WO2012029103A1 - 人体位置検出装置及び人体位置検出方法 - Google Patents

Abstract

　人体位置検出装置は、２以上のセンサにおける検出範囲がオーバーラップするように配置された複数のセンサから、出力信号に対応する出力値を取得する出力値取得手段と、検出範囲がオーバーラップするように配置された２以上のセンサにおける出力値が所定の閾値以上である場合に、複数のセンサにおける出力値を、複数のセンサの配置に応じて規定された座標系の座標値に変換する座標変換手段と、座標値によって形成される線分又は多角形における重心相当位置を求める重心相当位置算出手段と、重心相当位置に基づいて人体位置を求める人体位置算出手段と、を備える。

Description

人体位置検出装置及び人体位置検出方法

　本発明は、センサを用いて人体位置を検出する技術分野に関する。

　従来から、焦電センサなどの人体検知センサを用いた制御システムが知られている。例えば、特許文献１には、空気調和機本体に２個搭載された焦電センサと、焦電センサの生データと移動平均値との差分から人体の有無を判断する絶対値判定部と、過去の生データと移動平均値との差分と、現在の生データと移動平均値との差分との傾きから人体の有無を判断する傾き判定部と、を備える空気調和機が提案されている。具体的には、この技術では、左右ミラー対称に焦電センサを配置することで室内検知エリアを３分割し、絶対値判定部及び傾き判定部の人体有無判断結果に基づいて、３分割したエリアのどのエリアに人体が存在するかを判定している。

特許４２８６１１８号公報

　しかしながら、上記した特許文献１に記載された技術では、３分割されたエリアのどのエリアに人体が存在するかを判定することはできるが、それ以上の分解能で人体位置を検出することが困難であった。例えば、３分割された各エリアでの詳細な人体位置を検出することができなかった。ここで、センサの数を増やした場合には、人体位置をより細かく検出することができるが、この場合には、コストが増加したり、センサの設置条件や人体位置の判定回路などが複雑になったりする傾向にある。

　本発明が解決しようとする課題としては、上記のものが一例として挙げられる。本発明は、簡便な構成にて、人体位置をより細かく検出することが可能な人体位置検出装置及び人体位置検出方法を提供することを目的とする。

　請求項１に記載の発明は、人体の動きを検出して電気的信号を出力する複数のセンサを用いて、人体位置を検出する人体位置検出装置である。前記複数のセンサは、当該複数のセンサのうちの２以上のセンサにおける検出範囲がオーバーラップするように配置されており、人体位置検出装置は、前記複数のセンサが出力した前記電気的信号に対応する出力値を取得する出力値取得手段と、前記検出範囲がオーバーラップするように配置された前記２以上のセンサにおける前記出力値が所定の閾値以上である場合に、前記複数のセンサにおける前記出力値を、前記複数のセンサの配置に応じて規定された座標系の座標値に変換する座標変換手段と、前記座標値によって形成される線分又は多角形における重心相当位置を求める重心相当位置算出手段と、前記重心相当位置に基づいて前記人体位置を求める人体位置算出手段と、を備える。

　請求項９に記載の発明は、人体の動きを検出して電気的信号を出力する複数のセンサを用いて、人体位置を検出する人体位置検出方法である。前記複数のセンサは、当該複数のセンサのうちの２以上のセンサにおける検出範囲がオーバーラップするように配置されており、人体位置検出方法は、前記複数のセンサが出力した前記電気的信号に対応する出力値を取得する出力値取得工程と、前記検出範囲がオーバーラップするように配置された前記２以上のセンサにおける前記出力値が所定の閾値以上である場合に、前記複数のセンサにおける前記出力値を、前記複数のセンサの配置に応じて規定された座標系の座標値に変換する座標変換工程と、前記座標値によって形成される線分又は多角形における重心相当位置を求める重心相当位置算出工程と、前記重心相当位置に基づいて前記人体位置を求める人体位置算出工程と、を備える。

第１実施例に係る人体位置検出装置の概略構成を示すブロック図である。 全波整流及び平滑化処理の一例を説明するための図である。 第１実施例におけるセンサ配置例を示す。 人体有無判定部による判定を説明するための図である。 第１実施例における人体位置検出方法を説明するための図である。 第１実施例における人体位置検出方法の一例を示す。 第１実施例における人体位置検出処理を示すフローチャートである。 第１実施例による結果の一例を示す。 第２実施例におけるセンサ配置例を示す。 第２実施例における座標変換の基本概念を説明するための図である。 第２実施例における座標変換の一例を示す。 第２実施例における人体位置検出方法の一例を示す。 変形例に係る人体位置検出装置の概略構成を示すブロック図である。

　本発明の１つの観点では、人体の動きを検出して電気的信号を出力する複数のセンサを用いて、人体位置を検出する人体位置検出装置は、前記複数のセンサは、当該複数のセンサのうちの２以上のセンサにおける検出範囲がオーバーラップするように配置されており、前記複数のセンサが出力した前記電気的信号に対応する出力値を取得する出力値取得手段と、前記検出範囲がオーバーラップするように配置された前記２以上のセンサにおける前記出力値が所定の閾値以上である場合に、前記複数のセンサにおける前記出力値を、前記複数のセンサの配置に応じて規定された座標系の座標値に変換する座標変換手段と、前記座標値によって形成される線分又は多角形における重心相当位置を求める重心相当位置算出手段と、前記重心相当位置に基づいて前記人体位置を求める人体位置算出手段と、を備える。

　上記の人体位置検出装置は、焦電センサなどの人体検知センサを用いて人体位置を検出するために好適に利用される。複数のセンサは、当該複数のセンサのうちの２以上のセンサにおける検出範囲がオーバーラップするように配置されている。ここで、センサの「検出範囲」は、センサから、閾値以上となる出力値が得られるようなエリアに相当する。座標変換手段は、検出範囲がオーバーラップするように配置された２以上のセンサにおける出力値が所定の閾値以上である場合に、つまり検出範囲がオーバーラップするエリア（オーバーラップエリア）に人体が存在すると判定される場合に、複数のセンサの出力値を座標変換する。具体的には、座標変換手段は、複数のセンサにおける出力値を、複数のセンサの配置に応じて規定された座標系の座標値に変換する。重心相当位置算出手段は、こうして求められた座標値によって形成される線分又は多角形について、その重心相当位置（線分又は多角形の重心に相当する位置を意味する）を求める。人体位置算出手段は、こうして求められた重心相当位置に基づいて人体位置を求める。基本的には、人体位置算出手段は、重心相当位置を人体位置として求める。

　このような人体位置検出装置によれば、簡便な構成にて、検出範囲がオーバーラップするエリア内における人体位置を、より細かく検出することができる。具体的には、前述した特許文献１に係る手法では、３分割エリアのどのエリアに人体が存在するかの判定しかできなかったが、当該人体位置検出装置によれば、分割エリア（具体的にはオーバーラップエリア）内での詳細な人体位置を適切に検出することができる。

　上記の人体位置検出装置の一態様では、前記重心相当位置算出手段は、前記座標値が２つ求められた場合には当該座標値を端点とする線分の重心を前記重心相当位置として求め、前記座標値が３つ以上求められた場合には当該座標値を頂点とする多角形の重心を前記重心相当位置として求める。

　この態様では、人体位置検出装置は、座標値によって形成される線分又は多角形の重心を、重心相当位置として用いる。これにより、人体位置を精度良く検出することが可能となる。

　上記の人体位置検出装置の他の一態様では、前記重心相当位置算出手段は、前記座標値の平均値を前記重心相当位置として求める。

　この態様では、人体位置検出装置は、座標値の平均値を重心相当位置として用いる。これにより、平均値は重心よりも容易に求めることができるため、処理の負荷を軽減することが可能となる。

　上記の人体位置検出装置において好適には、前記座標変換手段は、前記複数のセンサとして２つのセンサが用いられている場合、前記２つのセンサのうちの一方のセンサにおける前記出力値を１次元座標系のマイナス軸上にマッピングした値を前記座標値として求めると共に、前記２つのセンサのうちの他方のセンサにおける前記出力値を前記１次元座標系のプラス軸上にマッピングした値を前記座標値として求め、前記重心相当位置算出手段は、前記マイナス軸上にマッピングされた前記座標値及び前記プラス軸上にマッピングされた前記座標値を端点とする線分の重心を、前記重心相当位置として求める。

　これにより、２つのセンサが用いられている場合において、適切に人体位置を検出することができる。なお、２つの座標値を端点とする線分の重心は、当該２つの座標値の平均値に一致する。よって、線分の重心を求めることは、言い換えると座標値の平均値を求めることに該当する。

　上記の人体位置検出装置の他の一態様では、前記人体位置算出手段は、前記重心相当位置の絶対値が所定値以下である場合、当該重心相当位置を前記人体位置として求め、前記重心相当位置の絶対値が前記所定値よりも大きい場合、当該重心相当位置に関わらずに、前記所定値に対応する位置を前記人体位置として求める。これにより、センサなどの分解能を考慮して、人体位置を求めることが可能となる。

　好適な例では、前記出力値取得手段は、前記複数のセンサが出力した前記電気的信号に対して平滑化処理が行われた後の信号を、前記出力値として取得する。これにより、センサの出力信号に混じっているノイズなどが適切に除去された出力値を、人体位置検出に用いることができる。

　他の好適な例では、上記の人体位置検出装置は、前記複数のセンサが出力した前記電気的信号に対して平滑化処理を行う出力信号処理手段を更に備えており、前記出力値取得手段は、前記出力信号処理手段によって前記平滑化処理が行われた後の信号を前記出力値として取得する。これによっても、センサの出力信号に混じっているノイズなどが適切に除去された出力値を、人体位置検出に用いることができる。

　また、好適な例では、前記複数のセンサにおける前記出力値と前記閾値とを比較することで、前記複数のセンサの前記検出範囲に応じて規定された複数のエリアにおいて前記人体が存在するエリアを判定する人体有無判定手段を更に備えている。これによれば、人体が存在するエリアを適切に特定することができると共に、オーバーラップエリアについては、詳細な人体位置を適切に検出することができる。

　本発明の他の観点では、人体の動きを検出して電気的信号を出力する複数のセンサを用いて、人体位置を検出する人体位置検出方法は、前記複数のセンサは、当該複数のセンサのうちの２以上のセンサにおける検出範囲がオーバーラップするように配置されており、前記複数のセンサが出力した前記電気的信号に対応する出力値を取得する出力値取得工程と、前記検出範囲がオーバーラップするように配置された前記２以上のセンサにおける前記出力値が所定の閾値以上である場合に、前記複数のセンサにおける前記出力値を、前記複数のセンサの配置に応じて規定された座標系の座標値に変換する座標変換工程と、前記座標値によって形成される線分又は多角形における重心相当位置を求める重心相当位置算出工程と、前記重心相当位置に基づいて前記人体位置を求める人体位置算出工程と、を備える。

　上記した人体位置検出方法によっても、簡便な構成にて、人体位置をより細かく検出することが可能となる。

　以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

　［第１実施例］
　まず、第１実施例について説明する。

　（装置構成）
　図１を参照して、第１実施例に係る人体位置検出装置について説明する。図１は、第１実施例に係る人体位置検出装置２の概略構成を示すブロック図である。

　人体位置検出装置２は、２つのセンサ１ａ、１ｂの出力信号を取得し、当該出力信号に基づいて人体位置を検出するための装置である。人体位置検出装置２は、主に、増幅回路２１ａ、２１ｂと、センサ出力信号処理部２２と、人体有無判定部２３と、座標変換部２４と、重心算出部２５と、人体位置算出部２６と、を備える。

　センサ１ａ、１ｂは、例えば焦電センサによって構成される。ここで、焦電センサの原理について簡単に説明する。絶対零度以上の物体はその温度に応じた赤外線を放射しており、そのエネルギーの波長分布はプランクの法則によって表される。また、ウィーンの変位則によれば、物体の温度が高くなると分布のピークは短波長側に移動する。焦電素子は通常自発分極しているが電気的に中性の状態にある。この素子が赤外線を熱線として吸収すると、その温度変化を焦電効果によって、電気信号として出力する。焦電センサは入射する赤外線強度が変化したときにのみ出力が得られる。人体について言えば、人が静止している時は焦電センサに入射する赤外線強度が変化しないので、焦電センサから出力は得られないが、人が移動すると焦電センサに入射する赤外線強度が変化するので焦電センサから出力が得られる。

　次に、人体位置検出装置２内の各構成要素について説明する。ここでは、各構成要素について簡単に説明する。

　増幅回路２１ａ、２１ｂは、それぞれ、センサ１ａ、１ｂの出力信号を取得し、当該出力信号を増幅する。センサ出力信号処理部２２は、増幅回路２１ａ、２１ｂのそれぞれから増幅後の信号を取得し、当該信号に対して所定の処理を行う。具体的には、センサ出力信号処理部２２は、増幅後の信号に対して、全波整流を行った後に平滑化処理を行う。以下では、センサ出力信号処理部２２による処理後の信号を適宜「平滑化値」と呼ぶ。なお、センサ出力信号処理部２２は、本発明における「出力信号処理手段」及び「出力値取得手段」の一例に相当する。

　人体有無判定部２３は、センサ出力信号処理部２２から平滑化値を取得し、平滑化値に基づいて人体が存在するエリアを判定する。具体的には、人体有無判定部２３は、センサ１ａ、１ｂの出力信号のそれぞれに対応する平滑化値と所定の閾値（以下、「閾値Ａ」と表記する。）とを比較することで、人体が存在するエリアを判定する。詳しくは、人体有無判定部２３は、センサ１ａ、１ｂの検出範囲内に人体が存在するか否か、及び、センサ１ａ、１ｂの検出範囲に基づいて規定された複数のエリアのうちの、どのエリアに人体が存在するかを判定する（言い換えると、どのエリアで人体が動いたかを判定する）。この複数のエリアは、センサ１ａ、１ｂの検出範囲がオーバーラップするエリア（本明細書では、このようなエリアを「オーバーラップエリア」と呼ぶ。）と、センサ１ａの検出範囲においてオーバーラップエリアを除いたエリアと、センサ１ｂの検出範囲においてオーバーラップエリアを除いたエリアとを有する。ここで、「検出範囲」は、センサ１ａ、１ｂより、閾値Ａ以上となる平滑化値が得られるようなエリアに相当する。なお、人体有無判定部２３は、本発明における「人体有無判定手段」の一例に相当する。

　座標変換部２４は、センサ１ａ、１ｂの出力信号のそれぞれに対応する平滑化値が共に閾値Ａ以上である場合に、平滑化値を座標変換する処理を行う。具体的には、座標変換部２４は、センサ１ａ、１ｂにおける平滑化値を、センサ１ａ、１ｂの配置に応じて規定された座標系の座標値に変換する。つまり、座標変換部２４は、２つの平滑化値を当該座標系にマッピングする。詳しくは、座標変換部２４は、２つの平滑化値のそれぞれを、１次元の座標系の座標値に変換する。なお、座標変換部２４は、本発明における「座標変換手段」の一例に相当する。

　重心算出部２５は、座標変換部２４によって変換された２つの座標値を取得し、当該２つの座標値を端点とする線分の重心を算出する。当該線分の重心を算出することは、２つの座標値の平均値を算出することに相当する。これは、線分の重心と座標値の平均値とが一致するからである。なお、重心算出部２５は、本発明における「重心相当位置算出手段」の一例に相当する。また、線分の重心及び座標値の平均値は、本発明における「重心相当位置」に相当する。

　人体位置算出部２６は、重心算出部２５によって算出された重心を取得し、当該重心に基づいて、オーバーラップエリアにおいて人体が存在する位置を求める。基本的には、人体位置算出部２６は、重心算出部２５によって算出された重心の位置を人体位置として求める。なお、人体位置算出部２６は、本発明における「人体位置算出手段」の一例に相当する。

　ここで、図２を参照して、センサ出力信号処理部２２が行う全波整流及び平滑化処理の一例について説明する。図２（ａ）は、センサ１ａ、１ｂの出力信号を増幅した後の信号の一例を示しており、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す信号を全波整流した後の信号の一例を示しており、図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示す信号を平滑化した後の信号の一例を示している。

　全波整流は、所定値を下回るデータを、当該所定値を基準にして、所定値を上回る側へ反転させる処理に該当する。平滑化処理は、データの変化を滑らかにするための処理である。例えば、平滑化処理は、データの移動平均を求める処理に該当する。１つの例では、平滑化処理は、注目するデータの近傍にある所定数のデータの平均値を求め、当該平均値を注目するデータの値にする処理に該当する。

　（人体位置検出方法）
　次に、第１実施例に係る人体位置検出方法について具体的に説明する。

　まず、図３を参照して、第１実施例におけるセンサ配置例を説明する。図３に示すように、２つのセンサ１ａ、１ｂが１次元配置されている。この場合、ハッチングエリア１１ａは、センサ１ａの検出範囲を示しており、ハッチングエリア１１ｂは、センサ１ｂの検出範囲を示している。前述したように、これらの検出範囲は、センサ１ａ、１ｂから、閾値Ａ以上となる平滑化値が得られるようなエリアに相当する。第１実施例では、図３のハッチングエリア１２ｃに示すように、センサ１ａ、１ｂの検出範囲がオーバーラップするように、センサ１ａ、１ｂが配置される。このハッチングエリア１２ｃは、上記したオーバーラップエリアに相当する。

　以下では、センサ１ａの検出範囲であるハッチングエリア１１ａにおいて、オーバーラップエリアであるハッチングエリア１２ｃを除いたエリアを「左エリア」と呼ぶ（矢印１２ａ参照）。また、オーバーラップエリアであるハッチングエリア１２ｃを「中央エリア」と呼ぶ。また、センサ１ｂの検出範囲であるハッチングエリア１１ｂにおいて、オーバーラップエリアであるハッチングエリア１２ｃを除いたエリアを「右エリア」と呼ぶ（矢印１２ｂ参照）。

　基本的には、左エリアで人体が動いた場合には、センサ１ａにおける平滑化値のみが閾値Ａ以上となり、中央エリアで人体が動いた場合には、センサ１ａ及びセンサ１ｂの両方における平滑化値が閾値Ａ以上となり、右エリアで人体が動いた場合には、センサ１ｂにおける平滑化値のみが閾値Ａ以上となる。このように２つの平滑化値と閾値Ａとを比較することで、左エリア、中央エリア、及び右エリアのうちのどのエリアに人体が存在するかを判定することができる。

　本明細書では、センサ１ａ、１ｂの配置方向に沿った方向を「水平方向」と定義し（矢印６１参照）、センサ１ａ、１ｂの配置方向に直行する方向を「鉛直方向」と定義する（矢印６２参照）。

　なお、以下の説明においては、図３中の矢印６５で示すように、人が、左から右に向かって、概ね水平方向に移動した場合を例に挙げる。

　次に、図４を参照して、このように人が移動した場合における、人体有無判定部２３による判定について具体的に説明する。図４（ａ）は、センサ１ａ、１ｂの出力信号を増幅回路２１ａ、２１ｂで増幅した後の信号の一例を示している。具体的には、グラフ７１ａは、センサ１ａの出力信号に対応する信号を示しており、グラフ７１ｂは、センサ１ｂの出力信号に対応する信号を示している。

　図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す信号を、センサ出力信号処理部２２で全波整流した後に平滑化処理を行った後の信号の一例を示している。つまり、平滑化値の一例を示している。具体的には、グラフ７２ａは、センサ１ａの出力信号に対応する平滑化値（以下、適宜「平滑化値（左）」と表記する。）を示しており、グラフ７２ｂは、センサ１ｂの出力信号に対応する平滑化値（以下、適宜「平滑化値（右）」と表記する。）を示している。

　図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示す期間Ｔ１１～Ｔ１５での人体有無判定部２３による判定結果を示している。期間Ｔ１１では、平滑化値（左）及び平滑化値（右）が共に閾値Ａ未満であるため、人体有無判定部２３は、左エリア、中央エリア、及び右エリアのいずれにも人体が存在しないと判定する（以下、このような判定を「非検知判定」とも呼ぶ）。期間Ｔ１２では、平滑化値（左）のみが閾値Ａ以上であり、平滑化値（右）が閾値Ａ未満であるため、人体有無判定部２３は、左エリアに人体が存在すると判定する。期間Ｔ１３では、平滑化値（左）及び平滑化値（右）の両方が閾値Ａ以上であるため、人体有無判定部２３は、中央エリアに人体が存在すると判定する。この場合には、座標変換部２４によって、上記した座標変換の処理が行われる。期間Ｔ１４では、平滑化値（右）のみが閾値Ａ以上であり、平滑化値（左）が閾値Ａ未満であるため、人体有無判定部２３は、右エリアに人体が存在すると判定する。期間Ｔ１５では、期間Ｔ１１と同様にして、人体有無判定部２３は、非検知判定を行う。

　なお、人体が存在するか否かを判定するのに用いられる「閾値Ａ」は、センサ１ａ、１ｂの分解能などに基づいて定められる。例えば、「閾値Ａ」は、センサ１ａ、１ｂにおける平滑化値が、この値以上であれば、人体が存在する可能性がかなり高いと判断できるような値に設定される。

　次に、図５を参照して、第１実施例における人体位置検出方法について具体的に説明する。つまり、座標変換部２４、重心算出部２５、及び人体位置算出部２６のそれぞれが行う処理について説明する。

　図５中の矢印６６で示すように、座標変換部２４は、中央エリアの水平方向に延在すると共に、中央エリアの鉛直方向に伸びる中心軸上に位置する点を基準点「０」とする１次元座標系を用いる。この１次元座標系は、マイナス方向（左方向）に平滑化値（左）が規定されると共に、プラス方向（右方向）に平滑化値（右）が規定される。

　座標変換部２４は、平滑化値（左）及び平滑化値（右）が共に閾値Ａ以上である場合に、つまり中央エリアに人体が存在するような場合に、センサ出力信号処理部２２によって算出された平滑化値（左）を１次元座標系のマイナス軸上にマッピングすると共に、センサ出力信号処理部２２によって算出された平滑化値（右）を１次元座標系のプラス軸上にマッピングする。座標変換部２４は、このようにして平滑化値（左）及び平滑化値（右）をマッピングした値を、それぞれの座標値として求める。基本的には、平滑化値（左）の座標値は、平滑化値（左）の負値（「－平滑化値（左）」）となり、平滑化値（右）の座標値は、平滑化値（右）そのままの値となる。

　この後、重心算出部２５は、座標変換部２４によって求められた２つの座標値を端点とする１次元座標系上に位置する線分について、その重心を求める。当該線分の重心を求めることは、２つの座標値の平均値を算出することに相当する。

　この後、人体位置算出部２６は、重心算出部２５によって求められた重心に基づいて、中央エリアにおいて人体が存在する位置を求める。この場合、人体位置算出部２６は、重心の絶対値が所定の閾値（以下、「閾値Ｂ」と表記する。「閾値Ｂ」はプラスの値であるものとする。）以下である場合には、当該重心を人体位置として求める。これに対して、人体位置算出部２６は、重心の絶対値が閾値Ｂよりも大きい場合には、当該重心に関わらずに、閾値Ｂに対応する位置を人体位置として求める。より具体的には、人体位置算出部２６は、重心がマイナスの値である場合（つまり重心が左寄りに位置する場合）には、「－閾値Ｂ」に対応する位置を人体位置として求め、重心がプラスの値である場合（つまり重心が右寄りに位置する場合）には、「閾値Ｂ」に対応する位置を人体位置として求める。

　なお、「閾値Ｂ」も、センサ１ａ、１ｂの分解能などに基づいて定められる。具体的には、「閾値Ｂ」は、座標値より求められる重心の値についての精度を確保する観点から定められる。

　図６は、第１実施例における人体位置検出方法の一例を示す図である。図６（ａ）は、図４（ｂ）と同様の図を示している。図６（ｂ）は、図６（ａ）中の時刻ｔ１において人体位置検出を行う例を示している。時刻ｔ１は、人体が中央エリアに存在する期間Ｔ１３（図４（ｂ）参照）での任意の時刻である。

　時刻ｔ１において、座標変換部２４は、平滑化値（左）として「１７５０」を取得し、平滑化値（右）として「３１５０」を取得したものとする。座標変換部２４は、取得された平滑化値（左）及び平滑化値（右）をそれぞれマイナス軸上及びプラス軸上にマッピングすることで、平滑化値（左）の座標値として「－１７５０」を求め、平滑化値（右）の座標値として「３１５０」を求める。次に、重心算出部２５は、このような座標値を端点とする線分６７における重心６８を算出する。具体的には、重心算出部２５は、「（－１７５０＋３１５０）／２」を演算することで、重心６８として「７００」を求める。次に、人体位置算出部２６は、求められた重心６８の絶対値が閾値Ｂを超えていないため、当該重心６８を人体位置として求める。これにより、中央エリアの中心よりもやや右寄りの位置に、人体が存在すると判定されることとなる。

　（人体位置検出処理）
　次に、図７を参照して、第１実施例における人体位置検出処理について説明する。図７は、第１実施例における人体位置検出処理を示すフローチャートである。当該処理は、人体位置検出装置２によって所定の周期で繰り返し実行される。

　まず、ステップＳ１０１では、人体位置検出装置２は、センサ１ａ、１ｂの出力信号を取得する。そして、処理はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、人体位置検出装置２は、取得されたセンサ１ａ、１ｂの出力信号を、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなどの記憶手段に保存する。そして、処理はステップＳ１０３に進む。

　ステップＳ１０３では、人体位置検出装置２内のセンサ出力信号処理部２２が、ステップＳ１０２で保存されたセンサ１ａ、１ｂの出力信号に対して、全波整流及び平滑化処理を行う。詳しくは、センサ出力信号処理部２２は、センサ１ａ、１ｂの出力信号を増幅回路２１ａ、２１ｂで増幅した後の信号に対して、全波整流を行った後に平滑化処理を行うことで、平滑化値（左）及び平滑化値（右）を求める。そして、処理はステップＳ１０４に進む。

　ステップＳ１０４では、人体位置検出装置２内の人体有無判定部２３が、ステップＳ１０３で求められた平滑化値（左）及び平滑化値（右）が共に閾値Ａ未満であるか否かを判定する。平滑化値（左）及び平滑化値（右）が共に閾値Ａ未満である場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、人体有無判定部２３は、左エリア、中央エリア、及び右エリアのいずれにも人体が存在しないと判定する（非検知判定）。そして、処理は終了する。

　これに対して、平滑化値（左）及び平滑化値（右）が共に閾値Ａ未満でない場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、つまり平滑化値（左）及び平滑化値（右）の一方又は両方が閾値Ａ以上である場合、処理はステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、人体有無判定部２３は、平滑化値（左）及び平滑化値（右）が共に閾値Ａ以上であるか否かを判定する。平滑化値（左）及び平滑化値（右）が共に閾値Ａ以上である場合（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０７に進む。この場合には、人体有無判定部２３は、中央エリアに人体が存在するものと判定する。

　ステップＳ１０７では、人体位置検出装置２内の座標変換部２４が、ステップＳ１０３で求められた平滑化値（左）及び平滑化値（右）のそれぞれを座標変換する処理を行う。具体的には、座標変換部２４は、平滑化値（左）を１次元座標系のマイナス軸上にマッピングすることで座標値を求めると共に、平滑化値（右）を１次元座標系のプラス軸上にマッピングすることで座標値を求める。そして、処理はステップＳ１０８に進む。

　ステップＳ１０８では、人体位置検出装置２内の重心算出部２５が、ステップＳ１０７で求められた２つの座標値を端点とする線分の重心を求める。言い換えると、重心算出部２５は、２つの座標値の平均値を算出する。そして、処理はステップＳ１０９に進む。

　ステップＳ１０９では、人体位置検出装置２内の人体位置算出部２６が、ステップＳ１０８で求められた重心に基づいて、中央エリアにおいて人体が存在する位置を求める。具体的には、人体位置算出部２６は、重心の絶対値が閾値Ｂ以下である場合には当該重心を人体位置として求め、重心の絶対値が閾値Ｂよりも大きい場合には閾値Ｂに対応する位置を人体位置として求める。そして、処理は終了する。

　一方で、平滑化値（左）及び平滑化値（右）が共に閾値Ａ以上でない場合（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、つまり平滑化値（左）及び平滑化値（右）のいずれか一方のみが閾値Ａ以上である場合、処理はステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、人体位置検出装置２内の人体有無判定部２３が、平滑化値（左）のみが閾値Ａ以上であるか否かを判定する。平滑化値（左）のみが閾値Ａ以上である場合（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１１１に進む。この場合には、人体有無判定部２３は、左エリアに人体が存在すると判定する（ステップＳ１１１）。そして、処理は終了する。これに対して、平滑化値（左）が閾値Ａ以上でない場合（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、処理はステップＳ１１２に進む。この場合には、平滑化値（右）のみが閾値Ａ以上であるため、人体有無判定部２３は、右エリアに人体が存在すると判定する（ステップＳ１１２）。そして、処理は終了する。

　（第１実施例による効果）
　次に、図８を参照して、第１実施例による結果の一例について説明する。ここでは、図３中の矢印６５で示すように人が移動した場合を考える。また、図８では、第１実施例による結果を比較するために、比較例による結果も示す。比較例は、前述した特許文献１に係る手法である。具体的には、比較例は、左右ミラー対称に焦電センサを配置することで室内検知エリアを３分割し、３分割したエリアのどのエリアに人体が存在するかを判定する手法である。

　図８は、横軸に時間を示し、縦軸に人体位置を示している。縦軸には、上から順に、右エリア、中央エリア、左エリア、非検知（右エリア、中央エリア、及び左エリアのいずれにも人体が存在していないことを意味している）を示している。この場合、縦軸では、右エリア及び左エリアについては、１つの点でそのエリアを表しており、中央エリアについては、矢印６９に示すように、連続的な位置を表している。言い換えると、右エリア及び左エリアについては、右エリア内及び左エリア内での人体位置を示していないが、中央エリアについては、中央エリア内での人体位置を連続的に示している。また、横軸に示す期間Ｔ１２～Ｔ１４は、図４（ｂ）に示したものと同様とする。

　図８において、グラフ７５は、第１実施例による結果の一例を示しており、グラフ７６は、比較例による結果の一例を示している。これより、第１実施例及び比較例ともに、人が、左エリア→中央エリア→右エリアといった具合に移動していることが検出できていることがわかる。一方で、比較例では中央エリアでの詳細な人体位置を検出できていないが、第１実施例では中央エリアでの詳細な人体位置を適切に検出できていることがわかる。つまり、第１実施例によれば、比較例と比較して、中央エリアにおける人体位置をより細かく検出することができる。

　［第２実施例］
　次に、第２実施例について説明する。第１実施例では、２つのセンサ１ａ、１ｂを用いて、それぞれから得られた平滑化値を１次元座標系にマッピングすることで座標値を求める例を示した。第２実施例では、４つのセンサを用いて、それぞれから得られた平滑化値を２次元座標系にマッピングすることで座標値を求める点で、第１実施例と異なる。そして、第２実施例では、４つのセンサのそれぞれに対応する４つの座標値から、４つの座標値を頂点とする四角形の重心を求めて、若しくは４つの座標値の平均値を求めて、当該重心若しくは当該平均値を人体位置として検出する。

　なお、第２実施例における人体位置検出方法も、上記した人体位置検出装置２（図１参照）が行うものとする。また、ここで特に説明しない構成や手法などについては、第１実施例と同様であるものとする。

　図９は、第２実施例におけるセンサ配置例を示している。図９に示すように、４つのセンサ１ａ～１ｄが２次元配置されている。具体的には、センサ１ａ～１ｄによってカバーされる検出範囲（ハッチングで示す）における中心点８１から「４５°」の方向に放射状に、センサ１ａ～１ｄが配置されている。また、第２実施例では、センサ１ａ～１ｄの検出範囲がオーバーラップするように、センサ１ａ～１ｄが配置される。具体的には、人体の位置を検出すべきエリアに、センサ１ａ～１ｄのうちの少なくとも１つのセンサの検出範囲がオーバーラップするように、センサ１ａ～１ｄが配置される。なお、センサ１ａ～１ｄは、第１実施例で示したセンサ１ａ、１ｂと同様の構成を有するものとする。

　なお、以下の説明においては、人が、図９中の矢印８２で示すように移動した場合を例に挙げる。

　ここで、図１０を参照して、センサを２次元配置した場合の座標変換の基本概念、つまり平滑化値から２次元座標値への変換の基本概念について説明する。第２実施例では、各センサより得られた平滑化値を、それぞれのセンサの配置位置に対応した軸８３（中心点８１とセンサの位置とを結ぶことで形成される軸であり、以下では「センサ軸」と呼ぶ。）上の２次元座標値に変換する。具体的には、平滑化値を「Ｄ」とし、センサの配置位置に対応した２次元座標系のＸ軸とセンサ軸８３とがなす角を「θ」とすると、２次元座標値（Ｘｔ、Ｙｔ）は式（１）及び式（２）より求められる。なお、式（１）及び式（２）中の「α」は、距離などを加味して設定される定数である。
　　　　　　　Ｘｔ＝αＤｃｏｓθ　　式（１）
　　　　　　　Ｙｔ＝αＤｓｉｎθ　　式（２）
　図９に示したようにセンサ１ａ～１ｄを配置した場合、「θ」は「４５°」、「１３５°」、「２２５°」、「３１５°」となる。この場合において、「α」を「√２」とすると、式（１）及び式（２）より求められる「Ｘｔ」、「Ｙｔ」の絶対値は、それぞれ平滑化値Ｄと同じ値となる。

　次に、図１１を参照して、第２実施例における座標変換の一例について説明する。ここでは、「α＝√２」として、座標変換を行う場合を例示する。また、センサ１ａは「θ＝１３５°」であり、センサ１ｂは「θ＝４５°」であり、センサ１ｃは「θ＝３１５°」であり、センサ１ｄは「θ＝２２５°」であるものとする。

　図１１（ａ）は、センサ１ａ～１ｂのそれぞれに対応する平滑化値の一例を示している。これらの平滑化値は、センサ１ａ～１ｂの出力信号を増幅した後の信号に対して、人体位置検出装置内のセンサ出力信号処理部２２が、全波整流を行った後に平滑化処理を行うことにより生成される。具体的には、グラフ９１ａはセンサ１ａに対応する平滑化値を示しており、グラフ９１ｂはセンサ１ｂに対応する平滑化値を示しており、グラフ９１ｃはセンサ１ｃに対応する平滑化値を示しており、グラフ９１ｄはセンサ１ｄに対応する平滑化値を示している。

　図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す時刻ｔ２での、センサ１ａ～１ｄのそれぞれの平滑化値及び座標値（２次元座標値）を示している。座標値は、平滑化値に基づいて、人体位置検出装置２内の座標変換部２４によって求められる。この場合、「θ」は「４５°」、「１３５°」、「２２５°」、「３１５°」であり、「α」は「√２」であるため、平滑化値と、２次元座標値における「Ｘｔ」の絶対値と、２次元座標値における「Ｙｔ」の絶対値とが同じ値となる。センサ１ａ～１ｄにおける「Ｘｔ」、「Ｙｔ」の正負は、それぞれのセンサの配置位置に応じて決まる、つまり２次元座標系のＸ軸とセンサ軸８３とがなす角θに応じて決まる。

　図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）に示す座標値を２次元座標系にマッピングした図を示している。当該マッピングも、座標変換部２４によって行われる。この場合、センサ１ａに対応する座標値は、「Ｘｔ」がマイナスで「Ｙｔ」がプラスとなる領域（第２象限）にマッピングされる。また、センサ１ｂに対応する座標値は、「Ｘｔ」及び「Ｙｔ」が共にプラスとなる領域（第１象限）にマッピングされる。また、センサ１ｃに対応する座標値は、「Ｘｔ」がプラスで「Ｙｔ」がマイナスとなる領域（第４象限）にマッピングされる。また、センサ１ｄに対応する座標値は、「Ｘｔ」及び「Ｙｔ」が共にマイナスとなる領域（第３象限）にマッピングされる。具体的には、符号８４ａ～８４ｄに示すように、センサ１ａ～１ｄにおける平滑化値のそれぞれが、各センサの配置位置に対応したセンサ軸上にマッピングされる。

　次に、図１２を参照して、第２実施例における人体位置検出方法の一例について説明する。つまり、座標変換部２４、重心算出部２５、及び人体位置算出部２６のそれぞれが行う処理の一例について説明する。ここでも、「θ」を「４５°」、「１３５°」、「２２５°」、「３１５°」とし、「α」を「√２」として、座標変換を行う場合を例示する。また、図９中の矢印８２で示すように人が移動した場合を考える。

　図１２（ａ）は、図１１（ａ）と同様の図を示している。なお、図１２（ａ）中に「閾値Ａ」を示しているが、その値は、第１実施例で示した「閾値Ａ」と同様の値を用いても良いし、異なる値を用いても良い。

　図１２（ｂ）は、図１１（ｃ）と同様の図を示している。つまり、時刻ｔ２において、座標変換部２４が座標値を求めて、当該座標値を２次元座標系にマッピングした図を示している。このように座標変換が行われた場合、人体位置検出装置２内の重心算出部２５は、センサ１ａ～１ｄのそれぞれに対応する座標値の平均値を求める。この場合、重心算出部２５は、４つの座標値を頂点とする四角形の重心を求めるのではなく、４つの座標値の平均値（以下、「平均座標値」と呼ぶ。）を求めて、当該平均座標値を重心の代わりに用いる。具体的には、重心算出部２５は、平均座標値におけるＸ座標値及びＹ座標値のそれぞれを「Ｘμ」及び「Ｙμ」とすると、式（３）及び式（４）より、平均座標値（Ｘμ、Ｙμ）を求める。式（３）及び式（４）において、「Ｎ」はセンサの数を示し、「Ｘｎ」及び「Ｙｎ」は各センサに対応する座標値を示している。

　式（３）及び式（４）を用いることで、図１２（ｂ）に示す例では、点８５が平均座標値として求められる。人体位置検出装置２内の人体位置算出部２６は、基本的には、このように求められた平均座標値を人体位置とする。

　図１２（ｃ）は、図１２（ａ）に示す期間Ｔ２において求められた平均座標値の変化を示している。図１２（ｃ）に示す２次元座標は、図１２（ｂ）に示す２次元座標と同様に規定されている。この場合、破線領域８６内に示すように、平均座標値の変化を矢印で表している。このような平均座標値の変化は、オーバーラップエリア内での人体の移動を表している。

　以上説明したように、第２実施例では、４つのセンサ１ａ～１ｄを用いて、それぞれから得られた平滑化値を２次元座標系にマッピングし、マッピングされた２次元座標値から平均座標値を求める。これにより、２次元座標系（言い換えると２次元空間）において、人体が存在する位置を適切に検出することができる。したがって、第２実施例によれば、第１実施例と比較して、オーバーラップエリアにおいて、人体位置をより細かく検出することが可能となる。

　なお、上記では重心算出部２５が平均座標値（座標値の平均値）を求める例を示したが、これに限定はされない。他の例では、重心算出部２５は、平均座標値の代わりに、各センサに対応する座標値を頂点とする四角形の重心を求めることができる。この例では、人体位置算出部２６は、求められた重心を人体位置とする。上記したように平均座標値を求める場合には、平均座標値は重心よりも容易に求めることができるため、処理の負荷を軽減することができるといったメリットがある。これに対して、重心を求める場合には、平均座標値を求める場合よりも、人体位置を精度良く検出することができるといったメリットがある。なお、上記したような平均座標値及び重心は、本発明における「重心相当位置」に相当する。

　また、上記では、閾値Ａ以上である平滑化値だけでなく、閾値Ａ未満である平滑化値についても座標値を求めて、当該座標値を用いて平均座標値を求める例を示したが（例えば図１２（ａ）及び図１２（ｂ）参照）、この代わりに、閾値Ａ以上である平滑化値についてのみ座標値を求めて、当該座標値から平均座標値を求めることとしても良い。若しくは、閾値Ａ以上である平滑化値についてのみ座標値を求め、座標値が２つ求められた場合には当該座標値を端点とする線分の重心を求めることとし、座標値が３つ又は４つ求められた場合には当該座標値を頂点とする三角形又は四角形の重心を求めることとしても良い。

　なお、第１実施例では２つのセンサ１ａ、１ｂを１次元配置する例を示したが、２つのセンサ１ａ、１ｂを２次元配置することも可能性である。２つのセンサ１ａ、１ｂを２次元配置した場合には、上記した第２実施例と同様の手法により人体位置を検出することができる。

　［変形例］
　上記では、人体位置検出装置２が、センサ１ａ、１ｂ（若しくはセンサ１ａ～１ｄ）の出力信号を取得し、当該出力信号に対して増幅、全波整流、及び平滑化処理を行う例を示したが、人体位置検出装置がこれらの処理を行うことに限定はされない。他の例では、人体位置検出装置は、内部で増幅、全波整流、及び平滑化処理を行わずに、これらの処理が行われた後の信号を取得することができる。

　図１３は、変形例に係る人体位置検出装置２ｘの概略構成を示すブロック図である。なお、図１と同一の符号を付した構成要素は、同様の構成であるものとして、その説明を省略する。

　変形例に係る人体位置検出装置２ｘは、増幅回路２１ａ、２１ｂ及びセンサ出力信号処理部２２を具備せずに、信号受信部２８を具備する点で、人体位置検出装置２と構成が異なる。信号受信部２８は、ネットワーク４を介して、信号処理装置３ａ、３ｂから信号を受信する。信号受信部２８は、本発明における「出力値取得手段」の一例に相当する。

　信号処理装置３ａ、３ｂは、増幅回路３ａ１、３ｂ１と、センサ出力信号処理部３ａ２、３ｂ２と、信号送信部３ａ３、３ｂ３と、を有する。増幅回路３ａ１、３ｂ１は、センサ１ａ、１ｂの出力信号を取得し、当該出力信号を増幅する。センサ出力信号処理部３ａ２、３ｂ２は、増幅回路３ａ１、３ｂ１による増幅後の信号を取得し、当該信号に対して全波整流を行った後に平滑化処理を行う。信号送信部３ａ３、３ｂ３は、センサ出力信号処理部３ａ２、３ｂ２による処理後の信号を取得し、ネットワーク４を介して、当該信号を人体位置検出装置２ｘ内の信号受信部２８に送信する。

　このような変形例に係る人体位置検出装置２ｘによれば、当該装置を簡便に構成することが可能となる。

　なお、上記ではセンサを２つ又は４つ用いる例を示したが、本発明の適用はこれに限定はされない。本発明は、センサを３つ用いる構成やセンサを５つ以上用いる構成にも適用することができる。このような構成を用いる場合にも、人体位置検出装置は、各センサに対応する平滑化値をセンサの配置に応じて規定された座標系の座標値に変換して、当該座標値を頂点とする多角形の重心又は当該座標値の平均値を、オーバーラップエリア内での人体位置として求めることができる。

　また、上記では、センサの出力信号に対して全波整流及び平滑化処理が行われた後の信号を用いて人体位置を検出する例を示したが、これに限定はされない。全波整流が行われずに平滑化処理のみが行われた信号を用いて人体位置を検出することとしても良いし、全波整流及び平滑化処理の両方が行われていない信号を用いて人体位置を検出することとしても良い。更に、上記では、センサの出力信号を増幅する例を示したが、センサの出力信号を増幅しなくても良い。

　本発明は、音響空間において人体位置に応じた最適な音場を提供することを図った音響機器や、人体位置に応じて制御の調整を行うエアコンなどの家電機器や照明に利用することができる。

　１ａ、１ｂ　センサ
　２、２ｘ　人体位置検出装置
　２１ａ、２１ｂ　増幅回路
　２２　センサ出力信号処理部
　２３　人体有無判定部
　２４　座標変換部
　２５　重心算出部
　２６　人体位置算出部
　２８　信号受信部
　３ａ、３ｂ　信号処理装置
　４　ネットワーク

Claims (9)

1. 　人体の動きを検出して電気的信号を出力する複数のセンサを用いて、人体位置を検出する人体位置検出装置であって、
   　前記複数のセンサは、当該複数のセンサのうちの２以上のセンサにおける検出範囲がオーバーラップするように配置されており、
   　前記複数のセンサが出力した前記電気的信号に対応する出力値を取得する出力値取得手段と、
   　前記検出範囲がオーバーラップするように配置された前記２以上のセンサにおける前記出力値が所定の閾値以上である場合に、前記複数のセンサにおける前記出力値を、前記複数のセンサの配置に応じて規定された座標系の座標値に変換する座標変換手段と、
   　前記座標値によって形成される線分又は多角形における重心相当位置を求める重心相当位置算出手段と、
   　前記重心相当位置に基づいて前記人体位置を求める人体位置算出手段と、を備えることを特徴とする人体位置検出装置。
2. 　前記重心相当位置算出手段は、前記座標値が２つ求められた場合には当該座標値を端点とする線分の重心を前記重心相当位置として求め、前記座標値が３つ以上求められた場合には当該座標値を頂点とする多角形の重心を前記重心相当位置として求めることを特徴とする請求項１に記載の人体位置検出装置。
3. 　前記重心相当位置算出手段は、前記座標値の平均値を前記重心相当位置として求めることを特徴とする請求項１に記載の人体位置検出装置。
4. 　前記座標変換手段は、前記複数のセンサとして２つのセンサが用いられている場合、前記２つのセンサのうちの一方のセンサにおける前記出力値を１次元座標系のマイナス軸上にマッピングした値を前記座標値として求めると共に、前記２つのセンサのうちの他方のセンサにおける前記出力値を前記１次元座標系のプラス軸上にマッピングした値を前記座標値として求め、
   　前記重心相当位置算出手段は、前記マイナス軸上にマッピングされた前記座標値及び前記プラス軸上にマッピングされた前記座標値を端点とする線分の重心を、前記重心相当位置として求めることを特徴とする請求項１に記載の人体位置検出装置。
5. 　前記人体位置算出手段は、
   　前記重心相当位置の絶対値が所定値以下である場合、当該重心相当位置を前記人体位置として求め、
   　前記重心相当位置の絶対値が前記所定値よりも大きい場合、当該重心相当位置に関わらずに、前記所定値に対応する位置を前記人体位置として求めることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の人体位置検出装置。
6. 　前記出力値取得手段は、前記複数のセンサが出力した前記電気的信号に対して平滑化処理が行われた後の信号を、前記出力値として取得することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の人体位置検出装置。
7. 　前記複数のセンサが出力した前記電気的信号に対して平滑化処理を行う出力信号処理手段を更に備えており、
   　前記出力値取得手段は、前記出力信号処理手段によって前記平滑化処理が行われた後の信号を前記出力値として取得することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の人体位置検出装置。
8. 　前記複数のセンサにおける前記出力値と前記閾値とを比較することで、前記複数のセンサの前記検出範囲に応じて規定された複数のエリアにおいて前記人体が存在するエリアを判定する人体有無判定手段を更に備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の人体位置検出装置。
9. 　人体の動きを検出して電気的信号を出力する複数のセンサを用いて、人体位置を検出する人体位置検出方法であって、
   　前記複数のセンサは、当該複数のセンサのうちの２以上のセンサにおける検出範囲がオーバーラップするように配置されており、
   　前記複数のセンサが出力した前記電気的信号に対応する出力値を取得する出力値取得工程と、
   　前記検出範囲がオーバーラップするように配置された前記２以上のセンサにおける前記出力値が所定の閾値以上である場合に、前記複数のセンサにおける前記出力値を、前記複数のセンサの配置に応じて規定された座標系の座標値に変換する座標変換工程と、
   　前記座標値によって形成される線分又は多角形における重心相当位置を求める重心相当位置算出工程と、
   　前記重心相当位置に基づいて前記人体位置を求める人体位置算出工程と、を備えることを特徴とする人体位置検出方法。

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