JPS6043780A - 検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 るとき検知信号を出力する検知装置に関する。

例えば、自動ドアにおいては、入口に人間等の移動物が
接近してきて所定の領域に入ったとき、これを検知して
自動的に扉を開閉動させるための検知手段として、光学
スイッチ、レーダーあるいは音波式のスイッチ、感熱ス
イッチ等が使用されている。ところが、これら従来の検
知スイッチは、所定の領域内に光、電波あるいは音波を
放射することを必要とすると共に、不感知帯をなくすた
め補助スイッチを必要としている。また、レーダーある
いは音波式のスイッチおよび感熱スイッチの場合は、移
動物が静止すると検知できなくなるという欠点がある。

更に、従来の検知スイッチはいずれも、検知可能な領域
内を移動する人間等の　□移動物の大きさや進行方向を
検知することができないものである。

一方、自動シャッター、ブラインド等には光センサが用
いられているが、これは単に自然光その他の光量の変化
を検知するだけであり．上記のような移動物の接近ない
し移動という検知領域の局所的変化は検知するのが困難
である。

本発明の目的は、特別な照明や音波等の送出を要す□る
ことなく、所定の検知領域に検出すべき被検知物の移動
あるいは変化が生じた場合に検知信号を発生するように
して、各種の用途に広く使用できる多目的検知装置を提
供することにある。

そこで、本発明の検知装置は、イメージセンサを用いて
所定の検知領域を複数個の画素から成る画面として電気
信号に変換し、この信号によって表わされる最初の画面
を基準画面として記憶手段に保持しておき、以後の画面
を比較画面として、演算処理手段により基準画面と比較
画面を比較し、両画面の不一致画素の数ま□たは割合が
所定の範囲にあるとき検知信号を発生するようにしたも
のである。

以下、添伺図面を参照して本発明の具体例について説明
する。

第１図は本発明による検知装置の構成を示す図で，この
装置は．予め定めた検知領域の状況を表わす光を適宜の
光学系ｌを介して受け入れるように配置されたイメージ
センサ２と、このイメージセンサからの出力信号をディ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３と、そのディジタ
ル信号を受けて後述の演算処理を行うマイクロコンピュ
ータ４とで構成されている。

光学系１は、例えば図示の如く、所定の波長の光を通す
フィルタ１１、凸レンズｌ２および絞り１３を順次配置
することにより、検知領域全体の光をイメージセンサ２
に当てるようにしたものでよい。なお、検知領域の状況
は、光景外の情報、例えば赤外線によってキャッチする
ことも可能である。

イメージセンサ２は、赤外線センサを含む、ＭＯＳ形素
子あるいはＣＯＤ　（電荷結合素子）のいずれでもよく
、また、１次元ラインセンサあるいは２次元エリアセン
サのいずれでもよい。以下では、第２図に示すように１
’２Ｘ　８＝９８画素のエリアセンサを用いた場合につ
いて説明する。

Ａ／Ｄ変換器３は、例えば、イメージセンサの出力をあ
るスレショホールドレベル（閾値）にて判分してパルス
を生成するものであり、イメージセンサに組み込まれる
場合もある。

マイクロコンピュータ４は、以下で詳細に説明する如く
、第３図〜第５図のフローチャートで示される手順に従
って、Ａ／Ｄ変換されたイメージセンサ２からの複数の
画素信号を基準画面として記憶する記憶部（ＲＡＭ）と
、イメージセンサ２からの信号を比較画面として、これ
と基準画面との不一致画素の数ないしその割合に応じた
処理を行う演算処理部とを含んでいる。

以下、第２図〜第５図を参照してマイクロコンピュータ
４による処理を説明する。

Ｉ　ｆ　、３図 まず、検知領域はＮ　＝　１２Ｘ　８＝　９８個の画素
で表わし、最初の画面すなわち移動物検知処理を開始し
た時の検知領域は、第２図（ａ）に例示するようなパタ
ーンで表わされるものとする。この最初の画面は、イメ
ージセンサ２からマイクロコンピュータ４に読み込まれ
、第１基準画面としてストアされる。ここで、マイクロ
コンピュータは、後述のような比較画面の急激な変化に
対処するための”ＡＬＴＥＲＮＡＴＥ　５ＷＩＴＣＨ″
と称するフラグ（以下”ＡＬＴｓｗ”　トｌ／Ｎ　ウ）
をＯＦＦ　４．１設定すルト共に、”５ＷＡＰ　ＣＴ”
および”ＬＯＯＰ　ＣＴ”と称する２つのカウンタを夫
々Ｏに設定する。

次に、マイクロコンピュータは、逐次イメージセンサか
ら送られる信号を比較画面として読み込む。そして、上
記ＡＬＴ　ＳＷの０Ｎ１０ＦＦを判定後、基準画面と比
較画面との比較を行う。

（１）最初に比較画面を読み込んだときは、ＡＬＴＳＷ
＝ＯＦＦであるから、これと第１基準画面との不一致画
素の数ｎｌをめ、これが全画素に占める割合ｎｌ／Ｎが
所定の最小値Ｃｍ１ｎｉより小さいか　１′１＋１′ どうかをチェックする。そして、”Ｙｅｓ”であれば、
上記のＬＯＯＰ　ＣＴを１つカウントアツプし、そのガ
ウント数が所定の値ＣＬに達しない限り、順次比較画面
の読込みを行う（比較画面は、読み込まれる毎に最新の
ものに置き換えられる）。

これにより、ノイズや検知対象外となる微小物による外
乱を除去する一方、ｎｌ　／　Ｎ＜Ｃｍ１ｎｌの場合に
は、太陽の移動等に伴なって検知領域の状況が少しずつ
変化する場合も含まれるので、ＬＯＯＰＣＴが所定数Ｃ
Ｌをカウントアツプしたときは、検知領域の画面が緩や
かに変化したものと判断し、このときの比較画面を新た
な第１基準画面として置換する。そして、ＬＯＯＰ　Ｃ
ＴをＯにリセットした上で比較画面の読込みに戻る。

これに対し、ｎｌ／Ｎ≧Ｃｍ１ｎｉの場合には、次にｎ
ｌ／Ｎが所定の最大値Ｃｍａｘｌより大きいかどうかを
チェフクする。その結果、”Ｙｅｓ”であれば基準画面
に対する比較画面の変化が過大であり、その原因として
照明の点滅、フラッシュ、車のへッドラ斗ト等によって
検知領域の状況が大きく変化した場合が考えられるので
、このときの比較画面を第２基準画面エリアにストアし
、且つＡＬＴ　ＳＷ−〇Ｎとした上で、比較画面の読込
みに戻る。

一方、”Ｎｏ”の場合には、 Ｃｍ１ｎｉ≦ｎｌ／Ｎ≦Ｃｍａｘｌ であり、これは、被検知物の形や大きさに応じてＣｍ１
ｎｉ　、　Ｃｍａｘｉの値を予め設定しておくことによ
り、検知領域内に被検知物が移動してきたことによる画
面の変化とみることができる。

ところが、検知領域に移動物等の影が生じた場合にも比
較画面が変化し、比較画面と基準画面との不一致画素の
割合が上記の範囲に入ることがある。これは検知すべき
ものではないので、影かどうかを判定するため、次のよ
うな処理を行う。

すなわち、イメージセンサがら送られる基準画面および
比較画面における各不一致画素の値を夫々Ｓｘ、ｙ　、
　Ｃｘ、ｙで表わすと、比較画面に影があるときは、対
応する不一致画素についてＳｘ、ｙ）Ｃｘ４であるから
、両者の差（Ｓ　ｘ、ｙ　−Ｃ３ｙ）テ表わされる不一
致画素の不−ｆｉｌが、不一致画素全体にわたって所定
の範囲内にあるかどうかを判定する。具体的には、次式 Ｓｘ　−Ｃｘ　ｎ　（ｎ＝１　〜ｎｌ）Σ　（Ｓ　Ｘ４
　−　Ｃｘ、ｙ　）　／ｎｌで表わされる値が一定値以
下であれば、それは影によるものと判定する。

かくして、Ｃｍ１ｎｌ≦ｎｌ／Ｎ≦Ｃｍａｘｌ（７）場
合には、基準画面と比較画面との不一致画素の不一致量
（差）が不一致画素全体にわたって所定の範囲内にある
かどうかを判定し、　”Ｙｅｓ”であれば、影が生じた
ものとして検知信号は出力せず、再び比較画面の読込み
に戻る。一方、”Ｎｏ”であれば、検知信号を出力する
。

以上の例を挙げると、第２図（ａ）の第１基準画面に対
し、比較画面が同図（ｂ）のように表わされる場合は、
ｎ１＝１（微小）となって非検出、同図（ｃ）の場合は
ｎ１＝１０となって検出、更に同図（ｄ）の場合はｎ１
＝５４（過大）で、比較画面は第２基準画面として次の
ように処理される。

（２）上記（１）において、第２図（ｄ）のように急激
な変化が起きた場合、即ちｎｌ／Ｎ＞Ｃｍａｘｌの場合
は、比較画面を第２基準画面エリアにストアすると共に
ＡＬＴ　ＳＷ＝　ＯＮであるから、次の比較画面を読み
込んだときには、これと第２基準画面との不一致画素の
数ｎ２をめ、これが全画素に占める割合ｎ２／Ｎが所定
の最大値Ｃｌｌ１ａ！２より大きいかどうかをチェック
する。これは、前述のような照明の点滅、フラッシュ、
車のヘッドライト等によってイメージセンサからの信号
が一時的に大きく変化した場合を判別するためである。

従って、”Ｙｅｓ″であれば、フラッシュ等による瞬時
の大きな変化と判断して、第３図のフローチャート中の
■に戻る（検知信号を出力しない）。”ＮＯ”であれば
、次にｎ２／Ｎが所定の最小値Ｃｍ１ｎ２より小さいか
どうかをチェックする。

その結果、”Ｙｅｓ”であれば第２基準画面に対する比
較画面の変化が過小であり、これは照明の点滅等による
画面の継続的な変化と考えられるので、これを確認する
ため、前記５ＷＡＰ　ＣＴが所定回数Ｃｓをカウントア
ツプするまで上記のチェックを繰返した後、第２基準画
面を第１基準画面として置換し、フローチャートの■に
戻る。

一方、”Ｎｏ″の場合には、 Ｃｍ１ｎ２≦ｎ２／Ｎ≦Ｃｍａｘ２ であり、これは、（１）の場合と同様にＣｍ１ｎ２．Ｃ
ｍａｘ２の値を予め設定しておくことにより、検知領域
内に被検知物が移動してきたことによる画面の変化か或
いは影が生じたものとみることができるから、この場合
ＡＬＴ　ＳＷ＝　ＯＦＦ、　Ｓ誓ＡＰ　ＣＴ＝　Ｏとし
た上で、影かどうかの判定を行い、”Ｙｅｓ″であれば
（２）に戻り、”Ｎｏ“であれば検知信号を出力する。

１工　動　μ　゛よび口きの　（４′ 上記の検知処理において移動物を検知したときは、第３
図および第４図に■で示すように、その移動方向と向き
を次のようにして検知することができる。

まず、第１比較画面（例えば第２図（Ｃ）のように移動
物を検知した時の画面）を第１比較画面エリアにストア
する。次に、後述の大きさ検知で使用する変数として、
被検知物の大きさくまたは個数）を表わす数の最大値Ｎ
　Ｉａａｘを導入し、ここではゼロ（φ）に設定する。

その後、次の比較画面を読み込んで第２比較画面エリア
にストアする。

次に、第１基準画面と第１比較画面との不一致画素の位
置（アドレス）　ＡＤＩ　、および第１基準画面と第２
比較画面との不一致画素の位置（アドレス）　ＡＤ２を
め、対応する不一致アドレスＡＤＩ。

＾Ｄ２のＸ軸方向およびＹ軸方向の差（移動成分）の合
計Σ（ＡＤ２−　ＡＤＩ）！およびΣ（Ａ［１２−Ａｏ
ｔ）ｙを算出する。これにより、被検知物の移動方向が
わかる。

すなわち、第２図（Ｃ）および（ｅ）に示すように被検
知物がＸ座標、Ｙ座標の（＋）方向に移動するときは、
各座標の移動成分が夫々（ＡＤ２−　ＡＤＩ）ｘ≧Ｏ、
（ＡＤ２−　Ａ［１１）ｙ≧０（０は静止している場合
）であるから、これらの合計は０より太きくなるのに対
し、（−）方向への移動の場合には合計はＯより小さく
なる。故に、不一致アドレスの差の合計が正負いずれで
あるかによって、被検知物の移動方向を判定することが
できる。

上記の判定後、必要に応じて、被検知物の向きを判定す
る。例えば被検知物が人間であって、自動ドアに向かっ
て歩いてきた場合には、その移動をより的確に検知する
ために、人間の向きも検知することが望ましい。例えば
、狭い廊下の壁面に自動ドアが設置されている場合、人
間の向きを判定する能力のないセンサを採用していると
、当該人間にドアを使用する意思がないにもｊｌｌＩら
ず、近傍を通行したときドアが開閉してしまうことがあ
る。

このように被検知物の向きの検出を必要としている場合
は、予め向きの検出をするように設定しておき、被検知
物の移動方向を検出後、その向きを出力する。被検知物
の向きは、被検知物の縦横比によって検知することがで
き、その縦横比は、基準画面と比較画面との不一致画素
のＸ座標成分とＸ座標成分の差をとることによって判明
する。

人間の場合は横幅の方が大きいので、歩く方向に対する
縦横比はｌより小さくなる。なお、縦横比が１の場合も
考えられるが、人間のような通常の移動物はこの場合に
該当しない。

これに対し、検知領域の状況によっては被検知物の向き
の検出を必要としない場合もあるので、この場合は上記
で判定した移動方向を出力する。

なお、移動方向の判定におい−て、基準画面と比較画面
との不一致画素から検出された被検知物の二次元座標の
移動成分のうち、いずれか一方が０である場合１例えば
、Ｘ軸方向に自動ドアが開閉動するように設置されてい
る検知領域において。

Σ（ＡＤ２−　ＡＤＩ）ｙ　＝　０の場合（これはＹ軸
方向には移動していないことを意味する。）、被検知物
は自動ドアそれ自体である。従って、この場合、基準画
面と比較画面との不一致画素の数もしくは割合が前記の
所定範囲内にあっても、マイクロコンピュータは検知信
号を出力しないようにすることができる。

ｍ　′　の　き　ざ　は　の　Ｊ５− 第４図および第５図に■で示すように、上記ＩＩのほか
に次の処理を行う。

まず、第１基準画面と第２比較画面との不一致１．。３
１ゎ、。よ＋：、　ｕ−ｒ−ｃｉ：＋ｍｓ＋：おい　・
ｊ・て第４図の■に戻すため第２比較画面を第１比較画
面として置換する。しかる後、検知領域における被検知
物の大きさ又は数の最大値をめるため、上記ＩＩで導入
したＮ　ｍａｗがｎ３より小さいかどうかを判定する。

そして、これが”Ｙｅｓ”である限り、Ｎｍａｘ＝ｎ３
として第４図中の■に戻る。これを繰返すことにより、
被検知物の移動に伴ってＮ＋ｎａｘが増大し、ついには
Ｎｍａｘがｎ３より大きくなる。

この場合は、まず、大きさ出力スイッチ（０υＴＳＷ）
として予め定めたフラグがＯＮかどうかをチェックする
。これは、被検知物の大、きさ又は数の検知を重複して
行うのを避けるためである。

従って、ＯＵＴ　ＳＷ＝　ＯＮでなければ、被検知物の
大きさく又は数）を判定するため、初めにＮ　ｗａｘが
所定の上限値ｃｈより大きいかどうかをチェックする。

そして、Ｎｍａｘ＞Ｃｈであれば、被検知物が大（又は
多数）であることを出力し且つＯＵＴ　ＳＷをＯＮにす
る。Ｎｍａｘ≦ｃｈであれば、次にＮ　ｗａｘが所定の
下限値Ｃ１より大きいかどうかをチェックする。その結
果、Ｎｍａｘ≧Ｃ１であれば、被検知物の大きさく又は
数）が中程度であることを出力し、ＯＵＴ’　ＳＷをＯ
Ｎにする。また、Ｎｍａｘ＜Ｃ１であれば、被検知物が
小（又は少数）であることを出力し、ＯＵＴ　ＳＷをＯ
Ｎにする。

被検知物の大きさく又は数）検知後は、画面全体に対す
る不一致画素数の割合ｎ３／Ｎが微小（Ｏに近い）かど
うかをチェックする。これは、被検知物が検知領域から
脱出したかどうかを判定するためであり、その結果、”
ＮＯ”であれば第４図の■に戻るが、”Ｙｅｓ”の場合
には検知終了を出力し、０ｔｌＴ　ＳＷをＯＦＦにした
上で第３図の■に戻る。

ＯＵＴ　ＳＷ＝　ＯＮの場合には、上記のように被検知
物の大きさ又は数が既に検知済であるから、検知終了の
確認に行き、その後は上記の通りである。

本発明によれば、上記１．ＩＩ、■の処理手順により所
定の被検知物を検知すると共に、その移動方向、向き、
あるいは大きさ、個数等を検知することができるが、こ
れらの検知は、被検知物の種類等に応じて適宜取捨選択
することができる。

以上の通り、本発明の検知装置は、所定の検知領域全体
を一つの画面で表わし、基準画面と比較画面との不一致
画素から検知領域における被検知物を検知するようにし
たものであるから、特別な照明や音波等の送出を要する
ことなく、目的の被検知物の移動あるいは変化を的確に
検知することができ、自動ドア、シャッターその他のセ
ンサとして広く使用することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の具体例を示すもので、第１図は検知装置
の構成を示す概略説明図、第２図は検知領域を複数個の
画素で表わした図、第３図、第４図および第５図はマイ
クロコンピュータによる処理手順を示すフローチャート
である。 ｌ−一一一光学系、　２−一一一イメージセンサ、３−
−−−Ａ　／　Ｄ変換器。 ４−一一一マイクロコンピュータ、 第１図 第２ （ａ） （Ｃ） （ｅ） （ｂ） （ｄ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、検知領域の状況を表わす電気信号を出力するイメー
   ジセンサと、該イメージセンサからの出力信号によって
   表わされる＆数個の画素から成る画面を記憶する記憶手
   段と、該イメージセンサからの出力信号によって表わさ
   れる最初の画面を基準画面として該記憶手段に記憶させ
   、以後の画面を比較画面として該基準画面と比較し、両
   画面の不一致画素の数または割合が所定の範囲にあると
   き検知信号を発生する演算処理手段とを具備したことを
   特徴とする多目的検知装置。 ２、被検知物を検知したとき、上記基準画面と比較画面
   との不一致画素の移動方向を検査することにより被検知
   物の移動方向を判別し、その移動方向を表わす検知信号
   を出力する特許請求の範囲第１項記載の多目的検知装置
   。 ３、基準画面と比較画面との不一致画素から検出された
   被検知物の二次元座標の移動成分のうち、いずれか一方
   が０である場合には、検知信号を出力しない特許請求の
   範囲第２項記載の多目的検知。 装置。 ４、被検知物を検知したとき、上記基準画面と比較画面
   との不一致画素の縦横の長さの比を検査することにより
   被検知物の向きを判別し、その向きを表わす検知信号を
   出力する特許請求の範囲第１項記載の多目的検知装置。 ５、被検知物を検知したとき、占該被検知物の向きを判
   別し、それが検出を要しない向きである場合には向きの
   検知信号を出力しない特許請求の範囲第４項記載の多目
   的検知装置。 ６、上記基準画面と比較画面との不一致画素の数または
   割合の大小により被検知物の大きさを表わす検知信号を
   出力する特許請求の範囲第１項記載の多目的検知装置。 ７、上記基準画面と随時入力される比較画面との不一致
   画素の数または割合が所定の値より小さい場合が所定の
   回数に達したときは、該比較画面を上記基準画面と置換
   して新たな基準画面とす′る特許請求の範囲第１項記載
   の多目的検知装置。 ８、上記基準画面と随時入力される比較画面との不一致
   画素の数または割合が所定の値を越え、該比較画面とそ
   の後入力される比較画面との不一致画素の数または割合
   が所定の値より小さい場合が所定の回数に達したときは
   、該比較画面を上記基準画面と置換して新たな基準画面
   とする特許請求の範囲第１項記載の多目的検知装置。 ９、上記基準画面と随時入力される比較画面との不一致
   画素の数または割合が所定の値を越え、その後入力され
   た比較画面と上記基準画面との不一致画素の数または割
   合が上記の値以下である場合には、検知信号を出力しな
   い特許請求の範囲第１項記載の多目的検知装置。 １０、上記基準画面と随時入力される比較画面との不一
   致画素の不一致量が不一致画素全体にわたって所定の範
   囲内にある場合には、検知信号を出力しない特許請求の
   範囲第１項記載の多目的検知装置。 １１、被検知物を検知したときは、当該被検知物が検知
   領域から脱出した後に検知終了を出力する特許請求の範
   囲第１項記載の多目的検知装置。