JPH06159757A

JPH06159757A - 自動空調機

Info

Publication number: JPH06159757A
Application number: JP4319056A
Authority: JP
Inventors: Hirotsugu Yano; 裕嗣矢野
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-11-27
Filing date: 1992-11-27
Publication date: 1994-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】空調対象の室内全体の絶対温度分布を認識す
ることができるために室内の隅々まで適切な温度に自動
空調を行うことができ、より快適な空間を創造すること
ができる。【構成】空調対象の室内を撮像して室内の画像情報を
入力するための、赤外光領域の感度が高い入力処理系１
と、室内の基準点の温度を検出するセンサａと、前記入
力された画像情報に基づき、室内撮像範囲中の各撮像物
の相対的な温度分布を求めるための画像処理部３と、求
められた相対的温度分布、及び、検出された基準点Ａの
温度に基づき、室内の絶対温度分布を認識する認識処理
部４とを備えて、認識温度分布に基づき空調制御部７で
空調機８を制御し、室内の空調を最適に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動空調機に係り、特
に、室内の環境変化が室内温度に影響することを抑え、
その室内の快適性を重視した自動空調をし得る自動空調
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像処理技術を応用した種々の技術が提
案されている。そのような画像処理応用技術の一つは、
特開平３−２７６２９９号公報で開示されている。この
公報の技術は、トイレ中の可視光による画像を入力する
装置と、入力された画像を記憶するメモリと、そのメモ
リに記憶された画像情報を処理する装置とを備えて、人
の有無を検出し、タイマ設定時間を超えて人が動かなか
った場合に異常表示を行うものである。

【０００３】また、画像処理応用技術の他の一つは、室
内の空調を行う自動空調機に関するものである。室内
（部屋内）に望ましい温度雰囲気環境を形成すること
は、生活・労働の環境を向上させるうえで重要なため、
提案されたものである。すなわち、自動空調機におい
て、可視光による画像入力装置と、入力された画像を記
憶するメモリと、そのメモリに記憶された画像情報を処
理する装置と、その処理結果に応じた空調制御を可能と
する装置を有する自動空調機に関し、自動空調機を設置
した部屋の自動空調を行うが、室内全体の温度は、室内
機もしくはリモートコントローラに取り付けられた、２
個程度の温度センサによって得られるポイント的な温度
データを元にして、室内全体の自動空調を行うものがあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の自動空調機においては、通常の画像入力装置で可視
光によって得られる画像情報を処理すると共に、限られ
た温度センサにより得られた温度データで、室内全体の
室温を判断するため、室内全体が均一温度でないにも関
わらず、同一の風量及び温度にて室内全体の空調を行う
という不具合があり、部分的に温度の高い場所、例え
ば、室内で外気と接している窓付近では設定の室温には
なり難いという問題点があった。

【０００５】この問題点に対して、室内居住者の位置す
る方向を複数の光電スイッチで検出して、居住者のいな
い方向に空調の吹き出し方向を変更するようにした空気
調和機が提案されている（特公昭６１−３８７７８号公
報）。また、二つの赤外線センサーを往復動させて人体
の方向及び距離を検出し、これらから装置の吹き出し方
向及び風量を制御する空気調和装置が提案されている
（特開平２−２１３６３５号公報）。しかしながら、こ
れら技術は、人以外の熱源（窓際やドア等）について考
慮しておらず、室内全体を適切に空調を制御できるもの
ではないという問題点がある。

【０００６】なお、本発明に関連し、室内の赤外線から
室内の温度分布状態を検知して、それに基づき空調制御
を行うようにした空気調和機が提案されている（特開平
１−１４７２４３号公報）。しかしながら、この技術
は、室内の相対的な温度分布状態しか検出していないた
め、絶対的な温度分布状態に基づく空調制御は開示され
ておらず、人体以外の熱源を考慮した、所望かつ適切な
空調制御を確実に行うに足りないものであった。

【０００７】本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、自動空調機を設置した室内の３次元
的な温度分布を正確に求め得るようにして、特に、外部
環境の影響を受けやすい窓際等における温度検知を行う
ことで、室内全体に亙って所望かつ適切な自動空調を行
い得る自動空調機を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、空調対象の室
内を撮像して室内の可視光から赤外線領域を含めた画像
情報を入力するための画像入力手段と、入力画像情報に
基づき、室内の相対的な温度分布を求めるための画像処
理手段と、室内の基準点の温度を検出する手段と、求め
られた相対的温度分布、及び、検出された基準点の温度
に基づき、室内の絶対的な温度分布を認識する温度分布
認識手段と、認識された絶対的な温度分布に基づき、室
内の空調を制御する空調制御手段とを備えたことによ
り、前記課題を解決するものである。

【０００９】また、本発明においては、空調制御手段
を、認識された室内の絶対的温度分布に基づき、室内の
各所形状を認識して室内の空調を制御するものにでき
る。また、本発明においては、認識された室内の絶対的
温度分布から、定常的な温度分布を学習して認識する手
段と、認識された定常的温度分布に基づき、室内に現れ
た定常値でない熱源を認識する手段と、認識された該熱
源に対して温度制御を行う手段とを備えることができ
る。また、本発明においては、認識された定常値でない
熱源の時間的変化から、その熱源が移動物体であること
を認識するための手段と、認識された移動物体に対し
て、自動追跡により温度制御を行う手段とを有すること
ができる。

【００１０】

【作用】この発明は、一般的に空調制御の対象物である
室内全体及び対象物の温度により発散された赤外線の量
が異なることに着目すると共に、窓などの外部からの赤
外線入射があった場合において、赤外線領域の画像は通
常の可視光によって得られる画像と同様の処理を行える
ことに着目してなされたものである。すなわち、空調対
象の室内を撮像して室内の可視光から赤外線領域を含め
た画像情報を入力し、入力画像情報に基づき、室内の相
対的な温度分布を求める。また、室内の基準点の温度を
検出する。求められた相対的温度分布、及び、検出され
た基準点の温度に基づき、室内の絶対的な温度分布を認
識し、認識された絶対的な温度分布に基づき、室内の空
調を制御する。これにより、対象物が持つ温度に比例し
た赤外線の強さによる濃淡の画像を処理して、自動空調
機を設置した室内の３次元的な温度分布を求めることに
より、特に、外部環境の影響を受けやすい窓際等におけ
る温度検知を行う室内全体の空調を行うことができる。
したがって、その室内全体のどの場所でも人間を快適な
雰囲気環境下に置くことができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面に基づき詳細
に説明する。図１は、本実施例に係る自動空調機の空調
制御装置の構成説明図である。また図２は該自動空調機
の空調対象となる室内の構成説明図である。また、図３
は、該制御装置の制御の手順を表したフローチャートで
ある。

【００１２】図１に示すように、前記空調制御装置は、
主に、温度センサａと、画像信号入力処理系１と、画像
記憶部２と、画像処理部３と、認識処理部４と、空調制
御部５とからなる。温度センサａは、室内の所定の基準
点に設置される。この基準点は映像信号入力部１ａのカ
メラの視野に入る。

【００１３】画像入力処理系１は、映像信号入力部１
ａ、映像信号処理部１ｂ、及び、アナログ／デジタル
（Ａ／Ｄ）変換部１ｃを有する。すなわち、映像信号入
力部１ａは、広角レンズ等のレンズ（図示省略）と、赤
外線領域（温度検知領域）の感度を高めたＣＣＤ（電荷
結合素子）等の固体撮像素子とを有する撮像カメラであ
って、室内の画像を赤外光領域を含めて撮像し、映像信
号を映像信号処理部１ｂに出力する。なお、この映像信
号入力部１ａで入力した映像信号の画像データは、赤外
線領域の光により相対温度分布を示すこととなり、相対
温度分布は、干渉縞のように、温度の高いところは明る
く映り、かつ、温度の低いところは暗く映ることで得ら
れる。映像信号処理部１ｂは、前記映像信号から画像信
号を作成して増幅処理などの所定の処理を施しＡ／Ｄ変
換部１ｃに出力する。Ａ／Ｄ変換部１ｃは、入力された
アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換して、画像
処理部１ｄに出力する。

【００１４】画像記憶部２は、Ａ／Ｄ変換部１ｃ出力の
デジタル画像信号を記憶する。画像処理部３は、記憶さ
れたデジタル画像信号を読み出して微分処理や２値化処
理等の所定の処理を施す画像処理回路３ａと、微分処理
や２値化処理された画像信号を記憶する微分２値化画像
記憶回路３ｂとを有する。

【００１５】認識処理部４は、微分処理や２値化処理さ
れた画像データに基づき、空調制御に必要な信号を作成
し出力するものであり、特徴抽出回路４ａ、状態判別回
路４ｂ、及び、空調制御ファクター認識回路４ｃを有す
る。すなわち、特徴抽出回路部４ａは、入力２値画像デ
ータから必要な温度分布領域のみを強調して抽出する。
状態判別回路４ｂは、抽出された温度分布と温度センサ
ａの検出温度に基づき室内全体の絶対的な温度分布状態
を求める。空調制御ファクター認識回路４ｃは、求めら
れた温度分布状態に基づき、空調負荷の変動や人間など
の空調制御ファクターを抽出し、制御する室内の温度環
境状態を認識する。

【００１６】状態判別回路４ａは絶対温度分布を次のよ
うに検出する。つまり、前記映像信号入力部１ａに広角
レンズを使用することによって該入力部１ａに向かい合
った壁だけではなく、広範囲を映すことができるため、
その撮像視野内の一点に温度センサａを設けることによ
って、該温度センサａから先に得られた相対温度分布の
画像中の特定の温度が判明する。したがって、画像全体
の相対温度分布と検出温度から、絶対温度分布を求める
ことができる。なお、絶対温度分布を求めるのは、室内
環境条件等に応じた種々の演算式により算出できる。

【００１７】なお、認識処理部４は、画像記憶部２及び
画像処理部３とバスライン６によりデータのアクセスが
行えるように接続される。さらに、認識処理部４には、
使用目的に応じて汎用のＣＰＵ（中央処理装置）５ａも
しくはＬＳＩ（大規模集積回路）からなる専用処理部５
ｂを用いることで処理の効率を向上させることができ
る。

【００１８】空調制御部５は、認識処理部４の出力結果
により室内の空調制御を行う。空調制御部７はシーケン
ス制御により空調機８の冷凍サイクルや送風ファンを作
動させて、あるいは送風方向を変化させるなどして室内
の空調制御を行う。この空調機の構成は周知のもの（例
えば特開平１−１４７２４３号公報に示される）である
ため、その内容説明は省略する。

【００１９】図２に示すように、室内には、空調機の室
内機８ａが設置され、窓９やドア１０があり、人間１１
も居る。なお、８ｂは、空調機の室外機である。

【００２０】図３に示すように、自動空調機の空調制御
装置においては、まず、空調機を含めて空調制御装置全
体のイニシャライズを行う（ステップ１）。次いで、映
像信号入力系１により室内の画像を入力し（ステップ
２）、その画像データに増幅、雑音除去、Ａ／Ｄ変換等
の各種前処理を施す（ステップ３）。次いで、画像記憶
部２、画像処理部３、認識処理部４、及び空調制御部７
等をイニシャライズする（ステップ４）。次いで、画像
信号入力処理系１で入力された赤外線領域の室内画像デ
ータを解析して相対的温度分布を求める（ステップ
５）。すなわち、室内の撮影対象物自体が有している熱
量に応じて赤外線が発散されるため、撮影された画像デ
ータでは干渉縞のように温度の高いところは明るく映
り、温度の低いところは暗く映る。この干渉縞のような
画像データは、室内の対象物毎の温度の相対関係、つま
り、相対的温度分布を示しており、これにより、相対的
温度分布を認識することが可能である。また、この温度
分布は室内の対象物を二次元的に示すものであり、これ
を解析することにより室内の二次元的な相対温度分布を
認識できる。

【００２１】次いで、室内全体の絶対的、かつ、三次元
的温度分布を解析する（ステップ６）。すなわち、前記
入力処理系１の画像信号入力部１ｄ撮影視野には、室内
の壁面がある。この壁面の温度センサａで前記視野中の
基準点の絶対温度を検出し、この基準点の絶対温度と前
記相対温度分布とで室内の絶対的な温度分布を認識す
る。その後、空調制御部７はこの認識温度分布に基づき
室内の温度雰囲気環境が目標とする状態になるように空
調機８をシーケンス制御する（ステップ７）。

【００２２】次に、本実施例の自動空調機の空調制御装
置で空調制御する際には、種々の制御基準による制御態
様を採ることができるが、そのいくつかの例を以下に説
明する。まず、第一の態様を説明する。室内の映像を、
赤外の感度を高めたＣＣＤ素子からなる映像信号入力部
１ａにより入力する。その際、得られた映像からは、対
象物自体が持っている熱量に応じて、赤外線が発散され
るため、撮影した画像に映っている対象物ごとの温度の
相対関係が推測可能となる。従って、認識処理部４にお
いて、前記入力を行った室内の壁面の画像の一点（基準
点）Ａの絶対温度を温度センサａで検出して、この検出
温度と前記温度の相対関係から対象室の壁沿いの温度分
布を判断することができる。壁沿いの奥の部分の温度が
基準点Ａと比べて温度差があると判断すれば、壁沿いの
奥（つまり室内の奥）を一定温度になるように集中的に
空調を行う。

【００２３】また、第二の態様を説明する。入力された
画像において、天井及び床部分では、温度が壁面に比べ
て一定となるためにその特性を用いることにより天井、
床、壁を区別できるので単純形状の室内について容易に
形状判別を行うことができ、かつ、比較的複雑な形状の
室内についても、向かい合う壁の温度変化の相対関係に
より室内の曲がり等も識別可能となる。よって、一般的
な形状の室内においては三次元的形状を把握することが
できる。

【００２４】また、第三の態様を説明する。室内の形状
を把握すると共に室内における一様の温度分布を学習し
て認識しておく。今、室内の中に外部より人間等の熱源
が侵入してきたとする。室内の温度が最適であるとする
と、室内に入ってきた熱源の温度が、室内の温度と差が
あればあるほど、その熱源が人間であれば熱さや寒さを
感じていると考えられるし、物体であれば室内温度に対
して影響を与えるため、その熱源を発見しそれに対して
空調を集中的に行う。

【００２５】また、第四の態様を説明する。室内に現れ
た特別な熱源に対して、時間的な変化を検知できる差分
等の手段により検出することにより、その熱源が移動物
体であるか否かの判断を行う。移動物体であると判断さ
れたときには、室内の中に存在しうる移動物体は人であ
る可能性が高いので、その移動物体の移動にともない空
調制御の中心を自動追跡させることでその室内に入って
きたり、室内の中で動いている人にとって快適な空調制
御を行う。それと共に、対象の熱源が移動物体でないと
判断されたときには、その熱源は窓９やドア１０などの
温度変化の起こり易いポイントであると判断することが
できる。したがって、外部からの熱が侵入し易いため集
中的ではないが、室内の温度が最適になるように重点的
に空調を行うことができる。また、熱源に対して、状態
判別回路４ｂの出力等から移動物体の活動量を検知する
ことにより活動量に応じた空調も行うことができる。

【００２６】また、第五の態様を説明する。本実施例の
装置においては、温度領域のみでなく広範囲の光に関し
て入力可能なＣＣＤ素子を用いており、室外から室内に
赤外線の照射を受けている場合には、画像信号入力処理
系１の赤外線光画像は、自然光と同様な反射及び散乱に
よって得られる画像と、赤外線の強度分布を表した画像
とを合わせた画像となるが、室内の壁と床では、角度も
材質も異なるためそれら二つの物の間には濃淡値の違い
が存在する。そのため、通常の自然光による画像処理と
同様に赤外光によるエッジの検出手段を用いて、その画
像中の境界線の構成関係より室内の形状を認識すること
ができる。そして、それによって得られた室内形状のデ
ータを用いることで、その室内に応じたきめ細かい空調
を行うことができる。

【００２７】また、第六の態様を説明する。室内に現れ
た対象物に対して、時間的な変化があるかどうか検出で
きる差分等の処理にて移動物体であるかの判断を行い、
その対象物に対して自動追跡により温度制御を行うこと
が可能となる。それと共に、室内に現れた移動物の位置
が一定で移動範囲が小さい場合には、その物体がドアも
しくは窓であると判断できるために、外気等が入ってき
ていると考えられるので、その場所を集中的に温度制御
を行うことで室内の温度の迅速に行うことができる。

【００２８】また、第七の態様を説明する。室内を撮影
した画像のうち、室内の中に存在する赤外光のほとんど
は反射光であり光り強度は弱い。したがって、光度の大
きい直接光は濃淡値としても大きくなるため、窓部分及
び、ドア等の閉開の際等の赤外光の入射による、画像の
濃淡は明確に判断できる。したがって、ドアもしくは窓
を判断する事で、外気と一番接している場所を集中的に
温度制御を行うことが可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、空
調対象の室内全体の温度分布を認識することができるた
めに、室内の隅々まで適切な温度に自動空調を行うこと
ができ、より快適な空間を創造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の自動空調機における空調制御
装置の構成説明図である。

【図２】図１の自動空調機の空調対象となる室内の構成
とカメラの位置と視野を示した概略図である。

【図３】図１の自動空調機における空調制御手順のフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１入力処理系１ａ映像信号入力部１ｂ映像信号処理部１ｃアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部２画像記憶部３画像処理部３ａ画像処理回路３ｂ微分２値化回路４認識処理部４ａ特徴抽出回路４ｂ状態判別回路４ｃ空調制御ファクター認識回路６バスライン７空調制御部８空調機９窓１０ドア１１人体ａ温度センサＡ基準点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空調対象の室内を撮像して室内の可視光
から赤外線領域を含めた画像情報を入力するための画像
入力手段と、入力画像情報に基づき、室内の相対的な温度分布を求め
るための画像処理手段と、室内の基準点の温度を検出する手段と、求められた相対的温度分布、及び、検出された基準点の
温度に基づき、室内の絶対的な温度分布を認識する温度
分布認識手段と、認識された絶対的な温度分布に基づき、室内の空調を制
御する空調制御手段と、を備えたことを特徴とする自動空調機。
【請求項２】請求項１において、空調制御手段が、認
識された室内の絶対的温度分布に基づき、室内の各所形
状を認識して室内の空調を制御するようになっているこ
とを特徴とする自動空調機。
【請求項３】請求項１または２において、認識された
室内の絶対的温度分布から、定常的な温度分布を学習し
て認識する手段と、認識された定常的温度分布に基づ
き、室内に現れた定常値でない熱源を認識する手段と、
認識された該熱源に対して温度制御を行う手段とを備え
たことを特徴とする自動空調機。
【請求項４】請求項３において、認識された定常値で
ない熱源の時間的変化から、その熱源が移動物体である
ことを認識するための手段と、認識された移動物体に対
して、自動追跡により温度制御を行う手段とを有するこ
とを特徴とする自動空調機。