JP6472670B2 - 一次元輝度分布検知装置 - Google Patents

Description

この発明は、二次元画像を用いずに監視対象空間内における対象者又は対象物の有無、位置又は動作状態を把握することができるとともに、対象者又は対象物の距離測定を行うことができる一次元輝度分布検知装置に関するものである。

監視対象空間内における対象者又は対象物の有無、位置又は動作状態を把握するには、通常のカメラを用いた二次元画像が使用されているが、プライバシー保護の面から居宅などでの使用が制限されている。
一方、二次元画像を一次元画像に変換する方法も考えられるが、二次元画像を得る時点や得た後で二次元画像情報の流用や盗用が起き、画像を取得する場所によってはプライバシーを侵害するおそれがあった。

そこで、複数の焦電センサを天井に配置して、対象者の動きを検知する提案がある。
また、特許文献１（特許第５１１５９９１号公報）には、対象者の体表面に電磁波を発するタグを取り付け、タグリーダーとのセットで、動きの状態を感知する提案や、対象者の行動空間にセンサ付きタグを設置して情報収集する提案が記載されている。
さらに、特許文献２（特開２０１２−４８３３５号公報）には、対象者に携帯端末を所持させ、携帯端末１２から発報される情報に基づいて対象者を監視する提案が記載されている。

特許第５１１５９９１号公報 特開２０１２−４８３３５号公報

しかし、複数の焦電センサを天井に配置して、対象者の動きを検知する提案のものは、装置の取り付けに大掛かりな改修が必要であり、設置コストが大きかった。
また、特許文献１に記載されている提案のものは、対象者にタグを取り付ける煩わしさや、ペースメーカーへの悪影響の恐れがあり、特許文献２に記載されている提案のものは、対象者が携帯端末を所持していないと監視することができなかった。

そこで、本発明者らは、この発明に先立ち、監視対象空間内における対象物の有無、位置又は動作状態を把握することを目的として、ロッドレンズの焦点距離上にラインセンサを配置することによって輝度分布を取得する研究を実施した。
しかし、この手法ではロッドレンズから対象物までの距離が不明で、対象物の大きさを把握することができないため、センサの設置環境によっては、全く大きさの異なる荷物やペットを人間（監視すべき対象）として誤検知する可能性があるという問題があった。
また、ロッドレンズの焦点距離とサイズによって検知範囲や距離が限定されるため、応用範囲が限られるという問題もあった。
したがって、この発明は、特別なタグや携帯端末を用いることなく、小さい設置コストで対象者又は対象物の有無、位置、動作状態、距離又は大きさの監視ができる一次元輝度分布検知装置を提供すること、三次元的な広がりのある空間における輝度分布を監視できるにもかかわらず、プライバシーの保護が必要な場所に設置できる一次元輝度分布検知装置を提供すること、及びロッドレンズとラインセンサを用いた一次元輝度分布検知装置の問題点を解消するとともに、その長所を生かすことができ、特定範囲の波長による監視も可能とすることを目的としてなされたものである。

請求項１に係る発明は、監視対象空間における対象者又は対象物の有無、位置又は動作状態を監視するための一次元輝度分布検知装置であって、前記監視対象空間に対向する第一のセンサ平面上に第一の距離をおいて一直線上に水平方向に設置される一対の第一ラインセンサと、前記監視対象空間に対向する第二のセンサ平面上に第二の距離をおいて一直線上に鉛直方向に設置される一対の第二ラインセンサと、前記一対の第一ラインセンサの前記監視対象空間側にそれぞれ第三の距離をおいて鉛直方向に設置される一対の第一スリット又は第一棒状レンズと、前記一対の第二ラインセンサの前記監視対象空間側にそれぞれ第四の距離をおいて水平方向に設置される一対の第二スリット又は第二棒状レンズと、前記一対の第一ラインセンサの長手方向に配置されている複数の受光素子からの光強度信号及び前記一対の第二ラインセンサの長手方向に配置されている複数の受光素子からの光強度信号に基づいて、前記監視対象空間における対象者若しくは対象物の有無及び前記監視対象空間の水平方向及び鉛直方向における前記対象者若しくは対象物の位置を判別する判別手段と、前記一対の第一ラインセンサの長手方向に配置されている複数の受光素子からの光強度信号及び前記一対の第二ラインセンサの長手方向に配置されている複数の受光素子からの光強度信号に基づいて、前記監視対象空間における対象者若しくは対象物と前記一対の第一スリット又は第一棒状レンズを含む平面との距離及び前記監視対象空間における対象者若しくは対象物と前記一対の第二スリット又は第二棒状レンズを含む平面との距離を計測する距離計測手段を備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の一次元輝度分布検知装置において、前記距離計測手段で計測された距離と前記複数の受光素子からの光強度信号に基づいて、前記対象者若しくは対象物の水平方向及び鉛直方向における大きさを計測する大きさ計測手段を備えることを特徴とする。

請求項１に係る発明の一次元輝度分布検知装置によれば、監視対象空間に対向する第一のセンサ平面上に第一の距離をおいて一直線上に水平方向に設置される一対の第一ラインセンサと、監視対象空間に対向する第二のセンサ平面上に第二の距離をおいて一直線上に鉛直方向に設置される一対の第二ラインセンサと、一対の第一ラインセンサの監視対象空間側にそれぞれ第三の距離をおいて鉛直方向に設置される一対の第一スリット又は第一棒状レンズと、一対の第二ラインセンサの監視対象空間側にそれぞれ第四の距離をおいて水平方向に設置される一対の第二スリット又は第二棒状レンズと、一対の第一ラインセンサの長手方向に配置されている複数の受光素子からの光強度信号及び一対の第二ラインセンサの長手方向に配置されている複数の受光素子からの光強度信号に基づいて、監視対象空間における対象者若しくは対象物（以下単に「対象」という。）の有無及び監視対象空間の水平方向及び鉛直方向における対象の位置を判別する判別手段を備えるだけで、監視対象空間における対象の有無及び対象が水平方向及び鉛直方向のどこに存在しているかを判別できるので、特別なタグや携帯端末を用いることなく、小さい設置コストで対象の有無や位置を監視することができ、対象の監視対象空間における斜め方向の動きを分析することもできる。
また、三次元的な広がりのある空間における対象の有無や位置を監視することができるにもかかわらず、得られる情報は一次元的な輝度分布情報のみなので、プライバシーの保護が必要な場所にも設置することができる。
さらに、一対の第一ラインセンサの長手方向に配置されている複数の受光素子からの光強度信号及び一対の第二ラインセンサの長手方向に配置されている複数の受光素子からの光強度信号に基づいて、対象と一対の第一スリット又は第一棒状レンズを含む平面との距離及び対象と一対の第二スリット又は第二棒状レンズを含む平面との距離を計測する距離計測手段を備えているため、対象の前後方向の動きも検知することができる。
そして、一対のスリットを用いた場合、検知距離が限定されないという長所があるとともに、スリットの長さやラインセンサとスリットとの距離を変更するだけで、検知範囲を変更することができ、逆に一対の棒状レンズを用いた場合、監視対象空間に存在する対象を精度良く検知することができる。

請求項２に係る発明の一次元輝度分布検知装置によれば、請求項１に係る発明の効果に加え、対象の水平方向及び鉛直方向における大きさを計測する大きさ計測手段を備えているので、全く大きさの異なる対象を監視すべき対象として誤検知することを防止することができる。

ラインセンサ１とスリット２と監視対象空間３からラインセンサ１に入射する光の関係を示す図。 ラインセンサ１とスリット２と監視対象空間３の水平断面図。 対象が監視対象空間３内に存在していない場合において、ラインセンサ１の各受光素子によって検知される光強度を示すグラフ。 対象が監視対象空間３の右側に位置している場合において、ラインセンサ１の各受光素子によって検知される光強度を示すグラフ。 対象が監視対象空間３の中央に位置している場合において、ラインセンサ１の各受光素子によって検知される光強度を示すグラフ。 対象が監視対象空間３の左側に位置している場合において、ラインセンサ１の各受光素子によって検知される光強度を示すグラフ。 スリットを用いた一次元輝度分布検知装置の全体構成を示す図。 スリット板１４にロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒを保持させた状態の斜視図。 スリット板１４にロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒを保持させた状態の断面図。 対象の奥行き距離を検出する原理を示す図。 対象までの距離が１ｍ、センサ間距離が２０ｃｍ及び４０ｃｍである場合におけるヒストグラムの一例。 対象までの距離が２ｍ、センサ間距離が２０ｃｍ及び４０ｃｍである場合におけるヒストグラムの一例。 実施例に係る一次元輝度分布検知装置の全体構成を示す図。

本発明の実施形態を説明する前に、スリットを用いた一次元輝度分布検知装置によって三次元的な広がりのある空間における対象の有無や位置を監視する原理及びその装置構成について説明する。

図１は、スリットを用いた一次元輝度分布検知装置のラインセンサ１とスリット２と監視対象空間３からラインセンサ１に入射する光の関係を示す図である。
ラインセンサ１は、長さ２８．５ｍｍで長手方向に２０６８個の受光素子が並んでおり、ほぼ水平に設置される。
スリット２は、幅４０ｍｍ、高さ２５ｍｍ、厚さ１ｍｍの平板の中央に側辺と平行に長さ１１ｍｍ、幅１ｍｍの細長い孔を開けて形成されており、ラインセンサ１の長手方向に延びる直線４を含み監視対象空間３に向かって水平に延びる延長平面５と垂直に交差している。すなわち、スリット２は鉛直方向に配置されている。
また、延長平面５とスリット２はスリット２の中央で交差している。

そして、図１に示すように監視対象空間３の背面が平面の壁６であると仮定した場合、ラインセンサ１で輝度を計測できる監視対象空間３は、ラインセンサ１の左端とスリット２の下端を通る直線が壁６と交差する点Ｒ１、ラインセンサ１の右端とスリット２の下端を通る直線が壁６と交差する点Ｌ１、ラインセンサ１の左端とスリット２の上端を通る直線が壁６と交差する点Ｒ３、ラインセンサ１の右端とスリット２の上端を通る直線が壁６と交差する点Ｌ３、スリット２の下端及びスリット２の上端の６点で囲まれる空間となる。

監視対象空間３の壁６の幅Ｘ及び高さＹは、図２に示すようにラインセンサ１の長さをｘ、スリット２の長さをｙ、ラインセンサ１とスリット２の距離をｄ、スリット２と壁６の距離をＤとし、スリット２の幅sを無視した場合、次の式で表される。
Ｘ＝ｘ×Ｄ／ｄ
Ｙ＝ｙ×Ｄ／ｄ

なお、検知できる幅Ｘはスリット２の幅s及び平板の厚さｔにも関係し、検知できる角度をθ（ｄｅｇ）とすると、θ及びＸは次の式で求められる。
θ＝ａｒｃｔａｎ｛ｄ／（ｘ／２＋ｓ／２）｝
ただし、下限はａｒｃｔａｎ（ｔ／ｓ）
Ｘ＝２×Ｄ×ｔａｎ（９０°−θ）
ここで、実際の一次元輝度分布検知装置においては、ｄ＝１５．４７ｍｍ、t＝１ｍｍ、ｘ＝２８．５ｍｍであるので、これらの値を上記の式に代入するとともにｓ＝０とすると、θ＝４７°となる。
そして、ａｒｃｔａｎ（１／ｓ）が４７°となるsは０．９２ｍｍと計算されるので、ｓが０．９２ｍｍ以上あれば、検知角度θが下限にかかることはない。そのため、実際の一次元輝度分布検知装置においてはスリット幅を１ｍｍとしてある。

監視対象空間３に対象が無い場合に、ラインセンサ１の左端にある受光素子Ｓ１に入射する光強度は、図１に示すように、Ｒ１からＲ２を通ってＲ３に至る線上の壁で反射される光の強度の和となり、ラインセンサ１の中央にある受光素子Ｓ２に入射する光強度は、同じく図１のＣ１からＣ２を通ってＣ３に至る線上の壁で反射される光の強度の和となり、ラインセンサ１の右端にある受光素子Ｓ３に入射する光強度は、同じく図１のＬ１からＬ２を通ってＬ３に至る線上の壁で反射される光の強度の和となる。

図３は、監視対象空間３に対象が無い場合において、各受光素子で発生する電荷量に対応するＡＤＵ値のグラフである。横軸は受光素子が左側から何番目かを示し、縦軸の単位はＡＤＵである。
受光素子で発生する電荷量は入射する光の強度によって変化するので、図３は各受光素子によって検知される光強度を示すグラフということができる。

図４は、監視対象空間３の右側に対象が存在している場合における図３と同様のグラフである。
通常、対象は壁より反射率が低いので、図１から分かるように、監視対象空間３の右側に対象が存在している場合、その対象の存在している位置に対応するラインセンサ１の左側にある受光素子によって検知される光強度が下がることとなる。
そのため、グラフの左側の一部において点線で示す図３のグラフよりＡＤＵ値が下がっている。

図５は、監視対象空間３の中央に対象が存在している場合における図３と同様のグラフである。
この場合、グラフの中央において点線で示す図３のグラフよりＡＤＵ値が下がっている。

図６は、監視対象空間３の左側に対象が存在している場合における図３と同様のグラフである。
この場合、グラフの右側の一部において点線で示す図３のグラフよりＡＤＵ値が下がっている。

図４〜６においては、対象が監視対象空間３の左右方向のどこに存在しているかによって、その位置に対応した部分のＡＤＵ値が下がっているが、対象が光を発している場合や、反射率の高いものである場合には、図３のグラフよりＡＤＵ値が上がる場合もある。
しかし、いずれにしても対象が存在している場合には、図３のグラフに対して何らかの変動が生じるので、図３のグラフにおけるＡＤＵ値（基準値）と実測されたＡＤＵ値との差分を検証すれば、対象が監視対象空間３の左右方向のどこに存在しているかを判別することができる。
また、図１に示す一次元輝度分布検知装置では監視対象空間３の鉛直方向における光強度の和を各受光素子で検出するので、立っていた対象が倒れたりして横になった場合、左右方向の限定された位置のＡＤＵ値が非常に低い状態から、左右方向の対象が倒れている位置のＡＤＵ値が少し低い状態に変化することになる。そして、このようなＡＤＵ値の変化を把握することによって、対象が立った状態から横になった状態に変化したことを判別することもできる。

図７は、スリットを用いた一次元輝度分布検知装置の全体構成を示す図である。
一次元輝度分布検知装置は、監視対象空間３からの光を絞り込むスリット２と、スリット２を通過した光の強度を検出するラインセンサ１と、ラインセンサ１の各受光素子における受光量に応じた光強度信号を受けて、監視対象空間３内における対象の有無、位置及び動作状態を判別し、その報知を行うための映像情報を送信する判別手段７を備えている。

判別手段７は、受信した光強度信号を受光素子毎の時系列データとして記憶する記憶手段９と、一時点における光強度信号に基づいて対象の有無及び位置を判別するとともに、時系列の光強度信号に基づいて対象の動作状態を判別し、それらの判別結果に基づく報知情報を作成するＣＰＵ８と、ＣＰＵ８からの報知情報に基づいて画像情報を表示手段１１に送信する表示制御手段１０を有している。

表示手段１１は、表示制御手段１０からの画像情報を受信して、対象の有無、位置及び動作状態についての情報を表示するものであって、一次元輝度分布検知装置とともに設けても良いし、一次元輝度分布検知装置から離れた位置に設けても良い。
表示装置１１には、対象の有無、位置及び動作状態を表示するが、その表示態様としては、（１）文字や記号による表示、（２）監視対象空間３を示すエリア表示を行うとともに、そのエリア表示内に対象の有無や位置に応じた画像の表示を行うビジュアル表示、（３）光強度信号をグラフ化した表示等がある。
そして、これらの表示態様の中から利用者のニーズに合わせて１つ又は複数の表示を適宜選択して表示させれば良い。

また、判別手段７は記憶手段９を有しているので、判別装置７に対する指示入力手段を追加することにより、過去の指定した時間における対象の有無、位置及び動作状態についての情報を表示手段１１に表示させることもできる。
さらに、指定した時間から所定時間ずつ前又は後の時間における対象の有無及び位置を、連続的に表示させることによって、対象の動作状態を追跡することができる。
そうした場合、所定時間を長くとれば、長時間にわたる対象の動作状態の追跡を短時間で行うことができ、逆に所定時間を短くとれば、特に注視したい時間における対象の動作状態の詳細な追跡を行うことができる。

以下、実施例によって本発明の実施形態を説明する。

図８は実施例に係る一次元輝度分布検知装置のスリット板１４にロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒを保持させた状態の斜視図、図９は同じくスリット板１４にロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒを保持させた状態の断面図であり、図１、図２に示す一次元輝度分布検知装置とはスリット板１４に２つのスリット２Ｌ、２Ｒが設けてある点で異なり、また、スリット２Ｌ、２Ｒにそれぞれロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒを着脱自在に保持させるとともに、図１、図２と同様の位置関係でそれぞれラインセンサ１Ｌ、１Ｒが配置してある点で異なる。

実施例に係る一次元輝度分布検知装置は、スリット２Ｌ、２Ｒの背面側にマウント部材１３Ｌ、１３Ｒを備えており、このマウント部材１３Ｌ、１３Ｒによってロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒや可視光のみ又は赤外光のみを透過可能なカバー体（図示せず）を着脱可能に保持することができる。
図８及び図９は、スリット板１４に設けてあるレンズ通過部１５Ｌ、１５Ｒの上方からロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒを差し込んで、スリット２Ｌ、２Ｒとマウント部材１３Ｌ、１３Ｒとの間に保持した状態を示している。
そして、ロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒは、この状態からレンズ通過部１５Ｌ、１５Ｒの上方へ引き抜くことによりスリット板１４から外すことができるようになっている。
カバー体については図示しないが、ロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒと同等の長さを有する長方形の板であり、スリット板１４の上方から差し込むことによりスリット２Ｌ、２Ｒとマウント部材１３Ｌ、１３Ｒとの間に保持でき、上方へ引き抜くことによりスリット板１４から外すことができるようになっている。

実施例においては、スリット２Ｌ、２Ｒとマウント部材１３Ｌ、１３Ｒとの間に（１）何も保持しない状態、（２）それぞれカバー体を保持した状態、（３）ロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒを保持した状態、（４）それぞれロッドレンズ及びカバー体を保持した状態に変更可能である。
そのため、監視目的や環境に合わせて上記（１）〜（４）からいずれかの状態を選択し、的確に対象の有無、位置又は動作状態を監視することができる。
なお、上記（４）の状態にするためには、ロッドレンズをスリット２Ｌ、２Ｒとカバー体との間に挟まれた状態とする必要があるので、ロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒより小径のものを用いる。

ここで、上記（１）、（２）の状態は広い監視対象空間において対象を監視する場合に適しており、上記（３）、（４）の状態は限られた監視対象空間において対象を精度良く監視する場合に適している。
また、（２）、（４）の状態については、カバー体が可視光のみを透過可能であれば監視対象空間が明るい場合に適しており、カバー体が赤外光のみを透過可能であれば監視対象空間が暗く、監視する対象が赤外線を発する場合に適している。

上記（１）〜（４）いずれかの状態におけるＡＤＵ値のグラフは、監視対象空間に対象が無い場合、監視対象空間の右側に対象が存在している場合、監視対象空間の中央に対象が存在している場合、及び監視対象空間の左側に対象が存在している場合において、それぞれ図３〜６のグラフと同様の傾向のものとなる。
ただし、上記（３）、（４）の状態におけるＡＤＵ値のグラフは、スリットを用いた一次元輝度分布検知装置や上記（１）又は（２）の状態のようにスリット２Ｌ、２Ｒを用いる場合に比べて、ロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒによって多くの光を集めることができるため、同じ監視対象空間であればより大きなＡＤＵ値が得られ、輝度分布の分解能が高まる。その結果、誤検知が減少して多くの状態判別が可能になる。

図１０は、対象の奥行き距離を検出する原理を示す図である。
ラインセンサ１Ｌ、１Ｒ及びロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒは、それぞれ中心と中心との距離及び中心線と中心線との距離（以下「センサ間距離」という。）がｗとなるように配置され、ロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒは、それぞれラインセンサ１Ｌ、１Ｒの中心の監視対象空間側に距離fを置いて配置されている。
図１０においては、監視対象空間内に対象１６が存在し、背景、対象１６及びその他の監視対象空間内に存在する物体等から反射又は出射される光が、図１と同様の経路によってロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒを通過して、それぞれラインセンサ１Ｌ、１Ｒに入射する。

例えば、対象１６の上下に延びる線状領域（以下単に「線状領域」という。）からの光が光路１７Ｌ、１７Ｒを通過してラインセンサ１Ｌ、１Ｒに入射し、それぞれ受光素子ｇＬ及びｇＲで検出された場合、ロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒの中心線を含む平面と対象１６の線状領域との距離ｚ（以下「対象の奥行き距離」という。）は次の式で求められる。
ｚ＝ｆ×ｗ／（ｘＬ＋ｘＲ）
ここで、ｘＬはラインセンサ１Ｌの中心（左端から１０３４番目）にある受光素子ｃＬと受光素子ｇＬの距離、ｘＲはラインセンサ１Ｒの中心（左端から１０３４番目）にある受光素子ｃＲと受光素子ｇＲの距離である。
したがって、特定の線状領域からの光がラインセンサ１Ｌ、１Ｒのどの受光素子で検出されたか判別できれば、特定の線状領域が存在している対象の奥行き距離を求めることができる。

そして、ロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒとラインセンサ１Ｌ、１Ｒは近接して配置されているので、ラインセンサ１Ｌ、１Ｒで得られる輝度分布は左右にずれた同様のものとなり、例えばラインセンサ１Ｌにおいて受光素子ｇＬで特異値が検出され、ラインセンサ１Ｒにおいて受光素子ｇＲで特異値が検出された場合、受光素子ｇＬに対応する線状領域と受光素子ｇＲに対応する線状領域は、同じ線状領域と推定されるので、それぞれの特異値が検出された受光素子ｇＬ、ｇＲを抽出することによって対象の奥行き距離を求めることができる。
特異値を検出するに際しては、基準となるＡＤＵ値と実測されたＡＤＵ値との差分の絶対値を用い、そのピーク値を用いると良い。
なせなら、ピーク値の抽出は容易に行うことができ、かつ、そのピーク値が検出された受光素子に対応する線状領域は、背景に対して非常に暗いか非常に明るい特定の線状領域であると推定されるからである。

図１１は、対象までの距離が１ｍ、センサ間距離ｗが２０ｃｍ及び４０ｃｍである場合におけるヒストグラムの一例であり、図１２は、対象までの距離が２ｍ、センサ間距離ｗが２０ｃｍ及び４０ｃｍである場合におけるヒストグラムの一例である。
このヒストグラムは、対象が存在していない時又は対象が移動する前における監視対象空間の測定輝度（背景輝度）のＡＤＵ値と、対象が存在している時又は対象が移動した後における監視対象空間の測定輝度（変動輝度）のＡＤＵ値との差の絶対値（以下「ＡＤＵ差分値」という。）の分布である。
そして、監視対象空間内に対象が移動してきた場合又は監視対象空間内で止まっていた対象が動いた場合、ＡＤＵ差分値は、その対象が存在する領域において比較的大きな値となり、その対象が存在しない領域において比較的小さな値となる。
また、このヒストグラムにおいてＡＤＵ差分値が最大となっている受光素子に対応する線状領域は、背景に対して非常に暗いか非常に明るい線状領域である。

次に、ヒストグラムから対象の奥行き距離を測定する方法について説明する。
例えば、図１１（ａ）では、ラインセンサ１ＬにおけるＡＤＵ差分値のピーク値に対応する受光素子とｃＬとの距離からｘＬを、ラインセンサ１ＲにおけるＡＤＵ差分値のピーク値に対応する受光素子とｃＲとの距離からｘＲを得ることができる。
そうすると、センサ間距離ｗ並びに距離ｆは一次元輝度分布検知装置の仕様に応じた既知の値であるから、ｆ×ｗ／（ｘＬ＋ｘＲ）の式にｆ、ｗ及び得られたｘＬとｘＲの値を代入することで対象の奥行き距離を計算することができる。
そして、対象の奥行き距離が１ｍの図１１（ａ）（ｂ）及び同２ｍの図１２（ａ）（ｂ）のヒストグラムから計算された対象の奥行き距離（測定距離）は次のとおりとなった。
図１１（ａ）の測定距離：１．２ｍ （センサ間距離ｗ：２０ｃｍ、誤差０．２ｍ）
図１１（ｂ）の測定距離：１．１４ｍ（センサ間距離ｗ：４０ｃｍ、誤差０．１４ｍ）
図１２（ａ）の測定距離：１．５７ｍ（センサ間距離ｗ：２０ｃｍ、誤差０．４３ｍ）
図１２（ｂ）の測定距離：１．７９ｍ（センサ間距離ｗ：４０ｃｍ、誤差０．２１ｍ）
なお、距離ｆはいずれの場合でも８ｍｍである。

これらの結果から、センサ間距離ｗを４０ｃｍとした場合、実際の奥行き距離と測定距離との差は最大で０．２１ｍであり、ロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒとラインセンサ１Ｌ、１Ｒを左右に並べて配置した一次元輝度分布検知装置によって、対象の奥行き距離をそれほど大きな誤差を生じることなく測定できることが確認できた。
また、図１１と図１２における測定距離の比較から、実際の奥行き距離が小さいと誤差は小さくなることがわかり、図１１の（ａ）と（ｂ）及び図１２の（ａ）と（ｂ）における測定距離の比較から、センサ間距離ｗが大きいと誤差が減少することがわかった。
これは、実際の奥行き距離が小さいほど、また、センサ間距離ｗが大きいほど、ラインセンサ１Ｌ、１Ｒの中心とＡＤＵ差分値のピーク値が生じた受光素子との距離であるｘＬ及びｘＲが大きくなるためと考えられる。

なお、ロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒに代えてスリット２Ｌ、２Ｒを用いた場合の測定結果については省略するが、ＡＤＵ差分値のピーク値が下がり誤差は広がるものの、センサ間距離ｗを大きくすることで、比較的近いところに存在している監視対象の距離測定については大きな支障は生じない。

さらに、監視対象空間内に対象が移動して来たか監視対象空間内で止まっていた対象が動いたことにより、その対象が存在する領域において比較的大きなＡＤＵ差分値が生じることを利用して、その対象のラインセンサ長手方向についての大きさを求めることができる。
すなわち、奥行き距離１ｍの所にラインセンサ長手方向の大きさが１ｍの対象が移動して来たとき、ラインセンサにおいてαｍｍの領域で比較的大きなＡＤＵ差分値を含む正の値が継続する場合、測定距離がβｍ、比較的大きなＡＤＵ差分値を含む正の値が継続している領域の長さがγｍｍであれば、対象のラインセンサ長手方向についての大きさδｍは次の式で求められる。
δ＝γ／α×β

図１３は、実施例に係る一次元輝度分布検知装置の全体構成を示す図である。
実施例に係る一次元輝度分布検知装置は、監視対象空間からの光を絞り込むスリット２Ｌ、２Ｒ又はロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒと、スリット２Ｌ、２Ｒ又はロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒを通過した光の強度を検出するラインセンサ１Ｌ、１Ｒと、ラインセンサ１Ｌ、１Ｒの各受光素子における受光量に応じた光強度信号を受けて、監視対象空間内における対象の有無、位置及び動作状態を判別し、その報知を行うための映像情報を送信する判別手段と、監視対象空間内における対象の奥行き距離を測定する奥行き距離測定手段と、対象のラインセンサ長手方向についての大きさを測定する大きさ測定手段を備えている。
判別手段、奥行き距離測定手段及び大きさ測定手段を合わせて判別測定手段２２という。

判別測定手段２２は、受信した光強度信号を受光素子毎の時系列データとして記憶する記憶手段１９と、一時点における光強度信号に基づく対象の有無判別及び位置判別、時系列の光強度信号に基づく対象の動作状態判別、記憶手段１９に記憶された受光素子毎の時系列データに基づく輝度分布が変動する直前における背景輝度分布の保持、同時系列データに基づく変動輝度分布の保持、保持している背景輝度分布と変動輝度分布の差の絶対値の分布に基づく対象の奥行き距離と大きさの測定を行い、それらの判別結果や測定結果に基づく報知情報を作成するＣＰＵ１８と、ＣＰＵ１８からの報知情報に基づいて画像情報を表示手段２１に送信する表示制御手段２０を有している。

表示手段２１は、表示制御手段２０からの画像情報を受信して、対象の有無、位置、動作状態、奥行き距離及び大きさについての情報を表示するものであって、一次元輝度分布検知装置とともに設けても良いし、一次元輝度分布検知装置から離れた位置に設けても良い。
表示装置２１には、対象の有無、位置、動作状態、奥行き距離及び大きさを表示するが、その表示態様としては、（１）文字や記号による表示、（２）監視対象空間を示すエリア表示を行うとともに、そのエリア表示内に対象の有無、位置、奥行き距離及び大きさに応じた画像の表示を行うビジュアル表示、（３）光強度信号をグラフ化した表示等がある。
そして、これらの表示態様の中から利用者のニーズに合わせて１つ又は複数の表示を適宜選択して表示させれば良い。

また、判別測定手段２２は記憶手段１９を有しているので、判別測定装置２２に対する指示入力手段を追加することにより、過去の指定した時間における対象の有無、位置、動作状態、奥行き距離及び大きさについての情報を表示手段２１に表示させることもできる。
さらに、指定した時間から所定時間ずつ前又は後の時間における対象の有無、位置、奥行き距離及び大きさを、連続的に表示させることによって、対象の動作状態を追跡することができる。
そうした場合、所定時間を長くとれば、長時間にわたる対象の動作状態の追跡を短時間で行うことができ、逆に所定時間を短くとれば、特に注視したい時間における対象の動作状態の詳細な追跡を行うことができる。

実施例の一次元輝度分布検知装置に関する変形例を列記する。
（１）実施例においては、ラインセンサ１Ｌ、１Ｒを水平方向に、スリット２Ｌ、２Ｒ及びロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒを鉛直方向に配置しているが、ラインセンサ１Ｌ、１Ｒを十字状、Ｔ字状又はＬ字状とし、スリット２Ｌ、２Ｒ及びロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒを同様に十字状、Ｔ字状又はＬ字状としても良い。
そうした場合、水平方向のラインセンサによって検知される光強度を用いて対象が左右方向のどこに存在しているかを判別するとともに左右方向における大きさを測定し、鉛直方向のラインセンサによって検知される光強度を用いて対象が上下方向のどこに存在しているかを判別するとともに上下方向における大きさを測定することができる。
（２）実施例においては、ラインセンサ１Ｌ、１Ｒを水平方向に、スリット２Ｌ、２Ｒ及びロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒを鉛直方向に配置しているが、スリット２Ｌ、２Ｒ及びロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒ又は一次元輝度分布検知装置全体を、スリット板１４の面に垂直な軸の回りに回転させた状態となるように配置しても良い。
そうした場合、監視対象空間を斜めに横切るラインに沿った光強度の和が、ラインセンサ１Ｌ、１Ｒの各受光素子に入射するので、対象が上下方向に移動しても左右方向に移動しても、ラインセンサ１Ｌ、１Ｒによって検知される光強度が変化することとなる。
したがって、２つの一次元輝度分布検知装置を用いたり、上記（１）で述べたように十字状、Ｔ字状又はＬ字状のラインセンサを用いたりすることなく、対象の左右方向及び上下方向の動きを判別することができる。
（３）実施例の判別測定手段２２は、受信した光強度信号を受光素子毎の時系列データとして記憶する記憶手段１９を備え、時系列の光強度信号に基づいて対象の動作状態を判別できるようになっているが、現時点の対象の有無、位置、奥行き距離及び大きさのみを検知又は計測するだけで良ければ、記憶手段１９や動作状態の判別機能は不要である。
その場合、背景輝度分布は事前に測定して得られたデータを用いることとなる。
また、判別測定手段２２に記憶手段１９や動作状態の判別機能を設けなくても、判別測定手段２２から対象の有無、位置、距離若しくは大きさについての情報又は各受光素子の光強度信号を所定周期で別の解析装置に送信し、それらの情報を受信した解析装置で、時系列に情報を蓄積し解析して対象の動作状態を判別することも可能である。
（４）実施例においては、対象の有無、位置、動作状態、奥行き距離及び大きさを表示手段２１で報知しているが、表示手段２１に代えて又は追加してスピーカーを設けても良い。
そうした場合、画像による報知に代えて又は追加して、音による報知を行うことができる。

１、１Ｌ、１Ｒ ラインセンサ ２、２Ｌ、２Ｒ スリット
３ 監視対象空間 ４ ラインセンサ１の長手方向に延びる直線
５ 監視対象空間３に向かって水平に延びる延長平面 ６ 壁
７ 判別手段 ８ ＣＰＵ ９ 記憶手段
１０ 表示制御手段 １１ 表示手段
１２Ｌ、１２Ｒ ロッドレンズ １３Ｌ、１３Ｒ マウント部材
１４ スリット板 １５Ｌ、１５Ｒ レンズ通過部
１６ 対象 １７Ｌ、１７Ｒ 光路
１８ ＣＰＵ １９ 記憶手段 ２０ 表示制御手段
２１ 表示手段 ２２ 判別測定手段
ｄ ラインセンサ１とスリット２の距離 Ｄ スリット２と壁６の距離
ｓ スリット２の幅 ｘ ラインセンサ１の長さ Ｘ 壁６の幅
ｆ ロッドレンズ１２Ｌ、１２Ｒとラインセンサ１Ｌ、１Ｒの距離
ｗ センサ間距離 ｚ 対象の奥行き距離
ｘＬ 受光素子ｃＬと受光素子ｇＬの距離
ｘＲ 受光素子ｃＲと受光素子ｇＲの距離

Claims (2)

1. 監視対象空間における対象者又は対象物の有無、位置又は動作状態を監視するための一次元輝度分布検知装置であって、
   前記監視対象空間に対向する第一のセンサ平面上に第一の距離をおいて一直線上に水平方向に設置される一対の第一ラインセンサと、
   前記監視対象空間に対向する第二のセンサ平面上に第二の距離をおいて一直線上に鉛直方向に設置される一対の第二ラインセンサと、
   前記一対の第一ラインセンサの前記監視対象空間側にそれぞれ第三の距離をおいて鉛直方向に設置される一対の第一スリット又は第一棒状レンズと、
   前記一対の第二ラインセンサの前記監視対象空間側にそれぞれ第四の距離をおいて水平方向に設置される一対の第二スリット又は第二棒状レンズと、
   前記一対の第一ラインセンサの長手方向に配置されている複数の受光素子からの光強度信号及び前記一対の第二ラインセンサの長手方向に配置されている複数の受光素子からの光強度信号に基づいて、前記監視対象空間における対象者若しくは対象物の有無及び前記監視対象空間の水平方向及び鉛直方向における前記対象者若しくは対象物の位置を判別する判別手段と、
   前記一対の第一ラインセンサの長手方向に配置されている複数の受光素子からの光強度信号及び前記一対の第二ラインセンサの長手方向に配置されている複数の受光素子からの光強度信号に基づいて、前記監視対象空間における対象者若しくは対象物と前記一対の第一スリット又は第一棒状レンズを含む平面との距離及び前記監視対象空間における対象者若しくは対象物と前記一対の第二スリット又は第二棒状レンズを含む平面との距離を計測する距離計測手段を備えている
   ことを特徴とする一次元輝度分布検知装置。
2. 前記距離計測手段で計測された距離と前記複数の受光素子からの光強度信号に基づいて、前記対象者若しくは対象物の水平方向及び鉛直方向における大きさを計測する大きさ計測手段を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の一次元輝度分布検知装置。