JPH0782971A - 自動開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 開閉の支障となるものが立体か紙状物体かを
認識して開閉動作を行う。 【構成】 開閉手段２の開閉に際しての障害となる物体
がない場合の集光走査軌跡の画像と集光照射手段動作時
の撮像手段によって入力された撮像画像によって物体検
出を行う。集光照射手段１８による集光走査時画像メモ
リ１３と開閉手段の開閉に際しての障害となる物体がな
い場合の画像メモリとの差分を求めその結果によって、
立体形状か紙状物体かを立体認識手段１９によって識別
する。そして、この認識された物体が開閉手段２による
開閉動作に支障をきたすか否かを異常判定手段７で判定
し、異常と判定した場合には開閉手段２の動作を停止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２次元画像と照度分布情
報から物体を検出し、自動開閉装置駆動時の自動開閉装
置近傍の物体接近による危険を認識して緊急動作を行う
自動開閉装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の自動開閉装置を設置した
図を第１１図に、その制御ブロック図を図１２に示す。
図１１に示すように自動開閉装置１には、通称シャッタ
ーと呼ばれている開閉手段２が設けられている。開閉手
段２の上方には、上方から下方に向けて照明を行う照明
手段３と開閉手段２の下方を撮像する撮像手段（通常は
テレビカメラ）４とが設置してある。また、図１２の制
御ブロック図において物体抽出手段５は撮像手段４から
照明手段３による照明の有り、無しそれぞれの場合の入
力画像を入力し演算処理した出力信号を出力する。さら
に物体抽出手段５からの出力信号を受けて物体の形状認
識を行う立体認識手段６へ入力される。７は立体認識手
段６の出力から開閉手段２の動作を緊急停止すべきか否
かを判定する異常判定手段である。開閉手段２はモータ
（図示せず）等の駆動部８で駆動される軸９の回転によ
って昇降が制御されるように接続されている。

【０００３】上記のような自動開閉装置においては、撮
像手段４で物体１０を照明手段３の消灯時および点灯時
に撮像し、物体抽出手段５によって画像中から影部分の
面積によって物体を検出し、立体認識手段６によって検
出した物体が立体かどうかを認識するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の開閉装置においては以下のような課題があった。即
ち、画像により物体の存在を抽出するとともに、その物
体が開閉手段の開閉に影響があるか否か、すなわち物体
が閉動作に支障の有る立体形状物体か、紙のような開閉
動作に支障の無い物体かを単に照明手段の有り、無し時
の影の存在検知によって判定するものであった。このた
め、太陽光等の高照度の外部光が照射された場合など物
体の影がほとんどなくなり、物体が存在するにもかかわ
らず、物体が存在しないと誤判定し、物体を開閉手段の
閉止動作により破損させてしまうという課題があった。

【０００５】即ち、立体（物体）の存在認識を照明手段
からの照明の有無における影の存在によって行うため、
照明手段の照度が必ず、外部光からの照度より強いもの
である必要があるという基本的な課題があった。

【０００６】そこで本発明は、上記課題を解決するもの
で、外部光による影響を受けずに物体検知を可能とし、
検知物体が開閉手段の開閉に影響の無い紙、木の葉等の
物体か、開閉に支障をきたす立体形状の物体かを識別し
て開閉手段の駆動部を制御する自動開閉装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、開閉手段の近傍を撮像する撮像手段と、
開閉手段の近傍を集光的に照らす集光照射手段と、撮像
手段で入力された画像中から物体を抽出する物体抽出手
段と、物体抽出手段の出力により集光照射手段を制御す
る集光制御手段と、物体抽出手段で抽出した物体の形状
を識別する立体認識手段と、立体認識手段で識別した物
体の状況に応じた開閉手段の開閉動作を制御する異常判
定手段とを有する構成となっている。

【０００８】また、同目的を達成するために本発明は、
開閉手段の近傍を撮像する撮像手段と、開閉手段の近傍
を集光的に照らす集光照射手段と、開閉手段下方面の所
定の軌跡上に配置された光反射手段と、撮像手段で入力
された画像中から物体を抽出する物体抽出手段と、物体
抽出手段の出力により集光照射手段を制御する集光制御
手段と、物体抽出手段で抽出した物体の形状を識別する
立体認識手段と、立体認識手段で識別した物体の状況に
応じた開閉手段の開閉動作を制御する異常判定手段とを
有する構成となっている。

【０００９】

【作用】本発明の自動開閉装置は上記構成によって、自
動開閉装置下方面を集光的に照らす集光照射手段からの
集光ビーム照射時に、撮像手段によって得られた照度軌
跡分布画像と自動開閉装置下方面に物体が置かれていな
いときに集光照射手段からの集光ビーム照射時の撮像手
段によって得られた照度軌跡分布画像との照度分布差を
演算することにより、検出物体が立体形状か紙状物体か
の識別を外部光による影響を受けずに行うことができ
る。

【００１０】また、開閉手段下方面の所定の軌跡上に配
置された光反射手段によって、集光照射手段からの集光
ビームを所定の軌跡上に照射した時に、物体によって集
光軌跡が不連続になり、物体上の集光反射点以外の集光
軌跡上の点がより鮮明に得られ立体認識精度が向上す
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。なお、上記従来例と同一相当部分には同一
符号を付与している。

【００１２】図１は、本発明の一実施例における自動開
閉装置の制御ブロック図である。同図において、１１は
撮像手段４で撮像された画像から物体を抽出する物体抽
出手段、１２は開閉手段２の近傍に開閉に際しての障害
となる物体がない時の集光走査軌跡の画像（背景画像）
を記憶する背景画像メモリ、１３は集光照射手段動作時
の撮像画像を記憶する集光走査時画像メモリである。１
４は背景画像メモリ１２と集光走査時画像メモリ１３の
差分を求めその結果を２値化する集光画像差分２値化手
段、１５は集光画像差分２値化手段１４と各メモリの読
み書きと集光制御手段１６へ制御信号を出力するメモリ
制御手段である。１７は集光制御手段１６からの制御信
号を入力し集光照射手段１８からの集光ビームを所定の
軌跡にしたがって走査させる集光走査手段、１８はビー
ム状の集光を出力する集光照射手段、１９は集光画像差
分２値化手段１４からの出力信号を入力し検出した物体
が立体か否かを認識し、認識結果を異常判定手段へ出力
する立体認識手段である。

【００１３】上記構成において動作を図２〜図９を基に
説明する。図２は、開閉手段２の近傍に開閉に際しての
障害となる物体がない時の集光照射手段１８による集光
走査を行った状態を示し、直線Ａ−Ａ’上を集光の受光
点が走査している。

【００１４】メモリ制御手段１５は集光制御手段１６を
介して集光走査手段１７（ステッピングモータ等）を操
作し集光照射手段１８を集光走査させる。撮像手段４よ
って集光走査時に撮像し、集光走査時画像メモリ１３に
書き込み信号を送り、随時集光走査軌跡の画像を記憶さ
せる。背景画像メモリ１２には、あらかじめ開閉手段２
の近傍に開閉に際しての障害となる物体がない時の集光
走査軌跡の画像（背景画像）が記憶されている。次に、
メモリ制御手段１５は背景画像メモリ１２と集光走査時
画像メモリ１３に読みだし信号を送り、それぞれのメモ
リからの出力信号を集光画像差分２値化手段１４へ入力
させる。集光画像差分２値化手段１４は両画像の差分を
求めその結果を２値化する。よって集光画像差分２値化
手段１４の出力には集光走査時の物体画像が得られる。
次に、立体認識手段１９によって検出した物体が立体か
否かを認識し、異常判定手段７によって物体が開閉動作
に支障をきたすか否かを判定し、開閉手段２の駆動部８
を介して制御する。

【００１５】ここで立体認識手段１９の動作を図３〜図
７を基に説明する。図３、図４、図５ともに集光照射手
段１８が集光走査中の画像状態を示す。図３、図４は撮
像手段４によって立体形状物体１９を撮像した画像状態
を示す。

【００１６】図５はこれを横方向（図３Ｂ−Ｂ’断面）
からみた図である。図６は撮像手段４によって紙片状物
体２０を撮像した画像状態を示す。図７はこれを横方向
（図６Ｃ−Ｃ’断面）からみた図である。また、２１は
開閉手段２の端面を示し、２２、２３は開閉手段２が摺
動する左右のガイドである。図３〜図５において物体は
立体形状物体１９であるので、集光照射手段１８による
集光走査で、立体形状物体１９が無い場合の集光走査軌
跡（図３のＤ−Ｄ’および図４のＦ−Ｆ’）上と立体形
状物体１９が存在するため発生する集光走査軌跡（図３
のＥ−Ｅ’および図４のＧ−Ｇ’）との２つの集光走査
軌跡ができる。これは、図５に示すように、集光照射手
段１８からの集光が立体形状物体１９に対して、鉛直方
向よりある角度（図５のθ１、θ２）で当てられるた
め、立体形状物体１９が無い場合の受光点（図５のＡＡ
点およびＣＣ点）より集光照射手段１８寄りの受光点
（図５のＢＢ点およびＤＤ点）に受光するためである。

【００１７】一方、図６、７において物体は紙片状物体
２０であるので集光照射手段１８による集光で、紙片状
物体２０が無い場合の集光走査軌跡（図６のＨ−Ｈ’）
上と紙片状物体２０が存在した場合の集光走査軌跡とは
同一となる。

【００１８】これは、図７に示すように、集光照射手段
１８からの集光が紙片状物体２０に対して、鉛直方向よ
りある角度（図７のθ３）で当てられるが、紙片状物体
２０が立体形状で無いため、紙片状物体が無い場合の受
光点（図７のＥＥ点）と同一点に受光するためである。

【００１９】よって、あらかじめ開閉手段２の近傍に開
閉に際しての障害となる物体がない時の集光走査軌跡の
画像（背景画像メモリ１２に記憶された画像）とその後
の集光動作中の集光走査軌跡の画像（集光走査時画像メ
モリ１３に記憶された画像）出力を集光画像差分２値化
手段１４で差分を求めその結果を２値化することにより
（図８）、集光走査時の物体画像が得られる。すなわ
ち、物体が立体形状物体であれば集光画像差分２値化手
段１４の出力画像は図８（ハ）のようになり立体形状物
体と集光照射手段１８からの集光との角度に応じて図８
（ハ）Ｉ−Ｉ’とＪ−Ｊ’が現れる。紙片状物体ではこ
れが現れない。次に、立体認識手段１９によって検出し
た物体が立体か否かを認識し、異常判定手段７によって
物体が開閉動作に支障をきたすか否かを判定する。

【００２０】次に駆動部８の制御方法を図９のフローチ
ャートを用いて説明する。異常判定手段７では、立体認
識手段１９の信号から物体が立体形状か否かをステップ
（ａ）で判定し、立体であればステップ（ｂ）で物体が
開閉手段２の下の境界線２４にかかっているか（危険領
域にあるか）を判断し、境界線２４にかかっていればス
テップ（ｃ）で駆動部８をオフさせ開閉手段２の動作を
停止させる。一方ステップ（ａ）で物体が立体でないと
判定した場合、またステップ（ｂ）で物体が境界線２４
にかかっていないと判定した場合はステップ（ｄ）で駆
動部８にオン信号を出し、開閉動作を開始しステップ
（ｅ）に進む。ステップ（ｅ）では開閉手段２が地面に
触れたか否かを判定し、地面に触れたらステップ（ｆ）
で駆動部８にオフ信号を出し、開閉動作を停止させる。
ステップ（ｅ）で端面２１が地面に触れていなければ次
に進む。

【００２１】上記作用によって物体が立体形状であるか
紙状の物体であるかの区別を行い、立体形状物体が境界
線２４にかかっており、開閉に支障があると判断したら
開閉動作を停止し、紙状物体が境界線２４にかかってい
る場合は、開閉に支障がないと判断し開閉動作を継続す
ることが可能となる。

【００２２】従って、太陽光等の高照度の外部光が照射
された場合等においても、特定波長スペクトルの強い集
光照射手段によれば集光走査軌跡の変化によって物体の
存在と立体形状か否かを確認でき、物体が存在するにも
かかわらず、物体が存在しないと誤判定し、物体を開閉
手段の閉止動作により破損させてしまうということはな
くなる。また物体が存在し、その物体が紙状物体であり
開閉手段の開閉動作に支障がない場合は、開閉動作を継
続させることとなる。

【００２３】なお、集光照射手段は本実施例では、集光
走査手段によって１つの集光照射手段の集光角度を変化
させるように構成しているが、複数の集光照射手段によ
り順次点滅させるように構成しても同様の効果を有する
ことは言うまでもない。また、集光照射手段は本実施例
では、開閉手段の外部（屋外側）に設置するように構成
しているが、開閉手段の内部（屋内側：図５のＫＫ部
分）に設置するように構成しても同様の効果を有するこ
とは言うまでもない。

【００２４】さらに、集光照射手段による集光走査を行
う軌跡は本実施例のように直線に限定されるものではな
く、折れ線、曲線等物体検出に適した軌跡を選定するよ
うに構成しても同様の効果を有することは言うまでもな
い。

【００２５】次に、本発明の実施例２を添付図面を参照
して説明する。なお、上記実施例１と同一相当部分には
同一符号を付与している。図１０は実施例２における撮
像手段４によって開閉手段２下部を撮像した画像状態を
示す。２５は、開閉手段２下方底面において所定間隔で
平行状（図１０のＩ−Ｉ’とＪ−Ｊ’とＫ−Ｋ’）に配
置された光反射手段である。この光反射手段により、物
体が存在しない部分は集光照射手段からの集光が確実に
反射されるため撮像手段４による撮像画像は物体の占め
る部分とそれ以外の部分で照度差が鮮明に現れる。その
ため集光画像差分２値化手段出力１４から立体認識手段
による立体認識精度が向上する。

【００２６】なお、光反射手段は本実施例のように平行
状直線に限定されるものではなく、折れ線、曲線等物体
検出に適した形状を配置するように構成しても同様の効
果を有することは言うまでもない。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明の自動開閉装置によ
れば次のような効果が得られる。

【００２８】（１）集光照射手段を用いた集光走査軌跡
の画像変化によって物体の存在を確認でき、物体が立体
形状物体か紙片状物体かを識別し、危険領域に立体形状
物体が存在すれば開閉手段の動作を停止することができ
る。

【００２９】（２）危険領域に紙片状物体が存在してい
ても、開閉動作に支障をきたさないことが認識できるの
で安全を確保しつつ開閉動作を継続することができる。

【００３０】（３）太陽光等の高照度の外部光が照射さ
れた場合等においても、特定波長スペクトルの強い集光
照射手段によれば集光走査軌跡の変化によって物体の存
在を確認でき、物体が存在するにもかかわらず、物体が
存在しないと誤判定し、物体を開閉手段の閉止動作によ
り破損させてしまうということはなくなる。また物体が
存在し、その物体が紙状物体であり開閉手段の開閉動作
に支障がない場合は、開閉動作を継続させることができ
る。

【００３１】（４）開閉手段下方面の所定の軌跡上に配
置された光反射手段によって、物体と物体以外の点の照
度差がより鮮明に得られ立体認識精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における自動開閉装置の構成
を示すブロック図

【図２】同装置の全体構成を示す外観斜視図

【図３】同装置が危険状態にある場合の入力画像図

【図４】同装置が危険状態にある場合の入力画像図

【図５】図３のＢ−Ｂ’断面から見た同装置外観斜視図

【図６】同装置が危険状態にない場合の入力画像図

【図７】図６のＣ−Ｃ’断面から見た同装置外観斜視図

【図８】同装置の立体形状物体検知の概念図

【図９】同装置の制御方法を説明したフローチャート

【図１０】本発明の実施例２における自動開閉装置下部
の構成図

【図１１】従来の同開閉装置のブロック図

【図１２】同装置の制御ブロック図

【符号の説明】

２ 開閉手段 ４ 撮像手段 ７ 異常判定手段 １１ 物体抽出手段 １６ 集光制御手段 １８ 集光照射手段 １９ 立体認識手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 栄一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動部を有する開閉手段と、前記開閉手段
   の近傍を撮像する撮像手段と、前記開閉手段の近傍を集
   光的に照らす集光照射手段と、前記撮像手段で入力され
   た画像中から物体を抽出する物体抽出手段と、前記物体
   抽出手段の出力により前記集光照射手段を制御する集光
   制御手段と、前記物体抽出手段で抽出した物体の形状を
   識別する立体認識手段と、前記立体認識手段で識別した
   物体の状況に応じた前記開閉手段の開閉動作を制御する
   異常判定手段とで構成された自動開閉装置。
2. 【請求項２】駆動部を有する開閉手段と、前記開閉手段
   の近傍を撮像する撮像手段と、前記開閉手段の近傍を集
   光的に照らす集光照射手段と、前記集光照射手段からの
   集光を受光する位置に配置された光反射手段と、前記撮
   像手段で入力された画像中から物体を抽出する物体抽出
   手段と、前記物体抽出手段の出力により前記集光照射手
   段を制御する集光制御手段と、前記物体抽出手段で抽出
   した物体の形状を識別する立体認識手段と、前記立体認
   識手段で識別した物体の状況に応じた前記開閉手段の開
   閉動作を制御する異常判定手段とで構成された自動開閉
   装置。
3. 【請求項３】物体抽出手段は、開閉手段の開閉に際して
   の障害となる物体がない時の集光走査軌跡の画像を記憶
   する背景画像メモリ、集光照射手段動作時の撮像画像を
   記憶する集光走査時画像メモリと、前記背景画像メモリ
   と集光走査時画像メモリの差分を求めその結果を２値化
   する集光画像差分２値化手段、および集光画像差分２値
   化手段と背景画像メモリ、集光走査時画像メモリの読み
   書きと集光制御手段へ制御信号を出力するメモリ制御手
   段より構成した請求項１または２記載の自動開閉装置。
4. 【請求項４】立体認識手段は、集光画像差分２値化手段
   からの出力画像から物体が立体形状か否かを認識する請
   求項１または２記載の自動開閉装置。