JP5815490B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、撮像手段を備える空気調和機に関する。

室内機が設置される室内の在室者を検出し、その検出結果を空調制御に反映させる空気調和機が知られている。
例えば、特許文献１には、室内機カメラから入力される顔画像を用いて在室者の性別、年齢層、及び体型を検出し、その検出結果を空調制御に反映させる空気調和機について記載されている。

特開２０１０−２５３５９号公報

特許文献１に記載の技術では、顔画像を用いて在室者を検出している。したがって、在室者の顔を検出できた場合の検出精度が高くなるものの、在室者を検出できる確率が低くなるという問題がある。例えば、逆光である場合や、在室者が室内機カメラに対して背を向けている場合、在室者の顔画像を取得できない。
このように、特許文献１に記載の技術では、在室者を高確率で検出することができず、室内機カメラの撮像結果を空調制御に有効に反映できない可能性がある。

また、在室者の体感温度には在室者自身の活動量が大きく影響するが、所定のサイクルタイムごとに在室者の顔画像を取得することは困難である。したがって、特許文献１に記載の技術を用いて活動量を算出する場合、実際の活動量との誤差が大きくなるという問題がある。

そこで、本発明は、在室者を適切に検出して空調制御に反映させる空気調和機を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、人体検出手段によって今回検出される一つ又は複数の人体の位置と、過去に検出された一つ又は複数の人体の位置と、の想定される組み合わせについて、それぞれに対応する移動距離又は活動量を比較し、当該比較の結果に基づいて人体の移動軌跡を推定する移動軌跡推定手段と、前記移動軌跡推定手段によって推定される移動軌跡に応じて空調制御を変更する空調制御変更手段と、を備え、前記移動軌跡推定手段は、前記移動軌跡を推定する際、前記過去に検出された一つ又は複数の人体に関して、前記過去の検出時までの活動量が小さい人体から順に移動軌跡を推定することを特徴とする。
本発明のその他の態様については、後記する実施の形態において説明する。

本発明により、在室者を適切に検出して空調制御に反映させる空気調和機を提供できる。

本発明の一実施形態に係る空気調和機の室内機、室外機、及びリモコンの正面図である。 室内機の側断面図である。 空気調和機の制御手段を含む構成図である。 撮像手段によって撮像される領域の説明図であり、（ａ）は上下方向の撮像領域の説明図（側面図）であり、（ｂ）は左右方向の撮像領域の説明図（平面図）である。 制御手段が実行する空調制御処理の概要を示す説明図である。 制御手段が行う処理の流れを示すフローチャートである。 座標変換処理の説明図であり、（ａ）は光軸と垂直面との関係を示す説明図であり、（ｂ）は画像面に撮像される画像と、実空間に存在する在室者との関係を示す説明図であり、（ｃ）はレンズの焦点から顔中心までの距離と、画角との関係を示す説明図である。 在室者の移動速度と活動量との関係を示すグラフである。 （ａ）は人体の検出結果を用いた移動軌跡推定処理の説明図であり、（ｂ）は（ａ）の場合における移動軌跡推定処理の結果を示す説明図である。 （ａ）は人体の検出結果を用いた移動軌跡推定処理の他の説明図であり、（ｂ）は（ａ）の場合における移動軌跡推定処理の結果を示す説明図である。 活動量の分布に応じた風向制御の説明図であり、（ａ）は上下方向の風向制御の説明図であり、（ｂ）は左右方向の風向制御の説明図である。

本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

≪実施形態≫
＜空気調和機の構成＞
図１は、本実施形態に係る空気調和機の室内機、室外機、及びリモコンの正面図である。図１に示すように、空気調和機Ａは、室内機１００と、室外機２００と、リモコンＲｅと、を備えている。室内機１００と室外機２００とは冷媒配管（図示せず）を介して接続され、周知の冷媒サイクルによって、室内機１００が設置される室内（被空調空間）を空調する。また、室内機１００と室外機２００とは、通信ケーブル（図示せず）を介して互いに情報を送受信するようになっている。

リモコンＲｅはユーザによって操作され、その操作に応じて室内機１００のリモコン受信部Ｑに対して赤外線信号を送信する。当該信号の内容は、運転要求、設定温度の変更、タイマ、運転モードの変更、停止要求などの指令である。空気調和機Ａは、これらの信号に基づいて冷房モード、暖房モード、除湿モードなどの空調運転を行う。
撮像手段１２０は、室内機１００の左右方向中央に位置し、外部に露出している。なお、撮像手段１２０の詳細については後記する。

図２は、室内機の側断面図である。筐体ベース１０１は、室内熱交換器１０２、送風ファン１０３、フィルタ１０８などの内部構造体を収容している。また、前面パネル１０６は、室内機１００の前面を覆うように設置されている。
室内熱交換器１０２は複数本の伝熱管１０２ａを有し、送風ファン１０３によって室内機１００に取り込まれた空気を、伝熱管１０２ａを通流する冷媒との熱交換によって加熱又は冷却する。なお、伝熱管１０２ａは、前記した冷媒配管（図示せず）と連通し、周知のヒートポンプサイクル（図示せず）の一部を構成している。

送風ファン１０３は、一端側に設置される送風ファン駆動部１０３ａ（図３参照）が駆動することによって回転し、室内機１００に室内空気を取り入れつつ送風する。
左右風向板１０４は、下部に設けた回動軸（図示せず）を支点にして、左右風向板駆動部１０４ａ（図３参照）によって回動される。
上下風向板１０５は、両端部に設けた回動軸（図示せず）を支点にして、上下風向板駆動部１０５ａ（図３参照）によって回動される。
なお、前記した送風ファン駆動部１０３ａ、左右風向板駆動部１０４ａ、及び上下風向板駆動部１０５ａは、駆動制御部１３７（図３参照）からの指令に従って駆動する。

撮像手段１２０は、室内機１００が設置される室内を撮像する装置であり、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラである。図２に示すように、撮像手段１２０は、露受皿１１０よりも下方において左右方向に延びる固定部１１１に設置される。
また、撮像手段１２０は、レンズ（図示せず）の光軸Ｐ（図７（ａ）参照）が水平面に対して俯角ε（図７（ａ）参照）だけ下方を向くように設置され、室内機１００が設置される室内を適切に撮像できるようになっている。

図２に示す送風ファン１０３が回転することによって、空気吸込み口１０７及びフィルタ１０８を介して室内空気が取り込まれ、室内熱交換器１０２で熱交換された空気が吹出し風路１０９ａに導かれる。さらに、吹出し風路１０９ａに導かれた空気は、左右風向板１０４及び上下風向板１０５によって風向きを調整され、空気吹出し口１０９ｂから外部に送り出され、室内を空調する。

図３は、空気調和機の制御手段を含む構成図である。制御手段１３０は、撮像手段１２０から入力される画像情報や、各種センサ（図示せず）から入力されるセンサ信号などに応じて、空気調和機Ａの動作を統括制御する。
記憶手段１４０は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）など含んで構成される。そして、ＲＯＭに記憶されたプログラムが制御手段１３０のＣＰＵ（Central Processing Unit）によって読み出されてＲＡＭに展開され、各種処理が実行される。

送風ファン駆動部１０３ａは、制御手段１３０からの指令に従って、所定回転速度で送風ファン１０３を回転させるモータである。左右風向板駆動部１０４ａは、制御手段１３０からの指令に従って左右風向板１０４（図２参照）を左右方向に回動させるモータである。上下風向板駆動部１０５ａは、制御手段１３０からの指令に従って上下風向板１０５（図２参照）を上下方向に回動させるモータである。
その他、制御手段１３０によって制御される対象として、撮像手段１２０を左右方向に回動させる撮像手段駆動部（図示せず）、圧縮機（図示せず）を駆動するモータ（図示せず）、運転状態を表示する表示ランプ（図示せず）などがある。

＜制御手段の構成＞
図３に示すように、制御手段１３０は、人体検出部１３１と、座標変換部１３２と、移動距離算出部１３３と、活動量算出部１３４と、移動軌跡推定部１３５と、体感温度推定部１３６と、駆動制御部１３７と、を備えている。
人体検出部１３１は、撮像手段１２０から所定時間ごとに入力される画像情報に基づいて人体の位置を検出し、その検出結果を座標変換部１３２に出力する。ちなみに、前記した検出結果には、検出したそれぞれの人体の顔中心の座標（画面上の座標）と、顔の大きさ（画面上での縦方向の長さ）と、が含まれる。

座標変換部１３２は、前記した人体の検出結果に関して、撮像画面のピクセル数で特定される画面上の座標系から実空間の座標系に変換し、移動距離算出部１３３に出力する。ちなみに、座標変換部１３２から移動距離算出部１３３に出力される情報には、人体中心のＸ，Ｙ，Ｚ座標の値が含まれる。
移動距離算出部１３３は、座標変換部１３２から入力される各人体の位置と、過去（例えば、１ｓｅｃ前）に算出した人体の位置と、で想定される全ての組み合わせについて移動速度を算出し、それぞれに識別記号を付して活動量算出部１３４に出力する。

活動量算出部１３４は、移動距離算出部１３３によって算出される各移動距離に基づいて活動量を算出する。なお、「活動量」とは、人体の単位表面積あたりの代謝量[Ｗ／ｍ^２]を意味し、人体の移動速度と正の相関がある。活動量算出部１３４は、算出した活動量を前記した識別記号と対応付けて、移動軌跡推定部１３５及び体感温度推定部１３６に出力する。

移動軌跡推定部１３５は、人体検出部１３１によって今回検出された人体の位置と、過去に検出された人体の位置との想定される組み合わせについて、それぞれに対応する活動量を比較し、当該比較結果に基づいて人体の移動軌跡を推定する。
そして、移動軌跡推定部１３５は、推定した移動軌跡を各人体の活動量に反映させ、当該活動量と各人体の現在位置とを対応付けて、駆動制御部１３７に出力する。

体感温度推定部１３６は、活動量算出部１３４から入力される情報と、各種センサから入力されるセンサ信号と、に基づいて体感温度の平均値を推定し、駆動制御部１３７に出力する。ちなみに、体感温度の平均値は、空調室内の各在室者の体感温度を平均した値である。
また、前記した各種センサ信号に対応する情報は、例えば、室内温度センサ（図示せず）によって検出される室内温度や、湿度センサ（図示せず）によって検出される室内の湿度である。

駆動制御部１３７は、移動軌跡推定部１３５から入力される情報（つまり、空調室内での活動量の分布）と、体感温度推定部１３６から入力される体感温度の平均値と、前記したセンサ信号とに基づいて、空調制御のパラメータを変更する。
なお、「空調制御のパラメータ」とは、送風ファン１０３の回転速度、左右風向板１０４の回動角度、及び上下風向板１０５の回動角度を含んでいる。図３に示すように、駆動制御部１３７から入力される指令信号に応じて、送風ファン駆動部１０３ａ、左右風向板駆動部１０４ａ、及び上下風向板駆動部１０５ａがそれぞれ駆動する。

＜撮像領域について＞
図４（ａ）は、撮像手段によって撮像される上下方向の撮像領域の説明図（側面図）である。図４（ａ）に示すように、撮像手段１２０が有するレンズ（図示せず）の焦点１２０ａを通り、室内機１００が設置される壁面Ｗに垂直な直線（室内側が正）をＺ軸とする。また、室内機１００の背面から、レンズの焦点１２０ａまでの距離をΔｄとする。
また、レンズの焦点１２０ａよりも距離Δｄだけ後方に位置する原点Ｏを通り、水平面と垂直な直線（室内機１００の下側が正）をＹ軸とする。
撮像手段１２０は、レンズの光軸が水平面から俯角ε（図７（ａ）参照）だけ下方を向くように設置されている。なお、側面視で扇状に広がる撮像手段１２０の視野の上端は、前記したＺ軸に略一致している。

本実施形態では、レンズ（図示せず）の焦点１２０ａを通る水平面と、焦点１２０ａを通るとともに水平面に対し所定の傾きを有する４つの仮想平面ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５とによって、撮像領域を上下方向に５分割する。
すなわち、水平面と仮想平面ａ１とによって挟まれる領域をＡ１とし、仮想平面ａｎと仮想平面ａ（ｎ＋１）とによって挟まれる領域をＡ（ｎ＋１）とする（ただし、ｎ＝１，…，４）。
なお、前記した領域Ａ１，…，Ａ５は、人体の検出結果などに応じて、駆動制御部１３７が上下風向板１０５の角度を制御する際に用いられる。

図４（ｂ）は、撮像手段によって撮像される左右方向の撮像領域の説明図（平面図）である。なお、図４（ｂ）では、室内機１００を省略している。
前記した原点Ｏを通り、Ｙ軸及びＺ軸に対して垂直な直線（室内機１００に向かって左側が正）をＸ軸とする。

撮像手段１２０の視野角は、例えば、平面視で６０°である。制御手段１３０は、前記した撮像手段駆動部（図示せず）を駆動することによって、撮像手段１２０を回動軸（図示せず）周りで左右方向に往復させる。すなわち、制御手段１３０は、所定時間（例えば、３０ｓｅｃ）ごとに左→中央→右→中央→左→…のように撮像手段１２０を往復させる。

本実施形態では、Ｘ軸に垂直であり、Ｚ軸を含む平面に対して所定の傾きを有する１０個の仮想平面ｂ１，…，ｂ１０によって、撮像領域を左右方向に１０分割する。すなわち、仮想平面ｂ（ｎ−１）と仮想平面ｂ（ｎ）とによって挟まれる領域をＢｎとする（ただし、ｎ＝１，…，１０）。
なお、領域Ｂ１，…，Ｂ１０は、人体の検出結果に応じて駆動制御部１３７が左右風向板１０４の角度を制御する際に用いられる。

平面視で扇形に広がる領域Ｂ１，…，Ｂ１０に関し、それぞれの扇形の中心角θ２は、例えば１５°である。
図４（ｂ）に示すように、左領域は、領域Ｂ１，…，Ｂ４で構成される。当該左領域とは、撮像手段１２０によって撮像される３つの領域のうち、室内機１００に向かって左側の領域である。なお、領域Ｂ１，…，Ｂ４の中心角θ２の合計（１５°×４＝６０°）は、撮像手段１２０の視野角に等しい。

中央領域は、領域Ｂ４，…，Ｂ７で構成される。当該中央領域とは、撮像手段１２０によって撮像される３つの領域のうち、中央に位置する領域である。ちなみに、領域Ｂ４は、左領域に属するとともに、中央領域にも属する。このように、左領域の右端に位置する領域Ｂ４と、中央領域の左端に位置する領域Ｂ４とを共通にすることで、人体の検出漏れなどを防止している。
右領域は、領域Ｂ７，…，Ｂ１０で構成される。前記した領域Ｂ４と同様の理由により、領域Ｂ７は、中央領域に属するとともに、右領域にも属するように設定される。

撮像手段１２０によって左領域→中央領域→右領域（又はその逆順序）のように順次撮像することで、空調室内において平面視で角度θ１（例えば、１５０°）の領域を撮像できる。
ちなみに、前記した上下方向に連なる領域Ａ１，…，Ａ５と、左右方向に連なる領域Ｂ１，…，Ｂ１０とによって、空調室内は仮想的に５０（＝５×１０）個の領域に分割される。制御手段１３０は、これら５０個の領域における活動量の分布に応じて、左右風向板１０４及び上下風向板１０５の角度を調整する。

＜空調制御処理の概要＞
図５は、制御手段が実行する空調制御処理の概要を示す説明図である。図５に示す時刻ｔ０は、人体検出に基づく空調制御の開始時刻である。また、図５は、左から右に向かうにつれて時間が経過するように記載している。
前記したように、制御手段１３０は、撮像手段１２０を往復させることによって、左領域→中央領域→右領域→中央領域→左領域→…のように空調室内を順次撮像する（撮像領域Ｇ１を参照）。

時刻ｔ０において空調制御を開始すると、制御手段１３０は、例えば１ｓｅｃごとに左領域（領域Ｂ１，…，Ｂ４：図４（ｂ）参照）を３０回撮像する。そして、当該撮像結果を用いて左領域の在室者の人数、位置、及び活動量を算出し、記憶手段１４０に格納する（領域判定α１_Ｌ：符号Ｇ２を参照）。

次に、時刻ｔ１において制御手段１３０は、撮像手段１２０を右向きに回動させ、例えば１ｓｅｃごとに中央領域（領域Ｂ４，…，Ｂ７：図４（ｂ）参照）を３０回撮像する。そして、当該撮像結果を用いて中央領域の在室者の人数、位置、及び活動量を算出し、記憶手段１４０に格納する（区間判定α１_Ｍ：符号Ｇ２を参照）
次に、時刻ｔ２において制御手段１３０は、撮像手段１２０をさらに右向きに回動させ、例えば１ｓｅｃごとに右領域（領域Ｂ７，…，Ｂ１０：図４（ｂ）参照）を３０回撮像し、右領域の在室者の人数、位置、及び活動量を算出し、記憶手段１４０に格納する（区間判定α１_Ｒ：符号Ｇ２を参照）。

このように制御手段１３０は、撮像手段１２０を右回りに回動させて左・中央・右領域を順次撮像し、撮像によって取得される画像情報を用いて各領域に存在する人体の活動量などを算出する（１回目の撮像：符号Ｇ３を参照）。

また、制御手段１３０は、左・中央・右領域のそれぞれについて算出した在室者の人数、位置、及び活動量を記憶手段１４０から読み出し、空調室内に存在する全在室者の人数、位置、及び活動量を算出する（最終判定β１：符号Ｇ４を参照）。なお、人体検出処理などの詳細については、後記する。
さらに、制御手段１３０は、１回目の検出処理が終了するまでは、左右風向板１０４及び上下風向板１０５を全幅で回動させる（符号Ｇ６，Ｇ７を参照）。

１回目の撮像（左・中央・右領域）が完了すると、制御手段１３０は、検出した在室者の人数に応じて表示ランプ（図示せず）を点灯させる（符号Ｇ５を参照）。例えば、制御手段１３０は、室内機１００の所定箇所に配置された３個の表示ランプ（図示せず）を、在室者が１人の場合は１個、２〜３人の場合は２個、４人以上の場合は３個点灯させる。
これによって、ユーザ（つまり、在室者）は、制御手段１３０が適切に在室者を検出していることを容易に確認できる。

さらに、制御手段１３０は、１回目の処理結果に応じて左右風向板１０４（符号Ｇ６を参照）、及び上下風向板１０５（符号Ｇ７を参照）を制御する際のパラメータを更新し、それぞれの風向を制御する。なお、図５では省略したが、制御手段１３０は、１回目の処理結果に応じて送風ファン１０３の回転速度も制御する。
そして、１回目の人体検出処理に応じた風向制御を行いつつ、制御手段１３０は時刻ｔ３〜ｔ５において２回目の人体検出処理を実行する。２回目の人体検出処理を行う際、制御手段１３０は撮像手段１２０を左回りに回動させ、右・中央・左領域を順次撮像する（符号Ｇ３を参照）。

ここで、２回目の最初に撮像する右領域の画像情報は、１回目に撮像した右領域の画像情報（３０枚分の画像）をそのまま用いる。これによって、撮像手段１２０を往復運動させつつ、空調室内を連続的かつスムーズに撮像できる。
２回目以後の撮像（右・中央・左領域）の結果を用いた空調制御は、前記した１回目の撮像を行う場合と同様である。このように制御手段１３０は、右・中央・左領域の画像情報を順次取得して人体検出処理を実行し、その検出結果を空調制御に反映させる。

＜人体検出結果を用いた空調制御処理＞
図６は、制御手段が行う処理の流れを示すフローチャートである。なお、図６の処理は、例えば、人体検出を行う運転モードがユーザによって選択され、リモコンＲｅから室内機１００のリモコン受信部Ｑ（図１参照）に所定の指令信号が入力されることによって開始される。
また、図６に示す「ＳＴＡＲＴ」時は、前記した図５に示す時刻ｔ０に対応し、撮像手段１２０は、空調室内の左領域を撮像する向きであるとする。

ステップＳ１０１において制御手段１３０は、ｎの値を１に設定し（ｎ＝１）、記憶手段１４０に格納する。ちなみに、ｎの値は、撮像手段１２０から画像情報が入力されるたびに逐次インクリメントされる（Ｓ１１１）。
ステップＳ１０２において制御手段１３０は、撮像手段１２０から画像情報の入力を受け付ける。撮像手段１２０から入力される画像情報は、例えば、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号である。当該画像情報は、画素を特定するピクセル数（縦方向・横方向）と、画素値と、を含んでいる。

ステップＳ１０３において制御手段１３０は、撮像手段１２０から入力される画像情報から、空調室内に存在する在室者の人数及び位置を検出する。
制御手段１３０は、まず、撮像手段１２０から入力される画像情報を用いて人体の頭部及び肩部を検出する。当該検出処理は、例えば、エッジ抽出処理及びパターンマッチングによって実行できる。

次に、制御手段１３０は、検出した人体ごとに顔中心の位置を算出するとともに、頭部の大きさ（縦方向の長さ）Ｄ０を算出する。そして、制御手段１３０は、前記算出結果を、検出時の時刻情報及び所定の識別情報と対応付けて、記憶手段１４０に格納する。
また、制御手段１３０は、検出した人体の数（つまり、人数）と検出時の時刻情報とを対応付けて記憶手段１４０に格納する。

次に、図６のステップＳ１０４において制御手段１３０は、座標変換処理を実行する。
図７（ａ）は、光軸Ｐと垂直面Ｓとの関係を示す説明図である。図７（ａ）に示すように、撮像手段１２０の光軸Ｐは、水平面に対して俯角εを有している。垂直面Ｓは、光軸Ｐに垂直であるとともに、在室者の顔中心を通る仮想平面である。距離Ｌは、撮像手段１２０が有するレンズ（図示せず）の焦点１２０ａと、在室者の顔中心との距離である。
なお、前記したように、室内機１００が設置される壁面Ｗとレンズの焦点１２０ａとの距離はΔｄである。

図７（ｂ）は、画像面に撮像される画像と、実空間に存在する在室者との関係を示す説明図である。図７（ｂ）に示す画像面Ｒは、撮像手段１２０が有する複数の受光素子（図示せず）を通る平面である。算出した頭部の大きさＤ０に対応する縦方向の画角γ_ｙは、以下に示す（数式１）で表される。ちなみに、角度β_ｙ[deg/pixel]は、１ピクセル当たりの画角（ｙ方向）の平均値であり、既知の値である。

そうすると、レンズ（図示せず）の焦点１２０ａから顔中心までの距離Ｌ[m]は、顔の縦方向の長さの平均値をＤ１[m]（既知の値）とすると、以下に示す（数式２）で表される。前記したように、俯角εは、レンズの光軸が水平面となす角度である。

図７（ｃ）は、レンズの焦点から顔中心までの距離Ｌと、画角δ_ｘ，δ_ｙとの関係を示す説明図である。
画像面Ｒの中心から画像上の顔中心までのＸ方向、Ｙ方向の画角をそれぞれδ_ｘ，δ_ｙとすると、これらは以下に示す（数式３）、（数式４）で表される。ここで、ｘ_ｃ，ｙ_ｃは、画像内の人体中心の位置（画像内でのＸ座標、Ｙ座標）である。また、Ｔ_ｘ[pixel]は撮像画面の横サイズであり、Ｔ_ｙ[pixel]は撮像画面の縦サイズであり、それぞれ既知の値である。

したがって、実空間における人体中心の位置は、以下に示す（数式５）〜（数式７）によって表される。

再び、図６に戻って説明を続ける。ステップＳ１０５において制御手段１３０は、ノイズ除去処理１を実行する。すなわち制御手段１３０は、前記した人体中心の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が、適切に在室者を検出した場合には想定されない値であったとき、誤検出（つまり、ノイズ）であると判定し、これに対応する画像情報を削除する。
例えば、Ｙ≦０である場合や（通常、人体中心が水平面よりも上方に位置することはない）、Ｙ≧２である場合（通常、人体中心が床面よりも下方に位置することはない）の画像情報を削除する。前記ノイズの例として、テレビ画面やポスターに映っている人物が挙げられる。
このように、誤検出した場合の画像情報を早期に削除することで、移動軌跡推定処理（Ｓ１０９）などを行う際の演算量を低減できる。

次に、ステップＳ１０６において制御手段１３０は、ステップＳ１０５の処理によって残った人体の位置座標と、過去に撮像した人体の位置情報と、で想定される全ての組み合わせについて移動距離を算出する。例えば、図９（ａ）に示す検出結果として、所定時刻に人体が位置Ａ及びＢにあり、次の撮像で人体が位置Ｃにあり、さらに次の撮像で人体が位置Ｄ及びＥにあったとする。

今回の撮像によって位置Ｃを検出した場合、制御手段１３０は、過去に検出した位置Ａ，Ｂと、今回検出した位置Ｃとの間で想定される全ての組み合わせについて、移動距離を算出する。すなわち、制御手段１３０は、在室者が位置Ａから位置Ｃに移動した場合の距離Ｌ_ＡＣと、位置Ｂから位置Ｃに移動した場合の距離Ｌ_ＢＣとを算出する。なお、本実施形態では撮像を１ｓｅｃごとに行っているため、距離Ｌ_ＡＣ，Ｌ_ＢＣを移動速度とみなすことができる（他の移動距離についても同様である）。

このように、制御手段１３０は、今回検出した一つ又は複数の人体と、過去に検出した一つ又は複数の人体と、の想定される全ての組み合わせについて移動速度を算出する。なお、この時点において、今回検出した人体と過去に検出した人体との対応関係は判明していない。

次に、ステップＳ１０７において制御手段１３０は、ノイズ除去処理２を実行する。すなわち、制御手段１３０は、移動距離が所定値以上となる組み合わせを、移動軌跡の推定対象から除外する。
図８は、在室者の移動速度と活動量との関係を示すグラフである。図８に示すグラフの横軸は、在室者の移動速度[m/s]であり、縦軸は在室者の活動量[W/m²]である。図８に示すように、すなわち、移動速度が０．５m/s未満の領域において活動量は１（在室者は概ね静止している）である。また、移動速度が０．５m/s以上の領域において活動量は、移動速度に略比例して増加する。
ちなみに、図８に示す情報（移動速度と活動量との対応関係）は、予め記憶手段１４０（図３参照）に格納されている。

また、在室者が１．５[m/s]以上の速度で移動することは稀であるため、当該領域を無効領域（図８の斜線部分）とした。したがって、ステップＳ１０７において制御手段１３０は、移動距離が１．５[m/s]以上となる組み合わせ（今回の検出結果と、過去の検出結果との組み合わせ）を、処理対象から除外する。
このように、所定条件を満たす組み合わせを予め除去することによって、過去に検出できなかった別の人体との取り違いを防止できる。また、後記する移動軌跡推定処理を行う際の演算負荷を軽減できる。

次に、ステップＳ１０８において制御手段１３０は、活動量を算出する。すなわち、制御手段１３０は、移動速度と活動量との対応関係を示す情報（図８参照）を参照し、ステップＳ１０６で算出した各移動距離（ただし、Ｓ１０７の処理で残ったもの）に対応して活動量を算出する。
なお、この時点においても、今回検出した人体と過去に検出した人体との対応関係は判明していない。

次に、ステップＳ１０９において制御手段１３０は、移動軌跡推定処理（トラッキング）を実行する。すなわち、制御手段１３０は、候補となる複数の移動軌跡の中から在室者の実際の移動軌跡を推定する。なお、図９（ａ）で示す例では、検出した人体の移動軌跡として次の２通りが考えられる。
１．在室者（１人目）が、位置Ａから位置Ｃに移動した。
２．在室者（２人目）が、位置Ｂから位置Ｃに移動した。

制御手段１３０は、今回検出される人体の位置と、過去に検出された一つ又は複数の人体の位置と、の想定される組み合わせのうち、対応する活動量が最小となる組み合わせを特定する。
すなわち、制御手段１３０は、前記した１，２のいずれが正しいかを、距離Ｌ_ＡＣに対応する活動量Ｍ_ＡＣと、距離Ｌ_ＢＣに対応する活動量Ｍ_ＡＣとの大小を比較することによって判定する。前記したように、本実施形態では撮像を１ｓｅｃごとに行っているため、距離Ｌ_ＡＣ，Ｌ_ＢＣを移動速度とみなすことができる。また、図８より、移動速度と活動量とは正の相関を有する。したがって、活動量の大小は、移動距離の長短にそのまま対応する。

例えば、図９（ａ）に示す距離Ｌ_ＡＣと距離Ｌ_ＢＣとを比較すると、距離Ｌ_ＡＣのほうが短い（Ｌ_ＡＣ＜Ｌ_ＢＣ）。したがって、活動量Ｍ_ＡＣと活動量Ｍ_ＢＣとを比較すると、活動量Ｍ_ＡＣのほうが小さくなる（Ｍ_ＡＣ＜Ｍ_ＢＣ）。
制御手段１３０は、相対的に小さい活動量を与える移動軌跡を、在室者の実際の移動軌跡であると推定する。すなわち、制御手段１３０は、位置Ａから位置Ｃに１人目の人体が移動したと推定し（図９（ｂ）参照）、当該位置（Ａ→Ｃ）と活動量Ｍ_ＡＣとを対応付けて記憶手段１４０に格納する。
このように、最も距離の短い移動軌跡を実際の移動軌跡であると推定することによって、適切かつ容易に移動軌跡を特定できる。

ちなみに、前回の撮像で位置Ｂに存在した２人目の人体に対応する人体が、今回の撮像では検出されていない（図９（ｂ）参照）。この場合、制御手段１３０は、位置Ｂと撮像時刻とを対応付け、後の移動軌跡推定処理の候補として記憶手段１４０に格納する。このように、今回検出漏れした可能性がある候補は、次回から所定回数（例えば、５回）の撮像が終わるまで残しておく。

次の撮像において図９（ａ）に示す位置Ｄ，Ｅで人体を検出すると、制御手段１３０は、距離Ｌ_ＣＤ、距離Ｌ_ＣＥ、距離Ｌ_ＢＤ、及び距離Ｌ_ＢＥにそれぞれ対応する活動量の大小を比較する。ここでは、移動軌跡推定処理の候補として、前記した位置Ｂが記憶手段１４０から読み出される。
図９（ａ）に示すように、移動距離の長短は、Ｌ_ＣＤ＜Ｌ_ＣＥ＜Ｌ_ＢＥ＜Ｌ_ＢＤとなっている。したがって、対応する活動量の大小は、Ｍ_ＣＤ＜Ｍ_ＣＥ＜Ｍ_ＢＥ＜Ｍ_ＢＤとなる。そして、制御手段１３０は、相対的に小さい活動量を与える移動軌跡、つまり、Ｃ→Ｄと活動量Ｍ_ＣＤとを対応付けて記憶手段１４０に格納する。

そうすると、１人目の人体はＡ→Ｃ→Ｄのように移動したと推定される(図９（ｂ）参照)。したがって、制御手段１３０は、Ｂ→Ｄの移動、及びＣ→Ｅの移動を移動軌跡の推定対象から除外する。その結果、制御手段１３０は、２人目の人体が位置Ｂ→□→Ｅのように移動したと推定する（図９（ｂ）参照）。
このようにして、制御手段１３０は、撮像手段１２０から画像情報が入力されるたびに在室者を検出し、その移動軌跡を推定する。

なお、移動軌跡を推定する際、過去に検出された一つ又は複数の人体に関して、前記過去の検出時までの活動量が小さい人体から順に移動軌跡を推定することが好ましい。ここで、「前記した過去の検出時までの活動量」は、前々回から前回までの移動に伴う活動量であってもよいし、それより前の移動も考慮して現在に近づくほど重み付けした活動量の和であってもよい。

一般に、人間は急に動作速度を変えることはできない。例えば、過去に動いていなかった人体は、現在でも動きがないか、又は動きがあったとしても移動距離が比較的短い可能性が高い。また、過去に動いていた人体は、現在も動き続けている可能性が高い。
活動量の小さい人体から順に、移動軌跡を推定することによって、過去の動作履歴を活動量に反映させ、より効率的かつ適切に移動軌跡を推定できる。

別の例として、図１０（ａ）に示すように、所定時刻に人体が位置Ａ及びＢで検出され、次の撮像で人体が位置Ｃ，Ｄで検出され、さらに次の撮像で人体が位置Ｅ及びＦで検出されたとする。
また、図１０に示す距離Ｌ_ＡＤ，Ｌ_ＢＤ，Ｌ_ＤＥ，Ｌ_ＤＦは、それぞれ１．５m以上である（つまり、移動速度が１．５m/s以上である）とする。

この場合、前記したステップＳ１０７のノイズ除去処理２（図６参照）において、移動速度が１．５m/s以上であるＡ→Ｄ、Ｂ→Ｄ、Ｄ→Ｅ、及びＤ→Ｆの組み合わせは、移動軌跡の候補から除外される。
したがって、制御手段１３０は、図９（ａ）の場合と同様の方法を用いて、１人目がＡ→Ｃ→Ｅのように移動し、２人目がＢ→□→Ｅのように移動したと推定する（図１０（ｂ）参照）。また、位置Ｄで検出した人体については、前記二者とは異なる人体（３人目）であると推定し（図１０（ｂ）参照）、記憶手段１４０に格納する。

なお、図６に示すステップＳ１０２〜Ｓ１１０は、図５に示す時刻ｔ０〜ｔ１（左領域の撮像：符号Ｇ３参照）で実行するＮ回の撮像うち、１回ぶんの画像情報を用いた処理に相当する。

次に、図６のステップＳ１１０において制御手段１３０は、ｎ＝Ｎであるか否かを判定する。なお、Ｎは予め設定された値（例えば、Ｎ＝３０）であり、左・中央・右領域のそれぞれにおいて室内を撮像する回数である。
ｎ＝Ｎである場合（Ｓ１１０→Ｙｅｓ）、制御手段１３０の処理はステップＳ１１２に進む。一方、ｎ＝Ｎでない、つまりｎ＜Ｎである場合（Ｓ１１０→Ｎｏ）、制御手段１３０の処理はステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１において制御手段１３０は、ｎの値をインクリメントし、ステップＳ１０２の処理に戻る。

次に、ステップＳ１１２において制御手段１３０は、以下のようにして領域判定処理αを実行する（図５に示す領域判定α１_Ｌに対応）。
すなわち、制御手段１３０は、在室者の人数を、途中で見失った人体、及び最後まで追跡できた人体のうち、その検出率が２０％以上である人体の数とする。図１０（ｂ）に示す例では、１人目の検出回数は３０回の撮像のうち２７回であり、検出率は９０％である。同様に、２人目の検出率は５０％であり、３人目の検出率は１０％（＜２０％）である。
したがって、制御手段１３０は、３人目を誤検出であった（又は、途中で空調室内から退出した）とみなし、処理の対象外とする。

また、３０回の撮像のうち連続して５回検出できなかった人体についても、制御手段１３０は誤検出であった（又は、途中で空調室内から退出した）とみなし、処理の対象外とする。
また、制御手段１３０は、それぞれの在室者の位置を、その領域（今回は左領域）において最後に検出できた位置とする。
さらに、制御手段１３０は、ステップＳ１０９で推定した移動軌跡に対応する活動量に関し、現在時刻に近いほど重み付けして和を算出し、在室者の位置と対応付けて記憶手段１４０に格納する。

次に、ステップＳ１１３において制御手段１３０は、左・中央・右領域の全てを所定回数Ｎ回ずつ撮像したか否かを判定する。左・中央・右領域の全てを所定回数Ｎ回ずつ撮像した場合（Ｓ１１３→Ｙｅｓ）、制御手段１３０の処理はステップＳ１１５に進む。一方、左・中央・右領域のうち少なくとも一つを撮像していない場合、制御手段１３０の処理はステップＳ１１４に進む。
ステップＳ１１４において制御手段１３０は、撮像手段１２０を所定角度だけ回動させ、次の領域の撮像を開始し、ステップＳ１０１の処理に戻る。例えば、左領域の撮像が完了した場合、制御手段１３０は撮像手段１２０を右向きに回動させ、中央領域の撮像を開始する。

ステップＳ１１５において制御手段１３０は、以下のようにして最終判定βを実行する（図５に示す１回目の最終判定β１に対応）。
すなわち、左・中央・右領域で取得した活動量を、それぞれの位置に対応付けて重ね合わせる。なお、検出領域が重なっている領域Ｂ４，Ｂ７（図４（ｂ）参照）の両方で人体が検出され、かつ、人体の間隔が所定距離（例えば、２ｍ）以内の場合、制御手段１３０は同一人物であると判定する。
この場合、検出時からの経過時間が短いほうを採用し、重複したぶん人数を減らす。

このように、制御手段１３０は、空調室内における活動量（過去から現在までの活動量について重み付けされたもの）を、ステップＳ１１５の位置情報と対応付けることによって、活動量の分布を正確に把握できる。
さらに制御手段１３０は、前記した上下方向の５つの領域（図４（ａ）参照）と、左右方向の１０個の領域（図４（ｂ）参照）とによって区画される５０（＝５×１０）の各領域と、前記した活動量の分布とを対応付けて、記憶手段１４０に格納する。

次に、図６のステップＳ１１６において制御手段１３０は、風向・風量の制御処理を実行する。つまり、制御手段１３０は、前記した５０個の領域における活動量の分布を参照し、当該分布に応じて左右風向板１０４及び上下風向板１０５の角度を制御する。また、空調室内における活動量の分布、体感温度の平均値、及び各種センサから入力される信号に応じて、送風ファン１０３の回転速度を調整する。

ちなみに、冷房運転を実行している場合、制御手段１３０は、活動量の大きい領域に向けて重点的に冷風を送風する。一方、暖房運転を実行している場合、制御手段１３０は、活動量の小さい領域に向けて重点的に温風を送風する。

図１１（ａ）は、活動量の分布に応じた上下方向の風向制御の説明図（側面図）である。冷房運転を実行する際、上下方向において図４（ａ）の領域Ａ１での活動量が相対的に大きい場合、制御手段１３０は次のように風向を制御する。すなわち、制御手段１３０は、図１１（ａ）の符号ｃ１で示す方向に冷風を送風するように、上下風向板１０５を回動させる。
同様に、上下方向において図４（ａ）の領域Ａｎ（ｎ＝２，…，５）での活動量が大きい場合、制御手段１３０は、符号ｃｎで示す方向に冷風を送風するように上下風向板１０５を回動させる。

一方、暖房運転を実行する際、上下方向において図４（ａ）の領域Ａｎ（ｎ＝１，…，５）での活動量が相対的に小さい場合、制御手段１３０は、図１１（ａ）の符号ｈｎで示す方向に温風を送風するように上下風向板１０５を回動させる。

図１１（ｂ）は、活動量の分布に応じた左右方向の風向制御の説明図（平面図）である。冷房運転を実行する際、左右方向において図４（ａ）の領域Ｂ１での活動量が相対的に大きい場合、制御手段１３０は、次のような制御を実行する。すなわち、制御手段１３０は、図１１（ａ）の符号ｆ１で示す方向に重点的に冷風を送風するように上下風向板１０５を回動させる。
同様に、左右方向において図４（ａ）の領域Ａｎ（ｎ＝２，…，１０）での活動量が大きい場合、制御手段１３０は、符号ｆｎで示す方向に重点的に冷風を送風するように左右風向板１０４を回動させる。

一方、暖房運転を実行する際、左右方向において図４（ａ）の領域Ａｎ（ｎ＝１，…，１０）での活動量が相対的に小さい場合、制御手段１３０は、図１２（ａ）の符号ｆｎで示す方向に重点的に温風を送風するように左右風向板１０４を回動させる。
このように、空調室内の活動量の分布、及び空調モードに応じて上下風向板１０５、左右風向板１０４の向きを制御する。

＜効果＞
本実施形態に係る空気調和機Ａによれば、撮像手段１２０から入力される画像情報を用いて人体検出を行うことによって、在室者の検出確率を高めることができる。
例えば、前記した特許文献１に記載の技術のように、顔検出機能を用いることによって在室者を検出する場合、顔検出を行うために高い解像度の撮像手段を用いても在室者の検出確率が低くなってしまう。この場合、撮像手段を用いて所定時間（例えば、１ｓｅｃ）ごとに室内を撮像しても在室者の移動軌跡を適切に推定できず、顔検出の結果が空調制御に有効に反映されない。

これに対して、本実施形態に係る空気調和機Ａによれば、在室者の顔の向きによらず、また、逆光であるか否かに関わらず、人体（在室者の上半身）を高確率で検出できる。このように、人体検出を使用することによって検出確率を高め、個人を特定することなく移動軌跡の推定（トラッキング）を適切に行うことができる。
また、人体検出を行う場合、顔検出を行う場合よりも低い解像度で対応できる。したがって、撮像手段１２０にかかるコストを低減できる。

また、本実施形態において制御手段１３０は、今回検出した人体の位置と、過去に検出した複数の人体の位置とで想定される組み合わせのうち、対応する活動量が最小となる組み合わせを順次特定して移動軌跡を推定することとした。
このように、活動量の小さい組み合わせ（つまり、単位時間当たりの移動距離が短い組み合わせ）から移動軌跡を順次特定することによって、適切かつ効率的に移動軌跡を推定できる。

また、本実施形態では、人体中心（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が所定範囲に位置する場合や、人体の移動速度が１．５m/s以上である場合、制御手段１３０はこれらを処理対象から除外する（Ｓ１０５，Ｓ１０７：図６参照）。
これによって、誤検出を防止するとともに、その後の移動軌跡推定処理などに要する演算量を低減できる。

また、本実施形態によれば、撮像手段１２０を左右方向に往復させて部屋全体を撮像し、右回りで撮像手段１２０を回動させて撮像した右領域の画像情報を、次に撮像手段１２０を左回りに回動させて撮像する際にそのまま用いる（左領域も同様である）。したがって、撮像手段１２０を往復運動させつつ、空調室内を連続的かつスムーズに撮像できる。

また、本実施形態によれば、人体の移動軌跡を推定する（トラッキングを行う）ことによって、検出した人体それぞれの活動量を時間的に連続して検出することができる。したがって、検出したそれぞれの人体の活動量及び体感温度を適切に推定し、人体の位置と対応付けて空調制御に適切に反映させることができる。
例えば、暖房運転時に活動量が小さい（体感温度が低い）人体に向けて重点的に温風を送風するように、送風ファン１０３の回転速度、左右風向板１０４の角度、及び上下風向板１０５の角度を制御する。これによって、体感温度の平均値よりも体感温度の低い在室者の快適性を保ちながら、設定温度を体感温度の平均値に応じて低くすることで消費電力を低減し、節電することができる。

≪変形例≫
以上、本発明に係る空気調和機Ａについて前記実施形態により説明したが、本発明の実施態様はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、前記実施形態では、活動量に基づいて移動軌跡を推定する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、人体の移動距離を直接的に用いることによって、移動軌跡を推定してもよい。

前記したように、所定時間当たりの人体の移動距離（つまり、移動速度が速いほど）とは、活動量とは正の相関がある（図８参照）。したがって、今回検出される人体の位置と、過去に検出された一つ又は複数の人体の位置と、の想定される組み合わせのうち、対応する移動距離が最小となる組み合わせを、今回検出される一つ又は複数の人体ごとに順次特定することで移動軌跡を推定できる。
また、移動軌跡を推定する際、過去に検出された一つ又は複数の人体に関して、当該過去の検出時までの移動距離（移動速度）が小さい人体から順に移動軌跡を推定してもよい。これによって、過去の動作履歴を反映させ、効率的かつ適切に移動軌跡を推定できる。

また、人体検出部１３１による検出結果を用いることによって、空調室内における在室者の密度（単位面積当たりに存在する人数）を求めることができる。在室者の体感温度は、活動量の他、前記した密度によっても変動する（密度と正の相関を有する）。この場合、制御手段１３０は、空調室内（左・中央・右領域）を撮像するたびに、室内に存在する人体の密度分布を算出し、当該密度を在室者の体感温度に反映させる。

例えば、暖房運転を行う際、前記密度によって在室者の体感温度が比較的高くなっていると推定した場合、制御手段１３０は、体感温度の上昇を相殺するように設定温度を低くし、圧縮機（図示せず）の回転速度を低下させる。これによって、在室者の快適性を保ちつつ、電力消費を低減することができる。
また、制御手段１３０が、上下風向板１０５及び左右風向板１０４の回動角度を調整し、人体の密度が高い領域を避けるように送風するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、撮像手段１２０（視野角６０°）を回動させることによって左・中央・右領域を順次撮像し、平面視で１５０°の領域を撮像する場合について説明したが、これに限らない。
撮像手段１２０が十分な視野角を有する場合、撮像手段１２０を回動させることなく人体検出処理を行うことができる。この場合の移動軌跡の推定処理方法は、前記実施形態と同様の方法で行うことができる。

また、前記実施形態では、撮像手段１２０を室内機１００の固定部１１１に設置する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、空調室内を撮像できるのであれば、撮像手段１２０を室内機１００の他の箇所に設置してもよい。
また、前記各実施形態では、移動軌跡推定処理の結果に応じて、送風ファン１０３の回転速度、左右風向板１０４の角度、及び上下風向板１０５の角度を変更する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、送風ファン１０３の回転速度、左右風向板１０４の角度、及び上下風向板１０５の角度のうち少なくとも一つを変更してもよい。
また、移動軌跡推定処理の結果に応じて空気調和機Ａの設定温度を適宜変更し、これに伴って圧縮機（図示せず）に設置されるモータ（図示せず）の回転速度を変更してもよい。

Ａ 空気調和機
１００ 室内機
１０３ 送風ファン
１０３ａ 送風ファン駆動部
１０４ 左右風向板
１０４ａ 左右風向板駆動部
１０５ 上下風向板
１０５ａ 上下風向板駆動部
１２０ 撮像手段
１２０ａ 焦点
１３０ 制御手段
１３１ 人体検出部（人体検出手段）
１３２ 座標変換部
１３３ 移動距離算出部
１３４ 活動量算出部
１３５ 移動軌跡推定部（移動軌跡推定手段）
１３６ 体感温度推定部
１３７ 駆動制御部（空調制御変更手段）
１４０ 記憶手段

Claims (5)

1. 室内機が設置される室内を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段から所定時間ごとに入力される画像情報に基づいて、人体の位置を検出する人体検出手段と、
   前記人体検出手段によって今回検出される一つ又は複数の人体の位置と、過去に検出された一つ又は複数の人体の位置と、の想定される組み合わせについて、それぞれに対応する移動距離又は活動量を比較し、当該比較の結果に基づいて人体の移動軌跡を推定する移動軌跡推定手段と、
   前記移動軌跡推定手段によって推定される移動軌跡に応じて空調制御を変更する空調制御変更手段と、を備え、
   前記移動軌跡推定手段は、
   前記移動軌跡を推定する際、前記過去に検出された一つ又は複数の人体に関して、前記過去の検出時までの活動量が小さい人体から順に移動軌跡を推定すること
   を特徴とする空気調和機。
2. 前記移動軌跡推定手段は、
   今回検出される人体の位置と、過去に検出された一つ又は複数の人体の位置と、の想定される前記組み合わせのうち、対応する移動距離又は活動量が最小となる組み合わせを、過去に検出された一つ又は複数の人体ごとに順次特定することによって、前記移動軌跡を推定すること
   を特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記移動軌跡推定手段は、
   前記移動軌跡を推定する際、前記移動距離が所定値以上となる組み合わせを、移動軌跡の推定対象から除外すること
   を特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
4. 前記空調制御変更手段は、
   前記移動軌跡推定手段によって推定される移動軌跡に応じて、送風ファンの回転速度、左右風向板の角度、及び上下風向板の角度のうち少なくとも一つを変更すること
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の空気調和機。
5. 室内機が設置される室内を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段から所定時間ごとに入力される画像情報に基づいて、人体の位置を検出する人体検出手段と、
   前記人体検出手段によって今回検出される一つ又は複数の人体の位置と、過去に検出された一つ又は複数の人体の位置と、に基づいて、人体の活動量を算出する活動量算出手段と、
   前記活動量算出手段によって算出される活動量に応じて空調制御を変更する空調制御変更手段と、を備え、
   前記活動量算出手段は、
   前記活動量を算出する際、前記過去に検出された一つ又は複数の人体に関して、前記過去の検出時までの活動量が小さい人体から順に活動量を算出すること
   を特徴とする空気調和機。

Images