JPH08178390A

JPH08178390A - 人体活動量算出装置、人体活動量着衣量算出装置およびそれを備えた空気調和機、人体異常通報機

Info

Publication number: JPH08178390A
Application number: JP6320645A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ijiri; 良井尻; Shisen Kou; 子泉洪
Original assignee: Ezel Inc; Sharp Corp
Current assignee: Ezel Inc; Sharp Corp
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1996-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】人体の活動量を人体に対して非接触で精度良
く測定できる人体活動量算出装置を提供する。【構成】人体が存在し得る場所を撮影する撮像手段１
を備える。撮像手段１が経時的に出力する画像の差分を
とって、この差分の画像に現れた動体の中から人体を認
識するとともに、撮像手段１と上記人体との距離および
上記人体の高さを算出する画像処理手段２を備える。画
像処理手段２が算出した情報に基づいて、上記人体の移
動速度および上記人体の移動面積を算出し、算出した移
動速度および移動面積に基づいて、上記人体の活動レベ
ルに関する複数種類の活動特徴量を算出する活動特徴量
演算手段３を備える。活動特徴量演算手段３が算出した
活動特徴量に基づいて、上記人体の活動レベルを定量的
に表す活動量（ｍｅｔ）を算出する活動量変換手段４を
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は人体活動量算出装置、
人体活動量着衣量算出装置およびそれを備えた空気調和
機、人体異常通報機に関する。より詳しくは、人体の活
動レベルを定量的に表す活動量を算出する人体活動量算
出装置に関する。また、人体の活動量に加えて、人体の
着衣量を算出する人体活動量着衣量算出装置に関する。
また、上記人体活動量算出装置または人体活動量着衣量
算出装置を備えて、その出力に基づいて各種アクチュエ
ータを制御する空気調和機に関する。また、上記人体活
動量算出装置を備えて、その出力に基づいて、観測中の
人体に異常が発生したことを検出して通報する人体異常
通報機に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】空気
調和機とは室内の温熱環境を居住者の快適な状態に保つ
ために室内気流等を制御するものである。このため、室
内の温熱環境が快適かどうかを判断しなければならな
い。現在一般的に使用されている快適指標として、国際
標準化機構（ＩＳＯ）の国際規格ＩＳＯ−７７３０に記
載されているＰＭＶ（プレディクテド・ミーン・ボウ
ト）がある。この快適指標ＰＭＶは、室温、湿度、輻射
温度、気流速度、着衣量、活動量の６要素の関数であ
り、この６要素の値から上記ＩＳＯ−７７３０に記載の
算式によって求められる。具体的には、表１に示すよう
な熱的感覚尺度で表される。

【表１】

【０００３】空気調和機は、このＰＭＶ値が、ある範囲
内（例えば−０．５〜０．５）になるように各種アクチ
ュエータを制御し、室内環境を快適に保つようになって
いる。ＰＭＶ値に寄与する６要素のうち室温、湿度、輻
射温度、気流速度については、それぞれ検出するのに適
した各種センサが存在する。したがって、その出力に基
づいて室温、湿度、輻射温度、気流速度を制御すること
ができる。しかし、ＰＭＶ値に寄与する６要素のうち活
動量、着衣量は、人体に関する情報であるため、測定に
適した手段が存在しない。人体に測定装置を取り付けれ
ば活動量や着衣量を測定することはできるが、人に不快
感を与えるため現実的ではない。

【０００４】最近、活動量については、非接触で測定で
きる検出装置として、焦電型赤外線センサを用いた人体
活動量算出装置が提案された（特開平５−２１５３７４
号公報）。この人体活動量算出装置では、焦電型赤外線
センサによって人が放射する赤外線を検出し、その動き
を電気信号として出力し、出力された電気信号をスペク
トル分析（周波数とその強度）することにより活動量を
算出する。しかし、この人体活動量算出装置は、人体の
放射エネルギと背景放射エネルギとの差が大きい場合は
ある程度動作するが、その差があまり大きくない場合は
良好に動作できないという問題がある。つまり、人体の
放射エネルギと背景放射エネルギとの差が小さい場合
は、人体の動きをとらえることすら難しく、人体の活動
量を算出することができない。また、人体を検出できる
場合であっても、人体の状態（座位、立位）等が考慮さ
れていないため、装置と人体との距離を精度良く測定で
きず、活動量の算出精度が良くないという問題がある。

【０００５】そこで、この発明の第１の目的は、人体の
活動量を人体に対して非接触で精度良く測定できる人体
活動量算出装置を提供することにある。

【０００６】また、着衣量については、上に述べたよう
に測定に適した手段が存在しないため、年月日データを
出力するカレンダを記憶されたＩＣ等の記憶手段を用い
て季節を得て、季節に基づいて標準的な着衣量を推測し
ている。しかし、着衣量は、季節のほかに、１日毎の気
温変化、個人差、服の流行等により変化する。このた
め、推測した着衣量と実際の着衣量とが大きくずれるお
それがある。

【０００７】そこで、この発明の第２の目的は、人体の
活動量に加えて、人体の着衣量を人体に対して非接触で
精度良く測定できる人体活動量着衣量算出装置を提供す
ることにある。

【０００８】また、この発明の第３の目的は、上述のよ
うな人体活動量算出装置または人体活動量着衣量算出装
置を備えて、これらの装置が算出する人体の活動量や着
衣量に基づいて室内の温熱環境を快適な状態に制御する
ことができる空気調和機を提供することにある。

【０００９】また、この発明は、上記人体活動量算出装
置を応用した人体異常通報機に関する。現在、日本の高
齢者人口は増え続けており、６５歳以上の人口割合は全
人口の１３％を越え、さらに２０２０年では２５．５％
となるといわれている。また、高齢者の１人暮らしで
は、突然の事故や病気に対して自分自身で適切な処置を
とることができないことも多い。高齢者にとって事故の
起こりやすい場所としては、トイレ、浴室、階段等が挙
げられる。このような場所で人体に異常が発生して、動
けないまま長時間放置されれば、その人の生命にかかわ
ることとなる。そこで、この発明の第４の目的は、人体
に異常が発生して動けなくなったときに、そのことを検
出して他人に素早く通報できる人体異常通報機を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、請求項１に記載の人体活動量算出装置は、人
体が存在し得る場所を撮影する撮像手段と、上記撮像手
段が経時的に出力する画像の差分をとって、この差分の
画像に現れた動体の中から人体を認識するとともに、上
記撮像手段と上記人体との距離および上記人体の高さを
算出する画像処理手段と、上記画像処理手段が算出した
情報に基づいて、上記人体の移動速度および上記人体の
移動面積を算出し、算出した移動速度および移動面積に
基づいて、上記人体の活動レベルに関する複数種類の活
動特徴量を算出する活動特徴量演算手段と、上記活動特
徴量演算手段が算出した活動特徴量に基づいて、上記人
体の活動レベルを定量的に表す活動量を算出する活動量
変換手段を備えたことを特徴としている。

【００１１】また、請求項２に記載の人体活動量算出装
置は、請求項１に記載の人体活動量算出装置において、
上記画像処理手段は、上記差分の画像に現れた動体の上
縁の形状が弓形であるか否かに基づいて、上記動体が人
体であるか否かを認識することを特徴としている。

【００１２】また、請求項３に記載の人体活動量算出装
置は、請求項１または２に記載の人体活動量算出装置に
おいて、上記活動特徴量演算手段は、上記画像中の人体
を含むすべての動体の移動速度および移動面積を算出す
ることを特徴としている。

【００１３】また、請求項４に記載の人体活動量算出装
置は、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の人体活動
量算出装置において、上記活動量変換手段は、上記活動
特徴量が入力される複数の神経回路ユニットを含む入力
層と、上記活動量を出力する一つの神経回路ユニットを
含む出力層と、上記入力層の神経回路ユニットと上記出
力層の神経回路ユニットとの間に介在する複数の神経回
路ユニットを含む中間層とを有する神経回路網を備え、
上記各層に含まれる神経回路ユニットは、所定の変換関
数を記憶し、かつ個々に重み付けされるようになってい
ることを特徴としている。

【００１４】上記第２の目的を達成するために、請求項
５に記載の人体活動量着衣量算出装置は、請求項１乃至
４のいずれか一つに記載の人体活動量算出装置と、人体
が存在し得る場所の熱輻射を観測する輻射センサと、上
記輻射センサの出力を受けて、上記観測範囲に人体が存
在するときの背景と人体との総和の輻射温度と、上記輻
射センサの観測範囲に人体が存在しないときの背景輻射
温度との差をとって、上記人体の着衣の表面温度を算出
するとともに、気温と、上記人体活動量算出装置が算出
した人体の活動量とに基づいて、上記人体の皮膚温度を
算出し、上記着衣の表面温度と上記人体の皮膚温度とに
基づいて、上記人体の着衣の熱抵抗を着衣量として算出
する着衣量演算手段を備えたことを特徴としている。

【００１５】上記第３の目的を達成するために、請求項
６に記載の空気調和機は、請求項１乃至４のいずれか一
つに記載の人体活動量算出装置と、上記人体活動量算出
装置が算出する人体の活動量に基づいて、少なくとも設
定温度、室内ファンモータ回転数、風向ルーバ角度を含
むアクチュエータを制御する制御手段を備えたことを特
徴としている。

【００１６】また、請求項７に記載の空気調和機は、請
求項５に記載の人体活動量着衣量算出装置と、上記人体
活動量着衣量算出装置が算出する人体の活動量および着
衣量に基づいて、少なくとも設定温度、室内ファンモー
タ回転数、風向ルーバ角度を含むアクチュエータを制御
する制御手段を備えたことを特徴としている。

【００１７】上記第４の目的を達成するために、請求項
８に記載の人体異常通報機は、請求項１乃至４のいずれ
か一つに記載の人体活動量算出装置と、上記人体活動量
算出装置が算出する人体の活動量に基づいて、観測中の
人体の活動量が一定量以下である状態が一定期間以上続
いたとき、上記人体に異常が発生したと判断する人体異
常検出手段と、上記人体異常検出手段の判断結果に基づ
いて、上記人体に異常が発生したことを表す警報を発生
する警報発生手段を備えたことを特徴としている。

【００１８】

【作用】請求項１の人体活動量算出装置は次のように動
作する。まず、撮像手段が人体が存在し得る場所を撮影
する。画像処理手段は、上記撮像手段が経時的に出力す
る画像の差分をとる。画像の差分をとっているので、画
像中の背景部分が消去され、動体部分のみが精度良く抽
出される。上記画像処理手段は、この差分の画像に現れ
た動体の中から人体を認識する。これとともに、上記画
像処理手段は、上記撮像手段と上記人体との距離および
上記人体の高さを算出する。画像中の動体部分のみを精
度良く抽出したので、上記撮像手段と上記人体との距離
および上記人体の高さが精度良く算出される。次に、活
動量特徴量演算手段は、上記画像処理手段が算出した情
報に基づいて、上記人体の移動速度および上記人体の移
動面積を算出し、算出した移動速度および移動面積に基
づいて、上記人体の活動レベルに関する複数種類の活動
特徴量を算出する。活動量変換手段は、上記活動特徴量
演算手段が算出した活動特徴量に基づいて、上記人体の
活動レベルを定量的に表す活動量を算出する。このよう
にして活動量が得られる。

【００１９】この人体活動量算出装置では、撮像手段に
よって人体を撮影し、その画像に基づいて活動量を算出
しているので、人体に対して非接触で活動量が得られ
る。また、上記画像処理手段が、上記撮像手段と上記人
体との距離および上記人体の高さを精度良く算出するの
で、活動量特徴量が精度良く得られ、結果として、活動
量が精度良く得られる。

【００２０】また、請求項２の人体活動量算出装置で
は、上記画像処理手段は、上記差分の画像に現れた動体
の上縁の形状が弓形であるか否かに基づいて、上記動体
が人体であるか否かを認識する。人体の頭部は通常弓形
の形状になっているので、上記動体が人体であるか否か
が精度良く判断される。また、このとき同時に、人体の
頭部の高さも検出される。したがって、上記撮像手段と
上記人体との距離および上記人体の高さがさらに精度良
く算出され、結果として、活動量がさらに精度良く算出
される。

【００２１】また、請求項３の人体活動量算出装置で
は、上記活動特徴量演算手段は、上記画像中の人体を含
むすべての動体の移動速度および移動面積を算出する。
したがって、人体全体の移動速度、移動面積だけでな
く、人体の各部位の移動速度、移動面積も活動量特徴量
の算出に寄与する。この結果、例えば、腕のみ、足のみ
というような局部的な動きも活動量に反映され、活動量
がさらに精度良く得られる。

【００２２】また、請求項４の人体活動量算出装置で
は、上記活動量変換手段の神経回路網が望ましい値の活
動量を出力するように学習を行うことができる。すなわ
ち、既知の活動レベルを表す活動特徴量を神経回路網の
入力層に入力して、神経回路網の出力層が望ましい値の
活動量を出力するように、例えば公知の逆誤差伝播法に
より、各神経回路ユニットの重み付けを調節することが
できる。したがって、活動量がさらに精度良く得られ
る。

【００２３】また、請求項５の人体活動量着衣量算出装
置では、輻射センサが、人体が存在し得る場所の熱輻射
を観測する。着衣量演算手段は、上記輻射センサの出力
を受けて、上記観測範囲に人体が存在するときの背景と
人体との総和の輻射温度と、上記輻射センサの観測範囲
に人体が存在しないときの背景輻射温度との差をとっ
て、上記人体の着衣の表面温度を算出する。また、上記
着衣量演算手段は、気温と、人体活動量算出装置が算出
した人体の活動量とに基づいて、上記人体の皮膚温度を
算出する。さらに、上記着衣量演算手段は、上記着衣の
表面温度と上記人体の皮膚温度とに基づいて、上記人体
の着衣の熱抵抗を着衣量として算出する。

【００２４】このように、この人体活動量着衣量算出装
置では、輻射センサによって人体の熱輻射を観測し、そ
の出力に基づいて着衣量を算出しているので、人体に対
して非接触で着衣量が得られる。また、単に季節から着
衣量を推測するのではなく、実際の人体を観測して着衣
量を算出しているので、着衣量が精度良く得られる。

【００２５】また、請求項６の空気調和機では、制御手
段は、人体活動量算出装置が算出する人体の活動量に基
づいて各種アクチュエータを制御する。したがって、在
室者の活動量に応じて、室内の温熱環境が快適な状態に
制御される。

【００２６】また、請求項７の空気調和機では、制御手
段は、人体活動量着衣量算出装置が算出する人体の活動
量および着衣量に基づいて各種アクチュエータを制御す
る。この場合、従来用いられている室温、湿度、輻射温
度、気流速度と、上記人体活動量着衣量算出装置が算出
する人体の活動量、着衣量とを併せて、快適指標である
ＰＭＶ値を決める温熱６要素すべてに基づく制御が可能
となる。したがって、室内の温熱環境がよりきめ細か
く、快適な状態に制御される。

【００２７】また、請求項８の人体異常通報機では、人
体活動量算出装置が人体の活動量を観測する。人体異常
検出手段は、上記人体活動量算出装置が算出する人体の
活動量に基づいて、観測中の人体の活動量が一定量以下
である状態が一定期間以上続いたとき、上記人体に異常
が発生したと判断する。警報発生手段は、上記人体異常
検出手段の判断結果に基づいて、上記人体に異常が発生
したことを表す警報を発生する。したがって、人体に異
常が発生して動けなくなったときに、そのことが他人に
素早く通報される。この結果、医者を呼ぶなど、素早い
対処が可能となる。

【００２８】

【実施例】以下、この発明を実施例の図面を参照して詳
細に説明する。

【００２９】（第１実施例）図１は、この発明の第１実
施例の人体活動量算出装置２０のブロック構成を示して
いる。この人体活動量算出装置２０は、撮像手段として
のＣＣＤ（チャージ・カップルド・デバイス）カメラ１
と、このカメラ１が出力する連続画像から人体を認識
し、人体の動きをとらえる画像処理手段２と、この画像
処理手段２が出力する情報に基づいて人体の活動レベル
に関する活動特徴量を求める活動特徴量演算手段３と、
この活動特徴量演算手段３が求めた活動特徴量を活動量
（ｍｅｔ）に変換する活動量変換手段４とを備えてい
る。なお、ｍｅｔは活動量の単位であり、１ｍｅｔは安
静な座位状態にある人体単位表面積当たりの代謝量５８
Ｗ／ｍ^２に相当する。

【００３０】図３はこの人体活動量算出装置２０の全体
的な動作フローを示している。

【００３１】まず、カメラ１は、周囲環境を経時的に
撮影して、撮影した画像を画像処理手段２へ送る（Ｓ
１）。ここで、図２に概念的に示すように、カメラ１
は、高さｈの位置に、レンズＬの光軸を水平線に対して
角度φだけ下方へ向けて設置されている。カメラ１の焦
点距離ｆは、人Ｍの立位状態における全身像Ｉ_Mを撮れ
るように、できるだけ無限大に合わされる。これらのカ
メラ１の焦点距離ｆ、カメラ１の傾き角度φ、カメラ１
の高さｈの値は、カメラ１を設置するときに測定され、
既知のものとして後述する演算に使用される。

【００３２】次に、画像処理手段２は、カメラ１が出
力する連続画像の中から人体を認識し（Ｓ２）、カメラ
１と人体との距離および人体の高さを検出する（Ｓ
３）。

【００３３】この画像処理手段２の動作を図４に示す動
作フローに従って具体的に説明する。

【００３４】（i）まず、画像の中から動きのある物体
（動体）を認識するために、カメラ１から画像を連続的
に２回取り込み（Ｓ１１）、２つの画像の差分（絶対
差）をとる（Ｓ１２）。このとき、画像中で、動体が映
っている部分（動体部分）は輝度の差が大きくなり、静
止している背景の部分は輝度の差がほぼ０となる。した
がって、その差分した画像を２値化することにより（Ｓ
１３）、画像の中から動体部分を精度良く抽出すること
ができる。

【００３５】（ii）次に、抽出した動体部分の面積（２
値画像面積）が、人体の面積の上限、下限を表す閾値
（ＬＬ，ＵＬ）の範囲内にあるか否か、すなわちＬＬ＜（２値画像面積）＜ＵＬであるか否かを判別する（Ｓ１４）。抽出した動体部分
の面積が（ＬＬ，ＵＬ）の範囲内にあるときは、その動
体は人体である可能性が高いと判断する。一方、抽出し
た動体部分の面積が（ＬＬ，ＵＬ）の範囲外にあるとき
は、その動体は人体である可能性がないと判定する。

【００３６】なお、抽出した動体部分の面積が（ＬＬ，
ＵＬ）の範囲内であっても、焦点が合わず判別が困難な
場合は、その動体が人体であるとは判断しない。ただ
し、人体が常に何らかの活動（デスクワーク等）を行な
っている可能性もあるため、総合的な活動量の算出には
用いる。

【００３７】（iii）ステップＳ１４で動体が人体であ
る可能性が高いと判断した場合は、、ステップＳ１５〜
Ｓ１６に進んでその動体が人体であるかどうかをさらに
正確に判断する。

【００３８】この判断は、人体の頭頂部の形状が一般的
に弓形になっていることに基づいて行う。つまり、女性
などではヘアーバンドを着けていたり、パーマ（パーマ
ネントウエーブ）をかけていたりして髪型が複雑な場合
もあるが、頭頂部に限って言えば弓形が崩れることは非
常に少ないと考えられる。また、この人体活動量算出装
置は主として室内での使用を想定しているため、帽子等
によって頭頂部が隠れる（外形が変形する）場合は少な
いと考えられる。したがって、動体上部の形状が弓形で
あるか否かを調べることによって、その動体が人体であ
るか否かを精度良く判断することができる。

【００３９】具体的には、２値画像上で動体に外接する
矩形を設定し、この外接矩形内に存在する動体の上部
（この例では上から１／５の部分）に相当する図形を抽
出する（Ｓ１５）。なお、画面に、互いに離間した複数
の動体が含まれている場合は、各動体に外接矩形を設定
して、各動体の上部に相当する図形を抽出する。

【００４０】次に、抽出した図形の上縁が弓形であるか
否かを判断する（Ｓ１６）。この判断は、抽出した図形
にできるだけ多くの外接線を引いた場合、抽出図形の上
縁の曲率変化が所定範囲内にあるか否かに基づいて行
う。図５に示すように、抽出した図形が弓形である場
合、例えば点Ｐ０，…，Ｐ８における接線同士の交点間
距離は短く、曲率変化は小さい。これに対して、図６に
示すように、抽出した図形が弓形でない場合、例えば点
Ｐ０，…，Ｐ３における接線同士の交点間距離は長く、
曲率変化は大きい。そこで、この曲率変化が所定範囲内
のときに弓形であると判断する。

【００４１】抽出した図形の上縁が弓形ではなく、その
元になる動体が人体ではないと判断した場合は、人体を
認識できるまでＳ１１〜Ｓ１６の処理を繰り返す。

【００４２】（iv）ステップＳ１６で、抽出した図形の
上縁が弓形であり、その元になる動体が人体であると判
断した場合は、カメラ１と人体頭部との距離、すなわち
カメラ１と人体との距離を計測する（Ｓ１７）。

【００４３】この計測は、平均的にみて人体頭部の横幅
がある一定の範囲に分布することに基づいて行う。すな
わち、頭部が大きい人でも頭部の横幅が４０ｃｍを超え
る人はほとんどいない。また、乳幼児でなければ頭部の
横幅が１０ｃｍ未満である人もほとんどいない。そこ
で、頭部の横幅をある値に決めることによって、カメラ
１と人体頭部との距離を計算することができる。

【００４４】例えば図７は人体頭部Ｈとカメラ１との位
置関係を示している。カメラ１のレンズＬから撮像面１
ｖまでの距離をＤｉ、レンズＬから人体頭部Ｈまでの距
離をＤｏ、撮像面１ｖ上での人体頭部の像Ｉ_Hの横幅を
ｗｉ、人体頭部の横幅をＷｏ（一定）とすると、幾何光
学的関係により次式（１）がほぼ成り立つ。Ｄｏ＝Ｗｏ／ｗｉ×Ｄｉ …（１）この式（１）によって、カメラ１と人体頭部Ｈとの距離
Ｄｏを算出することができる。

【００４５】また、画像から人体頭部Ｈの座標を求め、
この人体頭部Ｈの座標と、カメラ１の焦点距離ｆ、カメ
ラ１の傾き角度φ、カメラ１の高さｈとから、透視投影
の原理により、人体頭部Ｈの高さ、すなわち人体の高さ
を算出することができる。

【００４６】ここで、図８を用いて透視投影の原理を説
明する。

【００４７】図８に示すように、世界座標系ｏｘｙｚ、
カメラ座標系ｏ″ｘ″ｙ″ｚ″、レンズ観測座標系ｏ′
ｘ′ｙ′ｚ′、２次元画像座標系ＯＸＺを定義する。す
べての座標系は直交的である。世界座標系の三つの軸ｘ
ｙｚは、部屋の壁の隅にそって設置されている。世界座
標系の平面ｏｘｙとカメラ座標系の平面ｏ″ｘ″ｙ″と
は、いずれも水平面であり、床面に設置されている。２
次元画像座標系の軸Ｘ、レンズ座標系の軸ｘ′、カメラ
座標系の軸ｘ″は、互いに平行になっている。また、
ｙ′軸はレンズＬの中心ｏ′を通る光軸であり、軸ｚ″
はレンズＬの中心ｏ′を通っている。

【００４８】カメラ１の世界座標を（ｘ_c，ｙ_c，ｚ_c）
とする。カメラ１は垂直方向にチルト角度φ、水平方向
にパン角度θだけ傾き、カメラの中心軸の周りの回転の
傾きがないものとする。

【００４９】また、カメラ１のスクリーンのサイズを５
１２×４３２画素とし、カメラ１のＣＣＤ受光素子のサ
イズを（ｓ_x，ｓ_y）とする。

【００５０】この場合、幾何光学的関係に基づいて次の
式（２）〜（４）が成立する。ｙ′＝Ｗｏ・ｆ／（ｗｉ・ｓ_x） …（２）ｘ″＝（Ｘ_h−２５５．５）ｓ_x・ｙ′／ｆ …（３）ｚ″＝ｚ_c−(Ｚ_h−２１５．５)ｙ′(ｃｏｓφ)／ｆ−ｙｓｉｎφ ＋（Ｚ_h−２１５．５）ｃｏｓφ …（４）ｙ″＝ｙ′／ｃｏｓφ−（ｚ_c−ｚ″）ｔａｎφ …（５）ここで、（Ｘ_h，Ｚ_h）は人体頭頂部の画像座標であり、
使用しているスクリーンの中心座標（２５５．５，２１
５．５）で換算すれば（Ｘ_h−２５５．５，Ｚ_h−２５
５．５，２１５．５）が人体頭頂部の画像座標を表す。
また、実際にはｙ″＝ｙ′と近似できる。

【００５１】カメラ座標系から世界座標系へは次式
（６）〜（８）によって変換される。ｘ＝ｘ_c＋ｘ″ｃｏｓθ−ｙ″ｓｉｎθ …（６）ｙ＝ｙ_c＋ｘ″ｓｉｎθ＋ｙ″ｃｏｓθ …（７）ｚ＝ｚ″ …（８）これにより、人体の世界座標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出で
き、カメラ１と人体との距離、人体の高さを知ることが
できる。

【００５２】なお、カメラ１の世界座標（ｘ_c，ｙ_c，ｚ
_c）は、部屋の端からカメラ１までの距離を実測するこ
とによって得ることができる。カメラ１を部屋の一つの
壁ｏｘｚ面の中央に設置するものとすると、ｘ_c＝ｘ_w／
２、ｙ_c＝０とすることができる（ただし、ｘ_wは壁の幅
を表す。）。

【００５３】この画像処理手段２は、検出結果を表すデ
ータを活動特徴量演算手段３へ送る。

【００５４】次に、図３に示すように、活動特徴量演
算手段３は、画像処理手段２から送られてきたデータを
用いて、次のようにして活動特徴量を算出する（Ｓ４，
Ｓ５）。

【００５５】（i）まず、活動特徴量演算手段３は、画
像処理手段２から送られてきたデータと、カメラ１が経
時的に画像を取り込む走査時間、観測時間等とに基づい
て、まず人体の移動速度、移動面積を算出する（Ｓ
４）。なお、観測時間内に、走査時間の周期で経時的に
複数回の観測を行うものとする。

【００５６】詳しくは、移動速度を求めるためには、連
続的に２回取り込んだ差分画像から画像上の位置の変化
を測定する。カメラ１と人体との距離Ｄｏは前述の式
（１）により計算できるため、人体の実際の移動距離を
算出できる。この人体の移動距離と、カメラ１が画像を
経時的に取り込むときの走査時間とから人体の移動速度
を算出する。

【００５７】また、移動面積は、画像上で動体の像の輪
郭内に含まれる画素数と、画素の面積とにより定まる画
像面積に基づいて計算する。画像上の動体面積は、図２
に示した幾何学的関係を介して実際の動体面積と対応す
る。

【００５８】なお、移動面積や移動速度を観測時間で割
れば、単位時間当たりの移動面積や移動速度が得られ
る。また、移動速度を人体検出回数で割れば、１人当た
りの移動速度（移動速度／人体検出回数）を検出するこ
とができる。

【００５９】（ii）次に、活動特徴量演算手段３は、上
記走査時間、観測時間、人体の移動速度および移動面積
を用いて、表２に示す活動特徴量を算出する（Ｓ５）。
活動特徴量とは、人体の活動レベル、すなわち人体がど
の程度活発に動作しているかに関する量である。

【表２】ここで、活動特徴量の考え方について説明する。

【００６０】人は動作をすれば必ず体の移動を行う。こ
の移動は体全体の移動に限らず、腕のみ、足のみ、頭の
みといった局部的な移動も含まれる。カメラ１は人体に
動作があれば移動した体の部位を面積（移動面積）とし
てとらえることができる。当然ながら、動作が大きけれ
ば移動する部位の面積も大きくなる。例えば図９に示す
ように、「座位作業」「立位作業」「ゆっくり歩行」
「移動を伴う作業」と活動レベルが高くなるにつれて移
動面積が大きくなっている。また、人が単位時間当たり
にどの程度体を動かしているか、すなわち人体の動きの
速さ（移動速度）も活動レベルに関連する。この人体の
動きの速さ（移動速度）は、体全体の移動速度と、部位
のみの移動速度とで表される。人の体全体の移動速度が
大であれば歩行活動等の活動状態である可能性が高く、
部位のみの移動速度が大であればデスクワーク等の座
位、立位での作業等の活動状態である可能性が高い。図
１０に示すように、「座位作業」「立位作業」「ゆっく
り歩行」「移動を伴う作業」と活動レベルが高くなるに
つれて（移動速度／人体検出回数）が大きくなってい
る。このように、人体全体および部位の移動面積や移動
速度に基づいて、人体の活動レベルを把握することがで
きる。表２に示した活動特徴量は、このような移動面積
や移動速度から求められる。

【００６１】表２中、「人体検出回数」とは、観測時間
内に人体が検出された回数を表す。

【００６２】「平均移動速度」とは、観測時間内に検出
された人体の動く速度を人体単位で平均した平均値を表
す。人体の移動速度から導かれる代表的な量である。

【００６３】「動体の総合２値画像面積」とは、観測時
間内に検出された動体（人体に限られない）の画像面積
の総和を表す。

【００６４】「人体検出領域総合実面積」とは、観測時
間内に検出された、実空間で人体が占める面積の総和を
表す。人体の移動面積から導かれる代表的な量である。

【００６５】「総合動体個数」とは、観測時間内に検出
された動体の延べ個数を表す。

【００６６】「滞留回数」とは、観測時間内に同じ場所
（この例では４０ｃｍ²の範囲内）で人体を検出した延
べ回数を表す。人体がその位置に滞留していると判断し
て、その場所で検出した回数を数えるものである。複数
の人がその場所に滞留していれば、その人数倍だけ増え
る。したがって、人体が主にどの位置で活動しているか
の判断に役立ち、同時に複数人がデスクワーク等の作業
を行っている場合に有用である。

【００６７】「座位回数」とは、検出した人体の高さが
所定の閾値（この例では１５０ｃｍ）より小さい場合に
人体が座位状態にあると判断し、座位状態にあると判断
した延べ回数を数えるものである。このとき、身長がそ
の閾値より小さい子供の場合も座位状態にあると判断す
る可能性がある。しかし、座位状態にあると判断しても
移動速度などが大きければ、移動速度に関する活動特徴
量が大きくなるので、活動量を算出する上で問題はな
い。

【００６８】この活動特徴量算出手段３は、求めた活動
特徴量を活動量変換手段４へ出力する。

【００６９】活動量変換手段４は、活動特徴量演算手
段３から活動特徴量のデータを受けて、活動レベルを定
量的に表す活動量（ｍｅｔ）に変換する（Ｓ６）。

【００７０】図１１に示すように、この活動量変換手段
４は、入力層、中間層および出力層からなる階層構造を
持つ神経回路網を備えている。階層構造をなす各層は１
以上の神経回路ユニット（矩形の枠で示す）から構成さ
れている。各神経回路網ユニットは、他のユニットの出
力を受け、これに重み付けを行い総和をとり、後述する
一定の規則（変換関数）で変換し、変換した結果を出力
する。

【００７１】入力ユニットＩ１，…，Ｉｎは活動特徴量
の数だけ用意され、各入力ユニットには活動特徴量算出
手段３から表２に示した活動特徴量のデータが直接入力
される。入力ユニットの出力は中間層の各ユニットに入
力される。中間層の各ユニットの出力は出力層のユニッ
トに入力される。出力層のユニットは１つだけであり、
活動量としてｍｅｔ値を出力する。なお、ユニット間の
結合は、入力層から中間層、中間層から出力層という層
間の１方向のみの結合しかなく、層内の結合はない。

【００７２】図１２は変換関数の例を示している。図１
２（ａ）は、入力がある閾値θよりも小さいときは０、
入力が閾値θよりも大きいときは１を出力する閾値関数
を示し、図１２（ｂ）は、微分連続なシグモイド関数を
示している。中間層は図１２（ａ）のような不連続関数
でも図１２（ｂ）のような連続関数でもよいが、出力層
の変換関数は連続関数でなければならない。なお、図１
２では関数の最大値が１に正規化されているがこれに限
らなくてもよい。この例では、各層のユニットについて
図１２（ｂ）に示したシグモイド関数を用いる（学習法
として逆誤差伝播法を採用するからである）。

【００７３】神経回路網を動作させる場合、まず学習を
行う。神経回路網の学習とは、この場合、各ユニットの
各重みを変化させながら実際の出力を目標値（望ましい
出力）に近づけることであり、この重み付けにより、神
経回路網の情報あるいは機能が確立される。

【００７４】この神経回路網を活動量変換手段４として
動作させるための学習法を説明する。表３に示すよう
に、予め人体の活動状態を無人状態、不動状態、座位状
態、立位状態、軽い作業状態、重作業状態などの複数の
活動レベルに分けて、これらの活動レベルと活動量の出
力値とを定義する。そして、既知の活動レベルに対応す
る活動特徴量を教師データとして、これで神経回路網の
各重みを学習させる。すなわち、既知の各活動レベルに
応じた活動特徴量を入力ユニットに与えて、出力ユニッ
トから上記各活動レベルに応じた活動量が出力されるよ
うに公知の逆誤差伝播法により各重みを調節する。例え
ば無人状態の場合、入力ユニットに無人状態の活動特徴
量を示す実験データまたは実際にカメラ１を用いて入力
された無人状態から算出した活動特徴量のデータを与え
て、出力ユニットから活動量０ｍｅｔが出力されるよう
に各重みを調節する。この操作を、実際の神経回路網出
力値と望ましい出力値との誤差が所定の出力値以下にな
るまで繰り返す。同様の操作を、各活動レベルで実際の
出力値と望ましい出力値との誤差が所定の値以下になる
まで繰り返し行う。なお、１つの活動レベルに対して１
つの教師データだけを用いるのではなく、複数の教師デ
ータを用いてもよい。

【表３】この活動量変換手段４は、このようにして重み付けされ
た神経回路網を用いて活動特徴量から活動量を算出す
る。

【００７５】このように、この人体活動量算出装置２０
では、カメラ１によって人体を撮影し、その画像に基づ
いて活動量を算出しているので、人体に対して非接触で
活動量を得ることができる。また、画像処理手段２によ
って、カメラ１と人体との距離、人体の高さを精度良く
算出するので、活動特徴量を精度良く得ることができ、
結果として、活動量を精度良く得ることができる。

【００７６】この例では、活動量変換手段４の神経回路
網を構成する中間層を１層としたが、複数層としてもよ
い。また、階層構造を持つ神経回路網を採用したが、相
互結合構造を持つ神経回路網を採用しても良い。

【００７７】なお、この人体活動量算出装置２０は、カ
メラ１により人体画像をとらえるため、人体検知センサ
としても使用できる。

【００７８】（第２実施例）図１３は、この発明の第２
実施例の人体活動量着衣量算出装置２１のブロック構成
を示している。この人体活動量着衣量算出装置２１は、
人体の活動量を測定する人体活動量算出装置２０と、周
囲環境からの熱輻射を観測する輻射センサ５と、輻射セ
ンサ５の出力に基づいて人体の着衣量を算出する着衣量
演算手段を備えている。なお、人体活動量算出装置２０
は、第１実施例で述べたものと同じであり、ここでは詳
細な説明を省略する。

【００７９】この人体活動量着衣量算出装置２１は、人
体活動量算出装置２０によって活動量を算出できるのに
加えて、次に述べるように、人の着衣の熱抵抗を着衣量
として算出することができる。

【００８０】着衣量の算出方法について説明する。

【００８１】人体は立位状態にあるものと想定する。認
識した人体の高さがある閾値より低い場合、着衣量計算
は行わない。また、動体が人体と認識できない場合も着
衣量の算出は行わない。

【００８２】着衣量演算手段６は、輻射センサ５の出力
に基づいて、背景のみの輻射温度（背景輻射温度）と、
背景と人体とを総和した輻射温度とを得る。連続的に数
回にわたって取り込んだ画像の差分画像中に動体が抽出
されないとき、その時の輻射温度を背景輻射温度と規定
する。

【００８３】背景の熱輻射が均一であるものとする。こ
の場合、背景と人体との総和の輻射温度と、背景輻射温
度との差に対して、人体の面積部分に相当する背景輻射
温度の補正を加えれば、熱源としての人体から放射され
る輻射熱量を計算できる。また、輻射センサ５の出力
は、熱源の面積Ａに比例し、輻射センサ５と熱源との距
離Ｌの２乗に反比例する。したがって、次式（９）が成
り立つ。 σ（Ｔｃｌ⁴−Ｔｏ⁴）＝１／Ｃ・Ｖ・Ｌ²／Ａ …（９）（ただし、σは定数、Ｔｃｌは着衣の表面温度、Ｔｏは
環境温度、Ｃは輻射センサによって決まる定数、Ｖは人
体のみによる輻射センサの出力値、Ｌは人体と輻射セン
サとの距離、Ａは人体の面積を表す。）この式（９）から、着衣量演算手段６は着衣の表面温度
Ｔｃｌを算出することができる。

【００８４】図１４は気流と皮膚温度との関係を示し、
図１５は人体の活動量と皮膚温度の上昇分との関係を示
している。図１４から気温と皮膚温度は比例しているこ
とが分かり、また、図１５から人体の活動量と皮膚の温
度上昇分とが比例していることが分かる。したがって、
推定値ではあるが、人体の皮膚温度Ｔｓｋを、気温（環
境温度）Ｔｏと、人体活動量算出装置２０によって得た
人体の活動量とに基づいて、次式（１０）により算出す
ることができる。Ｔｓｋ＝Ｔ₁＋ａ・Ｔｏ＋ｂ・△Ｔ₂ …（１０）（ただし、Ｔ₁は定数、△Ｔ₂は人体の動きによる皮膚温
度の上昇分、ａ，ｂは比例定数を表す。）

【００８５】人体は常に熱を放出しているが、人体の放
熱形態を伝導、対流、輻射のみとすれば、着衣は人体の
皮膚から放出される熱の抵抗となる役目をしていると考
えることができる。人体が放出する熱量は着衣を通して
着衣の表面から輻射と対流により放出される。ここで、
人体からの輻射による放熱量をＥ₁、人体からの対流に
よる放熱量をＥ₂とすると、次式（１１）が成り立つ。Ｅ_l＋Ｅ₂＝１／Ｉｃｌ・（Ｔｓｋ−Ｔｃｌ） …（１１）（ただし、Ｉｃｌは着衣の熱抵抗を表す。）ここで、人体からの輻射による放熱量Ｅ₁、人体からの
対流による放熱量Ｅ₂は、それぞれＥ₁＝１／Ｃ・Ｖ・Ｌ²／Ａ …（１２）Ｅ₂＝ｈｃ（Ｔｃｌ−Ｔｏ） …（１３）（ただし、ｈｃは対流熱伝達率を表す。）と表される。

【００８６】

【表４】ここで、対流熱伝達率ｈｃは活動状態に応じて表４に示
すように推定することができる。このように推定するこ
とにより、式（１３）からＥ₂を求めることができる。
したがって、式（９），（１０），（１１）から、着衣
量演算手段６は着衣の熱抵抗Ｉｃｌすなわち着衣量を算
出することができる。

【００８７】このように、この人体活動量着衣量算出装
置２１は、輻射センサ５によって人体の熱輻射を観測
し、その出力に基づいて着衣量を算出しているので、人
体に対して非接触で着衣量を得ることができる。また、
単に季節から着衣量を推測するのではなく、実際の人体
を観測して着衣量を算出しているので、着衣量を精度良
く得ることができる。

【００８８】（第３実施例）図１６は、この発明の一実
施例の空気調和機５０の制御系のブロック構成を示して
いる。

【００８９】この空気調和機５０は、人体の活動量（単
位ｍｅｔ）を算出する人体活動量算出装置２０と、室内
温度センサ１０と、コンプレッサ、ファンモータおよび
風向ルーバ制御モータ等を含むアクチュエータ３１と、
アクチュエータ３１を制御する制御手段としての制御回
路３０を備えている。

【００９０】人体活動量算出装置２０は、第１，第２実
施例のものと同じである。図１７に示すように、人体活
動量算出装置２０のカメラ１は、この空気調和機５０の
室内機の前面に取り付けられている。カメラ１の高さｈ
は、在室者Ｍの全身が撮れるように床面ＦＬから１．８
ｍ以上に設定されている。カメラ１の傾き角度は下向き
に設定され、室ＲＭの中心を含む角度αの範囲がカメラ
の視野範囲となっている。

【００９１】図１８は、快適指標であるＰＭＶの算出式
を用いて、夏（冷房時）と冬（暖房時）における人体の
活動量（ｍｅｔ）と快適な室内温度（快適温度）との関
係を示している。快適指標ＰＭＶを算出するには、平均
的な湿度、輻射温度、気流速度、在室者の着衣量（例え
ば夏は０．５ｃｌｏ、冬は１ｃｌｏに固定）を設定し
た。この活動量と快適温度との関係をあらかじめ制御回
路３０の記憶部に記憶させておく。

【００９２】運転時は、まず室内温度センサ１０が室内
の温度を測定し、人体活動量算出装置２０が在室者の位
置と活動量を測定する。そして、制御回路３０が、記憶
部にある上記活動量と快適温度との関係に基づいて、在
室者の活動量に対する快適温度を決定する。制御回路３
０は、この快適温度と室内温度とを比較して、室内温度
が快適温度に近づくようにアクチュエータ３１を制御す
る。

【００９３】この空気調和機５０を実験的に動作させた
ときの結果を説明する。図１９は、夏（冷房時）と冬
（暖房時）の平均的な湿度、輻射温度、着衣量（夏は
０．５ｃｌｏ、冬は１ｃｌｏに固定）の状態で、気流速
度（風速）と温度とを変化させて、在室者が快適である
と感ずる関係を調べたときの結果を示している。この快
適な温度と気流速度との関係から、室内温度の変化に応
じて快適な気流速度を決定することができる。気流速度
を決定したならば、この気流速度を室内ファンモータ回
転数に換算する。詳しくは、気流速度を、室内ファンモ
ータ回転数の吹出性能と、平均的な在室者とファンモー
タとの距離とを用いて、実験的に室内ファンモータ回転
数に換算する。図２０は、このように求めた室内温度と
室内ファンモータ回転数との関係を示している。この室
内温度と快適なファンモータ回転数を制御回路３０の記
憶部に記憶させておく。快適性はＰＭＶの算出式にみら
れるように、温度、気流の関数であり、また空気調和機
５０は気流の温度と風速で室内を制御するものであるか
ら温度と風速の双方を制御することが望ましい。

【００９４】人が不満を持たない環境を空気調和機５０
で作り出すとき、快適指標であるＰＭＶの算出パラメー
タ要素のうち快適性に最も影響の大きいパラメータは温
度と気流速度である。また、温冷感で最も影響の大きい
パラメータは温度である。そこで、空気調和機５０を制
御する場合、まず、人体活動量算出装置２０により活動
量を得て、制御回路３０が快適温度を決定し、室内温度
を快適温度に近づける。このとき、室内ファンモータ回
転数を、室内温度が最短時間で快適温度となるように制
御する。また、冷房時には、在室者の位置が素早く快適
温度に近づくように、ルーバ角度を、在室者の方向へ気
流を流すように制御する。暖房時には、ルーバ角度を、
在室者の足元へ気流を流すように制御する。そして、室
内温度と快適温度との差がある程度小さくなった時点
で、先の室内温度と快適な気流速度を与える室内ファン
モータ回転数との関係から室内ファンモータの快適な回
転数を得て、この回転数となるように室内ファンモータ
回転数を制御する。

【００９５】室内が快適温度にあり、在室者の活動量が
座位など１．２ｍｅｔ以下である場合は、ルーバ角度を
制御して、在室者に直接風が当たらないようにする。ま
た、在室者の活動量が座位以下の０．７ｍｅｔ以下であ
る場合は、在室者が睡眠に入ったと判断して、一定時間
の経過後、空気調和機５０の運転能力を下げる。または
運転を停止しても良い。さらに、活動量が０．７ｍｅｔ
以下の状態から所定値以上に大きくなったような場合
は、在室者が活動を始めたと判断し、自動的に空気調和
機５０を運転させても良い。

【００９６】このように、この空気調和機５０は、在室
者の活動量に応じて快適な室内温度、気流速度を提供す
ることができる。

【００９７】（第４実施例）図２１は、この発明の第４
実施例の空気調和機５１の制御系のブロック構成を示し
ている。

【００９８】この空気調和機５１は、人体の活動量（単
位ｍｅｔ）および着衣量（単位ｃｌｏ）を算出する人体
活動量着衣量算出装置２１と、室内温度センサ１０と、
湿度センサ１１と、輻射センサ１２と、風速センサ１３
と、ＰＭＶ演算手段３２と、コンプレッサ、ファンモー
タおよび風向ルーバ制御モータ等を含むアクチュエータ
３１と、ＰＭＶ演算手段３２からの情報に基づいて上記
アクチュエータ３１を制御する制御回路３３を備えてい
る。

【００９９】人体活動量着衣量算出装置２１は第２実施
例のものと同じである。人体活動量着衣量算出装置２１
のカメラ１と輻射センサ１２は、この空気調和機５１の
室内機の前面に取り付けられ、在室者を観測できるよう
に室内の中心に向けられている。

【０１００】人体活動量着衣量算出装置２１が人体の活
動量と着衣量を実測する。この結果、快適指標であるＰ
ＭＶ値算出式におけるパラメータをすべて実測できるこ
とになる。

【０１０１】ＰＭＶ演算手段３２は室内温度、湿度、輻
射温度、気流速度、着衣量、活動量の６要素からＰＭＶ
算出式によってＰＭＶ値を算出する。制御回路３３は、
ＰＭＶ演算手段からのＰＭＶ値に基づいてこの値が−
０．５から０．５の範囲となるようにアクチュエータ３
１を制御する。

【０１０２】このようにして、この空気調和機５１は、
室内温度センサ１０、室内湿度センサ１１、室内輻射セ
ンサ１２、風速センサ１３と、人体活動量着衣量算出装
置２１との情報に基づいて、設定温度、ファンモータ回
転数、ルーバ角度を制御する。

【０１０３】この空気調和機５１によれば、正確な人体
活動量および着衣量に基づいてＰＭＶ値を算出し、これ
を快適性の評価基準としてアクチュエータ３１を制御
し、ＰＭＶ値を０近傍に維持するので、在室者に対し
て、時々刻々の活動量の変化、毎日の着衣量の変化に即
応した快適な温熱環境を提供することができる。

【０１０４】なお、上記説明では快適指標としてＰＭＶ
値を基準におく制御を述べたがこれに限るものではな
い。

【０１０５】（第５実施例）図２２は、この発明の第５
実施例の人体異常通報機６０のブロック構成を示してい
る。

【０１０６】この人体異常通報機６０は、人体の活動量
（ｍｅｔ）を算出する人体活動量算出装置２０と、この
人体活動量算出装置２０の出力に基づいて人体に異常が
発生したか否かを判断する人体異常検出手段４０と、警
報発生手段としての信号発信機４１およびスピーカ４２
を備えている。

【０１０７】この例では、人体活動量算出装置２０のカ
メラ１はトイレや浴室などの個室ＲＭの壁に取り付けら
れる。図２３はトイレにカメラ１を設置した場合を例示
している。カメラ１の傾き角度は在室者Ｍを観測できる
ように下向きに設定され、室ＲＭの中心を含む角度αの
範囲がカメラの視野範囲となっている。スピーカ４２
は、居間や寝室などの常時人がいる場所に設置されてい
る。

【０１０８】上記室ＲＭに人が入ってきた場合、図２４
に示すように、カメラ１の視野範囲１ｓに人が入る。カ
メラ１の画面上では人Ｍの姿は視野１ｓの端から現れて
中央に移り、目的が終わると視野１ｓの中央から端へ移
り、しかる後視野１ｓから外れる。

【０１０９】図２５に示すように、人体活動量算出装置
２０が必ず人体の活動位置や活動量を検知する（Ｓ２
１）。人Ｍが室ＲＭ内で正常に活動を行っていれば、必
ず一定量以上の活動量が計測される。しかし、室内で事
故や病気など人体に異常が起これば動きが鈍くなり、停
止するため、活動位置の変動がないまま活動量が著しく
下がる。そこで、人体異常検出手段４０は、人体の位置
変動がなく、活動量がある値より小さい状態で一定時間
以上続いたとき、人体に異常が発生したものと判断す
る。この例では、活動量が０．７ｍｅｔ以下の状態が２
０分以上続いたとき、異常が発生したものと判断して異
常検出信号を出力する。（Ｓ２２，Ｓ２３）。そして、
信号発信機４１は、この異常検出信号に応じて鳴動信号
を発信して（Ｓ２４）、スピーカ４２を鳴動させる（Ｓ
２５）。したがって、人Ｍに異常が発生したことを、居
間、寝室などにいる家族の他の者に直ちに通報すること
ができる。

【０１１０】このようにして、この人体異常通報機６０
は、人体活動量算出装置２０の情報に基づいて、人体の
活動状態を判断して、人体に異常が発生したことを直ち
に通報することができる。したがって、家族の他の者は
医者を呼ぶなど、必要な行動を素早くとることができ
る。

【０１１１】なお、この人体異常通報機６０では、人体
活動量算出装置２０のカメラ１を設置すべき場所とし
て、トイレや浴室など常に人体の活動がなされ、かつ発
見が遅れると危険度の高い場所を想定している。寝室や
居間など常時人がいる場所には適用しない。

【０１１２】なお、この例では、異常が発生したことを
スピーカ４２の音で通報することとしたが、通報する手
段は音に限られるものではない。警報用ランプなどを用
いて、光などで通報しても良い。

【０１１３】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の人
体活動量算出装置は、撮像手段によって人体を撮影し、
その画像に基づいて活動量を算出しているので、人体に
対して非接触で活動量を得ることができる。また、上記
画像処理手段によって、上記撮像手段と上記人体との距
離および上記人体の高さを精度良く算出するので、活動
量特徴量を精度良く得ることができ、結果として、活動
量を精度良く得ることができる。

【０１１４】また、請求項２の人体活動量算出装置で
は、上記画像処理手段は、上記差分の画像に現れた動体
の上縁の形状が弓形であるか否かに基づいて、上記動体
が人体であるか否かを認識する。人体の頭部は通常弓形
の形状になっているので、上記動体が人体であるか否か
を精度良く判断できる。また、このとき同時に、人体の
頭部の高さも検出できる。したがって、上記撮像手段と
上記人体との距離および上記人体の高さをさらに精度良
く算出でき、結果として、活動量をさらに精度良く算出
できる。

【０１１５】また、請求項３の人体活動量算出装置で
は、上記活動特徴量演算手段は、上記画像中の人体を含
むすべての動体の移動速度および移動面積を算出して、
人体全体の移動速度、移動面積だけでなく、人体の各部
位の移動速度、移動面積も活動量特徴量の算出に用い
る。この結果、例えば、腕のみ、足のみというような局
部的な動きも活動量に反映させることができ、活動量を
さらに精度良く得ることができる。

【０１１６】また、請求項４の人体活動量算出装置で
は、上記活動量変換手段の神経回路網が望ましい値の活
動量を出力するように学習を行うことができる。すなわ
ち、既知の活動レベルを表す活動特徴量を神経回路網の
入力層に入力して、神経回路網の出力層が望ましい値の
活動量を出力するように、例えば公知の逆誤差伝播法に
より、各神経回路ユニットの重み付けを調節することが
できる。したがって、活動量をさらに精度良く得ること
ができる。

【０１１７】また、請求項５の人体活動量着衣量算出装
置は、輻射センサによって人体の熱輻射を観測し、その
出力に基づいて着衣量を算出しているので、人体に対し
て非接触で着衣量を得ることができる。また、単に季節
から着衣量を推測するのではなく、実際の人体を観測し
て着衣量を算出しているので、着衣量を精度良く得るこ
とができる。

【０１１８】また、請求項６の空気調和機では、制御手
段は、人体活動量算出装置が算出する人体の活動量に基
づいて各種アクチュエータを制御する。したがって、在
室者の活動量に応じて、室内の温熱環境を快適な状態に
制御できる。

【０１１９】また、請求項７の空気調和機では、制御手
段は、人体活動量着衣量算出装置が算出する人体の活動
量および着衣量に基づいて各種アクチュエータを制御す
る。この場合、従来用いられている室温、湿度、輻射温
度、気流速度と、上記人体活動量着衣量算出装置が算出
する人体の活動量、着衣量とを併せて、快適指標である
ＰＭＶ値を決める温熱６要素すべてに基づく制御を行う
ことができる。したがって、室内の温熱環境をよりきめ
細かく、快適な状態に制御できる。

【０１２０】また、請求項８の人体異常通報機では、人
体異常検出手段は、人体活動量算出装置が算出する人体
の活動量に基づいて、観測中の人体の活動量が一定量以
下である状態が一定期間以上続いたとき、上記人体に異
常が発生したと判断する。したがって、人体に異常が発
生して動けなくなったときに、そのことを他人に素早く
通報することができる。この結果、医者を呼ぶなど、素
早い対処が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の人体活動量算出装置
のブロック構成を示す図である。

【図２】上記人体活動量算出装置のカメラを設置した
状態を概念的に示す図である。

【図３】上記人体活動量算出装置の概略動作フローを
示す図である。

【図４】上記人体活動量算出装置の画像処理手段の動
体フローを示す図である。

【図５】画面から抽出した図形の形状が弓形であるか
否かを判断する方法を説明する図である。

【図６】画面から抽出した図形の形状が弓形であるか
否かを判断する方法を説明する図である。

【図７】頭頂部とカメラとの位置関係を概念的に示す
図である。

【図８】透視投影の原理を説明する図である。

【図９】活動レベルと移動面積との関係を表す実験デ
ータを示す図である。

【図１０】活動レベルと（移動速度／人体検出回数）
との関係を表す実験データを示す図である。

【図１１】神経回路網の構成を示す図である。

【図１２】神経回路ユニットの変換関数を例示する図
である。

【図１３】この発明の第２実施例の人体活動量着衣量
算出装置のブロック構成を示す図である。

【図１４】気温と皮膚温度の関係を示す図である。

【図１５】活動量と皮膚温度上昇との関係を示す図で
ある。

【図１６】この発明の第３実施例の空気調和機の制御
系のブロック構成を示す図である。

【図１７】室内にカメラを設置したときのカメラの視
野を概念的に示す図である。

【図１８】活動量と快適な室内温度との関係を示す図
である。

【図１９】室内温度と快適な気流速度との関係を示す
図である。

【図２０】室内温度とファンモータ回転数との関係を
示す図である。

【図２１】この発明の第４実施例の空気調和機の制御
系のブロック構成を示す図である。

【図２２】この発明の第５実施例の人体異常通報機の
ブロック構成を示す図である。

【図２３】トイレにカメラを設置したときのカメラの
視野を概念的に示す図である。

【図２４】カメラが人体を撮影したときの画像を概念
的に示す図である。

【図２５】上記人体異常通報機の動作フローを示す図
である。

【符号の説明】

１カメラ２画像処理手段３活動特徴量演算手段４活動量変換手段５輻射センサ６着衣量演算手段２０人体活動量算出装置２１人体活動量着衣量算出装置３０，３３制御回路３１アクチュエータ３２ＰＭＶ演算手段４０人体異常検出手段５０，５１空気調和機６０人体異常通報機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人体が存在し得る場所を撮影する撮像手
段と、上記撮像手段が経時的に出力する画像の差分をとって、
この差分の画像に現れた動体の中から人体を認識すると
ともに、上記撮像手段と上記人体との距離および上記人
体の高さを算出する画像処理手段と、上記画像処理手段が算出した情報に基づいて、上記人体
の移動速度および上記人体の移動面積を算出し、算出し
た移動速度および移動面積に基づいて、上記人体の活動
レベルに関する複数種類の活動特徴量を算出する活動特
徴量演算手段と、上記活動特徴量演算手段が算出した活動特徴量に基づい
て、上記人体の活動レベルを定量的に表す活動量を算出
する活動量変換手段を備えたことを特徴とする人体活動
量算出装置。
【請求項２】請求項１に記載の人体活動量算出装置に
おいて、上記画像処理手段は、上記差分の画像に現れた動体の上
縁の形状が弓形であるか否かに基づいて、上記動体が人
体であるか否かを認識することを特徴とする人体活動量
算出装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の人体活動量算
出装置において、上記活動特徴量演算手段は、上記画像中の人体を含むす
べての動体の移動速度および移動面積を算出することを
特徴とする人体活動量算出装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一つに記載の
人体活動量算出装置において、上記活動量変換手段は、上記活動特徴量が入力される複
数の神経回路ユニットを含む入力層と、上記活動量を出
力する一つの神経回路ユニットを含む出力層と、上記入
力層の神経回路ユニットと上記出力層の神経回路ユニッ
トとの間に介在する複数の神経回路ユニットを含む中間
層とを有する神経回路網を備え、上記各層に含まれる神経回路ユニットは、所定の変換関
数を記憶し、かつ個々に重み付けされるようになってい
ることを特徴とする人体活動量算出装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか一つに記載の
人体活動量算出装置と、人体が存在し得る場所の熱輻射を観測する輻射センサ
と、上記輻射センサの出力を受けて、上記観測範囲に人体が
存在するときの背景と人体との総和の輻射温度と、上記
輻射センサの観測範囲に人体が存在しないときの背景輻
射温度との差をとって、上記人体の着衣の表面温度を算
出するとともに、気温と、上記人体活動量算出装置が算
出した人体の活動量とに基づいて、上記人体の皮膚温度
を算出し、上記着衣の表面温度と上記人体の皮膚温度と
に基づいて、上記人体の着衣の熱抵抗を着衣量として算
出する着衣量演算手段を備えたことを特徴とする人体活
動量着衣量算出装置。
【請求項６】請求項１乃至４のいずれか一つに記載の
人体活動量算出装置と、上記人体活動量算出装置が算出する人体の活動量に基づ
いて、少なくとも設定温度、室内ファンモータ回転数、
風向ルーバ角度を含むアクチュエータを制御する制御手
段を備えたことを特徴とする空気調和機。
【請求項７】請求項５に記載の人体活動量着衣量算出
装置と、上記人体活動量着衣量算出装置が算出する人体の活動量
および着衣量に基づいて、少なくとも設定温度、室内フ
ァンモータ回転数、風向ルーバ角度を含むアクチュエー
タを制御する制御手段を備えたことを特徴とする空気調
和機。
【請求項８】請求項１乃至４のいずれか一つに記載の
人体活動量算出装置と、上記人体活動量算出装置が算出する人体の活動量に基づ
いて、観測中の人体の活動量が一定量以下である状態が
一定期間以上続いたとき、上記人体に異常が発生したと
判断する人体異常検出手段と、上記人体異常検出手段の判断結果に基づいて、上記人体
に異常が発生したことを表す警報を発生する警報発生手
段を備えたことを特徴とする人体異常通報機。