JP6074143B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、カメラなどの撮像装置で撮像された画像情報に基づき室内環境を認識し、その室内環境に応じて最適な空調制御をする空気調和機に関するものである。

近年、カメラなどの撮像装置によって撮像された画像の方向に適温の風を送り省エネでムラのない空調制御を行う空気調和機が注目されており、例えば、下記特許文献１に示される従来技術では、カメラと赤外線センサとを用いて人の位置や顔を認識すると共に赤外センサで顔の表面より放射される赤外線を検出し、その赤外放射量から顔の表面温度を測定して、その測定温度で居住者の快適度を判定することによって、自動制御による快適な空調を実現している。

特公平０７−１０１１２０号公報（図２）

しかしながら、上記特許文献１に代表される従来技術では、人の顔を認識するために人が存在するエリア内全域を２つのセンサをスキャンするという処理が行われているため、スキャンエリアが広く人の顔を認識するまでに要する時間が長くなり、人の顔を認識するまでの時間を短縮してムラのない空調制御を行うことで、空気調和機の更なる省エネ運転を実現したいというニーズに対応することができないという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、更なる省エネ運転を図ることが可能な空気調和機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の空気調和機は、撮像装置と、前記撮像装置で撮像された画像情報に基づいて人の位置および大きさを検知する人検知部と、前記人検知部で検知された人の大きさに対応した画像の所定範囲を、この画像から人の顔画像を検出する顔認識処理の対象画像として限定して抽出する第１の顔認識範囲限定部と、前記第１の顔認識範囲限定部で限定された画像情報と前記人検知部で検知された人の大きさに関する情報とに基づいて、前記第１の顔認識範囲限定部で限定された画像の中から、人の大きさより推定される顔サイズに対応した画像の範囲を、新たな顔認識処理の対象画像として限定して抽出する第２の顔認識範囲限定部と、前記第２の顔認識範囲限定部で限定された画像情報に基づいて前記顔認識処理を行う顔認識部と、前記顔認識部における処理結果に基づいて空調対象とする室内空間の空調制御を行う空調制御部と、前記撮像装置の撮像特性と前記人検知部で検知された人の位置に関する情報とに基づいて、前記顔認識部に顔認識を実施させるか否かを判定する画像範囲判定部と、を備え、前記撮像装置は、前記撮像装置のレンズ中心側において画像が鮮明に写る第１のエリアと、前記第１のエリアで撮像された画像よりも画像が鮮明に写らない第２のエリアとを有し、前記画像範囲判定部は、前記人検知部で確定された人の位置が、前記第１のエリアである場合、前記顔認識部で顔認識処理を実施させると判定し、前記人検知部で確定された人の位置が、前記第２のエリアである場合、前記顔認識部による顔認識処理を実施させないと判定することを特徴とする。

この発明によれば、撮像装置によって撮像された画像の中から顔認識を実施する範囲を限定してから顔認識を実施するようにしたので、人の顔を認識するまでの時間が短縮され更なる省エネ運転を図ることができる、という効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる空気調和機の構成図である。 図２は、図１に示される空気調和機の動作を説明するためのフローチャートである。 図３は、本発明の実施の形態２にかかる空気調和機の構成図である。 図４は、図３に示される空気調和機の動作を説明するためのフローチャートである。 図５は、本発明の実施の形態３にかかる空気調和機の構成図である。 図６は、図５に示される空気調和機の動作を説明するためのフローチャートである。 図７は、本発明の実施の形態４にかかる空気調和機の構成図である。 図８は、図７に示される撮像装置の撮像特性を説明するための図である。

以下に、本発明にかかる空気調和機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる空気調和機の構成図であり、図２は、図１に示される空気調和機の動作を説明するためのフローチャートである。図１には空気調和機本体の一例として、室内を見渡せる位置（例えば室内機１の前面中央）に設けられＣＭＯＳカメラやＣＣＤカメラなどの撮像装置２と、本発明の特徴である顔認識範囲限定部５などの機能が集約して実装された制御基板８とが搭載された室内機１が示されている。

制御基板８は、主たる構成として、撮像装置２で撮像された画像情報２ａを取り込む画像入力部３と、画像入力部３で取り込まれた画像情報２ａに基づいて人の位置や大きさを検知する人検知部４と、顔認識範囲限定部５と、顔認識範囲限定部５で限定された画像情報５ａに基づいて顔認識処理を行う顔認識部６と、顔認識部６からの処理結果６ａに基づいて空調制御を行う空調制御部７とを有して構成されている。

以下、図２を用いて動作を説明する。撮像装置２で撮像された画像情報２ａが画像入力部３に取り込まれたとき（ステップＳ１１）。人検知部４では、画像入力部３に取り込まれた画像情報２ａに基づいて物体の位置や大きさが検知される（ステップＳ１２）。人検知部４は、例えば空気調和機の空調対象となる室内空間を複数の区画に区分して認識しており、この室内空間の区画と画像入力部３からの画像情報２ａとに基づいて室内空間に存在する物体を検知する。人検知部４には、例えば、床、壁、窓、テーブル、椅子、ソファ、テレビなどの人以外の物体に関する認識コードが設定されており、人検知部４ではこのコードを用いて人であるか否かの判定が行われる（ステップＳ１３）。人であると判定された場合（ステップＳ１３,Ｙｅｓ）、人検知部４では、例えば人が存在する位置における区画の数に応じて人の大きさを確定する（ステップＳ１４）。

人検知部４において、例えば縦長の物体が人であると検知された場合、顔認識範囲限定部５は、室内空間に人が立っていると判断し、人検知部４で検知された人の大きさに対応した画像の中から上半身部分に相当する範囲（所定の範囲）を限定し、この限定された部分を顔認識部６で行われる顔認識処理（撮影された画像に対して顔画像を検出する処理）の対象となる画像として出力する。

顔認識部６では、顔認識範囲限定部５からの画像情報５ａに基づいて顔認識処理が行われる（ステップＳ１６）。例えば、室内空間の所定の場所に人が立ち室内機１側に顔を向けた場合、様々な大きさのテンプレートを用いて、顔認識範囲限定部５で限定された画像（上記の例では上半身部分）に対してパターンマッチングが行われて顔の画像が検出される。

顔の画像が検出された場合（ステップＳ１６,Ｙｅｓ）、空調制御部７では、顔認識部６からの処理結果６ａに基づいて空調対象とする室内空間の空調制御（風向、風量、吹き出し風の温度等の調整）が行われ、例えば、顔認識部６で検知された人に向けて冷風を当てるような制御が行われる（ステップＳ７）。なお、人検知部４において人であると判定されなかった場合（ステップＳ１３,Ｎｏ）、または顔認識部６において顔の画像が検出されなかった場合（ステップＳ１６,Ｎｏ）、人検知部４におけるステップＳ４の処理が実行される。

なお、実施の形態１では、顔認識範囲限定部５などを制御基板８に実装した例が示されているが、制御基板８に集約される機能をマイクロコンピュータで実現することも可能である。

以上に説明したように、実施の形態１にかかる空気調和機は、撮像装置２と、撮像装置２で撮像された画像情報２ａに基づいて人の位置および大きさを検知する人検知部４と、人検知部４で検知された人の大きさに対応した画像の所定範囲を、この画像から人の顔画像を検出する顔認識処理の対象画像として限定して抽出する第１の顔認識範囲限定部（顔認識範囲限定部５）と、顔認識範囲限定部５で所定範囲に限定された画像情報５ａに基づいて顔認識処理を行う顔認識部６と、顔認識部６における処理結果６ａに基づいて空調対象とする室内空間の空調制御を行う空調制御部７とを備えるようにしたので、画像入力部３に入力された画像情報２ａの全体範囲に顔認識処理を実施する場合に比べて、人の顔を認識するまでに要する時間を短縮することが可能である。従って、人検知部４で人が検知されてから、検知された人に対する適切な空調制御を行うまでの時間が短縮され、その結果、ムラのない空調制御を行うことで、空気調和機の更なる省エネ運転を実現可能である。

実施の形態２．
実施の形態１の空気調和機は、人検知部４からの人検知情報４ａに基づいて顔認識を実施する範囲を限定することによって人の顔を認識するまでの時間を短縮するように構成されているが、実施の形態２の空気調和機は、人の顔を認識するまでの時間をより短縮することができるように構成されている。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

図３は、本発明の実施の形態２にかかる空気調和機の構成図であり、図４は、図３に示される空気調和機の動作を説明するためのフローチャートである。図３に示される制御基板８１は、主たる構成として、画像入力部３、人検知部４、顔認識範囲限定部５、顔サイズ限定部９、顔認識部６、および空調制御部７を有して構成されている。実施の形態１の制御基板８との相違点は、顔サイズ限定部９が追加されている点である。

実施の形態１の空気調和機は、人検知部４で検知された人の大きさに対応した画像の所定範囲（例えば上半身部分）を、顔認識部６における顔認識処理の対象画像として限定して抽出する顔認識範囲限定部５を備えているが、実施の形態２の空気調和機は、顔認識範囲限定部５で限定された画像情報５ａと人検知部４で検知された人の大きさに関する情報（人検知情報４ａ）とに基づいて、顔認識範囲限定部５で限定された画像の中から、人の大きさ（人検知情報４ａ）より推定される顔サイズに対応した画像の範囲を、新たな顔認識処理の対象画像として限定して抽出する顔サイズ限定部９を備えている。

以下、図３を用いて動作を説明する。撮像装置２で撮像された画像情報２ａが画像入力部３に取り込まれる（ステップＳ２１）。人検知部４では、画像入力部３で取り込まれた画像情報２ａに基づいて物体の位置や大きさが検知され（ステップＳ２２）、検知された物体が人であると判定された場合（ステップＳ２３,Ｙｅｓ）、人の大きさが確定される（ステップＳ２４）。顔認識範囲限定部５では、人検知部４で検知された人に対応した画像の中から所定の範囲が限定される（ステップＳ２５）。

顔サイズ限定部９は、顔認識範囲限定部５で限定された画像の中から顔サイズに対応する範囲を新たな顔認識範囲として限定する（ステップＳ２６）。顔認識部６では、顔サイズ限定部９からの画像情報９ａに基づいて顔認識処理が行われ、顔の画像が検出された場合（ステップＳ２７,Ｙｅｓ）、空調制御部７では、顔認識部６からの処理結果６ａに基づいて空調対象とする室内空間の空調制御が行われる（ステップＳ２８）。なお、人検知部４において人であると判定されなかった場合（ステップＳ２３,Ｎｏ）、または顔認識部６において顔の画像が検出されなかった場合（ステップＳ２７,Ｎｏ）、人検知部４におけるステップＳ４の処理が実行される。

以上に説明したように、実施の形態１にかかる空気調和機は、顔認識範囲限定部５で限定された画像情報５ａと人検知部４で検知された人の大きさに関する情報（人検知情報４ａ）とに基づいて、顔認識範囲限定部５で限定された画像の中から、人の大きさより推定される顔サイズに対応した画像の範囲を、新たな顔認識処理の対象画像として限定して抽出する第２の顔認識範囲限定部（顔サイズ限定部９）を備えるようにしたので、顔認識部６における顔認識処理の範囲が実施の形態１よりも限定されるため、実施の形態１に比べて、画像入力部３に画像情報２ａが入力されてから顔認識部６で顔認識が完了するまでの時間をより一層短縮することが可能である。従って、人検知部４で人が検知されてから、検知された人に対する適切な空調制御を行うまでの時間をより短縮することが可能である。

実施の形態３．
実施の形態３の空気調和機は、顔認識部６で顔認識を実施した曜日・時刻を所定の記録部に記録し、この顔認識を実施した曜日・時刻よりも後の曜日・時刻に画像情報２ａが画像入力部３に入力されたとき、この画像情報２ａの入力された曜日・時刻が、記録部に記録された曜日・時刻と一致する場合のみ、顔認識を実施するように構成されている。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

図５は、本発明の実施の形態３にかかる空気調和機の構成図であり、図６は、図５に示される空気調和機の動作を説明するためのフローチャートである。図５に示される制御基板８２は、主たる構成として、画像入力部３、顔認識実施判定部１１、人検知部４、顔認識範囲限定部５、顔認識部６、顔認識実施曜日・時刻記録部１３、空調制御部７、および曜日・時刻取得部１２を有して構成されている。実施の形態１の制御基板８との相違点は、顔認識実施判定部１１、顔認識実施曜日・時刻記録部１３、曜日・時刻取得部１２が追加されている点である。

以下、図５を用いて動作を説明する。撮像装置２で撮像された画像情報２ａが画像入力部３に取り込まれる（ステップＳ３１）。このとき、曜日・時刻取得部１２では、画像情報２ａの入力された曜日・時刻が取得され（ステップＳ３２）、顔認識実施判定部１１では、例えば画像情報２ａの入力された曜日・時刻が顔認識実施曜日・時刻記録部１３に記録された曜日・時刻と一致するか否かを基準にして、顔認識部６で顔認識処理を実施させるか否かを判定する（ステップＳ３３）。

顔認識処理を実施すると判断された場合（ステップＳ３３,Ｙｅｓ）、人検知部４では、画像入力部３で取り込まれた画像情報２ａに基づいて物体の位置や大きさが検知され（ステップＳ３４）、さらに検知された物体が人であると判定された場合（ステップＳ３５,Ｙｅｓ）、人の大きさが確定される（ステップＳ３６）。顔認識範囲限定部５では、人検知部４で検出された人の大きさに対応した画像の中から顔認識範囲が限定される（ステップＳ３７）。

顔認識部６では、顔認識範囲限定部５からの画像情報５ａに基づいて顔認識処理が行われ、顔の画像が検出された場合（ステップＳ３８,Ｙｅｓ）、顔認識実施曜日・時刻記録部１３には、顔認識部６からの時刻情報６ｂが取り込まれ、顔認識処理が実施された曜日・時刻が記録される（ステップＳ３９）。一方、空調制御部７では、顔認識部６からの処理結果６ａに基づいて空調対象とする室内空間の空調制御が行われる（ステップＳ３１０）。

なお、顔認識実施判定部１１では、例えば、画像情報２ａの入力された曜日・時刻が顔認識実施曜日・時刻記録部１３に記録された曜日・時刻と一致しないとき、顔認識処理を実施しないと判断される（ステップＳ３３,Ｎｏ）。この場合、顔認識部６における顔認識処理は実行されず、曜日・時刻取得部１２における曜日および時刻の取得動作が実行される。また、人検知部４において人であると判定されなかった場合（ステップＳ３５,Ｎｏ）、または顔認識部６において顔の画像が検出されなかった場合（ステップＳ３８,Ｎｏ）にも、曜日・時刻取得部１２における曜日および時刻の取得動作が実行される。

なお、実施の形態３の空気調和機は、顔認識範囲限定部５の顔認識範囲限定処理の後に顔認識部６による顔認識処理が行われるように構成されているが、これに限定されるものではなく、顔認識範囲限定部５による処理の後に実施の形態２の顔サイズ限定部９による処理をして、その後に顔認識部６による顔認識処理を実施するように構成してもよい。

以上に説明したように、実施の形態３にかかる空気調和機は、顔認識部６で顔認識処理が実施された曜日および時刻を記録する記録部（顔認識実施曜日・時刻記録部１３）と、撮像装置２で撮像された画像情報２ａの入力された曜日および時刻が、顔認識実施曜日・時刻記録部１３に記録された曜日および日時と一致するか否かを基準にして、顔認識部６で顔認識処理を実施させるか否かを判定する顔認識実施判定部１１とを備えるようにしたので、例えば、顔認識実施曜日・時刻記録部１３には予め顔認識処理の実施された複数の曜日・時刻が記録されている場合、撮像装置２で撮像された画像情報２ａの入力された曜日および時刻が、顔認識実施曜日・時刻記録部１３に記録された曜日および日時と一致しないとき、顔認識実施判定部１１では、顔認識部６で顔認識処理を実施させる必要がないとみなされ、顔認識部６における顔認識処理の実行が抑制される。従って、空調制御の頻度が軽減され、空気調和機の消費電力を抑制することが可能である。

実施の形態４．
図７は、本発明の実施の形態４にかかる空気調和機の構成図であり、図８は、図７に示される撮像装置２１の撮像特性を説明するための図である。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

図７に示される制御基板８３は、主たる構成として、撮像装置２１で撮像された画像情報２１ａを取り込む画像入力部３、人検知部４、人検知部４により得られた人検知情報４ａに基づいて顔認識を実施するか否かを判定する画像範囲判定部１４、顔認識範囲限定部５、顔認識部６、および空調制御部７を有して構成されている。実施の形態１の制御基板８との相違点は、画像範囲判定部１４が追加されている点である。

図８に示される撮像装置２１の撮像特性に関して説明すると、Ａで示される部分は例えば撮像装置２１のレンズ中心点）である。Ｂで示されるエリアは画像が鮮明に写るエリアであり、例えば撮像装置２１のレンズの中心側である。Ｃで示されるエリアは、画像が写るもののＢエリアで撮像された画像よりも鮮明に写らないエリアであり、例えば撮像装置２１のレンズの外周縁側である。Ｄで示されるエリアは画像が写らないエリアであり、例えば室内機１の筐体前面に配設された意匠面に形成された開口部の外縁部である。

以下、動作を説明する。撮像装置２１で撮像された画像情報２１ａが画像入力部３に取り込まれ、人検知部４では、画像入力部３で取り込まれた画像情報２１ａに基づいて物体の位置や大きさが検知され、検知された物体が人であると判定された場合、人の位置および大きさが確定される。

画像範囲判定部１４は、撮像装置２１の撮像特性と人検知部４からの人の位置に関する情報（人検知情報４ａ）とに基づいて、顔認識部６に顔認識処理を実施させるか否かが判定される。画像範囲判定部１４は、例えば、人検知部４で確定された人の位置が、顔認識が可能なエリア（Ｂ）である場合、顔認識部６で顔認識処理を実施させると判定し、人検知部４で確定された人の位置が、顔認識部６による顔認識が不可能なエリア（Ｄ）、あるいは顔認識部６による顔認識ができない蓋然性が高いエリア（Ｃ）の場合、顔認識部６による顔認識処理を実施させないと判定する。

画像範囲判定部１４において顔認識処理をさせると判定された場合、顔認識範囲限定部５では、人検知部４で検知された人の大きさに対応した画像の中から所定の範囲が限定され、顔認識部６では、顔認識範囲限定部５からの画像情報５ａに基づいて顔認識処理が行われる。そして、空調制御部７では、顔認識部６からの処理結果６ａに基づいて空調対象とする室内空間の空調制御が行われる。

なお、実施の形態４の空気調和機は、顔認識範囲限定部５の処理の後に顔認識部６による顔認識処理が行われるように構成されているが、これに限定されるものではなく、顔認識範囲限定部５による処理の後に実施の形態２の顔サイズ限定部９による処理をして、その後に顔認識部６による顔認識処理を実施するように構成してもよい。また、実施の形態３の顔認識実施判定部１１による処理が行われた後に、人検知部４による処理を行うと共に、実施の形態３の顔認識実施曜日・時刻記録部１３による記録処理を行うように構成してもよい。

以上に説明したように、実施の形態４にかかる空気調和機は、撮像装置２の撮像特性と人検知部４で検知された人の位置に関する情報（人検知情報４ａ）とに基づいて、顔認識部６に顔認識を実施させるか否かを判定する画像範囲判定部１４を備えるようにしたので、顔認識部６における顔認識処理の範囲が実施の形態１〜３よりも限定されるため、画像入力部３に画像情報２ａが入力されてから顔認識部６で顔認識が完了するまでの時間をより一層短縮することが可能である。

なお、本発明の実施の形態にかかる空気調和機は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略するなど、変更して構成することも可能であることは無論である。

以上のように、本発明は、空気調和機に適用可能であり、特に、更なる省エネ運転を図ることができる発明として有用である。

１ 室内機
２、２１ 撮像装置
２ａ、５ａ、９ａ、２１ａ 画像情報
３ 画像入力部
４ 人検知部
４ａ 人検知情報
５ 顔認識範囲限定部（第１の顔認識範囲限定部）
６ 顔認識部
６ａ 処理結果
６ｂ 時刻情報
７ 空調制御部
８、８１、８２、８３ 制御基板
９ 顔サイズ限定部（第２の顔認識範囲限定部）
１１ 顔認識実施判定部
１２ 曜日・時刻取得部
１３ 顔認識実施曜日・時刻記録部（記録部）
１４ 画像範囲判定部

Claims (2)

1. 撮像装置と、
   前記撮像装置で撮像された画像情報に基づいて人の位置および大きさを検知する人検知部と、
   前記人検知部で検知された人の大きさに対応した画像の所定範囲を、この画像から人の顔画像を検出する顔認識処理の対象画像として限定して抽出する第１の顔認識範囲限定部と、
   前記第１の顔認識範囲限定部で限定された画像情報と前記人検知部で検知された人の大きさに関する情報とに基づいて、前記第１の顔認識範囲限定部で限定された画像の中から、人の大きさより推定される顔サイズに対応した画像の範囲を、新たな顔認識処理の対象画像として限定して抽出する第２の顔認識範囲限定部と、
   前記第２の顔認識範囲限定部で限定された画像情報に基づいて前記顔認識処理を行う顔認識部と、
   前記顔認識部における処理結果に基づいて空調対象とする室内空間の空調制御を行う空調制御部と、
   前記撮像装置の撮像特性と前記人検知部で検知された人の位置に関する情報とに基づいて、前記顔認識部に顔認識を実施させるか否かを判定する画像範囲判定部と、
   を備え、
   前記撮像装置は、前記撮像装置のレンズ中心側において画像が鮮明に写る第１のエリアと、前記第１のエリアで撮像された画像よりも画像が鮮明に写らない第２のエリアとを有し、
   前記画像範囲判定部は、
   前記人検知部で確定された人の位置が、前記第１のエリアである場合、前記顔認識部で顔認識処理を実施させると判定し、
   前記人検知部で確定された人の位置が、前記第２のエリアである場合、前記顔認識部による顔認識処理を実施させないと判定することを特徴とする空気調和機。
2. 前記顔認識部で顔認識処理が実施された曜日および時刻を記録する記録部と、
   前記撮像装置で撮像された画像情報の入力された曜日および時刻が、前記記録部に記録された曜日および時刻と一致するか否かを基準にして、前記顔認識部で顔認識処理を実施させるか否かを判定する顔認識実施判定部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

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