JP2018091688A - Object detection device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、一次元輝度分布検知装置を用いて監視対象空間内における対象者又は対象物体(以下、両者を合わせて「対象物」という。)の有無、位置又は動作状態を的確に把握することができる対象物検出装置に関するものである。 The present invention accurately grasps the presence, position, or operation state of a target person or target object (hereinafter referred to as “target object” together) in a monitoring target space using a one-dimensional luminance distribution detection device. It is related with the target object detection apparatus which can do.
監視対象空間内における対象物の有無、位置又は動作状態を把握するには、通常のカメラを用いた二次元画像が使用されているが、プライバシー保護の面から居宅などでの使用が制限されている。
そこで、本発明者らは、この発明に先立ち、二次元画像を用いずに監視対象空間内における対象物の有無、位置又は動作状態を把握することを目的として、ロッドレンズやスリットとラインセンサを利用した一次元輝度分布検知装置を提案した。
特許文献1(特開2015−163868号公報)は、それらの提案の中の一つであり、監視対象空間(3)に対向する位置にラインセンサ(1)を設置するとともに、ラインセンサ(1)を含み監視対象空間側に延びる延長平面(5)と交差するスリット(2)を配置し、ラインセンサ(1)の長手方向に配置されている複数の受光素子からの光強度信号に基づいて、監視対象空間(3)における対象物の有無又はラインセンサ(1)の長手方向に沿う方向における対象物の位置を判別するものである(特に、図1を参照)。
そして、対象物の有無や位置の判別は、監視対象空間(3)に対象物が無い場合におけるADU値と、対象物が存在している場合におけるADU値との差分を検証する方法、すなわち背景差分法によって行っている(特に、段落0028〜0032及び図3〜6を参照)。
そのため、ラインセンサの設置環境によっては背景の明るさや外乱光の変化によって、背景の輝度分布が変化し正確に対象物を検知できないことがあった。
To grasp the presence, position, or operating state of an object in the monitoring target space, a two-dimensional image using a normal camera is used. However, its use in homes is restricted in terms of privacy protection. Yes.
Therefore, prior to the present invention, the present inventors installed a rod lens, a slit, and a line sensor for the purpose of grasping the presence / absence, position, or operation state of an object in the monitoring target space without using a two-dimensional image. A one-dimensional luminance distribution detection device was proposed.
Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-163868) is one of those proposals. The line sensor (1) is installed at a position facing the monitoring target space (3), and the line sensor (1 ) And a slit (2) intersecting with the extension plane (5) extending to the monitoring target space side, and based on light intensity signals from a plurality of light receiving elements arranged in the longitudinal direction of the line sensor (1) The presence / absence of an object in the monitoring target space (3) or the position of the object in the direction along the longitudinal direction of the line sensor (1) is determined (particularly, see FIG. 1).
The presence / absence and position of the object are determined by a method of verifying the difference between the ADU value when there is no object in the monitoring target space (3) and the ADU value when the object exists, that is, the background This is done by the difference method (see in particular paragraphs 0028-0032 and FIGS. 3-6).
Therefore, depending on the installation environment of the line sensor, the brightness distribution of the background may change due to changes in the brightness of the background or ambient light, and the target object may not be detected accurately.
また、特許文献2(特許第3625440号公報)に記載されるように、カメラにより撮像された画像から物体を検出するに際して、背景差分法とフレーム間差分法が用いられること、背景差分法とフレーム間差分法には長所と短所があり、例えば、カメラの画面手前ではフレーム間差分法を、画面奥では背景差分法を適用することによって、侵入物体検出性能を向上できること等が従来知られている(特に、段落0002、0009及び0017を参照)。 In addition, as described in Patent Document 2 (Japanese Patent No. 3625440), when an object is detected from an image captured by a camera, the background difference method and the interframe difference method are used, the background difference method and the frame The inter-difference method has advantages and disadvantages. For example, it is conventionally known that the intruding object detection performance can be improved by applying the inter-frame difference method in front of the camera screen and the background difference method in the back of the screen. (See especially paragraphs 0002, 0009 and 0017).
しかし、スリット若しくはロッドレンズ及びラインセンサを利用した一次元輝度分布検知装置によって、対象物の有無、位置又は動作状態を把握するに際しては、背景差分法とフレーム間差分法を併用したり使い分けたりすることは、これまで行われていない。
また、特許文献2に記載されているように、画面手前ではフレーム間差分法を、画面奥では背景差分法を適用しようとしても、特許文献1記載の一次元輝度分布検知装置では、水平に移動する対象物の動作状態を把握する場合、ラインセンサ(1)を水平に配置するため、図1(特許文献1の図1と同じ)から分かるように、監視対象空間(3)の上下に沿う線(例えばR1-R2-R3のライン)からの光は、いずれも1つの受光素子に入射することとなり、監視対象空間(3)を上下方向に分割して処理することはできない。
さらに、一次元輝度分布検知装置を複数台用いて処理しようとしても、一次元輝度分布検知装置の上下方向における検知範囲は、ラインセンサ(1)とスリット(2)の長さ及びラインセンサ(1)とスリット(2)の距離で決まるため、監視対象空間(3)を上下方向には自由に分割することができない。
However, when the presence / absence, position, or operation state of an object is grasped by a one-dimensional luminance distribution detection device using a slit or rod lens and a line sensor, the background difference method and the interframe difference method are used together or separately. That hasn't been done so far.
Further, as described in
Furthermore, even when trying to process using a plurality of one-dimensional luminance distribution detection devices, the detection range in the vertical direction of the one-dimensional luminance distribution detection device is the length of the line sensor (1) and slit (2) and the line sensor (1 ) And the slit (2), the monitored space (3) cannot be freely divided vertically.
この発明は、対象物の有無、位置又は動作状態を把握するに際して、一次元輝度分布検知装置の設置環境によらず、対象物検出装置の検出性能を向上させることを第1の目的としてなされたものであり、複数台の一次元輝度分布検知装置を用いて対象物の有無、位置又は動作状態を把握するに際して、監視対象空間を自由に分割できるようにすることを第2の目的としてなされたものである。 The first object of the present invention is to improve the detection performance of the object detection device regardless of the installation environment of the one-dimensional luminance distribution detection device when grasping the presence / absence, position, or operation state of the object. In order to grasp the presence / absence, position, or operation state of an object using a plurality of one-dimensional luminance distribution detection devices, a second object is to allow a space to be monitored to be freely divided. Is.
請求項1に係る発明は、スリット若しくはロッドレンズ及びラインセンサを有する一次元輝度分布検知装置を用いて監視対象空間における対象物の有無、位置又は動作状態を監視するための対象物検出装置であって、
前記監視対象空間に対象物が無い場合において、前記一次元輝度分布検知装置の各受光素子が検知した光強度を取得し記憶する背景値記憶手段と、
少なくとも現時点及び現時点より所定時間前において前記各受光素子が検知した光強度を取得し記憶する実測値記憶手段と、
前記実測値記憶手段に記憶された現時点及び現時点より所定時間前における光強度に基づいて、前記監視対象空間における対象物の動作状態を判別し、フレーム間差分判別結果情報を出力するフレーム間差分判別手段と、
前記背景値記憶手段に記憶された背景光強度及び前記実測値記憶手段に記憶された現時点における光強度に基づいて、前記監視対象空間における対象物の有無、位置又は動作状態を判別し、背景差分判別結果情報を出力する背景差分判別手段と、
前記フレーム間差分判別手段から出力されるフレーム間差分判別結果情報及び前記背景差分判別手段から出力される背景差分判別結果情報のいずれか一方又は両方に基づいて、前記監視対象空間における対象物の有無、位置又は動作状態を報知する対象物監視情報報知手段を備えていることを特徴とする。
The invention according to
When there is no object in the monitoring target space, background value storage means for acquiring and storing the light intensity detected by each light receiving element of the one-dimensional luminance distribution detection device;
Actual value storage means for acquiring and storing light intensity detected by each of the light receiving elements at least at the present time and a predetermined time before the present time;
An inter-frame difference determination that determines an operation state of an object in the monitoring target space and outputs inter-frame difference determination result information based on the current time stored in the actual measurement value storage means and the light intensity at a predetermined time before the current time. Means,
Based on the background light intensity stored in the background value storage means and the current light intensity stored in the measured value storage means, the presence / absence, position or operating state of the object in the monitoring target space is determined, and a background difference Background difference discrimination means for outputting discrimination result information;
Presence / absence of an object in the monitoring target space based on one or both of the inter-frame difference determination result information output from the inter-frame difference determination means and the background difference determination result information output from the background difference determination means The object monitoring information notifying means for notifying the position or the operation state is provided.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の対象物検出装置において、前記対象物監視情報報知手段は、
前記フレーム間差分判別手段から出力されるフレーム間差分判別結果情報が対象物の動作を示す情報を含んでいる場合には、該フレーム間差分判別結果情報に基づいて、前記監視対象空間における対象物の動作状態を報知し、
前記フレーム間差分判別手段から出力されるフレーム間差分判別結果情報が対象物の動作を示す情報を含んでいない場合には、前記背景差分判別手段から出力される背景差分判別結果情報に基づいて、前記監視対象空間における対象物の有無、位置又は動作状態を報知することを特徴とする。
The invention according to
When the inter-frame difference determination result information output from the inter-frame difference determination means includes information indicating the motion of the target, the target in the monitoring target space is based on the inter-frame difference determination result information. Inform the operating status of
When the inter-frame difference determination result information output from the inter-frame difference determination means does not include information indicating the motion of the object, based on the background difference determination result information output from the background difference determination means, The presence / absence, position, or operation state of an object in the monitoring target space is notified.
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の対象物検出装置において、前記一次元輝度分布検知装置は、第1一次元輝度分布検知装置と第2一次元輝度分布検知装置を有しており、
前記フレーム間差分判別手段は、前記第1一次元輝度分布検知装置の各受光素子が検知する光強度に基づいて、前記監視対象空間における対象物の動作状態を判別してフレーム間差分判別結果情報を出力し、
前記背景差分判別手段は、前記第2一次元輝度分布検知装置の各受光素子が検知する光強度に基づいて、前記監視対象空間における対象物の有無、位置又は動作状態を判別して背景差分判別結果情報を出力し、
前記対象物監視情報報知手段は、前記フレーム間差分判別手段から出力されるフレーム間差分判別結果情報及び前記背景差分判別手段から出力される背景差分判別結果情報に基づいて、前記監視対象空間における対象物の有無、位置又は動作状態を報知することを特徴とする。
The invention according to
The inter-frame difference discriminating means discriminates the operation state of the object in the monitoring target space based on the light intensity detected by each light receiving element of the first one-dimensional luminance distribution detecting device, and the inter-frame difference discriminating result information Output
The background difference determination means determines the presence / absence, position, or operating state of an object in the monitoring target space based on the light intensity detected by each light receiving element of the second one-dimensional luminance distribution detector, and determines the background difference. Output result information,
The object monitoring information notification unit is configured to detect an object in the monitoring target space based on the inter-frame difference determination result information output from the inter-frame difference determination unit and the background difference determination result information output from the background difference determination unit. The presence / absence, position, or operating state of an object is reported.
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の対象物検出装置において、前記第1一次元輝度分布検知装置及び前記第2一次元輝度分布検知装置の少なくとも一方は、前記スリット若しくは前記ロッドレンズの受光範囲を制御する受光範囲制御手段を備えていることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the object detection device according to
請求項1に係る発明の対象物検出装置によれば、現時点及び現時点より所定時間前における光強度に基づいて監視対象空間における対象物の動作状態を判別し、フレーム間差分判別結果情報を出力するフレーム間差分判別手段と、背景光強度及び現時点における光強度に基づいて監視対象空間における対象物の有無、位置又は動作状態を判別し、背景差分判別結果情報を出力する背景差分判別手段とを併用し、対象物監視情報報知手段によって、フレーム間差分判別結果情報及び背景差分判別結果情報のいずれか一方又は両方に基づき、監視対象空間における対象物の有無、位置又は動作状態を報知するので、一次元輝度分布検知装置の設置環境によらず、対象物の検出性能を向上させることができる。 According to the object detection apparatus of the first aspect of the invention, the operation state of the object in the monitoring target space is determined based on the current time and the light intensity at a predetermined time before the current time, and the interframe difference determination result information is output. Combined use of inter-frame difference determination means and background difference determination means for determining the presence / absence, position or operating state of an object in the monitoring target space based on the background light intensity and the current light intensity, and outputting background difference determination result information The object monitoring information notification means notifies the presence / absence, position, or operation state of the object in the monitoring target space based on one or both of the inter-frame difference determination result information and the background difference determination result information. The detection performance of the object can be improved regardless of the installation environment of the original luminance distribution detection device.
請求項2に係る発明の対象物検出装置では、対象物監視情報報知手段は、フレーム間差分判別手段から出力されるフレーム間差分判別結果情報が対象物の動作を示す情報を含んでいる場合には、そのフレーム間差分判別結果情報に基づいて、監視対象空間における対象物の動作状態を報知し、フレーム間差分判別手段から出力されるフレーム間差分判別結果情報が対象物の動作を示す情報を含んでいない場合には、背景差分判別手段から出力される背景差分判別結果情報に基づいて、監視対象空間における対象物の有無、位置又は動作状態を報知する。
すなわち、請求項2に係る発明の対象物検出装置によれば、請求項1に係る発明の効果に加え、背景の明るさや外乱光の変化による影響を受けにくいフレーム間差分判別結果情報に基づく報知が優先されるので、一次元輝度分布検知装置の設置環境が背景値の変化しやすい環境であっても、正確に対象物の動作状態を検知することができる。
In the object detection device according to the second aspect of the invention, the object monitoring information notification means includes a case where the interframe difference determination result information output from the interframe difference determination means includes information indicating the operation of the object. Is based on the inter-frame difference determination result information, informs the operation state of the object in the monitoring target space, and the inter-frame difference determination result information output from the inter-frame difference determination means includes information indicating the operation of the object. If not, the presence / absence, position, or operation state of the object in the monitoring target space is notified based on the background difference determination result information output from the background difference determination means.
That is, according to the object detection device of the invention of
請求項3に係る発明の対象物検出装置では、一次元輝度分布検知装置は、第1一次元輝度分布検知装置と第2一次元輝度分布検知装置を有しており、フレーム間差分判別手段は、第1一次元輝度分布検知装置の各受光素子が検知する光強度に基づいて、監視対象空間における対象物の動作状態を判別し、背景差分判別手段は、第2一次元輝度分布検知装置の各受光素子が検知する光強度に基づいて、監視対象空間における対象物の有無、位置又は動作状態を判別し、対象物監視情報報知手段は、フレーム間差分判別結果情報及び背景差分判別結果情報に基づいて、監視対象空間における対象物の有無、位置又は動作状態を報知する。
すなわち、請求項3に係る発明の対象物検出装置によれば、請求項1に係る発明の効果に加え、背景の明るさや外乱光の変化の影響を受けやすい監視対象空間に対しては第1一次元輝度分布検知装置を用い、背景の明るさや外乱光の変化の影響を受けにくい監視対象空間に対しては第2一次元輝度分布検知装置を用いて、監視対象空間における対象物の有無、位置又は動作状態を検知して報知を行うので、対象物検出装置の検出性能をより向上させることができる。
In the object detection device of the invention according to
That is, according to the object detection apparatus of the invention according to
請求項4に係る発明の対象物検出装置によれば、請求項3に係る発明の効果に加え、第1一次元輝度分布検知装置及び第2一次元輝度分布検知装置の少なくとも一方は、スリット若しくはロッドレンズの受光範囲を制御する受光範囲制御手段を備えているので、2台の一次元輝度分布検知装置を用いて対象物の有無、位置又は動作状態を把握するに際して、監視対象空間を的確に分割することができる。
According to the object detection device of the invention of claim 4, in addition to the effect of the invention of
以下、実施例1及び2によって本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to Examples 1 and 2.
図1は、実施例1に係る対象物検出装置のラインセンサ1、スリット2及び監視対象空間3からラインセンサ1に入射する光の関係を示している。
ラインセンサ1は、長さ28.5mmで長手方向に2068個の受光素子が並んでおり、ほぼ水平に設置される。
スリット2は、幅40mm、高さ25mm、厚さ1mmの平板の中央に側辺と平行に長さ11mm、幅1mmの細長い孔を開けて形成されており、ラインセンサ1の長手方向に延びる直線4を含み監視対象空間3に向かって水平に延びる延長平面5と垂直に交差している。すなわち、スリット2は鉛直方向に配置されている。
また、延長平面5とスリット2はスリット2の中央で交差している。
FIG. 1 shows a relationship between light incident on the
The
The
Further, the
そして、図1に示すように監視対象空間3の背面が平面の壁6であると仮定した場合、ラインセンサ1で輝度を計測できる監視対象空間3は、ラインセンサ1の左端とスリット2の下端を通る直線が壁6と交差する点R1、ラインセンサ1の右端とスリット2の下端を通る直線が壁6と交差する点L1、ラインセンサ1の左端とスリット2の上端を通る直線が壁6と交差する点R3、ラインセンサ1の右端とスリット2の上端を通る直線が壁6と交差する点L3、スリット2の下端及びスリット2の上端の6点で囲まれる空間となる。
As shown in FIG. 1, when it is assumed that the back surface of the
監視対象空間3の壁6の幅X及び高さYは、図2に示すようにラインセンサ1の長さをx、スリット2の長さをy、ラインセンサ1とスリット2の距離をd、スリット2と壁6の距離をDとし、スリット2の幅sを無視した場合、次の式で表される。
X=x×D/d
Y=y×D/d
As shown in FIG. 2, the width X and height Y of the
X = x × D / d
Y = y × D / d
なお、検知できる幅Xはスリット2の幅s及び平板の厚さtにも関係し、検知できる角度をθ(deg)とすると、θ及びXは次の式で求められる。
θ=arctan{d/(x/2+s/2)}
ただし、下限はarctan(t/s)
X=2×D×tan(90°−θ)
ここで、実施例1においては、d=15.47mm、t=1mm、x=28.5mmであるので、これらの値を上記の式に代入するとともにs=0とすると、θ=47°となる。
そして、arctan(1/s)が47°となるsは0.92mmと計算されるので、sが0.92mm以上あれば、検知角度θが下限にかかることはない。そのため、実施例1においてはスリット幅を1mmとしてある。
Note that the detectable width X is also related to the width s of the
θ = arctan {d / (x / 2 + s / 2)}
However, the lower limit is arctan (t / s)
X = 2 × D × tan (90 ° −θ)
Here, in Example 1, since d = 15.47 mm, t = 1 mm, and x = 28.5 mm, when these values are substituted into the above equation and s = 0, θ = 47 °. Become.
Since s at which arctan (1 / s) is 47 ° is calculated as 0.92 mm, the detection angle θ does not reach the lower limit if s is 0.92 mm or more. Therefore, in Example 1, the slit width is set to 1 mm.
監視対象空間3に対象物が無い場合に、ラインセンサ1の左端にある受光素子S1に入射する光強度は、図1に示すように、R1からR2を通ってR3に至る線上の壁で反射される光の強度の和となり、ラインセンサ1の中央にある受光素子S2に入射する光強度は、同じく図1のC1からC2を通ってC3に至る線上の壁で反射される光の強度の和となり、ラインセンサ1の右端にある受光素子S3に入射する光強度は、同じく図1のL1からL2を通ってL3に至る線上の壁で反射される光の強度の和となる。
When there is no object in the
図3は、監視対象空間3に対象物が無い場合において、各受光素子で発生する電荷量に対応するADU値のグラフである。横軸は受光素子が左側から何番目かを示し、縦軸の単位はADUである。
受光素子で発生する電荷量は入射する光の強度によって変化するので、図3は各受光素子によって検知される光強度を示すグラフということができる。
FIG. 3 is a graph of ADU values corresponding to the amount of charge generated in each light receiving element when there is no object in the
Since the amount of charge generated in the light receiving element varies depending on the intensity of incident light, FIG. 3 can be said to be a graph showing the light intensity detected by each light receiving element.
図4は、監視対象空間3の右側に対象物が存在している場合における図3と同様のグラフである。
通常、対象物は壁より反射率が低いので、図1から分かるように、監視対象空間3の右側に対象物が存在している場合、その対象物の存在している位置に対応するラインセンサ1の左側にある受光素子によって検知される光強度が下がることとなる。
そのため、グラフの左側の一部において点線で示す図3のグラフよりADU値が下がっている。
FIG. 4 is a graph similar to FIG. 3 when an object is present on the right side of the
Usually, since the reflectance of the object is lower than that of the wall, as can be seen from FIG. 1, when the object is present on the right side of the
Therefore, the ADU value is lower than the graph of FIG. 3 indicated by a dotted line in a part on the left side of the graph.
図5は、監視対象空間3の中央に対象物が存在している場合における図3と同様のグラフである。
この場合、グラフの中央において点線で示す図3のグラフよりADU値が下がっている。
FIG. 5 is a graph similar to FIG. 3 when an object exists in the center of the
In this case, the ADU value is lower than the graph of FIG. 3 indicated by a dotted line in the center of the graph.
図6は、監視対象空間3の左側に対象物が存在している場合における図3と同様のグラフである。
この場合、グラフの右側の一部において点線で示す図3のグラフよりADU値が下がっている。
FIG. 6 is a graph similar to FIG. 3 when an object is present on the left side of the
In this case, the ADU value is lower than the graph of FIG. 3 indicated by a dotted line in a part on the right side of the graph.
図4〜6においては、対象物が監視対象空間3の左右方向のどこに存在しているかによって、その位置に対応した部分のADU値が下がっているが、対象物が光を発している場合や、反射率の高いものである場合には、図3のグラフよりADU値が上がる場合もある。
しかし、いずれにしても対象物が存在している場合には、図3のグラフに対して何らかの変動が生じるので、図3のグラフにおけるADU値(背景値)と実測されたADU値(実測値)との差分を検証すれば、対象物が監視対象空間3の左右方向のどこに存在しているかを判別することができる。
また、本実施例1では監視対象空間3の鉛直方向における光強度の和を各受光素子で検出するので、立っていた対象物が倒れたりして横になった場合、左右方向の限定された位置のADU値が非常に低い状態から、左右方向の対象物が倒れている位置のADU値が少し低い状態に変化することになる。そして、このようなADU値の変化を把握することによって、対象物が立った状態から横になった状態に変化したことを判別することもできる。
4 to 6, depending on where the object is present in the left-right direction of the
However, in any case, if there is an object, some variation occurs in the graph of FIG. 3, so the ADU value (background value) and the measured ADU value (actual value) in the graph of FIG. ), The location of the object in the left-right direction of the
In the first embodiment, since the sum of the light intensity in the vertical direction of the
以上の説明は、背景値と実測値との差分を検証する背景差分法についてのものであるが、背景値が変化しやすい環境である場合には、実測値を時系列的に記憶しておき、現在のADU値と直前に実測されたADU値とのフレーム間差分値を検証するフレーム間差分法を用いた方が、正確に対象物の動作状態を検知することができる。 The above description is about the background difference method for verifying the difference between the background value and the actual measurement value. However, when the background value is easy to change, the actual measurement value is stored in time series. The operation state of the object can be detected more accurately by using the inter-frame difference method for verifying the inter-frame difference value between the current ADU value and the ADU value measured immediately before.
例えば、図1の監視対象空間3を右側から左側に対象物が移動した場合、ADU値は図4、図5、図6の順に変化するが、図5を現在、図4を直前として図5のADU値と図4のADU値との差分をとれば図7に示すフレーム間差分値のグラフとなり、図6を現在、図5を直前として図6のADU値と図5のADU値との差分をとれば図8に示すフレーム間差分値のグラフとなる。
この例では、フレーム間差分値がマイナスになっているところが対象物の直前の位置、プラスになっているところが対象物の現在の位置と対応している。
すなわち、図7からは対象物が向かって右寄りの位置からほぼ中央に移動したことが分かり、図8からは対象物がほぼ中央の位置から向かって左寄りの位置に移動したことが分かる。
For example, when the object moves from the right side to the left side in the
In this example, the position where the inter-frame difference value is negative corresponds to the position immediately before the object, and the position where it is positive corresponds to the current position of the object.
That is, it can be seen from FIG. 7 that the object has moved from the right position toward the center and from FIG. 8, the object has moved from the center position to the left position.
ただし、フレーム間差分法では対象物が静止していると、現在のADU値と直前に実測されたADU値との差分は0となるため、対象物の検知ができない。
そこで、そのような場合においては、背景差分法を用いて対象物の有無や位置の検証を行うように切り替える。
なお、フレーム間差分法によって対象物が静止する直前の位置を特定できる場合において、背景差分法による対象物の有無や位置の検証を行うように切り替えた時、その特定された位置以外で有意な背景差分値が生じていれば、そこは背景の輝度が変化している箇所と考えられるので、その箇所について図3に示す監視対象空間3に対象物が無い場合におけるADU値を補正すると外乱光の影響を軽減できる。
However, in the inter-frame difference method, when the object is stationary, the difference between the current ADU value and the ADU value measured immediately before is 0, so that the object cannot be detected.
Therefore, in such a case, switching is performed so that the presence / absence or position of the object is verified using the background difference method.
In addition, when the position immediately before the object is stationary can be identified by the interframe difference method, when switching to verify the presence or position of the object by the background difference method is significant other than the identified position If a background difference value has occurred, it can be considered that the background luminance has changed. Therefore, if the ADU value is corrected when there is no object in the
図9は、実施例1に係る対象物検出装置の全体構成を示す図である。
実施例1に係る対象物検出装置は、監視対象空間3からの光を絞り込むスリット2と、スリット2を通過した光の強度を検出するラインセンサ1と、ラインセンサ1の各受光素子における受光量に応じた光強度信号を受けて、監視対象空間3内における対象物の有無、位置及び動作状態を判別し、その報知を行うための情報を送信する判別手段7を備えている。
FIG. 9 is a diagram illustrating an overall configuration of the object detection device according to the first embodiment.
The object detection apparatus according to the first embodiment includes a
判別手段7は、監視対象空間に対象物が無い場合においてラインセンサ1の各受光素子が検知した光強度信号(以下「背景値信号」という。)を記憶する背景値記憶手段8と、所定時間毎にラインセンサ1の各受光素子が検知した光強度信号(以下「実測値信号」という。)を受光素子毎の時系列データとして記憶する実測値記憶手段9と、受光素子毎の時系列データに基づいてフレーム間差分法により対象物の動作状態を判別するか、背景値信号と一時点における実測値信号に基づいて背景差分法により対象物の有無、位置及び動作状態を判別するかして、それらの判別結果に基づく報知情報を作成するCPU10と、CPU10からの報知情報に基づいて表示制御情報を表示手段12に送信する表示制御手段11を有している。
The discrimination means 7 includes a background value storage means 8 for storing a light intensity signal (hereinafter referred to as “background value signal”) detected by each light receiving element of the
表示手段12は、表示制御手段11からの表示制御情報を受信して、対象物の有無、位置及び動作状態についての情報を表示するものであって、対象物検出装置とともに設けても良いし、対象物検出装置から離れた位置に設けても良い。
表示装置12には、対象物の有無、位置及び動作状態を表示するが、その表示態様としては、(1)文字や記号による表示、(2)監視対象空間3を示すエリア表示を行うとともに、そのエリア表示内に対象物の有無や位置に応じた画像の表示を行うビジュアル表示、(3)光強度信号をグラフ化した表示等がある。
そして、これらの表示態様の中から利用者のニーズに合わせて1つ又は複数の表示を適宜選択して表示させれば良い。
The
The
Then, one or a plurality of displays may be appropriately selected from these display modes according to the needs of the user and displayed.
また、判別手段7は実測値記憶手段9を有しているので、判別装置7に対する指示入力手段を追加することにより、過去の指定した時間における対象物の有無、位置及び動作状態についての情報を表示手段12に表示させることもできる。
さらに、指定した時間から所定時間ずつ前又は後の時間における対象物の有無及び位置を、連続的に表示させることによって、対象物の動作状態を追跡することができる。
そうした場合、所定時間を長くとれば、長時間にわたる対象物の動作状態の追跡を短時間で行うことができ、逆に所定時間を短くとれば、特に注視したい時間における対象物の動作状態の詳細な追跡を行うことができる。
Further, since the discriminating means 7 has an actual value storage means 9, by adding an instruction input means for the
Furthermore, the operation state of the object can be traced by continuously displaying the presence / absence and position of the object at a predetermined time before or after the specified time.
In such a case, if the predetermined time is long, the operation state of the object over a long time can be tracked in a short time, and conversely, if the predetermined time is short, the details of the operation state of the object at the time when the user particularly wants to watch. Tracking can be performed.
図10は実施例2に係る対象物検出装置のラインセンサ1a及び1b、スリット2a及び2b並びに監視対象空間3からラインセンサ1a及び1bに入射する光の関係を示している。
実施例2に係る対象物検出装置は、一次元輝度分布検知装置を上下に配置したものであり、上側の一次元輝度分布検知装置はラインセンサ1a及びスリット2aを有し、背景の輝度分布が変化しやすい空間に向けて配置され、下側の一次元輝度分布検知装置はラインセンサ1b及びスリット2bを有し、背景の輝度分布が変化しにくい空間に向けて配置されている。
そして、スリット2a及び2bは、監視対象空間3を適宜上下方向に分割し、ラインセンサ1a及び1bが所望の空間のみから光を受光できるようにするため、それぞれの長さ(上端及び/又は下端の高さ)を調節できるようになっている。
また、それぞれの一次元輝度分布検知装置は、上下に組み合わせられるようにするため、下縁面に溝条、上縁面に突条が形成されている。
なお、その他の構成は、図1に示す実施例1に係る対象物検出装置と同様である。
FIG. 10 shows the relationship between the
The object detection apparatus according to the second embodiment has a one-dimensional luminance distribution detection apparatus arranged one above the other. The upper one-dimensional luminance distribution detection apparatus includes a
The
Each one-dimensional luminance distribution detection device has a groove on the lower edge surface and a protrusion on the upper edge surface so that they can be combined vertically.
Other configurations are the same as those of the object detection apparatus according to the first embodiment shown in FIG.
図11は、実施例2に係る対象物検出装置の全体構成を示す図である。
なお、スリットとラインセンサが2つある以外は、実施例1に係る対象物検出装置と同様の構成となっているので、スリットとラインセンサ以外については同じ番号を用いる。
そして、実施例2に係る対象物検出装置は、輝度分布が変化しやすい監視対象空間3からの光を絞り込むスリット2a、スリット2aを通過した光の強度を検出するラインセンサ1a、輝度分布が変化しにくい監視対象空間3からの光を絞り込むスリット2b、スリット2bを通過した光の強度を検出するラインセンサ1b、ラインセンサ1a及び1bの各受光素子における受光量に応じた光強度信号を受けて、監視対象空間3内における対象物の有無、位置及び動作状態を判別し、その報知を行うための情報を送信する判別手段7を備えている。
FIG. 11 is a diagram illustrating the overall configuration of the object detection device according to the second embodiment.
In addition, since it is the structure similar to the target object detection apparatus which concerns on Example 1 except having two slits and a line sensor, the same number is used except a slit and a line sensor.
The object detection apparatus according to the second embodiment includes a
判別手段7は、監視対象空間に対象物が無い場合においてラインセンサ1a及び1bの各受光素子が検知した光強度信号(背景値信号)を記憶する背景値記憶手段8と、所定時間毎にラインセンサ1a及び1bの各受光素子が検知した光強度信号(実測値信号)を受光素子毎の時系列データとして記憶する実測値記憶手段9と、受光素子毎の時系列データに基づいてフレーム間差分法により対象物の動作状態を判別するか、背景値信号と一時点における実測値信号に基づいて背景差分法により対象物の有無、位置及び動作状態を判別するかして、それらの判別結果に基づく報知情報を作成するCPU10と、CPU10からの報知情報に基づいて表示制御情報を表示手段12に送信する表示制御手段11を有している。
The discriminating means 7 includes a background value storage means 8 for storing light intensity signals (background value signals) detected by the light receiving elements of the
そして、実施例2においては、上側の一次元輝度分布検知装置は背景の輝度分布が変化しやすい空間に向けて配置されているので、ラインセンサ1aが検知した光強度信号に基づく対象物の判別においては通常フレーム間差分法を用い、フレーム間差分法で対象物の動作状態が判別できない場合又はできなくなった場合に背景差分法に切り替えて対象物の有無、位置及び動作状態の判別を行う。
また、下側の一次元輝度分布検知装置は背景の輝度分布が変化しにくい空間に向けて配置されているので、ラインセンサ1bが検知した光強度信号に基づく対象物の判別においては背景差分法を用いて対象物の有無、位置及び動作状態の判別を行う。
なお、表示制御手段11、表示装置12及び表示装置12への表示態様等については、実施例1に係る対象物検出装置と同様である。
In the second embodiment, since the upper one-dimensional luminance distribution detection device is arranged toward a space where the luminance distribution of the background is likely to change, the object discrimination based on the light intensity signal detected by the
In addition, since the lower one-dimensional luminance distribution detection device is arranged toward a space where the luminance distribution of the background is difficult to change, the background subtraction method is used in the determination of the object based on the light intensity signal detected by the
The display control means 11, the
実施例1及び2の対象物検出装置に関する変形例を列記する。
(1)実施例1及び2においては、スリット2(実施例2においてはスリット2a及び2b)を有する一次元輝度分布検知装置を用いたが、スリットに代えてロッドレンズとしても良く、使用環境に応じてスリットとロッドレンズを選択できるようにしても良い。
そして、スリットとロッドレンズを選択できるようにする場合、スリットの背面側にマウント部材を設け、ロッドレンズや可視光のみ又は赤外光のみを透過可能なカバー体を着脱可能に保持できるようにしても良く、また、スリットに隣接させてロッドレンズを設けるとともにどちらか一方を遮蔽できるようにしても良い。
The modification regarding the target object detection apparatus of Example 1 and 2 is listed.
(1) In the first and second embodiments, the one-dimensional luminance distribution detection device having the slit 2 (in the second embodiment, the
When the slit and the rod lens can be selected, a mounting member is provided on the back side of the slit so that the rod lens and the cover body that can transmit only visible light or only infrared light can be detachably held. Alternatively, a rod lens may be provided adjacent to the slit and either one may be shielded.
(2)実施例1及び2においては、ラインセンサ1(実施例2においてはラインセンサ1a及び1b)を水平方向に、スリット2(実施例2においてはスリット2a及び2b)を鉛直方向に配置しているが、利用環境(例えば対象物が上下に移動する場合)によっては、ラインセンサを鉛直方向、スリットを水平方向に配置しても良い。
(3)実施例1及び2においては、ラインセンサ1(実施例2においてはラインセンサ1a及び1b)及びスリット2(実施例2においてはスリット2a及び2b)を独立に配置しているが、両者を所定の位置関係が保たれるように支持する支持部材を設けても良い。
そうした場合、その支持部材を適宜の位置に配置することで、ラインセンサとスリットを容易に適正な位置関係に置くことができる。
特に、実施例2においては、ラインセンサ1a及び1bが所望の空間のみから光を受光できるようにするため、ラインセンサとスリットとの位置関係を調整できるようにする調整部材を設けるとより良い。
(2) In the first and second embodiments, the line sensor 1 (
(3) In the first and second embodiments, the line sensor 1 (
In such a case, the line sensor and the slit can be easily placed in an appropriate positional relationship by arranging the support member at an appropriate position.
In particular, in the second embodiment, it is better to provide an adjustment member that can adjust the positional relationship between the line sensor and the slit so that the
(4)実施例1及び2の実測値記憶手段9は、所定時間毎にラインセンサ1(実施例2においてはラインセンサ1a及び1b)の各受光素子が検知した実測値信号を順次時系列データとして記憶しているが、少なくとも現時点及び現時点より所定時間前における実測値信号を受光素子毎に記憶できるものであれば良い。
また、時系列データが実測値記憶手段9の容量を超えた場合には、古いデータを削除したり一定時間以上経過した時系列データを間引いたりして新たなデータを記憶できるようにすれば良い。
(5)実施例1及び2においては、対象物の有無、位置及び動作状態を表示手段12で報知しているが、表示手段12に代えて又は追加してスピーカーを設けても良い。
そうした場合、表示による報知に代えて又は追加して、音による報知を行うことができる。
(4) The actual measurement value storage means 9 of the first and second embodiments sequentially applies the actual measurement value signals detected by the respective light receiving elements of the line sensor 1 (in the second embodiment, the
In addition, when the time series data exceeds the capacity of the actual value storage means 9, new data can be stored by deleting old data or thinning out time series data after a certain period of time. .
(5) In the first and second embodiments, the presence / absence, position, and operation state of the object are reported by the
In such a case, sound notification can be performed instead of or in addition to display notification.
(6)実施例2においては、監視対象空間3の上側に背景の輝度分布が変化しやすい空間があり、監視対象空間3の下側に背景の輝度分布が変化しにくい空間があるという想定で上下に2つの一次元輝度分布検知装置を配置し、ラインセンサ1aが検知した光強度信号に基づく対象物の判別においては通常フレーム間差分法を用い、ラインセンサ1bが検知した光強度信号に基づく対象物の判別においては背景差分法を用いたが、2つの一次元輝度分布検知装置の配置は、監視対象空間3の状況に応じて、左右に配置しても良く、交差する面の各々に対向させて配置しても良い。
また、3つ以上の一次元輝度分布検知装置を配置しても良い。
(6) In the second embodiment, it is assumed that there is a space where the luminance distribution of the background is likely to change above the
Further, three or more one-dimensional luminance distribution detection devices may be arranged.
(7)実施例2においては、一次元輝度分布検知装置のスリット2a及び2bの長さ(上端及び/又は下端の高さ)を調節できるようにしたが、長さは調整できなくても良い。
そして、スリット2a及び2bの長さが調整できない場合には、スリット2aとラインセンサ1a又はスリット2bとラインセンサ1bとの距離を調整して、監視対象空間3が適切に上下方向に分割されるようにすれば良い。
(8)実施例2の一次元輝度分布検知装置には、上下に組み合わせられるようにするため、下縁面に溝条、上縁面に突条を形成したが、溝条や突条は形成しなくても良く、溝条や突条に代えて他の接続手段を用いても良い。
また、他の接続手段を用いる場合には2つの一次元輝度分布検知装置の位置関係を適宜変更できるようにするとより良い。
(7) In the second embodiment, the lengths (height of the upper end and / or the lower end) of the
If the lengths of the
(8) In the one-dimensional luminance distribution detection device of Example 2, grooves are formed on the lower edge surface and protrusions are formed on the upper edge surface so as to be combined vertically, but grooves and protrusions are formed. However, other connecting means may be used in place of the groove or the protrusion.
Further, when other connecting means are used, it is better that the positional relationship between the two one-dimensional luminance distribution detection devices can be changed as appropriate.
1、1a、1b ラインセンサ 2、2a、2b スリット
3 監視対象空間 4、4a、4b ラインセンサの長手方向に延びる直線
5、5a、5b 監視対象空間3に向かって水平に延びる延長平面
6、6a、6b 壁 7 判別手段 8 背景値記憶手段
9 実測値記憶手段 10 CPU 11 表示制御手段 12 表示手段
d ラインセンサ1とスリット2の距離 D スリット2と壁6の距離
s スリット2の幅 x ラインセンサ1の長さ X 壁6の幅
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記監視対象空間に対象物が無い場合において、前記一次元輝度分布検知装置の各受光素子が検知した光強度を取得し記憶する背景値記憶手段と、
少なくとも現時点及び現時点より所定時間前において前記各受光素子が検知した光強度を取得し記憶する実測値記憶手段と、
前記実測値記憶手段に記憶された現時点及び現時点より所定時間前における光強度に基づいて、前記監視対象空間における対象物の動作状態を判別し、フレーム間差分判別結果情報を出力するフレーム間差分判別手段と、
前記背景値記憶手段に記憶された背景光強度と前記実測値記憶手段に記憶された現時点における光強度に基づいて、前記監視対象空間における対象物の有無、位置又は動作状態を判別し、背景差分判別結果情報を出力する背景差分判別手段と、
前記フレーム間差分判別手段から出力されるフレーム間差分判別結果情報及び前記背景差分判別手段から出力される背景差分判別結果情報のいずれか一方又は両方に基づいて、前記監視対象空間における対象物の有無、位置又は動作状態を報知する対象物監視情報報知手段を備えている
ことを特徴とする対象物検出装置。 An object detection device for monitoring presence / absence, position, or operation state of an object in a monitoring target space using a one-dimensional luminance distribution detection device having a slit or rod lens and a line sensor,
When there is no object in the monitoring target space, background value storage means for acquiring and storing the light intensity detected by each light receiving element of the one-dimensional luminance distribution detection device;
Actual value storage means for acquiring and storing light intensity detected by each of the light receiving elements at least at the present time and a predetermined time before the present time;
An inter-frame difference determination that determines an operation state of an object in the monitoring target space and outputs inter-frame difference determination result information based on the current time stored in the actual measurement value storage means and the light intensity at a predetermined time before the current time. Means,
Based on the background light intensity stored in the background value storage means and the current light intensity stored in the measured value storage means, the presence / absence, position or operating state of the object in the monitoring target space is determined, and a background difference Background difference discrimination means for outputting discrimination result information;
Presence / absence of an object in the monitoring target space based on one or both of the inter-frame difference determination result information output from the inter-frame difference determination means and the background difference determination result information output from the background difference determination means An object detection apparatus comprising object monitoring information notifying means for notifying a position or an operating state.
前記フレーム間差分判別手段から出力されるフレーム間差分判別結果情報が対象物の動作を示す情報を含んでいる場合には、該フレーム間差分判別結果情報に基づいて、前記監視対象空間における対象物の動作状態を報知し、
前記フレーム間差分判別手段から出力されるフレーム間差分判別結果情報が対象物の動作を示す情報を含んでいない場合には、前記背景差分判別手段から出力される背景差分判別結果情報に基づいて、前記監視対象空間における対象物の有無、位置又は動作状態を報知する
ことを特徴とする請求項1に記載の対象物検出装置。 The object monitoring information notification means includes:
When the inter-frame difference determination result information output from the inter-frame difference determination means includes information indicating the motion of the target, the target in the monitoring target space is based on the inter-frame difference determination result information. Inform the operating status of
When the inter-frame difference determination result information output from the inter-frame difference determination means does not include information indicating the motion of the object, based on the background difference determination result information output from the background difference determination means, The object detection apparatus according to claim 1, wherein the presence / absence, position, or operation state of an object in the monitoring object space is notified.
前記フレーム間差分判別手段は、前記第1一次元輝度分布検知装置の各受光素子が検知する光強度に基づいて、前記監視対象空間における対象物の動作状態を判別してフレーム間差分判別結果情報を出力し、
前記背景差分判別手段は、前記第2一次元輝度分布検知装置の各受光素子が検知する光強度に基づいて、前記監視対象空間における対象物の有無、位置又は動作状態を判別して背景差分判別結果情報を出力し、
前記対象物監視情報報知手段は、前記フレーム間差分判別手段から出力されるフレーム間差分判別結果情報及び前記背景差分判別手段から出力される背景差分判別結果情報に基づいて、前記監視対象空間における対象物の有無、位置又は動作状態を報知する
ことを特徴とする請求項1に記載の対象物検出装置。 The one-dimensional luminance distribution detection device has a first one-dimensional luminance distribution detection device and a second one-dimensional luminance distribution detection device,
The inter-frame difference discriminating means discriminates the operation state of the object in the monitoring target space based on the light intensity detected by each light receiving element of the first one-dimensional luminance distribution detecting device, and the inter-frame difference discriminating result information Output
The background difference determination means determines the presence / absence, position, or operating state of an object in the monitoring target space based on the light intensity detected by each light receiving element of the second one-dimensional luminance distribution detector, and determines the background difference. Output the result information,
The object monitoring information notification unit is configured to detect an object in the monitoring target space based on the inter-frame difference determination result information output from the inter-frame difference determination unit and the background difference determination result information output from the background difference determination unit. The object detection apparatus according to claim 1, wherein the presence / absence, position, or operation state of an object is reported.
ことを特徴とする請求項3に記載の対象物検出装置。 At least one of the first one-dimensional luminance distribution detection device and the second one-dimensional luminance distribution detection device includes a light receiving range control unit that controls a light receiving range of the slit or the rod lens. Item 4. The object detection device according to Item 3.
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