KR20140007402A - 물체 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

환경 온도의 변화에 대응함으로써 오검출을 발생하기 어렵게 한 물체 검출 장치를 제공한다. 물체 검출 장치는, 센서 장치로부터 열화상을 취득하는 취득부와, 배경 화상을 기억하는 기억부와, 대상물을 검출하는 검출부와, 배경 화상을 갱신하는 갱신부를 구비하고 있다. 물체 검출 장치는, 현재의 열화상인 취득 화상과 배경 화상과의 차분을 검출하는 배경 차분법에 의해, 검출부에서 대상물을 검출한다. 갱신부는, 대상물이 검출되지 않은 불검출 영역에 대해서는, 최신의 취득 화상에 근거하여 배경 화상을 갱신한다. 갱신부는, 대상물이 검출된 검출 영역에 대해서는, 제 1 배경 갱신 처리에 의해 갱신된 온도의 변화량으로부터 보정값을 구하고, 이 보정값을 이용하여 배경 화상을 갱신한다.

Description

물체 검출 장치{OBJECT DETECTION DEVICE}
본 발명은 열(熱)화상(취득 화상)을 이용하여, 현재의 열화상과 배경 화상과의 차분(差分)을 구하는 것에 의해 대상물을 검출하는 물체 검출 장치에 관한 것이다.
종래에, 센서 장치로부터 검지 범위의 열화상을 취득하고, 열화상으로부터 대상물인 사람 등의 열원을 검출하는 물체 검출 장치가 제공되어 있다. 물체 검출 장치에 의한 물체의 검출 방법으로서는, 검지 범위에 대상물이 존재하지 않는 시점에서의 검지 범위의 열화상을 배경 화상으로서 미리 기록해 두고, 센서 장치에 의해 취득된 현재의 열화상과 배경 화상의 차분을 검출하는 배경 차분법이 알려져 있다. 배경 차분법은 연산이 간단하고, 안정한 환경에서는 검출 정밀도도 좋다는 이점이 있다.
그런데, 배경 차분법을 이용한 물체 검출 장치는 한번 취득한 배경 화상을 그대로 계속해서 사용하면, 대상물에 의하지 않은 검지 범위 내의 온도(이하, 「환경 온도」로 기술한다)가 변화되었을 때에 오검출이 발생할 우려가 있으므로, 배경 화상을 갱신해 나갈 필요가 있다.
여기서, 취득 화상으로부터 피검지 물체가 검출되지 않은 경우에, 이 취득 화상을 이용하여 배경 화상을 갱신시키는 기능을 가진 장치가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 또한, 이전회의 배경 화상을 갱신한 시각으로부터 소정 시간 경과한 시각에서 새로운 화상을 취득하고, 이 취득 화상과 현재의 배경 화상의 산술 평균값을 구하고, 다음회의 배경 화상으로서 갱신하는 기능을 가진 장치도 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조). 단, 특허 문헌 2에 기재된 장치에 있어서는, 취득 화상으로부터 대상물이 검출되었을 경우, 산술 평균 처리는 실행되지 않는다.
또한, 화상으로부터 인체를 식별하는 장치로서, 배경 화상과 현재의 취득 화상의 차분 연산을 행하여 소정의 임계값으로 2값화하고, 임계값 이하의 화소에 대해서는 현재의 화상으로 배경 화상을 갱신하는 기능을 가지는 장치도 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 3 참조). 특허 문헌 3에 기재된 장치에는, 임계값 이상의 화소(즉, 2값화에 의해 검출된 화소)가 현재의 취득 화상 상에 있어도, 인체가 아니라고 판단된 화소에 대해서는 현재의 취득 화상으로 배경 화상을 갱신하는 기능도 갖추고 있다.
일본 특허 공개 공보 소화62-240823호 일본 특허 공개 공보 평성10-308939호 일본 특허 공개 공보 평성05-118916호
그러나, 특허 문헌 1, 2에 기재된 구성에서는, 대상물이 검출되어 있는 취득 화상에서는 배경 화상의 갱신이 행해지지 않기 때문에, 검지 범위에 대상물이 계속해서 존재하고 있는 동안에는 배경 화상의 갱신이 행해지지 않고, 환경 온도가 변화되었을 경우에 대응하지 못하고 오검출이 발생할 가능성이 있다.
또한, 특허 문헌 3에 기재된 장치와 같이, 대상물이 검출된 취득 화상 중 대상물(사람)이 검출되지 않는 영역에 대해서는 배경 화상의 갱신을 행할 경우라도, 대상물이 검출된 영역은 배경 화상의 갱신이 행해지지 않기 때문에, 환경 온도의 변화에 대응하지 못하고 오검출이 발생할 수 있다. 즉, 예를 들면, 같은 위치에 사람이 계속해서 있는 상태에서 환경 온도가 저하한 경우, 사람의 체온도 환경 온도에 따라 저하하지만, 사람이 있는 영역의 배경 화상은, 환경 온도가 높은 상태인 채로 갱신되지 않는다. 이러한 경우, 결국 사람의 체온과 배경 화상의 차분값이 임계값을 하회하게 되어, 물체 검출 장치는 사람이 없다고 오검출(통보를 못함)할 가능성이 있다. 반대로, 동일한 위치에 사람이 계속해서 있는 상태에서 환경 온도가 상승한 경우, 사람이 있는 영역의 배경 화상이 실제의 환경 온도보다도 낮은 채로 되어, 사람이 그 영역을 떠나도, 물체 검출 장치는 그 영역에 사람이 있다고 오검출할 가능성이 있다.
본 발명은 상기 사유에 비추어 보아서 이루어진 것으로서, 환경 온도의 변화에 대응함으로써 오검출을 발생하기 어렵게 한 물체 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 물체 검출 장치는, 검지 범위 내의 온도 분포를 나타내는 취득 정보를 취득하는 취득부와, 상기 검지 범위에 대상물이 존재하지 않을 때의 상기 검지 범위 내의 온도 분포를 나타내는 배경 정보를 기억하는 기억부와, 상기 배경 정보에 대한 상기 취득 정보의 변화에 근거하여 상기 검지 범위에 있어서의 대상물의 유무를 검출하는 검출부와, 상기 기억부에 기억되어 있는 상기 배경 정보를 반복하여 갱신하는 갱신부를 구비하고, 상기 갱신부는, 상기 배경 정보를, 상기 검출부에서 대상물이 검출된 영역을 포함하는 검출 영역과, 해당 검출 영역 이외의 영역으로 이루어지는 불검출 영역으로 나누고, 상기 불검출 영역에 대해서는, 상기 취득 정보에 근거하여 상기 배경 정보를 갱신하는 제 1 배경 갱신 처리를 실행하고, 상기 검출 영역에 대해서는, 상기 불검출 영역의 적어도 일부로부터 이루어지는 추출 영역의 상기 제 1 배경 갱신 처리에 의한 온도의 변화량으로부터 구해지는 보정값을 이용하여, 상기 배경 정보를 갱신하는 제 2 배경 갱신 처리를 실행하는 것을 특징으로 한다.
이 물체 검출 장치에 있어서, 상기 갱신부는, 상기 불검출 영역 중 상기 검출 영역에 접하고 있는 일부의 영역을 상기 추출 영역으로 하여, 해당 추출 영역의 온도의 변화량으로부터 상기 보정값을 구하는 것이 바람직하다.
이 물체 검출 장치에 있어서, 상기 갱신부는, 상기 배경 정보의 상기 불검출 영역의 일부의 영역을 상기 추출 영역으로 하여, 해당 추출 영역의 온도의 변화량으로부터 상기 보정값을 구하는 제 1 모드와, 상기 배경 정보의 상기 불검출 영역의 전체 영역을 상기 추출 영역으로 하여, 해당 추출 영역의 온도의 변화량으로부터 상기 보정값을 구하는 제 2 모드를, 상기 제 1 배경 갱신 처리에 의한 상기 불검출 영역의 온도의 변화량의 편차의 정도에 따라 전환하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명은, 검출 영역에 대해서는, 갱신부가, 불검출 영역의 적어도 일부로부터 이루어지는 추출 영역의 온도의 변화량으로부터 구해지는 보정값을 이용하여, 배경 정보를 갱신하는 제 2 배경 갱신 처리를 실행하므로, 환경 온도의 변화에 대응하는 것에 의해 오검출이 발생하기 어려워진다.
도 1은 실시 형태 1에 관한 물체 검출 장치의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 실시 형태 1에 대한 물체 검출 장치의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
도 3은 실시 형태 1에 대한 물체 검출 장치의 동작을 나타내는 설명도이다.
도 4는 실시 형태 1에 대한 물체 검출 장치의 동작을 나타내는 설명도이다.
도 5는 실시 형태 1에 대한 물체 검출 장치의 동작을 나타내는 설명도이다.
도 6은 실시 형태 1의 다른 구성에 대한 물체 검출 장치의 동작을 나타내는 설명도이다.
도 7은 실시 형태 1의 다른 구성에 대한 물체 검출 장치의 동작을 나타내는 설명도이다.
도 8은 실시 형태 1의 다른 구성에 대한 물체 검출 장치의 동작을 나타내는 설명도이다.
도 9는 실시 형태 2에 대한 물체 검출 장치의 동작을 나타내는 설명도이다.
이하 본 발명의 실시 형태를 본 명세서의 일부를 이루는 첨부 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 도면 전체에 있어서 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 동일 참조 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
(실시 형태 1)
본 실시 형태의 물체 검출 장치(1)는, 도 1 에 도시하는 바와 같이 센서 장치(2)로부터 정보를 취득하는 취득부(11)와, 정보를 기억하는 기억부(12)와, 배경 차분 등의 연산을 행하여 대상물(3)의 유무를 검출하는 검출부(13)와, 검출 결과를 출력하는 출력부(14)를 구비하고 있다. 여기에서는 사람을 대상물(3)로 하지만, 사람에 한하지 않고, 예를 들면, 주행 중의 자동차등 열원이 되는 대상물이라면, 본 실시 형태의 물체 검출 장치(1)는 검출할 수 있다.
센서 장치(2)는, 적외선에 감도를 가지는, 예를 들면, 써모파일(thermopile) 소자 등의 센서 소자(도시하지 않음)가 매트릭스 형상으로 2차원으로 배치되어서 이루어지고, 검지 범위(센싱 범위)내의 온도 분포를 나타내는 정보를 2차원의 열화상(취득 화상)을 온도 분포 화상으로서 계속적으로 출력한다. 각 센서 소자는 열화상의 각 화소에 대응하고 있고, 이하에서는 각 센서 소자가 검출한 영역의 섭씨 온도를, 열화상에서 대응하는 각 화소의 화소값으로서 설명한다. 또한, 도 1의 예에서는 물체 검지 장치(1)는 센서 장치(2)와 별도로 구성되지만, 이 구성에 한하지 않고, 물체 검지 장치(1)에 센서 장치(2)가 일체로 구성되어도 좋다.
본 실시 형태의 물체 검출 장치(1)는 컴퓨터로부터 이루어지고, 컴퓨터에 소정의 프로그램을 실행시키는 것에 의해, 취득부(11), 검출부(13), 또한 후술의 갱신부(15)로서의 각 기능을 컴퓨터에서 실현한다. 출력부(14)는, 모니터 장치나 프린터 장치 등, 검출부(13)의 검출 결과를 유저에 제시하는 기능을 가지는 장치로부터 이루어진다.
물체 검출 장치(1)는, 검지 범위 내의 온도 분포를 나타내는 취득 정보(취득 화상)를 취득부(11)에서 센서 장치(2)로부터 취득하고, 검출부(13)에서, 기억부(12)에 기억된 배경 정보(배경 화상)에 대한 취득 정보의 변화에 근거하여, 검지 범위에 있어서의 대상물(3)의 유무를 검출한다. 즉, 물체 검출 장치(1)는, 검지 범위에 대상물(3)이 존재하지 않는 시점에서의 검지 범위의 온도 분포를 나타내는 열화상을 배경 화상으로 하여 미리 기억부(12)에 기록하고 있다. 이 물체 검출 장치(1)는, 센서 장치(2)로부터 현재의 검지 범위의 온도 분포를 나타내는 열화상인 취득 화상을 정기적으로 취득하고, 취득 화상과 배경 화상과의 차분을 검출하는 배경 차분법에 의해, 검출부(13)에서 대상물(3)을 검출한다.
다만, 만약 한번 취득한 배경 화상을 그대로 계속해서 사용하면, 물체 검출 장치(1)는, 시간대의 변화나 냉난방 등에 의해, 대상물(3)에 의하지 않는 검지 범위 내의 온도(이하, 「환경 온도」로 기술한다)가 변화되었을 때에 오검출이 발생할 가능성이 있다.
여기서, 본 실시 형태의 물체 검출 장치(1)는, 기억부(12)에 기억되어 있는 배경 화상을 반복하여 갱신하는 갱신부(15)를 구비하고 있다. 여기에서는, 갱신부(15)는, 취득 화상과 배경 화상과의 대비에 의한 대상물(3)의 검출 처리가 검출부(13)에서 이루어질 때마다 배경 화상을 갱신하지만, 이 구성에 한하지 않고, 예를 들면, 복수회의 검출 처리마다 한 번의 주기로 배경 화상을 갱신해도 좋다. 또한, 갱신부(15)는, 예를 들면, 어떤 결정된 시간이 되면 배경 화상을 갱신해도 좋다.
이하, 물체 검출 장치(1)의 동작에 대해서, 검출부(13)에 의한 대상물(3)의 검출 처리, 및 갱신부(15)에 의한 배경 화상의 갱신 처리를 중심으로, 도 2의 플로우차트를 참조하여 설명한다. 또한, 도 3 ~ 도 5는, 5 × 5화소의 열화상을 예로 하여, 물체 검출 장치(1)의 처리를 예시하고 있다. 또한, 이하에서는, 화상에 있어서의 각 화소의 화소값을, 화상에 있어서의 각 화소의 좌표 위치(x, y) 및 시간(t)에서 특정한다.
물체 검출 장치(1)는, 우선 대상물(3)이 존재하지 않는 상태에서 센서 장치(2)로부터 출력되는 열화상을 취득부(11)에서 취득하고, 이 열화상의 각 화소값을, 배경 데이터 Tb(x, y, t)의 초기값으로 하여 기억부(12)에 미리 기억한다(S1). 배경 데이터 Tb(x, y, t)는, 배경 화상 Tb을 구성하는 각 화소의 화소값이다.
물체 검출 장치(1)는, 현재의 온도 분포 데이터 T(x, y, t)를 센서 장치(2)로부터 취득부(11)에서 취득하고, 이 온도 분포 데이터 T(x, y, t)를 기억부(12)에 기억한다(S2). 온도 분포 데이터 T(x, y, t)는, 취득 화상 T를 구성하는 각 화소의 화소값이다.
검출부(13)는, 도 3에 예시하는 바와 같이, 기억부(12)에 기억되어 있는 배경 데이터 Tb(x, y, t)와 온도 분포 데이터 T(x, y, t)와의 차분을, 차분 데이터 Td(x, y, t)로 하여 산출한다(S3). 즉 차분 데이터 Td(x, y, t)는 수학식 1로 표시된다. 차분 데이터 Td(x, y, t)는 차분 화상 Td를 구성하는 각 화소의 화소값이다. 검출부(13)는 수학식 1로 표시되는 연산을 화소마다 취득 화상 T의 전체 화소에 대해서 행한다.
Figure pct00001
그리고, 검출부(13)는, 차분 데이터 Td(x, y, t)를 소정의 임계값에 의해 2값화 한다(S4). 이 때, 검출부(13)는, 도 3에 예시하는 바와 같이, 차분값이 임계값 이상인 화소를 대상물(3)이 검출된 「검출 화소」로 하고(S5), 차분값이 임계값보다 작은 화소를 대상물(3)이 검출되지 않은 「불검출 화소」로 하도록(S6) 2값화하고, 검출 화상 I을 생성한다. 도 3 ~ 5의 예에서는, 사선 영역이 검출 화소의 집합으로부터 이루어지는 영역, 즉 대상물(3)이 검출된 영역인 검출 영역(D1)을 나타내고, 그 이외의 영역이 불검출 영역의 집합으로부터 이루어지는 영역, 즉 대상물(3)이 검출되지 않은 영역인 불검출 영역(D0)을 나타내고 있다. 검출 화상 I를 구성하는 각 화소의 화소값 I(x, y, t)은 임계값(C)을 이용하여 수학식 2로 표시된다.
Figure pct00002
즉, I(x, y, t) = 1이 되는 화소(x, y)가 검출 화소이며, I(x, y, t) = 0이 되는 화소(x, y)가 불검출 화소이다. 검출 화상 I는, 검출부(13)의 검출 결과로서 출력부(14)로부터 출력된다. 본 실시 형태에서는 C = 2이다.
다음으로, 물체 검출 장치(1)는, 불검출 화소의 집합으로부터 이루어지는 불검출 영역(D0)에 대해서 배경 데이터 Tb(x, y, t)를 갱신하는 제 1 배경 갱신 처리를, 갱신부(15)에서 행한다(S7). 갱신부(15)는, 불검출 영역(D0)의 전 화소에 대해서, 최신의 온도 분포 데이터 T(x, y, t)에 근거하여 기억부(12)에 기억되어 있는 배경 데이터 Tb(x, y, t)를 보정하는 것에 의해, 제 1 배경 갱신 처리를 행한다. 구체적으로는, 갱신부(15)는, 도 4에 예시하는 바와 같이, 기억부(12)에 기억되어 있는 배경 데이터 Tb(x, y, t)와, 현재의 온도 분포 데이터 T(x, y, t)와의 가중 평균값을 산출하는 것에 의해, 제 1 배경 갱신 처리를 행한다. 즉, 불검출 영역(D0)의 새로운 배경 데이터 TbD0(x, y, t+1)는, 가중 평균의 파라미터 α 를 이용하여 수학식 3으로 표시된다. 도 4의 예에서는, 파라미터 α = 0.1로 하고 있다. 갱신부(15)는, 수학식 3에서 표시되는 연산을 화소마다 불검출 영역(D0)의 전 화소에 대해서 행한다.
Figure pct00003
여기서, TbD0(x, y, t)는 불검출 영역(D0)의 배경 데이터이며, TD0(x, y, t)는 불검출 영역(D0)의 현재의 온도 분포 데이터이다.
갱신부(15)는, 제 1 배경 갱신 처리에서 얻어진 불검출 영역(D0)의 새로운 배경 데이터 TbD0(x, y, t+1)를 이용하여, 후술의 제 2 배경 갱신 처리에서 이용되는 보정값을 구한다. 보정값은, 배경 화상 Tb 중 불검출 영역(D0)의 적어도 일부로부터 이루어지는 추출 영역에 있어서, 제 1 배경 갱신 처리에서 갱신된 온도의 변화량으로부터 구해진다. 본 실시 형태에서는, 불검출 영역(D0)의 전체 영역을 추출 영역으로 한다. 여기에서는, 갱신부(15)는, 우선 수학식 4로 표시되는 갱신값 ΔTbD0(x, y, t)을, 도 5(a)에 예시하는 바와 같이, 화소마다 불검출 영역(D0)의 전 화소에 대해서 구한다(S8). 갱신값 ΔTbD0(x, y, t)은, 배경 화상 Tb에 있어서 제 1 배경 갱신 처리에 의해 갱신된 불검출 영역(D0)에서의 화소값의 변화량을 나타내는 값이다.
Figure pct00004
여기서, TbD0(x, y, t)는 불검출 영역(D0)의 이전회의 배경 데이터이다.
계속하여, 갱신부(15)는, 추출 영역인 불검출 영역(D0)의 전 화소에 있어서의 갱신값 ΔTbD0(x, y, t)의 대표값을, 보정값으로서 구한다(S9). 본 실시 형태에서는, 보정값이 되는 갱신값 ΔTbD0(x, y, t)의 대표값은 수학식 5에서 표시되는 평균값 ΔTav으로 한다. 단, 대표값은 평균값에 한하지 않고, 중간값이나 제일 빈도가 높은 값 등이라도 좋다. 또, 수학식 5에서는, 불검출 영역(D0)에 속하는 요소수(화소수)를 |D0|로 하여 나타내고 있다.
Figure pct00005
도 5의 예에서는, 19개의 화소로부터 이루어지는 불검출 영역(D0) 중에, 갱신값 ΔTbD0(x, y, t) = 0.1의 화소가 12 화소 존재하므로, 평균값 ΔTav은 1.2/19 ≒ 0.06이 된다.
그리고, 물체 검출 장치(1)는, 검출 화소의 집합으로부터 이루어지는 검출 영역(D1)에 대해서 배경 데이터 TbD1(x, y, t)를 갱신하는 제 2 배경 갱신 처리를, 갱신부(15)에서 행한다(S10). 갱신부(15)는, 검출 영역(D1)의 전 화소에 대해서, 처리 S9에서 구한 보정값(평균값 ΔTav)을 이용하여 기억부(12)에 기억되어 있는 배경 데이터 Tb(x, y, t)(이하, TbD1(x, y, t))를 보정하는 것에 의해, 제 2 배경 갱신 처리를 행한다. 구체적으로는, 갱신부(15)는, 도 5(b)에 예시하는 바와 같이, 기억부(12)에 기억되어 있는 현재의 배경 데이터 TbD1(x, y, t)에, 보정값을 가산하는 것에 의해, 제 2 배경 갱신 처리를 행한다. 즉, 검출 영역(D1)의 새로운 배경 데이터 TbD1(x, y, t+1)는 수학식 6으로 표시된다. 갱신부(15)는, 수학식 6으로 표시되는 연산을 화소마다 검출 영역(D1)의 전 화소에 대해서 행한다.
Figure pct00006
요컨대, 갱신부(15)는, 배경 데이터 Tb(x, y, t) 중, 불검출 영역(D0)에 대해서는 수학식 3에 의한 제 1 배경 갱신 처리를 행하고, 검출 영역(D1)에 대해서는 수학식 6에 의한 제 2 배경 갱신 처리를 행한다. 갱신부(15)는, 이렇게 하여 얻어지는 새로운 배경 데이터 Tb(x, y, t+1)에 의해, 기억부(12)내의 배경 화상 Tb을 적당한 때에 갱신한다. 그 결과, 기억부(12)에는, 전체 화소(불검출 영역(D0) 및 검출 영역(D1) 양쪽의 전 화소)에 대해서 값이 갱신된 새로운 배경 데이터 Tb(x, y, t+1)가, 배경 화상 Tb으로서 기억되게 된다. 또한, 센서 장치(2)의 검지 범위 내에 대상물(3)이 존재하지 않으면, 차분 화상 Td은 검출 영역(D1)을 포함하지 않고, 전체 영역이 불검출 영역(D0)이 되므로, 제 1 배경 갱신 처리만으로 배경 화상 Tb의 전체 영역이 갱신된다.
그 후, 물체 검출 장치(1)는, S2의 처리에 돌아와서, 갱신 후의 배경 화상 Tb을 이용하여 S2 ~ S10의 처리를 반복하여 실행한다.
이상 설명한 본 실시 형태의 물체 검출 장치(1)에 의하면, 대상물(3)이 동일 장소에 계속해서 존재하고 있는 동안에 환경 온도가 변화된 경우라도, 갱신부(15)는, 대상물(3)이 검출된 검출 영역(D1)에 대해서, 환경 온도의 변화에 따라서 배경 화상 Tb을 갱신할 수 있다. 따라서, 대상물(3)이 동일 장소에 장시간 계속해서 존재한 경우라도, 배경 화상 Tb은 환경 온도의 변화에 대응해서 바르게 갱신되어, 물체 검출 장치(1)는, 갱신 후의 배경 화상 Tb을 이용하는 것에 의해, 그 후의 대상물(3)의 검출 처리를 바르게 행할 수 있다.
요컨대, 갱신부(15)는, 대상물(3)이 검출되지 않은 불검출 영역(D0)뿐만 아니라, 대상물(3)이 검출된 검출 영역(D1)에 대해서도, 배경 화상 Tb을 갱신하므로, 배경 화상 Tb의 전체 영역을 환경 온도의 변화에 대응시킬 수 있다. 예를 들면, 같은 위치에 사람이 계속해서 있는 상태에서 환경 온도가 저하한 경우라도, 사람이 있는 영역의 배경 화상 Tb도 환경 온도의 변화에 따라 갱신되기 때문에, 물체 검출 장치(1)는 사람이 없다고 오검출(통보를 못함)하는 것을 회피할 수 있다. 또한, 같은 위치에 사람이 계속해서 있는 상태에서 환경 온도가 상승한 경우에는, 물체 검출 장치(1)는, 사람이 그 영역을 떠났을 때에, 그 영역에 사람이 있다고 오검출하는 것을 회피할 수 있다.
결과적으로, 본 실시 형태의 물체 검출 장치(1)는, 배경 화상 Tb 중 검출 영역(D1)의 갱신을 행하지 않는 구성과 비교하여, 환경 온도의 변화에 대응하는 것에 의해 오검출이 발생하기 어렵다는 이점이 있다.
그런데, 상기 실시 형태에 있어서는, 검출 영역(D1)은, 차분 데이터가 임계값 이상의 화소(검출 화소)의 집합 그 자체이지만, 이 예에 한하지 않고, 검출 영역(D1)은, 적절하게 확대되는 것이 바람직하다. 즉, 검출 영역(D1)은, 적어도 검출부(13)에서 대상물(3)이 검출된 영역 전체를 포함하고 있으면 좋고, 대상물(3)이 검출된 영역 그 자체에 한하지 않는다. 마찬가지로, 불검출 영역(D0)은, 검출 영역(D1)이외의 영역으로, 대상물(3)이 검출되지 않은 영역 그 자체에 한하지 않는다. 즉, 불검출 영역(D0)은 대상물(3)이 검출되지 않은 영역보다 작아도 좋다. 검출 영역(D1)이 확대되는 것에 의해, 이하와 같은 문제를 해소할 수 있다.
즉, 센서 장치(2)의 화소 분해능이 낮은 경우 등에서, 동일 화소 중에 대상물(3)이 존재하는 부분과 존재하지 않는 부분이 혼재하는 화소에 대해서는, 평균화된 낮은 화소값(온도)이 출력되고, 차분 데이터가 임계값 이상이 되지 않고 불검출 영역(D0)에 포함되는 일이 있다. 이 화소에 있어서는 실제로는 대상물(3)이 존재하기 때문에, 화소값은 임계값 미만이라고 해도 본래의 환경 온도보다 높다. 따라서, 상기 실시 형태의 물체 검출 장치(1)에 의하면, 배경 데이터는 갱신부(15)에 의해 본래의 환경 온도보다도 높은 온도로 갱신되는 것이 되고, 오검출의 원인이 된다.
이에 대하여, 검출 영역(D1)이 확대된 경우, 동일 화소 중에 대상물(3)이 존재하는 부분과 존재하지 않는 부분이 혼재하는 화소에 대해서도, 검출 영역(D1)에 포함되게 되므로, 이 화소의 화소값에 의해 배경 데이터가 갱신되는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 배경 데이터가 갱신부(15)에 의해 본래의 환경 온도보다도 높은 온도로 갱신되는 것을 회피할 수 있다.
검출 영역(D1)의 확대의 처리는, 구체적으로는, 상기 처리 S4 ~ S6에 의해 생성된 검출 화상 I 중 화소값 I(x, y, t) = 1인 화소에 대해서 이루어지는 팽창 처리(Dilation)이다. 이에 의해, 차분 화상 Td의 검출 영역(D1)은, 도 6에 예시하는 바와 같이, 차분 데이터 Td(x, y, t)가 임계값 이상의 화소(검출 화소)의 집합뿐만 아니라, 그 주변까지 확대된다. 여기에서 말하는 팽창 처리는, 화상 처리 기술로서 일반적인 방법이며, 값이 동일하고 서로 연결된 화소 집합의 경계선을 외측으로 1화소만큼 확대하는 처리이다. 이 팽창 처리를 행하는 것에 의해, 동일 화소 중에 대상물(3)이 존재하는 부분과 존재하지 않는 부분이 혼재하는 화소를 검출 영역(D1)에 포함할 수 있다.
물체 검출 장치(1)는, 검출 영역(D1)의 확대 처리를 행한 후, 도 7 및 도 8에 예시하는 바와 같이, 검출 영역(D1) 이외의 영역을 불검출 영역(D0)으로 하여, 제 1 배경 갱신 처리 및 제 2 배경 갱신 처리를 행한다(상기 처리 S7 ~ S10). 또한, 도 6 ~ 도 8의 예에서는, 사선부가 검출 영역(D1)을 나타내고, 그 이외의 영역이 불검출 영역(D0)을 나타내고 있다.
(실시 형태 2)
본 실시 형태의 물체 검출 장치(1)는, 제 2 배경 갱신 처리용의 보정값을 구할 때에 이용하는 추출 영역의 설정이 실시 형태 1의 물체 검출 장치(1)와 상이하다. 이하에서는, 실시 형태 1와 같은 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 적절히 생략한다.
실시 형태 1에 대한 물체 검출 장치(1)에서는, 불검출 영역(D0)의 전체 영역을 추출 영역으로 하고 있고, 갱신부(15)는 불검출 영역(D0)의 전 화소의 갱신값 ΔTbD0(x, y, t)의 대표값을 제 2 배경 갱신 처리용의 보정값으로 한다. 그 때문에, 센서 장치(2)의 검지 범위가 넓고, 검지 범위 내에서 환경 온도의 변화에 편차가 있는 경우에, 이하와 같은 문제가 발생할 수 있다. 예를 들면, 스토브와 같은 대상물(3) 이외의 열원이 대상물(사람)(3)로부터 분리된 위치에 존재하는 경우, 검출 영역(D1)의 본래의 환경 온도와는 관계없는 열원 주변의 온도가, 제 2 배경 갱신 처리용의 보정값에 영향을 미치는 일이 있다. 이에 따라, 검출 영역(D1)의 배경 데이터가, 본래의 환경 온도보다도 높은 온도로 갱신되는 일이 있다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 갱신부(15)는, 불검출 영역(D0)의 검출 영역(D1)에 접하고 있는 일부의 영역만을 추출 영역으로 한다. 즉, 갱신부(15)는, 불검출 영역(D0)의 검출 영역(D1)에 인접하는 주변 화소에 있어서의 갱신값 ΔTb(x, y, t)의 대표값(예를 들면, 평균값 ΔTav)을 보정값으로 하여 산출하고, 이 보정값을 이용하여 제 2 배경 갱신 처리를 행한다. 구체적으로는, 갱신부(15)는, 검출 화상 I에 대하여 n회(n = 1, 2, …)의 팽창 처리를 실행하고, 팽창된 영역과 팽창 전의 검출 영역(D1)과의 차분 영역을 추출 영역으로 하고, 추출 영역 내의 화소만을 대상으로 하여, 갱신값 ΔTb(x, y, t)의 대표값(보정값)을 구한다. 여기에서, n은 추출 영역의 넓이(폭)를 정하는 파라미터로서, 센서 장치(2)의 검지 범위 및 화소 분해능에 따라 설정되어 있으면 좋다.
이상 설명한 본 실시 형태의 물체 검출 장치(1)에 의하면, 불검출 영역(D0)의 검출 영역(D1)에 접하고 있는 일부의 영역만이 추출 영역이 되므로, 검지 범위 내에서 환경 온도의 변화에 편차가 있는 경우라도, 제 2 배경 갱신 처리용의 보정값으로서 적절한 값이 산출된다. 즉, 보정값을 이용한 제 2 배경 갱신 처리에 의해, 대상물(3)이 검출된 검출 영역(D1)의 배경 데이터는, 대상물(3)의 근방의 환경 온도의 변화를 이용하여 갱신되므로, 보다 확실한 값으로 보정되게 된다. 따라서, 검지 범위 내에서 환경 온도의 변화에 편차가 있는 경우라도, 제 2 배경 갱신 처리에 있어서, 검출 영역(D1)의 배경 데이터가 본래의 환경 온도보다도 높은 온도로 갱신되는 것을 회피할 수 있다. 이 구성은, 센서 장치(2)의 검지 범위가 넓은 경우 등, 검지 범위 내에서 환경 온도의 변화에 편차가 발생하기 쉬운 경우에 특히 유용하다.
또한, 도 9에 예시하는 바와 같이, 서로 연결된 검출 화소의 집합이 복수 존재하는 경우, 갱신부(15)는, 집합마다, 각 집합만이 존재하는 검출 화상 Im(m = 1, 2, …)을 일시적으로 생성하고, 각 검출 화상 Im에 대해서 개별적으로 추출 영역을 설정해도 좋다. 즉 갱신부(15)는, 검출 화소의 집합의 수만큼 검출 화상 Im을 생성하고, 각 검출 화상 Im에 대해서 개별적으로 팽창 처리를 n회(도 9에서는 2회) 실행하고, 팽창 후의 영역과 팽창 전의 검출 영역(D11, D12)과의 차분 영역을 추출 영역(D13, D14)으로 한다. 또한, 도 9에서는, 검출 화소의 집합인 검출 영역(D11, D12)과, 보정값의 산출 대상이 되는 추출 영역(D13, D14)을 사선의 방향으로 구별하고 있다.
이러한 경우에, 갱신부(15)는, 추출 영역(D13, D14)마다 보정값을 산출하고, 각 보정값을 이용하여 각 검출 영역(D11, D12)의 배경 데이터를 갱신한다. 즉, 도 9의 예에서는, 검출 화상 I1의 추출 영역(D13)으로부터 산출되는 보정값은, 검출 화상 I1의 검출 영역(D11)의 배경 데이터 갱신에 이용되고, 검출 화상 I2의 추출 영역(D14)으로부터 산출되는 보정값은, 검출 화상 I2의 검출 영역(D12)의 배경 데이터 갱신에 이용된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 추출 영역을 정하는 방법으로서, 단순하게 화상 처리 기술에 있어서의 팽창 처리를 채용하고 있지만, 센서 장치(2)의 배치에 따라서는, 검출 화소에 인접하는 화소가 실제 공간에서는 대상물(3)의 근방이 아닐 수도 있다. 센서 장치(2)의 배치가 이러한 배치인 것을 미리 알고 있는 경우, 예를 들면, 센서 장치(2)가 비스듬히 아래쪽을 향해서 배치되어 있는 것 같은 경우, 갱신부(15)는, 검출 화소 중 대상물(3)과 바닥면과의 접점이 되는 발의 근처 영역의 주변 화소만을 추출 영역으로 해도 좋다.
기타의 구성 및 기능은 실시 형태 1와 마찬가지이다.
(실시 형태 3)
본 실시 형태의 물체 검출 장치(1)는, 제 2 배경 갱신 처리용의 보정값을 구할 때에 이용하는 추출 영역의 설정이 실시 형태 2의 물체 검출 장치(1)와 상이하다. 이하에서는, 실시 형태 2와 같은 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 적절히 생략한다.
본 실시 형태에서는, 갱신부(15)는, 불검출 영역(D0)의 검출 영역(D1)에 접하고 있는 일부의 영역만을 추출 영역으로 하는 제 1 모드와, 불검출 영역(D0)의 전체 영역을 추출 영역으로 하는 제 2 모드와의 2개의 동작 모드를 전환 가능하다. 갱신부(15)는, 이들 제 1 모드와 제 2 모드를, 제 1 배경 갱신 처리에 의한 불검출 영역(D0)의 온도의 변화량의 편차 정도에 따라 전환한다.
구체적으로는, 갱신부(15)는, 제 1 배경 갱신 처리에 동반하여 산출된 갱신값 ΔTbD0(x, y, t)의 값이, 불검출 영역(D0)의 전 화소에 대해서 대략 균일한지 아닌지를 판단하고, 균일하지 않다고 판단하면 제 1 모드로 동작하고, 균일하다고 판단하면 제 2 모드로 동작한다. 여기에서, 갱신부(15)는, 예를 들면, 불검출 영역(D0)에 있어서의 갱신값 ΔTbD0(x, y, t)의 최대값과 최소값의 차분값을 소정의 임계값과 비교하고, 차분값이 임계값보다 작으면 대략 균일하고, 임계값 이상이면 균일하지 않다고 판단한다. 이 구성에 한하지 않고, 갱신부(15)는, 예를 들면, 갱신값 ΔTbD0(x, y, t)의 표준편차를 구하고, 이 값이 소정의 임계값의 범위 내인지 아닌지에 의해, 대략 균일한지 아닌지를 판단해도 좋다.
이상 설명한 본 실시 형태의 물체 검출 장치(1)에 의하면, 불검출 영역(D0)의 온도의 변화량의 편차 정도에 따라 보정값의 산출 대상인 추출 영역이 변하므로, 갱신부(15)는 최적의 방법으로 보정값을 산출할 수 있다.
즉, 검출 영역(D1)에 접하고 있는 일부의 영역을 추출 영역으로 하는 제 1 모드는, 검지 범위 내에서 환경 온도의 변화에 편차가 있는 경우에 유효하지만, 산출 대상이 되는 화소수의 감소에 의한 보정값의 편차나, 팽창 처리에 따르는 연산 부하의 증대를 발생시킬 가능성이 있다. 한편, 불검출 영역(D0)의 전체 영역을 추출 영역으로 하는 제 2 모드는, 검지 범위 내에서 환경 온도의 변화에 편차가 있는 경우에는 적합하지 않지만, 산출 대상이 되는 화소수의 감소에 의한 보정값의 편차나, 팽창 처리에 따르는 연산 부하의 증대를 발생시키지 않는다는 이점이 있다. 본 실시 형태의 갱신부(15)는, 이들의 제 1 모드와 제 2 모드를, 불검출 영역(D0)에 있어서의 온도의 변화량의 편차 정도에 따라 전환하므로, 항상 최적의 방법으로 보정값을 산출할 수 있다.
또한, 갱신부(15)가 제 1 모드에 있어서 추출 영역으로 하는 영역은, 불검출 영역(D0)의 검출 영역(D1)에 접하고 있는 일부의 영역에 한하지 않고, 불검출 영역(D0)의 일부의 영역이라면 좋다.
기타의 구성 및 기능은 실시 형태 2와 마찬가지이다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태가 설명되었지만, 본 발명은 이들 특정 실시 형태에 한정되지 않으며, 후속하는 청구 범위의 범주에서 다양한 변경 및 수정이 행해질 수 있으며, 그것도 본 발명의 범주에 속한다고 할 수 있다.

Claims (3)

  1. 검지 범위 내의 온도 분포를 나타내는 취득 정보를 취득하는 취득부와,
    상기 검지 범위에 대상물이 존재하지 않을 때의 상기 검지 범위 내의 온도 분포를 나타내는 배경 정보를 기억하는 기억부와,
    상기 배경 정보에 대한 상기 취득 정보의 변화에 기초하여 상기 검지 범위에 있어서의 대상물의 유무를 검출하는 검출부와,
    상기 기억부에 기억되어 있는 상기 배경 정보를 반복하여 갱신하는 갱신부를 구비하고,
    상기 갱신부는, 상기 배경 정보를, 상기 검출부에서 대상물이 검출된 영역을 포함하는 검출 영역과, 해당 검출 영역 이외의 영역으로 이루어지는 불검출 영역으로 나누고,
    상기 불검출 영역에 대해서는, 상기 취득 정보에 기초하여 상기 배경 정보를 갱신하는 제 1 배경 갱신 처리를 실행하고, 상기 검출 영역에 대해서는, 상기 불검출 영역의 적어도 일부로부터 이루어지는 추출 영역의 상기 제 1 배경 갱신 처리에 의한 온도의 변화량으로부터 구해지는 보정값을 이용하여, 상기 배경 정보를 갱신하는 제 2 배경 갱신 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 물체 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 갱신부는, 상기 불검출 영역 중 상기 검출 영역에 접하고 있는 일부의 영역을 상기 추출 영역으로 하여, 해당 추출 영역의 온도의 변화량으로부터 상기 보정값을 구하는 것을 특징으로 하는 물체 검출 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 갱신부는, 상기 배경 정보의 상기 불검출 영역의 일부의 영역을 상기 추출 영역으로 하여, 해당 추출 영역의 온도의 변화량으로부터 상기 보정값을 구하는 제 1 모드와, 상기 배경 정보의 상기 불검출 영역의 전체 영역을 상기 추출 영역으로 하여, 해당 추출 영역의 온도의 변화량으로부터 상기 보정값을 구하는 제 2 모드를, 상기 제 1 배경 갱신 처리에 의한 상기 불검출 영역의 온도의 변화량의 편차 정도에 따라 전환하는 것을 특징으로 하는 물체 검출 장치.
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