to the configuration of the present invention, only the illuminance within a range limited to the detected person's surroundings is a target to be maintained at the target illuminance, and the illuminance around the person without performing the manual operation to identify the work surface There is an advantage that the target illuminance can be achieved.
以下では、照明装置の一例として、図2に示すように、器具本体22にセンサ30を一体に備える照明器具1を説明する。本実施形態の照明器具1は、例えばオフィスなど室内の天井11に設置され、室内の全体または一部を照明範囲とし、照明範囲に重なる範囲の人の動きおよび人の位置をセンサ30により検知する。
Hereinafter, as an example of the lighting device, as illustrated in FIG. 2, a
照明器具1は、センサ30が検知した人の周囲の照度を、予め設定された目標照度に近づけるように、光源21の光出力を制御する。これにより、照明器具1は、人の周囲の作業面(例えば、オフィスにおける机上面)の照度を目標照度に近づけ、当該作業面を作業に適した照度にする。
The
図1に示すように、センサ30は、エリア型の撮像素子と撮像光学系(図示せず)とからなるイメージセンサ31を備え、撮像光学系により規定される視野範囲32(図2参照)を撮像する。撮像素子としては、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などが用いられる。本実施形態のイメージセンサ31は、視野範囲32の濃淡画像を生成する。したがって、撮像した画像の画素ごとの濃淡値を用いて照度を求めることができる。図2に示すように、センサ30は、天井11から下向きに視野の中心を向け、視野範囲32が照明器具1の照明範囲に重なるように設置される。センサ30は、毎秒30フレーム程度の画像を撮像する。図3は、天井11に設置されたセンサ30が撮像する視野範囲32を天井11から見た図であり、イメージセンサ31の視野範囲32に人51と机61とが位置する場合を示している。
As shown in FIG. 1, the
センサ30は、撮像した画像に基づいて、人の動きを検知する人判断部33および人の位置を検知する位置判断部34を備える。つまり、本実施形態のセンサ30は、視野範囲32を検知範囲とする人感センサとして、人の存否および人の位置を検知する。
The
人判断部33および位置判断部34は、DDRAMなどの揮発性メモリとEEPROMなどの不揮発性メモリとからなる記憶部、およびDSP(Digital Signal Processor)や高度イメージプロセッサなどからなる制御部により実現される。記憶部は、センサ30の動作に必要なプログラムや後述する背景画像などの画像データを記憶し、一時的に計算値などを保存するために用いられる。制御部は、記憶部に記憶されたプログラムに従って人の動きを検知する機能や人の位置を検知する機能を実現する処理を行う。なお、人判断部33および位置判断部34は、記憶部および制御部を共用してもよく、それぞれ記憶部および制御部を備えてもよい。
The
また、照明器具1は、目標照度を記憶する目標照度設定部35と、検知した人の周囲の照度をセンサ30から与えられる情報を基に測定照度として算出する照度算出部36と、照度算出部36からの指示により光源21の光出力を制御する調光制御部41とを備える。照度算出部36は、測定照度を目標照度設定部35の目標照度に近づけるように調光信号を生成し、照度算出部36から調光信号を受けた調光制御部41が光源21の光出力を制御する。
The
目標照度設定部35は、上述した記憶部により実現される。照度算出部36は、上述した記憶部および制御部により実現される。目標照度設定部35および照度算出部36は、人判断部33および位置判断部34とは別に設けた記憶部および制御部で構成してもよい。
The target
照明器具1には、人の検知をする際に使用する背景画像を取得し目標照度を設定する設定モードと、人の検知を行い光源21の光出力を制御する通常稼動モードとの2つの動作モードを備える。
The
本実施形態のセンサ30は、通常稼動モードにおいて、人判断部33がセンサ30の視野範囲32における変化を侵入物(人)とみなすことにより、人を検知する。
In the normal operation mode, the
人判断部33は、人を検知するにあたって記憶部に記憶した背景画像を用いる。背景画像としては、センサ30の視野範囲32に人が位置しない状態において撮像した撮像画像が使用される。人判断部33は、イメージセンサ31が撮像した撮像画像と背景画像との差分画像により人を検知する。
The
各画像は、図4を例とすると、左上隅の画素の座標を(0,0)とし、右向きをx方向とし下向きをy方向とする。以下では、各画素の座標を(x,y)の形式で表わす。例えば、横640画素×縦480画素の画像の各画素には、座標(0,0)〜(639,479)が割り当てられる。また、撮像画像、背景画像、および差分画像において、同じ位置の画素は、同じ座標(x,y)を割り当てる。 For each image, taking FIG. 4 as an example, the coordinates of the pixel at the upper left corner are (0, 0), the right direction is the x direction, and the downward direction is the y direction. In the following, the coordinates of each pixel are represented in the form (x, y). For example, coordinates (0, 0) to (639, 479) are assigned to each pixel of an image of horizontal 640 pixels × vertical 480 pixels. In the captured image, the background image, and the difference image, the same coordinates (x, y) are assigned to the pixels at the same position.
差分画像は、撮像画像と背景画像との同じ位置の画素ごとに濃淡値の差分を取ることにより得られる。2つの画像間で実質的に変化のない画素と同じ座標である差分画像の画素の画素値は、理想的には0になる。一方、2つの画像間で人の侵入などにより変化のある画素と同じ座標である差分画像の画素の画素値は、予め設定した閾値よりも大きくなる。 The difference image is obtained by calculating a difference in gray value for each pixel at the same position in the captured image and the background image. The pixel value of the pixel of the difference image that has the same coordinates as the pixel that does not change substantially between the two images is ideally zero. On the other hand, the pixel value of the pixel of the difference image having the same coordinates as the pixel that has changed due to the invasion of a person between the two images becomes larger than a preset threshold value.
人判断部33は、1つの撮像画像を背景画像として常に使用する場合と、背景画像を更新する場合とがある。
The
1つの撮像画像を背景画像として常に使用する場合は、設定モードにおいてセンサ30の視野範囲32に人が確実に存在しない状態で撮像した撮像画像を、背景画像とする。当該撮像画像は、センサ30の視野範囲32に人が存在しないことを人が目視により確認して撮像したり、センサ30の視野範囲32に人が存在しないことが保証される時間帯に撮像するなどして取得される。
When one captured image is always used as a background image, a captured image captured in a setting mode in which no person is reliably present in the
一方、背景画像を更新する場合は、例えば、一定時間間隔でサンプリングした2つの撮像画像を比較し、差分画像を生成する。当該差分画像の画素の画素値の総和が予め設定した基準値を超えない場合、当該2つの撮像画像を撮像したフレーム間には変化がない(つまり、人が侵入してない)と判断する。フレーム間に変化がないという判断が、複数回連続して行われた場合、センサ30の視野範囲32に人がいないとみなして、当該2つの撮像画像のうちより新しい撮像画像を背景画像として更新する。サンプリングの周期は適宜に設定され、例えば数秒に設定される。
On the other hand, when updating the background image, for example, two captured images sampled at a constant time interval are compared to generate a difference image. If the sum of the pixel values of the pixels of the difference image does not exceed a preset reference value, it is determined that there is no change between the frames in which the two captured images are captured (that is, no person has entered). When the determination that there is no change between frames is made continuously a plurality of times, it is considered that there is no person in the field of
1つの撮像画像を背景画像として常に使用する場合、通常動作モードにおいて背景画像を更新するための処理が必要なく、人判断部33の処理負荷が軽減される。ただし、センサ30の視野範囲32に人の侵入以外による変化が生じた場合(例えば、机を動かした場合)も、人の侵入として検知してしまうことがある。一方、背景画像を更新する場合は、机を動かすなどの人の侵入以外による変化が生じたとしても、変化は背景化されるので、人以外を人と誤検知をする可能性が低減される。そのため、背景画像は適時に更新されることが望ましい。
When one captured image is always used as a background image, processing for updating the background image in the normal operation mode is not necessary, and the processing load on the
通常稼動モードにおいて、人判断部33は、上述の処理によって取得した背景画像71(図4(a)参照)と、センサ30が撮像した撮像画像72(図4(b)参照)との差分画像73を生成する(図4(c)参照)。図4(a)に示すように、背景画像71には、第1の物体81と第2の物体82とが含まれているものとし、図4(b)に示されるように、撮像画像72には、第1の物体81と第2の物体82と第3の物体83とが含まれているものとする。この場合、撮像画像72における第3の物体83の画素の座標と同じ座標である差分画像73の画素の画素値は、閾値より大きくなる。
In the normal operation mode, the
そこで、人判断部33は、差分画像73において、閾値より大きい画素値を有する画素の連結成分の大きさが基準値以上である場合に、センサ30の視野範囲32への人の侵入として検知する。なお、連結成分は、閾値より大きい画素値を有し4連結(あるいは8連結)でつながった画素の集合を意味している。また、連結成分の大きさに加えて、当該連結成分の各画素の画素値の合計が予め設定した基準値以上であるかどうかを、人の侵入検知の条件に加えてもよい。
Therefore, the
次に、通常稼動モードにおいて人の位置を判断する処理について説明する。 Next, processing for determining the position of a person in the normal operation mode will be described.
位置判断部34には、例えば数秒間隔など予め設定した処理フレームごとに人判断部33から差分画像が与えられる。上述したようにセンサ30の視野範囲32への人の侵入は、差分画像に閾値以上の画素値を有する画素の連結成分として表れる。位置判断部34は、差分画像における連結成分の位置として、連結成分の代表点の位置座標(x,y)を算出し、記憶する。連結成分の代表点としては、例えば、連結成分の重心や、連結成分の外接矩形の対角線の交点や、連結成分の外接矩形の各頂点などを用いる。連結成分の重心は、連結成分を構成する各画素の座標の平均を用いる。
The
図5に示すように、センサ30の視野範囲32への侵入の開始が検出された時点の人51の位置座標を(x0,y0)とする。そして、机61へ移動しているときの人51の位置座標の変化が(x1,y1)〜(xn−1,yn−1)として検出され、机61に着席した時点の人51の位置座標が(xn,yn)として検出されたとする。隣接する処理フレーム間の人51の移動距離(処理フレームのある時点をmとした場合、(xm,ym)−(xm−1,ym−1)間の距離)は、人51が机61に向っている途中では大きく、着席した後に小さくなる。そこで、この移動距離(すなわち、位置の変化率)が予め設定した規定値より小さい状態のまま予め設定した規定時間を経過したとき、人51が静止したと判断し、当該処理フレームにおける人51の位置座標(x,y)を記憶する。これにより、位置判断部34は、静止状態の人の位置座標を取得することが可能となる。
As shown in FIG. 5, it is assumed that the position coordinates of the
以下、目標照度および測定照度の算出について説明する。 Hereinafter, calculation of the target illuminance and the measured illuminance will be described.
目標照度は、設定モードにおいて外光の入射しない環境(夜間などが望ましい)で予め使用者が必要とする照度になるように光源21の光出力を制御した状態で、撮像画像から取得する。照明器具1は、当該撮像画像の濃淡値から求めた目標照度を目標照度設定部35に記憶する。例えば、図6に示すように、センサ30の視野範囲32において予め規定された画素の範囲である中央部分を基準範囲91に設定し、基準範囲91の画素の濃淡値の平均値が目標照度として用いられる。基準範囲91をセンサ30の視野範囲32の中央部分に設定することにより、センサ30の直下の一定範囲から目標照度が算出される。
The target illuminance is acquired from the captured image in a state where the light output of the
次に、照度算出部36における測定照度の算出について説明する。
Next, calculation of the measured illuminance in the
通常稼動モードにおいて、照度算出部36は、位置判断部34の処理フレームごとに位置判断部34から、人の位置座標が与えられる。図7に示すように、照度算出部36は、位置判断部34から与えられた人51の位置座標を基準として人51の周囲に規定される範囲を対象エリア92として設定する。対象エリア92は、人51が作業を行う範囲にできるだけ限定され、人51の位置座標を連結成分の重心としたときにはその重心を中心とする小領域(例えば、1m四方の正方形)に設定される。
In the normal operation mode, the
照度算出部36は、撮像画像における対象エリア92の平均の濃淡値を測定照度として算出し、測定照度を目標照度に近づけるように指示する調光信号を調光制御部41に与える。照度算出部36から調光信号が与えられた調光制御部41は、光源21の光出力を制御する。これにより、対象エリア92(人51の周囲)の照度が、目標照度に維持される。
The
図9は、測定照度を目標照度に近づける光源21の光出力の制御の一例を示している。照明器具1は、測定照度(図9中の曲線A)が目標照度(図9中の直線B)に近づくように、光源21の光出力(図9中の曲線C)を大きくする。本実施形態においては、図9に示すように、測定照度が時間の経過に伴って目標照度に向って徐々に変化するように、光源21の光出力が制御される。
FIG. 9 shows an example of the control of the light output of the
ところで、人の位置座標の数は、センサ30の視野範囲32に存在する人数に応じて変化する。図8に示すように、複数の人51が存在する場合、照度算出部36に与えられる位置座標の数も複数になる。この場合、照度算出部36は、それぞれの人51の位置座標を基準として人51の周囲に規定される範囲を対象エリア92として設定し、撮像画像における対象エリア92ごとの平均の濃淡値を算出する。照度算出部36は、当該平均の濃淡値の中で最小値を測定照度とする。これにより、照明器具1は、最も照度が不足している対象エリア92を基準として光源21の光出力を制御し、全ての対象エリア92の照度を目標照度に維持できる。
By the way, the number of position coordinates of a person changes according to the number of persons existing in the
他にも、撮像画像における対象エリア92ごとの平均の濃淡値を算出し、当該平均の濃淡値の平均値を測定照度としてもよい。これにより、照明器具1は、上記の場合よりも消費電力を低減できるとともに、全ての対象エリア92の照度をできるだけ目標照度に近づけることができる。
In addition, an average gray value for each
また、対象エリア92には、図10(a)に示すように、人51の全周囲が含まれており、人51の前方(机61など作業面がある方向)だけでなく、人51の後方(机61など作業面のない方向)も含まれている。そのため、さらに精度よく作業面の照度を目標照度に近づけるために、図10(b)に示すように、人51の後方を削除範囲93として削除範囲93を含まないように対象エリア92を設定することが望ましい。
In addition, as shown in FIG. 10A, the
そのため、照度算出部36は、撮像画像から視野範囲32に占める人51の範囲に基づいて人51の向き(つまり、前後方向)を推定する。差分画像の対照エリア92において、人51の前方では手などの動きにより閾値より大きい画素値を有する画素が多く出現するが、人51の後方では動きがほとんどないため、閾値より大きい画素値を有する画素がほとんど出現しないことを利用する。すなわち、一定時間における閾値より大きい画素値を有する画素の量について比較し、多いほうを前方とし、前後方向を推定する。
Therefore, the
照度算出部36は、人判断部33から与えられる情報を基に、対象エリア92の各画素について変化の頻度を管理する。人51の動作は主に人51の前方で行われ、人51の後方の画素はほどんど変化しない。そのため、対象エリア92において、人51の後方の画素は、変化の頻度は人51の前方の画素に比べて相対的に少なくなる。そこで、対象エリア92の人51の前後方向において、変化の頻度が少ない方を人51の後方とみなし、当該部分を削除範囲93として対象エリア92から除外する。画素の変化としては、例えば、差分画像の対象エリア92内において、予め設定した閾値より大きいの画素値を有する画素は、人51が位置するか、作業などで人51の手などが動いているなど変化のある画素とみなす。
The
これにより、照明器具1は、目標照度を維持する必要がない人51の後方に位置する削除範囲93を対象エリア92から除外し、目標照度を維持する必要がある人51の作業範囲をより特定することができる。これにより、さらに精度よく人51の周囲の作業面の照度を目標照度に近づけることができる。
Thereby, the
また、上記の処理によらず、対象エリア92の全画素中で、変化の頻度が少ない所定割合の画素を対象エリア92から除去しても、上記と同様の効果が期待できる。所定割合としては、例えば、変化の頻度が少ない方から30%の画素としてもよい。
In addition, the same effect as described above can be expected even if pixels of a predetermined ratio with a small change frequency are removed from the
なお、本実施形態では、単一の光源21の光出力の制御について説明したが、本発明の技術は、複数の光源21に対しても適用可能である。目標照度の設定において、基準範囲91は、センサ30の視野範囲32の中央部分に限らず、適宜位置および範囲を設定してもよい。また、光源21の光出力の制御や目標照度の設定などの開始の指示は、リモコンなどの手段を用いて適宜行えることが望ましい。
In the present embodiment, the control of the light output of the single
本実施形態では、光源21とセンサ30とを一体に備えた照明器具1を例示して照明装置を説明したが、照明装置は、光源21とセンサ30を別体として備えた構成であってもよい。
In the present embodiment, the lighting apparatus has been described by exemplifying the
21 光源
31 イメージセンサ
36 照度算出部
41 調光制御部
51 人
92 対象エリア
21
Claims (5)
The illuminance calculation unit estimates the direction of the person based on a range of the person in the detection range given from the human sensor, and sets the target area so as not to include the back of the person. The lighting device according to claim 1.
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