JP2583973B2 - 自動空調機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は２次元画像中から人間を検出し、２次元画像
の情報から画像処理によりその特徴から人間を認識して
自動空調を行う自動空調機に関するものである。

従来の技術 従来のこの種の自動空調機を室内に配置した図を第４
図に示す。図に示すように室内１の壁面２に空調手段３
の室内機3aが、室外機3bがそれぞれ設置してあり、冷媒
配管４で接続してある。室内機3aには室内にいる人間５
を検出するポイントセンサである焦電型赤外線温度セン
サ６が取り付けられてあり、制御部７に接続してある。

上記のような空調手段においては、人間５が室内１に
入ってくると人間５の体温が周りの空気温度よりも高い
ことを利用して、この温度変化を焦電型赤外線温度セン
サ６により検出して、焦電型赤外線温度センサ６の出力
により制御部７を制御して自動的に電源をONするもので
ある。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記従来例の構成においては以下のよう
な課題があった。即ち、第４図の場合は人間５が入って
きたときにポイントセンサである焦電型赤外線センサ６
により人間の温度が周りより高いことを利用して検出す
ることが可能であるが、空調したあと人間が室内を動き
まわるときや、長時間室内に人間が存在している場合な
どでは人間を検出できる場所と検出できない場所の差に
より温度が大きく変動し、誤動作による空調手段のOFF
動作や、逆に自動で空調手段をOFFすることができなか
ったという課題があった。

即ち、空間的にひろがった領域の情報をスポットのセ
ンサで処理をすることに無理が生じているという基本的
な課題があった。

そこで本発明は、上記課題を解決するもので、空調領
域における人間の有無を視覚化することにより、即ち撮
像手段により２次元の情報として抽出し、抽出した画像
から画像処理により人間の認識を行い、自動空調を行う
ことを目的とする。

課題を解決するための手段 上記の目的を達成するために本発明は、空調手段と、
空調手段の空調領域を撮像する撮像手段と、撮像手段に
より得られた画像信号の動体が存在しないときの画像と
動体が存在するときの画像との画像差により動いている
物体を抽出する動体抽出部と、動体抽出部で抽出された
画像差の特徴から人間を抽出する特徴抽出回路部と、特
徴抽出回路部で抽出した人間の位置と数を判定する状態
判定部と、状態判定部の出力により空調手段を制御する
制御部とを有する構成となっている。

作用 本発明の自動空調機は上記構成によって、空調領域内
を２次元の画像（可視光の場合は可視画像、赤外線の場
合は赤外画像、温度分布の場合は熱画像等の各画像）と
して入力し、現在の画像と背景となる画像との差を演算
することにより動体を抽出し、抽出した動体の大きさ、
動き速度から特徴抽出回路部で人間を抽出し、状態判定
部にて人間の状態の状態判定を行って、その結果から空
調手段を制御する 実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して説明す
る。第１図は、本発明の一実施例における自動空調機の
構成図である。同図において、１は室内、２は壁面で空
調手段３の室内機3aが、外壁には室外機3bがそれぞれ設
置してある。４は冷媒配管、５は室内１に存在する人
間、８は室内１に置かれた家具である。９は室内１と人
間５（人間と判断する前は動体５とする）を抽出する撮
像手段、10は光学レンズ、11は撮像素子で映像信号処理
部12に接続してありA/D変換部13を経て画像処理部14に
接続してある。画像処理部14はエッジ検出手段としての
微分回路部15と２値化回路部16で構成してあり微分２値
画像メモリ部17に接続してある。微分２値画像メモリ17
はCPUバスライン18に接続してある。CPUバスライン18に
は微分２値画像メモリ部17の動体５が存在しない状態を
記憶する初期値メモリ部19と、初期値メモリ部19と動体
５が存在する時の微分２値画像メモリ部17の画像差を演
算する画像間演算部20と、画像間演算部20の画像差の形
状から特徴を抽出する特徴抽出回路部21とが接続してあ
る。また、CPUバスライン18には特徴抽出回路部21の出
力により抽出した人間５の状態を判定する状態判定部22
と、状態判定部22の出力により空調手段３を制御する制
御部23とが接続してある。そして、CPUバスライン18は
演算処理制御するCPU回路部24により制御するように構
成してある。なお、画像処理部14と微分２値画像メモリ
部17と初期画像メモリ部19と画像間演算部20とで動いて
いるものを抽出する動体抽出部25を構成している。

上記構成において動作を第２図のフローチャートとと
もに説明する。ステップ101で室内１状況の検出開始が
行われ、ステップ102にて室内１の画像が撮像手段９で
撮像される。即ち、室内１の状況を撮像素子11で２次元
画像として取り込む。撮像素子11の出力はステップ103
で映像信号処理部12により所定の映像信号処理を行い、
その後ステップ104でA/D変換部13によりアナログ映像信
号をデジタル値に変換し、デジタル変換された映像信号
をステップ105で画像処理部14に入力する。

画像処理部14では前処理として室内１の状態の形状を
鮮明にするため、また、不必要なノイズを発生させない
ため微分回路部15により濃淡の変化の激しい部分の抽出
を行い、室内１の状態を抽出する。その後、ステップ10
6にて微分回路部15により画像処理された室内１の画像
を２値化回路部16により所定のレベルで２値化し、２値
化した画像データを微分２値画像メモリ部17に記憶させ
る。以上で前処理された画像が記憶される。

微分２値画像メモリ部17はCPUバスライン18に接続し
てあり、CPU回路部24により制御され、ステップ107でCP
Uバスライン18を介して接続してある微分２値画像メモ
リ部17のデータを人間３の存在しない状態の初期値デー
タか否かの判定をする。例えば、何回か連続して記憶し
たデータを画像間演算部20で差分演算し、その差分画像
に変化がなければ初期値データとしてステップ108で初
期値メモリ部19に記憶させる。

一方、初期値データでなければステップ109でステッ
プ108を記憶した初期値メモリ部17の画像とその後の所
定の時間間隔で測定中の部分２値画像メモリ部17の画像
との画像差を画像間演算部20に記憶させる。そして、ス
テップ110にて画像間演算部20で演算された画像のなか
から室内１の動きを（画像差があれば動きがあることに
なる。）動体抽出部25で抽出し、特徴抽出回路部21にお
いて画像差から抽出した動体の中から人間５の特徴（こ
こでは人間相当の一定以上の大きさ）を抽出する。この
特徴で認識が難しい場合は撮像手段６の設置位置から想
定した人間の形状と対比して人間相当の形状であるか否
かを特徴抽出回路部18で見きわめる。以上で人間の抽出
が行われる。

次に、ステップ111で特徴抽出部21の出力を元にして
人間の状態を状態判定部22で判定する。次にステップ11
2において状態判定部22の出力により人間の状態から空
調手段３の能力制御、風向制御を制御部35を介して行
う。

なお、ここでは動体抽出に画像の微分を予め求めて、
その後画像間演算により動体を抽出する方法を説明した
が、画像の前処理を行わずに画像間演算を行って動体を
抽出してもかまわない。

さて、ここで、状態検出のための画像処理について第
３図を用いて説明する。第３図Ａは室内１の初期値とし
て人間が存在しない状態の微分２値画像の模式図であ
る。第３図Ｂは同室内１に人間が存在する場合の微分２
値画像の模式図であり、第３図Ｃは前記ＡとＢの画像差
を画像間演算部20で差分演算し人間を抽出した状態を示
している。ここで、Ｃでの微分２値画像の検出対象であ
る人間の微分２値画像の面積を計算することにより一定
レベル以上の面積を有する場合は室内１に人が存在する
ことがわかる。また、先ほど計算された面積が１人の面
積に比べておよそ２倍、３倍と大きい場合は人間が複数
存在することがわかる。また、一定間隔で室内を検出し
ているため、瞬間的に人間がいなくなり、すぐ戻ってき
た場合などでは、CPU回路部24の指示により空調手段をO
FFせずにそのまま空調させることができる。なお、エッ
ジ検出手段としての画像処理部分で行われる微分回路部
は１次微分オペレータ、２次微分オペレータ、その他各
種の手段があり、どの手段でも同様の効果を出せるもの
であればよいことは言うまでもない。

上記作用により、室内の状態を２次元画像で認識して
室内に人間が存在する場合と存在しない場合の画像差に
より人間だけを抽出することができるため簡単に人間の
存在を検出することができる。

そして、この室内に存在する人間の数や状態などを認
識して自動的に空調手段を制御することができ、快適な
空調を行うことができる。また、瞬時の変化にも人間の
行動パターンから推定して制御することにより不必要な
空調手段のON/OFFをしないようにできる。

発明の効果 以上のように本発明の自動空調手段によれば次のよう
な効果が得られる。

（１）室内の状態をポイントセンサとしての赤外線温度
センサで検出するといった１点の情報として検出するの
ではなく、視覚化あるいは２次元化により人間の特徴
（形や大きさなど）を検出しているため、室内への入出
を正確に把握することができる。

（２）例えば、室内から出て、すぐ戻ってくる場合など
の瞬時対応に際し、不必要な空調手段の能力変動をさせ
ないため誤動作や無駄な動作がなくなり、いつも快適な
状態を作り出すことができる。

（３）そして、人数の検出も行うことができ、空調手段
の能力を人数に合わせて制御できる。

（４）更に、長く室内にいる場合と、外から入って来た
ばかりの時で空調手段の能力、風向を変化させるといっ
たきめ細かな制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における自動空調機の構成を
示すブロック図、第２図は同装置のフローチャート、第
３図は同状態検出のための室内状態を示す画像模式図、
第４図は従来例の断面図である。 ３……空調手段、９……撮像手段、21……特徴抽出回路
部、22……状態判定部、23……制御部、25……動体抽出
部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空調手段と、前記空調手段の空調領域を撮
   像する撮像手段と、前記撮像手段により得られた画像信
   号の動体が存在しないときの画像と動体が存在するとき
   の画像との画像差により動いている物体を抽出する動体
   抽出部と、前記動体抽出部で抽出された動体の特徴から
   人間を抽出する特徴抽出回路部と、前記特徴抽出回路部
   で抽出した人間の状態を判定する状態判定部と、前記状
   態判定部の出力により前記空調手段を制御する制御部と
   を有する自動空調機。