JPH0574880B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、CCDセンサ等の蓄積型光検出器に
より移動体が監視面を通過した数、例えば建物等
に入出する人の数を計測して表示する移動体量計
測装置に関する。

（従来技術） 従来、例えば建物等に出入りする人の数を自動
的に計測する装置としては、例えば光ビームを使
用した光電スイツチ装置、レテビカメラの映像を
利用した装置あるいは床マツトにスイツチを組み
込んだ所謂マツトセンサを利用した装置等が知ら
れている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、光ビーム方式にあつては複数の
人が横に並んで通過したときの判別ができず、ま
た、テレビカメラ方式にあつてはカメラ映像から
通過する人の映像をパターン認識する技術が複雑
で装置が高価となり、更にマツトセンサでは機械
的なスイツチ作動による検出であることから耐久
性に問題があつた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、通過移動体、例えば人数の判別が
正確にできると共に装置構成も簡単でコスト的に
安価であり、更に移動体の通過に対し充分な輝度
変化を得て高速処理ができるようにした移動体量
計測装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明にあつては、監
視面上を通過する移動体を、移動体の移動方向に
対して上面または下面から監視する監視面の輝度
変化を監視する複数の受光画素を直線配列してな
る蓄積型光検出器により検出し、この蓄積型光検
出器が検出した受光情報に基づいて移動体の数を
判別するようにし、更に前記監視面に監視ライン
を形成する蛍光灯等の光源を埋設し、この光源か
ら前記蓄積型光検出器に入射する光を移動体の通
過部位で遮つて充分な輝度変化が得られるように
したものである。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示したブロツク図
である。

まず構成を説明すると、１及び２は蓄積型光検
出器としての電荷結合デバイス（以下「CCDセ
ンサ」という）であり、第２図に示すように複数
の受光画素３ａ〜３ｎを直線的に配列した構造を
持ち、各受光画素に光が当たると読出しタイミン
グで定まる一定の蓄積時間（露光時間）にわたる
入射光の積分量に比例した蓄積電荷を得ることが
できる。

このような構造を持つCCDセンサ１，２につ
いて本発明にあつては、受光データに基づく通行
量の演算処理に使用するデータとして全ての受光
データを使用せず、第２図に斜線部で示すように
例えば４つ置きの受光データＡ１，Ａ５，……
An−１及びＢ２，Ｂ６，……Bnを受光データを
記憶したメモリからジヤンピングアドレスの指定
で読出して演算処理を実行するようにしている。

更に一例を具体的に説明するならば、例えば
CCDセンサ１，２としては、2048個の受光画素
を直線配列したものを使用し、16個置きの受光デ
ータを読出してデータ処理を行なう。ここで後の
説明で明らかにする光学系の構成によつてCCD
センサに結ばれる受光画素１つ当りの監視面上の
監視長さが0.25cmであつたとすると、16個置きの
受光データを読込むことは、監視面上で４cmごと
受光データをメモリから読込んでデータ処理を行
なうことを意味する。

このように直線配列された受光画素から得られ
た受光データのうち、一定間隔毎に置いて読出し
た受光データをデータ処理することで、１ライン
当りの画素数が多くても高速データ処理が可能と
なる。

尚、受光画素に対応したデータ処理に使用する
受光データの密度は、例えば移動体を人とした場
合、人の通過を検出できる範囲内で決定され、且
つ人を検出できる範囲内で可変することができ
る。

この２台のCCDセンサを使用した本発明の監
視面の構造及び検出光学系は、第３図に示すよう
になる。

第３図において、例えば検出対象となる移動体
として人の通過を例にとると、建物の玄関口等の
床面（監視面）４には２本の光源設置溝１０２
ａ，１０２ｂが形成され、この光源設置溝１０２
ａ、１０２ｂの中に蛍光灯１０６を上向きに複数
本長手方向に並べて設置し、蛍光灯１０６の上部
となる溝開口部にはガラス等でなる保護カバー１
０８ａ，１０８ｂを設けている。

光源設置溝１０２ａ，１０２ｂは第４図ｂに保
護カバーを取外して示すように、複数本の蛍光灯
１０６を長手方向に並べて光源として組み込んで
おり、また溝開口部に設けられる保護カバー１０
８ａ，１０８ｂは第４図ａに示すように、斜線部
で示す遮光部により監視ラインＡ，Ｂを形成する
透明又は乳白色の透過窓１１０ａ，１１０ｂを備
えており、透過窓１１０ａ，１１０ｂで定まるラ
イン光源を形成している。再び第３図を参照する
に、床面４に設けたライン光源でなる２本の監視
ラインＡ，Ｂの影像は、人が通過する移動方向に
対して上面より反射ミラー５で反射して集光レン
ズ６に入射し、監視ラインＡの映像については集
光レンズ６からハーフミラー７で反射してCCD
センサ１に像を結ばせ、一方、監視ラインＢにつ
いては集光レンズ６からハーフミラー７を透過し
てCCDセンサ２に像を結ばせる。このような光
学系により、監視ラインＡ，ＢはCCDセンサ１，
２における受光画素１つ当りにつき例えばライン
上で0.25cmの像が縮小されて結像される。

一方、第４図に平面的に示したライン光源でな
る監視ランイＡ，Ｂは、この実施例では一例とし
て建物の外側に監視ラインＡを設置し、建物の内
側に監視ラインＢを設置している。ここで平行に
形成された監視ラインＡとＢの間隔Ｄは、移動体
の大きさによつて定められ、例えば移動体を人と
した場合Ｄ＝10cm程度に定められる。また、監視
ラインＡ，Ｂの横幅Ｗは出入口の大きさによつて
決まる。

移動体を人としたときに監視ラインＡとＢの間
隔Ｄを10cm程度とする理由は、次の通りである。

まず計測対象となる人は２点鎖線に示すよう
に、その肩幅H1が統計的にH1＝40cm程度であ
り、その分散は20〜60cmとなる。また、胸の厚さ
H2はH2＝10〜24cmの範囲に分散している。従つ
て、２本の監視ラインＡとＢを通あするときの輝
度変化を検出して通行量を判別するためには、胸
の厚さH2に基づいて略100％に近い計測可能な確
率を得られるライン間隔Ｄを求めるとＤ＝9.64cm
となり、実用上はＤ＝10cm前後に定めれば良い。

次に第２図に示したCCDセンサ１，２の蓄積
時間、即ち露光時間は人が移動するときの速度を
統計的に求め、その最も速い移動速度ＶがＶ＝
2.19m／ｓあることからライン間隔Ｄ＝9.64cmと
したときのライン通過時間は44msとなる。従つ
て、この通過時間中で２回のデータをサンプリン
グするとすれば22msとなり、この程度の蓄積時
間が確保できれば、人が通過したときも監視ライ
ンの輝度変化による光電荷の蓄積を充分に行なう
ことができ、蓄積型光検出器としてのCCDセン
サによる人の通過検出ができる。

尚、監視ラインＡとＢは、蛍光灯等の光源を備
えていることから、人の通過がない通常の監視状
態ではCCDセンサに入射するライン映像は最大
輝度となり、人の通過により監視ラインの輝度が
大きく低下し、この輝度の低下に伴う受光データ
の変化から人の通過を判別する。

再び第１図を参照するに、CCDセンサ１，２
はCCD駆動回路８からの転送クロツクを受けて
一定の蓄積時間毎に受光信号を出力しており、転
送クロツクは監視ラインの間隔ＤをＤ＝10cmとし
たとき、この間を人が通過した時間内で最低２回
のデータをサンプリングすること及び光源の発光
波形との同期をとることとの条件から50Hz地域で
は20ms、60Hz地域では16.7msの蓄積露光時間毎
に、CCDセンサの受光画素に蓄積された蓄積電
荷を受光信号として読出すようになる。

CCDセンサ１，２の出力は、Ａ／Ｄ変換器９
ａ，９ｂのそれぞれで受光レベルに応じたデジタ
ル信号に変換され、マルチプレクサ１０に与えら
れる。

ここでCCDセンサ１，２は、例えば2048個の
受光画素を備えていることから、１台毎に順次読
出した場合には読出し時間が長くなるため、Ａ／
Ｄ変換器９ａ，９ｂを２系統を設け、並列的に受
光信号を読出して高速処理を可能にしている。

マルチプレクサ１０に続いては、受光データに
背景処理を施すための背景処理回路１１及び
RAM１２ａ，１２ｂが設けられる。

RAM１２ａには、監視ラインＡ，Ｂ上に人の
通過がない定常状態で得られたＡライン及びＢラ
インの受光データが書込まれ、この書込まれた受
光データが背景処理回路１１に対する背景処理変
換のための背景基準データとして使用される。背
景処理回路１１はRAM１２ａに記憶された背景
基準データからマルチプレクサ１０を介してリア
ルタイムで得られる受光データを差し引いて、背
景の影響を受けない受光データを作り出す。この
受光データの背景処理は、受光画素に対応した受
光データ１つ１つについて、リアルタイム処理に
より行なわれる。

一方、背景基準データの記憶に使用されていな
い他方のRAM１２ｂに対してはマルチプレクサ
１０を介して受光データの書込みがリアルタイム
で行なわれており、必要に応じてRAM１２ｂか
ら１２ａに切換えることで背景基準データのリフ
レツシユができるようにしている。

背景処理回路１１で背景処理が施された受光デ
ータは、ゲート回路１３を介してバツフアメモリ
１４ａまたは１４ｂに書込まれる。バツフアメモ
リ１４ａ，１４ｂは、ゲート回路１５を介して通
行量計測のための演算処理を実行する演算処理部
１６に接続される。

ここでバツフアメモリ１４ａ，１４ｂの２台を
設ける理由は、一方のバツフアメモリ例えばバツ
フアメモリ１４ａにゲート回路１３を介して受光
データの書込みを行なつているときは、他方のバ
ツフアメモリ１４ｂをゲート回路１５を介して演
算処理部１６に接続し、バツフアメモリ１４ｂに
既に記憶されている受光データを演算処理部１６
が読込んでデータ処理を行なう。

このように一方のバツフアメモリの書込み中
に、他方のバツフアメモリのデータを演算処理す
ることで、CCDセンサ側と演算処理部１６側と
のタイミング合せが不要となり、CCDセンサ１，
２からの受光データの転送と演算処理部１６によ
るデータ処理を独立させることができる。

演算処理部１６は、例えばCPUによるプログ
ラム制御で実行され、ゲート回路１５で選択して
いるいずれか一方のバツフアメモリ１４ａまたは
１４ｂに記憶している受光データを読込んで、通
行量計測のための演算処理を行なう。この演算処
理部１６による演算処理は、第５図にジエネラル
フローに示す処理内容を持つ。

まずバツフアメモリ１４ａまたは１４ｂからの
データの読込みは第２図に示したように、予め設
定した一定間隔毎に間を置いた受光データを読込
んでデータ処理を行なう。このようなデータ処理
は、バツフアメモリに対するジヤンピングアドレ
スの指定方式で実現することができる。

演算処理部１６はゲート回路１５を介して入力
するバツフアメモリ１４ａまたは１４ｂからの受
光データに基づき、まずブロツク１８に示すよう
にＡラインのデータを読込み、そのデータ変化を
検出する。続いてブロツク１９でＢラインのデー
タの読込みに切換え、そのデータ変化を検出す
る。ブロツク１８，１９におけるデータ変化の検
出については、同時にデータ変化を生じたライン
位置も検出する。

続いてブロツク２０でＡライン及びＢラインの
データ変化から第６図に示す監視ラインＡ，Ｂを
人が通過したときのパターンを判別する。

第６図では、監視ラインＡ，Ｂに対し、出入口
の外側に位置する監視ラインＡ側から人が入つて
きたときの時間変化を時刻t1〜t3に分けて示す。
ここで、時刻t1の監視ラインＡにさしかかつた状
態をパターン１とし、時刻t2の監視ラインＡ，Ｂ
の両方にさしかかつた状態をパターン２とし、更
に監視ラインＡをぬけて監視ラインＢにかかつて
いる状態をパターン３とする。勿論、退出時にあ
つては、時刻t3からt1への変化が得られる。

従つて、第５図のブロツク２０におけるパター
ン判別は、第６図のいずれのパターンであるか
Ａ，Ｂラインデータに基づいて判別することにな
る。

次のブロツク２１ではブロツク２０で判別され
たパターンと、既に登録されている前回のパター
ンから移動方向を判別する。例えば、パターン１
が判別されたとき、前回のパターンがパターン１
〜３のいずれでもなければ入場であり、またパタ
ーン３が判別された状態で前回のパターンがパタ
ーン１〜３のいずれでもなければ退場となる。勿
論、パターン２が判別されたときは、前回のパタ
ーンがパターン１であれば入場、パターン３であ
れば退場となる。

移動方向の判別が済むと、ブロツク２２におい
て入退数を計数する。即ち、入場であればカウン
タをカウントアツプし、また退場であればカウン
タをカウントダウンする。このような計測処理が
終了すると、最後にブロツク２３において、これ
までのデータ処理で得られたライン上の人の通過
位置及びその通過位置におけるパターンのうち移
動方向判別に使用されていない通過位置及びパタ
ーンを登録して再びブロツク１８の処理に戻る。
そして、この使用されない上記通過位置のパター
ンが前回からどのように変化したかにより移動方
向が判別される。

再び第１図を参照するに、演算処理部１６で求
められた、そのときの入退数は表示器１７に与え
られ、現在建物に残つている人の人数若しくは入
場者数等を表示する。

尚、演算処理部１６は、マルチプレクサ１０、
ゲート回路１３，１５の制御も行なう。

第７Ａ図，７Ｂ，７Ｃ図は、第１図の制御処理
を更に詳細に示したフローチヤートである。

まず第７Ａ図はＡラインのデータ処理を示す。

装置をスタートさせると、ブロツク５０で背景
基準データのセツトを行ない、次のブロツク５２
でデータ変化数カウンタＬ、位置カウンタＮ、更
に１ライン当りに付き処理するデータ数を監視す
るループカウンタＩをそれぞれ零にイニシヤライ
ズする。

続いてブロツク５４でループカウンタＩで設定
された最初のＡラインデータを入力し、判別ブロ
ツク５６で人であることを判断するため閾値以上
か否かをチエツクする。受光データが閾値を下回
つていればブロツク５８でループカウンタＩをイ
ンクリメントし、判別ブロツク６０でループカウ
ンタＩが最終値Ｉ＝128に達しているかどうかを
チエツクし、閾値以上となるデータ変化を検出す
るまでブロツク５４〜６０の処理を繰返す。

受光データが閾値以上になると、判別ブロツク
５６からブロツク６２に進み、この時の位置カウ
ンタＮで指定される監視ラインの端からＮ人目の
長さ、即ちデータ変化数Ｌをインクリメントし、
判別ブロツク６４で閾値Loに達したか否かをチ
エツクし、閾値Loに達していなければブロツク
６６でループカウンタＩをインクリメントし、最
終値Ｉ＝128に達しているかどうかを判別ブロツ
ク６８でチエツクした後、次のＡラインデータを
ブロツク７０で入力し、閾値以上であれば判別ブ
ロツク７２から再びブロツク６２に戻つて、デー
タ変化数Ｌをインクリメントし、データ変化数Ｌ
＝Loに達するまでこのループを繰返す。

尚、データ変化数Ｌが閾値Loに達する前に閾
値以上とならない受光データが得られた時には、
受光データが空いていると判断し、判別ブロツク
７２から判別ブロツク７４に進んで受光データの
空き数をカウントする空き数カウンタをインクリ
メントし、空き数カウンタの計数値が所定値を越
えた時にはブロツク７６に進み、データ変化数Ｌ
を零にリセツトして再びブロツク５４に戻る。

判別ブロツク６４でデータ変化数Ｌが閾値Lo
に達したことが判別されると、ブロツク７８に進
み、人の位置Ｎを登録し、続いてブロツク８０で
位置カウンタＮをインクリメントし、ループカウ
ンタＩが最終値に達していなければ再びブロツク
５４に戻る。

このようなＡラインデータの処理により、監視
ラインＡ上に人の通過による輝度変化があれば、
位置カウンタＮの値によつてライン上の通過位置
及び通過人数が登録データとして得られる。

判別ブロツク６０または６８でループカウンタ
Ｉの最終値が判別されると、ブロツク８２に進み
カウンタＩ，Ｎ及びＬを零にリセツトし、第７Ｂ
図に示すＢラインデータの処理に進む。

この第７Ｂ図に示すＢラインデータの処理も、
第７Ａ図のＡラインデータの処理と全く同じであ
ることから、付加符号ｂを付して同一番号で各処
理ブロツクを示す。

このようにしてＡライン及びＢラインのデータ
処理が終了すると、第７Ｃ図に示すパターン及び
移動方向の判別処理に進む。

まず判別ブロツク８４において、第６図に示し
たパターン１〜３のいずれであるかを判別し、ブ
ロツク８６ａ〜８６ｃのいずれかに進む。尚、こ
のパターン判別については、位置カウンタＮとの
対応関係をもつてパターン判別を行なう。

続いて判別ブロツク８８で既に登録されている
前回のパターンと比較し、ブロツク９０ａの入場
または９０ｂの退出となる方向判別を行なう。ブ
ロツク９０ａの入場判別にあつては、入退数カウ
ンタＭを位置カウンタＮで与えられる人数分だけ
加算し、一方、ブロツク９０ｂの退出にあつては
入退数カウンタＭを位置カウンタＮで与えられる
人数分だけ減算する。勿論、入場者と退出者が混
在する場合もあることから、入退出カウンタＭの
加算と減算が同時に行なわれる場合もあり得る。

このように入退数カウンタＭの計数が終了する
と、ブロツク９２においてブロツク８６ａ〜８６
ｃで判別されたパターンを位置と共に登録して前
回のパターンとし、再び第７Ａ図のブロツク５４
に戻る。

尚、第７Ａ，７Ｂ図におけるデータ処理にあつ
ては、データ変化数Ｌが閾値Loに達した時、人
の通過によるデータ変化と判定しているが、更に
検出精度を高めるためには閾値Loを多段階、例
えば２段階に設定し、Ａ及びＢラインのデータ処
理における閾値Loを例えばLo＝５（ライン上で20
cm）としてまずパターンを判定し、このパターン
判定後に閾値Lo＝15（ライン上で60cm）に達する
データ変化が得られてから入退出の計数動作を行
なわせるようにしても良い。

更に、上記の実施例は移動体として人の通過を
例にとるものであつたが、本発明はこれに限定さ
れず、車両や荷物の通過量を検出することもで
き、この場合には移動体の大きさと移動速度に基
づいて２本の監視ラインＡとＢの間隔を適切な値
に設定すれば良い。

また、車両等のように移動する方向が一方向し
か移動しない移動体においては、蓄積型光検出器
を１ライン設けるだけで移動体の数を計測するこ
とができる。

更に、本実施例においては移動体を移動方向に
対して上面から監視するよう構成したが、ライン
高原を天井面等に設置して下面から監視するよう
にしても良い。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、監視
面上を通過する移動体を、移動体の移動方向に対
して上面または下面から監視する監視面の輝度変
化を監視する複数の受光画素を直線配列してなる
蓄積型光検出器により検出し、この蓄積型光検出
器が検出した受光情報に基づいて移動体の数を判
別するようにし、更に監視面に光源を埋設し、監
視面に位置する光源から蓄積型光検出器に入射す
る光を移動体の通過部位で遮つて輝度変化を得る
ようにしたため、同時に複数の人が横に並んで通
過した場合や、入場者と退出者が交差した場合も
正確に通過人数と移動方向を判別すことができ、
極めて精度の高い通行量の検出ができる。

また監視面に光源を埋設して移動体の通過で蓄
積型光検出器に対する光の入射を遮るようにして
いるため、移動体の通過による輝度変化を充分に
大きくとることができ、CCDセンサ等における
蓄積時間が短くとも充分な信号変化を得ることが
でき、高速処理が可能となる。更に、監視面の光
源を移動体の通過で遮つて輝度変化を得ているた
め、例えば洋服の色の影響がなく、また移動体を
背光証明することになるので更に分解能を向上す
ることができる。

加えて、蓄積型光検出器としてCCDセンサを
使用することから、従来のテレビカメラ方式に比
べ検出光学系及び通行量判別のデータ処理が簡単
となり、低コストで高い検出精度を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示したブロツク
図、第２図は本発明で用いるCCDセンサの構造
を示した説明図、第３図は本発明の検出光学系及
びライン光源を示した説明図、第４図は監視面に
設けるライン光源の構造を示した説明図、第５図
は第１図の演算処理部によるデータ処理の概要を
示したジエネラルフローチヤート、第６図は本発
明の移動方向の判別で用いる監視ラインに対する
人の通過状態を示した説明図、第７Ａ，７Ｂ，７
Ｃ図はプログラム制御による本発明の通行量計測
処理を示したフローチヤートである。 １，２……CCDセンサ、４……床面、５……
反射ミラー、６……集光レンズ、７……ハーフミ
ラー、８……CCD駆動回路、９ａ，９ｂ……
Ａ／Ｄ変換器、１０……マルチプレクサ、１２
ａ，１２ｂ……RAM、１１……背景処理回路、
１３，１５……ゲート回路、１４ａ，１４ｂ……
バツフアメモリ、１６……演算処理部、１７……
表示器、１０２ａ，１０２ｂ……光源設置溝、１
０６……蛍光灯、１０８ａ，１０８ｂ……保護カ
バー、１１０ａ，１１０ｂ……透過窓。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 移動体が監視面上を通過する移動方向に対し
   て上面または下面から該監視面の輝度変化を監視
   する複数の受光画素を直線配列してなる蓄積型光
   検出器と、該蓄積型光検出器で検出した前記監視
   面の受光情報に基づいて移動体の数を判別する判
   別手段を備えた移動体量計測装置に於いて、 前記監視面に光源を埋設し、該光源から前記蓄
   積型光検出器に入射する光を移動体の通過部位で
   遮つて輝度変化を得るようにしたことを特徴とす
   る移動体量計測装置。