JP3904000B2 - 移動体検出システム及び移動体検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、通路における移動体を検出する技術に関する。

従来より、通路における人物などの移動体を検出する手法として、種々の手法が提案されている。例えば、通路の幅方向に沿った所定の監視ラインを照射対象としてスリット光を照射し、その監視ラインの近傍を所定の時間周期で繰返し撮影して画像を取得し、その画像中に輝線として現われるスリット光の像を解析して、移動体を検出する手法が知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。

特開平８−１６１４５３号公報 特表２００１−５０５００６号公報

上記のような検出手法では、監視ライン上のある位置において移動体によりスリット光が遮断されると、非遮断状態と比較して、その位置に対応する画像中の画素の値が低下する。このため、スリット光が非遮断状態のときの基準値と実際の画素の値との差分をとり、その差分値が所定の判定閾値以上であれば、当該画素が対応する位置のスリット光が遮断状態であると判定できる。そして、この判定により「スリット光が遮断状態である」と判定された位置には移動体が存在するとみなすことで、移動体を検出できる。

しかしながら、スリット光は通路の床面のみならず移動体の表面においても反射するため、移動体の高さや反射率によっては、移動体の表面からのスリット光の反射光により、スリット光の遮断状態に対応する画素の値が基準値とほぼ同レベルまで大きくなる場合がある。このような場合は、スリット光の遮断／非遮断を正確に判定できないため、その判定精度が低下する。

また一般に、判定閾値は監視ライン上の全ての位置に関して同一とされる。しかしながら、スリット光の照射強度は監視ライン上において不均一となることが多い。このため、監視ライン上の位置によっては、スリット光の遮断／非遮断を正確に判定できず、その判定精度が低下することとなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、スリット光の遮断／非遮断の判定精度を向上する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、通路における移動体を検出する移動体検出システムであって、前記通路の幅方向に沿ったラインを照射対象としてスリット光を照射する投光手段と、前記ラインを含む領域を撮影して画像を取得する撮像手段と、前記ライン上の各位置に対応する点データの一次元配列からなるラインデータを前記画像から生成する生成手段と、前記ラインデータに基づいて前記ライン上の各位置の前記スリット光の遮断／非遮断を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて前記移動体を検出する検出手段と、を備え、前記画像及び前記ラインデータにおいて、前記幅方向に対応する方向を第１方向とし、前記第１方向に直交する方向を第２方向としたとき、前記生成手段は、前記画像中の前記第２方向に配列された画素列の各画素値を引数とする評価関数の値を、前記ラインデータのうち当該画素列と前記第１方向の位置が同一の点データの値とし、前記評価関数の値は、前記画素列の隣接画素間それぞれにおける画素値の差分結果に依存する。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の移動体検出システムにおいて、前記判定手段は、前記ラインの全体において前記スリット光が非遮断のときの前記ラインデータに相当する基準データと、直近に生成された前記ラインデータと、の間において対応する点データの値を相互に比較し、その比較結果に基づいて前記ライン上の各位置の前記スリット光の遮断／非遮断を判定する。

また、請求項３の発明は、請求項２に記載の移動体検出システムにおいて、前記ラインを含む領域は所定の時間周期で繰返し撮影され、その撮影で得られた画像から前記ラインデータは前記所定の時間周期で繰返し生成されるものであり、直近に生成された所定数の前記ラインデータに基づいて前記基準データを更新する更新手段、をさらに備えている。

また、請求項４の発明は、請求項２に記載の移動体検出システムにおいて、前記比較結果は、前記基準データ及び前記ラインデータのうちの一方の点データの値に対する他方の点データの値の比率を含む。

また、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の移動体検出システムにおいて、前記評価関数の値は、前記画素列の各画素に関して求められる２次微分の値のうちの最大値である。

また、請求項６の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の移動体検出システムにおいて、前記評価関数の値は、前記画素列におけるコントラストの総和である。

また、請求項７の発明は、請求項４に記載の移動体検出システムにおいて、前記比較結果は、前記基準データ及び前記ラインデータのうちの一方の点データの値と他方の点データの値との間の差分値をさらに含む。

また、請求項８の発明は、通路における移動体を検出する方法であって、（ａ）前記通路の幅方向に沿ったラインを照射対象としてスリット光を照射しつつ、前記ラインを含む領域を撮影して画像を取得する工程と、（ｂ）前記ライン上の各位置に対応する点データの一次元配列からなるラインデータを前記画像から生成する工程と、（ｃ）前記ラインデータに基づいて前記ライン上の各位置の前記スリット光の遮断／非遮断を判定する工程と、（ｄ）前記工程（ｃ）の判定結果に基づいて前記移動体を検出する工程と、を備え、前記画像及び前記ラインデータにおいて、前記幅方向に対応する方向を第１方向とし、前記第１方向に直交する方向を第２方向としたとき、前記工程（ｂ）では、前記画像中の前記第２方向に配列された画素列の各画素値を引数とする評価関数の値を、前記ラインデータのうち当該画素列と前記第１方向の位置が同一の点データの値とし、前記評価関数の値は、前記画素列の隣接画素間それぞれにおける画素値の差分結果に依存する。

請求項１ないし８の発明によれば、ラインデータの点データの値は、画素列の隣接画素間それぞれにおける画素値の差分結果に依存する。このため、移動体の表面からのスリット光の反射光による画素値は、隣接画素間で相殺されて、ラインデータの点データの値に反映されなくなる。その結果、ラインデータの点データの値を、遮断状態に対応するときと非遮断状態に対応するときとで明確に相違させることができ、スリット光の遮断／非遮断の判定精度を向上できる。

また、特に請求項２の発明によれば、ラインデータと基準データとの比較に基づいて、スリット光の遮断／非遮断を正確に判定できる。

また、特に請求項３の発明によれば、直近に生成された所定数のラインデータに基づいて基準データを更新することで、ラインへの環境光が変化した場合であっても、スリット光の遮断／非遮断を正確に判定できる。

また、特に請求項４の発明によれば、点データの値の比率に基づいてスリット光の遮断／非遮断を判定する。このため、スリット光の光量がライン上において不均一となる場合であっても、ライン上のいずれの位置に関してもスリット光の遮断／非遮断を適切に判定でき、判定精度を向上できる。

また、特に請求項７の発明によれば、点データの値の比率及び差分値の双方に基づいてスリット光の遮断／非遮断を判定するため、スリット光の遮断／非遮断をさらに適切に判定できる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。

＜１．構成＞
図１は、本発明の実施の形態の移動体検出システムの概略構成図である。この移動体検出システム１０１は、通路４においてスリット光３１を遮断する移動体を検出して、その通過数を計数するものである。本実施の形態では、検出対象とする移動体を人物としている。

図に示すように、移動体検出システム１０１は、スリット光３１を照射する投光装置３と、スリット光３１が照射される位置を撮影する撮像装置１と、撮影された画像に基づく計数結果等を表示する監視装置２とを備えている。なお、以下の説明においては、方向を示す際に、適宜、図に示す３次元のＸＹＺ直交座標を用いる。このＸＹＺ軸は通路４に対して相対的に固定され、Ｘ軸方向は通路４の幅方向であり、Ｙ軸方向は通路４が伸びる方向であり、Ｚ軸方向は鉛直方向である。

移動体検出システム１０１では、通路４の幅方向（Ｘ軸方向）に沿った、通路４の幅と同一長さの線分であるライン４１が通路４の床面に仮想的に設定される。そして、このライン４１上に存在する人物が検出され、検出された人物の数が通路４の通過数として計数される。以下、このライン４１を「監視ライン」４１という。監視ライン４１は、あくまで仮想的に設定されるラインであり、実際に視認可能なラインがその位置に存在しているわけではない。

投光装置３は、その内部に光源と、該光源からの光を長軸及び短軸を有する細長い光であるスリット光に成形する投光光学系とを備え、投光光学系を介してスリット光３１を投光する。投光装置３は、移動体が通過する空間の上方となる通路４の天井などに、投光光学系の光軸が略鉛直方向（Ｚ軸方向）に向けられて設置される。スリット光３１は、監視ライン４１を照射対象として照射され、その長軸が通路４の幅方向（Ｘ軸方向）に沿うこととなる。スリット光３１としては、非可視光である赤外光が採用され、検出対象の移動体たる人物に検出されていることを意識させないようにしている。

撮像装置１は、投光装置３と同様に移動体が通過する空間の上方となる通路４の天井などに、投光装置３に隣接して設置される。撮像装置１は、その配置位置から監視ライン４１を含む領域４２を所定の時間周期で繰り返して撮影する。撮像装置１の撮影光学系の光軸は略鉛直方向（Ｚ軸方向）に向けられている。撮像装置１は、この撮影によって時間的に連続して得られる時系列的な複数の画像に基づいて人物を検出して、その通過数を計数する。

監視装置２は、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスク及びディスプレイ等を備えた一般的なコンピュータで構成される。監視装置２は、通路４から離れた監視室などに配置されており、撮像装置１において計数された人物の通過数は、伝送ケーブル５を介して監視装置２に伝送される。監視装置２は、このように撮像装置１から伝送された人物の通過数などの情報を表示する。なお、撮像装置１から監視装置２へのデータの通信方式は有線方式に限定されず、無線方式であってもよい。

図２は、撮像装置１の主たる機能構成を示す図である。図２に示すように、撮像装置１は、装置全体を制御する制御部１１、画像を取得する撮像部１２、各種の演算を行なう演算部１３、演算の作業領域となるメモリ１４、及び、監視装置２とデータ通信を行なう通信部１５を備えている。

制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭなどを有するマイクロコンピュータで構成されており、撮像部１２、演算部１３及び通信部１５の各部に電気的に接続され各部の動作を統括的に制御する。また、制御部１１は、任意の時点からの経過時間を計時するタイマとしての機能も有している。

撮像部１２は、撮影を行って二次元の画像を取得するものであり、入射光を結像する撮影光学系、結像された光像を信号電荷に光電変換するＣＣＤなどの撮像素子、及び、アナログ信号である信号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器などを有している。撮像素子がスリット光３１の反射光を有効に受光できるように、入射光の入射経路となる撮影光学系には、スリット光３１の波長帯（赤外波長帯）のみを通過するバンドパスフィルタが装着されている。なお、撮像素子上のオンチップフィルタに、このようなバンドパスフィルタが採用されてもよい。

演算部１３は、電気回路で構成され、種々の演算の機能を備えている。演算部１３のこれらの機能により、撮像部１２で得られた画像に基づいて人物が検出され、その通過数が計数される。図２において、データ生成部１３１、基準更新部１３２、遮断判定部１３３、人物検出部１３４及び計数部１３５はそれぞれ、演算部１３が備える機能を模式的に示している。なお、演算部１３のこれらの機能は、ソフトウェア的に（すなわち、プログラムに従ってＣＰＵなどが演算を行なうことにより）実現されてもよい。

＜２．処理＞
図３は、移動体検出システム１０１の撮像装置１の基本的な処理の流れを示す図である。以下では、まず、図２及び図３を参照して撮像装置１の処理の概要について説明し、その後、処理それぞれの詳細について説明する。

撮像装置１が起動すると、最初に、通路４における移動体を検出するための初期化処理がなされる。具体的には、メモリ１４内のデータがクリアされ、制御部１１により計時が開始される。また、この撮像装置１による初期化処理に同期して、投光装置３から監視ライン４１に向けてのスリット光３１の照射が開始される（ステップＳ１）。

そして以降、処理の中止が指示されるまで（ステップＳ９にてＮｏの間）、制御部１１の計時時間に基づいて所定時間が経過するごとに（ステップＳ２にてＹｅｓ）、ステップＳ３〜Ｓ８の処理が行なわれ、この処理が所定の時間周期で繰り返される。以下、このように繰り返されるステップＳ３〜Ｓ８の処理を「ルーチン処理」という。ルーチン処理を繰り返す時間周期は、例えば１／３０（秒）に設定される。

ルーチン処理では、まず、撮像部１２により監視ライン４１を含む領域４２の撮影がなされ、取得された画像が画像データ６０としてメモリ１４に格納される。画像データ６０中の各画素の値である画素値は、被写体において反射された赤外光の強度を示し、例えば８ビット（０〜２５５）で表現される。被写体においてスリット光３１が照射される位置（スリット光３１が反射される位置）に対応する画素の画素値は比較的大きくなり、逆に、スリット光３１が照射されない位置に対応する画素の画素値は比較的小さくなる。したがって、画像データ６０中においてスリット光３１の像（以下、「スリット光像」という。）は、輝線として現われる（ステップＳ３）。

次に、データ生成部１３１により、画像データ６０から監視ライン４１上の各位置に対応する点データの一次元配列からなるラインデータ６１が生成される（ラインデータ生成処理）。ラインデータ６１の点データは、対応する位置のその時点におけるスリット光３１の照射状態を示すものとなる（ステップＳ４）。

次に、基準更新部１３２により、通路４において移動体が存在しない場合の監視ライン４１の状態を示す基準データ６２が、過去直近に生成された所定数のラインデータ６１を用いて更新される（基準データ更新処理）。基準データ６２は、ラインデータ６１とデータ構成が同一であり、監視ライン４１の全体においてスリット光３１が非遮断のときにおけるラインデータに実質的に相当する。基準データ６２はメモリ１４内に予め記憶されるものであり、所定の時間周期ごとに繰返し更新される（ステップＳ５）。

次に、遮断判定部１３３により、ラインデータ６１と基準データ６２との間において対応する点データの値が相互に比較され、その比較結果に基づいて各位置のスリット光３１の遮断／非遮断が判定される（遮断判定処理）。この遮断判定処理によって監視ライン４１上の各位置ごとに得られる判定結果は、それら各位置に対応する点データの一次元配列からなる遮断データ６３にまとめられる（ステップＳ６）。

次に、人物検出部１３４により、遮断データ６３に基づいて人物が検出される（人物検出処理）。より具体的には、監視ライン４１上において人物が存在する位置の情報が人物情報６４として取得される（ステップＳ７）。次に、計数部１３５により、人物情報６４に基づいて監視ライン４１を通過した人物の数が計数される（計数処理）（ステップＳ８）。以上により一連のルーチン処理が終了し、処理はステップＳ２に戻ることとなる。

＜２−１．ラインデータ生成処理＞
次に、データ生成部１３１によるラインデータ生成処理（図３：ステップＳ４）の詳細について説明する。図４は、ラインデータ生成処理の内容を概念的に示す図である。

図に示すように、撮像部１２で取得された画像データ６０は、横３２０×縦２４０の画素を有している。そして、画像データ６０には、監視ライン４１の像（以下、「監視ライン像」という。）７１が横方向に沿って含まれている。したがって、画像データ６０の横方向は被写体におけるＸ軸方向（通路４の幅方向）に対応し、縦方向は被写体におけるＹ軸方向（通路４が延びる方向）に対応している。

なお、以下の説明では、画像データ６０に２次元のＸＹ座標を設定し、画像データ６０中における方向を、その方向に対応する被写体の方向と同一に表現する。つまり、画像データ６０の横方向はＸ軸方向（右向きが＋向き）であるとし、縦方向はＹ軸方向である（下向きが＋向き）とする。また同様に、ラインデータ６１、基準データ６２及び遮断データ６３などは、監視ライン４１が延びるＸ軸方向に対応するため一次元のＸ座標を設定する。このＸ座標の原点は当該データの左端とし（右向きが＋向き）、各点データはＸ座標に係る座標位置ｘで識別する。

スリット光３１は監視ライン４１に向けて照射されるため、画像データ６０中に現われるスリット光３１の像（以下、「スリット光像」という。）７２は、スリット光３１の全体が非遮断状態では監視ライン像７１に理想的には一致する。ただし本実施の形態では、設置誤差等によりスリット光３１が監視ライン４１から多少ずれる場合を考慮し、画像データ６０のうち監視ライン像７１を含み、監視ライン像７１からＹ軸＋向き及び−向きの双方に幅を有する領域７３が評価の対象とされる。そして、この領域（以下、「評価領域」という。）７３から、ラインデータ６１が生成される。評価領域７３は、図１に示す通路４の床面における監視ライン４１を含む領域４３の像である。評価領域７３の各画素は、左上端を原点とするＸＹ座標の座標位置（ｘ，ｙ）で識別する。

本実施の形態では評価領域７３は横３２０×縦９の画素を有しており、Ｙ軸方向に配列された３２０個の画素列を有している。そして、これらの画素列ごとに、ラインデータ６１の一の点データが生成される。ラインデータ６１のうちｘ＝ａとなる点データの値は、評価領域７３のうちｘ＝ａとなる画素列に含まれる９つの画素値に基づいて導出される。そして、このようなラインデータ６１の点データの値の導出が全てのＸ座標位置に関して同様になされる。このため、ラインデータ６１は横３２０×縦１の点データで構成される。

ここで、ラインデータ６１のある点データの値をＰとし、この値Ｐを導出するためのＹ軸方向に配列された一の画素列（以下、「対象画素列」という。）の９つの画素値をＹ軸−側から順にＶ１，Ｖ２，…，Ｖ９とすると、点データの値Ｐは次の式（１）で表現できる。

つまり、ラインデータ６１の点データの値Ｐは、対象画素列に含まれる９つの画素値Ｖｙ（ｙ＝１，２，…，９）を引数とする関数ｆの値となる。以下、この関数ｆを「評価関数」という。

ラインデータ６１は、その後の遮断判定処理に用いられることから、各点データが対応する位置のスリット光３１の照射状態を明確に示すことが要求される。より具体的には、各点データの値が、対応する位置のスリット光３１が遮断状態のときと、非遮断状態のときとで明確に相違することが要求される。本実施の形態では、点データの値は、遮断状態に対応するときには、非遮断状態に対応するときと比較して明確に低くなることが必要となる。

このため、例えば、評価関数ｆの演算式として下記の式（２）を採用し、ラインデータ６１の点データの値Ｐを、対象画素列に含まれる９つの画素値Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖ９のうちの最大値とする手法（以下、「最大値選択法」という。）が考えられる。つまり、「最大値選択法」では、ラインデータ６１の点データの値に、評価領域７３の画素値がそのまま用いられる。

しかしながら、本実施の形態では、この「最大値選択法」は採用されず、点データの値Ｐが、対象画素列の隣接画素間それぞれにおける画素値の差分結果に依存する手法（以下、「隣接画素差分法」という。）を採用している。具体的には、評価関数ｆの演算式として下記の式（３）または（４）が採用される。

演算式（３）を採用した場合は、対象画素列の各画素（ただし、ｙ＝１，９となる端部の画素は除く）に関して２次微分の値ｄ（ｙ）が求められ、求められた７つの値ｄ（ｙ）（ｙ＝２，３，…，８）のうちの最大値が評価関数ｆの値となる。一方、演算式（４）を採用した場合は、対象画素列におけるコントラストの総和が評価関数ｆの値となる。いずれの演算式を採用した場合であっても、演算式には対象画素列の隣接画素間それぞれにおける画素値の差分演算（下記の式（５））が含まれている。このため、評価関数ｆの値として表現されるラインデータ６１の点データの値Ｐは、隣接画素間それぞれにおける画素値の差分結果に依存することとなる。

このように本実施の形態では、ラインデータ６１の点データの値を求めるにあたって、「最大値選択法」は採用せず、「隣接画素差分法」を採用するようにしている。以下、「最大値選択法」を採用した場合の問題点について説明する。

図５ないし図７はそれぞれ、通路４のＸ軸＋側からの様子を示している。図５は移動体Ｓｂが存在しない場合、図６は高さが比較的高い移動体Ｓｂがスリット光３１を遮断する場合、図７は高さが比較的低い移動体Ｓｂがスリット光３１を遮断する場合をそれぞれ示している。

また、これらの図中の点Ｐ１よりも上部は、撮像部１２の構造をピンホールカメラの構造に置き換えて模式的に示している。点Ｐ１は撮像部１２の撮影光学系の視点（ピンホールカメラのピンホール位置）に相当し、面１２ａは撮像部１２の撮像素子の受光面（すなわち、撮影光学系による結像面）を示している。また、受光面１２ａ上に示す領域１２ｂは、通路４の領域４３からの反射光が結像する領域、すなわち、画像データ６０中の評価領域７３に対応する。

また、図中の点Ｐ２は、投光装置３のスリット光３１の投光開始点を示している。図５に示すように、移動体Ｓｂがスリット光３１を遮断しない場合は、投光装置３から投光されたスリット光３１は、通路４の床面である監視ライン４１上の点Ｐ３で反射される。この点Ｐ３の像は、受光面１２ａにおいて領域１２ｂ内の点Ｐ４に結像される。これにより、図４の上部に示すような画像データ６０が取得される。

また、図６に示すように、比較的高い移動体Ｓｂがスリット光３１を遮断する場合は、スリット光３１は移動体Ｓｂの上部の点Ｐ３で反射する。この点Ｐ３は点Ｐ１及び領域４３で形成される空間内に含まれないため、点Ｐ３の像は受光面１２ａにおいて領域１２ｂ外の点Ｐ４に結像される。したがって、図８に示すように、画像データ６０中においては、遮断状態のスリット光像７２ｂは評価領域７３外に位置し、非遮断状態のスリット光像７２ａのみが評価領域７３内に位置する。この場合に「最大値選択法」によりラインデータ６１の点データの値を導出したとすると、遮断状態に対応する点データの値にスリット光像７２ｂは無関係となる。このため、点データの値は、遮断状態に対応するときには低く、非遮断状態に対応するときには高くなる。

一方、図７に示すように、比較的低い移動体Ｓｂがスリット光３１を遮断する場合は、スリット光３１は移動体Ｓｂの上部の点Ｐ３で反射する。しかし、移動体Ｓｂの高さが低いと、この点Ｐ３は点Ｐ１及び領域４３で形成される空間内に含まれるため、点Ｐ３の像は受光面１２ａにおいて領域１２ｂ内の点Ｐ４に結像される。したがって、図９に示すように、画像データ６０中においては、遮断状態のスリット光像７２ｂが評価領域７３内に位置することとなる。

このため、この場合において「最大値選択法」によりラインデータ６１の点データの値を導出したとすると、遮断状態に対応する点データの値にスリット光像７２ｂの強度が反映されてしまう。さらにこの場合において、移動体Ｓｂの赤外光の反射率が通路４の床面と同等であるとすると、点データの値は、遮断状態に対応するときと非遮断状態に対応するときとで明確な差が無くなり、点データの値に要求される条件が満たされなくなる。

このように「最大値選択法」を採用すると、高さが低く反射率の高い移動体（以下、「特定移動体」という。）がスリット光３１を遮断した場合において問題が発生する。本実施の形態では、このように特定移動体がスリット光３１を遮断した場合においても、点データの値が遮断状態に対応するときと非遮断状態に対応するときとで明確な差が存在するように「隣接画素差分法」を採用している。

以下、「隣接画素差分法」の採用によって、上記の問題が解消される原理について説明する。この原理は、スリット光３１が通路４の床面で反射する場合と、スリット光３１が移動体の表面で反射する場合とで、スリット光像７２のＹ軸方向の分布が相違することに基づくものである。

図１０及び図１１はそれぞれ、対象画素列の各画素の画素値を示す図である。図１０はスリット光３１が通路４の床面で反射する場合を示し、図１１はスリット光３１が移動体で反射する場合を示している。

図１０に示すように、スリット光３１が通路４の床面で反射する場合には、スリット光３１が主として結像される一の画素（以下、「注目画素」という。）Ａｐのみにスリット光像７２がほぼ現われる。このため、対象画素列においては、注目画素Ａｐと他の画素とで画素値の差が大きくなる。

一方、図１１に示すように、スリット光３１が移動体の表面で反射する場合には、反射時に大きな乱反射が生じることから、注目画素Ａｐのみならずその周辺画素にもスリット光像７２が現われる。このため、対象画素列においては、注目画素Ａｐからその周辺画素にかけて画素値が段階的に低くなっていく。

したがって、図１０の場合には、隣接画素間それぞれにおいて画素値の差分演算を行なうと、いずれかの差分結果が比較的大きな値となる。その一方で、図１１の場合には、隣接画素間それぞれにおいて画素値の差分をとると、隣接画素間で画素値が相殺されることから、差分結果のいずれもが比較的小さな値となる。つまり、「隣接画素差分法」を採用すると、スリット光３１が通路４の床面で反射する場合は点データの値を大きく、スリット光３１が移動体の表面で反射する場合は点データの値を小さくすることができる。

以上の原理により、「隣接画素差分法」を採用すれば、特定移動体がスリット光３１を遮断した場合であっても、スリット光３１の遮断状態に対応する点データの値を小さくできる。そしてこれにより、本実施の形態のラインデータ６１の点データの値は、いかなる場合においても、遮断状態に対応するときには低く、非遮断状態に対応するときには高くなる。その結果、この点データの値は、遮断状態に対応するときと非遮断状態に対応するときとで明確に相違することとなり、その後の遮断判定処理におけるスリット光３１の遮断／非遮断の判定精度を向上できる。

＜２−２．基準データ更新処理＞
次に、基準更新部１３２による基準データ更新処理（図３：ステップＳ５）の詳細について説明する。図１２は、基準データ更新処理の内容を概念的に示す図である。

前述したように、図３に示すルーチン処理ごとに新規に一のラインデータ６１が生成され、ルーチン処理は所定の時間周期で繰り返されることから、時系列的に複数のラインデータ６１が生成される。基準データ更新処理では、このように時系列的に生成される複数のラインデータ６１に基づいて、基準データ６２が生成される。

本実施の形態では、基準データ６２の生成に直近過去６４個のラインデータ６１が利用される。より具体的には、直前のラインデータ生成処理においてデータ生成部１３１によって生成された一つのラインデータ（直近のラインデータ）６１ａと、前回以前の過去のラインデータ生成処理において生成されてメモリ１４に記憶された６３個のラインデータ６１ｂとに基づいて基準データ６２が生成される。

基準データ６２の点データは、６４個のラインデータ６１においてＸ座標位置が同一となる６４個の点データの値に基づいて生成される。つまり、基準データ６２のうちｘ＝ａとなる点データの値は、６４個のラインデータ６１のそれぞれのｘ＝ａとなる点データの値に基づいて導出される。そして、このような基準データ６２の点データの値の導出が全てのＸ座標位置に関して同様になされる。このため、基準データ６２も、ラインデータ６１と同様に横３２０×縦１の点データで構成される。

基準データ６２のある点データの値をＱとし、この値Ｑを導出するための６４個の点データの値をＰ１，Ｐ２，…，Ｐ６４とすると、点データの値Ｑは次の式（６）で表現できる。つまり、基準データ６２の点データの値Ｑは、直近過去６４個の点データの値Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐ６４のうちの最大値となる。

６４個のラインデータ６１のそれぞれについては、いずれかの点データが遮断状態に対応している可能性がある。しかし、これらのラインデータ６１においてＸ座標位置が同一となる６４個の点データに注目すると、そのうちのいずれかは必ず非遮断状態に対応すると考えられる。このため、それら６４個の点データの値の最大値は、非遮断状態に対応する値となる。したがって、全てのＸ座標位置に関して式（６）に示す演算を行なうことにより、全ての点データが非遮断状態に対応するラインデータ６１に相当する基準データ６２を生成できる。このようにして生成された基準データ６２は、メモリ１４内の基準データ６２に上書更新されることとなる。

基準データ６２は、直近に生成された６４個のラインデータ６１から生成されるため、ほぼその時点の監視ライン４１における赤外光の強度を示す。つまり、監視ライン４１を照明する環境光の強度などが変化した場合であっても、その変化が反映された基準データ６２が生成されることとなる。このため、このような基準データ６２を遮断判定処理に用いることで、環境光の強度などの変化の影響を考慮したスリット光３１の遮断／非遮断の判定を行なうことができる。

また、６４個のラインデータ６１のそれぞれは前述した「隣接画素差分法」により生成されることから、いかなる場合であってもスリット光３１の遮断状態に対応する点データの値が非遮断状態と比較して大きくならない。このため、正確な基準データ６２を取得することができる。その結果、遮断判定処理におけるスリット光３１の遮断／非遮断の判定精度を向上できる。

なお、基準データ更新処理はルーチン処理ごとに行なう必要はなく、例えば、６４回，８回など所定回数のルーチン処理に１回の割合で行なうようにしてもよい。

＜２−３．遮断判定処理＞
次に、遮断判定部１３３による遮断判定処理（図３：ステップＳ６）の詳細について説明する。図１３は、遮断判定処理の内容を概念的に示す図である。

遮断判定処理においては、データ生成部１３１により直近に生成されたラインデータ６１（６１ａ）と、基準更新部１３２により更新された基準データ６２との間において、Ｘ座標位置が同一の点データの値が相互に比較される。全てのＸ座標位置に関してこの比較がなされ、各Ｘ座標位置ごとに比較結果が得られる。さらに、このような各Ｘ座標位置ごとの比較結果に基づいて、各Ｘ座標位置ごとにスリット光３１の遮断／非遮断が判定される。

そして、各Ｘ座標位置の判定結果を示す点データの一次元配列からなる遮断データ６３が生成される。すなわち、遮断データ６３は、監視ライン４１上の各位置に対応する点データの一次元配列からなり、各点データは対応する位置におけるスリット光３１の遮断／非遮断を示すこととなる。本実施の形態の遮断データ６３においては、遮断状態を示す点データの値は「１」、非遮断状態を示す点データの値は「０」で表現される。したがって、遮断データ６３は、横３２０×縦１の点データで構成される二値のデータとなる。生成された遮断データ６３はメモリ１４に記憶される。

ラインデータ６１と基準データ６２との比較にあたっては、基準データ６２の点データの値Ｑに対する、ラインデータ６１の点データの値Ｐの「比率」（Ｐ／Ｑ）が導出される。そして、あるＸ座標位置の「比率」が所定の判定閾値より小であれば、当該Ｘ座標位置に対応する位置のスリット光３１は遮断状態と判断され、逆に「比率」が所定の判定閾値より大であれば当該Ｘ座標位置に対応する位置のスリット光３１は非遮断状態と判断される。

ところで、基準データ６２の点データの値Ｑからラインデータ６１の点データの値Ｐを減算し、この「差分値」（Ｑ−Ｐ）が所定の判定閾値より大であればスリット光３１は遮断状態と判定し、「差分値」が所定の判定閾値より小であればスリット光３１は非遮断状態と判定する判定手法（以下、「差分値判定法」という。）も考えられる。

しかし、この「差分値判定法」を採用するよりも、本実施の形態のように、点データの値の「比率」に基づく判定手法（以下、「比率判定法」という。）を採用することで、スリット光の遮断／非遮断を高精度に判定することができる。以下、「差分値判定法」と「比率判定法」とを比較する。

図１４ないし図１６は、ラインデータ６１の点データの値に基づいてスリット光３１の遮断／非遮断を判定する際に、判定の境界となる判定境界線を示す図である。図１４及び図１５は「差分値判定法」の場合、図１６は「比率判定法」の場合をそれぞれ示している。これらの図中の横軸はＸ軸方向（通路４の幅方向）に対応する。

また、図中の実線Ｌ１は、基準データ６２の点データの値（以下、「基準値」という。）を示しており、以下、「基準線」Ｌ１という。図に示すように、基準値は通路４の中央位置Ｃｐ付近で比較的大きく、通路４の端部位置Ｅｐ付近となるほど小さくなる。これは、スリット光３１の照射強度が監視ライン４１上の全ての位置に関して均一とならないためである。

スリット光の照射強度をその長軸方向に関して均一にするためには、スリット光を成形する投光光学系において非常に複雑な構成が必要となる。このため、一般に、スリット光の照射強度はその長軸方向に関して不均一となる。本実施の形態では、スリット光３１の照射強度は、投光光学系の光軸に対応する通路４の中央位置Ｃｐ付近で比較的大きく、光軸から離れた通路４の端部位置Ｅｐ付近となるほど小さくなっている。

図１４及び図１５に示す破線Ｌ２は、「差分値判定法」における判定閾値Ｔｖを基準値から減算した値を示している。したがって、「差分値判定法」においては、破線Ｌ２より下部の領域にラインデータ６１の点データの値が含まれれば、スリット光３１が遮断状態と判定される。つまり、「差分値判定法」においては破線Ｌ２が判定境界線となる。

「差分値判定法」においては、判定閾値Ｔｖは監視ライン４１上の全ての位置に関して同一とされる。つまり、基準線Ｌ１と判定境界線Ｌ２との間の差Ｈｖは一定となる。したがって、図１４に示すように、判定閾値Ｔｖを比較的小さく設定すると、基準値が比較的大きい位置Ｃｐにおいては、ラインデータ６１の点データの値がノイズ等により多少減少したのみで遮断状態と誤判定されるおそれがある。一方、図１５に示すように、判定閾値Ｔｖを比較的大きく設定すると、基準値が比較的小さい位置Ｅｐにおいては、いかなる場合も遮断状態と判定できなくなる。このように、「差分値判定法」を採用すると誤判定の可能性が高くなる。

これに対して、「比率判定法」においては、基準線Ｌ１と判定境界線との間の差Ｈｖは基準値に応じて変化する。図１６に示す一点鎖線Ｌ３は、「比率判定法」における判定閾値（例えば、２／３）を基準値に乗算した値を示している。したがって、「比率判定法」においては、この一点鎖線Ｌ３より下部の領域にラインデータ６１の点データの値が含まれれば、スリット光３１が遮断状態と判定される。つまり、「比率判定法」においては一点鎖線Ｌ３が判定境界線となる。

したがって、「比率判定法」においては基準線Ｌ１と判定境界線Ｌ３との間の差Ｈｖは基準値に応じたものとなり、基準値が比較的大きい位置Ｃｐでは大きく、基準値が比較的小さい位置Ｅｐでは小さくなる。したがって、上述したような「差分値判定法」を採用した場合に位置Ｃｐ及び位置Ｅｐで発生する誤判別を無くすことができる。その結果、スリット光の遮断／非遮断の判定精度を向上することができることとなる。

＜２−４．人物検出処理＞
次に、人物検出部１３４による人物検出処理（図３：ステップＳ７）の詳細について説明する。

遮断データ６３においては、人物以外の移動体によってスリット光３１が遮断された位置に対応する点データの値も「１」となる。すなわち、遮断データ６３は、人物以外の移動体に係る情報も含んでいる。このため、人物検出処理においては、遮断データ６３から人物に係る情報のみが抽出される。

図１７は、このような人物検出処理の内容を概念的に示す図である。これらの図では、遮断データ６３において、値が「１」となる点データの位置をハッチングで示している。人物検出処理においては、このように遮断データ６３において位置的に連続して値が「１」となる点データ群が、人物に係る情報の候補（以下、「人物候補データ」という。）として注目される。図１７に示す初期状態ＳＴ１の遮断データ６３には、５つの人物候補データＢ１〜Ｂ５が含まれており、それぞれの点データの連続数は、「３０」，「３０」，「３５」，「７０」，「６６」となっている。

人物検出処理にあたっては、まず、遮断データ６３中のノイズが排除される。すなわち、位置的に連続して値が「０」となる点データ群のうち、その連続数が例えば「２」以下であればノイズと判断され、その値が「１」に変更される。これにより、ノイズにより分断されている人物候補データが復元される。例えば、図１７に示す初期状態ＳＴ１の遮断データ６３には、人物候補データＢ２と人物候補データＢ３との間に、値が「０」で連続数が「２」となる点データ群が存在している。このため、この点データ群の値が「１」に変更され、これにより人物候補データＢ２と人物候補データＢ３との２つに分断されていた人物候補データＢ６が復元される（状態ＳＴ２）。

次に、人物候補データのうち点データの連続数が例えば「６０」に満たないものは、人物以外の移動体に係る情報とみなされ、その値が「０」に変更される。例えば、図１７に示す状態ＳＴ２の遮断データ６３には、連続数が「３０」の人物候補データＢ１が存在している。このため、この値が「０」に変更され、これにより人物候補データＢ１が消去される（状態ＳＴ３）。

そして、このような処理の後に遮断データ６３に残った人物候補データは人物に係る情報とみなされ、それらの座標位置が人物情報６４として取得される。図１７に示す状態ＳＴ３の遮断データ６３においては、人物候補データＢ４，Ｂ５，Ｂ６が、人物に対応するとみなされる。取得された人物情報６４は、メモリ１４に記憶される。

＜２−５．計数処理＞
次に、計数部１３５による計数処理（図３：ステップＳ８）の詳細について説明する。計数処理においては、人物検出処理において抽出された人物情報６４の数が計数される。ただし、ルーチン処理は繰り返されることから、同一人物に係る人物情報６４が重複して計数されるおそれがある。このため、計数処理においては、前回のルーチン処理にて検出された人物情報６４と、今回のルーチン処理にて検出された人物情報６４とが同一人物に係るか否かが判定される。この処理により、前回に存在した人物と同一人物に係る人物情報６４に関しては、計数されないようになっている。２つの人物情報６４が同一人物に係るか否かは、人物情報６４が示す座標位置に基づいて判定される。計数結果は、通信部１５から監視装置２へ送信され、監視装置２のディスプレイに表示される。

以上、説明したように、本発明の実施の形態の移動体検出システム１０１では、ラインデータ生成処理において「隣接画素差分法」が採用され、遮断判定処理において「比率判定法」が採用される。このため、遮断判定処理においてスリット光の遮断／非遮断を正確に判定することができ、遮断判定処理の判定精度を飛躍的に向上することができる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。

◎「比率判定法」と「差分値判定法」との双方を採用し、スリット光が遮断状態であると判定される条件が双方の判定手法において満たされる場合のみ、スリット光が遮断状態と判定してもよい。つまり、図１８に示すように、「差分値判定法」による判定境界線Ｌ２と、「比率判定法」における判定境界線Ｌ３との双方よりも下部の領域（ハッチングで示す領域）にラインデータ６１の点データの値が含まれれば、スリット光３１が遮断状態と判定する。図１８の例では、基準値が所定の値Ｑ１よりも大きい位置では「比率判定法」が採用され、所定の値Ｑ１よりも小さい位置では「差分値判定法」が採用されることとなる。

このようにすれば、「比率判定法」と「差分値判定法」との双方の条件によりスリット光の遮断／非遮断が判定されるため、スリット光の遮断／非遮断をさらに適切に判定できる。例えば、「比率判定法」のみでは、基準値が比較的小さい位置Ｅｐでノイズが発生すると遮断状態と誤判断されるおそれがあるが、このようなノイズの影響を考慮した判定閾値Ｔｖを設定した「差分値判定法」を併用することで、このような誤判定を防止できる。

◎上記実施の形態では、データ生成部１３１、基準更新部１３２、遮断判定部１３３、人物検出部１３４及び計数部１３５は撮像装置１の機能として説明したが、これらの機能の一部あるいは全部は、監視装置２の機能とされてもよい。すなわち、上記の実施の形態において、撮像装置１が行なうとしたステップＳ４〜Ｓ８の処理の一部あるいは全部は、監視装置２で行なわれてもよい。これによれば、撮像装置１が行なうべき処理量を低減することができる。また、ステップＳ４〜Ｓ８の処理の全てが監視装置２で行なわれるようにすれば、撮像装置１として一般的なデジタルカメラを採用することが可能である。

◎また、上記実施の形態において検出対象とする移動体は人物であったが、荷物などの物体、自動車などの乗り物、動物など、所定の通路を移動する非透明物体であれば、どのようなものであってもよい。

本発明の実施の形態の移動体検出システムの概略構成図である。 撮像装置の主たる機能構成を示す図である。 撮像装置の基本的な処理の流れを示す図である。 ラインデータ生成処理の内容を概念的に示す図である。 通路のＸ軸＋側からの様子を示す図である。 通路のＸ軸＋側からの様子を示す図である。 通路４のＸ軸＋側からの様子を示す図である。 画像データの中のスリット光像の一例を示す図である。 画像データの中のスリット光像の一例を示す図である。 対象画素列の各画素の画素値を示す図である。 対象画素列の各画素の画素値を示す図である。 基準データ更新処理の内容を概念的に示す図である。 遮断判定処理の内容を概念的に示す図である。 判定境界線の一例を示す図である。 判定境界線の一例を示す図である。 判定境界線の一例を示す図である。 人物検出処理の内容を概念的に示す図である。 判定境界線の一例を示す図である。

符号の説明

１ 撮像装置
２ 監視装置
４ 通路
３１ スリット光
４１ 監視ライン
６０ 画像データ
７１ 監視ライン像
７２ スリット光像
１０１ 移動体検出システム

Claims (8)

1. 通路における移動体を検出する移動体検出システムであって、
   前記通路の幅方向に沿ったラインを照射対象としてスリット光を照射する投光手段と、
   前記ラインを含む領域を撮影して画像を取得する撮像手段と、
   前記ライン上の各位置に対応する点データの一次元配列からなるラインデータを前記画像から生成する生成手段と、
   前記ラインデータに基づいて前記ライン上の各位置の前記スリット光の遮断／非遮断を判定する判定手段と、
   前記判定手段の判定結果に基づいて前記移動体を検出する検出手段と、
   を備え、
   前記画像及び前記ラインデータにおいて、前記幅方向に対応する方向を第１方向とし、前記第１方向に直交する方向を第２方向としたとき、
   前記生成手段は、前記画像中の前記第２方向に配列された画素列の各画素値を引数とする評価関数の値を、前記ラインデータのうち当該画素列と前記第１方向の位置が同一の点データの値とし、
   前記評価関数の値は、前記画素列の隣接画素間それぞれにおける画素値の差分結果に依存することを特徴とする移動体検出システム。
2. 請求項１に記載の移動体検出システムにおいて、
   前記判定手段は、
   前記ラインの全体において前記スリット光が非遮断のときの前記ラインデータに相当する基準データと、直近に生成された前記ラインデータと、の間において対応する点データの値を相互に比較し、
   その比較結果に基づいて前記ライン上の各位置の前記スリット光の遮断／非遮断を判定することを特徴とする移動体検出システム。
3. 請求項２に記載の移動体検出システムにおいて、
   前記ラインを含む領域は所定の時間周期で繰返し撮影され、その撮影で得られた画像から前記ラインデータは前記所定の時間周期で繰返し生成されるものであり、
   直近に生成された所定数の前記ラインデータに基づいて前記基準データを更新する更新手段、
   をさらに備えることを特徴とする移動体検出システム。
4. 請求項２に記載の移動体検出システムにおいて、
   前記比較結果は、前記基準データ及び前記ラインデータのうちの一方の点データの値に対する他方の点データの値の比率を含むことを特徴とする移動体検出システム。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の移動体検出システムにおいて、
   前記評価関数の値は、前記画素列の各画素に関して求められる２次微分の値のうちの最大値であることを特徴とする移動体検出システム。
6. 請求項１ないし４のいずれかに記載の移動体検出システムにおいて、
   前記評価関数の値は、前記画素列におけるコントラストの総和であることを特徴とする移動体検出システム。
7. 請求項４に記載の移動体検出システムにおいて、
   前記比較結果は、前記基準データ及び前記ラインデータのうちの一方の点データの値と他方の点データの値との間の差分値をさらに含むことを特徴とする移動体検出システム。
8. 通路における移動体を検出する方法であって、
   （ａ）前記通路の幅方向に沿ったラインを照射対象としてスリット光を照射しつつ、前記ラインを含む領域を撮影して画像を取得する工程と、
   （ｂ）前記ライン上の各位置に対応する点データの一次元配列からなるラインデータを前記画像から生成する工程と、
   （ｃ）前記ラインデータに基づいて前記ライン上の各位置の前記スリット光の遮断／非遮断を判定する工程と、
   （ｄ）前記工程（ｃ）の判定結果に基づいて前記移動体を検出する工程と、
   を備え、
   前記画像及び前記ラインデータにおいて、前記幅方向に対応する方向を第１方向とし、前記第１方向に直交する方向を第２方向としたとき、
   前記工程（ｂ）では、前記画像中の前記第２方向に配列された画素列の各画素値を引数とする評価関数の値を、前記ラインデータのうち当該画素列と前記第１方向の位置が同一の点データの値とし、
   前記評価関数の値は、前記画素列の隣接画素間それぞれにおける画素値の差分結果に依存することを特徴とする移動体検出方法。

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