JP7232398B2

JP7232398B2 - 画像センサユニット、及び制御システム

Info

Publication number: JP7232398B2
Application number: JP2017240103A
Authority: JP
Inventors: 博樹久保; 久山本
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2023-03-03
Anticipated expiration: 2037-12-15
Also published as: JP2019105617A

Description

本発明の実施形態は、画像センサを備えた画像センサユニット及び制御システムに関する。

従来、制御装置と、照明器具と、検知範囲内の人の存否を検出する画像センサを備え、画像センサの検出結果に応じて照明器具の点灯状態が制御される照明制御システムが知られている。画像センサ装置は固体撮像素子を有する画像センサおよびこの画像センサが撮像した画像から人の存否を判断する制御部などを有して構成され、人のわずかな動きから人の存否を検出することが可能である。このことから、近年この画像センサを用いて人の状態を検出し、照明や空調を制御する制御システムがある（特許文献１参照）。しかしながら、人の状態を検出するためには、撮像した画像データから人の存否だけではなく停止状態、着席状態、歩行中のどの状態なのかを判断するための処理が必要であり、装置内部の処理が複雑になる。

特開２０１７－１４３０６９号公報

本発明が解決しようとする課題は、検知範囲の人の混雑度を容易に検出することができる画像センサユニットおよび制御システムを提供する。

実施形態の画像センサユニットは、撮像した検知範囲を任意に分割可能であり、分割した検知範囲毎に人の存否を検知する画像センサと、分割した検知範囲を複数のグループにグルーピング可能であり、１つのグループに含まれる分割した検知範囲それぞれにおける人の存否の判断結果から導出される人が存在する検知範囲の割合によって１つのグループの混雑度を算出する演算部とを備える。

本発明によれば、検知範囲の人の混雑度を容易に検出することができる画像センサユニットおよび制御システムを提供することが期待できる。

第１の実施形態の制御システムの構成を示す図である。同上の画像センサユニットの構成を示す図である。同上の画像センサユニットの検知範囲の一例を示す平面図である。同上の画像センサユニットが混雑度を判定するための表である。同上の画像センサユニットの動作の一例を示すフローチャートである。同上の制御システムの動作の一例を示すシーケンス図である。第２の実施形態の制御システムの構成を示す図である。同上の制御システムの動作の一例を示すシーケンス図である。同上の制御システムの動作の一例を示すシーケンス図である。

以下、第１の実施形態を図面を参照して説明する。

実施形態の制御システム１０００は、ビルディングなどの建物に設けられるものであり、図１に示すように、制御システム１０００は、画像センサユニット１００と、被制御装置４０と、制御装置５０と、を具備する。被制御装置は、たとえば空気調和機４０である。画像センサユニット１００および空気調和機４０は、たとえば天井面に設けられており、それぞれ伝送線５を介して制御装置５０に接続されている。そして、画像センサユニット１００、空気調和機４０および制御装置５０には、それぞれ図示しない電源線が接続されて交流電源が供給可能に構成されている。

画像センサユニット１００は、床面上の検知範囲内での人の存否を検出し、検知範囲の人の混雑度を検出するものであり、検知範囲内の混雑度を表す混雑度検知信号を伝送線５を介して制御装置５０に送信するように形成されている。画像センサユニット１００の構成については後述する。

制御装置５０は、画像センサユニット１００から送信される混雑度検知信号に応じて空気調和機４０の設定温度や風量などを制御する制御信号を伝送線５を介して空気調和機４０へ出力するように形成されている。

空気調和機４０は、室内温度が設定温度に達するように運転を行うものであり、たとえば冷暖房機能を有するエアコンである。空気調和機４０は、制御装置５０から送信された制御信号に応じて風向きや風量を変更して運転を行う。

また、画像センサユニット１００は、検知範囲を分割可能であり、分割した検知範囲を複数のグループにグルーピングする機能を有する。グルーピングされた検知範囲はグループ毎に空気調和機４０と対応付けされる。制御装置５０は画像センサユニット１００から送信された各グループの人の混雑度に応じて空気調和機４０を制御する。検知範囲の分割およびグルーピングについては後述する。

次に、画像センサユニット１００の構成例について説明する。

図２は画像センサユニット１００の構成例を示すブロック図である。

図２に示すように、画像センサユニット１００は、画像センサ６、制御部７、記憶部８、通信インターフェイス部９、電源部１３を有して形成されている。画像センサ６は、床面上の検知範囲を撮像する撮像素子１２を有して形成されている。撮像素子１２は、検知範囲内のわずかな動きであっても撮像することができる。画像センサ６は、撮像素子１２が撮像した画像を制御部７に出力する。

制御部７は、ＣＰＵ（中央処理装置）を有し、画像センサ６の撮像素子１２が撮像した画像における人の検知範囲に関する設定を行うとともに、画像から人の存否を判断するように構成されている。ここで検知範囲の設定とは、たとえば検知範囲の分割や、分割した検知範囲のグルーピングや、検知範囲の一部を非検知範囲に設定することである。すなわち、画像センサ６が撮像する撮像範囲内を分割することにより分割された検知範囲毎の人の存否を検知することができ、この分割した検知範囲をグル―ピングし任意にグループを設定することができる。また、検知範囲内の検知範囲または非検知範囲を設定し、検知範囲では人の存在または不存在を判断（検出）し、非検知範囲では、人の存否を判断せず、例え人が存在していても人の存在を検出しないようにできる。

また、制御部７は、分割した検知範囲をグルーピングしたグループの人の混雑度を演算する演算部２０を有する。演算部２０は、画像センサ６の撮像素子１２が撮像した画像データから、制御部７が判断した人の存否情報からグループの混雑度を演算する。演算部１２による、混雑度の演算方法については後述する。制御部７は、演算部１２が演算した混雑度を表す混雑度検知信号を通信インターフェイス部９に送信する。

記憶部８は、撮像範囲における設定された人の検知範囲を記憶する。

通信インターフェイス部９は、伝送線５を介して制御装置２０に接続されている。そして、通信インターフェイス部９は、制御部７から受信した検知範囲の人の混雑度を表す混雑度検知信号を伝送線５により制御装置５０に送信するように形成されている。

電源部１３は、外部の図示しない交流電源に接続されている。そして、電源部１３は、交流電源を所定の直流電源に変換して、制御部７など、画像センサユニット１００の各構成部に動作電源を供給している。

次に、演算部２０が、検知範囲の混雑度を演算する方法を説明する。図３は、画像センサユニット１００の検知範囲の一例を示す平面図である。図３の検知範囲６０は、たとえばオフィスの天井に設置された画像センサユニット１００の検知範囲を示している。図３に示すように制御部７は、画像センサ６の撮像素子１２が撮像した検知範囲６０を点線で示した１～８の８つの範囲に分割することが可能であり、分割された検知範囲をＡ～Ｄの４つのグループにグルーピングすることができる。ここで、グループＡ～Ｄは、それぞれ空気調和機４０と対応付けられており、グループＡ～Ｄの混雑度に応じて、制御装置５０は被制御装置である空気調和機４０を制御する。

なお、以下説明では、検知範囲６０を８つに分割し、分割した検知範囲を２つ毎にグルーピングした例について説明するが、これに限ったものではなく分割の数は任意に設定できる。また、グループＡ～Ｄはそれぞれ分割した検知範囲を２つ毎にグルーピングしているが、分割した検知範囲を３つ以上グルーピングしてもよい。また、たとえば、グループＡは分割した検知範囲６１と６２と６５を含み、グループＣは分割した検知範囲６２と６５と６６を含むようにグループＡとグループＣが分割した検知範囲６２と６５を重複してもよい。

図４は、分割した検知範囲６１と６２における人の存否とグループＡの混雑度を示す表である。図４に示すように、演算部２０は、分割された検知範囲における人の存否の割合からグループＡの混雑度を演算する。たとえば、図３に示すように分割した検知範囲６１と６２のそれぞれで人の存在を検知した場合、グループＡは分割した２つの検知範囲のうちどちらの検知範囲でも人が存在しているため混雑度が「大」と判断する。また、分割した検知範囲６１または６２のどちらか一方で人の存在を検知し、他方で人の不在を検知した場合、グループＡは分割した２つの検知範囲のうち１つの検知範囲で人が存在しているため混雑度は「小」と判断する。また、分割した検知範囲６１および６２で人の存在を検知しなかった場合、つまり人が不在の場合は、グループＡの混雑度は「無」と判断する。制御部７は、演算部２０が演算した混雑度「大」、「小」、「無」を混雑度検知信号として通信インターフェイス部９を介して伝送線５に出力する。

このように、グループＡは、分割した検知範囲６１と６２をグルーピングし、分割した検知範囲における人の存否の割合により容易に検知範囲の混雑度を判断することができ、混雑度の判断方法はグループ内の人の数ではなく、グループ内に人が存在する検知範囲がいくつあるかに基づいて行われる。

つまり、分割した複数の検知範囲において、人が存在する検知範囲の割合によってグループの混雑度を判断する。

次に、画像センサユニット１００の動作を説明する。

図５は画像センサユニット１００の動作を示すフローチャートである。

ここでは、図３に示すように分割した検知範囲６１および６２をグルーピングしたグループＡの混雑度を演算する動作を説明する。

図５に示すように、画像センサ６は検知範囲６０を撮像し、画像データを制御部７へ送信する（Ｓ１）。画像センサ６から画像データを受信した制御部７は、分割した検知範囲６１および６２の人の存否を検出する（Ｓ２）。演算部２０は、制御部７が検出した人の存否情報から分割した検知範囲６１の人の存否を判断する（Ｓ３）。Ｓ３で分割した検知範囲６１で人の存在が検知された場合、演算部２０は分割した検知範囲６２の人の存否を判断する（Ｓ４）。Ｓ４で分割した検知範囲６２で人の存在が検知された場合、演算部２０はグループＡの混雑度は「大」と判断する（Ｓ５）。制御部７はグループＡの混雑度は「大」である混雑度検知信号を通信インターフェイス部９を介して伝送線５に出力する（Ｓ６）。一方、Ｓ４で分割した検知範囲６２で人の存在が検知されなかった場合は、演算部２０はグループＡの混雑度は「小」と判断する（Ｓ７）。制御部７はグループＡの混雑度は小である混雑度検知信号を通信インターフェイス部９を介して伝送線５に出力する（Ｓ６）。一方、Ｓ３で分割した検知範囲６１で人の存在が検知されなかった場合、分割した検知範囲６２の人の存否を判断する（Ｓ８）。Ｓ８で分割した検知範囲６２で人の存在が検知された場合、演算部２０はグループＡの混雑度は「小」と判断する（Ｓ９）。制御部２０はグループＡの混雑度は「小」である混雑度検知信号を通信インターフェイス部９を介して伝送線５に出力する（Ｓ６）。一方、Ｓ７で分割した検知範囲６２で人の存在が検知されなかった場合、グループＡの混雑度は「無」と判断する（Ｓ１０）。制御部７はグループＡの混雑度は「無」、つまりグループＡは人が不在である不在信号を通信インターフェイス部９を介して伝送線５に出力する（Ｓ６）。

このＳ１～１０の動作をグループＡ～Ｄのそれぞれで行うことにより、画像センサユニット１００は、容易にグループＡ～Ｄの混雑度を判断することができる。

次に、制御システム１０００の動作をシーケンスにより示す。

図６は、画像センサユニット１００が各グループの混雑度を検出し、制御装置５０が混雑度により空気調和機４０を制御する動作である。

ここで、分割した検知範囲をグルーピングしたグループＡ～Ｄは、それぞれ空気調和機４０と対応付けられており、グループＡ～Ｄの混雑度に応じて、制御装置５０は被制御装置である空気調和機４０を制御する。分割した検知範囲には図３に示すように分割した検知範囲６１、６２、６３、６６に人が存在しているものとする。

図３に示すように、画像センサユニット１００は、画像センサ６が撮像した画像データから分割した検知範囲６１、６２、６３、６６で人の存在を検知し、演算部２０によりグループＡ～Ｄの混雑度を演算する。ここでは、図３から各グループの混雑度は、グループＡは「大」、グループＢ、Ｃは「小」、グループＤは「無」と判断される（Ｓ１）。混雑度を判断した画像センサユニット１００は、伝送線５を介して制御装置５０に各グループＡ～Ｄの混雑度検知信号を送信する（Ｓ２）。次に、画像センサユニット１００から混雑度検知信号を受信した制御装置５０は、混雑検知信号が「大」であるグループＡに風量を強く、混雑度検知信号が「小」であるグループＢ、Ｃに対する風量を弱く、混雑度検知信号が「無」であるグループＤには送風しないように制御する制御信号を送信する（Ｓ３）。制御装置５０から制御信号を受信した空気調和機４０は、グループＡには風量を強く、グループＢ～Ｃには風量を弱く、グループＤには送風しないように駆動する（Ｓ４）。

このように、画像センサユニット１００でグループの混雑度を検出し、混雑度に応じて空気調和機４０の駆動状態を変化させることにより、混雑した範囲に快適な環境を提供できると共に省電力化することができる。

次に第２の実施形態を図面を参照して説明する。

図７に示すように第２の実施形態の制御システムの基本構成は第１の実施の形態と同様であるが、制御部５０に被制御装置である空気調和機４０aと照明装置４０ｂが接続されている点が相違する。

照明装置４０ｂは、図示されない点灯部を備え、制御装置５０から伝送線５を介して送信された制御信号に基づいた光量、相関色温度で点灯または消灯する。点灯部は、たとえば、白熱電球、蛍光灯、又は、ＬＥＤなどから構成される。

照明装置４０ｂは、図３に示すように各グループＡ～Ｄに対応付けされており、画像センサユニット１００が各グループで人の存否を検知すると存否信号を伝送線５を介して制御装置５０に送信し、制御装置５０は各グループに対応した照明装置４０ｂの点灯/消灯制御を行う。つまり、制御システム１０００は分割した検知範囲を用いて各グループの混雑度を算出し、混雑度に応じて空気調和機４０aの制御を行うだけでなく、分割した検知範囲の人の存否から各グループの人の存否を判断して照明装置４０ｂを制御することができる。

次に、第２の実施形態の制御システムの動作について説明する。

図８は、たとえば、図３に示す分割した検知範囲６１、６２、６３、６６に人が侵入した場合の動作を示す。ここで、照明装置４０ｂは人の侵入前は消灯しているものとする。

図３に示すように分割した検知範囲６１、６２、６３、６６に人が侵入した場合、画像センサユニット１００は、画像センサ６が撮像した画像データから分割した検知範囲６１、６２、６３、６６で人の存在を検知し（Ｓ１）、演算部２０によりグループＡ～Ｄの混雑度を演算する。ここでは、図３から各グループの混雑度は、グループＡは「大」、グループＢ、Ｃは「小」、グループＤは「無」と判断される（Ｓ２）。混雑度を判断した画像センサユニット１００は、伝送線５を介して制御装置５０に各グループＡ～Ｄの混雑度検知信号を送信する（Ｓ２）。次に、画像センサユニット１００から混雑度検知信号を受信した制御装置５０は、混雑度検知信号からグループＡ、Ｂ、Ｃには人が存在しており、グループＤには人は存在していないと判断する。制御装置５０は、伝送線５を介してグループＡ、Ｂ、Ｃに対応付けされた照明装置４０ｂに点灯信号を送信し、グループＤに対応した照明装置４０ｂに消灯信号を送信する（Ｓ３）。制御装置５０から点灯/消灯信号を受信した照明装置４０ｂは、グループＡ、Ｂ、Ｃに対応した照明装置４０ｂを点灯し、グループＤに対応した照明装置４０ｂは消灯したままにする（Ｓ４）。これにより、人が存在したグループのみ照明装置４０ｂを点灯する。次に、制御装置５０は、Ｓ２で画像センサユニット１００から受信した混雑度検知信号をもとに空気調和機４０aに制御信号を送信する。ここでは、混雑検知信号が「大」であるグループＡに風量を強く、混雑度検知信号が「小」であるグループＢ、Ｃに対する風量を弱く、混雑度検知信号が「無」であるグループＤには送風しないように制御する制御信号を送信する（Ｓ５）。制御装置５０から制御信号を受信した空気調和機４０は、グループＡには風量を強く、グループＢ～Ｃには風量を弱く、グループＤには送風しないように駆動する（Ｓ６）。

このように、画像センサユニット１００は、分割した検知範囲における人の存否情報から各グループにおける人の存否を判断するとともに、各グループの混雑度を容易に判断することができる。そのため、制御システム１０００は、各グループの人の存否から照明装置４０ｂを制御し、各グループの混雑度から空気調和機４０aを制御することで人の存否および混雑度に応じて快適な環境を提供できるとともに省電力化することができる。なお、画像センサユニットはグループ毎の人の存否を判断し、グループ毎の人の存否を制御装置に送信するようにしてもよい。

実施形態では、制御装置４０が空気調和機である構成について説明したがこれに限るものでは無い。たとえば、被制御装置４０はエレベータであり、画像センサユニット１００により各フロアの人の混雑度を検出して制御装置５０で混雑度に応じてエレベータ４０の運行制御を行ってもよい。

また、分割した検知範囲のグルーピング及び混雑度を判断する演算部は画像センサが有している場合について説明したが、制御システムにおいて制御装置が演算部を有していてもよい。図９に示すように、この場合には、画像センサユニットは分割した検知範囲毎に人の存否を判断し（Ｓ１）、判断した結果を伝送線を介して制御装置に送信する（Ｓ２）。そして、分割した検知範囲毎の人の存否を受信した制御装置は各グループ毎に混雑度を演算し（Ｓ３）、混雑度に基づいて被制御装置に制御信号を送信する（Ｓ４）。制御信号を受信した被制御装置は制御信号に応じて駆動する（Ｓ５）。本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００画像センサユニット
６画像センサ
２０演算部
４０被制御装置
５０制御装置
１０００制御システム

Claims

撮像した検知範囲を任意に分割可能であり、分割した検知範囲毎に人の存否を検知する画像センサと；
前記分割した検知範囲を複数のグループにグルーピング可能であり、１つのグループに含まれる前記分割した検知範囲それぞれにおける人の存否の判断結果から導出される人が存在する検知範囲の割合によって前記１つのグループの混雑度を算出する演算部と；
を備える画像センサユニット。
撮像した検知範囲を任意に分割可能であり、分割した検知範囲毎に人の存否を検知する少なくとも１つの画像センサユニットと；
前記分割した検知範囲を複数のグループにグルーピング可能であり、１つのグループに含まれる前記分割した検知範囲それぞれにおける人の存否の判断結果から導出される人が存在する検知範囲の割合によって前記１つのグループの混雑度を算出する演算部と；
前記画像センサユニットと通信可能に接続され、前記グループの混雑度に応じて制御信号を送信する制御装置と；
前記制御装置から送信された前記制御信号を受信し、前記制御信号に基づいて動作する被制御装置と；
を具備したことを特徴とする制御システム。
前記被制御装置は、空気調和機であり、前記空気調和機は前記グループの混雑度に応じて駆動状態を制御されることを特徴とする請求項２に記載の制御システム。
前記被制御装置は、照明装置であり、前記照明装置は前記グループの人の存否に応じて点灯状態を制御されることを特徴とする請求項２に記載の制御システム。