JP7418652B2 - 人検出装置、電気機器、人検出方法、及び人検出システム - Google Patents

Description

本開示は、空間における人の有無を検出する人検出装置、電気機器、人検出方法、人検出システムに関するものである。

従来、赤外線センサを用いて室内の人の有無を検出する方法が知られている。例えば、特許文献１には、受信した赤外線光量と閾値とを比較して、人の有無を判定する赤外線検知装置が開示されている。また、特許文献１の赤外線検知装置では、空間の温度分布の平均値に基づいて、赤外線光量と比較する閾値を変更することで、誤検知を防止する構成となっている。

特開平２－１９６９３１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるように、温度分布の平均値に基づいて閾値を変更する場合、人がいる空間の温度にばらつきがあると、適切な閾値を設定できないことがある。例えば、局所的に高温の領域がある場合、温度分布の平均値が高くなり、閾値が高く変更されてしまう。この場合は、人がいるにもかかわらず、検知される赤外線光量が閾値以上とならず、人を検出できなくなってしまう。また、局所的に低温の領域がある場合は、温度分布の平均値が低くなり、閾値が低く変更されてしまう。この場合は、人がいないにもかかわらず、人以外のものを人と誤検出してしまう。

本開示は、上記のような課題を解決するためのものであり、人検出装置、電気機器、人検出方法、及び人検出システムにおける人の検出精度を向上させることを目的とする。

本開示に係る人検出装置は、空間の背景熱画像を記憶する記憶装置と、空間における人の有無を検出する処理装置と、を備え、処理装置は、空間の現在の温度情報に基づき現在熱画像を作成し、現在熱画像における現在温度と背景熱画像における背景温度との差である差分温度を含む差分熱画像を作成し、横軸及び縦軸の一方を背景温度、他方を差分温度とし、背景温度と差分温度に対応する点をプロットした散布図を作成し、散布図に基づき、閾値を決定し、差分温度と閾値とを比較して、人の有無を検出するものである。
本開示に係る電気機器は、上記の人検出装置と、空間の温度情報を取得する温度センサと、人検出装置が検出した人の有無に応じた制御を行う制御装置と、を備えるものである。
本開示に係る人検出方法は、空間における人の有無を検出する人検出方法であって、空間の現在の温度情報に基づき現在熱画像を作成するステップと、現在熱画像における現在温度と記憶装置に記憶される背景熱画像における背景温度との差である差分温度を含む差分熱画像を作成するステップと、横軸及び縦軸の一方を背景温度、他方を差分温度とし、背景温度と差分温度に対応する点をプロットした散布図を作成するステップと、散布図に基づき、閾値を決定するステップと、差分温度と閾値とを比較して、人の有無を検出するステップと、を含む。
本開示に係る人検出システムは、空間の背景熱画像を記憶する記憶装置と、空間の現在の温度情報に基づき現在熱画像を作成する現在熱画像作成部と、現在熱画像における現在温度と背景熱画像における背景温度との差である差分温度を含む差分熱画像を作成する差分熱画像作成部と、横軸及び縦軸の一方を背景温度、他方を差分温度とし、背景温度と差分温度に対応する点をプロットした散布図を作成する散布図作成部と、散布図に基づき、閾値を決定する閾値決定部と、差分温度と閾値とを比較して、人の有無を検出する判定部と、を備える。

本開示の人検出装置、電気機器、人検出方法、及び人検出システムによれば、差分温度と背景温度に対応する点をプロットした散布図に基づいて閾値を決定するため、空間の温度分布にばらつきがある場合でも、人の検知精度を向上させることができる。

実施の形態１係る空気調和機の設置例を示す図である。 実施の形態１に係る空気調和機の概略構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る人検出部の機能ブロック図である。 実施の形態１における現在熱画像の一例である。 実施の形態１における背景熱画像の一例である。 実施の形態１における差分熱画像の一例である。 実施の形態１における散布図の一例である。 実施の形態１における人検出方法を示すフローチャートである。 実施の形態１における閾値決定処理を示すフローチャートである。 実施の形態１における散布図を簡素化した図である。 実施の形態１における体閾値ＴｈＢと頭閾値ＴｈＨとを説明する図である。 図１０から背景温度ごとの最大差分温度を抽出した図である。 実施の形態２における散布図の一例である。 実施の形態２における人検出方法を示すフローチャートである。 実施の形態３における閾値決定処理を示すフローチャートである。 実施の形態４に係る人検出システムの概略構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して、本開示の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略または簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさ及び配置等は、本開示の範囲内で適宜変更することができる。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１係る空気調和機１００の設置例を示す図である。本実施の形態では、空気調和機１００が空調対象空間２００内の人３００の有無を検出する人検出装置の機能を有する場合を例に説明する。図１に示すように、本実施の形態の空気調和機１００は、空調対象空間２００の壁に設置されるルームエアコンの室内機である。空気調和機１００は、外郭を構成する筐体７を備える。筐体７の下部には、空調空気を吹き出すための吹出し口７１が設けられる。また、空気調和機１００は、空調対象空間２００の温度情報を取得する温度センサ１を備え、温度センサ１が取得した情報に基づいて空調制御を行う。温度センサ１は、筐体７から下方に突出して設けられる。

図２は、実施の形態１に係る空気調和機１００の概略構成を示すブロック図である。図２に示すように、空気調和機１００は、温度センサ１と、熱交換器２と、送風機３と、風向板４と、制御装置５と、記憶装置６とを備える。

温度センサ１は、対象物の温度を非接触で測定できるサーモパイルセンサなどの赤外線センサである。温度センサ１は、センサ素子１１と、センサ素子１１を移動させる可動機構１２と、を備える。センサ素子１１は、赤外線受光素子である。本実施の形態の温度センサ１は、上下方向に一列または複数列に配列された複数のセンサ素子１１を備える。可動機構１２は、例えばモータであり、複数のセンサ素子１１を左右方向に移動させる。複数のセンサ素子１１は、可動機構１２によって空調対象空間２００を走査し、空調対象空間２００の温度情報を取得する。複数のセンサ素子１１により取得された温度情報は、制御装置５に送信される。

なお、温度センサ１の構成は、上記に限定されるものではい。例えば、左右方向に一列または複数列に配列された複数のセンサ素子１１を、可動機構１２により上下方向に移動させ、空調対象空間２００を走査して、温度情報を取得してもよい。または、温度センサ１は、上下方向及び左右方向に平面または立体的に配列された複数のセンサ素子１１を備え、移動することなく空調対象空間２００の温度情報を一度に取得してもよい。この場合は、可動機構１２を省略することができる。また、温度センサ１は、魚眼レンズなどの広角レンズを備えてもよい。

熱交換器２は、内部を流通する冷媒と空調対象空間２００内の空気との熱交換を行うフィンアンドチューブ型熱交換器である。熱交換器２は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能する。

送風機３は、熱交換器２に空気を送り、熱交換器２を通過した空気を吹出し口７１から空調対象空間２００に供給するクロスフローファンである。

風向板４は、吹出し口７１に設けられ、吹出し口７１から吹き出される空気の上下方向及び左右方向の風向きを調節する。

制御装置５は、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなどの専用のハードウェア、または記憶装置６に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ等の処理装置、もしくはその両方で構成される。制御装置５は、機能部として、センサ制御部５１と、人検出部５２と、空調制御部５３と、を有する。各機能部は、制御装置５がプログラムを実行することにより実現されるか、または専用の処理回路により実現される。

センサ制御部５１は、温度センサ１の可動機構１２の駆動を制御し、複数のセンサ素子１１を左右方向に移動させる。

人検出部５２は、温度センサ１により取得された温度情報に基づいて、空調対象空間２００内の人の有無を検出する。

空調制御部５３は、使用者により設定された空気調和機１００の設定情報、空調対象空間２００内の温度、ならびに空調対象空間２００内の人の有無及び人の位置などに基づいて、送風機３の回転数及び風向板４の角度の少なくとも何れか一方を制御する。空調対象空間２００内の温度は、温度センサ１によって検出されてもよいし、筐体７に設けられた図示しない別の温度センサによって検出されてもよい。

記憶装置６は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性または揮発性の半導体メモリである。記憶装置６は、空気調和機１００の設定情報、制御情報、ならびに人検出に用いられる熱画像及び各種パラメータなどを記憶する。

図３は、実施の形態１に係る人検出部５２の機能ブロック図である。図３に示すように、人検出部５２は、機能部として、現在熱画像作成部５２１と、差分熱画像作成部５２２と、散布図作成部５２３と、閾値決定部５２４と、判定部５２５と、背景熱画像更新部５２６と、を有する。各機能部は、制御装置５がプログラムを実行することにより実現されるか、または専用の処理回路により実現される。

現在熱画像作成部５２１は、複数のセンサ素子１１により検出された現在の温度情報に基づき、空調対象空間２００の現在熱画像を作成する。図４は、実施の形態１における現在熱画像の一例である。現在熱画像は、空調対象空間２００における現在の温度分布を示す二次元の熱画像である。現在熱画像の各座標の画素値は、各座標に対応する空調対象空間２００内の位置の現在温度を示している。図４の例では、温度が高い部分が薄く、温度が低い部分が濃く示されている。

差分熱画像作成部５２２は、現在熱画像と背景熱画像との差分を示す差分熱画像を作成する。差分熱画像は、現在熱画像の現在温度と背景熱画像の背景温度との差である差分温度を各座標の画素値として含む。

図５は、実施の形態１における背景熱画像の一例である。背景熱画像は、人を含まない熱画像であり、記憶装置６に記憶されている。背景熱画像の各座標の画素値は、各座標に対応する空調対象空間２００内の位置の背景温度を示している。図６は、実施の形態１における差分熱画像の一例である。差分熱画像の各座標の画素値は、各座標に対応する空調対象空間２００内の位置の差分温度を示している。図６の例では、差分温度が高い部分が薄く、低い部分が濃く示されている。

散布図作成部５２３は、横軸を背景温度、縦軸を差分温度とした散布図を作成する。具体的には、散布図作成部５２３は、横軸を背景温度、縦軸を差分温度として、同一座標の背景熱画像の背景温度と、差分熱画像の差分温度とに対応する点をプロットし、これを背景熱画像及び差分熱画像の全座標の背景温度と差分温度に対して行うことで散布図を作成する。散布図に含まれる各プロットは、取得元の背景熱画像及び差分熱画像における座標情報を有している。これにより、散布図のプロットが背景熱画像及び差分熱画像のどの座標のデータであるかがわかる。図７は、実施の形態１における散布図の一例である。なお、散布図作成部５２３は、横軸を差分温度、縦軸を背景温度とした散布図を作成してもよい。

閾値決定部５２４は、散布図作成部５２３により作成された散布図に基づいて、人検出の判定に用いられる閾値を決定する。本実施の形態の閾値決定部５２４は、閾値として、体閾値ＴｈＢと頭閾値ＴｈＨとを決定する。体閾値ＴｈＢと頭閾値ＴｈＨは、温度である。閾値の決定方法については、後ほど詳述する。閾値決定部５２４は、決定した閾値を判定部５２５に送信する。

判定部５２５は、差分熱画像における差分温度と、閾値決定部５２４により決定された閾値とを比較し、空調対象空間２００における人の有無を判定する。具体的には、判定部５２５は、差分熱画像における各座標の差分温度と閾値とを比較し、差分温度が閾値以上の場合は、当該座標の画素は、人の画素であると判断する。一方、差分温度が閾値未満の場合は、当該座標の画素は、人以外の画素であると判断する。判定部５２５は、この判断を差分熱画像の全座標に対して行う。そして、人と判断された画素の数が予め設定された適正範囲内である場合、空調対象空間２００に人がいると判定する。判定部５２５による判定結果は、空調制御部５３に送信される。

背景熱画像更新部５２６は、現在熱画像を用いて記憶装置６に記憶される背景熱画像を更新する。具体的には、背景熱画像更新部５２６は、背景熱画像に含まれる背景温度のうち、人の画素の座標に対応する背景温度については、現在の背景温度をそのまま維持し、人の画素以外の画素の座標に対応する背景温度については、現在熱画像の対応する座標の現在温度に置き換える。更新された背景熱画像は、記憶装置６に記憶され、次回の人検出に用いられる。

図８は、実施の形態１における人検出方法を示すフローチャートである。空気調和機１００の運転中、温度センサ１は、予め設定された時間間隔で空調対象空間２００の温度情報を取得し、人検出部５２に送信する。人検出部５２は、温度センサ１からの温度情報を受信する毎に、図８に示す人検出方法を実施し、空調対象空間２００における人の有無を検出する。

図８に示すように、まず、現在熱画像作成部５２１が、温度センサ１により取得された空調対象空間２００の現在の温度情報に基づき、現在熱画像を作成する（Ｓ１）。そして、差分熱画像作成部５２２が、現在熱画像と背景熱画像とに基づいて、差分熱画像を作成する（Ｓ２）。そして、散布図作成部５２３が、差分熱画像と背景熱画像とに基づいて、散布図を作成する（Ｓ３）。

続いて、閾値決定部５２４により、閾値を決定する閾値決定処理が行われる（Ｓ４）。図９は、実施の形態１における閾値決定処理を示すフローチャートである。本処理では、まず、閾値決定部５２４が、散布図作成部５２３により作成された散布図から、最小値Ｄｍｉｎと、最大値Ｄｍａｘとを取得する（Ｓ４１）。

図１０は、実施の形態１における散布図を簡素化した図である。閾値決定部５２４は、散布図のプロットにおける差分温度の最小値を最小値Ｄｍｉｎとする。なお、閾値決定部５２４は、散布図のプロットにおける差分温度の下位数％の平均値、中央値または最頻値を最小値Ｄｍｉｎとしてもよい。また、閾値決定部５２４は、散布図のプロットにおける差分温度の最大値を最大値Ｄｍａｘとする。なお、閾値決定部５２４は、散布図のプロットにおける差分温度の上位数％の平均値、中央値または最頻値を最大値Ｄｍａｘとしてもよい。

図９に戻って、閾値決定部５２４は、最小値Ｄｍｉｎが最小閾値Ｔｈｍｉｎより大きいか否かを判断する（Ｓ４２）。最小閾値Ｔｈｍｉｎは、実験等により求められた、想定され得る閾値の最小値であり、予め記憶装置６に記憶される。最小値Ｄｍｉｎが最小閾値Ｔｈｍｉｎ以下の場合（Ｓ４２：ＮＯ）、閾値決定部５２４は、散布図に基づき体閾値ＴｈＢを決定する。

図１１は、実施の形態１における体閾値ＴｈＢと頭閾値ＴｈＨとを説明する図である。実験によると、図１１に示す散布図が得られた場合、上側に突出しているプロット、すなわち図１１の点線よりも上のプロットが人に相当することがわかっている。すなわち、人検出を行う場合は、この点線に位置する差分温度が閾値の理想値となる。例えば、閾値が理想値よりも上にあると、足などの人の一部が人として検出されなくなってしまう。一方、閾値が理想値よりも下にあると、人ではないものが人として検出されてしまう。

そのため、本実施の形態の閾値決定部５２４は、図１１に点線で示される理想値を体閾値ＴｈＢに決定する（Ｓ４３）。実験によると、理想値は、背景温度ごとの最大差分温度の中央値に近い値、又は背景温度ごとの最大差分温度の最頻値に近い値となることがわかっている。そのため、閾値決定部５２４は、体閾値ＴｈＢが、背景温度ごとの最大差分温度の中央値又は最頻値を含む許容範囲内の値となるよう、体閾値ＴｈＢを決定する。なお、許容範囲は±０．５℃である。

閾値決定部５２４は、任意の統計値及び式を用いて体閾値ＴｈＢを決定することができる。その一例を説明する。まず、閾値決定部５２４は、背景温度ごとの最大差分温度を求める。図１２は、図１０から背景温度ごとの最大差分温度を抽出した図である。閾値決定部５２４は、背景温度ごとの最大差分温度の平均値を求め、平均値Ｄｍｅａｎとする。そして、閾値決定部下記の式（１）により、体閾値ＴｈＢを算出する。
ＴｈＢ＝Ｄｍｅａｎ＋Ｂｄ ・・・ （１）

ここで、Ｂｄは体定数であり、０より大きい値である。体定数Ｂｄは、実験により求められ、予め記憶装置６に記憶される。実験によると、平均値Ｄｍｅａｎは、理想値よりも下に位置することがわかっている。そのため、平均値Ｄｍｅａｎに体定数Ｂｄを加算することで、理想値に近い体閾値ＴｈＢを求めることができる。体定数Ｂｄは、様々な環境における実験を行って複数の散布図を作成し、理想値と平均値Ｄｍｅａｎとの差に基づき求められる。

図９に戻って、閾値決定部５２４は、算出された体閾値ＴｈＢが最小閾値Ｔｈｍｉｎよりも小さいか否かを判断する（Ｓ４４）。そして、体閾値ＴｈＢが最小閾値Ｔｈｍｉｎよりも小さい場合（Ｓ４４：ＹＥＳ）、閾値決定部５２４は、体閾値ＴｈＢに最小閾値Ｔｈｍｉｎを設定する（Ｓ４５）。

体閾値ＴｈＢが最小閾値Ｔｈｍｉｎ以上の場合（Ｓ４４：ＮＯ）、またはステップＳ４５で体閾値ＴｈＢを再設定した後、閾値決定部５２４は、散布図に基づき頭閾値ＴｈＨを決定する。人の頭の温度は、体の温度よりも高い。そのため、頭閾値ＴｈＨは、図１１に示す理想値と、最大値Ｄｍａｘとの間に設定することが望ましい。そこで、本実施の形態では、閾値決定部５２４は、頭閾値ＴｈＨを、体閾値ＴｈＢと最大値Ｄｍａｘとの間の値に決定する（Ｓ４６）。

閾値決定部５２４は、任意の統計値及び式を用いて頭閾値ＴｈＨを決定することができる。その一例として、閾値決定部５２４は、下記の式（２）により、頭閾値ＴｈＨを算出する。
ＴｈＨ＝ＴｈＢ＋（Ｄｍａｘ－Ｄｍｅａｎ）×Ｈｄ ・・・ （２）
ここで、Ｈｄは頭係数であり、０より大きく１より小さい値である。頭係数Ｈｄは、実験により求められ、予め記憶装置６に記憶される。頭係数Ｈｄは、様々な環境における実験を行って複数の散布図を作成し、実際の頭の位置との比較により求められる。

図９に戻って、ステップＳ４２において、最小値Ｄｍｉｎが最小閾値Ｔｈｍｉｎより大きい場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）、閾値決定部５２４は、体閾値ＴｈＢ及び頭閾値ＴｈＨに最小閾値Ｔｈｍｉｎを設定する（Ｓ４７）。差分温度の最小値Ｄｍｉｎが最小閾値Ｔｈｍｉｎより大きい場合は、何らかの要因により現在熱画像が異常を含んでいると考えられる。そのため、この場合、閾値決定部５２４は、体閾値ＴｈＢ及び頭閾値ＴｈＨを最小閾値Ｔｈｍｉｎとし、人が検出されないようにする。閾値決定部５２４は、体閾値ＴｈＢ及び頭閾値ＴｈＨを求めると、本処理を終了し、図８のステップＳ５へ移行する。

ステップＳ５において、判定部５２５は、差分熱画像の一の座標における差分温度が体閾値ＴｈＢより大きいか否かを判断する（Ｓ５）。ここで、差分温度が体閾値ＴｈＢ以下の場合（Ｓ５：ＮＯ）、判定部５２５は、当該座標の画素は人ではないと判定し、ステップＳ９に移行する。

一方、差分温度が体閾値ＴｈＢより大きい場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、判定部５２５は、差分温度が頭閾値ＴｈＨより大きいか否かを判断する（Ｓ６）。そして、差分温度が頭閾値ＴｈＨより大きい場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、判定部５２５は、当該座標の画素は、人の頭を示す頭画素であると判定する（Ｓ７）。また、差分温度が頭閾値ＴｈＨ以下の場合（Ｓ６：ＮＯ）、判定部５２５は、当該座標の画素は、人の体を示す体画素であると判定する（Ｓ８）。

そして、判定部５２５は、差分熱画像の全ての座標の差分温度に対して、体閾値ＴｈＢとの比較を行ったか否かを判断する（Ｓ９）。差分熱画像の全ての座標の差分温度に対して判定を行っていない場合は（Ｓ９：ＮＯ）、ステップＳ５に戻る。一方、差分熱画像の全ての座標の差分温度に対して判定を行った場合は（Ｓ９：ＹＥＳ）、判定部５２５は、頭画素と判定された画素の数と体画素と判定された画素の数との合計が適正範囲内にあるか否かを判断する（Ｓ１０）。適正範囲は、下限値α及び上限値βを有する範囲である。下限値α及び上限値βは、実験等により求められ、予め記憶装置６に記憶される。

頭画素の数と体画素の数の合計が適正範囲内にない場合、すなわち、頭画素の数と体画素の数の合計が下限値α未満である場合、または上限値βより多い場合（Ｓ１０：ＮＯ）、判定部５２５は、空調対象空間２００に人がいないと判定する（Ｓ１１）。ここでは、判定部５２５によって、画素単位では人と判定された場合も、画素の合計が人の大きさよりも大きいもの、または小さいものは人でないと判断される。

一方、頭画素の数と体画素の数の合計が適正範囲内にある場合、すなわち、頭画素の数と体画素の数の合計が下限値α以上であって、且つ上限値β以下である場合は（Ｓ１０：ＹＥＳ）、判定部５２５は、空調対象空間２００に人がいると判定する（Ｓ１２）。

判定部５２５による判定結果は、空調制御部５３に送信される。空調制御部５３は、人検出部５２から受信した人の有無に応じて、送風機３の回転数または風向板４の角度を制御する。なお、人検出部５２または空調制御部５３は、人と判定された画素の座標と、空調対象空間２００の位置とを対応させ、空調対象空間２００における人の位置を特定してもよい。また、人検出部５２または空調制御部５３は、人の体と判定された画素の座標、及び頭と判定された画素の座標から、人の頭と体の位置を推定し、人の姿勢を特定してもよい。

判定部５２５による人の有無の判定後、背景熱画像更新部５２６は、記憶装置６に記憶される背景熱画像を更新する（Ｓ１３）。ここでは、背景熱画像に含まれる背景温度のうち、人の画素の座標に対応する背景温度については、現在の背景温度がそのまま維持され、人の画素以外の座標の背景温度については、現在熱画像の対応する座標の現在温度に置き換えられる。ここでいう人の画素は、判定部５２５により、体と判定された画素、または頭と判定された画素である。

以上のように、本実施の形態では、差分温度と背景温度に対応する点をプロットした散布図に基づいて閾値を決定するため、空調対象空間２００の環境が特殊で温度分布にばらつきがある場合でも、人を見逃す確率及び人以外のものを誤検知する確率が低くなる。その結果、空調対象空間２００における人の検知精度を向上させることができる。これにより、人の有無に基づいた空調制御を適正に実行することができ、快適性及び省エネ性を向上させることができる。

また、本実施の形態によると、体閾値ＴｈＢと頭閾値ＴｈＨとを用いて判定を行うことで、人の頭の位置と、体の位置とを把握できる。これにより、空気調和機１００において、人に合った頭寒足熱状態を作ることが容易になり、知的生産性の向上、及び健康増進または健康維持を実現することができる。

さらに、本実施の形態では、散布図から差分熱画像の全座標に対する１つの閾値を自動的に決定し、当該閾と差分温度とを比較することで、人の有無を検出している。そのため、背景温度毎に、背景温度に応じた閾値を決定して比較を行う場合に比べて、処理が簡素化できるとともに、処理に必要なメモリ容量も削減することができる。その結果、空気調和機１００のコストダウンを実現することができる。

実施の形態２．
実施の形態２について説明する。実施の形態２は、制御装置５の背景熱画像更新部５２６の動作において、実施の形態１と相違する。以下に説明する以外の空気調和機１００の構成及び制御については、実施の形態１と同じである。

図１３は、実施の形態２における散布図の一例である。図１３に示すように、散布図を作成したときに、人を含むプロットの集合の背景温度の最低温度より低い温度の別のプロットの集合Ｐ０があることがある。このプロットの集合Ｐ０は、室内の温度急変などにより発生したものと考えられる。実施の形態１では、人が検出された場合、別のプロットの集合Ｐ０の座標に対応する現在熱画像の座標の現在温度が、背景熱画像の対応する座標の背景温度として更新される。その結果、次に人検出方法を実施する場合に、適切な差分熱画像及び散布図を作成することができず、人検出精度が低下してしまう恐れがある。そこで、本実施の形態の背景熱画像更新部５２６は、別のプロットの集合Ｐ０の影響を抑制するよう背景熱画像を更新する。

図１４は、実施の形態２における人検出方法を示すフローチャートである。本実施の形態の人検出方法のステップＳ１～ステップＳ１３は、実施の形態１と同じである。背景熱画像更新部５２６は、まず、現在熱画像を用いて背景熱画像を更新する（Ｓ１３）。そして、背景熱画像更新部５２６は、散布図作成部５２３により作成された散布図において、人を含むプロットの集合の背景温度の最低温度より低い温度の別のプロットの集合があるか否かを判断する（Ｓ１４）。

そして、別のプロットの集合がない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、本処理を終了する。一方、別のプロットの集合がある場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、背景熱画像更新部５２６は、別のプロットの集合の座標に対応する背景熱画像の座標の背景温度を、人を含むプロットの集合の背景温度の最低温度に更新する（Ｓ１５）。具体的には、背景熱画像更新部５２６は、別のプロットの集合に含まれるプロットの座標情報を取得する。また、背景熱画像更新部５２６は、人を含むプロットの集合における背景温度の最低温度を取得する。そして、背景熱画像更新部５２６は、取得した座標に対応する背景熱画像の座標の背景温度を、全て取得した最低温度に置き換え、記憶装置６に記憶する。

本実施の形態によると、室内の温度急変などが生じた場合にも、背景熱画像更新部５２６により、急変に起因するプロットにおける背景熱画像の背景温度を更新することで、急変の影響を低減させ、人の検出精度を維持することができる。

実施の形態３．
実施の形態３について説明する。実施の形態３では、制御装置５の閾値決定部５２４の動作において、実施の形態１と相違する。以下に説明する以外の空気調和機１００の構成及び制御については、実施の形態１と同じである。

図１５は、実施の形態３における閾値決定処理を示すフローチャートである。本実施の形態の閾値決定処理では、まず閾値決定部５２４は、実施の形態１と同様に図９のステップＳ４１～Ｓ４７の処理を実施し、体閾値ＴｈＢと頭閾値ＴｈＨを求める。そして、ステップＳ４７にて体閾値ＴｈＢと頭閾値ＴｈＨを求めた場合、閾値決定部５２４は、求めた体閾値ＴｈＢと頭閾値ＴｈＨとを記憶装置６に記憶して（Ｓ４０５）、本処理を終了する。

また、ステップＳ４６にて頭閾値ＴｈＨを求めた場合、閾値決定部５２４は、閾値の取得回数がｎ回以下であるか否かを判断する（Ｓ４０１）。ここで、ｎは２以上の任意の数である。閾値の取得回数は、空気調和機１００の運転が開始されてからカウントされ、停止されたときに０にリセットされるものとする。

閾値の取得回数がｎ回以下である場合（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、閾値決定部５２４は、求めた体閾値ＴｈＢと頭閾値ＴｈＨとを記憶装置６に記憶して（Ｓ４０５）、本処理を終了する。一方、閾値の取得回数がｎ回以下でない場合（Ｓ４０１：ＮＯ）、閾値決定部５２４は、体閾値ＴｈＢの平均値μと、標準偏差σと、適正範囲とを算出する（Ｓ４０２）。

体閾値ＴｈＢの平均値μは、過去に取得し記憶装置６に記憶された複数の体閾値ＴｈＢの平均値である。体閾値ＴｈＢの標準偏差σは、過去に取得し記憶装置６に記憶された複数の体閾値ＴｈＢの標準偏差である。適正範囲は、下記の下限値α_１及び上限値β_１を有する範囲である。なお、適正範囲を求めるにあたり、平均値μに替えて、過去に取得し記憶装置６に記憶された複数の体閾値ＴｈＢの中央値または最頻値など、他の統計値を用いてもよい。ｍは、０より大きい値であり、予め設定され、記憶装置６に記憶される。
下限値α_１＝μ－ｍ×σ
上限値β_１＝μ＋ｍ×σ

そして、閾値決定部５２４は、今回求めた体閾値ＴｈＢが、適正範囲内に入っているか否かを判断する（Ｓ４０３）。具体的には、閾値決定部５２４は、今回求めた体閾値ＴｈＢが、適正範囲の下限値α_１以上であって、上限値β_１未満であるか否かを判断する。そして、今回求めた体閾値ＴｈＢが、適正範囲内に入っている場合（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、求めた体閾値ＴｈＢと頭閾値ＴｈＨとを記憶装置６に記憶して（Ｓ４０５）、本処理を終了する。

一方、今回求めた体閾値ＴｈＢが、適正範囲内に入っていない場合（Ｓ４０３：ＮＯ）、体閾値ＴｈＢを前回の体閾値ＴｈＢとし、頭閾値ＴｈＨを前回の頭閾値ＴｈＨとし（Ｓ４０４）、記憶装置６に記憶することなく、本処理を終了する。

本実施の形態によると、日射など突発的な温度上昇が検出された場合の閾値を除外することができ、人の検出精度をさらに向上させることができる。

実施の形態４．
実施の形態４について説明する。実施の形態４は、空気調和機１００と別体で人検出装置及び温度センサを設ける点において、実施の形態１と相違する。

図１６は、実施の形態４に係る人検出システムの概略構成を示すブロック図である。図１６に示すように、本実施の形態の人検出システムは、空気調和機１００Ａと、人検出装置５０と、温度センサ１Ａとを、それぞれ個別に設けた構成となっている。

空気調和機１００Ａの制御装置５Ａは、機能部として、空調制御部５３と通信部５４とを備える。通信部５４は、人検出装置５０及び温度センサ１Ａと無線通信を行う。空調制御部５３は、通信部５４を介して人検出装置５０から、空調対象空間２００における人の有無に関する情報を受信し、受信した情報に基づいて送風機３及び風向板４を制御する。空気調和機１００Ａのその他の構成は、実施の形態１と同じである。

人検出装置５０は、ＰＣまたはスマートフォンなどの情報端末装置であり、処理装置５０１と、記憶装置６Ａとを備える。処理装置５０１は、記憶装置６に格納されるプログラムを実行するＣＰＵである。処理装置５０１は、機能部として、人検出部５２と、通信部５４Ａと、を有する。各機能部は、処理装置５０１がプログラムを実行することにより実現されるか、または専用の処理回路により実現される。人検出部５２は、実施の形態１～３と同じ機能を有する。通信部５４Ａは、空気調和機１００及び温度センサ１Ａと無線通信を行う。通信部５４Ａは、温度センサ１Ａから空調対象空間２００内の温度情報を受信し、人検出部５２へ送信する。また、通信部５４Ａは、人検出部５２により取得された人の有無に関する情報を、空気調和機１００Ａへ送信する。

温度センサ１Ａは、センサ素子１１と、センサ素子１１を移動させる可動機構１２と、制御装置５Ｂと、を備える。センサ素子１１及び可動機構１２は、実施の形態１と同じ構成及び機能を有する。制御装置５Ｂは、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなどの専用のハードウェア、または図示しない記憶装置に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ等の処理装置、もしくはその両方で構成される。制御装置５Ｂは、機能部として、センサ制御部５１と、通信部５４Ｂと、を有する。各機能部は、制御装置５Ｂがプログラムを実行することにより実現されるか、または専用の処理回路により実現される。

センサ制御部５１は、実施の形態１と同じ機能を有する。通信部５４Ｂは、空気調和機１００Ａ及び人検出装置５０と無線通信を行う。通信部５４Ｂは、空気調和機１００Ａからの指示を受信し、センサ制御部５１に送信する。また、通信部５４Ｂは、センサ素子１１により取得された空調対象空間２００の温度情報を人検出装置５０へ送信する。

本実施の形態においても、実施の形態１～３と同様の効果を得ることができる。なお、人検出システムの構成は、図１６の例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、空気調和機１００Ａが温度センサ１Ａを備える構成とし、人検出装置５０のみを別体で構成してもよい。または、空気調和機１００Ａが人検出装置５０を備える構成とし、温度センサ１Ａのみを別体で構成してもよい。

さらに、人検出部５２における現在熱画像作成部５２１と、差分熱画像作成部５２２と、散布図作成部５２３と、閾値決定部５２４と、判定部５２５と、背景熱画像更新部５２６と、の少なくとも１つを個別の処理装置で実現する構成としてもよい。

以上が実施の形態の説明であるが、本開示は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。例えば、上記実施の形態における空気調和機１００は、ルームエアコンの室内機に限定されるものではなく、空調対象空間２００の天井に設置されるパッケージエアコンの室内機であってもよい。この場合、人検出部５２により作成される熱画像は、人を上から見た平面図となるため、頭閾値ＴｈＨのみを用いて差分温度との比較を行ってもよい。また、空気調和機以外にも、除湿器、加湿器、または空気清浄機などの電気機器の制御装置において、上記実施の形態における人検出部５２による人検出を行い、人の有無に基づいて制御を行ってもよい。

また、上記実施の形態における人検出部５２の判定部５２５は、頭画素の数と体画素の数との合計が、予め設定された適正範囲内である場合に、人であると判定したが、これに限定されるものではない。例えば、体画素のみで頭画素がない場合、体画素の数が閾値よりも少ない場合、または頭画素の数が閾値よりも少ない場合、体画素数と頭画素数の割合が適正範囲でない場合などに、人ではないと判定してもよい。

また、上記実施の形態における人検出部５２の判定部５２５は、差分熱画像における差分温度と閾値とを比較して人の有無を判定したが、散布図におけるプロットに基づいて、人の有無を判定してもよい。具体的には、判定部５２５は、散布図において、差分温度が体閾値ＴｈＢ以上であって、且つ頭閾値ＴｈＨ未満のプロットに対応する画素を体画素とし、差分温度が頭閾値ＴｈＨ以上のプロットに対応する画素を頭画素数としてもよい。そして、判定部５２５は、上記実施の形態と同様に、頭画素の数と体画素の数との合計が、予め設定された適正範囲内である場合に、人であると判定する。また、散布図の各プロットは座標情報を有しているため、判定部５２５は、体画素と頭画素の座標情報から、人の位置及び姿勢を判定することもできる。

さらに、上記実施の形態における人検出部５２の閾値決定部５２４は、１つの現在熱画像に対して、１つの閾値を決定する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、閾値決定部５２４は、過去に記憶した複数の閾値の平均値、中央値または最頻値を、新たに作成した現在熱画像の閾値としてもよい。

また、閾値決定部５２４は、空調対象空間２００の位置に応じて複数の閾値を決定してもよい。一般的に、空調対象空間２００において、温度センサ１から遠くなるほど、温度センサ１に届く熱エネルギーは減衰する。そのため、温度センサ１からの距離に応じた閾値を設けてもよい。例えば、閾値決定部５２４は、現在熱画像を手前側の第１エリアと奥側の第２エリアとに分けて別々の閾値を決定してもよい。

具体的には、閾値決定部５２４は、式（１）における体定数Ｂｄを、第１エリアに対応する第１体定数Ｂｄ_１と第２エリアに対応する第２体定数Ｂｄ_２との２種類設定する。第１体定数Ｂｄ_１は、第２体定数Ｂｄ_２よりも大きいものとする。また、閾値決定部５２４は、第１体定数Ｂｄ_１と第２体定数Ｂｄ_２とを用いて、第１エリアに対応する第１体閾値ＴｈＢ_１と第２エリアに対応する第２体閾値ＴｈＢ_２を決定する。そして、判定部５２５は、差分温度の座標が手前側の第１エリアにある場合は、第１体閾値ＴｈＢ_１を用いて比較を行い、差分温度の座標が奥側の第２エリアにある場合は、第２体閾値ＴｈＢ_２を用いて比較を行って、人の有無を判定する。これにより、人の検出精度がさらに向上する。

さらに、人は頭と手足とでは頭の温度の方が高い。また、人が衣服を着用すると、手足よりも衣服を着用している体の温度が低くなる。そこで、閾値決定部５２４は、頭閾値ＴｈＨ、体閾値ＴｈＢに加え、手足を検出するための閾値をさらに決定してもよい。この場合も、人の検出精度をさらに向上させることができる。

１、１Ａ 温度センサ、２ 熱交換器、３ 送風機、４ 風向板、５、５Ａ、５Ｂ 制御装置、６、６Ａ 記憶装置、７ 筐体、１１ センサ素子、１２ 可動機構、５０ 人検出装置、５１ センサ制御部、５２ 人検出部、５３ 空調制御部、５４、５４Ａ、５４Ｂ 通信部、７１ 吹出し口、１００、１００Ａ 空気調和機、２００ 空調対象空間、３００ 人、５０１ 処理装置、５２１ 現在熱画像作成部、５２２ 差分熱画像作成部、５２３ 散布図作成部、５２４ 閾値決定部、５２５ 判定部、５２６ 背景熱画像更新部。

Claims (10)

1. 空間の背景熱画像を記憶する記憶装置と、
   前記空間における人の有無を検出する処理装置と、を備え、
   前記処理装置は、
   前記空間の現在の温度情報に基づき現在熱画像を作成し、
   前記現在熱画像における現在温度と前記背景熱画像における背景温度との差である差分温度を含む差分熱画像を作成し、
   横軸及び縦軸の一方を前記背景温度、他方を前記差分温度とし、前記背景温度と前記差分温度に対応する点をプロットした散布図を作成し、
   前記散布図に基づき、閾値を決定し、
   前記差分温度と前記閾値とを比較して、前記人の有無を検出する人検出装置。
2. 前記閾値は、体閾値を含み、
   前記処理装置は、
   前記体閾値を、前記散布図における前記背景温度ごとの最大差分温度の中央値を含む許容範囲内の値となるよう決定し、
   前記差分温度が前記体閾値以上の場合、前記差分温度に対応する画素が前記人の体であると判断する請求項１に記載の人検出装置。
3. 前記閾値は、頭閾値を含み、
   前記処理装置は、
   前記頭閾値を、前記体閾値と前記散布図における前記差分温度の最大値との間の値となるよう決定し、
   前記差分温度が前記頭閾値以上の場合、前記差分温度に対応する画素が前記人の頭であると判断する請求項２に記載の人検出装置。
4. 前記記憶装置は、最小閾値を記憶するものであり、
   前記処理装置は、前記体閾値が、前記最小閾値より小さい場合、前記体閾値を前記最小閾値とする請求項２または３に記載の人検出装置。
5. 前記処理装置は、前記散布図における前記差分温度の最小値が、前記最小閾値より大きい場合、前記体閾値を前記最小閾値とする請求項４に記載の人検出装置。
6. 前記処理装置は、前記散布図において、前記人を含むプロットの集合の背景温度の最低温度より低い温度の別のプロットの集合がある場合、前記別のプロットの集団の座標に対応する背景熱画像の座標の背景温度を、前記人を含むプロットの集合の背景温度の前記最低温度に変更する請求項１～５の何れか一項に記載の人検出装置。
7. 前記記憶装置は、過去の複数の前記閾値を記憶するものであり、
   前記処理装置は、記憶した複数の前記閾値の平均値、中央値、または標準偏差に基づいて、前記閾値を決定する請求項１～６の何れか一項に記載の人検出装置。
8. 請求項１～７の何れか一項に記載の人検出装置と、
   前記空間の前記温度情報を取得する温度センサと、
   前記人検出装置が検出した人の有無に応じた制御を行う制御装置と、を備える電気機器。
9. 空間における人の有無を検出する人検出方法であって、
   前記空間の現在の温度情報に基づき現在熱画像を作成するステップと、
   前記現在熱画像における現在温度と記憶装置に記憶される背景熱画像における背景温度との差である差分温度を含む差分熱画像を作成するステップと、
   横軸及び縦軸の一方を前記背景温度、他方を前記差分温度とし、前記背景温度と前記差分温度に対応する点をプロットした散布図を作成するステップと、
   前記散布図に基づき、閾値を決定するステップと、
   前記差分温度と前記閾値とを比較して、人の有無を検出するステップと、を含む人検出方法。
10. 空間の背景熱画像を記憶する記憶装置と、
    前記空間の現在の温度情報に基づき現在熱画像を作成する現在熱画像作成部と、
    前記現在熱画像における現在温度と前記背景熱画像における背景温度との差である差分温度を含む差分熱画像を作成する差分熱画像作成部と、
    横軸及び縦軸の一方を前記背景温度、他方を前記差分温度とし、前記背景温度と前記差分温度に対応する点をプロットした散布図を作成する散布図作成部と、
    前記散布図に基づき、閾値を決定する閾値決定部と、
    前記差分温度と前記閾値とを比較して、人の有無を検出する判定部と、を備える人検出システム。

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