JPH05203240A - 空気調和機用の人体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 快適な住空間を作る風向および風量制御を可
能とする人体位置検出制御を行なう。 【構成】 光学レンズ11を備えたＣＣＤ撮像素子12と、
その駆動のために電圧変換するＣＣＤ駆動素子13と、前
記ＣＣＤ撮像素子12の電荷蓄積時間、及び転送クロック
の駆動信号発生手段14と、前記ＣＣＤ撮像素子12の出力
をディジタル変換して入力する画像信号入力手段15と、
その出力を格納する画像情報保持手段16と、画像データ
を比較・演算し上記駆動信号発生手段に指示を与える比
較・演算手段17と、その演算により得られる人体検出デ
ータを転送する通信手段18を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、快適な住空間の空調を
行なうための空気調和機用の人体検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、自動制御により住空間におけ
る風向きや風量等を自動的に人体に向ける快適な空気調
和機がある。これは焦電効果を利用したセンサーを用い
て温度を非接触に検出して、検出した温度が人体温度と
判断されると、その温度位置を人体の位置としてステッ
ピングモータ等により風向や風量をその方向に制御する
ものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記、
焦電効果を利用したセンサーを用いる空気調和機の風向
き制御は、赤外光を使用するものであり、そのために特
殊なレンズが必要なばかりか、温度差に応じた出力信号
を得るチョッパー装置も必要であった。したがって、人
体検出には特殊な材料や可動機構で構成する必要があ
り、装置の小形化ができず、信頼性の確保、あるいは低
コスト化についても困難な、解決すべき課題を有してい
る。

【０００４】本発明は、上記の課題に鑑み、快適な住空
間を作る風向および風量を自動的に制御可能で、かつ、
無音で動作し、小形、経済的な空気調和機用の人体検出
装置の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、広角レンズを
用いて室内等を撮像するＣＣＤ撮像素子と、該ＣＣＤ撮
像素子用に電圧変換するＣＣＤ駆動素子と、前記ＣＣＤ
撮像素子の電荷蓄積時間、転送クロックの駆動信号発生
手段と、前記ＣＣＤ撮像素子の出力をディジタル変換し
て入力する画像信号入力手段と、該画像信号入力手段の
出力の画像データ等を格納する画像情報保持手段と、画
像データを比較・演算し前記駆動信号発生手段に指示を
与える比較・演算手段と、該比較・演算手段により得ら
れる人体検出データを転送する通信手段とを備え、前記
ＣＣＤ撮像素子出力の背景画像データを用いて前記比較
・演算手段により人体を検出することを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明によれば、空気調和機が設置された住空
間の周囲をＣＣＤ撮像素子によって撮像しそのときの現
在画像データと、背景画像データとの差分処理によって
得られる画像データの変化部分を人体(動体)位置として
検出することによって風向や風量を人体方向に微細に制
御する。

【０００７】また、電源投入時から一定時間は、現在画
像データと直前画像データの逐次差分処理により得られ
る画像データの変化部分を人体とすることにより、背景
画像が安定するまでに発生する誤検出が防止できる。

【０００８】さらに、背景画像データを作成時に人体検
出部分とそれ以外の検出部分とで異なる不動検出時間を
用いることにより、人体の動きが減少しても十分な検出
性能を有する。

【０００９】また、一定時間の不動で背景画像データと
同化する人体位置を記憶しておき、これを人体検出部分
として扱うことにより、人体の動きがなくなっても人体
位置が検出可能となる。

【００１０】また、特定画素の明暗検出結果によりＣＣ
Ｄ撮像素子の基本電荷蓄積時間を設定し、この基本電荷
蓄積時間をもとに全画素の明暗検出の結果が一定の範囲
内になるように電荷蓄積時間を微調整することにより、
検出範囲内の人体画像の明るさの変化に素早い対応が可
能になる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例における人体検
出装置のブロック図であり、11は広角の光学レンズ、12
はＣＣＤ撮像素子、13は電圧変換のトランジスタによる
ＣＣＤ駆動素子、14は前記ＣＣＤ撮像素子12を駆動する
駆動信号発生手段、15はＣＣＤ撮像素子12からの画像信
号入力手段である。また、16はメモリ等の画像情報保持
手段、17は画像情報の比較・演算手段、そして18は風向
制御機構に制御情報等を伝えるための通信手段である。

【００１２】本発明は以上のような構成で、駆動信号発
生手段14の出力によりＣＣＤ駆動素子13を駆動してＣＣ
Ｄ撮像素子12を制御し、画像信号入力手段15からの画像
データをもとに、画像情報保持手段16から読み出す背景
情報等と比較・演算手段17によって演算した人体位置を
検出し、その検出情報を通信手段18により図示しない空
気調和機の主制御装置に転送する。

【００１３】図２は図１の人体検出装置の細部を示す回
路図である。

【００１４】１は光学レンズ、２はＣＣＤ撮像素子、３
は電圧変換のためのトランジスタからなるＣＣＤ駆動素
子で、これらは図１の11，12，13にそれぞれ対応する。
４は人体検出制御のためのマイコン、５は空気調和機の
風向羽根等を駆動するステッピングモータ６，７を制御
するためのマイコンである。

【００１５】ＣＣＤ駆動素子３はＣＣＤ撮像素子２の駆
動信号入力ポートＣＬＫ０ないしＣＬＫ７に接続され、
その画像信号出力ポートＯＳは、マイコン４のＡ／Ｄ入
力ポートに接続され、また、マイコン４の出力ポートＯ
ＵＴ０ないしＯＵＴ７は上記ＣＣＤ駆動素子３の入力ポ
ートに接続されている。

【００１６】また、前記マイコン４のシリアルインタフ
ェースポートＳＩ，ＳＯ，ＣＬＫは、マイコン５のシリ
アルインタフェースポートＳＩ，ＳＯ，ＣＬＫにそれぞ
れ接続され、上記ステッピングモータ６，７は前記、マ
イコン５の出力ポートＯＵＴ０ないしＯＵＴ３，ＯＵＴ
４ないしＯＵＴ７にそれぞれ接続されている。

【００１７】図３は、背景差分方式による人体位置検出
の概念を説明する図である。31は現在画像データ、32は
背景画像データであり、図から容易に理解されるように
現在画像データ31から背景画像データ32を差引く画像デ
ータの差分処理によって、動きがある、あるいは停止し
ている背景とは異なる主として人体の位置が人体画像デ
ータ33として得られることを示している。

【００１８】図４及び図５はそれぞれ人体位置検出側の
マイコン４のメインルーチン、及びサブルーチンをそれ
ぞれ示すフローチャートである。以下、これら図４，図
５を用いて上記第１の実施例の動作を説明する。

【００１９】まず、メインルーチンを示す図４におい
て、ステップ(以下、Ｓと記す)Ｓ１で図２のマイコン４
の出力ポートＯＵＴ０ないしＯＵＴ７にＣＣＤ駆動素子
３の駆動信号に応じた画像データを出力し、Ｓ２におい
てＣＣＤ画像信号をＡ／Ｄ入力ポートでもって１画素分
を入力する。その入力された画像データは一旦、現在画
像データとして現在画像メモリ(図１の画像情報保持手
段16が相当)に保存する(Ｓ３)。１画素分の全画素の画
像データの保存が終了したと判断されると(Ｓ４)背景画
像データの作成(図１の比較，演算手段17が相当)に入り
(Ｓ５)、上記のＳ３の保存が終っていなければＳ１に戻
って上記の画像データの入力を繰返す。

【００２０】上記Ｓ５の背景画像データの作成は、図５
(a)に示すサブルーチン「ＨＡＩＫＥＩ」のＳ12ないし
Ｓ18が実行される。すなわち、図５(a)のＳ12によっ
て、図５(b)に示す画像の逐次変化「ＨＥＮＫＡ」をチ
ェックするＳ19ないしＳ22が実行される。

【００２１】まず、画素位置アドレスをセットし(Ｓ1
9)、そのセットした画素位置を前回に取込んでおいた画
像データと現在画像データとを比較して(Ｓ20)、一致し
ておればＳ22に進み、一致していなければＳ21におい
て、画像変化メモリの対応ビットをイメージセットす
る。Ｓ22では１画素分の全画素のチェックの終了が判断
され、終了していなければＳ19に戻り、終了しておれば
図５(a)のＳ13に戻る。Ｓ13で設定している背景画像作
成時間の経過が判断され、まだ経過していなければ図４
のメインルーチンＳ６に戻り、経過しておればＳ14に進
む。

【００２２】Ｓ14では次の画素位置のアドレスをセット
し、Ｓ15で画像変化メモリの変化ビットがセットされて
いるかを判断し、セットされておればＳ17に、セットさ
れていなければＳ16に進む。Ｓ17においてセットされて
いる画素の現在画像データを背景画像データに転写す
る。Ｓ17で画素アドレスを判断し終了ならばＳ18に進み
画像変化メモリの全ビットをクリアして、図４のＳ６に
戻る。このＳ６において比較する画素位置に対応するア
ドレスをセットする。また上記、Ｓ17の判断が終了して
いないと判断すればＳ14に戻る。

【００２３】Ｓ６でセットした画素位置の現在画像デー
タと画像データとをＳ７で比較し、一致ならばＳ８に進
み、比較した画素位置に相当する人体位置メモリをクリ
アしてＳ10に進む。また上記Ｓ７の比較で異なっておれ
ばＳ９に進んで比較した画素位置に相当する人体位置メ
モリをセットしてＳ10に進む。

【００２４】Ｓ10において比較した画素位置と最終位置
アドレスとを比較して、一致ならば入力終了としてＳ11
に進み、人体位置メモリのデータをシリアルインタフェ
ースポートＳＩ，ＳＯ，ＣＬＫを用いてマイコン４から
マイコン５(図２)に転送する。そしてＳ１に戻り以上の
動作を繰返す。また、上記Ｓ10で比較の結果が異なれば
Ｓ５に戻って現在画像データと背景画像データとの比較
を繰返す。

【００２５】以上のようにして人体位置を検出し、マイ
コン５によってステッピングモータ６，７の回転を制御
し、空気調和機の空気の吹出羽根の方向や風量を検出し
た人体位置方向に向くようにする。

【００２６】図６は本発明の第２の実施例を説明するフ
ローチャートであり、装置の構成およびソフトウエアの
大部分は第１の実施例と同様であるので詳細な説明を省
略し、ソフトウエアの異なる部分のみを以下説明する。

【００２７】まず、前述の第１の実施例は図４のメイン
フローチャートのＳ７で、常に現在画像データと背景画
像データとの比較を行なっているが、この第２の実施例
では、Ｓ７の部分を図６に示すＳ23ないしＳ25のステッ
プに置き換えた動作にする。

【００２８】すなわち、第２の実施例ではＳ23で電源オ
ンから適当な時間例えばＴ秒間の経過を判断し、Ｔ秒が
経っているときはＳ24に進み現在画像データと背景画像
データとの差分処理によって人体位置を検出してメモリ
にセットし(Ｓ26)、Ｓ27で人体位置データをシリアルイ
ンタフェースポートＳＩ，ＳＯ，ＣＬＫを用いてマイコ
ン５に転送する。

【００２９】また上記Ｓ23においてＴ秒を経ていないと
きはＳ25に進んで、現在画像データと前回画素データと
の逐次差分処理により人体位置を判定する。ここで、上
述したＳ24は図４のＳ７の動作と同様であり、以上の動
作以外は第１の実施例と同じである。この第２の実施例
は背景画像が安定するまでの誤検出を防止できる。

【００３０】図７は本発明の第３の実施例を説明するフ
ローチャートであり、装置の構成および、ソフトウエア
の大部分は前述の第１の実施例と同様であるので、詳細
な説明を省略し、ソフトウエアの異なる部分のみを以下
説明する。

【００３１】第１の実施例においては図５のＳ13ないし
Ｓ17で、どの画素も同一時間中の画像データの変化を判
断し、背景画像データへのデータの転写を行なっていた
が、この部分を図７のように、Ｓ28，Ｓ29及びＳ30のス
テップに置き換え、一旦、人体位置と判断した画素と、
そうでない画素とで現在画像データを背景画像データに
転写する判断時間(画像データ無変化時間Ｘ，Ｙ，ただ
し、Ｙ≧Ｘ)を異ならせるものとする。これを言換える
と、これら画像データの無変化時間を異ならせて転写さ
せる。このように動作させると人体の動きが少なくとも
十分、その人体を検出することが可能になる。

【００３２】図８は本発明の第４の実施例を示すフロー
チャートであり、装置の構成およびソフトウエアの大部
分は第１の実施例と同様であるので、詳細な説明は省略
しソフトウエアの異なる部分のみを以下説明する。

【００３３】第１の実施例のフローチャートを示す図５
において、Ｓ13ないしＳ17で、どの画素も同一時間で画
像データの変化を判断し、背景画像データへのデータ転
写を行なっていたが、これを図８にようにＳ31ないしＳ
41に変更する。すなわち、Ｓ31において画素位置アドレ
スをセットし、そのセットした画素位置アドレスが人体
の背景を形成するための人体背景化データアドレスかど
うかをＳ32でチェックし、人体背景化データアドレスで
あればＳ39に進み、そうでなければＳ33でセットされた
画素が一定時間の変化、たとえばＸ秒間の変化をチェッ
クし、変化があればＳ38に進み、変化がなければＳ34に
進んで、それが人体位置アドレスかどうかをチェック
し、人体位置アドレスであればＳ35に進み、そうでなけ
ればＳ37に進む。

【００３４】Ｓ35においてセットした画素データの一定
時間、たとえばＹ秒間の変化をチェックし、変化があれ
ばＳ37に進み、変化がなければＳ36に進む。Ｓ36におい
てセットされた画素を人体背景化データにセットし、Ｓ
37において現在画像データを背景画像データに転写し、
Ｓ38において、それが最終画素かどうかをチェックし、
最終画素でなければＳ31に戻って上記を繰返す。

【００３５】Ｓ39，Ｓ40において、セットされた画素が
それぞれ、たとえばＸ秒またはＹ秒の一定時間、画像デ
ータに生ずる変化をチェックし、変化があればＳ41にお
いてセットされた画素を人体背景化データからリセット
しＳ38に進み、変化がなければ、Ｓ38に進んで最終画素
かどうかがチェックされる。なお、人体位置情報として
は人体位置データと、人体位置背景化データの和を使用
する。以上の実施例は人体の動きがなくなっても、十分
な検出の能力を有する。

【００３６】図９は本発明の第５の実施例を説明するフ
ローチャートであり、装置の構成および、ソフトウェア
の大部分は上述の第１ないし第４の実施例と同様である
ので、その説明を省略し異なる部分のみを以下説明す
る。

【００３７】この実施例では、ＣＣＤ撮像素子の電荷蓄
積時間を決定する場合に、まず、あらかじめ初期設定し
た蓄積時間によりＣＣＤ撮像素子を駆動させておき、Ｓ
42において画像データを入力し、Ｓ43において特定の位
置画素の明暗の画像データを用いて蓄積時間を設定し、
Ｓ44において設定された蓄積時間によってＣＣＤ撮像素
子を駆動して画像データを入力する。Ｓ45において全画
素を加算合計し、Ｓ46において前記Ｓ45の画像データ加
算結果が全画素数のα％以上の明るさを有するかどうか
をチェックし、有していなければＳ47に進み、蓄積時間
に微細な蓄積時間の延長＋γの補正をしてＳ44に戻る。

【００３８】Ｓ46でα以上の明るさを有しておればＳ48
において画像データの加算結果が全画素数のβ％以上明
るいかをチェックし、明るければＳ49に進み、α％以上
β％未満であれば図４のＳ１に進む。Ｓ49においては蓄
積時間を縮めるように−γの蓄積時間の補正をしてＳ44
に戻る。この第５の実施例は上述のような動作で明るさ
の変化に対し素早い対応が可能な特長がある。

【００３９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の空気
調和機用の人体検出装置は、現在画像データと背景画像
データとの差分処理によって得られる画像データを人体
として検出するようにしたもので、装置の構成を小形で
高信頼性を有する空気調和機用の人体検出装置が実現で
きる。また、電源投入から一定時間は、現在画像データ
と背景画像データとの逐次差分処理によって得られる画
像データの変化部分を人体として検出することにより背
景画像が安定するまでに起こる人体画像の誤検出が防止
できる。

【００４０】さらに、背景画像データ作成時に人体位置
検出部分と、それ以外の部分とで異なる不動検出時間を
用いることにより、人体の動きが減少しても十分な人体
検出性能を有する。さらにまた、一定時間の不動により
背景画像データと同化してしまう人体画像データを記憶
しておき、人体検出部分として取扱うことにより、人体
の動きがなくなった人体位置も検出可能となる。

【００４１】さらに、特定画素の明暗検出結果によりＣ
ＣＤ撮像画素の基本蓄積時間を設定しておき、全画素の
明暗検出結果が一定範囲内になるように、上記蓄積時間
を微調整することにより、人体検出範囲の明るさの変化
に対して素早い人体位置が検出できる。このような諸機
能を有しているので人体に調和された快適な空気を送風
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における人体検出装置の
ブロック図である。

【図２】図１の細部を示す回路図である。

【図３】本発明の背景差分方式による人体位置検出の概
念を示す図である。

【図４】図２のマイコン４のメインルーチンのフローチ
ャートである。

【図５】図２のマイコン４のサブルーチンのフローチャ
ートである。

【図６】本発明の第２の実施例を説明するフローチャー
トである。

【図７】本発明の第３の実施例を説明するフローチャー
トである。

【図８】本発明の第４の実施例を説明するフローチャー
トである。

【図９】本発明の第５の実施例を説明するフローチャー
トである。

【符号の説明】

１，11…光学レンズ、 ２，12…ＣＣＤ撮像素子、
３，13…ＣＣＤ駆動素子、４，５…マイコン、 ６，７
…ステッピングモータ、 14…駆動信号発生手段、15…
画像信号入力手段、 16…画像情報保持手段、 17…比
較・演算手段、 18…通信手段。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 広角レンズを用いて室内等を撮像するＣ
   ＣＤ撮像素子と、該ＣＣＤ撮像素子用に電圧変換するＣ
   ＣＤ駆動素子と、前記ＣＣＤ撮像素子の電荷蓄積時間、
   転送クロックの駆動信号発生手段と、前記ＣＣＤ撮像素
   子の出力をディジタル変換して入力する画像信号入力手
   段と、該画像信号入力手段の出力の画像データ等を格納
   する画像情報保持手段と、画像データを比較・演算し前
   記駆動信号発生手段に指示を与える比較・演算手段と、
   該比較・演算手段により得られる人体検出データを転送
   する通信手段とを備え、前記ＣＣＤ撮像素子出力の背景
   画像データを用いて前記比較・演算手段により人体を検
   出することを特徴とする空気調和機用の人体検出装置。
2. 【請求項２】 人体の検出開始時には逐次差分処理によ
   り検出し、一定時間経過後からは背景差分処理によって
   人体を検出することを特徴とする請求項１記載の空気調
   和機用の人体検出装置。
3. 【請求項３】 画像データの人体検出部分と、該人体検
   出部分以外の部分とで異なる不動検出時間を用いる処理
   によって背景画像データを作成することを特徴とする請
   求項１記載の空気調和機用の人体検出装置。
4. 【請求項４】 一定時間の不動により背景画像データと
   同化する人体位置を記憶し、その記憶出力を人体検出出
   力とすることを特徴とする請求項１記載の空気調和機用
   の人体検出装置。
5. 【請求項５】 特定画素の明暗検出結果により電荷の基
   本蓄積時間を設定し、全画素の明暗検出結果が一定の範
   囲内に入るように前記基本蓄積時間を微調整することを
   特徴とする請求項１記載の空気調和機用の人体検出装
   置。