JPS6313157B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、対象空間内に存在する物体の数を
検出する員数検出装置に関する。

従来のこの種の装置として、第１図に示すよう
な工業用テレビカメラを用いたエレベータホール
内混雑度検出装置が考えられていた。これは混雑
度を検出したい対象物が映像内にないときのパタ
ーンを予め記憶しておき、対象物が映像内に入つ
てきたときのパターンの変化から混雑度を判定し
ていた。

この第１図において、１は工業用テレビカメラ
であり、２はエレベータホールを照明するための
照明装置である。また、工業用テレビカメラで撮
像して得られた対象物の映像信号はアナログ―デ
イジタル変換器３（以下、Ａ／Ｄ変換器と云う）
によりデイジタル信号に変換されるようになつて
いる。Ａ／Ｄ変換器３の出力は演算器４に転送さ
れるようになつており、演算器４の出力はメモリ
５，６に転送され、メモリ５，６の出力は比較器
７で比較され、比較器７の出力はカウンタ８に転
送されるようになつている。

次に、第１図のエレベータホール内混雑度検出
装置の動作について説明する。エレベータホール
に照明装置２と工業用テレビカメラ１とを設け、
ホール全体を照明し、撮像する。

第２図は上記工業用テレビカメラ１の映像を示
しており、この第２図における９はエレベータ、
１０は待客を示している。

ところで、一般に、工業用テレビカメラの絵素
数は数万点にもなるので、幾つかの絵素を集め
て、１ブロツクとし、ブロツク単位に処理する。
工業用テレビカメラ１を用いてエレベータホール
を撮像した信号はＡ／Ｄ変換器３でデイジタル化
し、デイジタル化した信号をブロツク内明暗の平
均値などを特徴量として、演算器４で処理するこ
とにより、各ブロツクごとの特徴量を抽出する。

まず、エレベータホールに待客がいないときに
上記の処理を行ない、その結果をメモリ６に記憶
し、次にエレベータホールに待客がいるときの結
果をメモリ５に記憶する。続いて、メモリ５とメ
モリ６の内容は比較器７で比較され、同一ブロツ
ク内の結果が異なる場合は不一致ブロツクとして
出力する。この出力をカウンタ８でカウントし、
混雑度を検出する。第３図は待客として検出した
不一致ブロツク１１を示している。

従来のエレベータホール内混雑検出度は以上の
ように構成されており、工業用テレビカメラ１と
照明装置２との組合せにより得た信号を処理して
いるので、照度、照明の方向、被検出物の色など
により影響を受け易く、員数推定の精度が低い。
あるいは、処理方法が複雑になり、装置が高価で
あること、また、平面的情報しか得られないの
で、被検出物が重なつた場合の精度が低いこと、
待客の遠近により誤差が大きくなることなどの欠
点があつた。

この発明は、上記従来の欠点を除去するために
なされたもので、テレビカメラの代りに超音波送
受波器を用いることにより、照明に依存せず、さ
らに、伝播時間による奥行き情報で被検出物が重
なつた場合も判別できる員数検出装置を提供する
ことを目的とする。

以下、この発明の員数検出装置の実施例につい
て図面に基づき説明する。第４図はその一実施例
の構成を示すブロツク図である。この第４図にお
いて、１３は被検出物である。この被検出物１３
に送受波器１２における送波器１２１からビーム
状の超音波をパルス的に送波するようになつてお
り、また、被検出物１３から反射する超音波は受
波器１２２で受波するようになつている。かくし
て、送受波器１２は送波器１２１と受波器１２２
とにより構成されている。

受波器１２２の出力は増幅器１４を介して２値
化回路１５に送出するようになつており、また、
送波器１２１はタイミングパルス発生回路１６か
らの送波の指令が与えられるようになつており、
この送波の指令に基づいて送波器１２１は超音波
をパルス的に被検出物１３に送波するようになつ
ている。そして、タイミングパルス発生回路１６
は送波してから受波器１２２が被検出物１３から
反射する超音波を受波するまでの時間を計数する
ようになつている。

タイミングパルス発生回路１６の出力は２値化
回路１５とデイジタル式信号処理装置１８に送出
するようになつている。このデイジタル式信号処
理装置１８は２値化回路１５からの信号とタイミ
ングパルス発生回路１６で計数した超音波の伝播
時間と、送波器１２１の方向とにより、被検出物
１３の位置を求め、内蔵したメモリに記憶し、一
方向のデータ取込みが終了すると、送波方向の変
化の信号を出すものである。

さらに、このデイジタル式信号処理装置１８は
以上の操作を繰り返すことにより、対象空間内の
被検出物の情報を得て、員数を判定し、その判定
の結果は表示器１９に送出するようになつてい
る。表示器１９はデイジタル式信号処理装置１８
で検出した員数、人数分布状態などを表示するも
のである。

なお、１７はデイジタル式信号処理装置１８か
らの信号により送受波器１２の向きを変える走査
器であり、対象空間全域を網羅するため水平方向
と鉛直方向との２次元の走査を行う。これは例え
ば２つのステツピングモータと基準位置を知るた
めのリミツトスイツチで簡単に構成できる。

次に、以上のように構成されたこの発明の員数
検出装置の動作について第５図および第６図を併
用して説明する。第５図は送受波器１２をエレベ
ータホールに設置し、ホール内の待客数を検出す
る場合を示している。送受波器１２から水平方向
角度、鉛直方向角度θで超音波を送波し、被検
出物１３にて反射して送受波器１２に戻つてきた
ときを考える。

いま、超音波の音速をｃ、送受波器１２から被
検出物１３までの伝播径路長をｌ、往復の伝播時
間をｔとすると、床面２０への投影図での被検出
物１３の位置Ｐ（ｘ，ｙ）は次のように表わすこ
とができる。

ｘ＝ｌ・cosθ・cos＝ct／２cosθ・cos ｙ＝ct／２cosθ・sin ……(1) すなわち、超音波の送波方向θ，が既知であ
れば、時間ｔにより位置Ｐが求められる。

また、第６図は床面への投影図をブロツクに分
割した状態を示している。一辺4mの正方形の床
面を縦方向、横方向ともに16分割した例を示して
いる。このときの座標（Ｘ，Ｙ）は次の(2)式で求
められる。

Ｘ＝〔ｘ／25〕，Ｙ＝〔ｙ／25〕 ……(2) （ただし、〔 〕はガウス記号） 超音波のエコーより、被検出物が床面への投影
図で対応する位置を(1)，(2)式を用いて求め、マー
クを付ける。このマークの集まつたパターンを以
下、エコーパターンを称するが、第６図において
は、エコーパターン２１が待客１人に対応してい
ることになる。また、１２０は送受波器１２の投
影図で対応する送受波点である。

対象空間すべてを網羅するように、超音波の送
波方向を変化させ、作成したエコーパターンを調
べることにより、ホール内の待客の員数を検出す
ることが可能になる。

第７図は第４図のブロツクの各部分をさらに詳
細に示したこの発明の具体的実施例の構成を示す
ブロツク図である。この第７図により、この発明
の員数検出装置の実施例についてさらに詳述す
る。この第７図において、送受波器１２、被検出
物１３は第４図と同様であるが、第７図では、第
４図で示したタイミングパルス発生回路１６、増
幅回路１４、２値化回路１５、デイジタル式信号
処理装置１８の部分が詳細に示されている。

このうち、まず、タイミングパルス発生回路１
６の部分から述べることにする。送信回路１６１
の出力は送波器１２１および基準電圧発生回路１
５１およびサンプリングタイミング発生回路１６
２に送出するようになつている。サンプリングタ
イミング発生回路１６２の出力は伝播許容時間設
定回路１６３およびメモリ１８１，１８２に送出
するようになつている。この伝播許容時間設定回
路１６３の出力はメモリ１８１，１８２に供給す
るようになつている。

一方、増幅回路１４は１次増幅回路１４１、フ
イルタ１４２、２次増幅回路１４３により構成さ
れ、１次増幅回路１４１は受波器１２２の出力を
受け、その出力はフイルタ１４２、２次増幅器１
４３を介して、２値化回路１５の検波回路１５２
に伝送されるようになつている。

２値化回路１５は基準電圧発生回路１５１、検
波回路１５２、比較器１５３とにより構成され、
基準電圧発生回路１５１の出力と検波回路１５２
の出力は比較器１５３にて比較されるようになつ
ている。比較器１５３の出力はメモリ１８１，１
８２に供給するようになつている。これらのメモ
リ１８１，１８２には送信回路１６２の出力も加
えられている。

デイジタル式信号処理回路１８はメモリ１８
１，１８２，１８３、員数判定装置１８４とによ
り構成されている。この員数判定装置１８４の出
力は表示器１９および走査器１７に送出するよう
に構成されている。

次に、第７図の実施例の動作について、第８図
〜第１１図を併用して説明する。第８図は第７図
の各部の波形図であり、送信回路１６１により、
第８図S₀に示すような信号が送波器１２１に送ら
れると、送波器１２１はこの信号S₀に基づきパル
ス的に超音波を被検出物１３に向かつて送波す
る。この超音波は被検出物１３から反射され、そ
の反射した超音波は受波器１２２で受波されて、
１次増幅回路１４１で増幅した後、フイルタ１４
２を通して雑音を除去し、その出力S₁は第８図S₁
にて示されている。フイルタ１４２の出力S₁は２
次増幅回路１４３で増幅され、検波回路１５２で
検波される。この結果、受波信号は第８図S₂に示
すようになる。信号S₂は検波回路１５２の出力で
ある。

検波回路１５２の出力S₂は比較器１５３に加え
られる。また、基準電圧発生回路１５１は送信回
路１６１からの送信パルスにより、超音波の距離
減衰特性に応じて第８図S₃に示すような基準電圧
信号を発生する。この基準電圧信号S₃は比較器１
５３に加えられる。これにより、比較器１５３は
この基準電圧信号S₃と検波回路１５２の出力S₂と
を比較し、２値化する。２値化後の信号S₄は第８
図S₄で示されている。２値化信号S₄はメモリ１８
１，１８２に加えられる。

上記のような基準電圧信号S₃を用いることによ
り、多重反射の影響および第８図e₃のように、送
波器のサイドロープによる虚探知を除去すること
ができる。

また、サンプリングタイミング発生回路１６２
は比較器１５３の出力である２値信号をデイジタ
ル式信号処理装置１８が取り込むタイミングを発
生する回路であり、そのパルス信号S₅は第８図S₅
に示されており、その周期τ₀は投影図の各ブロツ
クに対応するようにあらかじめ決定されている。

サンプリングタイミング発生回路１６２からの
パルス信号S₅は伝播許容時間設定回路１６３にも
転送され、このパルス信号S₅が伝播許容時間設定
回路１６３に加えられると、そのパルス数をカウ
ントして超音波の伝播時間を測定する。この場
合、対象空間を限定したとき、超音波の走波方向
により、データを取り込むべき距離が異なる。

このため、伝播許容時間設定回路１６３はパル
ス信号S₅のパルス数をカウントすることにより、
デイジタル式信号処理装置１８がデータを取り込
む区間を設定している。この伝播許容時間設定回
路１６３により設定された設定信号S₆（第８図S₆）
をメモリ１８１，１８２に印加する。この設定信
号S₆のτ₁，τ₂，τ₃の区間だけ、パルス信号S₅（サ
ンプリングパルス）に同期して２値化信号S₄をメ
モリ１８１，１８２に取り込む。

このように、対象空間での限界距離を設定する
ことにより、床面や壁からの多重反射による信号
の取込みを防止している。なお、第８図における
e₄は対象空間外からの反射信号であり、これは２
値化していない。

以上のようにして得た２値化信号S₄と伝播時間
の信号と送信方向により、メモリ１８１における
(1)，(2)式で計算される番地にデータを書き込む。
このようにして、対象空間内の情報を床面への投
影図として得ている。

メモリ１８１は員数を検出しようとするときの
投影図が入る。また、メモリ１８２は対象空間内
に被検出物がないときの投影図を零点情報として
格納しておく。

零点情報は、図示していないが操作者が、人が
存在しないことを目視で確認し、タイミングスイ
ツチを押すことにより、メモリ１８２に記憶動作
を行なわせることもできるし、また、員数伴定装
置１８４により、メモリ１８３の内容や一定時間
変化しなかつたかを検査し、一定時間変化してな
かつた場合に、メモリ１８２に記憶動作を行なわ
せることもできる。

メモリ１８１からメモリ１８２の記憶内容を差
し引いた情報がメモリ１８３に入り、これが現在
の被検出物１３の投影図となる。

第９図は被検出物が超音波の送信方向に重なつ
て立つたときを示す図である。この第９図におい
て、１２は送受波器で、１３１，１３２はそれぞ
れ被検出物である。工業用テレビカメラでは、被
検出物１３１，１３２を平面的に捉えるため、映
像内で重なつて見え、識別が困難であるが、超音
波を用いると、伝播径路長に差があるため、エコ
ーに時間差が出てくる。

このため、第８図におけるe₅，e₆に示すよう
に、信号を分離して取り込むことができる。この
ように、超音波を用いることにより、奥行き情報
を得ることができ、被検出物が重なつた場合も正
確に員数を検出できる利点がある。

第６図に示したメモリ内のエコーパターンから
員数を判定する処理は員数判定装置１８４によつ
て行われるが、その方法について第１０図および
第１１図により説明する。第１０図は得られた投
影図で、２×２の窓をとつたときのエコーパター
ンの種類を示す図であり、回転を無視すれば、図
中の六つのどれかとなる。

第１０図ａのパターンでは、人がいるとは考え
られず、第１０図ｃ，第１０図ｄ，第１０図ｅの
パターンでは、人が１人いると考えられる。第１
０図ｂのパターンのときは１人か０人か判定でき
ず、第１０図ｆのパターンでは１人か２人か判定
できない。このとき、窓の送受波器１２からの距
離により判定する。超音波は、送波器から、ある
指向角をもつて送波され、それらは、放射状に走
査されるために当然エコーパターンも距離により
重みが異なる。

第１１図はこの距離による重み付けを示す図で
あり、領域を４段階に分けている。すなわち、送
波器１２１からの距離により、領域２２，２３，
２４，２５と分割している。領域２２は不感領域
であり、エコーパターンは見ない。この領域分割
と該当する窓のエコーパターンとにより員数を検
出する。

上記実施例では、16×16のブロツクに分割した
投影図において、２×２の窓内でのエコーパター
ンの状態と送受波器からの距離による４段階の領
域分割を用いて員数を検出する手法について述べ
たが、ブロツク分割は16×16に限らず、窓の大き
さも２×２に限らず、また、領域分割も４段階に
限らないことは云うまでもない。

さらに、おのおのエコーパターンが床面のある
一部の面積に対応していることを用いて、エコー
パターンの数、すなわち、面積から員数を検出し
てもよい。

また、この発明は、エレベータホールの待客の
員数を検出する装置に限らず、他の員数検出装置
にも適用可能であることは云うまでもない。

以上詳述したように、この発明の員数検出装置
によれば、超音波を用いて被検出物に送波すると
ともに、被検出物からの反射波を受波するように
しているので、対象空間の照明状況、被検出物の
色などに依存せず、また、超音波ビームを走査
し、被検出物の投影図を求め、信号処理を行つて
いるので、被検出物の前後方向での重なりや、被
検出物の送受波点からの遠近による誤差が少ない
装置を得ることができるとともに、信号処理が比
較的簡単なので、安価な装置を得ることができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のエレベータホール内混雑度検出
装置を示すブロツク図、第２図は同上エレベータ
ホール内混雑度検出装置の動作を説明するための
エレベータホールの状態を示す図、第３図は同上
エレベータホール内混雑度検出装置に使用される
工業用テレビカメラの絵素の不一致ブロツクを示
す図、第４図はこの発明の員数検出装置の一実施
例の構成を示すブロツク図、第５図はこの発明の
員数検出装置の原理を説明するためのエレベータ
ホール内における被検出物の検出状況を示す図、
第６図は同上員数検出装置を説明するための床面
への投影図をブロツクに分割した状態を示す図、
第７図はこの発明の員数検出装置の具体的構成を
示すブロツク図、第８図は第７図の員数検出装置
の動作を説明するための各部の信号波形図、第９
図は第７図の員数検出装置の動作を説明するため
の被検出物が重なつた場合を示す図、第１０図ａ
ないし第１０図ｆはそれぞれ第７図の員数検出装
置の動作を説明するための小さな窓によるエコー
パターンの分類を示す図、第１１図は同上エコー
パターンの距離による重みづけの領域分割を示す
図である。 １２…送受波器、１３…被検出物、１４…増幅
回路、１５…２値化回路、１６…タイミングパル
ス発生回路、１７…走査器、１８…デイジタル式
信号処理装置、１９…表示器、１２１…送波器、
１２２…受波器、１４１…１次増幅回路、１４２
…フイルタ、１４３…２次増幅回路、１５１…基
準電圧発生回路、１５２…検波回路、１５３…比
較器、１６１…送信回路、１６２…サンプリング
タイミング発生回路、１６３…伝播許容時間設定
回路、１８１〜１８３…メモリ、１８４…員数判
定装置。なお、図中同一符号は同一または相当部
分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ビーム状の超音波をパルス的に送波する送波
   器および被検出物で反射された超音波を受波する
   受波器とにより構成された送受波器、上記受波器
   で受波された超音波の信号を増幅する増幅回路、
   上記送波器に送波の指令を与えるとともに、送波
   指令後一定間隔毎のタイミングパルスを発生し、
   このパルスをカウントすることで超音波を送波し
   てから受波するまでの時間を計数するタイミング
   パルス発生回路、このタイミングパルス発生回路
   の出力に応じて上記増幅回路の出力を２値化信号
   に変換する２値化回路、この２値化回路の出力と
   上記タイミングパルス発生回路で計数した超音波
   の伝播時間と上記送波器の方向とにより上記被検
   出物の平面上の位置を求めて対象空間内のすべて
   の被検出物の平面への投影図を作成して員数を判
   定するとともに送波方向変化の信号を出すデイジ
   タル式信号処理装置、上記送波方向変化の信号に
   基づき、基準位置からデイジタル式信号処理装置
   により設定された値だけ上記送波器の方向を変え
   る走査器、上記デイジタル信号処理装置により判
   定された員数または人数分布状態、または、員数
   および人数分布状態を表示する表示器を備えてな
   る員数検出装置。 ２ 増幅回路は上記受波器の出力を増幅する１次
   増幅回路、この１次増幅回路の出力から雑音を除
   去するフイルタ、このフイルタの出力を増幅する
   ２次増幅回路を備えてなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の員数検出装置。 ３ タイミングパルス発生回路は送波器に送波指
   令を出す送信回路、この送信回路の出力によりタ
   イミングパルスを発生するサンプリングタイミン
   グパルス発生回路、このサンプリングタイミング
   パルス発生回路からのパルス数をカウントするこ
   とにより超音波の伝播時間を測定する伝播許容時
   間設定回路を備えてなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の員数検出装置。 ４ ２値化回路は上記タイミングパルス発生回路
   からの送信パルスにより超音波の距離減衰特性に
   対応した基準電圧信号を発生する基準電圧発生回
   路、上記増幅回路の出力を検波する検波回路、こ
   の検波回路の出力と上記基準電圧発生回路の出力
   とを比較して２値化信号を得る比較器を備えてな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   員数検出装置。 ５ デイジタル式信号処理装置は員数を検出しよ
   うとするときにタイミングパルス発生回路からの
   タイミングパルスにより上記２値化回路で得られ
   た２値化信号による投影図を記憶する第１のメモ
   リ、対象空間内に被検出物がないときの投影図を
   零点情報として上記２値化回路からの２値化信号
   を記憶する第２のメモリ、第１のメモリから第２
   のメモリの記憶内容を差し引いた情報を現在の被
   検出物の投影図として記憶する第３のメモリを備
   えてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の員数検出装置。 ６ 対象空間の底面を複数個のブロツクに分割し
   被検出物の投影図を参照し、被検出物が存在する
   ブロツクにマークを付け、この投影図中のマーク
   を付けたブロツクの数により員数を検出すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の員数検
   出装置。 ７ 送波器から、ある指向角度を持つた超音波ビ
   ームを放射状に走査するために発生する遠近によ
   るエコーパターンの変化を、投影図で、音源から
   の距離によつて重みづけをおこなうことにより補
   正した後に員数の検出をすることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の員数検出装置。