JPH06100661B2

JPH06100661B2 - 人数検出装置

Info

Publication number: JPH06100661B2
Application number: JP61281310A
Authority: JP
Inventors: 秀和姫澤; 恒彦荒木; 有貴依藤; 貴司堀井; 啓史松田; 慎司桐畑
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-11-26
Filing date: 1986-11-26
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPS63134990A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、被検知人体から発せられる赤外線を検出して
人数を検出する赤外線受光式の人数検出装置に関するも
のである。

（背景技術）従来、人数検出装置としては、テレビカメラを用いて検
知領域の画像データを取り込み、画像データに画像処理
を施すことにより人数判定出力を得るものが提案されて
いるが、可視光による輝度変化で人体を検出して人数計
測を行う方式では、S/N比が悪く、十分な検出精度が得
られていない。そこで、検出精度を向上させるために、
予め、人体の存在しない画像データを参照画像データと
して記憶しておき、これを入力画像データと比較する方
式が試みられているが、人体以外の物体と人体とを識別
することが困難であった。このようなテレビカメラを用
いた人数検出装置は、概して処理が複雑で、システムと
して大形になる割りには、十分な人数検出精度が得られ
ていないのが現状である。さらに、テレビカメラを用い
た場合、プライバシーを侵害する恐れもあり、実用上好
ましくない場合も多々生ずる。

また、近赤外光を照射して、人体の頭部、特に毛髪から
の近赤外線放射を近赤外カメラで捕らえようとする試み
がなされているが、新たに近赤外線の照射光源が必要で
あり、また、毛髪が検出できない場合、たとえば、着帽
している場合、さらには、白髪などの場合には、人体を
検出することができないという問題点を有している。

さらにまた、可視光によるテレビカメラの代わりに、赤
外線カメラを用いて人体検出能力を高めようとすると、
コストが高くなり、システムも複雑となり、汎用性に乏
しいという問題がある。

一方、エレベータ等の混雑度を検出する装置として、赤
外線検出素子と走査光学系を用いた装置が提案されてい
るが（特開昭59-60587号，特開昭59-83078号，特開昭60
-63487号）、これらの装置は、広視野を得るために多数
の赤外線検出素子を用いることが必要であると共に、検
知領域内に感度分布のばらつきや不感帯が存在し、人体
の位置や姿勢等により人数の検出結果にばらつきが生
じ、十分な人数検出精度を得ることができないという問
題があった。

（発明の目的）本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、簡単且つ安価な構成で、広い
検知領域を持つ高精度の人数検出装置を提供するにあ
る。

（発明の開示）構成第５図は本発明の概略構成を示すブロック図である。本
発明の人数検出装置は、赤外線検出素子２と、前記赤外
線検出素子２の視野を走査させる走査光学系１と、前記
赤外線検出素子２の出力信号を増幅する前置増幅部３
と、前記前置増幅部３の出力信号を人数検出に必要な信
号に変換する信号処理部４と、前記信号処理部４の出力
信号に基づいて人数を判定する判断部５と、前記判断部
５の出力信号から人数情報を出力する出力部６とから成
る人数検出装置において、前記走査光学系１は前記赤外
線検出素子２の視野を円形走査させる円形走査光学系１
とし、前記判断部５は信号処理部４からの出力信号の極
大点を計数することにより人数を検出するように構成し
て成るものであり、広い検知領域内の人数を高精度に検
出できるようにしたものである。

まず、本発明において用いる円形走査方式について説明
する。検知対象である人体を上方から見た場合、第７図
に示すようになる。これは、第６図（ａ）に示す高さ17
0cm、幅50cm、奥行き20cmの直方体を直立した人体のモ
デルとして、第６図（ｂ），（ｃ）に示すように、１辺
が3mの正方形の頂点に人体モデルm1〜m4を４体配置し、
床面Ｕから上方3mの点において床面Ｕに平行な面に投影
した人体モデルm1〜m4による２次元像である。図から明
らかなように、上方から見た人体像は、視野中心ｃに配
置した場合を除いて、人体の側面も見込むことになり、
視野中心ｃから放射方向に伸びた像となる。また、人体
の位置が視野中心ｃから離れる程、人体像は放射方向に
より伸びた像となる。上記の点を考慮して、第８図に示
すように、長方形スリット状の視野面Ｆを設け、その端
点を中心として、視野面Ｆを回転させる円形走査方式を
用いることにより人体を有効且つ効率的に検出、識別す
ると共に、計数することができる。第８図は円形走査方
式による走査状況を示しており、Ｆは視野面、Ｑは走査
方向、F₀は全有効視野を示している。また、11は視野面
Ｆの回転中心であり、赤外線検出素子２の視野中心ｃと
一致している。

この走査方式を用いて、第６図（ａ）に示した人体モデ
ル４体を、第６図（ｂ）（ｃ）に示したように配置した
状況を、上方から円形走査した場合の各時間における長
方形スリット状視野面Ｆにおける入射エネルギー変化の
１周期分を第９図に示す。ただし、床面Ｕよりも人体モ
デルm1〜m4表面の方が温度が高く、したがって、輻射さ
れる赤外線エネルギーも大きいものとする。赤外線検出
素子２には入射エネルギーが大きいほど、出力信号も大
きいという特性があるため、第９図に示す波形のうち、
４個の上に凸の部分が各々人体モデルm2,m1,m3,m4に対
応している。そこで、本発明では赤外線検出素子２から
の出力信号において、極大点を検出し、検出された極大
点の個数を計数することにより人数を検出している。

実施例１第１図は極大点検出方式の一例を説明するための図であ
る。第１図に示すように、極大点の前後では傾きの極性
が反転する特徴がある。したがって、傾きの極性が反転
している点を極大値として検出することができる。

第10図は本実施例に用いる回路構成を示すブロック図で
ある。赤外線検出素子２の出力は前置増幅部３で増幅さ
れた後、帯域フィルタ41に入力される。赤外線検出素子
２としては、冷却が不要で安価な焦電素子を用いる。こ
の焦電素子は、背景雑音として低周波成分を多く含むた
め、帯域フィルタ41において、不安定な低周波成分をカ
ットすると共に、不必要な高周波成分をもカットし、S/
N比を向上させる。帯域フィルタ41の出力はA/Dコンバー
タ42に入力され、A/Dコンバータ42によりA/D変換され、
判断部５を構成するマイクロコンピュータ51に出力され
る。マイクロコンピュータ51からの制御信号によりモー
タ駆動部12が動作し、必要に応じてモータを駆動・停止
させる。回転周期検出部13においては、円形走査光学系
１の走査に同期して１回転ごとにマイクロコンピュータ
51に同期信号が出力される。マイクロコンピュータ51は
回転周期検出部13からの同期信号を元に、円形走査光学
系１の１回転毎にA/Dコンバータ42からのデータを逐次
取り込む。

第11図は本実施例における判断部５の動作を説明するた
めの流れ図である。信号処理部４におけるA/Dコンバー
タ42からは、円形走査光学系１の１周期について所定個
数のデータが等角度間隔毎に送られて来て、マイクロコ
ンピュータ51の入力バッファに蓄積されている。回転周
期検出部13からの同期信号によりマイクロコンピュータ
51に割り込みが掛かって、まず、マイクロコンピュータ
51は入力バッファに蓄積された入力波形のデータを円形
走査光学系１の１周期分だけ取り込む。マイクロコンピ
ュータ51においては、予め検知領域内に人体が存在しな
い場合の入力波形が参照波形データとしてメモリー内に
記憶されている。マイクロコンピュータ51は、この予め
記憶されている参照波形をメモリーから読み出して、入
力波形から差し引く。これによって比較処理波形が生成
される。この比較処理波形から第１図に示すような極大
点の検出と、検出された極大点の計数とが行われ、極大
点の計数結果に基づいて、人数情報が出力される。な
お、検出人数が０人の場合には、参照波形は入力波形に
よって更新される。

出力部６においては、マイクロコンピュータ51から与え
られた人数情報を元に、人数情報を表示するようになっ
ている。会議室などでは、室外に人数あるいは混雑度を
表示することにより、室外で他者が室内使用状況を把握
できるようにする。また、個人が使用している部屋にお
いては、人数情報「０人」，「１人」，「２人以上」を
元に、室内状況を“不在”、“在室”、“来客”として
室外に表示することにより、他者が容易かつ端的に室内
状況を把握することができる。さらに、人数情報を元
に、空調など各種環境施設を安定且つ有効に動作させる
ことができる。

第12図に前記人数検出装置に用いる円形走査光学系の具
体例を示す。同図（ａ）に示すように、赤外線検出素子
２の受光面前面より距離Rbの位置に回転板10を配置し、
回転板10中央の回転軸11を赤外線検出素子２の受光面の
視野中心ｃ上に配置し、回転板10をモータ等の駆動機構
により回転させる。第12図（ｂ）に示すように、回転板
10に長さLa,幅Daの長方形状のスリットＡを設け、物面
Ｂから輻射された赤外線のうちスリットＡを通過したも
ののみが、赤外線検出素子２に入射するように構成す
る。物面上における瞬時視野は、スリットＡの形状と相
似であり、回転板10から物面Ｂまでの距離をRaとする
と、物面上の瞬時視野長Lv,及び視野幅Dvは、次式のよ
うになる。

また、円形走査における放射方向において、瞬時視野が
物面Ｂを見込む視野角をθとすると、θは次式のように
なる。

上記の瞬時視野が赤外線検出素子２の受光面の視野中心
ｃを軸として円形走査され、したがって、円形走査方式
による物面Ｂを見込む全視野角は２θとなる。

人数検出に当たり、物面上の瞬時視野幅Dvが人数分解能
を決定する主要因となり、人数分解能を上げるために
は、瞬時視野幅Dvは小さい方が良い。従って、スリット
Ａの開口幅Daを小さくする必要があるが、赤外線受光量
がこれに比例して小さくなり、充分なS/N比を得られな
い場合が生じる。その場合には、スリットＡの部分に凸
面シリンドリカルレンズを配置し、走査方向において集
光作用を持たせ、所定の瞬時視野幅Dvを得ると共に、必
要な光学利得を得るようにする。第12図において、スリ
ットＡの部分にシリンドリカルレンズを配した場合、赤
外線検出素子２の受光面の直径をｄとすると、物面上の
瞬時視野の視野長Lv,視野幅Dvは次式のようになる。

上式から分かるように、瞬時視野幅Dvは、シリンドリカ
ルレンズの開口幅Daによらず、適当なRb、あるいはｄを
選択して所定の瞬時視野幅Dvを得ることができる。ま
た、シリンドリカルレンズの開口幅Daを大きくすること
により光学利得を増大させることができる。

光学利得を得るための他の手段として、第13図に示すよ
うに、凹面シリンドリカルミラーＭを固定した回転板10
を赤外線検出素子２の受光面の視野中心ｃを軸として回
転させるように構成しても良い。シリンドリカルミラー
Ｍのミラー面から赤外線検出素子２の受光面までの距離
をRb、シリンドリカルミラーＭのミラー面から物面Ｂま
での距離をRa、シリンドリカルミラーＭのミラー長をL
m,ミラー幅をDm,赤外線検出素子２の受光面直径をｄと
すると、物面上の瞬時視野長Lv,及び視野幅Dvは、シリ
ンドリカルレンズを用いた場合と同様に次式のようにな
る。

したがって、適当なRb,あるいはｄを選択することによ
り、所定の瞬時視野幅Dvを得ることができ、シリンドリ
カルミラーＭのミラー幅Dmを大きくすることにより光学
利得を増大させることができる。円形走査における放射
方向において、瞬時視野が物面Ｂを見込む視野角θは、
次式のようになる。

実施例２第２図（ａ）〜（ｄ）は極大値検出方式の他の例を説明
するための図である。上述のように、人数検出装置の判
断部５においては、予め検知領域内に人体が存在しない
場合の信号処理部４からの出力波形が参照波形データと
してメモリー内に記憶されており、入力波形は、メモリ
ー内の参照波形と比較され、人体の有無及び人数が同時
に判断される。第２図はこの様子を示す説明図であり、
判断部５への入力波形データ（第２図（ｂ））と参照波
形データ（第２図（ａ））とで比較演算を行い、その結
果を新たに比較処理波形データ（第２図（ｃ））とす
る。比較処理波形において、人体の存在しない部分は電
圧レベルがほぼゼロであり、人体の存在する部分には上
に凸の波形が現れている。上に凸の波形には、１つの極
大点とその両側に正及び負の大きな傾きがある。第２図
（ｄ）は各点における傾きを表すグラフであり、極大点
の前後に正及び負の大きな傾きがあることを示してい
る。したがって、各点の傾きを計算し、予め設定してお
いた正の傾きαよりも大きな傾きを持つ点から、予め設
定された負の傾きβよりも小さな傾きを持つ点までの間
の傾き０の点を極大点として検出することができる。

実施例３極大点検出方式のさらに他の例を第３図及び第４図に基
づいて説明する。第３図は極大点を含む信号の時間的変
化を示している。時刻（ｔ−ｉ）から時刻（ｔ＋ｉ）ま
での（2i＋１）個のデータの内の最大値で時刻ｔの値を
置換するフィルターを区間内最大値置換フィルターと
し、同様に、時刻（ｔ−ｉ）から時刻（ｔ＋ｉ）までの
（2i＋１）個のデータの内の最小値で時刻ｔの値を置換
するフィルターを区間内最小値置換フィルターとする。

第４図（ａ）に示すように、比較処理波形全体に対し
て、まず、区間内最小値置換フィルターを作用させる
と、実線で示す波形から点線で示す波形に変換され
る。この変換された波形に対し、さらに、区間内最大
値置換フィルターを作用させると、一点鎖線で示す波形
に変換される。そして、実線で示す波形から一点鎖
線で示す波形を減算することにより、極大点付近のみ
正の値を持ち、残りの部分は０の値を持つ第４図（ｂ）
に示すような波形を得ることができ、この波形から極大
点を検出し、計数することができる。

（発明の効果）本発明は上述のように、被検知人体から発せられる赤外
線を検出して人数を検出する赤外線受光式の人数検出装
置において、赤外線検出素子の視野を円形走査して得ら
れた信号の極大値を計数することにより人数計測を行っ
ているので、構成が簡単で且つ安価であり、広い検知領
域を有しながら、人体の位置や姿勢等により人数の検出
結果にばらつきが生じることなく高精度に人数計測を行
うことができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の動作説明図、第２図（ａ）
乃至（ｄ）は本発明の他の実施例の動作説明図、第３図
及び第４図は本発明のさらに他の実施例の動作説明図、
第５図は本発明に係る人数検出装置の基本構成を示すブ
ロック図、第６図（ａ）は本発明の動作説明のための人
体モデルを示す斜視図、同図（ｂ）は同上の人体モデル
の配置状況を示す側面図、同図（ｃ）は同上の人体モデ
ルの配置状況を示す平面図、第７図は同上の人体モデル
の配置状況を上方から見た２次元像を示す平面図、第８
図は本発明において用いる円形走査の状況を示す説明
図、第９図は同上の円形走査による入射エネルギーの時
間変化を示す説明図、第10図は第１図の実施例に用いる
回路構成を示すブロック図、第11図は同上の動作説明
図、第12図（ａ）は同上の実施例に用いる光学系の一例
を示す概略構成図、同図（ｂ）は同上の要部底面図、第
13図（ａ）は同上の実施例に用いる光学系の他の例を示
す概略構成図、同図（ｂ）は同上の要部底面図である。１は円形走査光学系、２は赤外線検出素子、３は前置増
幅部、４は信号処理部、５は判断部、６は出力部であ
る。

フロントページの続き (72)発明者堀井貴司大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者松田啓史大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者桐畑慎司大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子の
視野を走査させる走査光学系と、前記赤外線検出素子の
出力信号を増幅する前置増幅部と、前記前置増幅部の出
力信号を人数検出に必要な信号に変換する信号処理部
と、前記信号処理部の出力信号に基づいて人数を判定す
る判断部と、前記判断部の出力信号から人数情報を出力
する出力部とから成る人数検出装置において、前記走査
光学系は前記赤外線検出素子の視野を円形走査させる円
形走査光学系とし、前記判断部は信号処理部からの出力
信号の極大点を計数することにより人数を検出するよう
に構成して成ることを特徴とする人数検出装置。
【請求項２】前記判断部は、信号処理部からの出力信号
の傾きが所定値以上の正の傾きになる点と所定値以下の
負の傾きになる点との間に挟まれた傾きがゼロとなる点
を極大点として計数するように構成して成ることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の人数検出装置。
【請求項３】前記判断部は、信号処理部からの出力信号
の各時点における値を、当該値を含む所定区間内の最小
値にて置換する区間内最小値置換フィルターと、前記区
間内最小値置換フィルターの出力信号の各時点における
値を、当該値を含む所定区間内の最大値にて置換する区
間内最大値置換フィルターとを備え、前記区間内最大値
置換フィルターの出力信号を信号処理部からの出力信号
から差し引いた信号にて極大点を計数するように構成し
て成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の人
数検出装置。