JP5241326B2 - 照明システム - Google Patents

Description

本発明は、画像センサが取得する画像データに基づいて照明器具の点灯状態を制御する照明システムに関する。

従来から、画像センサで人を検知して点灯状態を制御（点灯制御）する照明システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。図９（ａ）（ｂ）は、そのようなシステムにおいて画像センサが取得した画像から人体を検知する画像処理例を示す。図９（ａ）は、静止人体検知の場合を示す。この場合は、現在の画像と、予め撮像した基準画像とを比較して差分画像を形成し、差分画像に一定以上の差があるときに静止した人の存在を検知する。図９（ｂ）は、動く人を検知する動作人体検知の場合を示す。この場合は、フレーム１乃至フレーム４等の画像を一定時間毎に撮像し、フレーム２とその直前のフレーム１の画像の差から動く人を検知する。フレーム３とフレーム２の画像の差、フレーム４とフレーム３の画像の差についても同様である。

また、画像センサで明るさを計測して点灯制御する照明システムが知られている。図１０は、画像センサのＣＣＤ撮像素子によって撮像された画像データの例を示す。ＣＣＤによって撮像された画像データは、ドットから形成され、各ドットに明るさの情報を有している。ＣＣＤで撮像された画像データのうち計測範囲として指定した範囲について、その範囲の全ドットの明るさの平均を算出することによって明るさが計測される。

さらに、画像センサで人を検知すると共に明るさを計測して、調光率等の点灯状態を制御する照明システムも考えられる。図１１は、このような照明システムの構成を示す。照明システム５０は、照明器具５２と、画像センサ５４と、画像センサ５４が取得した画像データを解釈して照明器具５２の点灯状態を制御する制御部５５とを備える。制御部５５は、画像センサ５４が取得した取得画像と基準画像とを比較し、差分が一定以上の大きさの場合に人検知の判断を行うと共に、取得画像から明るさを計測し、取得画像が暗い場合には照明器具５２の調光率を上げて明るくし、取得画像が明るい場合には調光率を下げて暗くする、明るさ一定制御を行う。

図１２は、このような照明システム５０の調光率の時間変化例を示す。例えば、照明システム５０は、５秒に１回、画像センサ５４を用いて明るさを計測し、照明器具５２の調光率を１秒かけて変化させる。時間間隔ｔ１１〜ｔ１２と時間間隔ｔ１３〜ｔ１４等が調光率の変化時である。明るさ一定制御を行うと、外光に応じて照明器具５２の調光率が変化する。調光率変化時は、照明器具５２が高調波ノイズを多く発生し、また、画像センサ５４が取得する画像データの明るさが変化するため、人の誤検知が生ずる可能性がある。

図１３は、取得画像に黒い小さな物体が入り込んだ場合の照明システム５０の調光率の変化を示す。同図において画像の明るさをハッチング間隔で表わしている（以下、同様）。制御部５５は、画像１を基準画像として記憶する。画像２に黒い小さな物体が入り込んだ場合、制御部５５は、画像２と基準画像から差分画像１を生成し、差分画像１に当該物体を検知するが、物体が小さいために人とはみなさない。画像２では、黒い物体によって平均明るさが下がるため、制御部５５は、照明器具５２を明るく点灯制御する。その結果、画像３では画像全体が明るくなり、差分画像２の全体に差分が発生し、差分が画像全体と大きいため、人が存在するとの誤検知が生ずる。

このように、照明器具と画像センサとを備え、画像センサが取得した画像データを解釈して照明器具の点灯状態を制御する照明システムでは、外光の変化や小さな物体の移動に伴って点灯状態の調光率が変化するが、調光率変化時には画像データにノイズが発生し易く、調光率変化後には基準画像と取得した画像データの明るさが画像全体で異なるために、人の誤検知が生じ易い。
特表２００４−５０１４９６号公報

本発明は、上記問題を解決するものであり、画像センサが取得した画像データに基づいて点灯状態を制御する照明システムにおいて、点灯状態を変更しても、画像データから確実に人体検知をすることができるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、照明器具と、画像センサと、前記画像センサが取得した画像データを解釈して前記照明器具の点灯状態を制御する制御部と、を備えた照明システムであって、前記画像センサは、予め設定された第１の時間間隔において画像データを取得し、前記制御部は、前記照明器具の点灯状態を変更する場合には、前記第１の時間間隔以外の第２の時間間隔において点灯状態を変更し、前記画像データを取得するタイミングでは前記点灯状態を変化させないものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の照明システムにおいて、人が存在しない状態に相当する基準画像データを記憶する記憶部を備え、前記制御部は、前記第１の時間間隔において取得された画像データと、前記記憶部に記憶された基準画像データと、を比較することによって、人の存在を検知するものである。

請求項１に記載の発明によれば、照明器具の点灯状態を変更する時間間隔と画像データを取得する時間間隔を分けることによって、画像データを取得するタイミングでは点灯状態が変わらないので、点灯状態の変更が画像データへノイズとして影響することを防ぐことができる。従って、明るさ一定制御等のために点灯状態を変更しても、画像データから確実に人体検知をすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、点灯状態を変更しない時間間隔において、取得した画像データと基準画像データを比較することによって人の存在を検知するので、点灯状態の変更に伴う高調波ノイズや明るさの変化による誤検知を防いで、画像データから確実に人体検知をすることができる。

以下、本発明の一実施形態に係る照明システムについて図１を参照して説明する。図１は、本実施形態の照明システム１（以下、本システムという）の機能ブロックを示す。本システム１は、交流電源１１から電力が供給される照明器具１０と、画像センサ１４と、画像センサ１４が取得した画像データを解釈して照明器具１０の点灯状態を制御するＣＰＵ等から成る制御部１５と、記憶部１６とを備える。照明器具１０は、光源としての照明負荷１２と、照明負荷１２に流れる負荷電流を制御する点灯回路等から成る電流制御部１３とを備える。画像センサ１４は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ等の撮像素子１４１と、撮像素子１４１の視野範囲を決定するレンズ１４２とを備える。記憶部１６は、制御部１５が画像データ等を記憶するためのメモリである。

画像センサ１４は、視野範囲の撮像によって取得した画像データを出力する。制御部１５は、画像センサ１４から出力される画像データ（以下、単に画像ともいう）を画像処理によって解釈してＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号等の制御信号を生成する。電流制御部１３は、ＰＷＭ信号のオンデューティに応じて照明負荷１２に流れる負荷電流を制御する。負荷電流の制御は、位相制御又は振幅制御等であり、ＰＷＭ信号のオンデューティが大きい程、負荷電流が大きく、調光率が高い。照明負荷１２は、このような電流制御が可能な白熱球、蛍光灯、ＬＥＤ等である。

制御部１５は、人の存在を検知して照明器具１０の点灯状態を制御する。まず、制御部１５は、画像センサ１４の視野範囲に人が存在しない状態に相当する人基準画像を記憶部１６に記憶する。次に、画像センサ１４によって現在の画像を取得し、現在の画像と人基準画像のビット毎の差分をとる比較をし、差分の面積が一定以上の場合、人の存在を検知したと判断する。人の存在を検知した場合、照明器具１０が消灯していれば点灯、点灯していれば点灯保持時間の延長等の制御を行う。

また、制御部１５は、明るさを計測して照明器具１０の点灯状態を制御する。まず、制御部１５は、基準となる明るさの状態として明るさ基準画像を記憶部１６に記憶する。次に、画像センサ１４によって現在の画像を取得し、明るさ基準画像と現在の画像を比較し、明るさ基準画像に比べて現在の画像が暗い場合、照明器具１０を明るくすることを決定し、明るさ基準画像に比べて現在の画像が明るい場合、照明器具１０を暗くすることを決定し、電流制御部１３に出力するＰＷＭ信号を調整する。明るさ基準画像と人基準画像とは、異なるものでもよいし、同一であってもよい。

ここで、本実施形態における点灯状態の変更について説明する。図２は本システム１における照明器具１０の点灯状態の変更例を示す。横軸は時間、縦軸は点灯状態としての調光率である。本システム１は、例えば、５秒に１回、画像センサ１４によって明るさを計測し、調光率を１秒かけて変更する。時間間隔ｔ１〜ｔ２では調光率を変更しており、画像データの取得は行わない。調光率の変更が完了後の時間ｔ２に画像データを取得し、基準画像として記憶する。予め設定された第１の時間間隔ｔ２〜ｔ３において画像データを現在画像として取得し、基準画像と比較する。制御部１５は、比較結果に基づいて照明器具１０の点灯状態を変更する場合には、第２の時間間隔ｔ３〜ｔ４において点灯状態を変更する。基準画像の記憶から人検知判断の間の時間間隔ｔ２〜ｔ３には、人検知後の照明器具１０の点灯状態の変更、及び、明るさ計測後の照明器具１０の点灯状態の変更をいずれも行わないように制御する。

図３乃至図５は、照明システム１に点灯状態の変更が要求された場合の制御部１５による点灯状態変更のタイミングを示す。点灯状態の変更要求は、例えば、図示しない入力手段によってユーザから制御部１５に入力される。人基準画像の記憶から人検知判断の間の時間間隔では、点灯状態の変更を行わないように制御する必要がある。ところが、図３に示すように、人基準画像の記憶から人検知判断の間の時間間隔に点灯状態の変更が要求されることがありうる。その場合、図４に示すように、人検知判断の後に点灯状態を変更する。従って、人基準画像の記憶から人検知判断の間の時間間隔では点灯状態が変更されない。また、図５に示すように、点灯状態を変更した後に画像データを取得して人基準画像を記憶し直してもよい。人基準画像を記憶し直してから人検知判断の間の時間間隔では点灯状態が変更されない。

以下、制御部１５による制御についてさらに説明する。図６は、明るさが変化した場合の画像データと制御との関係を示す。同図の折れ線グラフは、調光率の変化を示す（図７及び図８においても同様）。時刻Ｔ１において、図示しない点灯状態変化が完了した後に取得した画像、又は、最初に取得した画像が基準画像Ｇ１として記憶されている。画像は、所定の周期（例えば５秒）で取得する。時刻Ｔ２において、画像が取得（撮像）され、その画像（都度の画像）Ｇ２と基準画像Ｇ１とから差分画像Ｄ２が生成されて、差分画像Ｄ２の明るさが計測される。明るさは、例えば、計測範囲のドットの明るさの平均を算出して計測する。差分画像Ｄ２が暗い場合、時刻Ｔ３において照明器具１０の調光率を上げる。調光率を上げている時間間隔において、画像の取得は行わない。時刻Ｔ４において、調光率の変更が完了しており、画像が取得され、基準画像Ｇ４として記憶される。時刻Ｔ２から所定の周期経過した時刻Ｔ５において、画像が取得され、その画像Ｇ５と基準画像Ｇ４とから差分画像Ｄ５が生成されて、差分画像Ｄ５の明るさが計測される。差分画像Ｄ５が明るい場合、時刻Ｔ６において照明器具１０の調光率を下げる。調光率を下げている時間間隔において、画像の取得は行わない。時刻Ｔ７において、調光率の変更が完了しており、画像が取得され、基準画像Ｇ７として記憶部１６に記憶される。

図７は、人の存在が変化した場合の画像データと制御との関係を示す。時刻Ｔ１１において、基準画像Ｇ１１が記憶されている。時刻Ｔ１２において、画像が取得され、その画像Ｇ１２と基準画像Ｇ１１とから差分画像Ｄ１２が生成されて、人の存在が検知される。人の存在が検知された場合、時刻Ｔ１３において照明器具１０の調光率を上げる。調光率を上げている時間間隔において、画像の取得は行わない。時刻Ｔ１４において、調光率の変更が完了しており、画像が取得され、基準画像Ｇ１４として記憶される。時刻Ｔ１２から所定の周期経過した時刻Ｔ１５において、画像が取得され、その画像Ｇ１５と基準画像Ｇ１４とから差分画像Ｄ１５が生成されて、人の存在が検知される。人の存在が検知されなかった場合、時刻Ｔ１６において照明器具１０の調光率を下げる。調光率を下げている時間間隔において、画像の取得は行わない。時刻Ｔ１７において、調光率の変更が完了しており、画像が取得され、基準画像Ｇ１７として記憶部１６に記憶される。

図８は、人が動いた場合の画像データと制御との関係を示す。時刻Ｔ２１において、基準画像Ｇ２１が記憶されている。時刻Ｔ２２において、画像が取得され、その画像Ｇ２２と基準画像Ｇ２１とから差分画像Ｄ２２が生成されて、人の存在が検知される。人の存在が検知された場合、時刻Ｔ２３において照明器具１０の調光率を上げる。調光率を上げている時間間隔において、画像の取得は行わない。時刻Ｔ２４において、調光率の変更が完了しており、画像が取得され、基準画像Ｇ２４として記憶される。時刻Ｔ２２から所定の周期経過した時刻Ｔ２５において、画像が取得され、その画像Ｇ２５と基準画像Ｇ２４とから差分画像Ｄ２５が生成されて、人が検知される。差分画像Ｄ２５から人の動きが検知された場合、人の存在が検知されたことになるので、時刻Ｔ２６において照明器具１０の調光率が維持される。

このように、本システム１によれば、照明器具１０の点灯状態を変更する時間間隔と画像データを取得する時間間隔を分けることによって、画像データを取得するタイミングでは点灯状態が変わらないので、点灯状態の変更が画像データへノイズとして影響することを防ぐことができる。従って、明るさ一定制御等のために点灯状態を変更しても、画像データから確実に人体検知をすることができる。また、点灯状態を変更しない時間間隔において、取得した画像データと基準画像データを比較することによって人の存在を検知するので、点灯状態の変更に伴う高調波ノイズや明るさの変化による誤検知を防いで、画像データから確実に人体検知をすることができる。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、記憶部１６は、人が存在しない状態に相当する基準画像データ以外の画像データを記憶してもよい。

本発明の一実施形態に係る照明システムの機能ブロック図。 同システムにおける点灯状態の変更例を示す図。 同システムにおける点灯状態の変更要求例のタイミングチャート。 同変更要求に対する点灯状態の変更例のタイミングチャート。 同変更要求に対する別の点灯状態の変更例のタイミングチャート。 明るさが変化した場合の同システムの制御の説明図。 人の存在が変化した場合の同システムの制御の説明図。 人が動いた場合の同システムの制御の説明図。 （ａ）は従来の照明システムにおける画像センサを用いた静止人体検知の説明図、（ｂ）は同画像センサを用いた動作人体検知の説明図。 同画像センサを用いた明るさ計測の説明図。 画像センサを備えた従来の照明システムの機能ブロック図。 同システムにおける調光率の時間変化例を示す図。 取得画像に黒い小さな物体が入り込んだ場合の同システムの制御の説明図。

符号の説明

１ 照明システム
１０ 照明器具
１４ 画像センサ
１５ 制御部
１６ 記憶部

Claims (2)

1. 照明器具と、画像センサと、前記画像センサが取得した画像データを解釈して前記照明器具の点灯状態を制御する制御部と、を備えた照明システムであって、
   前記画像センサは、予め設定された第１の時間間隔において画像データを取得し、
   前記制御部は、前記照明器具の点灯状態を変更する場合には、前記第１の時間間隔以外の第２の時間間隔において点灯状態を変更し、前記画像データを取得するタイミングでは前記点灯状態を変化させないことを特徴とする照明システム。
2. 人が存在しない状態に相当する基準画像データを記憶する記憶部を備え、
   前記制御部は、前記第１の時間間隔において取得された画像データと、前記記憶部に記憶された基準画像データと、を比較することによって、人の存在を検知することを特徴とする請求項１に記載の照明システム。

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