JPS63134981A - 人数検出装置 - 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】 （技術分野） 本発明は、被検知人体から発せられる赤外線を検出して
人数を検出する赤外線受光式の人数検出装置に関するも
のである。

（背景技術） 従来、人数検出装置としては、テレビカメラを用いて検
知領域の画像データを取り込み、画像データに画像処理
を施すことにより人数判定出力を得るものが提案されて
いるが、可視光による輝度変化で人体を検出して人数計
測を行う方式では、Ｓ／Ｎ比が悪く、十分な検出精度が
得られていない、そこで、検出精度を向上させるために
、予め、人体の存在しない画像データを参照画像データ
として記憶しておき、これを入力画像データと比較する
方式が試みられているが、人体以外の物体と人体とを識
別することが困難であった。このようなテレビカメラを
用いた人数検出装置は、概して処理が複雑で、システム
として大形になる割りには、十分な人数検出精度が得ら
れていないのが現状である。さらに、テレビカメラを用
いた場合、プライバシーを侵害する恐れもあり、実用上
好ましくない場合も多々生ずる。

また、近赤外光を照射して、人体の頭部、特に毛髪から
の近赤外線放射を近赤外カメラで捕らえようとする試み
がなされているが、新たに近赤外線の照射光源が必要で
あり、また、毛髪が検出できない場合、たとえば、着帽
している場合、さらには、白髪などの場合には、人体を
検出することができないという問題点を有している。

さらにまた、可視光によるテレビカメラの代わりに、赤
外線カメラを用いて人体検出能力を高めようとすると、
コストが高くなり、システムも複雑となり、汎用性に乏
しいという問題がある。

一方、エレベータ等の混雑度を検出する装置として、赤
外線検出素子と走査光学系を用いた装置が提案されてい
るが（特開昭５９−６０５８７号。

特開昭５９−８３０７８号、特開昭６０−６３４８７号
）、これらの装置は、広視野を得るために多数の赤外線
検出素子を用いることが必要であると共に、検知領域内
に感度分布のばらつきや不感帯が存在し、人体の位置や
姿勢等により人数の検出結果にばらつきが生じ、十分な
人数検出精度を得ることができないという問題があった
。

（発明の目的） 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、簡単且つ安価な構成で、広い
検知領域を持つ高精度の人数検出装置を提供するにある
。

（発明の開示） 批」【 第１図に本発明の構成図を示す。本発明の人数検出装置
は、赤外線検出素子２と、前記赤外線検出素子２の視野
を走査させる走査光学系１と、前記赤外線検出素子２の
出力信号を増幅する前置増幅部３と、前記前置増幅部３
の出力信号を人数検出に必要な信号に変換する信号処理
部４と、前記信号処理部４の出力信号に基づいて人数を
判定する判断部５と、前記判断部５の出力信号から人数
情報を出力する出力部６とから成る人数検出装置におい
て、前記走査光学系１は前記赤外線検出素子２の視野を
円形走査させる円形走査光学系としたものであり、広い
検知領域内の人数を高精度に検出できるようにしたもの
である。

まず、本発明の特徴である円形走査方式について説明す
る。検知対象である人体を上方から見た場合、第３図に
示すようになる。これは、第２図＜ａ）に示す高さ１７
０ｃｍ、幅５０ｃｍ、奥行き２０ｃ面の直方体を直立し
た人体のモデルとして、第２図（ｂ）　（ｃ）に示すよ
うに、１辺が３論の正方形の頂点に人体モデル乳１〜′
ｒｒＬ４を４体配置し、床面Ｕから上方３葎の点におい
て床面Ｕに平行な面に投影した人体モデル？Ｉ’ｌ、１
〜′ｒｒＬ４による２次元像であ５る０図から明らかな
ように、上方から見た人体像は、視野中心Ｃに配置した
場合を除いて、人体の側面も見込むことになり、視野中
心Ｃから放射方向に伸びた像となる。また、人体の位置
が視野中心Ｃから煎れる程、人体像は放射方向により沖
びな像となる。上記の点を考慮して、長方形スリット状
の視野面を設け、その端点を中心として、視野面を回転
させる円形走査方式を用いることにより人体を有効且つ
効率的に検出、識別すると共に、計数することができる
。第４図（ａ）に円形走査方式による走査状況を示す。

Ｆは視野面、Ｑは走査方向、Ｆｏは全有効視野を示して
いる。また、１１は視野面Ｆの回転中心であり、赤外線
検出素子２の視野中心Ｃと一致している。

第４図（ｂ）は、従来用いられている１次元赤外線検出
素子アレイを用いた平行走査による走査状況を示す。Ｆ
ａ〜Ｆｌ＋は１次元的に配列された赤外線検出素子の夫
々の視野を示しており、Ｑは走査方向を示している。ま
た、Ｆｏは全有効視野を示している。

両走査方式を用いて、第２図（ａ）に示した人体モデル
４体を、第２図（ｂ）（ｃ）に示したように配置した状
況を、上方から走査した場合の各時間における各々の視
野面における入射エネルギー変化の１周期分を第５図（
ａ）　（ｂ）に示す。ただし、床面Ｕよりも人体モデル
ａ１〜′ｒｒＬ４表面の方が温度が高く、したがって、
輻射される赤外線エネルギーも大きいものとする。第５
図（ｂ）は１次元赤外線検出素子アレイを用いた平行走
査による各視野面内入射エネルギーの時間変化を示して
おり、視野面Ｆａ、Ｆｌ＋、ｐｃは人体モデル′ｒｒＬ
１．ＴｒＬ２カらの赤外線を、ｍ　野面Ｆ　ｒ　、　Ｆ
　ｇ　、　Ｆ　Ｉ＋は人体モデル′ｒｒｔ３．′ｒｒＬ
４からの赤外線エネルギーを受光する。第５図（ｂ）よ
り、１次元赤外線検出素子アレイを用いた平行走査によ
る走査方式においては、人体数を判別するためには各視
野面について相互に比較を行うための画像処理的信号処
理が必要となる。第５図（ａ）は円形走査方式による長
方形スリット状視野面内の入射エネルギーの時間変（ヒ
を示しており、図中の４波形は各々、人体モデル？ＩＬ
２　、ｎ　１　、肌３　、ａ４からの赤外線に対応する
。図から、入射エネルギーの変化を検出することにより
、人体数を判別することが容易であり、円形走査方式が
人体の検出に有効であることが分かる。

夾立匠上 第６図に円形走査光学系の一実施例を示す。同図（ａ）
に示すように、赤外線検出素子２の受光面前面より距離
Ｒｂの位置に回転板１０を配置し、回転板１０中夫の回
転軸１１を赤外線検出素子２の受光面の視野中心Ｃ上に
配置し、回転板１０をモータ等の駆動機構により回転さ
せる。第６図（ｂ）に示すように、回転板１０に長さＬ
ａ、幅Ｄａの長方形状のスリットＡを設け、物面Ｂから
輻射された赤外線のうちスリットＡを通過したもののみ
が、赤外線検出素子２に入射するように構成する。物面
上における瞬時視野は、スリットＡの形状と相似であり
、回転板１０から物面Ｂまでの距術をＲａとすると、物
面上の瞬時視野長Ｌｖ、及び視野幅Ｄｖは、次式のよう
になる。

また、円形走査における放射方向において、瞬時視野が
物面Ｂを見込む視野角をθとすると、θは次式のように
なる。

上記の瞬時視野が赤外線検出素子２の受光面の視野中心
Ｃを軸として円形走査され、したがって、円形走査方式
による物面Ｂを見込む全視野角は２θとなる。

人１！１ 第６図において、スリットＡの部分に凸面シリンドリカ
ルレンズを設けると、所望の光学利得を得ることができ
る。実施例１においては、人数検出に当たり、物面上の
瞬時視野幅Ｄｖが人数分解能を決定する主要因となり、
人数分解能を上げるためには、瞬時視野幅Ｄｖは小さい
方が良い、従って、スリットＡの開口幅Ｄａを小さくす
る必要があるが、赤外線受光量がこれに比例して小さく
なり、充分なＳ／Ｎ比を得られない場きが生じる。

そこで、本実施例にあっては、スリットＡの部分にシリ
ンドリカルレンズを配置し、走査方向において集光作用
を持たせ、所定の瞬時視野幅Ｄｖを得ると共に、必要な
光学利得を得るようにしている。第６図において、スリ
ットＡの部分にシリンドリカルレンズを配した場き、赤
外線検出素子２の受光面の直径をｄとすると、物面上の
瞬時視野の視野長Ｌｖ、視野幅Ｄｖは次式のようになる
。

上式から分かるように、瞬時視野幅Ｄｖは、シリンドリ
カルレンズの開口幅Ｄａによらず、適当なＲｂ、あるい
はｄを選択して所定の瞬時視野幅ＤＶを得ることができ
る。また、シリンドリカルレンズの開口幅Ｄａを大きく
することにより光学利得を増大させることができる。

夫１匠１ 本実施例にあっては、光学利得を得るための他の手段と
して、第７図に示すように、凹面シリンドリカルミラー
Ｍ８−因宇１６た闇軒府１ｎ冬キ々Ｌ坦検出素子２の受
光面の視野中心Ｃを軸として回転させるように構成して
いる。シリンドリカルミラーＭのミラー面から赤外線検
出素子２の受光面までの距離をＲｂ、シリンドリカルミ
ラーＭのミラー面から物面Ｂまでの距離をＲａ、シリン
ドリカルミラーＭのミラー長をＬｍ、ミラー幅をＤｍ、
赤外線検出素子２の受光面直径をｄとすると、物面上の
瞬時視野長Ｌｖ、及び視野幅Ｄｖは、シリンドリカルレ
ンズを用いた場合と同様に次式のようになる。

したがって、適当なＲｂ、あるいはｄを選択することに
より、所定の瞬時視野幅Ｄｖを得ることができ、シリン
ドリカルミラーＭのミラー幅Ｄｎを大きくすることによ
り光学利得を増大させることができる。円形走査におけ
る放射方向において、瞬時視野が物面Ｂを見込む視野角
θは、実施例１の場合と同様にして次式のようになる。

また、円形走査方式による物面Ｂを見込む全視野角は２
θとなる。人体から輻射される赤外線は波長域が７〜１
４μｍであり、実施例２のようなシリンドリカルレンズ
を用いる場合、レンズ材料としてゲルマニウム、シリコ
ン、ポリエチレン等を用いることが考えられるが、これ
らは赤外線波長域での透過率がさほど高くなく、一方、
本実施例のようにシリンドリカルミラーを用いた場合に
は、赤外線波長域での反射率が比較的高く光学利得がよ
り得やすい。

なお、円形走査光学系においては、赤外線検出素子２は
受光面の視野中心Ｃと回転板１０の回転軸１１を一致さ
せる必要があり、モーター等の駆動部を用いて走査させ
る場合、構造上、支障を来す場合がある。その場合には
、回転中心部が空洞な円環超音波モータを用いることに
より、構造が簡単で有効な円形走査光学系を提供するこ
とができる。

ここで、前記光学系を用いる人数検出装置の回路構成を
第８（２Ｉに基づいて説明する。赤外線検出素子２の出
力は前置増幅部３で増幅された後、帯域フィルタ４１に
入力される。赤外線検出素子２としては、冷却が不要で
安価な焦電素子を用いる。

この焦電素子は、背景雑音として低周波成分を多く含む
ため、帯域フィルタ４１において、不安定な低周波成分
をカットすると共に、不必要な高周波成分をもカットし
、Ｓ／Ｎ比を向上させる。帯域フィルタ４１の出力はＡ
／Ｄコンバータ４２に入力され、Ａ／Ｄコンバータ４２
によりＡ／Ｄ変換され、判断部５を構成するマイクロコ
ンピュータ５１に出力される。マイクロコンピュータ５
１からの制御信号によりモータ駆動部１２が動作し、必
要に応じてモータを駆動・停止させる。回転周期検出部
１３においては、円形走査光学系１の走査に同期して１
回転ごとにマイクロコンピュータ５１に同期信号が出力
される。マイクロコンピュータ５１は回転周期検出部１
３からの同期信号を元に、Ａ／Ｄコンバータ４２を動作
させて、１回転毎にＡ／Ｄコンバータ４２から波形を逐
次取り込む。マイクロコンピュータ５１においては、予
め検知領域内に人体が存在しない場合の出力波形が参照
波形データとしてメモリー内に記憶されている。Ａ／Ｄ
コンバータ４２より入力された入力波形は、メモリー内
の参照波形と比較され、人体の有無及び人数が同時にマ
イクロコンピュータ５１により判断される。本実施例で
は、入力波形データと参照波形データとで比較演算を行
い、その結果を新たに比較処理波形データとし、比較処
理波形データにおいて、極大値を検出し、極大値の数を
人数としてカウントしている。

第９図は、検知領域内に人体が３体存在する場合の各波
形状況を示す。入力波形（同図（ｂ））から参照波形（
同図（ａ））が引かれた結果が比較処理波形（同図（Ｃ
））であり、この比較処理波形から極大値を検出するこ
とにより容易に人数を「３人」と判断できる。比較処理
波形データにおいて、検出人数が０の場合には、現在の
入力波形データが参照波形データとして更新され、メモ
リー内に記憶される。このように参照波形データを用い
て入力波形データと比較演算を行うことにより、検知領
域内の環境変１ヒに左右されることなく、高精度な人数
検出を行うことができる。

出力部６においては、マイクロコンピュータ５１から与
えられた人数情報を元に、人数情報を表示するようにな
っている。会議室などでは、室外に人数あるいは混雑度
を表示することにより、室外で他者が室内使用状況を把
握できるようにする。

また、個人が使用している部屋においては１人数情報「
０人」、「１人」、「２Å以上」を元に、室内状況を゛
不在″、“在室”、゛″来客として室外に表示すること
により、他者が容易かつ端的に室内状況を把握すること
ができる。さらに、人数情報を元に、空調など各種環境
施設を安定且つ有効に動作させることができる。

〈発明の効果） 本発明は上述のように、被検知人体から発せられる赤外
線を検出して人数を検出する赤外線受光式の人数検出装
置において、赤外線検出素子の視野を走査させる走査光
学系として、赤外線検出素子の視野を円形走査させる円
形走査光学系を用いているので、構成が自車で且つ安価
であり５円形走査光学系は、人体の存在状況を考慮して
その検出に特に適合させた走査光学系であるので、広い
検知領域を有しながら、高精度に人数計測を行うことが
できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示すブロック図、第２図（
ａ）は本発明の動作説明のための人体モデルを示す斜視
図、同図（ｂ）は同上の人体モデルの配置状況を示す側
面図、同図（ｅ）は同上の人体モデルの配置状況を示す
平面図、第３図は同上の人体モデルの配置状況を上方か
ら見た２次元像を示す平面図、第４図（ａ）は本発明の
円形走査の状況を示す説明図、同図（ｂ）は従来例の平
行走査の状況を示す説明図、第５図（、）は本発明の円
形走査による入射エネルギーの時間変化を示す説明図、
同図（ｂ）は従来例の平行走査による入射エネルギーの
時間変化を示す説明図、第６図（ａ）は本発明の一実施
例に用いる光学系の概略構成図、同図（ｂ）は同上の要
部底面図、第７図（ａ）は本発明の他の実施例に用いる
光学系の概略構成図、同図（ｂ）は同上の要部底面図、
第８図は同上の実施例に用い得る回路構成を示すブロッ
ク回路図、第９図（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上の動作説明
図である。 １は円形走査光学系、２は赤外線検出素子、３は前置増
幅部、４は信号処理部、５は判断部、６は出力部である
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子の視野を
   走査させる走査光学系と、前記赤外線検出素子の出力信
   号を増幅する前置増幅部と、前記前置増幅部の出力信号
   を人数検出に必要な信号に変換する信号処理部と、前記
   信号処理部の出力信号に基づいて人数を判定する判断部
   と、前記判断部の出力信号から人数情報を出力する出力
   部とから成る人数検出装置において、前記走査光学系は
   前記赤外線検出素子の視野を円形走査させる円形走査光
   学系としたことを特徴とする人数検出装置。
2. （２）円形走査光学系は、透光用の長方形状スリットを
   設けた回転板と、前記長方形状スリットの端点を中心と
   して前記回転板を回転させる回転駆動機構とを備えて成
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の人数検
   出装置。
3. （３）円形走査光学系は、入射光を反射させて赤外線検
   出素子に受光せしめるシリンドリカルミラーと、前記シ
   リンドリカルミラーの母線方向端点を中心として前記シ
   リンドリカルミラーを回転させる回転駆動機構とを備え
   て成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の人
   数検出装置。