JP6027796B2 - 転倒検出システム - Google Patents

Description

本発明は転倒検出システムに係り、特に、プレーナ型アクチュエータなどの二次元スキャナを用いた距離画像センサを用いて、簡単な処理で人物の転倒を確実に検出することを可能とした転倒検出システムに関するものである。

一般に、ビルや駅構内などには、エスカレータや動く歩道などが設置されており、このエスカレータなどにおいては、通常、係員などがいない場所で自動運転されることが一般的である。そのため、利用者が転倒した場合などにおいては、迅速に対応することができず、大変危険であるという問題があった。

そのため、従来すら、エスカレータの近くにカメラを設置しておき、そのカメラにより撮影される画像を用いて乗客の乗り出しや逆進などの挙動を検知するエスカレータ監視システムが開発されている。

このような支障物を検出する技術としては、従来から、例えば、エスカレータの全体を監視可能な場所に少なくとも２台のカメラを設置し、そのカメラにて撮影された各画像を画像処理装置に転送し、画像処理装置により、各画像から３次元の情報を取得し、その３次元情報を解析して、エスカレータを利用する乗客の位置を撮影範囲の奥行き方向を含めて検知するとともに、エスカレータの運行情報に基づいて、その乗客の挙動を検知するようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−０６４８２１号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の技術においては、人物の頭部に着目し、頭部の高さの変動に応じて人物の転倒を検出するものであるため、頭部を認識するために複雑な画像処理や判断が必要となるため、検知処理が複雑化してしまうという問題を有している。また、例えば、人物がしゃがみ込んだ場合になどを転倒と判断してしまうおそれがあり、人物の転倒を正確に検知することができないという問題を有している。また、検知スタート時の頭部の高さから一定時間の間に、転倒に相当する高さまでさがった場合に、人物が転倒したと判断するものであるため、時系列で転倒の解析を行わなければならず、アルゴリズムも複雑となってしまうという問題を有している。

さらに、前記従来の技術では、人物の頭部が検知を始めた高さから転倒したとする高さに変化することにより、人物の転倒を検知するものであるため、頭部の基準となる高さと現在の高さとの比較処理が必要であり、常に基準となる情報を確保する必要があり、やはり検知処理のアルゴリズムが複雑になるおそれがあるという問題をも有している。

本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、簡単な処理で人物の転倒を確実に検出することのできる転倒検出システムを提供することを目的とするものである。

本発明は前記目的を達成するために、請求項１の発明に係る転倒検出システムは、予め機械の動作により人物を進行させる進行方向が定められた検出エリアにおける各画素の距離値を検出する距離画像センサと、前記距離画像センサにより検出された各画素の距離値に基づいて人物の転倒を検出する転倒検出装置と、を備え、
前記転倒検出装置は、前記距離画像センサにより検出された人物の外形に基づいた直方体を設定し、前記直方体のうち高さ寸法と、前記検出エリアにおいて予め定められた人物の進行方向に対応する方向の奥行き寸法とのアスペクト比に基づいて人物の転倒を検出することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記距離画像センサは、前記所定の検出エリアに光を放射して各画素の距離値を検出することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２において、前記距離画像センサは、プレーナ型アクチュエータからなり、二次元領域に光を走査させる二次元スキャナを備えていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項において、前記転倒検出装置は、前記直方体の最高高さより人物の進行方向のみのアスペクト比の変化に着目して人物の転倒を検出することを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項において、前記転倒検出装置は、前記直方体の幅寸法を一定の寸法に設定し、この幅寸法を設定した直方体の高さ寸法と人物の進行方向に対応する方向の奥行き寸法とのアスペクト比に基づいて人物の転倒を検出することを特徴とする

請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項において、前記転倒検出装置は、前記直方体のアスペクト比の変化を時系列で比較して、人物の転倒を検出することを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項において、前記転倒検出装置は、前記距離画像センサにより、検出する距離値のうち地面から所定間隔をもった最低高さより上方の距離値のみを用いることを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項において、前記転倒検出装置により人物の転倒が検出された場合に、外部に報知する報知装置をさらに備えていることを特徴とする。

請求項９に係る発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項において、
前記距離画像センサは、エスカレータの近傍に設置され、前記転倒検出装置は、前記転倒検出装置により人物の転倒が検出された場合に、前記エスカレータの動作を停止することを特徴とする。

請求項１０に係る発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項において、
前記距離画像センサは、動く歩道の近傍に設置され、前記転倒検出装置は、前記転倒検出装置により人物の転倒が検出された場合に、前記動く歩道の動作を停止することを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、転倒検出装置により、予め機械の動作により人物を進行させる進行方向が定められた検出エリアにおいて距離画像センサにより検出された人物の外形に基づいた直方体を設定し、直方体のうち高さ寸法と検出エリアにおいて予め定められた人物の進行方向に対応する方向の奥行き寸法とのアスペクト比に基づいて人物の転倒を検出するようにしているので、従来のように、人物の頭部を解析して頭部の高さの変動に応じて人物の転倒を検出する必要がなく、複雑な画像処理や判断をすることなく、簡単な処理で人物の転倒を確実に検出することができる。また、人物の外形に基づいたアスペクト比に基づいて人物の転倒を検出するものであるため、人物がしゃがみ込んだ場合などでは、アスペクト比がしきい値を超えないので、人物が転倒したと誤って判断してしまうことを防止することができる。

請求項２に係る発明によれば、距離画像センサにより、所定の検出エリアに光を放射して各画素の距離値を検出するようにしているので、光の放射により検出した距離値に基づいて設定された直方体のアスペクト比に基づいて、人物の転倒を検出することができる。

請求項３に係る発明によれば、距離画像センサをプレーナ型アクチュエータとし、二次元領域に光を走査させる二次元スキャナを備えるようにしているので、プレーナ型アクチュエータによる光の走査により検出した距離値に基づいて設定された直方体のアスペクト比に基づいて、人物の転倒を検出することができる。

請求項４に係る発明によれば、転倒検出装置により、直方体の最高高さより人物の進行方向のみのアスペクト比の変化に着目して人物の転倒を検出するようにしているので、人物の進行方向に向かってアスペクト比に着目することにより、人物の後方への転倒を検出することができる。

請求項５に係る発明によれば、転倒検出装置により、直方体の幅寸法を一定の寸法に設定し、この幅寸法を設定した直方体の高さ寸法と人物の進行方向に対応する方向の奥行き寸法とのアスペクト比に基づいて人物の転倒を検出するようにしているので、直方体の幅寸法に設定することにより、人物の所持するかばんなど、人物以外の物体の検出を排除することができ、より適正に人物の転倒を検出することができる。

請求項６に係る発明によれば、転倒検出装置により、直方体のアスペクト比の変化を時系列で比較して、人物の転倒を検出するようにしているので、直方体の時間ごとのアスペクト比を比較する必要はあるものの、アスペクト比の変化を用いた転倒検出を行うことができるので、より正確な転倒検出を行うことができる。

請求項７に係る発明によれば、転倒検出装置により、距離画像センサにより検出する距離値のうち地面から所定間隔をもった最低高さより上方の距離値のみを用いるようにしているので、距離画像センサにより検出される距離値のうち、エスカレータのステップ部分などの不要部分を除去することができ、余分な距離値を排除して、適正に直方体の設定をすることができる。

請求項８に係る発明によれば、転倒検出装置により人物の転倒が検出された場合に、外部に報知する報知装置をさらに備えるようにしているので、人物が転倒したことを外部に報知することができ、安全性を高めることができる。

請求項９に係る発明によれば、距離画像センサをエスカレータの近傍に設置し、転倒検出装置により人物の転倒が検出された場合に、エスカレータの動作を停止するようにしているので、エスカレータの動作による転倒者の事故などを防止して、安全性を著しく高めることができる。

請求項１０に係る発明によれば、距離画像センサを動く歩道の近傍に設置し、転倒検出装置により人物の転倒が検出された場合に、動く歩道の動作を停止するようにしているので、動く歩道の動作による転倒者の事故などを防止して、安全性を著しく高めることができる。

本発明に係る転倒検出システムの実施形態を示す概略構成図である。 本発明に係る転倒検出システムの実施形態におけるアスペクト比の設定方法を示す説明図である。 本発明に係る転倒検出システムの実施形態における人物が立っている状態における直方体の状態を示す説明図である。 本発明に係る転倒検出システムの実施形態における人物が転倒している状態における直方体の状態を示す説明図である。 本発明に係る転倒検出システムの実施形態における人物の進行方向のみに着目した場合の例を示す説明図である。 本発明に係る転倒検出システムの実施形態における直方体の幅寸法を設定する場合の例を示す斜視説明図である。 本発明に係る転倒検出システムの実施形態における直方体の幅寸法を設定する場合の例を示す平面説明図である。 本発明に係る転倒検出システムの実施形態における動作を示すフローチャートである。

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は本発明に係る転倒検出システムの第１実施形態を示したものであり、本実施形態においては、転倒検出システムを構成する距離画像センサ１は、上りエスカレータ２の乗り口上方に設置されている。距離画像センサ１は、上りのエスカレータ２の乗り口部分を走査することができるように構成されており、距離画像センサ１には、転倒検出装置３が接続されている。

距離画像センサ１は、例えば、プレーナ型アクチュエータなどからなる二次元スキャナ（図示せず））を備えており、距離画像センサ１は、二次元スキャナを動作させながら、二次元スキャナにレーザ光を投光させることにより、二次元領域でレーザ光を走査させ、二次元スキャナから投光されて物体で反射されたレーザ光を二次元スキャナで受光することにより、二次元スキャナにより走査した範囲における各画素における距離値を取得することができるものである。なお、距離画像センサ１としては、これに限定されるものではなく、例えば、ステレオカメラや、ＬＥＤとＣＭＯＳとを組み合わせたセンサなど、三次元情報を取得することができるセンサであれば、いずれのセンサを適用するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、転倒検出装置３は、距離画像センサ１の距離値に基づいて、画像を生成し、この画像に基づいて物体を認識し、この物体の中から人物４を選択するように構成されている。そして、転倒検出装置３は、人物４の外形に基づいた直方体５を設定するように構成されている。すなわち、図２に示すように、距離画像センサ１により検出された距離値に基づいて、人物４の高さ寸法および奥行き寸法を検出することができるので、この高さ寸法および奥行き寸法に基づいた直方体５を設定する。そして、転倒検出装置３は、この直方体５の高さ寸法および奥行き寸法に基づいてアスペクト比を求めておく。ここで、本実施形態においては、アスペクト比は、奥行き寸法（Ｙ）／高さ寸法（Ｚ）とする。

そして、直方体５のこのアスペクト比は、人物４が転倒すると、変化する。したがって、人物４が立っている場合のアスペクト比に対して、人物４が転倒したと判断することができるアスペクト比をあらかじめしきい値として設定しておき、転倒検出装置３により、直方体５のこのアスペクト比がしきい値を超えた場合に、人物４が転倒したものと判断するように構成されている。例えば、図３に示すように、距離画像センサ１の設置高さＬを３４５０ｍｍ、距離画像センサ１による走査角度θを６０°とした場合、人物４が立っている場合のアスペクト比は、＜１．７となるが、図４に示すように、人物４が転倒した場合のアスペクト比は、≧１．７となる。したがって、転倒検出装置３は、直方体５のアスペクト比を監視し、直方体５のアスペクト比が１．７以上になった場合に、人物４が転倒したと判断するように構成されている。なお、人物４が転倒したと判断するアスペクト比は、距離画像センサ１の設置位置や走査範囲などを考慮して任意に設定することができるものである。

なお、転倒検出装置３が、距離画像センサ１の距離値に基づいて人物４の直方体５を設定する場合に、例えば、図５に示すように、人物４の進行方向に向かってアスペクト比に着目して人物４の転倒を検出するようにしてもよい。この場合は、人物４の後方は、アスペクト比の算出から除外するようになっている。一般に、人物４がエスカレータ２に乗る場合、比較的後方に転倒する場合が多いという現状があることから、人物４の進行方向に向かってアスペクト比の変化に着目することにより、人物４の後方への転倒を検出することができるものである。

また、転倒検出装置３により、人物４の外形に基づいた直方体５を設定する場合に、直方体５の幅寸法を一定の寸法に設定し、この幅寸法を設定した直方体５のアスペクト比に基づいて人物４の転倒を検出するようにしてもよい。例えば、図６および図７に示すように、人物４の頭部から左右±３０ｃｍを直方体５の幅寸法に設定し、この幅寸法に基づく直方体５に基づいてアスペクト比を算出するものである。このように、直方体５の幅寸法に設定することにより、人物４の所持するかばんなど、人物４以外の物体の検出を排除することができ、より適正に人物４の転倒を検出することができるものである。なお、この直方体５の幅寸法は、任意の値に設定することができるものである。

また、転倒検出装置３は、直方体５のアスペクト比の変化を時系列で比較して、時間経過とともに変化するアスペクト比に基づいて人物４の転倒を検出するようにしてもよい。この場合には、直方体５の時間ごとのアスペクト比を比較する必要はあるものの、アスペクト比の変化を用いた転倒検出を行うことができるので、より正確な転倒検出を行うことができるものである。

さらに、転倒検出装置３は、距離画像センサ１により、検出する距離値のうち地面から所定間隔をもった最低高さより上方の距離値のみを用いて画像を生成し、この画像に基づいて人物４の外形に基づいた直方体５を設定するようにしてもよい。この場合は、距離画像センサ１により検出される距離値のうち、エスカレータ２のステップ部分などを除去することができ、余分な距離値を排除して、適正に直方体５の設定をすることができるものである。

また、本実施形態においては、転倒検出装置３には、報知装置６が接続されるとともに、転倒検出装置３には、エスカレータ２の駆動装置７が接続されている。そして、転倒検出装置３により、人物４の転倒を検出した場合、転倒検出装置３により報知装置６を動作させ、周囲に人物４が転倒したことを報知するように構成されている。この場合に、報知装置６による報知手段としては、チャイムなど音声による報知手段でもよいし、ライトなど光による報知手段でもよい。

そして、転倒検出装置３により、人物４の転倒を検出した場合には、報知装置６による報知とともに、駆動装置７を停止させるように構成されており、これにより、エスカレータ２を停止して人物４の安全を確保するようになっている。

次に、本実施形態の作用について、図８に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、距離画像センサ１によりレーザ光の走査が開始されると、レーザ光が走査された領域の各画素について距離値を取得する（ＳＴ１）。そして、各画素の距離値に基づいて画像を生成し、この画像から物体を抽出する（ＳＴ２）。この抽出された物体のうち、その物体の寸法から人物４を選択し（ＳＴ３）、この人物４の外形に基づいて直方体５を設定する（ＳＴ４）。

続いて、転倒検出装置３により、直方体５のアスペクト比を算出し（ＳＴ５）、あらかじめ設定されたしきい値と比較する（ＳＴ６）。そして、直方体５のアスペクト比がしきい値を超えた場合には（ＳＴ６：ＹＥＳ）、人物４が転倒したと判断し、報知装置６により報知を行うとともに（ＳＴ７）、駆動装置７を停止させる（ＳＴ９）。一方、直方体５のアスペクト比がしきい値を超えない場合には（ＳＴ６：ＮＯ）、人物４が転倒していないものと判断するものである（ＳＴ１０）。

以上述べたように、本実施形態においては、人物４の外形に基づいた直方体５を設定し、この直方体５のアスペクト比が一定のしきい値を超えた場合に、人物４が転倒したと判断するようにしているので、従来のように、人物４の頭部を解析して頭部の高さの変動に応じて人物４の転倒を検出する必要がなく、複雑な画像処理や判断をすることなく、簡単な処理で人物４の転倒を確実に検出することができる。また、人物４の外形に基づいたアスペクト比に基づいて人物４の転倒を検出するものであるため、人物４がしゃがみ込んだ場合などでは、アスペクト比がしきい値を超えないので、人物４が転倒したと誤って判断してしまうこともない。

なお、本発明は前記実施形態においては、本発明に係る転倒検出システムをエスカレータ２に設置した場合の例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、いわゆる動く歩道や通常の階段など人物４が転倒するおそれがある場所であれば、いずれの場所にも適用することができる。

また、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。

１ 距離画像センサ
２ エスカレータ
３ 転倒検出装置
４ 人物
５ 直方体
６ 報知装置
７ 駆動装置

Claims (10)

1. 予め機械の動作により人物を進行させる進行方向が定められた検出エリアにおける各画素の距離値を検出する距離画像センサと、前記距離画像センサにより検出された各画素の距離値に基づいて人物の転倒を検出する転倒検出装置と、を備え、
   前記転倒検出装置は、前記距離画像センサにより検出された人物の外形に基づいた直方体を設定し、前記直方体のうち高さ寸法と、前記検出エリアにおいて予め定められた人物の進行方向に対応する方向の奥行き寸法とのアスペクト比に基づいて人物の転倒を検出することを特徴とする転倒検出システム。
2. 前記距離画像センサは、前記検出エリアに光を放射して各画素の距離値を検出することを特徴とする請求項１に記載の転倒検出システム。
3. 前記距離画像センサは、プレーナ型アクチュエータからなり、二次元領域に光を走査させる二次元スキャナを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の転倒検出システム。
4. 前記転倒検出装置は、前記直方体の最高高さより人物の進行方向のみのアスペクト比に着目して人物の転倒を検出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転倒検出システム。
5. 前記転倒検出装置は、前記直方体の幅寸法を一定の寸法に設定し、この幅寸法を設定した直方体の高さ寸法と人物の進行方向に対応する方向の奥行き寸法とのアスペクト比に基づいて人物の転倒を検出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の転倒検出システム。
6. 前記転倒検出装置は、前記直方体のアスペクト比の変化を時系列で比較して、人物の転倒を検出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の転倒検出システム。
7. 前記転倒検出装置は、前記距離画像センサにより、検出する距離値のうち地面から所定間隔をもった最低高さより上方の距離値のみを用いることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の転倒検出システム。
8. 前記転倒検出装置により人物の転倒が検出された場合に、外部に報知する報知装置をさらに備えていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の転倒検出システム。
9. 前記距離画像センサは、エスカレータの近傍に設置され、前記転倒検出装置は、前記転倒検出装置により人物の転倒が検出された場合に、前記エスカレータの動作を停止することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の転倒検出システム。
10. 前記距離画像センサは、動く歩道の近傍に設置され、前記転倒検出装置は、前記転倒検出装置により人物の転倒が検出された場合に、前記動く歩道の動作を停止することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の転倒検出システム。

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