JP6374757B2 - 人検知システムおよび方法 - Google Patents

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Description

本発明は、人検知技術に関し、特にエリア内に存在する複数の人のうちから、関係者と部外者とを区別して検知するための人検知技術に関する。
従来、エリア内に存在する人の位置を検知する人検知技術として、カメラで撮影した画像から人の位置を検知する技術が提案されている(例えば、特許文献1など参照)。これは、カメラで撮影した画像を予め用意した背景画像と比較することにより、人の位置を検知する方法である。この際、画像として赤外線カメラで撮影した熱画像を用い、背景温度と比較することにより、人の位置を検知する方法もある。
一方、画像を用いず、検知対象となる人にRFIDやGPSなどの機能を有する無線端末を携帯させ、これら無線端末から送信される信号に基づいて人の位置を検知する技術が提案されている(例えば、特許文献2など参照)。この際、無線端末から送信された信号(電波)の強度に基づき人の位置を検知する方法や、無線端末がGPSで検出した自己の位置を信号により通知する方法がある。
特開平11−311682号公報 特開2008−112257号公報
エリア内に存在する人の位置や人の流れを分析する際、関係者と部外者とを区別して検知したい場合がある。例えば、展示会や店舗などのエリアで人の位置を検知し、来訪者や客がどの位置に集中しているか、あるいはどのような経路で移動しているかを特定する場合、エリア内には来訪者や客以外に主催者側や店舗側の関係者も存在するため、これら関係者がノイズ成分となって、精度の高い分析結果を得ることができない。また、オフィスのセキュリティ対策として、オフィス内に存在する人を監視する場合、社員と社員以外とを区別して監視する必要がある。
前述した特許文献1の技術によれば、カメラで撮影した画像から人の位置を検知しているため、検知対象となる人に無線端末を携帯させる必要はない。このため、エリア内に存在する人の位置を容易に検知できるものの、位置を検知した人が関係者か部外者かを区別することはできないという問題点があった。
一方、前述した特許文献2の技術によれば、検知対象となる人に携帯させる無線端末を容易に識別できるため、位置を検知した人が関係者か部外者かを区別できるものの、検知対象となるすべての人に無線端末を携帯させる必要がある。したがって、大勢の人が来訪するような展示会や店舗などのエリアで用いる場合、無線端末の携帯をすべての来訪者に強いることは困難であり、無線端末の管理コストが増大するため、容易に検知できないという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、エリア内に存在するそれぞれの人について、関係者か部外者かを正確かつ容易に区別して検知できる人検知技術を提供することを目的としている。
このような目的を達成するために、本発明にかかる人検知システムは、エリア内に存在する複数の人のうちから、関係者と部外者とを区別して検知する人検知システムであって、前記エリアを撮影して得られた熱画像に基づき、当該エリア内に存在する人の位置を検出する人検出部と、前記関係者が携帯する無線端末から送信された識別信号に基づき、前記エリア内に存在する前記関係者の位置を検出する関係者検出部と、前記人検出部で検出された人のうち前記関係者検出部で検出された関係者とは異なる位置に存在する人を、前記エリア内に存在する前記部外者と判定する部外者判定部とを備え、前記部外者判定部は、前記人の位置と前記関係者の位置に基づき両者間の検出誤差距離を算出し、当該検出誤差距離を許容誤差距離と比較した結果に基づいて当該人が関係者か部外者かを判定するようにしたものである。
また、本発明にかかる上記人検知システムの一構成例は、前記部外者判定部が、前記検出誤差距離を前記許容誤差距離と比較する際、両者間の検出誤差距離を一定の距離判定期間にわたって平均化して得られた平均検出誤差距離を当該許容誤差距離と比較するようにしたものである。
また、本発明にかかる上記人検知システムの一構成例は、前記人検出部が、前記熱画像に含まれる各画素の画素温度を統計処理することにより人の背景を示す背景温度を算出し、各画素温度と当該背景温度との差分を基準温度差と比較することにより、人の位置を検出するようにしたものである。
また、本発明にかかる上記人検知システムの一構成例は、前記人検出部が、前記熱画像と当該熱画像より一定の背景選択時間だけ過去に得られた熱画像からなる背景熱画像とについて、画素ごとに画素温度の差分を算出し、これら差分を基準温度差と比較することにより、人の位置を検出するようにしたものである。
また、本発明にかかる上記人検知システムの一構成例は、前記人検出部で検出した人の位置に基づいて、少なくとも前記部外者判定部で判定された前記エリア内に存在する前記部外者の位置を画面表示する検出結果出力部をさらに備えるようにしたものである。
また、本発明にかかる人検知方法は、エリア内に存在する複数の人のうちから、関係者と部外者とを区別して検知する人検知方法であって、記エリアを撮影して得られた熱画像に基づき、当該エリア内に存在する人の位置を検出する人検出ステップと、前記関係者が携帯する無線端末から送信された識別信号に基づき、前記エリア内に存在する前記関係者の位置を検出する関係者検出ステップと、前記人検出ステップで検出された人のうち前記関係者検出ステップで検出された関係者とは異なる位置に存在する人を、前記エリア内に存在する前記部外者と判定する部外者判定ステップとを備え、前記部外者判定ステップは、前記人の位置と前記関係者の位置に基づき両者間の検出誤差距離を算出し、当該検出誤差距離を許容誤差距離と比較した結果に基づいて当該人が関係者か部外者かを判定するようにしたものである。
本発明によれば、エリア内に存在する部外者の位置が、直接的ではなく、エリアA内に存在する人の位置と関係者の位置とに基づき間接的に検出される。したがって、関係者のみ無線端末を携帯しておけばよいため、すべての来訪者に無線端末を携帯させることなく、エリア内に存在するそれぞれの人について、関係者か部外者かを正確かつ容易に区別して検知することができる。
検知システムの構成を示すブロック図である。 人検出方法を示す説明図である。 他の人検出方法を示す説明図である。 人検出処理を示すフローチャートである。 熱画像に基づく人の位置の検出例である。 識別信号に基づく人の位置の検出例である。 検出誤差距離の算出例である。 検出結果出力画面の表示例である。
[本発明の原理]
まず、本発明の原理について説明する。
エリア内に存在する人の位置は、赤外線イメージセンサでエリアを撮影して得られた熱画像から、周囲の温度より高い部分、すなわち発熱体の位置に基づいて、特定することができる。しかしながら、熱画像だけでは、それぞれの人が関係者か部外者かを区別することはできない。
一方、エリア内に存在する人に、RFIDやGPSなどの機能を有する無線端末を携帯させ、当該無線端末からの識別信号を受信すれば、人の位置だけでなく関係者と部外者を容易に区別できる。しかしながら、展示会や店舗など、不特定多数の人が出入りするようなエリアでは、すべての人あるいは来訪者に、無線端末を携帯させるのは難しい。
来訪者などの部外者に無線端末を携帯させる難しさを分析した場合、人数が多くて無線端末の貸し借り管理のための作業負担が膨大となる点、来訪者が無線端末の携帯を拒む可能性がある点、さらには受付を通らず不正に入場する不審者には無線端末を携帯させることができない点などの理由が考えられる。
ここで、エリア内に存在する人関係者と部外者とを比較すると、部外者に比較して関係者の人数は少ない点、関係者が無線端末の携帯を拒むことはない点、さらにはすべての関係者に無線端末を携帯させることが可能である点があげられ、これらは部外者に無線端末を携帯させる難しさをすべて解消している。
本発明は、このように無線端末の携帯に関する関係者と部外者との違いに着目し、部外者ではなく関係者に無線端末を携帯させて、これら無線端末からの識別信号に基づき関係者の位置を検知し、熱画像から検知した関係者と部外者の両方を含む人の位置と比較することにより、熱画像から検知した人のうち、関係者以外の人を部外者として判定するようにしたものである。
[人検知システム]
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図1を参照して、本発明の一実施の形態にかかる人検知システム10について説明する。図1は、検知システムの構成を示すブロック図である。
この人検知システム10は、全体として、1つまたは複数のサーバ装置からなり、エリアA内に存在する複数の人のうちから、関係者30と部外者31とを区別して検知する機能を有している。
検知対象となるエリアAの天井や壁には、サーモパイル素子などの赤外線センサを用いた赤外線イメージセンサ21が設置されており、赤外線イメージセンサ21で撮影されたエリアA内の関係者30および部外者31を含む熱画像が通信回線L1を介して人検知システム10に通知される。
また、エリアAの天井や壁には、無線器22が設置されており、関係者30が携帯する(または関係者30に装着した)無線端末23から送信された信号が通信回線L2を介して人検知システム10に通知される。
次に、図1を参照して、本実施の形態にかかる人検知システム10の構成について詳細に説明する。
人検知システム10には、主な機能部として、通信I/F部11、操作入力部12、画面表示部13、人検出部14、関係者検出部15、部外者判定部16、および検出結果出力部17が設けられている。
通信I/F部11は、通信回線L1を介して赤外線イメージセンサ21とデータ通信を行うことにより、赤外線イメージセンサ21で撮影された熱画像を受信する機能と、通信回線L2を介して無線器22との間で無線データ通信を行うことにより、無線端末23から送信された信号を受信する機能とを有している。
操作入力部12は、キーボード、マウス、タッチパネルなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出して各機能部へ出力する機能を有している。
画面表示部13は、LCDなどの画面表示装置からなり、操作画面や検出結果出力画面など、各機能部から出力された各種データを画面表示する機能を有している。
人検出部14は、通信I/F部11を介して赤外線イメージセンサ21から取得した熱画像に基づいて、エリアA内に存在する人の位置を検出する機能を有している。
図2は、人検出方法を示す説明図である。ここでは、1つの赤外線イメージセンサ21で撮影した熱画像が5×5画素からなる例が示されている。なお、各赤外線イメージセンサ21で得られた熱画像ごとに人の位置を検知してもよく、各熱画像を連結させたエリアA全体の熱画像について人の位置を検知してもよい。
まず、熱画像を構成する各画素の画素温度(画素値)を統計処理することにより、人が存在しない床や机などの背景に位置する背景領域に関する背景温度を算出する。ここでは、各画素温度の平均値から背景温度28.4℃を求めているが、平均値のほか、中央値、ヒストグラム最頻値など、熱画像の画素全体を代表する代表値を用いてもよい。
次に、各画素温度と背景温度との差分をそれぞれ求めて基準温度差と比較し、差分が基準温度差より高い画素を特定し、これら特定画素が一定の有効画素幅以上のまとまった領域を示す場合に人の位置として検出する。これにより有効画素幅より小さいノイズの影響を抑止できる。
図2の例では、差分が基準温度差より特定画素が、例えば2×2画素からなる一定の有効画素幅のまとまった領域を示しているため、これら特定画素の中心位置が人位置として検出される。一定の有効画素幅については、熱画像の解像度と人の大きさとの関係に基づいて予め設定しておけばよい。
図3は、他の人検出方法を示す説明図である。図2では統計処理で求めた背景温度との差分に基づき人位置を検出する方法について説明したが、ここでは、過去の熱画像からなる背景熱画像の画素温度との差分に基づき人位置を検出する方法について説明する。
図3では、まず、新たに得られた熱画像と、これより一定の背景選択時間だけ過去に得られた熱画像からなる背景熱画像とについて、画素ごとに画素温度の差分を求めて基準温度差と比較する。この後、差分が基準温度差より高い画素を特定し、これら特定画素が一定の有効画素幅以上のまとまった領域を示す場合に人の位置として検出する。
この場合も、差分が基準温度差より高い特定画素が、例えば2×2画素からなる一定の有効画素幅のまとまった領域を示しているため、これら特定画素の中心位置が人位置として検出される。
関係者検出部15は、通信I/F部11を介して無線器22から取得した、無線端末23からの識別信号に基づき、エリアA内に存在する関係者30の位置を検出する機能を有している。識別信号に基づき人の位置を検出する方法としては、無線端末23から送信された識別信号(電波や超音波)の強度に基づき人の位置を検知する方法や、無線端末23に搭載されているGPS機能で検出した自己の位置を識別信号により通知する方法など、公知の技術を用いればよい。
部外者判定部16は、人検出部14で検出された人のうち、関係者検出部15で検出された関係者30とは異なる位置に存在する人を部外者31と判定する機能を有している。
部外者31を判定する方法としては、人と関係者30とのすべての組み合わせについて両者間の検出誤差距離を求め、当該検出誤差距離が許容誤差距離以下である場合には当該人が関係者30であると判定し、それ以外の人を部外者31と判定する方法がある。
検出結果出力部17は、人検出部14で検出した人の位置に基づいて、少なくとも部外者判定部16で判定されたエリアA内に存在する部外者31の位置を示す検出結果出力画面を生成して、画面表示部13で画面表示する機能を有している。この際、検出結果出力画面で、部外者31と関係者検出部15で検出された関係者30の両方の位置を表示してもよい。また、部外者31の有無が重要である場合には、部外者31の位置に代えて部外者31の有無や人数を画面表示してもよい。
これら機能部のうち、人検出部14、関係者検出部15、部外者判定部16、および検出結果出力部17は、CPUが記憶部から読み出したプログラムを実行することにより各種処理部を実現する演算処理部から構成されている。
[本実施の形態の動作]
次に、図4を参照して、本実施の形態にかかる人検知システム10の動作について説明する。図4は、人検出処理を示すフローチャートである。
まず、人検出部14は、通信I/F部11を介して各赤外線イメージセンサ21から熱画像を取得し、前述の図2や図3で説明した人位置検出方法により、これら熱画像に基づきエリアA内に存在する人の位置を検出する(ステップ100)。
図5は、熱画像に基づく人の位置の検出例である。ここでは、エリアA内にP1〜P6までの合計6名の人が検出されている。
続いて、関係者検出部15は、通信I/F部11を介して無線端末23から識別信号を取得し、前述した無線端末23から送信された識別信号(電波や超音波)の強度に基づき人の位置を検知する方法や、無線端末23に搭載されているGPS機能で検出した自己の位置を識別信号により通知する方法などの公知の技術により、これら識別信号に基づきエリアA内に存在する関係者30の位置を検出する(ステップ101)。
図6は、識別信号に基づく人の位置の検出例である。ここでは、エリアA内にM1〜M4までの合計4名の関係者30が検出されている。
次に、部外者判定部16は、人検出部14で検出された人iと、関係者検出部15で検出された関係者jとの組ijごとに、両者間の検出誤差距離Dijを算出し(ステップ102)、これら組のうち検出誤差距離Dijが許容誤差距離Dp以下である組の人を関係者30であると判定する(ステップ103)。この際、同一の人に対して検出誤差距離Dijが許容誤差距離Dp以下である関係者30が複数存在する場合、最も検出誤差距離Dijが小さい関係者30を選択すればよい。また、人検出部14で検出された人のうち関係者30として判定されなかった人を部外者31と判定する(ステップ104)。
人検出部14と関係者検出部15の検出結果については、互いの検出方式や用いる機器の違いに起因して、両者の検出結果にある程度の検出誤差が生じ、検出位置のずれとして現れる。このため、これら検出誤差に基づき予め設定した許容誤差距離Dpに基づいて、両者の検出結果が同一人物を示すものかどうか判定している。
人iの座標位置をXTi,YTiとし、関係者jの座標位置をXRj,YRjとした場合、両者間の検出誤差距離Dijは、次の式(1)で求められる。
Figure 0006374757
図7は、検出誤差距離の算出例である。ここでは、人P1と関係者M1との検出誤差距離D11、人P2と関係者M2との検出誤差距離D22、人P4と関係者M3との検出誤差距離D43、人P6と関係者M4との検出誤差距離D64が、それぞれ許容誤差距離Dp以下である。このため、人P1,P2,P4,P6は、関係者M1,M2,M3,M4であると判定される。また、これら人P1,P2,P4,P6以外の人P3,P5については、これら人P3,P5との検出誤差距離Dijが許容誤差距離Dpより小さい関係者30が存在しないため、人P3,P5は、部外者31と判定される。
このようにして、部外者判定部16は、人検出部14で検出された人のうち関係者検出部15で検出された関係者30とは異なる位置に存在する人を、エリアA内に存在する部外者31と判定する。
この後、検出結果出力部17は、エリアA内における関係者30の位置または/および部外者31の位置を示す検出結果出力画面を生成して、画面表示部13で画面表示し(ステップ105)、一連の人検出処理を終了する。
図8は、検出結果出力画面の表示例である。ここでは、図7で判定した関係者30であると判定した人P1,P2,P4,P6の位置に、関係者30を示す丸印シンボルが配置されており、同じく部外者31であると判定した人P3,P5の位置に、部外者31を示す四角シンボル(ハッチング)が配置されている。これら関係者30と部外者31との識別表示方法については、一般的な手法を用いればよい。また、部外者31の位置が重要となる場合には、関係者30を非表示としてもよい。
なお、関係者検出部15における、無線端末23から送信された識別信号の強度に基づき人の位置を検知する方法や、無線端末23に搭載されているGPS機能で検出した自己の位置を識別信号により通知する方法は、現時点において一般的で現実的な構成で比較した場合、人検出部14での人検出方法より検出精度が低いといわれている。このため、部外者判定部16において、関係者30の位置を特定する場合、人検出部14で検出した人位置座標を用いて検出結果出力画面を生成すればよい。
また、このような検出精度を考慮して、部外者判定部16において、検出誤差距離Dijを許容誤差距離Dpと比較する際、両者間の検出誤差距離Dijを一定の距離判定期間にわたって平均化して得られた平均検出誤差距離Dijmを許容誤差距離Dpと比較するようにしてもよい。これにより、関係者検出部15で検出した関係者30の位置に含まれる検出誤差を低減でき、結果として安定した関係者判定を実現できる。
[本実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、人検出部14がエリアAを撮影して得られた熱画像に基づき、当該エリアA内に存在する人の位置を検出し、関係者検出部15が、関係者30が携帯する無線端末23から送信された識別信号に基づき、エリアA内に存在する関係者30の位置を検出し、部外者判定部16が、人検出部14で検出された人のうち関係者検出部15で検出された関係者30とは異なる位置に存在する人を、エリアA内に存在する部外者31と判定するようにしたものである。
これにより、エリアA内に存在する部外者の位置が、直接的ではなく、エリアA内に存在する人の位置と関係者30の位置とに基づき間接的に検出される。したがって、関係者30のみ無線端末23を携帯しておけばよいため、すべての来訪者に無線端末23を携帯させることなく、エリアA内に存在する複数の人のうちから、関係者30と部外者31とを正確かつ容易に区別して検知することができる。
また、本実施の形態では、部外者判定部16が、人の位置と関係者30の位置に基づき両者間の検出誤差距離Dijを算出し、当該検出誤差距離Dijを許容誤差距離Dpと比較した結果に基づいて当該人が関係者30か部外者31かを判定するようにしてもよい。これにより、検出した人位置と関係者位置との間に検出誤差が含まれていても、エリアA内に存在する複数の人のうちから、関係者30を正確に判定することができる。
さらに、部外者判定部16が、検出誤差距離Dijを許容誤差距離Dpと比較する際、両者間の検出誤差距離Dijを一定の距離判定期間にわたって平均化して得られた平均検出誤差距離Dijmを当該許容誤差距離Dpと比較するようにしてもよい。これにより、関係者位置にある程度の検出誤差が含まれていても、エリアA内に存在する複数の人のうちから、関係者30を正確に判定することができる。
また、本実施の形態では、人検出部14が、熱画像に含まれる各画素の画素温度を統計処理することにより人の背景を示す背景温度を算出し、各画素温度と当該背景温度との差分を基準温度差と比較することにより、人の位置を検出するようにしてもよい。これにより、得られた熱画像のみに基づいて、比較的簡素な計算処理で、人の位置を精度よく検出することができる。
また、本実施の形態では、人検出部14が、熱画像と当該熱画像より一定の背景選択時間だけ過去に得られた熱画像からなる背景熱画像とについて、画素ごとに画素温度の差分を算出し、これら差分を基準温度差と比較することにより、人の位置を検出するようにしてもよい。これにより、発熱体として固定的なものがエリアA内に存在する場合でも、人のように移動する発熱体だけを精度よく検出できる。なお、統計処理により求めた背景温度に基づき人位置を検出する場合、エリアA内に存在する固定的な発熱体を人として区別できない場合も考えられるが、固定的な発熱体の位置を予め設定しておけば、容易に人と区別することができる。
[実施の形態の拡張]
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
10…人検知システム、11…通信I/F部、12…操作入力部、13…画面表示部、14…人検出部、15…関係者検出部、16…部外者判定部、17…検出結果出力部、21…赤外線イメージセンサ、22…無線器、23…無線端末、30…関係者、31…部外者、L1,L2…通信回線、A…エリア。

Claims (6)

  1. エリア内に存在する複数の人のうちから、関係者と部外者とを区別して検知する人検知システムであって、
    前記エリアを撮影して得られた熱画像に基づき、当該エリア内に存在する人の位置を検出する人検出部と、
    前記関係者が携帯する無線端末から送信された識別信号に基づき、前記エリア内に存在する前記関係者の位置を検出する関係者検出部と、
    前記人検出部で検出された人のうち前記関係者検出部で検出された関係者とは異なる位置に存在する人を、前記エリア内に存在する前記部外者と判定する部外者判定部とを備え
    前記部外者判定部は、前記人の位置と前記関係者の位置に基づき両者間の検出誤差距離を算出し、当該検出誤差距離を許容誤差距離と比較した結果に基づいて当該人が関係者か部外者かを判定する
    ことを特徴とする人検知システム。
  2. 請求項1に記載の人検知システムにおいて、
    前記部外者判定部は、前記検出誤差距離を前記許容誤差距離と比較する際、両者間の検出誤差距離を一定の距離判定期間にわたって平均化して得られた平均検出誤差距離を当該許容誤差距離と比較することを特徴とする人検知システム。
  3. 請求項1または請求項2に記載の人検知システムにおいて、
    前記人検出部は、前記熱画像に含まれる各画素の画素温度を統計処理することにより人の背景を示す背景温度を算出し、各画素温度と当該背景温度との差分を基準温度差と比較することにより、人の位置を検出することを特徴とする人検知システム。
  4. 請求項1または請求項2に記載の人検知システムにおいて、
    前記人検出部は、前記熱画像と当該熱画像より一定の背景選択時間だけ過去に得られた熱画像からなる背景熱画像とについて、画素ごとに画素温度の差分を算出し、これら差分を基準温度差と比較することにより、人の位置を検出することを特徴とする人検知システム。
  5. 請求項1〜請求項のいずれか1つに記載の人検知システムにおいて、
    前記人検出部で検出した人の位置に基づいて、少なくとも前記部外者判定部で判定された前記エリア内に存在する前記部外者の位置を画面表示する検出結果出力部をさらに備えることを特徴とする人検知システム。
  6. エリア内に存在する複数の人のうちから、関係者と部外者とを区別して検知する人検知方法であって、
    記エリアを撮影して得られた熱画像に基づき、当該エリア内に存在する人の位置を検出する人検出ステップと、
    前記関係者が携帯する無線端末から送信された識別信号に基づき、前記エリア内に存在する前記関係者の位置を検出する関係者検出ステップと、
    前記人検出ステップで検出された人のうち前記関係者検出ステップで検出された関係者とは異なる位置に存在する人を、前記エリア内に存在する前記部外者と判定する部外者判定ステップとを備え
    前記部外者判定ステップは、前記人の位置と前記関係者の位置に基づき両者間の検出誤差距離を算出し、当該検出誤差距離を許容誤差距離と比較した結果に基づいて当該人が関係者か部外者かを判定する
    ことを特徴とする人検知方法。
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