JP7109981B2 - 人体検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば個室等の特定空間内の人体を検出する人体検出装置に関する。

例えば、トイレ等の個室において、利用者を検出するためのセンサが設けられていることがある。このようなセンサにより利用者が検出されると、例えば便蓋の開閉や洗浄水の吐出等の制御が自動的に実施できる。この種の用途には、例えば反射型の赤外線センサ、焦電型の赤外線センサ、電波センサ、超音波センサ等が利用されている（例えば特許文献１を参照）。

また、屋内等における人体の異常を報知する方法として、例えば特許文献２に記載の方法が提案されている。特許文献２には、焦電センサにより、人体の体動を検出し、被観察者の行動が異常か否かを判定している。

特開２０１６－１２１４６０号公報 特開２００５－３２７１３４号公報

例えば、特許文献１に記載された発明は、人体の有無、つまり、利用者がいるかいないかの判別しか行っていないので、人体の異常までは判別できない。また、特許文献２に記載された発明は、焦電センサにより人体の異常を検出しているが、焦電センサは、一般的に検知にある程度の移動量が必要であり、例えばトイレでの排便中に失神した状態と考え事をしている状態といった小さい体動を区別することができない。

そこで、本発明は、人体の挙動を精度良く検知することができる人体検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載された発明は、家屋内の特定空間に設置されたセンサの測定結果に基づいて、前記特定空間内における人体の頭部の少なくとも４か所の測定点の座標を検出する座標検出部と、前記座標検出部が検出した前記座標に基づいて前記頭部の中心とみなす位置を算出する中心位置算出部と、前記中心位置算出部が算出した前記中心位置の所定時間における変化量を検出する変化量検出部と、前記変化量検出部が検出した前記変化量が所定の閾値以下である場合は、前記人体に異常が発生していると判断する異常判断部と、を備えていることを特徴とする人体検出装置である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記中心位置算出部は、前記座標に基づいて前記頭部を球体に近似して、当該球体の前記中心位置を算出することを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１または２に記載された発明において、前記中心位置算出部は、前記座標間を移動した際の軌道の変化に基づいて前記頭部の凸部の有無を予測し、前記凸部が予測された場合は、当該凸部上に位置する前記測定点を前記凸部外の前記軌道上の位置に移動させることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、請求項１から３のうちいずれか一項に記載された発明において、前記センサの所定時間分の測定結果の平均値を算出する平均算出部を備え、前記座標検出部は、前記平均算出部が算出した平均値に基づいて前記座標を検出することを特徴とするものである。

請求項５に記載された発明は、請求項１から４のうちいずれか一項に記載された発明において、前記座標検出部が前記座標を検出するに先立って、前記センサの測定結果に基づいて、前記特定空間内の予め定めた範囲から前記頭部を検出する頭部検出部を備えていることを特徴とするものである。

請求項６に記載された発明は、請求項５に記載の発明において、前記頭部検出部が検出した前記頭部の位置の周囲の複数の位置における前記センサの測定結果に基づいて前記頭部を追跡する頭部追跡部を備えていることを特徴とするものである。

請求項７に記載された発明は、請求項１から６のうちいずれか一項に記載の発明において、センサは、測距センサであることを特徴とするものである。

請求項８に記載された発明は、請求項７に記載の発明において、前記測距センサは、前記特定空間の床面に対して垂直方向及び水平方向に検出方向を変化させる方向変更部を備えていることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、頭部の中心位置の所定時間間隔における変化量を検出することで人体の検出をしている。頭部は、体よりもの移動量が多くなる傾向があるので、人体の挙動を精度良く検出することができる。また、例えばトイレに着座した際における頭部の移動の変化量が小さすぎる場合は人体に異常が起こっていると判断し、警報の報知等の処置を講じることができる。

請求項２に記載の発明によれば、中心位置算出部は、座標に基づいて頭部を球体に近似して、当該球体の前記中心位置を算出するので、頭部の中心位置の算出処理を簡易にすることができる。したがって、頭部の中心位置の算出処理の短縮化を図ることができるため、人体の異常の検出の迅速化を図ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、中心位置算出部は、座標間を移動した際の軌道の変化に基づいて頭部の凸部の有無を予測し、凸部が予測された場合は、当該凸部上に位置する測定点を凸部外の軌道上の位置に移動させるので、例えば髪型や帽子等により頭部に凸部があった場合でも、頭部の中心位置を算出することができる。

請求項４に記載の発明によれば、センサの所定時間分の測定結果の平均値を算出する平均算出部を備え、座標検出部は、平均算出部が算出した平均値に基づいて座標を検出するので、センサの測定結果に含まれるノイズを除去し、センシング精度を向上させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、座標検出部が座標を検出するに先立って、センサの測定結果に基づいて、特定空間内の予め定めた範囲から頭部を検出する頭部検出部を備えているので、特定空間全体から検出するよりも検出処理を短縮することができる。したがって、人体の異常の検出の迅速化を図ることができる。

請求項６に記載の発明によれば、頭部検出部が検出した頭部の位置の周囲の複数の位置におけるセンサの測定結果に基づいて頭部を追跡する頭部追跡部を備えているので、周囲の複数の位置のうち１つでも頭部から外れた位置を示した場合は、頭部が動いたと見做すことができる。また、頭部から外れた位置によって、頭部の移動方向が判明するので、頭部の追跡も容易にすることができる。

請求項７に記載の発明によれば、センサは測距センサであるので、安価なセンサで頭部までの距離情報を精度良く取得することができ、頭部の位置座標や頭部の検出等の精度も向上させることができる。

請求項８に記載の発明によれば、測距センサは、特定空間の床面に対して垂直方向及び水平方向に検出方向を変化させる方向変更部を備えているので、測距センサが本来持っている検出範囲を超える範囲の検出をすることができる。したがって、例えばトイレや浴室といった特定空間をカバーすることができる。

本発明の一実施形態にかかる人体検出装置の概略構成図である。 図１に示されたセンサユニットをトイレの個室に設けた側面図である。 図１に示されたセンサの概略構成図である。 トイレ内での行為ごとの頭部の移動量を示すグラフである。 図１に示された人体検出装置の動作のフローチャートである。 図１に示された人体検出装置の動作のフローチャート（続き）である。 トイレの個室内に設置されたトイレ装置に着座している利用者の正常時及び異常時における頭の位置の例である。 図７に示された頭の位置に基づく頭の想定位置を示した説明図である。 頭位置の周囲４点についての説明図である。 １点外れ、３点外れ、隣接２点外れについての説明図である。 トイレの個室Ｔの空間内における座標の説明図である。 頭部に凸部がある場合の球体の算出結果の説明図である。 図１２に示した場合における５点を結ぶ軌道に沿って移動した場合の座標の変化のグラフである。 凸部に測定点がある場合の対処についての説明図である。 センサの検出精度向上方法の説明図である。

以下、本発明の一実施形態を、図１乃至図１１を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる人体検出装置の概略構成図である。

人体検出装置５０は、図１に示したように、センサユニット１０と、制御基板２０と、を備えている。センサユニット１０は、特性空間として例えばトイレの個室内に設けられる。図２にトイレの個室に設けた例を示す。図２において、符号１００は、トイレ装置であり、洋式便器、便座、便蓋、衛生洗浄装置、タンク等を備えている。符号Ｐは利用者（人体）である。図２において、センサユニット１０は、トイレの個室Ｔの天井隅部に設置されている。

センサユニット１０は、図１に示したように、センサ１１と、チルトモータ１２と、アーム１３と、ベース１４と、パンモータ１５と、を備えている。

センサ１１は、測距センサと、測距センサを固定するセンサベースとで構成されている。測距センサは、図３に示したように、発光素子から光を出射し、その光が測定物で反射した反射光が受光素子に入射する位置に基づいて三角法の原理により測定物までの距離を測定する周知のセンサである。また、本実施形態では、三角法方式の測距センサで説明するが、ＴＯＦ（Time Of Flight）方式の測距センサであってもよい。

チルトモータ１２は、例えばステッピングモータで構成され、制御基板２０からの制御によりセンサ１１を垂直方向に回転させる。垂直方向とは、図２の場合であれば上下方向、つまり床面に対して垂直方向を示す。

アーム１３は、略Ｌ字状に形成されている。アーム１３は、一方の端部にチルトモータ１２が固定されている。また、アーム１３は、他方の端部がベース１４と回転可能に設けられている。

ベース１４は、略台形状に形成されている。ベース１４は、パンモータ１５を内蔵し、アーム１３の他方の端部を回転可能に保持している。

パンモータ１５は、ベース１４に内蔵されている。パンモータ１５は、例えばステッピングモータで構成され、制御基板２０からの制御によりアーム１３（センサ１１）を水平方向に回転させる。水平方向とは、図２の場合であれば天井や床面と平行な方向を示す。

つまり、チルトモータ１２とパンモータ１５は、センサ１１（測距センサ）の検出方向を特定空間の床面に対して垂直方向及び水平方向に変化させる方向変更部として機能する。

制御基板２０は、センサ１１の測定結果を取得して人体の検出動作や、チルトモータ１２及びパンモータ１５の制御を行う。制御基板２０は、センサユニット１０と一体的に構成されていてもよいし、所定の信号ケーブル等で接続されてトイレの個室Ｔとは別の場所に設置されていてもよい。

制御基板２０は、電源２１と、ＣＰＵ２２と、を備えている。また、制御基板２０は、図示しないがセンサ１１の測定結果を示す信号が入力されるインタフェース回路（Ｉ／Ｆ）や、チルトモータ１２、パンモータ１５の制御用のＩ／Ｆ回路等も備えている。

電源２１は、外部から例えば１００Ｖの交流電圧が入力され、所定の直流電圧に変換後、ＣＰＵ２２等制御基板２０内に電源電圧を供給する。

ＣＰＵ２２は、本実施例では、演算装置とメモリ等を有するマイクロコンピュータ（マイコン）で構成されている。なお、マイコンに限らず、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の演算装置とメモリ等を有し、所定のプログラムで動作するデバイスであればよい。或いはＣＰＵではなく、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアで構成してもよい。

ＣＰＵ２２は、センサ１１の測定結果に基づいて人体の検出や、検出された人体の異常の有無の判断等を行う。また、ＣＰＵ２２は、前記した人体の検出の際に必要に応じてチルトモータ１２やパンモータ１５を制御してセンサ１１の検出範囲を移動させる。

また、ＣＰＵ２２は、無線モジュール２２ａを備えている。無線モジュール２２ａは、トイレ装置１００が有する着座センサ３０と無線通信をして、利用者Ｐの有無を検出する。なお、利用者Ｐの有無は、着座センサ３０に限らず、ドアの開閉検出、測距センサ自身での検出等他の方法でもよい。

次に、図１に示した人体検出装置５０において検出する人体の状態について説明する。人体検出装置５０は、人体の異常を判断するために、人体の体動を検出する。図２に示したようなトイレの個室Ｔを利用する際には、トイレの個室Ｔへの入室、脱衣、トイレ装置１００への着座、排便、洗浄、起立、着衣、退出の順に動作するのが一般的である。

上記動作のうち、排便が最も体動が小さく、失神状態等の異常の判別が困難である。ここで、トイレ内で利用者は排便時には、考え事、スマートフォン、読書といったことが行われるのが多いことが知られている。そこで、本発明者らが、これらの動作と、失神状態との体動量を測定したところ、頭部の移動量が正常時（考え事、スマートフォン操作、読書）と異常時（失神状態）とで差が大きいことが判明した。図４に頭部の移動量のグラフを示す。図４の実線は失神状態、破線はスマートフォン操作、一点鎖線は考え事、二点鎖線は読書を示す。

図４に示したように、異常時（失神状態）では、正常時（考え事、スマートフォン操作、読書）と比較して、頭部の移動量が少ないことが明らかとなった。したがって、所定時間間隔における頭部の移動量を算出することで、異常か正常かを判断することができる。

次に、上述した構成の人体検出装置５０の動作について図５及び図６のフローチャートを参照して説明する。図５及び図６に示したフローチャートは、主に制御基板２０のＣＰＵ２２で実行される。

まず、ステップＳ１において、ＣＰＵ２２は、トイレの個室Ｔの利用者Ｐの入室又は着座の検知を行い、利用者Ｐの入室又は着座が検知された場合（Ｙの場合）はステップＳ２に進み、検知されない場合（Ｎの場合）は本ステップで待機する。利用者Ｐの入室は、例えば、扉の開閉の検知や、赤外線センサ、測距センサ自身等により検知することができる。また、着座は、便座等に設けられている着座センサ３０の検出結果を利用すればよい。

次に、ステップＳ２において、ＣＰＵ２２は、利用者Ｐの着座検知を行い、利用者Ｐの着座が検知された場合（Ｙの場合）はステップＳ３に進み、検知されない場合（Ｎの場合）はステップＳ１に戻る。なお、本ステップは、ステップＳ１で利用者Ｐの入室が検知された場合に実行し、ステップＳ１で利用者Ｐの着座を検知した場合は省略することができる。

次に、ステップＳ３において、ＣＰＵ２２は、利用者Ｐがトイレ装置１００に着座した状態におけるセンサ１１から頭（頭部）の想定位置までの距離をセンサ１１に測定させる。本実施形態における頭の想定位置について図７及び図８を参照して説明する。

図７は、トイレの個室Ｔ内に設置されたトイレ装置１００に着座している利用者Ｐの正常時及び異常時における頭の位置の例を示している。図７（ａ）はトイレの個室Ｔを上面から見た図、図７（ｂ）はトイレの個室Ｔを側面から見た図である。また、図７では、正常時７パターン（斜線の網掛け）と異常時６パターン（点の網掛け）の頭の位置を記載している。

図７に示したように、異常時は、正常時よりも、頭の位置がばらつくことが判明した。但し、いずれの場合でも頭は腰を中心とした円周上に軌道があることが判明した。そこで、本実施形態では、図８に符号Ａで示した範囲の頭の想定位置を設定した。つまり、この想定位置Ａの範囲に頭があるものとしてセンサ１１の測定範囲を移動させてセンサ１１からの距離を測定させる。

図５の説明に戻る。次に、ステップＳ４において、ＣＰＵ２２は、全ての測定点を測定したか否か判断し、全測定点測定完了した場合（Ｙの場合）はステップＳ５に進み、未完了の場合（Ｎの場合）はステップＳ３に戻る。本ステップでは、図８に示した予め定めた範囲としての想定位置Ａの範囲を、例えば水平方向１６点を垂直方向を利用者の座高も考慮した４パターンの計６４点の測定点についてセンサ１１に測定させる。なお、本実施形態で使用するセンサ１１は図３に示したような発光素子から光を照射する測距センサであり、想定位置Ａに物体が無い場合は、例えば床面や壁面まで距離を測定してしまうが、その場合であっても、想定位置Ａの測定点を測定したものと見做す。

次に、ステップＳ５において、ＣＰＵ２２は、頭位置を確定させる。本ステップでは、ステップＳ４で測定した測定点のうち、トイレ装置１００に着座している利用者Ｐの頭の位置の測定結果（距離）として相応しい値を示す測定点の位置を頭の位置として確定する。つまり、床面や壁面までの距離が測定された値を排除し、想定位置Ａの範囲に含まれる距離の値を示す測定点を頭位置とする。即ち、予め定めた範囲から頭部の位置を検出している。また、想定位置Ａの範囲に含まれる測定点が複数あった場合は、例えば最も近い距離が測定された測定点を頭位置とすればよい。

即ち、ステップＳ２～Ｓ５によって、ＣＰＵ２２は、座標検出部が座標を検出するに先立って、特定空間内の予め定めた範囲から頭部を検出する頭部検出部として機能する。

次に、ステップＳ６において、ＣＰＵ２２は、利用者Ｐの着座検知を行い、利用者Ｐの着座が検知された場合（Ｙの場合）はステップＳ７に進み、検知されない場合（Ｎの場合）はステップＳ１に戻る。本ステップは、ステップＳ４以降、利用者Ｐが立ち上がった等で着座状態でなくなったことを検知するために実行している。着座状態でなくなった場合は、本実施形態が対象とする人体検知から外れるためステップＳ１へ戻るようにしている。

次に、ステップＳ７において、ＣＰＵ２２は、頭位置の周囲４点のセンサ１１からの距離を測定する。頭位置の周囲４点について図９を参照して説明する。図９は、利用者Ｐを後ろ斜め上方から見た図である。符号Ｈは利用者Ｐの頭である。図９において、点ｈ０は、ステップＳ５で確定した頭の位置の測定点である。そして、点ｈ０の上方の点ｈ１、下方の点ｈ３、右方の点ｈ２、左方の点ｈ４を定義し、これらの４点のセンサ１１からの距離を測定する。

本実施形態では、図９に示したように、点ｈ１と点ｈ３は点ｈ０からの距離が同じであり、点ｈ２と点ｈ４は点ｈ０からの距離が同じである。そして、点ｈ１、点ｈ３を結ぶ対角線と、点ｈ２、点ｈ４を結ぶ対角線と、は点ｈ０で垂直に交わっている。つまり、点ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４は、菱形状に配置されている。点ｈ１、ｈ３から点ｈ０までの距離と、点ｈ２、ｈ４から点ｈ０までの距離と、は、想定されている利用者Ｐの頭Ｈの範囲に含まれるように適宜定める。

図５の説明に戻る。次に、ステップＳ８において、ＣＰＵ２２は、ステップＳ７で測定した４点について、１点外れ、３点外れ、隣接２点外れのいずれかに該当するか否かを判断し、該当する場合（Ｙの場合）はステップＳ９に進み、該当しない場合（Ｎの場合）はステップＳ１１に進む。

ここで、１点外れ、３点外れ、隣接２点外れについて、図１０を参照して説明する。図１０は後ろ斜め上方から見た利用者Ｐの頭Ｈのみを示している。図１０（ａ）は、１点外れの例である。１点外れは、図１０（ａ）に示したように、４点のうち１点のみが頭Ｈの範囲から外れた距離を示している場合である。頭Ｈの範囲から外れた距離とは、例えば点ｈ０が示す距離から±２０ｃｍ以上離れた値等の明らかに点ｈ０と異なる距離の値をいう。

図１０（ｂ）は、３点外れの例である。３点外れは、図１０（ｂ）に示したように、４点のうち３点が頭Ｈの範囲から外れた距離を示している場合である。図１０（ｃ）は、隣接２点外れである、隣接２点外れは、図１０（ｃ）に示したように、４点のうち菱形を構成する辺を通して隣接する２点が頭Ｈの範囲から外れた距離を示している場合である。

図１０に示したような、１点外れ、３点外れ、隣接２点外れに該当する場合は、ステップＳ５で確定した頭Ｈの位置が頭Ｈの中心からずれ過ぎている、又は、ステップＳ５で確定した状態から頭Ｈが移動した、のいずれかと見做して、ＣＰＵ２２は、以下で説明するように４点の位置をずらすことで追従させる。

この追従動作は、ステップＳ９において追跡動作（後述するステップＳ１０）を例えば３回以上実行していない場合（Ｎの場合）であれば、ＣＰＵ２２は、追跡動作として、チルトモータ１２やパンモータ１５を駆動させてセンサ１１の向き（光軸）を調整する（ステップＳ１０）。例えば、図１０（ａ）のように、点ｈ４が頭Ｈから外れている場合は、点ｈ０から点ｈ４までの距離分（例えば５ｃｍ）右方向へセンサ１１の向きを移動させる。図１０（ｂ）のように、点ｈ１、ｈ３、ｈ４が頭Ｈから外れている場合は、点ｈ２から点ｈ４までの距離分（例えば１０ｃｍ）右方向へセンサ１１の向きを移動させる。そして、調整後に再度ステップＳ６から実行する。即ち、ＣＰＵ２２は、頭部検出部で検出された頭部の位置の周囲の複数の位置に基づいて頭部の位置を追跡している。

一方、ステップＳ１０を例えば３回以上実行している場合（Ｙの場合）は、ステップＳ５で確定した頭Ｈの位置から頭Ｈは大きく移動しているとして、再度ステップＳ３から実行して頭Ｈの位置を検索する。

ステップＳ８で、１点外れ、３点外れ、隣接２点外れに該当しない場合は、ステップＳ１１において、ＣＰＵ２２は、ステップＳ７で測定した４点について、全点外れ、隣接でない２点外れのいずれかに該当するか否かを判断し、いずれかに該当する場合（Ｙの場合）はステップＳ３に戻り、いずれかに該当しない場合（Ｎの場合）は頭Ｈの位置が安定したものとして図６のステップＳ１２に進む。

ここで、全点外れ、隣接でない２点外れについて説明する。全点はずれとは、４点全てが頭Ｈの範囲から外れた距離を示している場合である。隣接でない２点外れとは、例えば、点ｈ１と点ｈ３等、対角線上にある２点が頭Ｈの範囲から外れた距離を示している場合である。このような場合は、ステップＳ５で確定した頭Ｈの位置から頭Ｈは大きく移動している、或いは頭Ｈではなく肩等他の部位を検出した可能性があるとして、再度ステップＳ３から実行して頭Ｈの位置を検索する。また、ステップＳ８、Ｓ９とも“Ｎ”の場合は、４点とも頭Ｈの範囲にあるとして、図６のステップＳ１２以降を実行する。

即ち、ステップＳ６～Ｓ１１によって、ＣＰＵ２２は頭部検出部が検出した頭部の位置の周囲の複数の位置に基づいて頭部を追跡する頭部追跡部として機能する。

続いて、図６のステップＳ１２において、ＣＰＵ２２は、利用者Ｐの着座検知を行い、利用者Ｐの着座が検知された場合（Ｙの場合）はステップＳ１３に進み、検知されない場合（Ｎの場合）は図５のステップＳ１に戻る。本ステップは、ステップＳ６と同様に、ステップＳ７以降、利用者Ｐが立ち上がった等で着座状態でなくなったことを検知するために実行している。

次に、ステップＳ１３において、ＣＰＵ２２は、図９に示した５点（点ｈ０～点ｈ４）のセンサ１１からの距離をセンサ１１に測定させる。点ｈ０～点ｈ４は、既に前のステップで測定しているが、本実施形態では、以降のステップを実行するために改めて測定し直す。

次に、ステップＳ１４において、ＣＰＵ２２は、ステップＳ１３で測定した距離に基づいて５点のトイレの個室Ｔの空間内における座標を算出する。座標の算出方法について図１１を参照して説明する。

図１１は、図２と同様に、トイレの個室Ｔを示した図である。図１１（ａ）は上面図、図１１（ｂ）は側面図である。図１１に示したように、センサ１１の水平方向（ｘ，ｙ方向）の回転角をφ、垂直方向（ｚ方向）の回転角をθ、センサ１１による測定距離をＲとすると、点ｈ０の座標（ｘ，ｙ，ｚ）は周知の三角法を用いて以下の（１）～（３）式により求めることができる。点ｈ１～ｈ４の座標も同様にして求めることができる。即ち、ＣＰＵ２２は、特定空間に設置されたセンサ１１の測定結果に基づいて、特定空間内における人体の頭部の５か所の測定点の座標を検出する座標検出部として機能する。

図６の説明に戻り、ステップＳ１５において、ＣＰＵ２２は、ステップＳ１４で算出した５点の座標に基づいて、利用者Ｐの頭Ｈを球体として近似（球体予測）し、球体の中心座標を求める。球面の座標（ｍ_xi，ｍ_yi，ｍ_zi）がＮ個あるとき、球体の中心座標（ａ，ｂ，ｃ）、半径ｒは、以下の（４）式により求めることができる。したがって、ステップＳ１４で求めた座標を（４）式に代入することで球体の中心座標を求める。なお、本実施形態では５点から求めているが、（４）式から明らかなように、４点以上であれば球体の中心座標を求めることができる。即ち、ＣＰＵ２２は、座標検出部が検出した座標に基づいて頭部の中心位置を算出する中心位置算出部として機能する。

次に、ステップＳ１６において、ＣＰＵ２２は、ステップＳ１５の実行は２回目の球体予測か否かを判断し、２回目である場合（Ｙの場合）はステップＳ１７に進み、１回目である場合（Ｎの場合）はステップＳ１２に戻り、再度５点の座標を求めて球体予測を行う。

次に、ステップＳ１７において、ＣＰＵ２２は、２回の球体予測に基づいて頭Ｈの移動量（変化量）を算出する。この移動量は、移動量をＬ、１回目に算出された中心座標を（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、２回目に算出された中心座標を（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）とすると、次の（５）式で算出することができる。なお、１回目の中心座標の算出から２回目の中心座標の算出までは数十秒～数分程度の間隔とする。即ち、ＣＰＵ２２は、中心位置算出部が算出した中心位置の所定時間における変化量を検出する変化量検出部として機能する。

次に、ステップＳ１８において、ＣＰＵ２２は、ステップＳ１７で求めた移動量が所定の閾値以下であるか否かを判断し、所定の閾値以下である場合はステップＳ１９に進み、所定の閾値以下でない場合はステップＳ１２に戻る。本ステップでは、ステップＳ１７の結果球体の移動量が少ない場合は、頭Ｈの移動量が少ない、即ち、頭部の体動が少ないと判断している。所定の閾値は、例えば図４等に基づいて適宜定めればよい。即ち、ＣＰＵ２２は、変化量検出部が検出した変化量に基づいて人体に異常が発生しているか否かを判断する異常判断部として機能する。

次に、ステップＳ１９において、ＣＰＵ２２は、ステップＳ１８において、頭部の体動が少ないと判断されたので、アラーム（警報）を発するように、不図示のブザーや表示装置等に制御信号を出力する。また、アラームを示す情報を無線等によって外部端末等に送信するようにしてもよい。

図５及び図６に示したフローチャートは、まず、特定空間内の頭Ｈを検索する頭検索ステップ、頭Ｈの大きい体動を検出して追跡する頭追跡ステップ、頭Ｈの動きが少なくなってきたときの頭Ｈの小さい体動を精密に測定して異常を判断する頭移動量測定ステップの３ステップから構成されている。

本実施形態によれば、人体検出装置５０は、トイレの個室Ｔ等の特定空間に設置されたセンサ１１の測定結果に基づいて、ＣＰＵ２２は、特定空間内における利用者Ｐの頭Ｈの５か所の座標を検出し、その検出した座標に基づいて頭Ｈの中心位置を算出する。そして、ＣＰＵ２２は、算出された中心位置の所定時間における変化量を検出して、検出された変化量に基づいて利用者Ｐに異常が発生しているか否かを判断する。このようにすることにより、頭Ｈは、体よりもの移動量が多くなる傾向があるので、人体の挙動を精度良く検出することができる。

また、座標は（ｘ，ｙ，ｚ）の三次元で表されているので、二次元よりも複雑な体動を精度良く検出することができる。人体の頭は図７に示したように三次元的に動くため、三次元の座標により体動を検出することで、検出精度を向上させることができる。

また、頭Ｈの中心位置の所定時間間隔における変化量に基づいて利用者Ｐの異常の判断をするので、トイレ装置１００に着座した際における頭Ｈの移動の変化量が小さすぎる場合は利用者Ｐに異常が起こっていると判断し、警報の報知等の処置を講じることができる。

また、ＣＰＵ２２は、算出した座標に基づいて頭Ｈを球体に近似して、当該球体の中心位置を算出するので、頭Ｈの中心位置の算出処理を簡易にすることができる。

また、ＣＰＵ２２は、前記した座標を検出するに先立って、トイレの個室Ｔ等の特定空間内の頭の想定位置Ａから頭Ｈの位置を検出するので、トイレの個室Ｔ等の特定空間全てから検出するよりも検出処理を短縮することができる。したがって、人体の異常の検出の迅速化を図ることができる。

また、ＣＰＵ２２は、検出された頭部の位置の周囲の複数の位置に基づいて頭部を追跡するので、周囲の複数の位置のうち１つでも頭部から外れた位置を示した場合は、頭部が動いたと見做すことができる。また、頭部から外れた位置によって、頭部の移動方向が判明するので、頭部の追跡も容易にすることができる。

また、センサ１１は測距センサであるので、安価なセンサで頭Ｈまでの距離情報を精度良く取得することができ、頭Ｈの位置座標や頭Ｈの検出等の精度も向上させることができる。

また、測距センサは、トイレの個室Ｔ等の特定空間の床面に対して垂直方向（ｚ）及び水平方向（ｘ，ｙ）に検出方向を変化させるチルトモータ１２やパンモータ１５を備えているので、測距センサが本来持っている検出範囲を超える範囲の検出をすることができる。したがって、例えばトイレや浴室といった特定空間全体をカバーすることができる。

なお、上述した実施形態では、頭Ｈを単純な球体として説明したが、現実の頭Ｈには、髪型や帽子等により、凸部等が存在することがある。凸部がある場合の例を図１２に示す。図１２は、頭Ｈに髪型等により凸部Ｃが形成されている。このような場合に、点ｈ１～ｈ４のうち１つが凸部Ｃの部分にある場合（図１２では点ｈ１）、図１２右図の符号Ｂで示したように、（４）式で算出される球体の中心座標や半径に誤差が生じてしまう。

ここで、図１２に示した場合における５点を結ぶ軌道に沿って移動した場合の座標の変化を図１３に示す。図１３は、点ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ０、ｈ１の順に移動した場合である。この場合、点ｈ１は、凸部Ｃ上にあるので、点ｈ１と点ｈ２との間及び点ｈ０と点ｈ１との間は急激に変化していることが明らかである。通常、球体の場合は、連続した軌道となり変化は穏やかであるので、このような急激な変化を検出することで凸部Ｃを検出することが可能となる。即ち、測定点間を移動した際の軌道の変化に基づいて頭部の凸部の有無を予測している。

そして、上記したような凸部Ｃが検出された場合は、図１４に示したように、凸部Ｃ上の点を球体（頭Ｈ）の軌道上の点ｈ１’に移動させる。このようにすることにより、例えば髪型や帽子等により頭Ｈに凸部があった場合でも、頭Ｈの中心位置を算出することができる。即ち、凸部が予測された場合は、当該凸部上に位置する測定点を凸部外の軌道上の位置に移動させている。

また、上述した実施形態では、センサ１１として測距センサを使用していたが、測距センサの検出結果には図１５（ａ）に示したようにノイズが含まれるため、センサ１１の検出精度が上がらない場合がある。そこで、図１５（ｂ）に示したように、例えばＣＰＵ２２が、１０秒等の所定時間毎に平均化することで、センサ１１の検出精度を向上させることができる。このような方法は、特に図６のステップＳ１３の際に行うと、頭Ｈの体動の検出精度を向上させることができる。即ち、ＣＰＵ２２が、センサの所定時間分の測定結果の平均値を算出する平均算出部として機能し、平均算出部が算出した平均値に基づいて座標を検出している。

また、上述した実施形態では、特定空間としてトイレの個室Ｔで説明したが、浴室や洗面所、寝室等であってもよい。

また、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の人体検出装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１０ センサユニット
１１ センサ
１２ チルトモータ（方向変更部）
１５ パンモータ（方向変更部）
２０ 制御基板
２２ ＣＰＵ（座標検出部、中心位置算出部、変化量検出部、以上判断部、平均算出部、頭部検出部、頭部追跡部）
５０ 人体検出装置

Claims (8)

1. 家屋内の特定空間に設置されたセンサの測定結果に基づいて、前記特定空間内における人体の頭部の少なくとも４か所の測定点の座標を検出する座標検出部と、
   前記座標検出部が検出した前記座標に基づいて前記頭部の中心とみなす位置を算出する中心位置算出部と、
   前記中心位置算出部が算出した前記中心位置の所定時間における変化量を検出する変化量検出部と、
   前記変化量検出部が検出した前記変化量が所定の閾値以下である場合は、前記人体に異常が発生していると判断する異常判断部と、
   を備えていることを特徴とする人体検出装置。
2. 前記中心位置算出部は、前記座標に基づいて前記頭部を球体に近似して、当該球体の前記中心位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の人体検出装置。
3. 前記中心位置算出部は、前記測定点間を移動した際の軌道の変化に基づいて前記頭部の凸部の有無を予測し、前記凸部が予測された場合は、当該凸部上に位置する前記測定点を前記凸部外の前記軌道上の位置に移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の人体検出装置。
4. 前記センサの所定時間分の測定結果の平均値を算出する平均算出部を備え、
   前記座標検出部は、前記平均算出部が算出した平均値に基づいて前記座標を検出することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の人体検出装置。
5. 前記座標検出部が前記座標を検出するに先立って、前記センサの測定結果に基づいて、前記特定空間内の予め定めた範囲から前記頭部を検出する頭部検出部を備えていることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の人体検出装置。
6. 前記頭部検出部が検出した前記頭部の位置の周囲の複数の位置における前記センサの測定結果に基づいて前記頭部を追跡する頭部追跡部を備えていることを特徴とする請求項５に記載の人体検出装置。
7. 前記センサは、測距センサであることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか一項に記載の人体検出装置。
8. 前記測距センサは、前記特定空間の床面に対して垂直方向及び水平方向に検出方向を変化させる方向変更部を備えていることを特徴とする請求項７に記載の人体検出装置。

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