WO2024069687A1

WO2024069687A1 - 人検知装置、人検知システム、人検知方法、及び人検知プログラム

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Publication number: WO2024069687A1
Application number: PCT/JP2022/035663
Authority: WO
Inventors: 茂明鈴木; 智治粟野; 耕佑細谷
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2022-09-26
Filing date: 2022-09-26
Publication date: 2024-04-04

Abstract

人検知装置（１０）は、測定信号を生成する測定信号生成部（１１）と、測定信号に基づく音がスピーカ（３１）から対象空間に出力されている時に、対象空間における音を収音するマイク（３２）から出力される応答信号に基づいてスピーカとマイクとの間の音響特性を測定する音響特性測定部（２２）と、対象空間内が無人である時に音響特性測定部（２２）で測定された音響特性又は予め計算によって取得された前記対象空間内の音響特性を基準音響特性として保持する基準音響特性保持部（２４）と、対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する時に音響特性測定部（２２）で測定された判定時の音響特性と基準音響特性とを比較した結果に基づいて、対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する人有無判定部（２５）とを有する。

Description

人検知装置、人検知システム、人検知方法、及び人検知プログラム

　本開示は、人検知装置、人検知システム、人検知方法、及び人検知プログラムに関する。

　地震後に実施されるエレベータの自動復旧運転の前に、対象空間であるエレベータかごに設けられたマイクによって、エレベータかご内で発生する音（例えば、アナウンスに応答して搭乗者が発する声）を集音し、集音された音に基づいて、エレベータかご内の人の有無を判定し、エレベータかご内に人がいないと判定した場合に、自動復旧運転を開始するエレベータの制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８－１０５７６３号公報

　しかしながら、対象空間内にいる人が動くこと及び声を発することができない場合（例えば、人が意識を失った状態である場合）又は対象空間内にいる人がアナウンスの内容を理解できない人である場合（例えば、人が外国人である場合）には、対象空間内に人がいるにもかかわらず、人がいないと誤判定することがあるといった問題がある。

　本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、対象空間内における人の有無を高い精度で判定することを目的とする。

　本開示の人検知装置は、スピーカとマイクとを用いて対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する装置であって、測定信号を生成する測定信号生成部と、前記測定信号に基づく音が前記スピーカから前記対象空間に出力されている時に、前記対象空間における音を収音する前記マイクから出力される応答信号に基づいて、前記スピーカと前記マイクとの間の音響特性を測定する音響特性測定部と、前記対象空間内が無人である時に前記音響特性測定部で測定された音響特性又は予め計算によって取得された前記対象空間内の音響特性を基準音響特性として保持する基準音響特性保持部と、前記対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する時に前記音響特性測定部で測定された判定時の音響特性と前記基準音響特性とを比較した結果に基づいて、前記対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する人有無判定部と、を有することを特徴とする。

　本開示の人検知方法は、スピーカとマイクとを用いて対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する人検知装置によって実行される方法であって、測定信号を生成するステップと、前記測定信号に基づく音が前記スピーカから前記対象空間に出力されている時に、前記対象空間における音を収音する前記マイクから出力される応答信号に基づいて、前記スピーカと前記マイクとの間の音響特性を測定するステップと、前記対象空間内が無人である時に測定された音響特性又は予め計算によって取得された前記対象空間内の音響特性を基準音響特性として保持するステップと、前記対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する時に前記音響特性を測定するステップで測定された判定時の音響特性と前記基準音響特性とを比較した結果に基づいて、前記対象空間内が無人であるか有人であるかを判定するステップと、を有することを特徴とする。

　本開示によれば、対象空間内における人の有無を高い精度で判定することができる。

実施の形態に係る人検知システム及び人検知装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。実施の形態に係る人検知システム及び人検知装置のハードウェア構成の例を示す図である。対象空間内が無人である時における、対象空間内のインパルス応答特性である基準音響特性（すなわち、無人時音響特性）の例を示す図である。対象空間内が有人である時における、対象空間内のインパルス応答特性である音響特性（すなわち、有人時音響特性）の例を示す図である。対象空間内が無人である時と対象空間内が有人である時におけるインパルス応答特性（背景ノイズが無い場合）を残響減衰量の時間変化で表す図である。対象空間内が無人である時と対象空間内が有人である時におけるインパルス応答特性（背景ノイズが有る場合）を残響減衰量の時間変化で表す図である。対象空間内が無人である時と対象空間内が有人である時におけるインパルス応答特性（背景ノイズが無い場合）をインパルス応答パワーの時間変化で表す図である。対象空間内が無人である時と対象空間内が有人である時におけるインパルス応答特性（背景ノイズが有る場合）をインパルス応答パワーの時間変化で表す図である。対象空間内が無人である時の基準音響特性の定め方を示すグラフである。測定信号生成部によって生成された、時間と共に周波数が上昇する信号であるＴＳＰ信号の波形の例を示す概略図である。図１０のＴＳＰ信号に基づいてスピーカから出力された音をマイクで収音した時に、マイクから出力される応答信号の波形の例を示す概略図である。図１の人検知装置の動作例を示すフローチャートである。実施の形態の変形例に係る人検知システム及び人検知装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１３の人検知装置の動作例を示すフローチャートである。

　以下に、実施の形態に係る人検知装置、人検知システム、人検知方法、及び人検知プログラムを、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、実施の形態を適宜変更することが可能である。

《１》人検知システム１及び人検知装置１０の構成
　図１は、実施の形態に係る人検知システム１及び人検知装置１０の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１に示されるように、人検知システム１は、電気信号を音に変換する音響機器であるスピーカ３１と、音を電気信号に変換する音響機器であるマイク３２と、スピーカ３１とマイク３２とを用いて対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する人検知装置１０とを有している。対象空間は、例えば、エレベータかご、などの閉空間であり、この場合の人は、エレベータの搭乗者である。ただし、対象空間は、エレベータかごに限定されず、建築物内、などのような構造物の内部空間であってもよい。人検知装置１０は、情報処理機能を持つ電気回路で構成される。人検知装置１０は、例えば、コンピュータによって構成される。

　人検知装置１０は、測定信号を生成する測定信号生成部１１と、測定信号に基づく音がスピーカ３１から対象空間に出力されている時に、対象空間における音を収音するマイク３２から出力される応答信号に基づいて、スピーカ３１とマイク３２との間の音響特性を測定する音響特性測定部２２とを有している。測定信号生成部１１で生成される測定信号は、例えば、ＴＳＰ（Ｔｉｍｅ　Ｓｔｒｅｔｃｈｅｄ　Ｐｕｌｓｅ）信号又はＭ系列（Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｌｅｎｇｔｈ　Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）である。音響特性は、例えば、スピーカ３１とマイク３２との間のインパルス応答の減衰の速さである。また、以下の説明では、測定信号が、ＴＳＰ信号又はＭ系列である例を説明するが、測定信号はこれらに限定されない。また、ＴＳＰ信号の振幅をスピーカ３１とマイク３２との間の周波数特性に応じて変えてもよい。また、音響特性測定部２２は、適応フィルタで構成されてもよく、この場合には、ＴＳＰ信号及びＭ系列以外の音（例えば、予め決められた音楽など）を用いて、音響特性を測定することが可能である。

　人検知装置１０は、対象空間内が無人である時に音響特性測定部２２で測定された音響特性を基準音響特性として保持する記憶装置である基準音響特性保持部２４を有している。基準音響特性保持部２４は、基準音響特性を予め保持してもよい。また、人検知装置１０は、対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する時に音響特性測定部２２で測定された判定時の音響特性と基準音響特性とを比較した結果に基づいて、対象空間内が無人であるか有人であるか（すなわち、人の有無）を判定する人有無判定部２５を有している。人有無判定部２５は、測定信号が入力されてから予め定められた時間が経過した後から、予め定められた時間の間、基準音響特性である基準インパルス応答の減衰の速さと判定時の音響特性である判定時インパルス応答の減衰の速さとに基づいて、対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する。また、人有無判定部２５は、インパルス応答の減衰の速さに基づいて対象空間内の人の数（例えば、１人であるか２人以上であるか、など）を判定することも可能である。また、音響特性測定部２２は、音響特性の測定時に背景ノイズが予め定められたレベル以上である場合に、インパルス応答の測定を複数回行って、インパルス応答の複数の測定値の平均に基づいて基準音響特性を決定することが望ましい。

　図１の人検知装置１０では、測定信号生成部１１で生成された測定信号はデジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１２でＤ／Ａ変換されて、スピーカ３１に入力され、スピーカ３１から測定信号に基づく音が出力される。スピーカ３１から出力された音は、マイク３２によって収音され、収音された音に基づく応答信号がマイク３２から出力され、この応答信号は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２１でＡ／Ｄ変換されて、音響特性測定部２２に出力される。スイッチ２３は、基準音響特性の測定時には、無人の対象空間で測定された音響特性を基準音響特性として基準音響特性保持部２４に出力し、人の有無の判定時には、対象空間で測定された音響特性を人有無判定部２５に出力する。人有無判定部２５は、音響特性測定部２２で測定された判定時の音響特性と基準音響特性とを比較した結果に基づいて判定され、判定結果は、例えば、表示装置に表示される。

　なお、基準音響特性保持部２４によって保持される対象空間内の音響特性である基準音響特性は、予め計算によって取得されたものであってもよい。基準音響特性の計算に関しては、図９、図１３、及び図１４を用いて後述される。例えば、基準音響特性は、対象空間を囲う構造物の表面積及び材質、対象空間の容積、及びスピーカ３１とマイク３２との間の距離による音の伝搬遅延とを用いて予め計算される。あるいは、基準音響特性は、対象空間を囲う構造物の表面積及び材質、対象空間の容積、Ｄ／Ａ変換器１２、Ａ／Ｄ変換器２１、及びスピーカ３１とマイク３２との間の距離による音の伝搬遅延とを用いて予め計算される。

　図２は、実施の形態に係る人検知システム１及び人検知装置１０のハードウェア構成の例を示す図である。人検知装置１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）などのプロセッサ１０１と、揮発性の記憶装置であるメモリ１０２と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）又はソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの不揮発性の記憶装置１０３と、インタフェース１０４とを有している。メモリ１０２は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）などの半導体メモリである。記憶装置１０３は、図１の基準音響特性保持部２４を含む。

　人検知装置１０の各機能は、例えば、処理回路により実現される。処理回路は、専用のハードウェアであってもよく、又はメモリ１０２に格納される人検知プログラムを実行するプロセッサ１０１であってもよい。プロセッサ１０１は、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、及びＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）のいずれであってもよい。

　処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、又はこれらのうちのいずれかを組み合わせたものである。

　処理回路がプロセッサ１０１である場合、人検知装置１０によって実行される人検知プログラムは、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。人検知プログラムは、ネットワークを経由して又は記録媒体から人検知装置１０にインストールされる。ソフトウェア及びファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ１０２に格納される。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶された人検知プログラムを読み出して実行することにより、図１に示される各部の機能を実現することができる。

　なお、人検知装置１０は、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらのうちのいずれかの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

　本実施の形態によれば、対象空間内にいる人が動くこと及び声を発することができない場合又は対象空間内にいる人がアナウンスの内容を理解できない人である場合であっても、対象空間内に人がいるかいないかを判定することができ、対象空間内における人の有無を高い精度で判定することができる。

《２》インパルス応答の測定方法
《２－１》ＴＳＰ信号による音響特性の測定
《２－１－１》ＴＳＰ信号の生成
　測定信号生成部１１は、測定信号として時間と共に周波数が上昇するＴＳＰ信号を以下のように生成する。時間の経過に伴い周波数が上昇するＴＳＰ信号は、周波数軸上の信号ｕｐＴｓｐ（ｋ）、（ｋ＝０，１，…，Ｎ－１）として、下記の式（１）で表される。

　ここで、ｋは、離散周波数番号を表し、ｘ^＊は、ｘの複素共役を表す。また、Ｎは、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：離散フーリエ変換）ポイント数であり、ＴＳＰ信号の信号長を表す。Ｊは、ＴＳＰ信号の実行長を表し、Ｊ＜Ｎである。

　次に、周波数軸上の信号ｕｐＴｓｐ（ｋ）を逆離散フーリエ変換（逆ＤＦＴ）することにより、ＴＳＰ信号は、時間軸上の信号ｕｐＴｓｐＴｉｍ（ｎ）、（ｎ＝０，１，…，Ｎ－１）になる。信号ｕｐＴｓｐＴｉｍ（ｎ）は、下記の式（２）で表される。

　式（２）の信号ｕｐＴｓｐＴｉｍ（ｎ）は、－１から１までの値を取るが、測定信号生成部１１は、信号ｕｐＴｓｐＴｉｍ（ｎ）をＤ／Ａ変換器１２へ出力するために、信号ｕｐＴｓｐＴｉｍ（ｎ）に予め定められたゲインＡ（すなわち、固定値Ａ）を乗算する。この乗算によって得られた値は、下記の（３）で表される。

　ゲインＡとしては、Ｄ／Ａ変換器１２のビット数がｉ（ｉは正の整数）の場合には、最大２^ｉ－１－１までの整数を選び得る。ｉが１６ビットである場合、選び得るゲインＡの最大値は、２^１５－１＝３２７６７である。インパルス応答の測定時のＳＮ比（ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅ　ｒａｔｉｏ）を高くするためには、ゲインＡは、できるだけ大きい値であることが望ましい。しかし、測定信号の出力時にマイク３２の入力側のＡ／Ｄ変換器２１が飽和しないように、ゲインＡを選ぶ必要がある。さらに、信号ｕｐＴｓｐＴｉｍ（ｎ）を下記の式（４）に示すように、（Ｎ－Ｊ）／２だけ円状シフトして得られた信号ｕｐＴｓｐＴｉｍＳｆｔ（ｎ）を測定信号生成部１１から出力される測定信号とする。

《２－１－２》インパルス応答の測定
　測定信号生成部１１から測定信号としてＴＳＰ信号を出力している時に、マイク３２から入力した応答信号をＡ／Ｄ変換器２１でＡ／Ｄ変換した信号をｒｅｓ（ｎ）、（ｎ＝０，１，…，Ｎ－１）とすると、音響特性測定部２２は、以下の手順でスピーカ３１とマイク３２との間の音響特性であるインパルス応答を求める。

　まず、音響特性測定部２２は、信号ｒｅｓ（ｎ）を逆円状シフトすることで、信号ｒｅｓＳｆｔ（ｎ）を求める。信号ｒｅｓＳｆｔ（ｎ）は、下記の式（５）で表される。

　音響特性測定部２２は、信号ｒｅｓＳｆｔ（ｎ）を離散フーリエ変換（ＤＦＴ）することにより、下記の式（６）で表される信号ｒｅｓＦｒｅｑ（ｋ）、（ｋ＝０，１，…，Ｎ－１）を求める。

　次に、周波数領域のＴＳＰ信号の逆関数ｄｏｗｎＴｓｐ（ｋ）、（ｋ＝０，１，…，Ｎ－１）を下記の式（７）により計算する。逆関数ｄｏｗｎＴｓｐ（ｋ）は、時間の経過に伴い周波数が下降する信号を表す。

　ここで、ｋは、離散周波数番号を表し、ｘ^＊は、ｘの複素共役を表す。また、Ｎは、ＤＦＴポイント数であり、ＴＳＰ信号の信号長を表す。Ｊは、ＴＳＰ信号の実行長を表し、Ｊ＜Ｎである。

　下記の式（８）に示されるように、信号ｒｅｓＦｒｅｑ（ｋ）とｄｏｗｎＴｓｐ（ｋ）との積が、スピーカ３１とマイク３２との間のインパルス応答の周波数表現ｉｍｐｌｓＦｒｅｑ（ｋ）、（ｋ＝０，１，…，Ｎ－１）となる。

　さらに、これを逆離散フーリエ変換することで、式（９）に示されるインパルス応答ｉｍｐｌｓ（ｎ）、（ｎ＝０，１，…，Ｎ－１）が求められる。

　なお、厳密なインパルス応答は、式（９）のｉｍｐｌｓ（ｎ）を１／Ａ倍した信号であるが、人の有無判定には、信号の形状が用いられるので、１／Ａ倍は省略可能である。

《２－２》Ｍ系列による音響特性測定の例
《２－２－１》Ｍ系列の生成
　測定信号生成部１１は、測定信号としてＭ系列を生成してもよい。この場合、測定信号生成部１１は、帰還多項式ｘ^１６＋ｘ^１４＋ｘ^１３＋ｘ^１１＋１による１６ビットの線形帰還シフトレジスタを用いて、Ｍ系列ｍｌｓ（ｎ）、（ｎ＝０，１，…，Ｎ－１）を生成する。なお、Ｎは、Ｍ系列の長さであり、１６ビットの場合に、Ｎは、２^１６－１＝６５５３５である。

　１６ビットの整数ｌｆｓｒとして、初期値を下記のように設定する。初期値は、０以外の正の整数であれば任意である。この例では、初期値としてｌｓｆｒ＝１を用いる。

　次に、以下の処理を６５５３５回（ｎ＝０，１，…，６５５３４）、繰り返す。まず、１６ビットの整数ｌｆｓｒの最下位ビットが１の場合、１６ビットの整数ｌｆｓｒを下記の式（１０）ように更新する。

　Ｐｏｌは、帰還多項式によって決まる定数である。帰還多項式がｘ^１６＋ｘ^１４＋ｘ^１３＋ｘ^１１＋１の場合、Ｐｏｌは下記の式（１１）となる。

　また、１６ビットの整数ｌｆｓｒの最下位ビットが０の場合は、１６ビットの整数ｌｆｓｒを下記の式（１２）ように更新する。

　更新した１６ビットの整数ｌｆｓｒの最下位ビットが１の場合、Ｍ系列ｍｌｓ（ｎ）＝Ａとし、最下位ビットが０の場合、Ｍ系列ｍｌｓ（ｎ）＝－Ａとする。

　なお、ゲインＡとして、Ｄ／Ａ変換器１２のビット数がｉの場合には最大２^ｉ－１－１までの整数を選び得る（ｉが１６ビット場合には、Ａ＝３２７６７）。測定時のＳＮ比を高くするためにはゲインＡはできるだけ大きい値であることが望ましいが、測定信号出力時にマイク３２入力側のＡ／Ｄ変換器２１が飽和しないように選ぶ必要がある。

　測定信号生成部１１は、上記手順で生成したＭ系列ｍｌｓ（ｎ）、（ｎ＝０，１，…，Ｎ－１）を、例えば、２回出力する。

《２－２－２》インパルス応答の測定
　測定信号生成部１１から測定信号としてＭ系列を出力している時に、マイク３２から入力した応答信号をＡ／Ｄ変換した信号をｒｅｓ（ｎ）、（ｎ＝０，１，…，２Ｎ－１）とする。音響特性測定部２２は、スピーカ３１とマイク３２との間の音響特性であるインパルス応答ｉｍｐｌｓ（ｎ）、（ｎ＝０，１，…，Ｎ－１）を、後半Ｎサンプルの応答信号ｒｅｓ（ｎ）、（ｎ＝Ｎ，Ｎ＋１，…，２Ｎ－１）を用いて下記の式（１３）で求める。

　ここで、ｊｎは、０からＮ－１までの値を取る整数であり、ｊ≧ｎの時にはｊｎ＝ｊ－ｎであり、ｊ＜ｎの時にはｊｎ＝ｊ－ｎ＋Ｎである。

　最後に、インパルス応答ｉｍｐｌｓ（ｎ）のオフセットを、下記の式（１４）のように取り除く。

　図３は、対象空間内が無人である時における、対象空間内のインパルス応答特性である基準音響特性（すなわち、無人時の音響特性）の例を示す図である。図４は、対象空間内が有人である時における、対象空間内のインパルス応答特性である音響特性（すなわち、有人時の音響特性）の例を示す図である。図３及び図４に示されるインパルス応答の測定例は、ＴＳＰ法、８ｋＨｚサンプリング、Ｎ＝３２７６８、Ｊ＝１６３８４で行われた場合の例である。図３の無人時のインパルス応答の減衰に比べ、図４の有人時のインパルス応答の減衰が速い。つまり、例えば、エレベータかごに人（すなわち、搭乗者）がいる場合には、人がいない場合に比べて、ＴＳＰ信号に基づく音の減衰が速い。

《３》人有無判定部２５
　人有無判定部２５は、以上に説明したインパルス応答の減衰の速さに基づいて、対象空間内の人の有無を判定することができる。具体的な方法として、残響時間特性を用いる方法と、インパルス応答の短区間パワーを用いる方法とがある。

《３－１》インパルス応答の減衰の速さの判定に残響減衰量を用いる方法
　残響減衰量ｔｒｅｖ（ｎ）は、下記の式（１５）のように定義される。

　測定されたインパルス応答長は有限値Ｎであるため残響減衰量ｔｒｅｖ（ｎ）、（ｎ＝０，１，…，Ｎ－１）は、下記の式（１６）のようになる。

　実際には、測定誤差及び暗騒音の影響を考慮し、Ｍサンプル分までのインパルス応答から残響減衰量ｔｒｅｖ（ｎ）、（ｎ＝０，１，…，Ｍ－１）を、下記の式（１７）で求める。

　図５は、対象空間内が無人である時と対象空間内が有人である時におけるインパルス応答特性（背景ノイズが無い場合）を残響減衰量［ｄＢ］の時間変化で表す図である。図５は、対象空間が、エレベータかごであり、ＴＳＰ法、８ｋＨｚサンプリング、Ｎ＝３２７６８、Ｊ＝１６３８４、Ｍ＝８０００の条件で残響減衰量［ｄＢ］の時間変化を、無人（破線）及び有人（実線）の場合に計測した結果を示す。

　図６は、対象空間内が無人である時と対象空間内が有人である時におけるインパルス応答特性（背景ノイズが有る場合）を残響減衰量［ｄＢ］の時間変化で表す図である。図６は、対象空間が、エレベータかごであり、ＴＳＰ法、８ｋＨｚサンプリング、Ｎ＝３２７６８、Ｊ＝１６３８４、Ｍ＝８０００の条件で残響減衰量［ｄＢ］の時間変化を、無人（破線）、有人（１人）でＳＮ比１０ｄＢ（実線）、及び無人でＳＮ比１０ｄＢ（一点鎖線）の場合に計測した結果を示す。

　音量の大きい背景ノイズがある場合、残響減衰量［ｄＢ］が概ね－２０ｄＢ以下から背景ノイズの影響を受けて減衰量が大きくなっている。有人又は無人の判定方法を以下の通りとする。例えば、人有無判定部２５は、基準音響特性（すなわち、無人時の残響減衰量［ｄＢ］）が－２０ｄＢとなる時点（図５及び図６においては測定信号の出力時点から０．２秒時点）において、測定された残響減衰量［ｄＢ］が基準値（＝－２０ｄＢ）と比較して５ｄＢ以上小さい場合には有人、そうでなければ無人と判定することができる。なお、有人又は無人の判定方法は、この方法に限定されない。図５及び図６からわかるように、測定信号の出力時点から０．１秒から０．２５秒までの範囲では、残響減衰量［ｄＢ］が５ｄＢ以上小さい場合には有人、そうでなければ無人と判定することができる。

《３－２》インパルス応答の減衰の速さの判定にインパルス応答パワーを用いる方法
　インパルス応答を短時間（Ｌサンプル）毎に区切り、そのパワーを求めたものをインパルス応答パワーｉｍｐｌｓＰｏｗ（ｎ）を下記の式（１８）のように定義する。

　図７は、対象空間内が無人である時と対象空間内が有人である時におけるインパルス応答特性（背景ノイズが無い場合）をインパルス応答パワー［ｄＢ］の時間変化で表す図である。図７は、対象空間が、エレベータかごであり、ＴＳＰ法、８ｋＨｚサンプリング、Ｎ＝３２７６８、Ｊ＝１６３８４、Ｌ＝８０の条件でインパルス応答パワー［ｄＢ］の時間変化を計測した結果を示す。図７からわかるように、有人の場合の方がインパルス応答パワー［ｄＢ］が速く減衰することから、減衰の速さの違いに基づいて対象空間内が有人であるか、無人であるかを判別することができる。

　図８は、対象空間内が無人である時と対象空間内が有人である時におけるインパルス応答特性（背景ノイズが有る場合）をインパルス応答パワー［ｄＢ］の時間変化で表す図である。図７は、対象空間が、エレベータかごであり、有人・無人判定時（テスト信号出力時）に音量の大きい背景ノイズ（ＳＮ比１０ｄＢ）があり、ＴＳＰ法、８ｋＨｚサンプリング、Ｎ＝３２７６８、Ｊ＝１６３８４、Ｌ＝８０の条件でインパルス応答パワー［ｄＢ］の時間変化を計測した結果を示す。

　音量の大きい背景ノイズがある場合、インパルス応答パワー［ｄＢ］が概ね６０ｄＢ以下から背景ノイズの影響を受けている。有人又は無人判定方法を下記の通りとする。例えば、人有無判定部２５は、無人時のインパルス応答パワー［ｄＢ］が６０ｄＢとなる時点（図７及び図８においては測定信号の出力時点から０．２４秒時点）において、測定された残響減衰量［ｄＢ］が基準値（＝６０ｄＢ）と比較して５ｄＢ以上小さい場合には有人、そうでなければ無人と判定することができる。なお、有人又は無人の判定方法は、この方法に限定されない。図７及び図８からわかるように、測定信号の出力時点から０．１秒から０．３５秒までの範囲では、インパルス応答パワー［ｄＢ］が５ｄＢ以上小さい場合には有人、そうでなければ無人と判定することができる。

《３－３》基準音響特性の計算法
　図９は、対象空間内が無人である時の基準音響特性の定め方を示すグラフである。上記したように、基準音響特性は、対象空間内が無人の場合における残響減衰量［ｄＢ］となるので、例えば、エレベータ設置時などのように、確実に無人と分かっている状態で測定した残響減衰量が基準音響特性として保存される。

　しかし、基準音響特性保持部２４によって保持される基準音響特性は、予め計算によって得られたものであってもよい。対象空間であるエレベータかごの内部の表面積がＳ［ｍ^２］、容積がＶ［ｍ^３］、及び材質によって、残響時間（音源が振動を停止した後、残響音のパワーが６０ｄＢ減衰するまでの時間）Ｔ［ｓｅｃ］を計算してもよい。例えば、音場の容積Ｖ［ｍ^３］、表面積Ｓ［ｍ^２］、壁の平均吸音率αの場合、残響時間Ｔ［ｓｅｃ］は、セービン（Ｓａｂｉｎｅ）の式を用いて、Ｔ＝０．１６２Ｖ／Ｓαと表わすことができる。Ａ／Ｄ変換器２１、Ｄ／Ａ変換器１２、及びスピーカ３１とマイク３２との間の距離による音の伝搬遅延Ｄを基に、基準の音響特性ｔｒｅｖ＿ｂ（ｎ）を、下記の式（１９）で定めることができる。

《４》インパルス応答測定の高精度化
《４－１》ＴＳＰ信号波形の例
　図１０は、測定信号生成部１１によって生成された、時間と共に周波数が上昇する信号であるＴＳＰ信号の波形の例を示す概略図である。図１０は、８ｋＨｚサンプリング、Ｎ＝３２７６８、Ｊ＝１６３８４の場合のＴＳＰ信号波形を表している。

　上記式（３）に示した通り、ＴＳＰ信号にはＤ／Ａ変換器１２に出力するため予め定められたゲインＡをゲインとして乗算しており、図１０では、Ａ＝８１９２と設定されている。図１０のように、振幅が一定のＴＳＰ信号を用いるとすると、音響特性測定においてマイク３２から入力される信号は、スピーカ３１とマイク３２との間の周波数特性に応じた振幅変化が生じる。

《４－２》マイク３２からＡ／Ｄ変換器２１に入力される応答信号波形の例
　図１１は、図１０のＴＳＰ信号に基づいてスピーカ３１から出力された音をマイク３２で収音した時に、マイク３２から出力される応答信号の波形の例を示す概略図である。図１１では、マイク３２の入力信号の最大振幅はＡ／Ｄ変換器２１のフルスケール（１６ビット、－３２７６８～３２７６７）以内に収まっている。音響特性であるインパルス応答の測定の精度を上げるためには、ゲインＡが大きい方が有利であるが、ＴＳＰ信号に乗算するゲインＡを８１９２に抑えることで、マイク３２の入力の飽和を抑制している。出力するＴＳＰ信号にマイク３２とスピーカ３１との間の周波数特性の逆特性を与えることで、ゲインＡを大きく取ることが可能となり、インパルス応答測定の精度を上げることができる。その場合のインパルス応答の測定の手順は、以下の通りである。

《５》ＴＳＰ信号による音響特性の測定の他の例
《５－１》ＴＳＰ信号の生成
　測定信号生成部１１は、時間と共に周波数が上昇するＴＳＰ信号を以下の通り生成する。まず、測定信号生成部１１は、周波数軸上の信号ｕｐＴｓｐ（ｋ）、（ｋ＝０，１，…，Ｎ－１）を生成する。

　次に、測定信号生成部１１は、ＴＳＰ信号にマイク３２とスピーカ３１との間の周波数特性を補正する周波数特性ゲインｇ（ｋ）、（ｋ＝０，１，…，Ｎ－１）を、式（２０）のように与える。なお、ｇ（ｋ）、（ｋ＝０，１，…，Ｎ－１）は、０より大きく１以下の値を取る。

　次に、周波数軸上の信号ｕｐＴｓｐ（ｋ）を逆ＤＦＴすることにより、ＴＳＰ信号は、時間軸上の信号ｕｐＴｓｐＴｉｍ（ｎ）、（ｎ＝０，１，…，Ｎ－１）として、下記の式（２２）で求められる。

　式（２）の信号ｕｐＴｓｐＴｉｍ（ｎ）は、－１から１までの値を取るが、測定信号生成部１１は、信号ｕｐＴｓｐＴｉｍ（ｎ）をＤ／Ａ変換器１２へ出力するために、信号ｕｐＴｓｐＴｉｍ（ｎ）に予め定められたゲインであるゲインＡを乗算する。乗算によって得られた値は、下記の（２３）で表される。

　さらに、信号ｕｐＴｓｐＴｉｍ（ｎ）を下記の式（２４）に示すように、（Ｎ－Ｊ）／２だけ円状シフトして得られた信号ｕｐＴｓｐＴｉｍＳｆｔ（ｎ）を測定信号生成部１１から出力される測定信号とする。

《５－２》インパルス応答の測定
　測定信号生成部１１から測定信号としてＴＳＰ信号を出力している時に、マイク３２から入力した応答信号をＡ／Ｄ変換した信号をｒｅｓ（ｎ）、（ｎ＝０，１，…，Ｎ－１）とすると、音響特性測定部２２は、下記の手順でスピーカ３１とマイク３２との間の音響特性であるインパルス応答を求める。

　まず、音響特性測定部２２は、信号ｒｅｓ（ｎ）を逆円状シフトして得られた信号ｒｅｓＳｆｔ（ｎ）を、下記の式（２５）で求める。

　音響特性測定部２２は、信号ｒｅｓＳｆｔ（ｎ）を離散フーリエ変換（ＤＦＴ）することにより、下記の式（２６）で表される信号ｒｅｓＦｒｅｑ（ｋ）、（ｋ＝０，１，…，Ｎ－１）を求める。

　次に、前記周波数領域のＴＳＰ信号の逆関数ｄｏｗｎＴｓｐ（ｋ）、（ｋ＝０，１，…，Ｎ－１）を下記の式（２７）により計算する。逆関数ｄｏｗｎＴｓｐ（ｋ）は、時間の経過に伴い周波数が下降する信号を表す。

　ここで、ｋは、離散周波数番号を表し、ｘ^＊は、ｘの複素共役を表す。また、Ｎは、ＤＦＴポイント数でありＴＳＰ信号の信号長を表す。Ｊは、ＴＳＰ信号の実行長を表し、Ｊ＜Ｎである。

　次に、測定信号生成部１１は、ＴＳＰ信号に与えたマイク３２とスピーカ３１との間の周波数特性を補正する周波数特性ゲインｇ（ｋ）、（ｋ＝０，１，…，Ｎ－１）の逆特性をｄｏｗｎＴｓｐ（ｋ）、（ｋ＝０，１，…，Ｎ－１）に与える。なお、ｇ（ｋ）、（ｋ＝０，１，…，Ｎ－１）は、０より大きく１以下の値を取る。

　ｒｅｓＦｒｅｑ（ｋ）とｄｏｗｎＴｓｐ（ｋ）の積がスピーカ３１とマイク３２との間のインパルス応答の周波数表現ｉｍｐｌｓＦｒｅｑ（ｋ）、（ｋ＝０，１，…，Ｎ－１）となる。

　下記の式（２９）に示されるように、ｒｅｓＦｒｅｑ（ｋ）とｄｏｗｎＴｓｐ（ｋ）の積が、スピーカ３１とマイク３２との間のインパルス応答の周波数表現ｉｍｐｌｓＦｒｅｑ（ｋ）、（ｋ＝０，１，…，Ｎ－１）となる。

　さらに、これを逆離散フーリエ変換することで、式（３０）に示されるインパルス応答ｉｍｐｌｓ（ｎ）、（ｎ＝０，１，…，Ｎ－１）が求められる。

《６》実施の形態に係る人検知装置１０の動作
　図１２は、図１の人検知装置１０の動作例を示すフローチャートである。まず、測定信号生成部１１は、ＴＳＰ信号として上記式（４）に示されるｕｐＴｓｐＴｉｍＳｈｆｔ（ｎ）を出力する（ステップＳ１）。次に、音響特性測定部（２２）は、ｒｅｓ（ｎ）を記憶装置に保存する（ステップＳ２）。これらの処理は、ｎ＝Ｎになるまで繰り返される（ステップＳ３、Ｓ４）。

　次に、音響特性測定部（２２）は、上記式（９）に示されるようにインパルス応答ｉｍｐｌｓ（ｎ）、（ｎ＝０，１，…，Ｎ－１）を算出し（ステップＳ５）、上記式（１７）に示されるように残響減衰量ｔｒｅｖ（ｎ）、（ｎ＝０，１，…，Ｍ－１）を算出する（ステップＳ６）。

　基準音響特性の測定時には、残響減衰量を基準音響特性として基準音響特性保持部２４に格納する（ステップＳ７、Ｓ８）。対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する時には、人有無判定部２５は、音響特性測定部２２で測定された判定時の音響特性と基準音響特性とを比較した結果に基づいて、対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する（ステップＳ９～Ｓ１１）。

《７》実施の形態の変形例
　図１３は、実施の形態の変形例に係る人検知システム１ａ及び人検知装置１０ａの構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１３において、図１に示される構成と同一又は対応する構成には、図１に示される符号と同じ符号が付されている。図１４は、図１３の人検知装置１０ａの動作例を示すフローチャートである。図１４において、図１２に示されるステップと同一又は対応するステップには、図１２に示される符号と同じ符号が付されている。図１３の人検知装置１０ａでは、基準音響特性が、式（１９）に示されるような計算によって予め算出され、保存されている点、及びスイッチ２３を備えていない点が、図１の人検知装置１０と異なる。この点以外に関し、図１３の人検知システム１ａ及び人検知装置１０ａは、図１の人検知システム１及び人検知装置１０と同じである。

　１、１ａ　人検知システム、　１０、１０ａ　人検知装置、　１１　測定信号生成部、　１２　Ｄ／Ａ変換器、　２１　Ａ／Ｄ変換器、　２２　音響特性測定部、　２３　スイッチ、　２４　基準音響特性保持部、　２５　人有無判定部、　３１　スピーカ、　３２　マイク。

Claims

　スピーカとマイクとを用いて対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する人検知装置であって、
　測定信号を生成する測定信号生成部と、
　前記測定信号に基づく音が前記スピーカから前記対象空間に出力されている時に、前記対象空間における音を収音する前記マイクから出力される応答信号に基づいて、前記スピーカと前記マイクとの間の音響特性を測定する音響特性測定部と、
　前記対象空間内が無人である時に前記音響特性測定部で測定された音響特性又は予め計算によって取得された前記対象空間内の音響特性を基準音響特性として保持する基準音響特性保持部と、
　前記対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する時に前記音響特性測定部で測定された判定時の音響特性と前記基準音響特性とを比較した結果に基づいて、前記対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する人有無判定部と、
　を有することを特徴とする人検知装置。
　前記測定信号は、ＴＳＰ信号であり、
　前記音響特性測定部は、前記スピーカと前記マイクとの間の前記基準音響特性の測定時のインパルス応答である基準インパルス応答と前記判定時の音響特性としてのインパルス応答である判定時インパルス応答をそれぞれ測定し、
　前記人有無判定部は、前記基準インパルス応答の減衰の速さと前記判定時インパルス応答の減衰の速さとに基づいて、前記対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する
　ことを特徴とする請求項１に記載の人検知装置。
　前記測定信号は、Ｍ系列であり、
　前記音響特性測定部は、前記スピーカと前記マイクとの間の前記基準音響特性の測定時のインパルス応答である基準インパルス応答と前記判定時の音響特性としてのインパルス応答である判定時インパルス応答をそれぞれ測定し、
　前記人有無判定部は、前記基準インパルス応答の減衰の速さと前記判定時インパルス応答の減衰の速さとに基づいて、前記対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する
　ことを特徴とする請求項１に記載の人検知装置。
　前記人有無判定部は、前記測定信号が入力されてから予め定められた時間が経過した後から、予め定められた時間の間、前記基準インパルス応答の減衰の速さと前記判定時インパルス応答の減衰の速さとに基づいて、前記対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する
　ことを特徴とする請求項２又は３に記載の人検知装置。
　前記基準音響特性保持部は、前記基準音響特性を予め保持する
　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の人検知装置。
　前記基準音響特性は、前記対象空間を囲う構造物の表面積及び材質、前記対象空間の容積、及び前記スピーカと前記マイクとの間の距離による音の伝搬遅延とを用いて予め計算される
　ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の人検知装置。
　前記測定信号をアナログ信号に変換して前記スピーカに出力するＤ／Ａ変換器と、
　前記応答信号をデジタル信号に変換して前記音響特性測定部に出力するＡ／Ｄ変換器と、
　をさらに有し、
　前記基準音響特性は、前記対象空間を囲う構造物の表面積及び材質、前記対象空間の容積、前記Ｄ／Ａ変換器、前記Ａ／Ｄ変換器、及び前記スピーカと前記マイクとの間の距離による音の伝搬遅延とを用いて予め計算される
　ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の人検知装置。
　前記ＴＳＰ信号の振幅を前記スピーカと前記マイクとの間の周波数特性に応じて変える
　ことを特徴とする請求項２に記載の人検知装置。
　前記音響特性測定部は、前記音響特性の測定時に背景ノイズが予め定められた値以上である場合に、前記インパルス応答の測定を複数回行って、前記インパルス応答の複数の測定値の平均に基づいて前記基準音響特性を決定する
　ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の人検知装置。
　前記音響特性測定部は、適応フィルタを含む
　ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の人検知装置。
　前記人有無判定部は、前記インパルス応答の減衰の速さに基づいて前記対象空間内の人の数を判定する
　ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の人検知装置。
　前記対象空間は、エレベータかご内の空間である
　ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の人検知装置。
　請求項１から１２のいずれか１項に記載の人検知装置と、
　前記スピーカと、
　前記マイクと、
　を有することを特徴とする人検知システム。
　スピーカとマイクとを用いて対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する人検知装置によって実行される人検知方法であって、
　測定信号を生成するステップと、
　前記測定信号に基づく音が前記スピーカから前記対象空間に出力されている時に、前記対象空間における音を収音する前記マイクから出力される応答信号に基づいて、前記スピーカと前記マイクとの間の音響特性を測定するステップと、
　前記対象空間内が無人である時に測定された音響特性又は予め計算によって取得された前記対象空間内の音響特性を基準音響特性として保持するステップと、
　前記対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する時に前記音響特性を測定するステップで測定された判定時の音響特性と前記基準音響特性とを比較した結果に基づいて、前記対象空間内が無人であるか有人であるかを判定するステップと、
　を有することを特徴とする人検知方法。
　スピーカとマイクとを用いて対象空間内が無人であるか有人であるかを判定するコンピュータに、
　測定信号を生成するステップと、
　前記測定信号に基づく音が前記スピーカから前記対象空間に出力されている時に、前記対象空間における音を収音する前記マイクから出力される応答信号に基づいて、前記スピーカと前記マイクとの間の音響特性を測定するステップと、
　前記対象空間内が無人である時に測定された音響特性又は予め計算によって取得された前記対象空間内の音響特性を基準音響特性として保持するステップと、
　前記対象空間内が無人であるか有人であるかを判定する時に前記音響特性を測定するステップで測定された判定時の音響特性と前記基準音響特性とを比較した結果に基づいて、前記対象空間内が無人であるか有人であるかを判定するステップと、
　を実行させることを特徴とする人検知プログラム。