JP4908541B2 - 在室人数推定装置及び在室人数推定方法 - Google Patents

在室人数推定装置及び在室人数推定方法 Download PDF

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本発明は、屋内の人数や在室状況を計算によって推定する在室人数推定装置に関する。
生活者の見守りや状況に合わせた機器制御を行う場合には、生活者の位置などの状態を監視する必要がある。位置情報の取得方法としては、従来、監視カメラ、IRイメージセンサ、フロア圧力センサ、超音波センサ、無線タグ及びリーダなどを用いて行う方法が知られている。しかし、これら高度なセンサを使用する場合には、プライバシやコストに関する問題がある。これに関連し、下記特許文献1には、焦電センサと人数検知センサを組み合わせて用い、エリアごとの生活者の在室状況をこれらセンサから得られた情報から計算によって得る技術について記載されている。
特開2008−77361号公報
ところが、上記特許文献1に記載された技術では、大まかな在室状況については計算できるが、より具体的な在室人数までは計算できないという問題点がある。また、人数検知を行うため出入り口は同時に1人の通過しか考慮しておらず、新たなセンサを使用するためコストも増加してしまう。
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、低コストの人体検知センサを使用して在室人数を計算により推定する在室人数推定装置及び方法を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一観点に係る在室人数推定装置は、複数のエリアの少なくとも一部に設けられる複数の人体検知センサの検知状態を収集する収集手段と、前記複数のエリアの全体人数、及び前記複数のエリアの各々において可能性のある最大人数及び最小人数を表す計算情報を記憶する第1記憶手段と、前記複数のエリア間の接続情報を記憶する第2記憶手段と、前記複数のエリアの各々を処理対象エリアとし、対応する人体検知センサの反応有無と、前記接続情報により特定される隣接エリアの最大人数又は最小人数との関係により、移動・合流計算、分離計算、生成計算、消滅計算のいずれかを実行して前記全体人数、当該処理対象エリア又は前記隣接エリアの最大人数又は最小人数の少なくともいずれかを更新する更新手段と、更新された前記計算情報に基づく前記複数のエリアの在室人数を出力する出力手段と、を具備することを特徴とする。
本発明によれば、低コストの人体検知センサを使用して在室人数を計算により推定する在室人数推定装置及び方法を提供することができる。具体的には、人体検知センサの情報から、対象とするエリア全体の人数と各エリアの在室人数を得ることができる。
本発明の一実施形態に係る在室人数推定装置の構成例を示す図 人体検知情報の一例を示す図 全体人数の一例を示す図 最大人数と最小人数の一例を示す図 未知検知時間の一例を示す図 確信度低下情報の一例を示す図 在室人数の一例を示す図 確信度の一例を示す図 エリア間接続情報の一例を示す図 消滅経過時間の一例を示す図 遷移経過時間の一例を示す図 汎用のコンピュータ装置を示す図 在室人数推定装置の動作を示すフローチャート 在室人数更新処理を示すフローチャート 計算判断部の動作手順を示すフローチャート 在室人数を推定するシナリオの一部を示す図 在室人数を推定するシナリオの一部を示す図 在室人数を推定するシナリオの一部を示す図 在室人数を推定するシナリオの一部を示す図 図16乃至19の凡例を示す図 移動・合流計算処理を説明するための図 移動・合流計算部の動作手順を示すフローチャート 分離計算処理を説明するための図 分離計算部の動作手順を示すフローチャート 生成計算処理を説明するための図 生成計算部の動作手順を示すフローチャート 消滅処理を説明するための図 消滅計算部の動作手順を示すフローチャート 遷移計算処理を説明するための図 遷移計算部の動作手順を示すフローチャート 人数再計算処理を説明するための図 人数再計算部の動作手順を示すフローチャート 在室人数・確信度計算部の動作手順を示すフローチャート 在室人数計算部の動作手順を示すフローチャート 確信度計算部の動作手順を示すフローチャート 確信度計算部を説明するための図 確信度低下情報計算部の動作手順を示すフローチャート
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る在室人数推定装置の構成例を示したもので、人体検知センサ群101、データ収集部102、在室人数更新部103、在室人数・確信度計算部104、確信度低下情報計算部105、計算情報106、確信度低下情報107、出力情報108、分離時未検知時間109、エリア情報110を含む。
人体検知センサ群101は、人数を計算するエリアごとに設置された焦電センサなどの人体検知センサであり、検知した情報をデータ収集部102へ送信する。
データ収集部102は、人体検知センサ群101から送信される人体検知情報を収集し、在室人数更新部103へ送信する。人体検知情報の一例を図2に示す。
在室人数更新部103は、データ収集部102によって収集された人体検知情報とエリアに関する事前情報であるエリア情報110を使用して出力情報108を計算するためのベースとなる計算情報106を計算するものであり、計算判断部103a、移動・合流計算部103b、分離計算部103c、生成計算部103d、消滅計算部103e、遷移計算部103f、人数再計算部103gから構成される。計算判断部103aによって103b〜103fのうち1つの計算を選択し、移動・合流計算部103bによってエリア間における人の移動や合流を計算し、分離計算部103cによってエリア間における人の分離を計算し、生成計算部103dによって人の増加を計算し、消滅計算部103eによって人の減少を計算し、遷移計算部103fによって人体検知センサ未設置エリアへの人の移動を計算し、人数再計算部103gによってエリア全体の状況から全体人数106a及び最大最小人数106bを再計算する。
在室人数・確信度計算部104は、在室人数更新部103の実行後に計算される計算情報106と確信度低下情報107を使用して出力情報108を計算するものであり、在室人数計算部104aと確信度計算部104bから構成される。在室人数計算部104aによって在室人数を計算し、確信度計算部104bによって確信度を計算する。
確信度低下情報計算部105は、分離計算部103cの実行中に呼び出され、分離時未検知時間109を更新し、確信度低下情報107を出力する。
計算情報106は、出力情報108を計算するためのベースとなる情報であり、エリア全体の人数を表す全体人数106aと各エリアにおいて可能性のある最大人数と最小人数を表す最大最小人数106bと最後に検知されてから経過した時間を表す未検知時間106cがある。図3に全体人数の一例を示し、図4に最大人数と最小人数の一例を示し、図5に未検知時間の一例を示す。
確信度低下情報107は、確信度を計算する際に必要となる情報である。図6に確信度低下情報の一例を示す。
出力情報108は、在室人数推定装置の出力となる情報であり、在室人数108aと確信度108bがある。図7に在室人数の一例を示し、図8に確信度の一例を示す。
分離時未検知時間109は、確信度低下情報107を計算するためのベースとなる情報である。
エリア情報110は、エリアに関する事前情報であり、隣接エリアの計算などに使用するエリア間接続情報110aと消滅処理の判定の際に使用する消滅経過時間110bと遷移処理の判定の際に使用する遷移経過時間110cがある。図9にエリア間接続情報の一例を示し、図10に消滅経過時間の一例を示し、図11に遷移経過時間の一例を示す。
なお、図1に示した在室人数推定装置の構成は、例えば、図12に示すように、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることで実現可能である。
汎用コンピュータ装置は、CPU202、入力部203、表示部204、通信部205、主記憶部206、外部記憶部207により構成され、各部はバス201により相互に接続される。
入力部203は、キーボード、マウス等の入力デバイスを備え、入力デバイスの操作による操作信号をCPU202に出力する。
表示部204は、LCD(Liquid Crystal Display)、CRT(Cathode Ray Tube)等の表示ディスプレイからなる。
通信部205は、Ethernet(登録商標)、無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)等の通信手段を有し、人体検知センサ210との間で通信を行う。
外部記憶部207は、例えば、ハードディスクもしくはCD−R、CD−RW、DVD−RAM、DVD−Rなどの記憶媒体などから構成され、上記したデータ収集部102、在室人数更新部103、在室人数・確信度計算部104、確信度低下情報計算部105による処理をCPU202に実行させるための制御プログラムが記憶されている。
主記憶部206は、メモリ等により構成され、CPU202による制御の下で、外部記憶部207に記憶された制御プログラムを展開し、当該プログラムの実行時に必要なデータ、当該プログラムの実行により生じたデータ等を記憶する。
なお、在室人数推定装置は、上記制御プログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、CD−ROMなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。また、図1の計算情報106、エリア情報110、出力情報108、確信度低下情報107、分離時未検知時間109は、上記のコンピュータ装置に内蔵あるいは外付けされた主記憶部206、外部記憶部207といった、メモリ、ハードディスクもしくはCD−R、CD−RW、DVD−RAM、DVD−Rなどの記憶媒体などを適宜利用して実現することができる。
なお、上述の構成要素の他に、計算情報106、エリア情報110、出力情報108、確信度低下情報107、分離時未検知時間109に記憶されている情報や、異常通知等を印刷するためのプリンタを備えるようにしてもよい。また、使用状況を収集する対象の機器に応じて、図12に示す在室人数推定装置の構成を変更してもよい。
次に、在室人数推定装置の動作について、図13に示すフローチャートを参照して説明する。
電源投入時など、まず始めにステップS301が開始される。ステップS301では、人体検知センサ群101から人体検知情報を収集する。ステップS302では、計算情報106を更新するため、図14で示される在室人数更新処理を行う。ステップS303では、出力情報108を計算するため、図11で示される在室人数・確信度計算処理を行う。これらの処理を定期的に行うため、例えば1秒ごとにステップS301に戻って繰り返し実行される。異常の場合などで終了することもある(ステップS304)。
在室人数更新部103の動作について、図14に示すフローチャートを参照して説明する。ステップS302の実行によってステップS401が開始される。ステップS401では、全エリアのうち1つを選択し、ステップS402〜ステップS407を実行する。ステップS402では、人体検知情報と計算情報106とエリア情報110を使用してステップS403〜ステップS407のうち1つを選択する図15に示す処理を行う。ステップS403では、エリア間における人の移動や合流を計算する図22に示す処理を行う。ステップS404では、エリア間における人の分離を計算する図24に示す処理を行う。ステップS405では、人の増加を計算する図26に示す処理を行う。ステップS406では、人の減少を計算する図28に示す処理を行う。ステップS407では、人体検知センサ未設置エリアへの人の移動を計算する図30に示す処理を行う。ステップS408では、全エリアの選択が終了した場合には次のステップS409を実行し、そうでない場合にはステップS401を実行する。ステップS409では、エリア全体の状況から全体人数106a及び最大最小人数106bを再計算する図32に示す処理を行う。
計算判断部103aの動作について、図15に示すフローチャートを参照して説明する。ステップS402の実行によってステップS2501が開始される。ステップS2501では、ステップS401によって選択されたエリア(選択エリア)の人体検知センサに反応がある場合はステップS2502を実行し、反応がない場合はステップS2503を実行する。ステップS2502では、最小人数が1以上の隣接エリアを探し、ある場合には計算判断処理を終了して移動・合流処理ステップS405を実行する。そうでない場合にはステップS2504を実行する。ステップS2504では、選択エリアの最大人数を計算し、1以上の場合はステップS2505を実行する。そうでない場合には計算判断処理を終了して分離処理ステップS403を実行する。ステップS2505では、最大人数が1以上の隣接エリアを探し、ある場合には計算判断処理を終了して移動・合流処理ステップS405を実行する。そうでない場合には計算判断処理を終了して生成処理ステップS404を実行する。ステップ2503では、選択エリアの最小人数が1以上で未検知時間が消滅経過時間以上経過した場合に計算判断処理を終了して消滅計算処理ステップS406を実行する。そうでない場合には、ステップS2506を実行する。ステップS2506では、選択エリアの最小人数が1以上で未検知時間が遷移経過時間以上経過した場合に計算判断処理を終了して遷移計算処理ステップS407を実行する。そうでない場合には、計算判断処理を終了してステップS408を実行する。
ここで、例えば2LDKの居住区における各居室の在室人数を推定するシナリオを例にとり、本実施形態に係る在室人数推定の具体的な処理手順を説明する。このシナリオを図16乃至図19に示す。また図20(a)乃至(c)において、各部屋(エリア)に設けられる人体検知センサ及び人間の凡例を示す。なお、図16乃至図19では未検知時間の表記を省略してある。
図16乃至図19のシナリオは、全体人数が1名の状態から2名の状態に変わり、再び1名の状態になるまでの一連のステップ時刻(1)乃至(32)を示している。具体的には、1名(例えば「A」という)がすでにある部屋(例えばエリアL)におり、別の1名(例えば「B」という)が帰宅し、このBが再び外出するというものである。例えば、この間、AはエリアLに居続けるものとする。一方、Bは、帰宅してエリアE(エントランス)に入り、エリアH→I→L→I→F→B→F→I→H→Eの順に移動して外出する。この在室状況変化をより具体的な例で言えば、例えばAとBは家族であり、Bが帰宅するとエリアL(リビング)に向い、エリアLにいるAにただいまの挨拶をする(ステップ時刻(1)乃至(8))。すると、エリアLでAはBにお使いを依頼する(ステップ時刻(9))。Bはこれを承服するが、そのお使いは入浴した後に行くことを決意する。そして、BはエリアB(浴室)に移動して入浴したのち(ステップ時刻(11)乃至(22))、そのままエリアLには戻らずエリアEに向い(ステップ時刻(23)乃至(27))、お使いのために外出する(ステップ時刻(28)乃至(32))。これまでの間、AはエリアLに居続けるが、例えばTVを観ている。このため、エリアLの人体検知センサはAが大きく手を動かすか、Bが部屋に入ってきた時に反応し、センサの検知間隔は長めになる。
なお、本実施形態では、人体検知センサは、AとBを区別して検知しない。このため、図においてもAとBを区別して示していない。また、エリアB(浴室)には、人体検知センサは設けられていない。
図16乃至図19のシナリオでは、移動・合流計算、分離計算、生成計算、消滅計算、遷移計算のすべてを少なくとも一回実行している。以下、これら計算の具体的な処理手順を説明するとともに、人数再計算、在室人数・確信度計算、確信度低下情報計算処理についても具体的な処理手順を説明する。
図21は、移動・合流計算処理を説明するための図である。移動・合流計算部103bの動作について、図22に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図21はあくまで図22の説明を助けるものであり、図16乃至図19とは対応していない。
ステップS405の実行によってステップS501が開始される。ステップS501〜ステップS502では、選択エリアの未検知時間を0に、最小人数を1にする。ステップS503では、最小人数が1以上の隣接エリアを探し、ある場合にはステップS504を、ない場合にはステップS506を実行する。ステップS504では、最小人数が1以上の隣接エリアの最大人数の合計を選択エリアの最大人数とする。ステップS505では、人が移動してきたとみなし、隣接エリアの最小人数を0にする。ステップS506では、隣接エリアの最大人数の合計を選択エリアの最大人数にする。
図23は、分離計算処理を説明するための図である。分離計算部103cの動作について、図24に示すフローチャートを参照して説明する。ステップS403の実行によってステップS601が開始される。ステップS601では、分離時の未検知時間を使用して確信度低下情報を計算するための確信度低下情報計算処理ステップS1401を実行する。ステップS602〜ステップ603では、選択エリアの未検知時間を0に、最小人数を1にする。
図25は、生成計算処理を説明するための図である。生成計算部103dの動作について、図26に示すフローチャートを参照して説明する。ステップS404の実行によってステップS701が開始される。ステップS701〜S703では、選択エリアの未検知時間を0に、最小人数を1に、最大人数を1にする。ステップS704では、全体人数を1増加する。
図27は、消滅処理を説明するための図である。消滅計算部103eの動作について、図28に示すフローチャートを参照して説明する。ステップS406の実行によってステップS801が開始される。ステップS801〜ステップS802では、選択エリアの最大人数を0に、最小人数を0にする。ステップS803では、全体人数を選択エリアの最小人数だけ減少する。
図29は、遷移計算処理を説明するための図である。遷移計算部103fの動作について、図30に示すフローチャートを参照して説明する。ステップS407の実行によってステップS901が開始される。ステップS901では、遷移先エリアの最小人数を選択エリアの最小人数だけ増加し、ステップS902では、遷移先エリアの最大人数を選択エリアの最大人数だけ増加する。ステップS903では、選択エリアの最小人数を0にする。
図31は、人数再計算処理を説明するための図である。人数再計算部103gの動作について、図32に示すフローチャートを参照して説明する。ステップS409の実行によってステップS1001が開始される。ステップS1001で、最小人数の合計が全体人数以上の場合には、ステップS1002において全体人数を最小人数の合計にする。ステップS1003で、最小人数の合計が0の場合には、ステップS1004において全体人数を0にする。ステップS1005では、全体人数が負の値の場合に0にする。ステップS1006〜S1008では、全エリアからエリアを1つ選択し、全エリアについてステップS1007を繰り返す。ステップS1007では、選択エリアの最大人数を全体人数−最小人数の合計+選択エリアの最小人数にする。
在室人数・確信度計算部104の動作について、図33に示すフローチャートを参照して説明する。ステップS303の実行によってステップS1101が開始される。人数と確信度をエリアごとに計算するため、ステップS1101〜ステップS1104では、全エリアからエリアを1つ選択し、全エリアについてステップS1102〜ステップS1103を繰り返す。ステップS1102では、在室人数を計算するためステップS1201を実行する。ステップS1103では、確信度を計算するためステップS1301を実行する。
在室人数計算部104aの動作について、図34に示すフローチャートを参照して説明する。ステップS1102の実行によってステップS1201が開始される。ステップS1201では、選択エリアの最小人数が1以上の場合に在室人数を選択エリアの最大人数に(ステップS1203)、そうでない場合に在室人数を0に(ステップS1202)する。
確信度計算部104bの動作について、図35に示すフローチャートを参照して説明する。ステップS1103の実行によってステップS1301が開始される。ステップS1301では、選択エリアの最小人数が1以上の場合にはステップS1303が実行され、そうでない場合にはステップS1302が実行される。ステップS1303では、nを全体人数、mを最小人数の合計、hを選択エリアの最大人数、P(n,k)を順列としたとき、確信度をP(n−m,h−m)/mn−mと計算する。これは、残りの人数n−mを重複を許して可能性のある場所に分配した時に最大人数以上いる確率を考えたものとなっている。ステップS1302では、未検知時間に応じて単調増加する関数で確信度を計算する。未検知時間が0のとき確信度は0、未検知時間が確信度低下情報のとき確信度は1とする。
単調増加する関数としては、例えば図36(a)に示すような、確信度が1で飽和する直線がある。あるいは、単調増加する関数をシグモイド関数としてもよい。あるいは、図36(b)に示すように、確信度0を保持し続けて急に1になるステップ関数などとしてもよい。
確信度低下情報計算部105の動作について、図37に示すフローチャートを参照して説明する。ステップS601の実行によってステップS1401が開始される。ステップS1401では、選択エリアの未検知時間を追加して分離時未検知時間109を更新する。ステップS1402では、分離時未検知時間109の情報から分離時における未検知時間の分布を求め、この分布に基づいて確信度低下情報を計算する。計算の例として、未検知時間の99%をカバーする値を確信度低下情報とする、平均値を確信度低下情報とする、中央値を確信度低下情報とするなどがある。
以上説明した本発明の実施形態によれば、低コストの人体検知センサを使用して在室人数を計算により推定する在室人数推定装置及び方法を提供することができる。具体的には、エリア全体の人数と各エリアの最大最小人数と人体検知センサが未検知状態になってから経過した時間を使用して、各エリアの人数と確信度を出力することができ、対象とするエリア全体の人数と各エリアの在室人数を得ることができる。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
101…人体検知センサ群;
102…データ収集部;
103…在室人数更新部;
103a…計算判断部;
103b…移動・合流計算部;
103c…分離計算部;
103d…生成計算部;
103e…消滅計算部;
103f…遷移計算部;
103g…人数再計算部;
104…在室人数・確信度計算部;
104a…在室人数計算部;
104b…確信度計算部;
105…確信度低下情報計算部;
106…計算情報;
106a…全体人数;
106b…最大最小人数;
106c…未検知時間;
107…確信度低下情報;
108…出力情報;
108a…在室人数;
108b…確信度;
109…分離時未検知時間;
110…エリア情報;
110a…エリア間接続情報;
110b…消滅経過時間;
110c…遷移経過時間

Claims (5)

  1. 複数のエリアの少なくとも一部に設けられる複数の人体検知センサの検知状態を収集する収集手段と、
    前記複数のエリアの全体人数、及び前記複数のエリアの各々において可能性のある最大人数及び最小人数を表す計算情報を記憶する第1記憶手段と、
    前記複数のエリア間の接続情報を記憶する第2記憶手段と、
    前記複数のエリアの各々を処理対象エリアとし、対応する人体検知センサの反応有無と、前記接続情報により特定される隣接エリアの最大人数又は最小人数との関係により、移動・合流計算、分離計算、生成計算、消滅計算のいずれかを実行して前記全体人数、当該処理対象エリア又は前記隣接エリアの最大人数又は最小人数の少なくともいずれかを更新する更新手段と、
    更新された前記計算情報に基づく前記複数のエリアの在室人数を出力する出力手段と、を具備することを特徴とする在室人数推定装置。
  2. 前記更新手段は、前記人体検知センサの検知状態が得られないエリアへの遷移を検知して前記計算情報を更新する遷移計算をさらに実行することを特徴とする請求項1記載の装置。
  3. 前記複数のエリアの在室人数の確信度を計算する確信度計算手段をさらに具備し、
    前記出力手段は、前記確信度とともに前記複数のエリアの在室人数を出力することを特徴とする請求項1又は2記載の装置。
  4. 前記人体検知センサの未検知時間の分布に基づく確信度低下情報を計算する確信度低下情報計算手段をさらに具備し、
    前記確信度低下情報が前記確信度の計算に用いられることを特徴とする請求項3記載の装置。
  5. 複数のエリアの少なくとも一部に設けられる複数の人体検知センサの検知状態をデータ収集部が収集するステップと、
    前記複数のエリアの全体人数、及び前記複数のエリアの各々において可能性のある最大人数及び最小人数を表す計算情報を第1記憶手段が記憶するステップと、
    前記複数のエリア間の接続情報を第2記憶手段が記憶するステップと、
    前記複数のエリアの各々を処理対象エリアとし、対応する人体検知センサの反応有無と、前記接続情報により特定される隣接エリアの最大人数又は最小人数との関係により、移動・合流計算、分離計算、生成計算、消滅計算のいずれかを実行して前記全体人数、当該処理対象エリア又は前記隣接エリアの最大人数又は最小人数の少なくともいずれかを更新手段が更新するステップと、
    更新された前記計算情報に基づく前記複数のエリアの在室人数を出力手段が出力するステップと、を有することを特徴とする在室人数推定方法。
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