WO2019107060A1

WO2019107060A1 - 照明制御システムおよび照明制御方法

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Publication number: WO2019107060A1
Application number: PCT/JP2018/040698
Authority: WO
Inventors: 由佳津田; 旭洋山田; 覚岡垣; 智子三木; 宗晴桑田
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2018-11-01
Publication date: 2019-06-06
Also published as: JP6863475B2; JPWO2019107060A1

Abstract

可視画像を取得する可視画像取得部（１）と、人の視野領域が入力され、可視画像取得部（１）が取得した可視画像を人の視野領域における人視点の可視画像に画像変換する視点変換部（４）と、視点変換部（４）が画像変換した人視点の可視画像に基づいて人の視野領域の輝度分布を算出する輝度分布算出部（５）と、輝度分布算出部（５）が算出した人の視野領域の輝度分布に基づいて照明器具の調光を制御する調光制御部（７）とを備える。

Description

照明制御システムおよび照明制御方法

　本発明は、カメラで撮影した可視画像から人の位置と人の向きとを検出し、人の視野領域の照明環境を適切にする照明制御システムに関する。

　複数の人が利用する室内空間において、照明環境を最適にするため、従来は、照度センサで測定した室内の照度や、カメラで撮影した室内空間の画像から算出した輝度分布に基づいて、照明器具の調光を制御していた。

　例えば、照明空間内で互いに異なる方向から人の視野内の画像を撮像する複数のカメラを設置し、複数のカメラが撮像した範囲内の輝度分布を測定し、複数のカメラが撮像した画像内に存在する人の視野方向を検出し、検出された人の視野方向を撮像した画像内の輝度分布に基づいて照明器具を調光制御し、在室者である人の感覚に適合した照明制御を行っていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０－９８７４号公報（第１０－１１頁、第１図）

　しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術では、人の視野方向を検知するために画像から人の顔を検出しなければならず、人の顔が映るようにあらゆる方向に複数のカメラを設置する必要があった。また、調光制御に使用する輝度分布は、複数のカメラにより撮像された画像のうち、人の視野方向を撮像した画像を選択して算出している。このため、カメラで撮像された画像はカメラ設置位置を視点とした画像であり、人の視点から人が見ている視野の画像ではないので、人の視野領域の照明環境を正確にセンシングすることができず、カメラ設置位置を視点とした画像から作成された輝度分布に基づいて照明器具を制御して作られた照明環境は、在室者である人にとって必ずしも快適ではないという問題があった。

　この発明は、上記の問題を解消するためになされたもので、カメラで撮影した可視画像を人の視点に合わせた可視画像に画像変換し、画像変換後の可視画像の輝度分布を算出し、この輝度分布から照明器具を制御することによって、あらゆる方向に複数のカメラを設置する必要がなく、人にとって快適な照明空間が得られる照明制御ができる照明制御システムを提供することを目的とする。

　この発明に係る照明制御システムは、可視画像を取得する可視画像取得部と、人の視野領域が入力され、可視画像取得部が取得した可視画像を視野領域における人視点の可視画像に画像変換する視点変換部と、人視点の可視画像に基づいて視野領域の輝度分布を算出する輝度分布算出部と、輝度分布に基づいて照明器具の調光を制御する調光制御部とを備えたことを特徴とする。

　本発明によれば、室内空間の天井または壁面に設置された可視カメラで撮影した可視画像を人の視点に合わせた画像に画像変換し、画像変換後の可視画像の輝度分布を算出し、この輝度分布から照明器具を制御するため、あらゆる方向に複数のカメラを設置する必要がなく、人にとって快適な照明空間が得られる照明制御ができる。

本発明の実施の形態１に係る照明制御システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る照明制御システムの動作を説明するフローチャートである。人の向きと人の作業領域と人の視野領域との関係を示す図である。本発明の実施の形態１に係る照明制御システムの視点変換部が行う画像変換処理の概念図である。散乱特性を説明する説明図である。本発明の実施の形態１に係る照明制御システムの輝度分布の補正方法の説明図である。本発明の実施の形態１に係る照明制御システムの別の例の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２に係る照明制御システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２に係る照明制御システムの別の例の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態３に係る照明制御システムの構成を示すブロック図である。異なる対象面における散乱特性を説明する説明図である。本発明の実施の形態３に係る照明制御システムの別の例の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態４に係る照明制御システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態５に係る照明制御システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態５に係る照明制御システムの別の例の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態５に係る照明制御システムの動作を説明するフローチャートである。本発明の実施の形態５に係る照明制御システムにおけるパーティション位置推定部の動作を説明する説明図である。

実施の形態１．
　図１は、本発明を実施するための実施の形態１に係る照明制御システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る照明制御システム１００は、可視画像取得部１と、視点変換部４と、輝度分布算出部５と、調光制御部７とを備えている。

　まず、本実施の形態に係る照明制御システムの構成について説明する。室内空間を俯瞰できる位置、例えば、天井、柱、または壁に室内空間の可視画像を撮影する可視カメラ（図示しない）を設置する。可視カメラは、室内空間を撮影し、撮影した可視画像を撮影時刻（撮影日時）とともに可視画像取得部１に出力する。可視画像取得部１は、取得したカメラ視点可視画像を撮影時刻とともに視点変換部４へ出力する。可視画像取得部１が取得する可視画像は、可視カメラが設置される位置を視点とした可視画像（以下、カメラ視点可視画像と称す）である。また、視点変換部４が出力する可視画像は、撮影視点がカメラ設置位置の視点から人の視点になるように、カメラ視点可視画像を視点変換した可視画像（以下、人視点可視画像と称す）である。

　視点変換部４は、可視画像取得部１からカメラ視点可視画像を入力し、外部から在室者である人の視野領域を入力する。人が見ている領域、つまり人の視野に入る領域を人の視野領域とする。視点変換部４は、カメラ視点可視画像の全領域のうち人の視野領域に相当する領域の可視画像を抽出するとともに、撮影視点がカメラ設置位置の視点から人の視点になるように、人の視野領域に相当する領域のカメラ視点可視画像から人視点可視画像へ視点変換処理を施し、画像変換する。つまり、視点変換部４は、カメラ視点可視画像を人の視野領域における人視点可視画像に画像変換する。視点変換部４は、画像変換後の人視点可視画像を輝度分布算出部５に出力する。

　輝度分布算出部５は、視点変換部４から入力された人視点可視画像に基づいて視野領域内の輝度分布を算出する。そして、輝度分布算出部５は、外部から入力された人視点可視画像を構成する部分領域毎の光の散乱特性（以下、散乱特性と称す）と視点変換部４から入力された人視点可視画像内の部分領域毎の人の視点方向とに基づいて視野領域内の輝度分布を補正する。輝度分布算出部５は、補正後の視野領域内の輝度分布を調光制御部７へ出力する。調光制御部７は、輝度分布算出部５から入力された輝度分布に基づいて照明器具の調光を制御する。

　次に、動作について説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る照明制御システムの動作を説明するフローチャートである。可視カメラによって現在のカメラ視点可視画像が撮影される。可視画像取得部１は、可視カメラによって撮影されたカメラ視点可視画像を取得する（ステップＳ１）。可視カメラには、一般的に魚眼レンズといわれる画角１８０度以上のレンズを搭載した画角の広い魚眼可視カメラを用いる。ただし、広範囲領域の画像情報を取得するために画角は１８０度以上あることが好ましいが、１８０度以下でもかまわない。

　魚眼可視カメラを用いた場合、取得画像の周辺領域は中央部に比べて光量が不足するため、輝度が小さく算出される。そのため、不足分を補正した方がより正確に輝度分布を算出することが可能である。補正量は、カメラのレンズと受光素子の特性とに依存する。このため、部分領域毎の補正量が記載された補正データをカメラ毎に準備しておくと良い。補正データの算出方法は次のとおりである。魚眼可視カメラで撮影した魚眼可視画像から輝度分布を作成する。照明測定用に使用される輝度計または分光放射輝度計を用いて、魚眼可視画像に映し出された被写体の実測輝度を部分領域毎に測定する。補正データは、輝度分布と実測輝度との補正係数から算出することができる。

　図３は、人の向きと人の作業領域と人の視野領域との関係を示す図であり、天井に設置した可視カメラが撮影するカメラ視点可視画像の一部である。図３において、ｄ１はカメラ視点可視画像に映った人を示し、ｄ２で示す領域は人の作業領域、ｄ３で示す領域は人の視野領域を示し、ｄ４の矢印は人の向きを示す。人の作業領域としては、例えば、机上面などがある。ｄ１の黒い円形の領域は人の頭を示し、黒い円形の周辺のハッチングした領域が人の上半身、おもに腕を示す。

　次に、視点変換部４は、外部より人の視野領域を入力する（ステップＳ２）。例えば、室内空間に設置される机や椅子などの配置に基づいて人の位置と人の向きとを推定し、人の位置と人の向きとに基づいて人の視野領域を予め推定しておいてもよい。また、同じ空間を赤外線カメラなどで撮影した熱画像から人の位置を検出し、人の位置の情報に基づいて人の視野領域を推定してもよい。

　次に、視点変換部４は、カメラ視点可視画像の全領域のうち人の視野領域に相当する領域の可視画像を抽出する。そして、視点変換部４は、撮影視点がカメラ設置位置の視点から人の視点になるように、人の視野領域に相当する領域のカメラ視点可視画像から人視点可視画像へ視点変換処理を施し、画像変換する（ステップＳ３）。

　図４は、視点変換部４が行う画像変換処理の概念図である。図４（ａ）は、画角１８０度の場合のカメラ視点可視画像であり、撮影視点をカメラ設置位置の視点として撮影したカメラ視点可視画像である。図４（ａ）において、ｄ３で示す領域が図３で示した人の視野領域ｄ３に対応する。図４（ｂ）は、撮影視点がカメラ設置位置の視点から人の視点になるようにカメラ視点可視画像を画像変換した人視点可視画像である。図４（ａ）のｄ３で示す人の視野領域が、図４（ｂ）の全領域に相当する。視点変換部４は、カメラ視点可視画像からｄ３に相当する領域を切り出し、その後、撮影視点がカメラ設置位置から人の視点になるように、切り出した画像に座標変換処理を施す。座標変換処理によって、人の視野領域に相当する領域のカメラ視点可視画像から人視点可視画像へ視点変換処理を施すことができる。

　カメラ視点可視画像を構成する複数の部分領域毎に座標変換テーブルを予め保持しておき、座標変換テーブルを用いて座標変換処理は施しても良い。また、視野領域が矩形になるように視野領域の中心から周辺部にかけて滑らかに変形させて座標変換処理は施しても良い。なお、可視カメラ設置位置に奥行き情報を取得できるセンサを設置し、奥行き情報を用いて座標変換テーブルを作成してもよい。

　視点変換部４で画像変換された人視点可視画像は、輝度分布算出部５に入力される。輝度分布算出部５は、視点変換部４で画像変換された人視点可視画像と外部から入力される人視点可視画像を構成する部分領域毎の散乱特性とに基づいて視野領域内の輝度分布を算出する（ステップＳ４）。

　ここで、散乱特性について説明する。図５は、散乱特性を説明する説明図である。散乱特性には対象面（反射面）の特性に対応して三つの主要なタイプがある。一つ目は、図５（ａ）に示す全方向に均等に拡散する均等拡散反射面である。いずれの方向から見ても対象面の輝度は一定である。二つ目は、図５（ｂ）に示す鏡面である。対象面への入射角と同じ角度の反射角方向、すなわち、正反射方向から対象面を見た場合のみ光源と同じ輝度の光が入る。それ以外の方向から対象面を見ても光は入らない。三つ目は、図５（ｃ）に示す散乱面である。散乱面は均等拡散反射面と鏡面の両方の性質を持ち、正反射方向は輝度が高く、それ以外は均等拡散反射面に近い強度分布になる。

　次に、輝度分布を算出について説明する。可視画像の各画素はＲ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）の各信号の値を有している。まず、Ｒ、Ｇ、Ｂの各値から各画素の輝度を算出した輝度画像を生成する。輝度Ｙは、式（１）を用いて算出する。
　　　Ｙ＝０．２５７Ｒ＋０.５０４Ｇ＋０.０９８Ｂ＋１６　　・・・（１）
　なお、人視点可視画像の部分領域毎の平均輝度を算出して輝度分布としてもよい。

　続いて、散乱特性に基づき輝度を補正する。図６は、輝度分布の補正方法の説明図である。図６では、対象面の散乱特性と可視カメラと人の視点との関係を示している。図６の破線矢印は散乱特性の強度分布を示す。予め取得している対象面の散乱特性、または可視カメラにより測定し、推定した散乱特性を用いる。任意の視点Ｐからの輝度分布に変換する場合、散乱特性に基づいて可視カメラ方向の輝度Ａと視点方向の輝度Ｂとの比率である輝度比率Ｂ／Ａを算出し、補正係数として輝度比率を人視点可視画像から算出した部分領域毎の輝度に乗じることにより、より正確な任意の視点Ｐからの輝度分布を算出することができる。なお、カメラ視点可視画像の全領域を均等拡散反射として、輝度分布算出部５に散乱特性を出力する際は、補正係数（輝度比率）が１となる。

　可視カメラで撮影できる画像は、撮影時の露出の設定により、取得可能な輝度の範囲が限定される。また、各画素のＲ、Ｇ、Ｂ値の階調も２５６階調などに限定されているため、輝度を正しく測定するためには、露出の異なる可視画像を複数枚撮影し、合成することが必要である。この場合、可視画像取得部１は、可視カメラが異なる露出設定で撮影した複数枚の可視画像を取得する。視点変換部４は、各可視画像に対して視点変換の処理を施す。そして、輝度分布算出部５は、視点変換された各可視画像に対して輝度分布の算出と、散乱特性による補正とを施し、補正後の各輝度分布を足し合わせたものを視野領域内の輝度分布として調光制御部７へ出力する。

　調光制御部７は、輝度分布算出部５で算出された輝度分布に基づいて人の視野領域において人が快適と感じる照明空間が得られるように、室内空間の調光制御を行う。調光制御部７は、調光制御を行うにあたり、室内空間の天井、壁、柱などに設置された照明器具のうち調光する照明器具を特定する（ステップＳ５）。そして、調光制御部７は、特定された各照明器具の照度を個別に調整して、調光制御を行う（ステップＳ６）。

　図７は、本発明の実施の形態１に係る照明制御システムの別の例の構成を示すブロック図である。図７に示す照明制御システム１１０では、視野領域の輝度分布に基づいて調光制御を行うのではなく、視野領域の輝度分布に基づいて視野領域の明るさを推定し、視野領域の明るさに基づいて調光制御を行う構成となっている。

　図７において、明るさ推定部６は、輝度分布算出部５から入力された視野領域内の輝度分布に基づいて、室内空間の明るさを推定する。明るさ推定部６では、輝度分布から明るさを人視点可視画像の部分領域毎の輝度または人視点可視画像の全領域の輝度分布に対して算出する。明るさを示す指標は、例えば、平均輝度、平均照度、明るさ感などがある。明るさ感は、周辺輝度との対比が人の感じ方に及ぼす影響を考慮した明るさの指標であり、輝度分布に基づいて明るさを推定する方法は公知の技術を用いる。明るさ推定部６は、推定した明るさを調光制御部７に出力する。

　調光制御部７は、明るさ推定部６で算出された明るさに基づいて人の視野領域において人が快適と感じる照明空間が得られるように、室内空間の調光制御を行う。調光制御部７は、調光制御を行うにあたり、室内空間の天井、壁、柱などに設置された照明器具のうち調光する照明器具を特定する。そして、調光制御部７は、特定された各照明器具の照度を個別に調整して、調光制御を行う

　例えば、調光制御部７は、平均照度を用いて明るさを制御する場合には、人の視野領域に存在する、または、人の視野領域の周辺に存在する照明器具を制御対象とし、平均照度が所望の値に近づくように照明器具を調光する。そして、照明制御システム１１０において、明るさ推定部６が推定する明るさが所望の値になるまで、可視画像取得部１における可視画像の取得から調光制御部７における調光制御までの動作を繰り返す。所望の値は、例えば、作業領域が５００ルクス、作業領域以外の視野領域が３００ルクスなどである。作業領域がオフィスの机上面など、特定できる場合、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）照度基準を満たす照明環境を本発明の照明制御システムで提供することが可能である。

　なお、可視カメラは魚眼可視カメラでなく、通常の可視カメラでもよい。また、可視画像取得部１は複数台の可視カメラで取得した可視画像を合成し、より広い空間を撮像した可視画像を作成してもよい。

　また、可視カメラが撮影し出力する可視画像はカメラ内で画像処理された後の画像であることがあり、画像処理により輝度を著しく補正した場合には、正しく輝度を推定できないという問題がある。可視カメラを設置する前に、照明測定用に使用される輝度計あるいは分光放射輝度計を用いて被写体の輝度値を複数ポイントで測定し、可視カメラの画像処理特性を推定して、可視画像取得後に測定した輝度値を用いて、画像処理特性を逆補正して可視画像取得部１から出力してもよい。

　このように構成された本実施の形態に係る照明制御システムでは、カメラ視点可視画像から人視点可視画像へ画像変換し、この人視点可視画像に基づいて輝度分布や明るさを推定するため、照度センサを用いて室内空間の明るさを推定するよりも、少ないセンサで室内空間の明るさを推定できる。そして、現在の明るさに基づいて調光制御を行うことで、人にとって快適な照明空間を提供できるという効果が得られる。また、昼光が室内空間内に入射した場合に関しても、同様に現在の明るさに基づき照明を調光することで、指定した照明環境を提供できるという効果が得られる。

実施の形態２．
　図８は、本発明を実施するための実施の形態２に係る照明制御システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る照明制御システム２００は、可視画像取得部１と、人位置・向き検出部２と、視野領域推定部３と、視点変換部４と、輝度分布算出部５と、調光制御部７とを備えている。本実施の形態では、人位置・向き検出部２と、視野領域推定部３とを備え、可視画像取得部１が取得する可視画像から人の視野領域を推定し、推定した人の視野領域を視点変換部４へ入力する点が実施の形態１と異なる。

　まず、本実施の形態に係る照明制御システムの構成について説明する。実施の形態１と同様に、室内空間を俯瞰できる位置、例えば、天井、柱、または壁に室内空間の可視画像を撮影する可視カメラ（図示しない）を設置する。可視カメラは、室内空間を撮影し、撮影した可視画像を撮影時刻とともに可視画像取得部１に出力する。可視画像取得部１は、取得したカメラ視点可視画像を撮影時刻とともに人位置・向き検出部２と視点変換部４とへ出力する。

　人位置・向き検出部２は、可視画像取得部１からカメラ視点可視画像が入力され、カメラ視点可視画像から、室内空間に在室している人の位置と人の向きとを検出する。

　視野領域推定部３は、人位置・向き検出部２から入力されたカメラ視点可視画像と、人位置・向き検出部２が検出した人の位置と人の向きとに基づいて人の視野領域を推定し、カメラ視点可視画像における視野領域を視点変換部４へ出力する。

　視点変換部４は、可視画像取得部１からカメラ視点可視画像を入力し、視野領域推定部３から在室者である人の視野領域を入力する。視点変換部４は、カメラ視点可視画像の全領域のうち人の視野領域に相当する領域の可視画像を抽出するとともに、撮影視点がカメラ設置位置の視点から人の視点になるように、人の視野領域に相当する領域のカメラ視点可視画像から人視点可視画像へ視点変換処理を施し、画像変換する。つまり、視点変換部４は、カメラ視点可視画像を人の視野領域における人視点可視画像に画像変換する。視点変換部４は、画像変換後の人視点可視画像を輝度分布算出部５に出力する。

　輝度分布算出部５は、視点変換部４から入力された人視点可視画像に基づいて視野領域内の輝度分布を算出し、外部から入力された人視点可視画像を構成する部分領域毎の散乱特性と視点変換部４から入力された人視点可視画像内の部分領域毎の視点方向とに基づいて視野領域内の輝度分布を補正する。輝度分布算出部５は、補正後の視野領域内の輝度分布を調光制御部７へ出力する。調光制御部７は、輝度分布算出部５から入力された輝度分布に基づいて照明器具の調光を制御する。

　次に、動作について説明する。可視カメラによって現在のカメラ視点可視画像が撮影される。可視画像取得部１は、可視カメラによって撮影されたカメラ視点可視画像を取得する。まず、カメラ視点可視画像は人位置・向き検出部２に入力される。人位置・向き検出部２は、カメラ視点可視画像に基づいて人を検出する。画像から人を検出する方法は公知の技術を用いる。例えば、人の形状のパターン画像をデータベースとして保持しておき、パターンマッチングすることで画像から人を検出することは可能である。ただし、可視カメラは室内空間を俯瞰できる位置に設置されているため、可視画像に人が映っていても、その人の顔が認識できる解像度で映っている場合は少ない。そのため、頭と体の上半身を柱もしくは壁の高い位置（人の身長よりも高い位置）または天井から見た場合の形状をパターン画像として使用する。人位置・向き検出部２は、カメラ視点可視画像から人を検出されると、検出した人が映っている領域に含まれる一点の座標を人の位置として検出する。例えば、頭の中心の座標を人の位置として検出する。可視カメラには、一般的に魚眼レンズといわれる画角１８０度以上のレンズを搭載した画角の広い魚眼可視カメラを用いる。ただし、広範囲領域の画像情報を取得するために画角は１８０度以上あることが好ましいが、１８０度以下でもかまわない。

　続いて、人位置・向き検出部２で人の向きを検出する。カメラ視点可視画像に映った人ｄ１、人の作業領域ｄ２、人の視野領域ｄ３、人の向きｄ４については図３に示したとおりである。人は手を使って作業をするとき、頭より前に腕があるため、頭と腕の位置関係より人の向きを特定できる。これを利用して人位置・向き検出部２は人の向きであるｄ４を検出する。人の向きは、人の位置の座標からのベクトルで表現する。人位置・向き検出部２で検出された人の位置と人の向きと、可視画像取得部１から人位置・向き検出部２に入力されたカメラ視点可視画像とが視野領域推定部３に入力される。

　視野領域推定部３は、カメラ視点可視画像から図３のｄ３に示す人の視野領域を推定する。人が見ている領域、つまり人の視野に入る領域を人の視野領域とする。人の視野領域は、人が向いている方向であるｄ４を中心とした水平方向に約１８０度の領域である。人の視野領域は、人の視界を遮る高さのパーティションや棚などの障害物がない限り、人の位置から人が向いている方向のカメラ視点可視画像に映っている領域が視野領域に含まれる。また、カメラ視点可視画像における人の位置によっては、人の位置を視点とした場合に視野領域が半円状になるような画像変換を施してもよい。

　視野領域推定部３で推定された人の視野領域は、視点変換部４に入力される。視点変換部４に入力される視野領域は、カメラ視点可視画像における人の視野領域に相当する領域である。視点変換部４では、まず、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像の全領域のうち人の視野領域に相当する領域の可視画像を抽出する。次に、撮影視点がカメラ設置位置の視点から人の視点になるように、人の視野領域に相当する領域のカメラ視点可視画像から人視点可視画像へ画像変換する。

　実施の形態１において説明した図３に示したｄ３が、視野領域推定部３が推定した人の視野領域を示す。視点変換部４は、カメラ視点可視画像からｄ３に相当する領域を切り出し、その後、撮影視点がカメラ設置位置から人の視点になるように、切り出した画像に座標変換処理を施す。座標変換処理によって、人の視野領域に相当する領域のカメラ視点可視画像から人視点可視画像へ視点変換処理を施すことができる。

　視点変換部４で画像変換された人視点可視画像は、輝度分布算出部５に入力される。輝度分布算出部５は、視点変換部４で画像変換された人視点可視画像から視野領域内の輝度分布を算出する。具体的には、可視画像の各画素はＲ、Ｇ、Ｂの各信号の値を有し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各値から各画素の輝度を算出した輝度画像を生成する。

　輝度分布算出部５は、視点変換部４で画像変換された人視点可視画像と外部から入力される人視点可視画像を構成する部分領域毎の散乱特性とに基づいて視野領域内の輝度分布を算出する。輝度分布の算出方法については、実施の形態１で説明した内容と同じである。輝度分布算出部５は、視野領域内の輝度分布を調光制御部７へ出力する。

　調光制御部７は、輝度分布算出部５で算出された輝度分布に基づいて人の視野領域において人が快適と感じる照明空間が得られるように、室内空間の調光制御を行う。調光制御部７は、調光制御を行うにあたり、室内空間の天井、壁、柱などに設置された照明器具のうち調光する照明器具を特定する。そして、調光制御部７は、特定された各照明器具の照度を個別に調整して、調光制御を行う。

　図９は、本発明の実施の形態２に係る照明制御システムの別の例の構成を示すブロック図である。図９に示す照明制御システム２１０では、視野領域の輝度分布に基づいて調光制御を行うのではなく、視野領域の輝度分布に基づいて視野領域の明るさを推定し、視野領域の明るさに基づいて調光制御を行う構成となっている。

　図９において、明るさ推定部６は、輝度分布算出部５から入力された視野領域内の輝度分布に基づいて、室内空間の明るさを推定する。明るさ推定部６では、輝度分布から明るさを人視点可視画像の部分領域毎の輝度または人視点可視画像の全領域の輝度分布に対して算出する。明るさを示す指標は、例えば、平均輝度、平均照度、明るさ感などがある。明るさ感は、周辺輝度との対比が人の感じ方に及ぼす影響を考慮した明るさの指標であり、輝度分布に基づいて明るさを推定する方法は公知の技術を用いる。この場合、異なる露出設定で撮影された複数の輝度分布が必要になるため、可視カメラで可視画像を撮影する際に、撮影時の露出を変えておくとよい。明るさ推定部６は、推定した明るさを調光制御部７に出力する。

　例えば、調光制御部７は、平均照度を用いて明るさを制御する場合には、人の視野領域に存在する、または、人の視野領域の周辺に存在する照明器具を制御対象とし、平均照度が所望の値に近づくように照明器具を調光する。そして、照明制御システム２１０において、明るさ推定部６が推定する明るさが所望の値になるまで、可視画像取得部１における可視画像の取得から調光制御部７における調光制御までの動作を繰り返す。所望の値は、例えば、作業領域が５００ルクス、作業領域以外の視野領域が３００ルクスなどである。作業領域がオフィスの机上面など、特定できる場合、ＪＩＳ照度基準を満たす照明環境を本発明の照明制御システムで提供することが可能である。

　また、可視カメラが撮影し、出力する可視画像はカメラ内で画像処理された後の画像であることがあり、画像処理により輝度を著しく補正した場合には、正しく輝度を推定できないという問題がある。可視カメラを設置する前に、照明測定用に使用される輝度計あるいは分光放射輝度計を用いて被写体の輝度値を複数ポイントで測定し、可視カメラの画像処理特性を推定して、可視画像取得後に測定した輝度値を用いて、画像処理特性を逆補正して可視画像取得部１から出力してもよい。

　このように構成された本実施の形態に係る照明制御システムでは、カメラ視点可視画像から人視点可視画像に画像変換し、この人視点可視画像に基づいて輝度分布や明るさを推定するため、照度センサを用いて室内空間の明るさを推定するよりも、少ないセンサで室内空間の明るさを推定できる。そして、現在の明るさに基づいて調光制御を行うことで、人にとって快適な照明空間を提供できるという効果が得られる。また、昼光が室内空間内に入射した場合に関しても、同様に現在の明るさに基づき照明を調光することで、指定した照明環境を提供できるという効果が得られる。

　また、可視画像から人の位置と人の向きとを検出するため、人の視野領域が推定できる。また、可視カメラ設置位置視点の画像を人視点の画像に変換してから輝度分布や明るさを推定するため、人が感じている明るさをより正確に推定できるとともに、室内空間に在室している人が感じる明るさに基づいて調光制御を行うことで、人にとって快適な照明空間を提供できるという効果が得られる。また、昼光が室内空間内に入射した場合に関しても、現在在室している人が感じる明るさに基づいて照明を調光することで、所望の照明環境を提供できるという効果が得られる。

実施の形態３．
　図１０は、本発明を実施するための実施の形態３に係る照明制御システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る照明制御システム３００は、可視画像取得部１と、人位置・向き検出部２ａと、視野領域推定部３、視点変換部４と、輝度分布算出部５と、調光制御部７と、画像蓄積部８と、散乱特性推定部９と、第二視点変換部１４とを備えている。画像蓄積部８と散乱特性推定部９と第二視点変換部１４とを備える点が実施の形態２と異なる。

　まず、本実施の形態に係る照明制御システムの構成について説明する。室内空間を俯瞰できる位置、例えば、天井、柱、または壁に室内空間の可視画像を撮影する可視カメラ（図示しない）を設置する。可視カメラは、室内空間を撮影し、撮影した可視画像を撮影時刻とともに可視画像取得部１に出力する。可視画像取得部１は、取得したカメラ視点可視画像を撮影時刻とともに人位置・向き検出部２ａと視点変換部４と画像蓄積部８と散乱特性推定部９とへ出力する。

　画像蓄積部８は、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像とそのカメラ視点可視画像の撮影時刻とを蓄積する。画像蓄積部８は、人位置・向き検出部２ａが指定した撮影時刻のカメラ視点可視画像を人位置・向き検出部２ａへ出力する。また、画像蓄積部８は、散乱特性推定部９が指定した撮影時刻のカメラ視点可視画像を散乱特性推定部９へ出力する。

　人位置・向き検出部２ａは、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像と、画像蓄積部８に蓄積されたカメラ視点可視画像とから、室内空間に在室している人の位置と人の向きとを検出する。可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像と、在室者である人の位置と人の向きとを視野領域推定部３へ出力する。

　視野領域推定部３は、人位置・向き検出部２ａから入力されたカメラ視点可視画像と、人位置・向き検出部２ａが検出したカメラ視点可視画像における人の位置と人の向きとに基づいて人の視野領域を推定し、カメラ視点可視画像における視野領域を視点変換部４へ出力する。

　散乱特性推定部９は、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像と、画像蓄積部８に蓄積されたカメラ視点可視画像との中から撮影時刻が異なる複数のカメラ視点可視画像を抽出し、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像を構成する複数の部分領域毎に散乱特性を推定する。そして、第二視点変換部１４にてカメラ視点可視画像から人視点可視画像へ視点変換処理を施した散乱特性を、輝度分布算出部５へ出力する。

　輝度分布算出部５は、視点変換部４から入力された人視点可視画像に基づいて視野領域内の輝度分布を算出し、第二視点変換部１４から入力された人視点可視画像を構成する部分領域毎の散乱特性と視点変換部４から入力された人視点可視画像内の部分領域毎の視点方向とに基づいて視野領域内の輝度分布を補正する。補正後の視野領域内の輝度分布を調光制御部７へ出力する。調光制御部７は、輝度分布算出部５から入力された輝度分布に基づいて照明器具の調光を制御する。

　次に、動作について説明する。本実施の形態における構成要素のうち、実施の形態２と同じ符号を付した可視画像取得部１と、視野領域推定部３と、視点変換部４と、輝度分布算出部５と、調光制御部７は、それぞれ実施の形態２と同様の動作をするため、本実施の形態では説明を省略する。

　可視カメラによって現在のカメラ視点可視画像が撮影される。可視画像取得部１は、可視カメラによって撮影されたカメラ視点可視画像を取得する。可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像は撮影時刻とともに画像蓄積部８に入力される。画像蓄積部８は、カメラ視点可視画像と撮影時刻とを蓄積する。画像蓄積部８は、人位置・向き検出部２ａから、人位置・向き検出部２ａが指定した撮影時刻のカメラ視点可視画像の出力要求を受けた場合、該当する撮影時刻のカメラ視点可視画像を位置・向き検出部２ａへ出力する。また、画像蓄積部８は、散乱特性推定部９から、散乱特性推定部９が指定した撮影時刻のカメラ視点可視画像の出力要求を受けた場合、該当する撮影時刻のカメラ視点可視画像を散乱特性推定部９へ出力する。

　人位置・向き検出部２ａは、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像と、画像蓄積部８に蓄積されたカメラ視点可視画像とに基づいて、在室している人の位置と人の向きとを検出する。人位置・向き検出部２ａは、画像蓄積部８に対して、可視画像取得部１が取得した撮影時刻より数分ないし数十分前が撮影時刻であるカメラ視点可視画像の出力を要求する。人位置・向き検出部２ａは、２枚のカメラ視点可視画像の差分値を算出する。差分値が周辺画素より大きい領域を人として検出し、その領域内の一点の座標を人の位置とする。人の向きの検出方法は、実施の形態２の人位置・向き検出部２が行う検出方法と同様の方法を用いる。また、視野領域を推定方法についても、実施の形態２の視野領域推定部３が行う推定方法と同様の方法を用いる。

　散乱特性推定部９は、撮影時刻が異なる複数枚のカメラ視点可視画像を用いて、カメラ視点可視画像を構成する部分領域毎に、映し出された被写体の散乱特性を推定する。まず、散乱特性推定部９は、画像蓄積部８に対して光源の位置が異なる撮影時刻のカメラ視点可視画像の出力を要求する。光源の位置が異なる撮影時刻とは、例えば、光源を昼光とする場合には、日の出時刻から日没時刻までの一定時間毎の時刻である。また、室内に設置された照明器具を光源とする場合には、被写体に当たる光の角度が異なる照明器具の点灯時刻である。なお、カメラ視点可視画像の枚数は多い方がより正確に散乱特性を推定することが可能である。

　図１１に異なる対象面における散乱特性を説明する説明図を示す。図１１を用いて、散乱特性の推定方法を説明する。図１１の各図は、対象面で反射した光源からの光を可視カメラで撮影した場合、可視カメラに入る光の輝度を示している。図の破線矢印は散乱特性の強度分布を表す。図１１の（ａ１）と（ａ２）と（ａ３）、（ｂ１）と（ｂ２）と（ｂ３）、（ｃ１）と（ｃ２）と（ｃ３）はそれぞれ、同じ対象面である。

　図１１の（ａ１）と（ａ２）と（ａ３）の対象面は、光源の位置に依存せず、可視カメラに入る輝度は一定である。このとき、対象面の散乱特性は均等拡散反射面であると推定する。図１１の（ｂ１）と（ｂ２）と（ｂ３）の対象面は、（ｂ２）の場合のみ可視カメラに光が入る。このとき、対象面の散乱特性は、ある特定の方向のみに光を反射する鏡面であると推定し、正反射する方向とともに散乱特性として散乱特性推定部９内に記憶する。図１１の（ｃ１）と（ｃ２）と（ｃ３）の対象面は、光源の位置により、可視カメラが捕らえる輝度が異なる。このとき、対象面は散乱面と推定し、光源の入射方向と可視カメラの取得される輝度に基づいて、対象面の反射特性（光を反射する方向と反射光の強度分布）を生成し、散乱特性として散乱特性推定部９内に記憶する。

　なお、散乱特性推定部９は、散乱特性を推定せずに、カメラ視点可視画像の全領域を均等拡散反射面として、輝度分布算出部５に散乱特性を出力しても良い。

　なお、散乱特性は物体の材質により決定されるものであるため、散乱特性推定部９は、可視カメラが撮影する室内空間に設置された物品が変化しない場合には、散乱特性は変化しない。そのため、散乱特性推定部９は、一旦、カメラ視点可視画像の全領域の散乱特性を推定し、これを蓄積しておくことによって、可視画像取得部１からカメラ視点画像が入力される度に散乱特性を推定する必要はない。なお、カメラ視点可視画像の全領域を均等拡散反射として、輝度分布算出部５に散乱特性を出力する際は、補正係数（輝度比率）が１となる。

　なお、散乱特性推定部９は、カメラ視点可視画像の全領域について、部分領域毎に散乱特性を推定しているが、これに限らず、視野領域推定部３より視野領域を取得し、視野領域についてのみ散乱特性を推定してもよい。ただし、この場合、可視画像取得部１からカメラ視点可視画像が入力される度に毎回散乱特性を推定する必要がある。散乱特性推定部９で推定した散乱特性は、第二視点変換部１４にてカメラ視点可視画像から人視点可視画像へ視点変換処理を施して、輝度分布算出部５へ出力される。第二視点変換部１４における視点変換処理については、視点変換部４と同じである。

　また、散乱特性推定部９は、室内空間に複数箇所に設置された照明器具の配光、光束量をデータベース化した上で、調光制御部７に指令して各照明器具を個別点灯させることにより、各照明器具と対象面から反射した光の強度を取得する。そして、散乱特性推定部９は、照明器具、対象面、および可視画像取得部１の位置関係から、対象面に入射する角度および出射角度を推定し、図６に示すような散乱特性を推定することもできる。その際には、照明器具から出射される光束量の精度を高めるため、光センサを配置しているとさらに好ましい。ここで、対象面は例えば机上面である。

　輝度分布算出部５は、視点変換部４から入力された人視点可視画像と散乱特性推定部９から入力された人視点可視画像を構成する部分領域毎の散乱特性とに基づいて視野領域内の輝度分布を算出し、調光制御部７へ出力する。調光制御部７は、輝度分布算出部５から入力された輝度分布に基づいて照明器具の調光を制御する。

　図１２は、本発明の実施の形態３に係る照明制御システムの別の例の構成を示すブロック図である。図１２に示す照明制御システム３１０では、視野領域の輝度分布に基づいて調光制御を行うのではなく、視野領域の輝度分布に基づいて視野領域の明るさを推定し、視野領域の明るさに基づいて調光制御を行う構成となっている。明るさ推定部６を追加し、散乱特性推定部９を散乱特性・反射率推定部１９を変更する構成となっている。

　散乱特性・反射率推定部１９は、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像と、画像蓄積部８に蓄積されたカメラ視点可視画像との中から撮影時刻が異なる複数のカメラ視点可視画像を抽出し、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像を構成する複数の部分領域毎に散乱特性および反射率を推定する。そして、第二視点変換部１４は、散乱特性に対してカメラ視点可視画像から人視点可視画像へ視点変換処理を施し、視点変換処理を施した散乱特性を輝度分布算出部５へ出力する。また、第二視点変換部１４は、反射率に対してカメラ視点可視画像から人視点可視画像へ視点変換処理を施し、視点変換処理を施した反射率を明るさ推定部６へ出力する。

　図１２において、明るさ推定部６は、輝度分布算出部５から入力された視野領域内の輝度分布に基づいて、室内空間の明るさを推定する。明るさ推定部６では、輝度分布から明るさを人視点可視画像の部分領域毎の輝度または人視点可視画像の全領域の輝度分布に対して算出する。明るさを示す指標は、例えば、平均輝度、平均照度、明るさ感などがある。明るさ感は、周辺輝度との対比が人の感じ方に及ぼす影響を考慮した明るさの指標であり、輝度分布に基づいて明るさを推定する方法は公知の技術を用いる。明るさ推定部６は、推定した明るさを調光制御部７に出力する。

　調光制御部７は、明るさ推定部６で算出された明るさに基づいて人の視野領域において人が快適と感じる照明空間が得られるように、室内空間の調光制御を行う。調光制御部７は、調光制御を行うにあたり、室内空間の天井、壁、柱などに設置された照明器具のうち調光する照明器具を特定する。そして、調光制御部７は、特定された各照明器具の照度を個別に調整して、調光制御を行う。

　なお、本実施の形態においては、人位置・向き検出部２ａと視野領域推定部３とによって、人の視野領域を推定しているが、実施の形態１と同様に、外部から在室者である人の視野領域を入力してもよい。

　このように構成された実施の形態に係る照明制御システムでは、可視画像を蓄積する画像蓄積部８を備えるため、撮影時刻が異なる複数枚のカメラ視点可視画像を用いて部分領域毎の散乱特性を推定することが可能になる。このため、予め室内空間の部分領域毎の散乱特性を計測しデータベースとして保持したり、室内空間に設置される机、棚等の備品が変更になる度に散乱特性を計測し直したりする必要がなくなるという効果が得られる。

　また、散乱特性・反射率推定部１９は、室内空間に複数箇所に設置された照明器具の配光、光束量をデータベース化した上で、調光制御部７に指令して各照明器具を個別点灯させることにより、各照明器具と対象面から反射した光の強度を取得する。そして、散乱特性・反射率推定部１９は、照明器具、対象面、および可視画像取得部１の位置関係から、対象面に入射する角度および出射角度を推定し、図６に示すような散乱特性を推定することができる。この結果、予め空間の部分領域毎の散乱特性と反射率を計測しデータベースとして保持する必要がなくなる効果が得られる。さらに、深夜等の人が居ない時間帯に散乱特性と反射率とを推定することにより、効率的に補正を行うことが可能となる。

　また、実施の形態に係る照明制御システムでは、複数枚の可視画像を用いて人の位置または人の向きをより正確に検出できるという効果が得られる。

実施の形態４．
　図１３は、本発明を実施するための実施の形態４に係る照明制御システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る照明制御システム４００は、可視画像取得部１と、視点変更部２４と、輝度分布算出部５ａと、明るさ推定部６ａと、調光制御部７と、画像蓄積部８と、反射率推定部２９とを備えている。本実施の形態は、明るさ推定部６ａを備えた点、人位置・向き検出部２ａと視野領域推定部３と第二視点変更部２４とを備えない点が、視点変換部４の代わりに視点変更部２４に置き換え、散乱特性９の代わりに反射率推定部２９に置き換えた点が実施の形態３と異なる。

　まず、本実施の形態に係る照明制御システムの構成について説明する。室内空間を俯瞰できる位置、例えば、天井、柱、または壁に室内空間の可視画像を撮影する可視カメラ（図示しない）を設置する。可視カメラは、室内空間を撮影し、撮影した可視画像を撮影時刻とともに可視画像取得部１に出力する。可視画像取得部１は、取得したカメラ視点可視画像を撮影時刻とともに視点変更部２４と画像蓄積部８とに送る。画像蓄積部８は、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像とそのカメラ視点可視画像の撮影時刻とを蓄積する。画像蓄積部８は、反射率推定部２９が指定した撮影時刻のカメラ視点可視画像を反射率推定部２９に出力する。

　視点変更部２４は、可視画像取得部１からカメラ視点可視画像を入力し、カメラ視点可視画像における作業領域を外部入力する。視点変更部２４は、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像から、外部入力されたカメラ視点可視画像における作業領域に相当する領域（図３のｄ２に対応する領域）の可視画像を抽出する。この可視画像は、カメラ視点可視画像から人の視野内の作業領域に対応する領域の画像を切り出した画像（以下、作業領域可視画像と称す）である。視点変更部２４は抽出後の作業領域可視画像を輝度分布算出部５ａに出力する。

　輝度分布算出部５ａは、視点変更部２４から入力された作業領域可視画像に基づいて作業領域内の輝度分布を算出し、算出した輝度分布を明るさ推定部６ａに出力する。

　反射率推定部２９は、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像と、画像蓄積部８に蓄積されたカメラ視点可視画像との中から撮影時刻が異なる複数のカメラ視点可視画像を抽出し、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像を構成する複数の部分領域毎に反射率を推定する。

　明るさ推定部６ａは、輝度分布算出部５ａから入力された作業領域内の輝度分布と、反射率推定部２９から入力されたカメラ視点可視画像を構成する部分領域毎の反射率とに基づいて、室内空間の明るさを推定し、推定した明るさを調光制御部７に出力する。調光制御部７は、明るさ推定部６ａから入力された明るさに基づいて照明器具の調光を制御する。

　次に、動作について説明する。本実施の形態における構成要素のうち、実施の形態３と同じ符号を付した可視画像取得部１と、調光制御部７と、画像蓄積部８とは、それぞれ実施の形態３と同様の動作をするため、本実施の形態では説明を省略する。本実施の形態における視点変更部２４は、実施の形態３における視点変換部４のように、視点変換処理は行わず、外部から入力された作業領域の抽出処理のみを実施する。

　本実施の形態における輝度分布算出部５ａは、散乱特性が入力されない点が実施の形態３における輝度分布算出部５と異なる。このため、輝度分布算出部５ａは、実施の形態３における輝度分布算出部５が行う算出方法と同様の方法で、視点変更部２４から入力された作業領域可視画像から輝度分布を算出するが、散乱特性による輝度分布の補正処理は行わない。

　反射率推定部２９は、散乱特性ではなく、カメラ視点可視画像内の部分領域毎の反射率を推定する。反射率は、光源の輝度に対する可視カメラの受光輝度である。可視カメラの受光輝度は、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像の各画素値の輝度であり、輝度分布算出部５ａが行う算出方法と同様の方法を用いて算出する。一方、光源の輝度は、光源の輝度を測定する輝度センサを別途設けて測定する必要があり、この測定値を光源の輝度として反射率の算出に使用する。算出されたカメラ視点可視画像の反射率は明るさ推定部６ａに入力される。

　明るさ推定部６ａは、輝度分布算出部５ａで算出された輝度分布と反射率推定部２９で推定された反射率から、明るさとしての照度を推定する。反射率推定部２９から出力される反射率はカメラ視点可視画像の全領域の反射率であり、輝度分布算出部５ａから入力される輝度分布はカメラ視点可視画像のうち作業領域に相当する領域のカメラ視点可視画像であるため、対象領域が異なる。このため、明るさ推定部６ａにおいて照度を算出する際は、対象領域を同じにする必要がある。したがって、反射率推定部２９から出力されたカメラ視点可視画像の反射率分布から作業領域に相当する領域を抽出してから、照度を算出する。照度Ｅは、反射率をρ、輝度をＬとして、式（２）を用いて算出できる。
　　　Ｅ＝π／ρ×Ｌ　　・・・（２）

　明るさ推定部６ａで算出された照度は調光制御部７に入力される。調光制御部７は、人の視野領域において人が快適と感じる照明空間が得られるように、明るさ推定部６で算出された照度が所望の値になるよう照明器具の調光を制御する。調光制御部７は、調光制御を行うにあたり、室内空間の天井、壁、柱などに設置された照明器具のうち調光する照明器具を特定する。そして、調光制御部７は、特定された各照明器具の照度を個別に調整して、調光制御を行う

　なお、視点変更部２４に入力される作業領域は、在室している人の作業領域、例えば、作業机の領域であってもよい。この場合、本実施の形態に係る照明制御システムによって、机上面を所望の照明環境に出来るという効果が得られる。在室者の明るさの感じ方に関わらず、ＪＩＳ規格で定められた照度基準があり、明るさ推定部６ａで輝度分布から推定する明るさを平均照度すると、机上面を照度基準以上の照明環境に保つ照明制御システムを提供できる。

　このように構成された実施の形態に係る照明制御システムでは、可視画像を蓄積する画像蓄積部８を備えるため、撮影時刻が異なる複数枚のカメラ視点可視画像を用いて部分領域毎反射率を推定することが可能になる。このため、予め室内空間の部分領域毎の反射率を計測しデータベースとして保持したり、室内空間に設置される机、棚等の備品が変更になる度に反射率を計測し直したりする必要がなくなるという効果が得られる。

実施の形態５．
　図１４は、この発明を実施するための実施の形態５に係る照明制御システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る照明制御システム５００は、可視画像取得部１と、人位置・向き検出部２ａと、視野領域推定部３ａと、視点変換部４と、輝度分布算出部５と、明るさ推定部６ａと、調光制御部７と、画像蓄積部８と、散乱特性・反射率推定部１９と、パーティション位置推定部１０とを備えている。パーティション位置推定部１０を備える点が実施の形態３の別の例と異なる。

　まず、本実施の形態に係る照明制御システムの構成について説明する。室内空間を俯瞰できる位置、例えば、天井、柱、または壁に室内空間の可視画像を撮影する可視カメラ（図示しない）を設置する。可視カメラは、室内空間を撮影し、撮影した可視画像を撮影時刻とともに可視画像取得部１に出力する。可視画像取得部１は、取得したカメラ視点可視画像を撮影時刻とともに人位置・向き検出部２ａと視点変換部４と画像蓄積部８と散乱特性・反射率推定部１９とパーティション位置推定部１０とへ出力する。

　画像蓄積部８は、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像とそのカメラ視点可視画像の撮影時刻とを蓄積する。画像蓄積部８は、人位置・向き検出部２が指定した撮影時刻のカメラ視点可視画像を人位置・向き検出部２ａへ出力する。また、画像蓄積部８は、散乱特性・反射率推定部１９が指定した撮影時刻のカメラ視点可視画像を散乱特性・反射率推定部１９へ出力する。また、画像蓄積部８は、パーティション位置推定部１０が指定した撮影時刻のカメラ視点可視画像をパーティション位置推定部１０へ出力する。

　人位置・向き検出部２ａは、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像と、画像蓄積部８に蓄積されたカメラ視点可視画像とから、室内空間に在室している人の位置と人の向きとを検出する。可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像と、在室者である人の位置と人の向きとを視野領域推定部３ａへ出力する。

　パーティション位置推定部１０は、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像と、画像蓄積部８に蓄積されたカメラ視点可視画像との中から撮影時刻が異なる複数のカメラ視点可視画像を抽出し、撮影時刻が異なる複数のカメラ視点可視画像に基づいて室内に配置されるパーティションの位置を推定し、視野領域推定部３ａに出力する。

　視野領域推定部３ａは、人位置・向き検出部２ａから入力されたカメラ視点可視画像と、位置・向き検出部２ａが検出したカメラ視点可視画像における人の位置と人の向きと、パーティション位置推定部１０から入力されたパーティションの位置とに基づいて人の視野領域を推定し、カメラ視点可視画像における視野領域を視点変換部４へ出力する。

　散乱特性・反射率推定部１９は、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像と、画像蓄積部８に蓄積されたカメラ視点可視画像との中から撮影時刻が異なる複数のカメラ視点可視画像を抽出し、可視画像取得部１が取得したカメラ視点可視画像を構成する複数の部分領域毎に散乱特性および反射率を推定する。そして、第二視点変換部１４は、散乱特性に対してカメラ視点可視画像から人視点可視画像へ視点変換処理を施し、視点変換処理を施した散乱特性を輝度分布算出部５へ出力する。また、第二視点変換部１４は、反射率に対してカメラ視点可視画像から人視点可視画像へ視点変換処理を施し、視点変換処理を施した反射率を明るさ推定部６ａへ出力する。

　輝度分布算出部５は、視点変換部４から入力された人視点可視画像に基づいて視野領域内の輝度分布を算出し、第二視点変換部１４から入力された人視点可視画像を構成する部分領域毎の散乱特性と視点変換部４から入力された人視点可視画像内の部分領域毎の視点方向とに基づいて視野領域内の輝度分布を補正する。補正後の視野領域内の輝度分布を明るさ推定部６ａへ出力する。

　明るさ推定部６ａは、輝度分布算出部５から入力された視野領域内の輝度分布と、第二視点変換部１４から入力された人視点可視画像における部分領域毎の反射率とに基づいて空間の明るさを推定し、推定した明るさを調光制御部７に出力する。調光制御部７は、明るさ推定部６ａから入力された明るさに基づいて照明器具の調光を制御する。

　なお、図１５に示す照明制御システム５１０のように、明るさ推定部６ａを使用せず、輝度分布算出部５で算出された視野領域内の輝度分布を調光制御部７に出力してもよい。この場合、調光制御部７は、輝度分布算出部５から入力された輝度分布に基づいて照明器具の調光を制御する。

　次に、動作について説明する。図１６は、本発明の実施の形態５に係る照明制御システムの動作を説明するフローチャートである。まず、可視カメラによって現在のカメラ視点可視画像が撮影される。可視画像取得部１は、可視カメラによって撮影されたカメラ視点可視画像を取得する。可視画像取得部１から現在のカメラ視点可視画像が、パーティション位置推定部１０に入力される（ステップＳ１１）。パーティション位置推定部１０では、ステップＳ１２からステップＳ１５までの処理が行われる。

　現在のカメラ視点可視画像と別日同時刻のカメラ視点可視画像とを用いて、各画像のエッジを抽出する（ステップＳ１２）。次に、パーティションの位置に変更があったか否かを判断する（ステップＳ１３）。２つの画像のエッジの差分値が所定の閾値を上回った場合、可視カメラが撮影した物体が大きく移動した、すなわち、室内空間のレイアウトが変更され、パーティションの位置に変更があったと判断して、ステップＳ１４に進む。一方、エッジの差分値が所定の閾値以下であった場合、パーティションの位置に変更はなかったと判断してステップＳ１６に進む。

　カメラ視点可視画像におけるパーティションの位置を推定する（ステップＳ１４）。パーティションの位置の推定方法については、後で説明する。ステップＳ１４で推定したパーティションの位置を保存し（ステップＳ１５）、ステップＳ１６に進む。

　散乱特性・反射率推定部１９では、ステップＳ１６からステップＳ１９までの処理が行われる。現在のカメラ視点可視画像と同日の別時間帯に撮影された部分領域毎のカメラ視点可視画像の差分を算出する（ステップＳ１６）。そして、ステップＳ１６で算出した部分領域毎のカメラ視点可視画像の差分の傾向を見て、散乱特性と反射率とに変更があるか否かを判定する（ステップＳ１７）。特定の領域だけ極端に差分が大きい場合に、ステップＳ１８に進み、散乱特性と反射率とに変更があったと推定し（ステップＳ１８）、推定した散乱特性と反射率とを保存する（ステップＳ１９）。ステップＳ１７で散乱特性と反射率とに変更がないと判定した場合には、ステップＳ２０に進む、なお、散乱特性と反射率との変更は、カメラ可視画像の差分値を用いて判定する例を説明したが、ステップＳ１３と同様にエッジの差分値を用いて判定してもいい。

　人位置・向き検出部２ａでは、現時刻のカメラ視点可視画像と数分または数十分前のカメラ視点可視画像とから、人の位置と人の向きとを検出する（ステップＳ２０）。視野領域推定部３ａでは、人の視野領域を推定する（ステップＳ２１）。なお、パーティションの位置が人の視野領域内にある場合には、パーティションの高さに応じて、視野領域を補正する。例えば、パーティションが人の目線より高いと推定される場合には、パーティションの向こう側は人から見えないため、人の視野領域のうち、パーティションを隔てて人の位置の反対側は人の視野領域から除外する。パーティションが人の目線より低い場合であっても、人の視野領域のうち、パーティションを隔てて人の位置の反対側の領域は、カメラ視点と人視点とで見え方が異なることがあるため、信憑性の指標を新たに設け、同領域の信憑性をパーティションの高さに応じて設定してもよい。

　視点変換部４では、カメラ視点可視画像の全領域のうち人の視野領域に相当する領域の可視画像を抽出するとともに、撮影視点がカメラ設置位置の視点から人の視点になるように、人の視野領域に相当する領域のカメラ視点可視画像から人視点可視画像へ視点変換処理を施し、画像変換する（ステップＳ２２）。輝度分布算出部５では、人視点可視画像と散乱特性とに基づいて視野領域内の輝度分布を算出する（ステップＳ２３）。明るさ推定部６ａでは、視野領域内の輝度分布と反射率とに基づいて明るさを推定する（ステップＳ２４）。反射率は明るさとして照度を算出する際に用いる。調光制御部７では、調光する照明器具を特定し（ステップＳ２５）、最後に照明器具の調光を制御する（ステップＳ２６）。

　図１７は、本発明の実施の形態５に係る照明制御システムにおけるパーティション位置推定部１０の動作を説明する説明図である。図１７の（ａ１）と（ａ２）を用いて、パーティションの位置検出方法を説明する。図１７の（ａ１）と（ａ２）は同一のパーティションに異なる角度から光が当たった様子を示している。パーティションがある場合、光源の位置によりパーティション周辺に影が出来る。可視カメラが撮影した可視画像において、影は周辺より低輝度に映し出され、光源の位置によって影の向きが変化する。これを利用してパーティションの位置を推定する。

　また、図１７の（ｂ１）と（ｂ２）を用いて、パーティションの高さ推定方法を説明する。図１７の（ｂ１）と（ｂ２）は、高さの異なるパーティションに同じ方向から光が当たった様子を表している。パーティションの位置を推定した後、一つの可視画像に着目し、影の長さの比率からパーティションの高さ度合を推定する。なお、パーティション位置推定部１０が位置を推定する対象は、パーティションに限らず、棚やディスプレイなど、人の視野を遮る物であれば何でもよい。

　なお、可視カメラが撮影する空間のレイアウトに変更がない場合、パーティションの位置も変化しない。このため、パーティション位置推定部１０は、一度カメラ視点可視画像の全領域のパーティション位置を推定し、これを蓄積しておけば、可視画像取得部１からカメラ視点画像が入力される度にパーティション位置を推定する必要はない。

　このように構成された実施の形態に係る照明制御システムでは、照度環境は天候や照明器具、レイアウトの影響で変化するが、複数枚の可視画像から部分領域毎の輝度変化を用いてパーティションの位置が推定可能であり、人の視野領域をより正確に推定できるため、人の視野ではない領域も特定でき、不要な照明を消灯する制御ができるという効果が得られる。

１　可視画像取得部、２，２ａ　人位置・向き検出部、３，３ａ　視野領域推定部、４　視点変換部、５，５ａ　輝度分布算出部、６，６ａ　明るさ推定部、７　調光制御部、８　画像蓄積部、９　散乱特性推定部、１０　パーティション位置推定部、１４　第二視点変換部、１９　散乱特性・反射率推定部、２４　視点変更部、２９　反射率推定部、１００，１１０，２００，２１０，３００，３１０，４００，５００、５１０　照明制御システム。

Claims

　可視画像を取得する可視画像取得部と、
　人の視野領域が入力され、前記可視画像取得部が取得した前記可視画像を前記視野領域における人視点の可視画像に画像変換する視点変換部と、
　前記人視点の可視画像に基づいて前記視野領域の輝度分布を算出する輝度分布算出部と、
　前記輝度分布に基づいて照明器具の調光を制御する調光制御部とを備えることを特徴とする照明制御システム。
　前記輝度分布に基づいて前記視野領域の明るさを推定する明るさ推定部を備え、
　前記調光制御部は、前記輝度分布に基づいて推定された前記視野領域の明るさに基づいて前記照明器具の調光を制御することを特徴とする請求項１に記載の照明制御システム。
　前記可視画像取得部が取得した前記可視画像を撮影時刻と共に蓄積する画像蓄積部と、
　前記可視画像取得部が取得した前記可視画像と前記画像蓄積部に蓄積された前記可視画像との中から前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像を抽出し、前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像に基づいて前記可視画像取得部が取得した前記可視画像を構成する複数の部分領域毎に散乱特性および反射率を推定する散乱特性・反射率推定部とを備え、
　前記輝度分布算出部は、前記散乱特性に基づいて前記輝度分布を補正し、
　前記明るさ推定部は、前記補正された輝度分布と前記反射率とに基づいて前記視野領域の明るさを推定することを特徴とする請求項２に記載の照明制御システム。
　前記可視画像取得部が取得した前記可視画像を撮影時刻と共に蓄積する画像蓄積部と、
　前記可視画像取得部が取得した前記可視画像と前記画像蓄積部に蓄積された前記可視画像との中から前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像を抽出し、前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像に基づいて前記可視画像取得部が取得した前記可視画像を構成する複数の部分領域毎に散乱特性を推定する散乱特性推定部と備え、
　前記輝度分布算出部は、前記散乱特性に基づいて前記輝度分布を補正することを特徴とする請求項１に記載の照明制御システム。
　前記可視画像取得部が取得した前記可視画像が入力され、当該可視画像から人の位置と人の向きとを検出する人位置・向き検出部と、
　前記人位置・向き検出部が検出した前記人の位置と前記人の向きとに基づいて前記視野領域を推定し、当該視野領域を前記視点変換部へ出力する視野領域推定部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の照明制御システム。
　前記輝度分布に基づいて前記視野領域の明るさを推定する明るさ推定部を備え、
　前記調光制御部は、前記輝度分布に基づいて推定された前記視野領域の明るさに基づいて前記照明器具の調光を制御することを特徴とする請求項５に記載の照明制御システム。
　前記可視画像取得部が取得した前記可視画像を撮影時刻と共に蓄積する画像蓄積部と、
　前記可視画像取得部が取得した前記可視画像と前記画像蓄積部に蓄積された前記可視画像との中から前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像を抽出し、前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像に基づいて前記可視画像取得部が取得した前記可視画像を構成する複数の部分領域毎に散乱特性および反射率を推定する散乱特性・反射率推定部とを備え、
　前記輝度分布算出部は、前記散乱特性に基づいて前記輝度分布を補正し、
　前記明るさ推定部は、前記補正された輝度分布と前記反射率とに基づいて前記視野領域の明るさを推定することを特徴とする請求項６に記載の照明制御システム。
　前記可視画像取得部が取得した前記可視画像を撮影時刻と共に蓄積する画像蓄積部と、
　前記可視画像取得部が取得した前記可視画像と前記画像蓄積部に蓄積された前記可視画像との中から前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像を抽出し、前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像に基づいて前記可視画像取得部が取得した前記可視画像を構成する複数の部分領域毎に散乱特性を推定する散乱特性推定部と備え、
　前記輝度分布算出部は、前記散乱特性に基づいて前記輝度分布を補正することを特徴とする請求項５に記載の照明制御システム。
　前記可視画像取得部が取得した前記可視画像を撮影時刻と共に蓄積する画像蓄積部と、
　前記可視画像取得部が取得した前記可視画像と前記画像蓄積部に蓄積された前記可視画像との中から前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像を抽出し、前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像に基づいて前記可視画像取得部が取得した前記可視画像を構成する複数の部分領域毎に散乱特性を推定する散乱特性推定部と、
　前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像に基づいて室内に配置されるパーティションの位置を推定するパーティション位置推定部とを備え、
　前記視野領域推定部は、前記人の位置と前記人の向きと前記パーティションの位置とに基づいて前記視野領域を推定し、当該視野領域を前記視点変換部へ出力し、
　前記輝度分布算出部は、前記散乱特性に基づいて前記輝度分布を補正することを特徴とする請求項５に記載の照明制御システム。
　前記可視画像取得部が取得した前記可視画像を撮影時刻と共に蓄積する画像蓄積部と、
　前記可視画像取得部が取得した前記可視画像と前記画像蓄積部に蓄積された前記可視画像との中から前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像を抽出し、前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像に基づいて前記可視画像取得部が取得した前記可視画像を構成する複数の部分領域毎に散乱特性および反射率を推定する散乱特性・反射率推定部と、
　前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像に基づいて室内に配置されるパーティションの位置を推定するパーティション位置推定部と、
　前記輝度分布に基づいて前記視野領域の明るさを推定する明るさ推定部をと備え、
　前記視野領域推定部は、前記人の位置と前記人の向きと前記パーティションの位置とに基づいて前記視野領域を推定し、当該視野領域を前記視点変換部へ出力し、
　前記輝度分布算出部は、前記散乱特性に基づいて前記輝度分布を補正し、
　前記明るさ推定部は、前記補正された輝度分布と前記反射率とに基づいて前記視野領域の明るさを推定することを特徴とする請求項５に記載の照明制御システム。
　前記人位置・向き検出部は、前記可視画像取得部が取得した前記可視画像と前記画像蓄積部に蓄積された前記可視画像との中から前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像を抽出し、前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像に基づいて前記人の位置と前記人の向きとを検出することを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の照明制御システム。
　可視画像を取得する可視画像取得部と、
　作業領域が入力され、前記可視画像取得部が取得した前記可視画像から前記作業領域に対応する領域の可視画像を抽出する視点変更部と、
　前記作業領域に対応する領域の可視画像に基づいて前記作業領域の輝度分布を算出する輝度分布算出部と、
　前記可視画像取得部が取得した前記可視画像を撮影時刻と共に蓄積する画像蓄積部と、
　前記可視画像取得部が取得した前記可視画像と前記画像蓄積部に蓄積された前記可視画像との中から前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像を抽出し、前記撮影時刻が異なる複数の前記可視画像に基づいて前記可視画像取得部が取得した前記可視画像を構成する複数の部分領域毎に反射率を推定する反射率推定部と、
　前記輝度分布算出部が算出した前記作業領域の輝度分布と前記反射率とに基づいて前記作業領域の明るさを推定する明るさ推定部と、
　前記作業領域の明るさに基づいて照明器具の調光を制御する調光制御部とを備えることを特徴とする照明制御システム。
　可視画像を取得する可視画像取得ステップと、
　人の視野領域が入力され、前記可視画像取得ステップで取得した前記可視画像を前記視野領域における人視点の可視画像に画像変換する視点変換ステップと、
　前記人視点の可視画像に基づいて前記視野領域の輝度分布を算出する輝度分布算出ステップと、
　前記輝度分布に基づいて照明器具の調光を制御する調光制御ステップとを備えることを特徴とする照明制御方法。