JP3904106B2 - 人体検知装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人体の動きを撮像して画像処理する人体検出センサと、熱感知により作動する赤外線センサとを有する人体検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
出願人は既に人体の動きを撮像して画像処理する人体検出センサと、熱感知により作動する赤外線センサとを有する人体検知装置の提案を行った。人体検出センサの他に赤外線センサを設けたのは、画像処理を要する人体検出センサによる画像処理の遅れを検出速度の速い赤外線センサで補完して、センサ性能を向上させるためである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、赤外線センサは熱感知方式であるため、赤外線センサが感知しうる検知エリア内に温度差が生じると、検知出力が生じて制御装置に信号を入力し、制御装置の判定部で人がいるものと誤判定されるおそれがあった。
例えば、図９に示されるように、浴室Ａの天井に赤外線センサＢを設け、この赤外線センサの検知範囲Ｆが浴槽Ｃ、洗場ＤのみならずドアＥの下方部まで及んでいる場合には、人がドアＥ近傍の脱衣場で脱衣をしている最中であるにもかかわらず、赤外線センサＢはガラスドアを介して脱衣中の人の体温を感知して出力信号を発してしまい、浴室で人がいないにもかかわらず人が浴室にいるものと誤判定してしまう問題を有していた。また、センサの設置が水平方向にずれて設置された場合には、検知エリアもずれるため、誤検知し易くなる問題も有していた。
【０００４】
本発明は上記問題に鑑み、脱衣場等における人の動きを赤外線センサが誤検知しないようにしたものである。またセンサの取付け位置が多少ずれたとしても、迅速に校正できる人体検知装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の人体検知装置は、人体の動きを撮像して画像処理する人体検出センサと、熱感知により作動する赤外線センサと、該赤外線センサの検知部にセンサの検知エリアの一部を制限する制限部材とを設け、制限部材は浴室のドア側の検知エリアを制限するものであり、赤外線センサのオンと共に人体検出センサが一定時間内に洗場において人を検知すると入室したものと判断し、洗場において人を検知しなかった場合でも人体検出センサが浴槽において人を検知すると所定時間内に赤外線センサ及び人体検出センサが共に人を検知している場合には入室しているものと判断する制御装置を設けたことを第１の特徴としている。
この第１の特徴によれば、人体検出センサの検出遅れを赤外線センサで補完することができると共に赤外線センサの誤検知の防止を図ることができたものである。また、脱衣場における人の動きを赤外線センサが誤検知しないようにできる利点がある。
【０００６】
さらに、本発明の請求項１に記載の人体検知装置において、前記制限部材は水平回動方向に対して調節自在であることを第２の特徴としている。この第２の特徴によれば、上記の特徴に加え、人体検出装置が多少最適取付け位置からずれても、水平回動方向に対して調節自在であるので、人体検出装置の取付け位置のずれに対して迅速に校正できる利点がある。
【０００７】
さらに、本発明の請求項１〜２に記載の人体検知装置において、前記人体検出センサは低解像度の撮像装置からなることを第３の特徴としている。この第３の特徴によれば、上記の特徴に加え、画像処理の迅速化、処理ソフトの簡素化を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態を示す浴室の全体構成図である。図２は本発明の一実施形態を示す天井側から見たセンサと検知領域との関係を示す説明図である。図３は本発明の一実施形態を示す赤外線センサの検知エリアを制限する制限部材の説明図である。図４は本発明の一実施形態を示す電気回路のブロック図である。図５は人体検出センサの画像検出部の１画素を構成する画像コア回路の構成を示す回路図である。図６はセンサの撮像範囲と検知範囲及び検知領域との関係を示す説明図である。図７は制御フローチャートである。図８は人体検出装置の概略を示す断面図である。図９は従来例を示すものである。
【０００９】
図１は浴室１を側方から見た断面図であり、本発明の一実施形態の概略を示すものであって、浴室１内部には浴槽２及び洗場３を設けてある。４は浴室への出入口のドアで図示しない脱衣場に通じている。そして、浴室１の天井には人体検知装置５が設置されている。浴室１がシステムバスルームの場合には保守点検上、天井に開口した点検口に取り付けることが望ましい。天井の人体検知装置５は、人工網膜を利用した撮像装置を有し浴室１における人体の動きを撮像して画像処理する人体検出センサ５１と、撮像装置以外の手段である熱感知により人体を検知する赤外線センサ５２とから構成している。
【００１０】
人体検知装置５の出力は、図示しない信号線を通じて浴室用リモコンや台所用リモコンへ接続される。そして、給湯器を制御するリモコンには浴室１に入浴者がいることを知らせるランプ等の表示部を有しており、人体検知装置５が入浴者を検知して信号線から検知信号を出力すると表示部が点灯するようになっている。
【００１１】
図４は人工網膜チップを利用した人体検出センサ５１と、赤外線センサ５２とからなる人体検出装置５の具体的構成を示したものである。人体検出センサ５１は人体を検出すると共に検出した画像を処理する撮像装置６と、撮像装置６に制御信号を与えると共に処理情報を判定する制御装置７とから構成されている。そして、人体検出センサ５１の他に赤外線センサ５２を同一のケース内に設け、その制御装置７を共用し浴室１が暗い場合の監視の補填を行なうようにしてある。そして、天井であって下方に向かって取付けられた赤外線センサ５２の検知部６０の近傍には、センサの検知エリアの一部を制限する制限部材６１を設けてある。この制限部材６１は図４に示されるように人体検出装置５のケースと一体的に形成してもよく、また図８に示されるように人体検出装置５のケース下面に設けた枠体６２内に水平方向に回動自在に設けることも推奨できる。一体的とは接着も含む概念である。
この制限部材６１の具体例について図３を用いて説明する。図３は制限部材６１を下方から見た拡大図であり、円形レール状の枠体６２の内部に、月状のプレート体からなる制限部材６１を水平方向に対して回動自在となるように収納してある。プレート体の部分では放射熱が遮られるので、この部分の熱は検知部には至らない。
すなわち、赤外線センサ５２は制御装置７を有する基板面に対して検知角度が垂直方向に振り分けられており、検知エリアはセンサを原点として円錐状となるため、制限部材６１により赤外線センサ５２の検知範囲６３は図２に示されるような範囲となり、赤外線センサ５２の検知エリアは制限され、浴室１のドア４側からの熱は検知されないこととなる。
また、制限部材は６１水平回動方向に対して調節自在としているので、人体検出装置５の取付け位置が多少最適取付け位置からずれたとしても、水平回動方向に対して回動自在であるので、取り付け固定後であってもプレート体を回動して調節すれば、人体検出装置の取付け位置のずれに対して迅速に校正できる。この結果、浴室のドア４側からの放射熱を遮蔽することができる。
【００１２】
次に、前記撮像装置６の撮像部８は、縦１２８×横１２８画素のＣ−ＭＯＳアレイ等のうち、制御装置７のマイクロコンピュータのＲＡＭ容量上縦３２×横３２画素（＝１０２４画素）からなる画像検出部９、結像レンズ１０、スキャナ１１、マルチプレクサ１２及びスキャナ駆動制御部１３から構成されている。ＲＡＭ容量が許せば、もっと多くの画素を用いても良く、また多数の画素を間引いて検出処理しても良い。画像検出部９の画素はそれぞれモノクロ２５６階調「レベル０（黒）〜２５５（白）の２５６階調」で表現される。
【００１３】
そして、撮像部８においては、浴室内の画像は、結像レンズ１０によって画像検出部９に結像される。スキャナ１１は、スキャナ駆動制御部１３によって駆動制御されており、画像検出部９の各画素列を順次一定周期毎に受光状態（オン状態）となるように制御している。受光状態となった１列の各画素から同時に出力された光電流は、マルチプレクサ１２によってアナログデータからシリアルデータに変換され、増幅器１４で増幅された後、画像処理部１５へ入力される。なお、アナログデータからシリアルデータへの変換等は外部に設けた制御装置７部あるいは別途設けたＩＣにより行っても良い。
また、画像検出部９の各画素は、図５に示すように画素コア回路１７によって構成されている。画素コア回路１７は受光素子１８、電荷蓄積回路１９、感度可変回路２０から構成されており、感度可変端子２１及びリセット端子２２がスキャナ１１に接続され、光電流出力端子２３がマルチプレクサ１２に接続されている。
図４においてゲイン調整部１６は、画像処理部１５における画像平均値（画像の明るさ）をチェックし、画像平均値が適切な範囲から外れていれば、増幅器１４によって撮像装置６のゲインを調整すると共にスキャナ駆動制御部１３によって画像検出部９の蓄積時間を調整し、適正な明るさの画像が得られるように調光する。
【００１４】
人工網膜を用いた撮像装置６では、画像平均値は、画像検出部９を構成する３２×３２個の全画素における階調（０階調（黒）〜２５５階調（白）の２５６階調）の平均値であり、０〜２５５の値で表わさせる。この画像平均値は増幅器１４のゲインと画像検出部９の蓄積時間によって決定される。ここで、ゲインはカメラの絞りに相当し、蓄積時間はカメラのシャッタースピードに相当する。従って、撮像装置６の適正な画像平均値を得ようとすれば、適当なゲインに固定しておき、蓄積時間を調整すればよい。あるいは、適当な蓄積時間を固定しておき、ゲインを調整すればよい。
【００１５】
そして、図４において少なくとも撮像をおこなう画像検出部９と画像処理を行なう画像処理部１５とは１チップで構成されている。このチップは人工網膜チップと称される。低解像度であるため処理速度は比較的速く処理できる。また、このチップの裏面位置には、制御装置７を設けてあり、制御装置７はマイクロコンピュータからなりこの内部には人体検出センサに５１よる検知処理を行なう検知領域を複数の領域に分割する領域分割手段２４をソフトウエアーとして組込んである。
具体的には、図６に示すように、画像処理部１５に入力された画像情報を処理するためのポイントテーブル２５を複数域に分割するものである。すなわち人体検出センサによる検出可能な撮像能力範囲（ポイントテーブル２５全体に相当）を、まず画像処理の必要な検知領域２６と、画像処理を行なわない非検知領域２７とに区画している。すなわち、撮像能力範囲のすべてを検知領域とはしていない。これにより検出処理可能な検出処理領域のうちの一部を、実際に検知し処理するセンサ検知領域として使用することで画像の処理範囲を限定して、画像処理の速度を早めている。
さらに前記の検知領域２６を、浴室１のドア４下部を含む洗場領域３０及び浴槽領域３１の２つの領域に分割したものである。なお、前記赤外線センサ５２の検知範囲６３と人体検出センサ５１の検知領域２６とは、ほぼ重複しているが、赤外線センサ５２の検知範囲６３には浴室１のドア４下部は含まない。
【００１６】
そして、人体検出センサ５１を構成する結像レンズ１０と撮像装置６と制御装置７とは、前記赤外線センサ５２と共に１つのケースに納められ、人体検出装置５として浴室１の天井に取り付けられる。図２は人体検出装置５の取り付け位置を示すものである。
【００１７】
図２において、人体検出装置５は、浴室１の洗場領域３０と浴槽領域３１との境界位置に取り付けられる。標準的な浴室におけるこのセンサの撮像エリアは、図２に示されるような範囲となることが実験により確認された。
【００１８】
そして、撮像装置６の検知出力と赤外線センサ５２の検知出力はそれぞれ判定手段３２へ出力される。判定手段３２は撮像装置６からの出力と赤外線センサ５２からの出力に基づき、浴室１における入浴者の有無や入浴者の動きなどを総合的に判断する。
【００１９】
人工網膜により検出した画像は次のように画像処理される。画像処理部１５は、画像検出部９を構成する全画素から画像情報を一定時間毎に受信する。画像処理部１５は、一定時間毎に画像情報を受け取ると、該画像情報を処理し、判定手段３２に出力して入浴者の動きを監視するのである。
【００２０】
具体的には、まず画像検出部９で検出した一定時間前の画像（前画像）と現時点での画像（現画像）との受光量の差（差分）を画像処理部１５で演算する。差分が正の画素は＋で表わし、負の画素は−で表わし、差が０の画素は０で表わす。
対象物の動きは画像の境界によって判定できるので、画像の境界の移動はそこでの差分の正または負となって表れる。これにより画像境界の移動の方向が推定される。そして差分の総和を見ることで大まかな人の動きが把握できる。
また、上記解析方法を２次元の画像に適用して、具体的には画素上の方向を縦方向、横方向、右上がり斜め方向、右下がり斜め方向の４つに分けて、この４つの方向毎に現画像と前画像との差分（スカラー）を求めて、この差分の画像から各方向ごとの動きを判定し、各方向の差分をベクトルとして表わすようにしてもよい。
そして該画素とその周辺の３×３画素の差分ベクトルを平均化することで（オプチカルフロー）、浴室における人の存在や人の動きを検知することができる。
【００２１】
図６に示すように人体検出センサ５１の検知領域２６は、洗場領域３０、浴槽領域３１の２つのエリアに分け、各エリア毎に前記差分の総和または動き量を検知している。ここで、動き量とは、各領域３０、３１毎に各画素のオプチカルフローのスカラー量を平均したもの（スカラー平均）、もしくはスカラー量の和(スカラー和)である。
【００２２】
次に、浴室１に人が入室したか否か等の判別について図７において説明する。まず、脱衣場において人がいるときであっても、赤外線センサ５２の検知部には検知エリアを制限する制限部材６１を設けているので、脱衣場における人体を検知するおそれはない。
次に、人が浴室１に入り始めると、まず待機状態にある赤外線センサ５２が人体を検知してオンとなる（ステップＳ１）。赤外線センサ５２のオンと共にタイマセットされ（ステップＳ２）、人体検出センサ５１が一定時間内に洗場において人を検知すると（ステップＳ３）、入室したものと判断する（ステップＳ４）。この入室判定において、人体検出センサ５１による人体検知には撮像及び動き量の演算等に時間を要すること、あるいは浴室が暗い場合には監視感度が鈍いことから、赤外線センサ５２を併用し、赤外線センサ５２が検出した後、人体検出センサ５１が共に人を検出することで、人体検出センサ５１の弱点を補い、入室の確実を期しているものである。
【００２３】
また、浴室からの退出時においても、赤外線センサ５２がオフとなった場合（ステップＳ５においてノーの場合）で、かつ、人体検出センサ５１が動き量を検知しない場合（ステップＳ６においてノーの場合）に、浴室１から退出したものと判断させている。赤外線センサ５２では浴槽湯温を人体温度と誤って判断することが有り得るので、この赤外線センサ５２の弱点を他のセンサを使用することで補完している。
そして、人体検出センサ５１が洗場３において人を検知しなかった場合（ステップＳ３でノーの場合）でも、浴槽２において人を検知すると（ステップＳ８）、所定時間内に赤外線センサ５２及び人体検出センサ５１が共に人を検知している場合には（ステップＳ９、Ｓ１０）、入室しているものと判断することとしている（ステップＳ４）。
なお、入室したものと判定したのちはセンサの検知継続時間を平均的な入浴時間に見合うようにタイマセット（ステップＳ１１）している。このタイマセット時間は、浴室に人が居ることを検知して延長するようにしてもよい。
【００２４】
また、人体検出装置５の取り付けは、浴室１の天井であって、浴室１の洗場領域３０と浴槽領域３１との境界位置に取付けられる。この位置は標準的な浴室において洗場３及び浴槽２を設けた浴室内の人の動きを監視できる最適位置である。特に、浴槽２と洗場３との境界に取付けることで、浴槽２及び洗場３での人の動きに対して、境界が明確化できる。人体検出装置５はそれ自体の取付け角度を任意にできるように、左右方向に対して揺動自在としてもよい。検知エリア、検知領域の調節が容易となる。
【００２５】
また、ユニットバス等からなるシステムバスルームの場合には、バスルームの天井にその点検用の点検口が位置しており、この点検蓋である点検口に前記人体検知装置５を取り付けることを推奨する。点検口は取り付け、取り外しができるので、人体検出装置５の設置、点検、制限部材６１の調節が容易に行なえるのみならず、前記センサの最適取付け位置の条件を満足するものである。
【００２６】
なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施形態を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく、その範囲内で各種設計変更可能である。例えば、本実施形態ではシステムバスルームについて説明したが、この例に限られることなくこれ以外の既存の浴室にも設置できるものである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は以上の構成、作用からなり、本発明の人体検出装置によれば、人体の動きを撮像して画像処理する人体検出センサと、熱感知により作動する赤外線センサと、赤外線センサの検知エリアの一部を制限する制限部材とを設けたことで、人体検出センサの検出遅れを赤外線センサで補完することができると共に赤外線センサの誤検知の防止を図ることができたものである。
また、本発明の人体検出装置は、人体の動きを撮像して画像処理する人体検出センサと、熱感知により作動する赤外線センサと、該赤外線センサの検知部にセンサの検知エリアの一部を制限する制限部材とを設けたものであって、制限部材は浴室のドア側の検知エリアを制限するようにしたので、上記の特徴に加え、脱衣場における人の動きを赤外線センサが誤検知しないようにできる。
さらに、本発明の人体検出装置は、請求項１〜２に記載の人体検出装置において、前記制限部材は水平回動方向に対して調節自在としたので、上記の特徴に加え、人体検出装置が多少最適取付け位置からずれても、水平回動方向に対して調節自在であるので、人体検出装置の取付け位置のずれに対して迅速に校正できる利点がある。
さらに、本発明の人体検出装置は、前記人体検出センサは低解像度の撮像装置から構成したことで、上記の特徴に加え、画像処理の迅速化、処理ソフトの簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施形態を示す浴室の全体構成図である。
【図２】図２は本発明の一実施形態を示す天井側から見たセンサと検知範囲、検知領域との関係を示す説明図である。
【図３】図３は本発明の一実施形態を示す制限部材の説明図である。
【図４】図４は本発明の一実施形態を示す電気回路のブロック図である。
【図５】図５は人体検出センサの画像検出部の１画素を構成する画像コア回路の構成を示す回路図である。
【図６】図６は人体検出センサの撮像範囲と検知範囲及び検知領域との関係を示す説明図である。
【図７】図７は本発明の一実施形態を示すフローチャートである。
【図８】図８は人体検出装置の概略を示す断面図である。
【図９】図９は従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 浴室
２ 浴槽
３ 洗場
４ ドア
５ 人体検出装置
６ 撮像装置
７ 制御装置
９ 画像検出部
１５ 画像処理部
１７ 画像コア回路
２４ 領域分割手段
２６ 検知領域
３０ 洗場領域
３１ 浴槽領域
３２ 判定手段
５１ 人体検出センサ
５２ 赤外線センサ
６０ 検知部
６１ 制限部材
６２ 枠体

Claims (3)

1. 人体の動きを撮像して画像処理する人体検出センサと、熱感知により作動する赤外線センサと、該赤外線センサの検知部にセンサの検知エリアの一部を制限する制限部材とを設け、制限部材は浴室のドア側の検知エリアを制限するものであり、赤外線センサのオンと共に人体検出センサが一定時間内に洗場において人を検知すると入室したものと判断し、洗場において人を検知しなかった場合でも人体検出センサが浴槽において人を検知すると所定時間内に赤外線センサ及び人体検出センサが共に人を検知している場合には入室しているものと判断する制御装置を設けたことを特徴とする人体検知装置。
2. 前記制限部材は水平回動方向に対して調節自在であることを特徴とする請求項１に記載の人体検知装置。
3. 前記人体検出センサは低解像度の撮像装置からなることを特徴とする請求項１〜２に記載の人体検知装置。

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