JP5843398B2

JP5843398B2 - エッジ検出による機器制御方法

Info

Publication number: JP5843398B2
Application number: JP2012278302A
Authority: JP
Inventors: 守谷口
Original assignee: 守谷口
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2032-12-20
Also published as: JP2014123212A

Description

本発明は、エッジ検出を利用して照明器具や浴槽管理装置等の種々の機器を制御する方法に関する。

例えば、一般家庭の寝室における就寝時の照明としては、照明器具に付属の豆電球を点灯させておくか、或いは照明器具を全く点灯させずに真っ暗な状態としておくのが通常である。

前記いずれの夜間就寝照明時においても、就寝している人が起きてトイレに行ったり、水を飲みに台所へ行ったりする際には、それらの移動の安全を確保するために寝室の照明器具を点灯させて明るい状態にする必要があるが、豆電球による薄暗い状態や真っ暗な状態で照明器具を点灯させなければならず、不便である。より具体的には、寝ていた人が上体を起こすか、或いは更に立ち上がって照明器具のスイッチを入れる必要がある。また照明器具用のリモコンがある場合でも暗闇でリモコンをなかなか探し出せないこともあり、また寝室の照明器具を点灯させた状態で寝てしまった場合にはエネルギーおよび電気料金の浪費となる。

更に、照明器具を点灯させてもその照度が高すぎて目がくらんで不快感を生じたり、その際の急激な明るさによって目が覚めてしまうという問題がある。

またこのような問題に対処するために、寝室における人の状態を検知して自動的に照明を制御する技術も知られている。

例えば、住宅内の出発地点から目標地点まで連続する経路を照明する照明器具と、該照明器具の点灯開始が入力されるスイッチと、点灯開始が入力された照明器具の照度を所定の最終強度まで徐々に上昇させる照度制御手段とを具備した住宅照明装置や、照明装置を切換制御する制御装置と、照明対象領域全体を一様に照明する全体照明手段と、前記照明対象領域の照度を検出する照度センサと、前記照明対象領域に人体が存在することを検出して人体検知信号を出力する人体検出手段を備え、前記照度センサが低照度検知信号を出力せず、かつ、前記人体検出手段が人体検知信号を出力しない場合は、前記全体照明手段を消灯し、前記照度センサが低照度検知信号を出力し、かつ、前記人体検出手段が人体検知信号を出力しない場合は、前記全体照明手段を低輝度点灯し、前記人体検出手段が人体検知信号を出力した場合、前記全体照明手段を点灯する寝室用照明装置の他、就寝者の発汗量等の人体の生理量を検出する生理量検出手段と、その検出結果に基づいて照明装置等の機器の電源をＯＮ／ＯＦＦ制御するコントローラ等を備えた機器コントロールシステムが知られている。

また、１フレームまたは１フィールド内における複数画素で表示される画像の動きを少なくとも１フレームまたは１フィールド前画面画素値と現フレームまたはフィールドの画面画素値とのフレームまたはフィールド差分を求め、このフレーム差分に基づいて検出する動き検出装置において、前記複数画素中の任意の注目画素と当該注目画素を含む水平走査線に対して所定角度傾斜した方向にある斜め方向画素との差分を画像端部の斜め方向エッジ差分として演算し、当該斜め方向エッジ差分と前記フレームまたはフィールド差分との関係から画像の動きを検出することを特徴とする動き検出装置も知られている。

特開平１０−５０４８４号公報特開平０５−２８３１７４号公報特開２００１−２１１９４号公報特開平０５−３４４５３８号公報

人の動きや状態に応じて照明を自動的に制御する前記いずれの照明装置についてもそれらの構造や制御が複雑であって、実際の製造には可なりの手間とコストがかかることが明らかである。

また特に、動き検出において、センサを使用するものの場合、基本的には、ある検知ポイントにおける移動体通過を検出することとなるため、就寝している人以外の何らかのものが僅かなに動いてもシステムが作動してしまうという不都合がある。

この他、斜め方向エッジ差分とフレームまたはフィールド差分との関係から画像の動きを検出することを特徴とする前述した動き検出装置の場合、検出処理が複雑且つ高度過ぎて、簡易な照明制御には不要且つ不向きであるというのが実情である。

本発明の目的は、照明制御等を行うにあたり、構造を複雑化させることなく、検出対象の状態に応じて簡単且つ安価に機器制御が行える方法を提供することにある。

請求項１記載の本発明は、カメラの撮影画像の二次微分および二値化によって得た二本のエッジ検出に基づく機器制御方法であって、ある基準とした位置における基準エッジと、検出対象となる人の位置における検出対象エッジとの距離を計算し、その距離に基づいて前記基準位置に対する検出対象である人の位置を判断し、その位置に基づいて機器を制御することを特徴とする機器制御方法である。

請求項２記載の本発明は、前記請求項１記載の機器制御方法について、二本のエッジが横方向であって、それらの距離が垂直方向のものである。

請求項３記載の本発明は、前記請求項１または請求項２記載の機器制御方法について、二本のエッジ検出がラプラシアンフィルタによる二次微分で行われるものである。

請求項４記載の本発明は、前記請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項記載の機器制御方法について、機器が照明器具であり、基準エッジがベットや床のエッジであり、検出対象エッジがベットや床上の人のエッジであることを特徴とするものである。

なお、この場合、ベットや床の上の人はマットや布団等の寝具を敷いているのが通常であり、したがって、ベット等の上に寝ている人のエッジとは、通常、その上にマットや布団を敷いて寝ている場合のエッジであるが、このような寝具を使用せずに、ベットや床等に直接寝ている人のエッジも含まれる。

請求項５記載の本発明は、前記請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項記載の機器制御方法について、機器が警報装置であり、基準エッジが浴槽または浴槽中の湯水面のエッジであり、検出対象エッジが浴槽に入った人のエッジであることを特徴とするものである。

本発明は、二本のエッジ検出によるものであるため、従来のように検出処理が複雑且つ高度過ぎるということがなく、また例えば使用するカメラも低画質のものでも良く、簡単かつ安価に各種機器の制御が行えるという格別の利点を有する。

しかも、本発明ではセンサによる点の検出ではなく、連続するエッジによる検出であるため、検出位置において、人以外の何らかの移動体が通過しただけで機器が作動してしまうといった不都合も解消される。

また、前記請求項４および請求項５記載の本発明では、基準エッジとなるベットや浴槽の位置が確定しているため、基準エッジが簡単且つ確実に得られ、これに基づく正確な機器制御が行える。

実施形態に係るエッジ検出の概要を示す全体図であって、ベット上の人が寝ている状態を示す。同じく実施形態に係るエッジ検出の概要を示す全体図であって、ベット上の人が起きている状態を示す。実施形態において、画素中の二本のエッジによる距離算出を示す図である。実施形態における照明器具制御の手順を示すフローチャートである。検出対象である人の動き検出のアルゴリズムを示す図であって、図１に対応するものである。検出対象である人の動き検出のアルゴリズムを示す図であって、図２に対応するものである。実施形態の制御を実現するための機能ブロック図である。エッジ検出手法の一例を示す図である。

次に、本発明を寝室の照明器具の制御に適用した場合の実施形態について、図面にしたがって説明するが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。

図１に示すように、ベットＢが置かれた寝室の天井に照明器具Ｌがあり、ベットＢ等の上に人Ｈがいる場合において、ベットＢ等の上面を基準エッジＥ１とし、人Ｈの姿勢を検出対象エッジＥ２とする。

そして、図１に示すように、人Ｈが寝ている状態ではベットＢ等の基準エッジＥ１に対して人Ｈの検出対象エッジＥ２がほぼ平行に且つ接近した状態となっており、この場合、両エッジＥ１・Ｅ２間の距離Ｄは僅かであって、変化がない。

一方、図２に示すように、人Ｈが起きた状態ではベットＢ等の基準エッジＥ１に対して人Ｈの検出対象エッジＥ２は、その上半身部分が基準エッジＥ１から徐々に離れた状態となり、この場合、人Ｈの臀部から頭部にかけて基準エッジＥ１に対する検出対象エッジＥ２の距離Ｄが大幅に増加することとなる。

本実施形態では、このように基準エッジＥ１に対する検出対象エッジＥ２の垂直方向の距離Ｄを測定することにより、人Ｈが寝ているのか、起きているのかを即座に判別し、両エッジＥ１・Ｅ２間の距離Ｄが均等に接近している場合には、人は寝ていると判断して照明器具Ｌの光量を徐々に下げ、基準エッジＥ１に対する検出対象エッジＥ２の距離Ｄが増加している場合には、起きている或いは起きようとしていると判断して照明器具Ｌの光量を徐々に上げていくという制御を行うのである。

図３に示すように、要するに、座標ＸＹにおいて、上述のエッジ検出による距離Ｄは、ベットＢ等の基準エッジＥ１と人Ｈの検出対象エッジＥ２との垂直方向におけるａｂ間の距離であり、その増減によって人Ｈの状態が判別されるのである。

すなわち、図３に示すように、基準エッジＥ１と検出対象エッジＥ２が接近しているか、または基準エッジＥ１に対して検出対象エッジＥ２が離れているかということである。

図４に示すように、本実施形態に係る照明器具Ｌの制御の手順を説明すると、ベットＢ等の上を撮影し（Ｓ４００１）、その画像データを二次微分してエッジを抽出し（Ｓ４００２）、抽出したエッジを二値化し（Ｓ４００３）、次にエッジ削減としてベットＢ等と人Ｈのエッジだけを残して検出し（Ｓ４００４）、ベットＢ等の基準エッジＥ１と人Ｈの検出対象エッジＥ２との距離Ｄを算出する（Ｓ４００５）。そして、その算出した距離Ｄとその直前の距離Ｄとを比較し（Ｓ４００６）し、その結果によってベットＢ等上の人Ｈが寝ているか、起きているか等を判断し（Ｓ４００７）、その判断結果に基づいて照明器具の制御信号を出力する（Ｓ４００８）。また、この制御信号によって、照明器具Ｌを単に所定の光量で点灯させたり、即座に消灯させるだけではなく、前述したように、徐々に光量を上げたり、徐々に光量を落としていくことで人Ｈに優しい寝室照明が実現され得る。

すなわち、前述した照明制御の手順のうち、前半はエッジ検出であり、後半が人Ｈの動き判断であり、動き検出アルゴリズムは、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、ベットＢ等上に人Ｈが寝ている状態では、ＸＹ軸上において、ベットＢ等の基準エッジＥ１と人ＨのエッジＥ２が接近しており、垂直方向の位置ａｂ間における距離Ｄは僅かである。一方、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＸＹ軸上において、ベットＢ上の人Ｈが起きた状態では、ベットＢ等の基準エッジＥ１から人ＨのエッジＥ２が離れ、垂直方向の位置ａｂ間における距離Ｄは大幅に増加し、このような垂直方向の距離検出によって人Ｈの姿勢を検出し、制御するのである。

次に、図７に示すように、本実施形態の照明制御に係るブロック図を説明すると、ベットＢ等を撮影するカメラ１と、その画像を記憶するメモリー２と、二次微分を行うラプラシアンフィルタ３と、エッジの二値化を行う二値化部４と、ベットＢと人Ｈとのある地点における距離Ｄを計算する距離計算部５と、その距離計算部５による計算結果に基づいて制御される照明器具６とを有する。

なお、前記ラプラシアンフィルタ３によるエッジ抽出は、本実施形態では、図８に示したように、上下左右の差分と、これに斜め方向を合わせた８近傍のマスターパターンで行う。

また、前述した本実施形態は、カメラと、マイコンやＣＰＵ並びに制御される照明器具等により実現される。

本実施形態は、本発明を寝室照明に適用した場合であるが、本発明は前述した基準エッジＥ１と検出対象エッジＥ２とによるエッジ検出を用いて、他の分野における種々の機器制御にも適用することができる。

例えば、本発明を浴室管理に適用しても良い。具体的には、浴槽内の湯水面を基準エッジＥ１とする一方、浴槽内に入っている人Ｈを検出対象エッジＥ２として前記実施形態と同様のエッジ検出を行うことにより、入浴中の老人などの状態を検知することができ、事故の危険を回避することもできる。

本発明によれば、二本のエッジ検出のみによって、検出対象の状態に応じた機器制御が簡単且つ安価に行えるため、照明制御等の住宅設備は勿論、その他の種々の分野において幅広い利用が期待できる。

Ｂベット
Ｈ人
Ｌ照明器具
Ｅ１基準エッジ
Ｅ２検出対象エッジ

Claims

カメラの撮影画像の二次微分および二値化によって得た二本のエッジ検出に基づく機器制御方法であって、ある基準とした位置における基準エッジと、検出対象となる人の位置における検出対象エッジとの距離を計算し、その距離に基づいて前記基準位置に対する検出対象である人の位置を判断し、その位置に基づいて機器を制御することを特徴とする機器制御方法。
二本のエッジが横方向であって、それらの距離が垂直方向のものである請求項１記載の機器制御方法。
二本のエッジ検出がラプラシアンフィルタによる二次微分で行われる請求項１または請求項２記載の機器制御方法。
機器が照明器具であり、基準エッジがベットまたは床のエッジであり、検出対象エッジがベットまたは床上の人のエッジであることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項記載の機器制御方法。
機器が警報装置であり、基準エッジが浴槽または浴槽中の湯水面のエッジであり、検出対象エッジが浴槽に入った人のエッジであることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項記載の機器制御方法。