JP2583979B2

JP2583979B2 - 自動空調機

Info

Publication number: JP2583979B2
Application number: JP63160034A
Authority: JP
Inventors: 栄一田中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1997-02-19
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: JPH0210045A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は２次元画像と奥行き情報の３次元の空間情報
から人間を検出し、立体情報処理により人間の状態（人
数や大人か子供か等）を認識して自動調理を行う自動空
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設置した図を第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、空調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、室内に
おける人間の有無および人数と大人か子供か、空調機の
近くにいるのか離れているのかなどを３次元空間情報と
して検出するために撮像手段と奥行きを検出する距離測
定手段を用いて人間の認識を行い、室内の自動空調を行
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
動体を抽出する動体抽出部と、動体抽出部で抽出した動
体から人間の特徴を抽出する特徴抽出回路部と、抽出し
た人間までの距離を検出する距離計測手段と、距離計測
手段で測定した距離により人間の大きさを補正する画像
補正部と、画像補正部により補正した画像から人間の状
態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、赤外域の場
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、動体の大きさから特徴抽
出回路部で人間を抽出すると共に人間の重心を求め、抽
出した人間までの距離を距離計測手段で測定して、測定
した距離測定手段で人間の大きさを補正して正確な人間
の大きさにより大人か子供があるいは人数等を状態判定
部にて判定を行って、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
（人間と判断する前は動体５とする）である。人間５は
大人5a、5b、子供5cが5a、5b、5cの順番で空調手段３に
近くなるように配してあり以下の説明を行う。

８は室内１に置かれた家具である。９は室内１と人間
５を抽出する撮像手段で、光学レンズ10と撮像素子11
（例えばCCDなど）と固体撮像素子11の出力を処理する
映像信号処理部12で構成してあり、撮像手段は画像処理
を行う２値化回路部13に接続してあり２値化回路部13の
出力は２値画像メモリ部14に接続してある。２値画像メ
モリ部14はCUPバスライン15に接続してある。CUPバスラ
イン15には２値画像メモリ部14の動体５が存在しない状
態を記憶する初期値メモリ部16と、初期値メモリ部16と
動作５が存在する時の２値画像メモリ部14の画像差を演
算する画像間演算部17と、画像間演算部17の画像差から
求めた物体の大きさから人体を抽出すると共に大きさと
重心を抽出する特徴抽出回路部18と、抽出した動体５の
方向に向くような可動部19を有する超音波センサ等を用
いた距離計測手段20と、特徴抽出回路部18で抽出された
人間５の大きさを距離計測手段20から得られた距離で補
正する画像補正部21と、画像補正部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、CUPバスライン15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。
また、２値画像メモり部13と初期画像メモリ部16と画像
間演算部17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、
映像信号をステップ104で映像処理を行う２値化手段13
に入力する。２値化回路部13では室内１の状態の画像形
状を所定のレベルで２値化し、２値化した画像データを
２値画像メモリ部14に記憶させる。

２値画像メモリ部14はCPUバスライン15に接続してあ
り、CPU回路部24により制御され、ステップ105でCPUバ
スライン15を介して接続してある２値画像メモリ部14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17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106で初期値メモ
リ部16に記憶させる。

一方、初期値データでなければステップ107でステッ
プ106で記憶した初期値メモリ部14の画像とその後の所
定の時間間隔で測定中の２値画像メモリ部14の画像との
画像差を画像間演算部27に記憶させる。そして、ステッ
プ108にて画像間演算部17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18におい
て画像差から人間５の特徴（ここでは人間相当の一定以
上の大きさ）を検出し、人数と重心位置を抽出する。以
上で人間の抽出が行われる。

ステップ109では抽出した人間５の重心から人間５の
方向を計算する。そして、ステップ110にて距離計測手
段20で可動部19によりステップ109で検出した方向に向
けて目的とする２値化画像（１人の人間の方向）までの
距離を測定する。その後、ステップ111で検出した距離
により２値化画像の面積の補正をする。

ステップ112ですべての方向の検出が終わることを認
識し、この補正された画像の面積によりステップ112の
状態判定部22で人間の大きさと、各画像中の数（人数）
を判定し、人間の大きさと人数に応じてステップ113の
状態判定部22の出力により114にて制御部23を介して空
調手段３の能力制御、風向制御を行う。

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２値化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。

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３人の人間５が存
在する状態の立体図である。即ち、人間5a、5b、5c（5c
のみ子供）は空調手段３からの距離がそれぞれLa、Lb、
Lcに位置しているとすると、空調手段３に設けた撮像手
段９により検出された画像は第３図ｂ（画像補正前）に
示すように遠い所に位置する5aの大人は小さく、近くに
位置する5cの子供は大きく画面に取り込まれる。この状
態では人数は検出できるが、人の大きさの検出ができな
いため距離測定手段20により測定した距離により画像補
正することで第３図ｃ（画像補正後）に示す大人と子供
の違いを検出するものである。なお、画像差を抽出した
場合に何も検出されない場合は室内１に人がいないた
め、一定時間後に空調機をOFFさせる。

上記作用により、室内の状態を３次元情報として認識
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、大人か子供化の違い、動き状態など
を認識して自動的に空調機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
な空調機の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、３次元の情報により人間の形状（大きさや数
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）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。そして、長く室内にいる場合と、
外から入って来たばかりの時とで空調機の能力、風向を
変化させるといったきめ細かな制御ができる。

（３）距離測定を行い検出した人間の大きさを補正する
ため、子供と大人の違いを識別することができ、また、
空調機に近いか離れているかの状況を検出することがで
きるため人に合わせた能力制御をすることができる。

（４）複数の人間の判定をすることにより空調機の能力
を人間の数に合わすことができる。

【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図は同実施例における自動空調機
のフローチャート、第３図は自動空調機の状態検出のた
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、18……特徴抽出回路
部、20……距離測定手段、22……状態判別部、23……制
御部、25……動体抽出部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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動体を抽出する動体
抽出部と、前記動体抽出部で抽出した動体から人間の特
徴を抽出する特徴抽出回路部と、前記抽出した人間まで
の距離を検出する距離計測手段と、前記距離計測手段で
測定した距離により人間の大きさを補正する画像補正部
と、前記画像補正部により補正した画像から人間の状態
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。