(57)【要約】【課題】赤外線センサとドップラセンサとの双方の検知結果に基づいて、動体の移動を検出する動体検出装置を提供する。【解決手段】温度の変化を検知する赤外線センサ１１０と、対象物の移動を検知するドップラセンサ１１１と、赤外線センサ１１０及びドップラセンサ１１１の検知結果に基づいて、動体の移動を検出する検出部１２とを備え、検出部１２が、赤外線センサ１１０で検知された信号とドップラセンサ１１１で検知された信号との間に相関がある場合に動体の移動が検出されたと判断するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度の変化を検知する赤外線センサと、
対象物の移動を検知するドップラセンサと、
前記赤外線センサ及び前記ドップラセンサの検知結果に基づいて、動体の移動を検出する検出手段とを備えることを特徴とする動体検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動体検出装置において、
前記検出手段が、前記赤外線センサで検知された信号と前記ドップラセンサで検知された信号との間に相関がある場合に前記動体の移動が検出されたと判断する動体検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の動体検出装置において、
前記検出手段が、前記赤外線センサで検知された信号と前記ドップラセンサで検知された信号との乗算結果が所定の閾値の条件を満たす場合に前記動体の移動が検出されたと判断する動体検出装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の動体検出装置において、
前記検出手段が適応フィルタである動体検出装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の動体検出装置において、
所定の範囲における状態変化を検知する光センサを備え、
前記検出手段が、前記赤外線センサ、前記ドップラセンサ及び前記光センサの検知結果に基づいて、前記所定の範囲における動体の移動を検出する動体検出装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の動体検出装置において、
前記検出手段が、各センサが検知した個々の検知情報及び／又は各センサが同時に検知した全ての検知情報を出力する動体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線センサとドップラセンサとを組み合わせた動体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オフィスに設置されているセキュリティシステムで赤外線センサ（ＩＲセンサ：Infrared  Sensor）が広く利用されている。赤外線センサは、被検出対象からの赤外線を受光して電気信号に変換するものであり、深夜のオフィスにおいて人の侵入などによる温度変化を検出することでセキュリティとしての人感センサに利用されている。特に人感センサの場合は、赤外線エネルギー量の変化を検出する焦電型の赤外線センサが有効であり、温度変化によって誘電体の分極が変化する焦電効果を利用している。焦電体は、通常は表面に吸着しているイオンにより分極が観測されないが、温度変化が加わることで分極が変化し、その変化を電圧として検出することができる。つまり、温度変化を検出することが可能となっている。
【０００３】
しかしながら、赤外線センサは安価で非常に使い勝手がいいセンサであるものの、例えば複写機を冷却する際に放出される熱による温度変化なども検出してしまうため、深夜の誰もいないオフィスで複写機の冷却処理が行われた場合には、人が侵入したものと誤検出をしてセキュリティシステムに反応してしまうという問題がある。
【０００４】
一方で、複数のセンサを組み合わせることで検出精度を向上する技術が、例えば特許文献１−３に開示されている。特許文献１に示す技術は、複数の画像形成装置、例えば２台の画像形成装置を有し、画像形成装置は、それぞれの近傍における人体の有無を検出する人体検出部を備え、人体検出部が検出した人体検出結果に基づく情報を記憶保持し、この記憶保持した情報に基づいて、画像形成装置の近傍における人の動向を管理するものである。そして、人体検出部は、画像入力手段、温度センサ、赤外線センサ、超音波センサ、レーザードップラセンサ、集音マイク、圧力センサ、操作パネルのタッチセンサ、認証装置、ユーザが携行しているユーザが携行している電子タグや携帯端末を用いた近距離通信のいずか１つ、または複数の組み合わせで構成されることが開示されている。
【０００５】
特許文献２に示す技術は、管理システムは、管理エリア内のＩＤタグから送信される識別子を検出する個人特定センサと、管理エリア内を撮影するカメラと、個人特定センサおよびカメラにネットワークを介して接続されたサーバと、を備え、サーバは、登録された個人の名称と識別子とを紐づけるマスタを記憶する記憶部と、個人特定センサから識別子を取得するとともに、カメラから映像データを取得する通信部と、取得された識別子に紐づく個人の名称をマスタから特定し、特定された個人の名称を取得された映像データに紐づける処理部と、を有するものである。そして、管理エリア内に人がいること、または前記管理エリア内に人が入ったことを検出する補助センサをさらに備え、当該補助センサは、モーションセンサ、赤外線センサ、音声センサ、ドア開閉センサ、照度センサ、二酸化炭素濃度センサ、ドップラーセンサ、顔認識センサ、人体認識センサ、マットセンサからなる群のうちの１つまたは２つ以上のセンサで構成されることが記載されている。
【０００６】
また、特許文献３には、赤外線センサが人によってマスクされているかどうかをマイクロ波ドップラーセンサを利用することで検出することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１８−１４４４２４号公報
【特許文献２】特開２０１８−１３３７０９号公報
【特許文献３】特開２００２−５４０４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び２には、赤外線センサやドップラセンサを含む複数のセンサから、複数のセンサを組み合わせて用いることが記載されているもの、具体的に各センサの相互の関連性や処理については記載されておらず、単に組み合わせることが開示されているものである。
【０００９】
また、特許文献３には、赤外線センサがマスクされたかどうかの判断をドップラセンサを使って正確に行うことが記載されているものの、赤外線センサ及びドップラーセンサの双方の測定結果から動体の移動状態を検出する処理については記載されていない。
【００１０】
本発明は、赤外線センサと電波によるドップラ効果を利用したドップラセンサとの双方の検知結果に基づいて、動体の移動を検出する動体検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る導体検出装置は、温度の変化を検知する赤外線センサと、対象物の移動を検知するドップラセンサと、前記赤外線センサ及び前記ドップラセンサの検知結果に基づいて、動体の移動を検出する検出手段とを備えるものである。
【００１２】
このように、本発明に係る導体検出装置においては、温度の変化を検知する赤外線センサと、対象物の移動を検知するドップラセンサと、前記赤外線センサ及び前記ドップラセンサの検知結果に基づいて、動体の移動を検出する検出手段とを備えるため、例えば人が動いた場合には、赤外線センサがその移動に伴う温度変化を検出すると共に、ドップラセンサもその人の動きを検出する。すなわち、複写機などが放熱したような場合には、赤外線センサが温度変化を検出したとしてもドップラセンサが人の動きを検出しないことで、誤検出を無くすことができるという効果を奏する。逆に、ドップラセンサは電波を利用するため、信号が壁を貫通して外部の無関係な移動体の移動を検知してしまう場合があるが、赤外線センサによる内部の温度変化は検知されないため、この場合も誤検出をなくすことができる。
【００１３】
本発明に係る動体検出装置は、前記検出手段が、前記赤外線センサで検知された信号と前記ドップラセンサで検知された信号との間に相関がある場合に前記動体の移動が検出されたと判断するものである。
【００１４】
このように、本発明に係る動体検出装置においては、前記検出手段が、前記赤外線センサで検知された信号と前記ドップラセンサで検知された信号との間に相関がある場合に前記動体の移動が検出されたと判断するため、それぞれのセンサが人の移動に伴った共通の移動状態を検出し、正確なセンシングを実現することができるという効果を奏する。
【００１５】
本発明に係る動体検出装置は、前記検出手段が、前記赤外線センサで検知された信号と前記ドップラセンサで検知された信号との乗算結果が所定の閾値の条件を満たす場合に前記動体の移動が検出されたと判断するものである。
【００１６】
このように、本発明に係る動体検出装置においては、前記検出手段が、前記赤外線センサで検知された信号と前記ドップラセンサで検知された信号との乗算結果が所定の閾値の条件を満たす場合に前記動体の移動が検出されたと判断するため、一方のセンサのみが検知した場合は未検出とし、双方のセンサが検知した場合のみ検出とすることができ、誤検出をなくして正確にセンシングすることができるという効果を奏する。
【００１７】
本発明に係る動体検出装置は、前記検出手段を適応フィルタとするものである。
【００１８】
このように、本発明に係る動体検出装置においては、前記検出手段を適応フィルタとするため、赤外線センサとドップラセンサとの間に検知するタイミングのずれが生じた場合であっても、適応フィルタによりそれぞれの検知信号を同期して正確なセンシングを実現することができるという効果を奏する。すなわち、センサの位置と検出対象物との距離が大きいほどそれぞれのセンサにおける信号の伝搬速度の差による検知タイミングのずれが生じてしまうが、適応フィルタを用いることで、そのずれを補正した状態で検出処理を行うことができる。
【００１９】
本発明に係る動体検出装置は、所定の範囲における状態変化を検知する光センサを備え、前記検出手段が、前記赤外線センサ、前記ドップラセンサ及び前記光センサの検知結果に基づいて、前記所定の範囲における人の有無を検出するものである。
【００２０】
このように、本発明に係る動体検出装置においては、所定の範囲における状態変化を検知する光センサを備え、前記検出手段が、前記赤外線センサ、前記ドップラセンサ及び前記光センサの検知結果に基づいて、前記所定の範囲における人の有無を検出するため、光センサの検出範囲を必要な範囲に設定することで、当該範囲外の状態変化を誤検出することがなくなり、高精度に動体を検出することができるという効果を奏する。
【００２１】
本発明に係る動体検出装置は、前記検出手段が、各センサが検知した個々の検知情報及び／又は各センサが同時に検知した全ての検知情報を出力するものである。
【００２２】
このように、本発明に係る動体検出装置においては、前記検出手段が、各センサが検知した個々の検知情報及び／又は各センサが同時に検知した全ての検知情報を出力するため、上記のように動体の検出を高精度に行うと共に、検出対象となる範囲においてどのような状態変化が起こっているかを各センサの測定結果から推定して把握することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態に係る動体検出装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る動体検出装置の回路ブロック図である。
【図３】第１の実施形態における赤外線センサの波形の一例を示す図である。
【図４】第１の実施形態におけるドップラセンサの波形の一例を示す図である。
【図５】第１の実施形態における検出処理結果の波形を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る動体検出装置の回路ブロック図である。
【図７】第３の実施形態に係る動体検出装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図８】第３の実施形態に係る動体検出装置の回路構成を示す第１の図である。
【図９】第３の実施形態に係る動体検出装置の回路構成を示す第２の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る動体検出装置について、図１ないし図５を用いて説明する。本実施形態に係る動体検出装置は、例えばセキュリティに利用されるものであり、深夜のオフィス内や建物内での不審者の有無などを高精度に検出することができるものである。
【００２５】
図１は、本実施形態に係る動体検出装置の構成を示す機能ブロック図である。動体検出装置１は、対象物の温度変化に反応して検知する温度変化検知部１０と、対象物の移動を検知する移動検知部１１と、それぞれの温度変化検知部１０及び移動検知部１１の検知結果に基づいて動体の移動を検出する検出部１２と、検出部１２の検出結果を出力する出力制御部１３とを備える。
【００２６】
温度変化検知部１０は、例えば対象物の温度変化に反応する赤外線センサ（例えば、ＩＲセンサのような焦電型の赤外線センサ）を用いることができる。焦電型の赤外線センサは温度変化により結晶が電気分極し、この電気分極により生じる電極間の電流を検知する。すなわち、対象物からの赤外線を検知して温度変化を測定することができる。本実施系形態における赤外線センサ１１０は、例えば２つの温度素子を備えており、それぞれの温度素子の差分を検出することで温度変化を検出するセンサ構成となっている。
【００２７】
移動検知部１１は、例えば電波によるドップラ効果を利用したドップラセンサ１１１であり、発射した信号の周波数と受信した信号の周波数との差分に基づいて、対象物の移動を検知する。ここで用いる信号の波長は、ミリ波やマイクロ波を用いることができる。
【００２８】
図２は、本実施形態に係る動体検出装置の回路ブロック図である。ここでは、温度変化を検知する赤外線センサ１１０と対象物の移動を検知するドップラセンサ１１１との検知速度（タイミング）にずれがなく、ほぼ同じタイミングで検知できる場合の回路ブロック図を示す。より具体的には、例えば対象物の移動速度が遅い場合や、対象物がそれぞれのセンサに近い位置で移動した場合に極めて高性能に対象物を検出することが可能となる。
【００２９】
図２において、赤外線センサ１１０とドップラセンサ１１１の検知結果を乗算し、その結果が所定の閾値を超えた場合のみ動体を検出する回路構成となっている。図３ないし図５を用いてより具体的に説明する。図３は、赤外線センサ１１０の波形の一例を示す図、図４は、ドップラセンサ１１１の波形の一例を示す図、図５は、検出部１２の検出処理における波形を示す図である。ここでは、仮に手を左右にゆっくり振った場合のそれぞれのセンサの検知結果を模式的に示して説明する。図３（Ａ）において、手を左右に振った場合に、赤外線センサ１１０の温度素子は図３（Ｂ）に示すような波形を得ることができる。つまり、手を検知した瞬間に体温で温度が高くなりセンサに手が近づくに連れて空気の流動により温度を若干下げつつ、手が遠ざかるに連れて急激に温度が低くなる。本実施形態においては、赤外線センサ１１０が上述したように２つの温度素子を備える構成であるため、温度素子間の変化（微分）のみが検出される。すなわち、温度変化に伴って図３（Ｃ）に示すような波形が検知される。
【００３０】
図４においては、図３の場合と同様に手を左右にゆっくり振った場合に、図４（Ｂ）に示すように図４（Ａ）の手の移動に伴う変化が検出される。ここでも、ドップラセンサ１１１は微分を検出するため、図４（Ｂ）に示すように動き出す瞬間や止まる瞬間の変化が検出される。
【００３１】
図２に示すように、赤外線センサ１１０（図３（Ｃ））の検知波形とドップラセンサ１１１（図４（Ｂ））の検知波形とが乗算されて閾値と比較処理がなされる。すなわち、図５に示すような乗算された波形と閾値との比較が行われ、閾値より大きい値が検知された場合に動体の移動を検出する。
【００３２】
検出された結果は、出力制御部１３により監視者に出力（例えば、映像、文字、音、光、それらの組み合わせ）されて報知される。監視者は、出力結果に基づいて不審者の侵入の可能性を疑って即座に確認に向かうことができる。
【００３３】
なお、図１ないし図５において図示しないが、赤外線センサ１１０とドップラセンサ１１１との乗算結果が所定の閾値を超えて検出されたにも関わらず誤検知だった場合には、それらの情報を蓄積して学習する学習手段を備えるようにしてもよい。すなわち、本実施形態に係る動体検出装置を設置した初期段階においては、誤検知も含めて検出範囲を広めに設定しておき、情報の蓄積に伴って検出範囲を狭めて精度を上げるようにしてもよい。また、設置前にある程度学習した状態で提供されるようにしてもよい。
【００３４】
また、出力制御装置１３は、赤外線センサ１１０とドップラセンサ１１１との乗算結果が所定の閾値を超えた場合のみ検出結果を出力してもよいし、それぞれのセンサの検出結果を常時出力するようにしてもよい。この場合、閾値を超えた信号が検出されると警告情報として緊急性が高い旨を出力し、いずれかのセンサのみが検知した場合には単なる検知情報として内部メモリやハードディスクに記録又はディスプレイや外部メモリ等に出力するようにしてもよい。いずれかのセンサのみが検出した場合でも記録又は出力することで、オフィス内やオフィス外の様子をある程度把握することが可能になったり、後日検証する場合などに非常に役に立てることができる。
【００３５】
さらに、図３ないし図５に示す波形はわかりやすくするために模式的に例示したものであり、実際の波形とは異なるものである。
【００３６】
このように、本実施形態に係る動体検出装置においては、例えば人が動いた場合には、赤外線センサ１１０が温度変化を検出すると共にドップラセンサ１１１が人の移動を検出することができ、複写機などが放熱したような場合には、赤外線センサ１１０が温度変化を検出したとしてもドップラセンサが人の動きを検出しないことで、誤検出を無くすことができる。
【００３７】
（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係る動体検出装置について、図６を用いて説明する。本実施形態に係る動体検出装置は、前記第１の実施形態に係る動体検出装置の機能を拡張したものであり、赤外線センサ１１０とドップラセンサ１１１の検知タイミングが一致しない場合であっても、それぞれのセンサの相関関係から動体の移動を検出するものである。なお、本実施形態において前記第１の実施形態を重複する説明は省略する。
【００３８】
前記第１の実施形態における図２ないし図５では、手をゆっくり動かした場合、すなわちそれぞれのセンサがほぼ同期して温度変化の検知及び動体移動の検知をしている場合を具体例として説明したが、動体の移動速度が非常に速い場合や対象となる動体がセンサから離れた位置に存在する場合は、熱が空気中に残存したり信号の伝搬速度の違いなどが影響して、赤外線センサ１１０の反応が遅くなる場合がある。そのような場合には、図２に示す乗算を行ってもタイミングが大きくずれてしまった場合に対象物を検出できない可能性が出てくる。そこで、本実施形態においては、図６に示すような適応フィルタを使用することで、赤外線センサ１１０とドップラセンサ１１１とが完全に同期していなくても、相関関係があれば動体として検出するものである。
【００３９】
図６は、本実施形態に係る動体検出装置の回路ブロック図である。本実施形態においては、赤外線センサ１１０とドップラセンサ１１１との実際の検知タイミングがずれた場合であっても、相関があれば同期しているものとして検出するものであり、ドップラセンサ１１１の検知結果を適応フィルタで調整することで赤外線センサ１１０と同期させた上で閾値との比較を行うものである。図６に示すように、赤外線センサ１１０で検知した検知信号と、適応フィルタ１１２（例えば、ＬＭＳフィルタ）を通したドップラセンサ１１１の検知信号との差分を適応フィルタ１１２にフィードバックして適応フィルタの係数を演算する。そして、赤外線センサ１１０の検知信号と適応フィルタ１１２を通したドップラセンサ１１１の検知信号とを乗算し、所定の閾値を比較する。
【００４０】
適応フィルタの係数が適正に演算されることで適応フィルタ１１２がドップラセンサ１１１の検知信号を遅延する遅延回路として機能し、それぞれのセンサの検知信号に相関がある場合には完全に同期させることができる。同期した後は前記第１の実施形態の場合と同様に、それぞれの信号を乗算して閾値と比較することで対象物を検出することができる。
【００４１】
なお、適応フィルタ以外にも、例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）や逆フーリエ変換（逆ＦＦＴ）を用いて赤外線センサ１１０とドップラセンサ１１１の検知信号の相関性を演算するようにしてもよい。
【００４２】
このように、本実施形態に係る動体検出装置においては、適応フィルタを用いて検出処理を行うため、赤外線センサ１１０とドップラセンサ１１１との間に検知するタイミングのずれが生じた場合であっても、適応フィルタ１１２によりそれぞれの検知信号を同期して正確なセンシングを実現することができる。具体的には、センサの位置と対象物との距離が大きいほどそれぞれのセンサにおける信号の伝搬速度の差による検知タイミングのずれが生じてしまうが、適応フィルタ１１２を用いることで、そのずれを補正した状態で検出処理を行うことができる。
【００４３】
（本発明の第３の実施形態）
本実施形態に係る動体検出装置について、図７ないし図９を用いて説明する。本実施形態に係る動体検出装置は、前記各実施形態における動体検出装置の機能を拡張したものであり、赤外線センサ１１０、ドップラセンサ１１１に加えて光センサを備えることで検出エリアを限定するものである。なお、本実施形態において前記各実施形態と重複する説明は省略する。
【００４４】
図７は、本実施形態に係る動体検出装置の構成を示す機能ブロック図である。図７において、第１の実施形態における図１と異なるのは、移動検知部１１（図７においては区別するために名称を第１移動検知部７１とする）に加えて、第２移動検知部７２を備えることである。第１移動検知部７１は、第１の実施形態の場合と同様にドップラセンサ１１１で構成されており、第２移動検知部７２は、光センサ７３で構成されている。光センサ７３は極めて指向性が強いため、所定の範囲に絞って対象物を検出することが可能となる。
【００４５】
具体的には、例えばオフィス内の特定の領域のみを監視したい場合、所定の高さ以上の動体のみを検出したい場合（例えば、動物のような小さな動体は検出せずに人間が立ち上がったような高さの動体のみを検出したい場合）、所定の高さ以下の動体のみを検出したい場合、美術館などで貴重品の周辺に接近する動体のみを検出したい場合などに範囲を絞って検出することが可能となる。
【００４６】
図８及び図９は、本実施形態に係る動体検出装置の回路構成を示す図であり、図８は第１の実施形態に係る図２の構成に光センサを加えた構成を示す図、図９は第２の実施形態に係る図６の構成に光センサを加えて構成を示す図である。図８において、赤外線センサ１１０及びドップラセンサ１１１の検知信号に加えて、光センサ７３の検知信号を加えて乗算し閾値と比較することで、光センサ７３の検知範囲に絞って動体を検出することが可能となる。
【００４７】
また、図９においては、赤外線センサ１１０及びドップラセンサ１１１の演算は第２の実施形態における図６の場合と同じであるが、さらにＦＩＲフィルタ９１を通した光センサ７３の検知信号を加えて乗算し閾値と比較する構成となっている。電波を用いるドップラセンサ１１１と光センサ７３とは信号速度が同じであるため、同一の対象物に対して検知信号は同期している。つまり、適応フィルタ１１２で計算された係数をＦＩＲフィルタ９１に設定することで光センサ７３の検知信号と赤外線センサ１１０の検知信号とを同期させることができ、赤外線センサ１１０の検知タイミングがドップラセンサ１１１や光センサ７３とずれた場合であっても対象物を正確に検出することが可能となる。なお、ＦＩＲフィルタ９１は適応フィルタで代用されてもよい。
【００４８】
このように、本実施形態に係る動体検出装置においては、光センサを用いることで検出するエリアを限定することができるため、例えば美術品のような貴重品に接近し過ぎる人のみを検出し、周囲で距離を置いて見学する人には反応しないようなその場の環境に応じた動体の検出を実現することが可能となる。
【００４９】
なお、検出可能な全範囲のうち必要となる検出対象のエリアが複数ある場合に、光センサについてはそれぞれの検出対象エリアごとに対応して配設され、赤外線センサ１１０及びドップラセンサ１１１については全範囲に共通してそれぞれ一つずつ配設される構成であってもよい。すなわち、赤外線センサ１１０及びドップラセンサ１１１で検出可能な全範囲を検出しつつ、検出対象エリアのみを光センサで絞って処理を行うようにしてもよい。
【００５０】
また、上記各実施形態において、赤外線センサ１１０及びドップラセンサ１１１により動体の移動を検知することとしたが、生物の呼吸をセンシングして検知するようにしてもよい。すなわち、赤外線センサ１１０により呼吸に伴う温度変化（息を吐くことで生じる温度変化や息を吸うことで生じる温度変化）を検知すると共に、ドップラセンサ１１１により呼吸に伴う胸部や腹部の動きを検知することで、それらに相関がある場合には呼吸する生き物を検出することが可能となる。さらに、呼吸をセンシングすることで、例えば入院患者の容態急変などをモニタリングするようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  動体検出装置
１０  温度変化検知部
１１  移動検知部
１２  検出部
１３  出力制御部
７１  第１移動検知部
７２  第２移動検知部
７３  光センサ
９１  ＦＩＲフィルタ
１１０  赤外線センサ
１１１  ドップラセンサ
１１２  適応フィルタ
【図１】
2020148508.tif 000003
【図２】
2020148508.tif 000004
【図３】
2020148508.tif 000005
【図４】
2020148508.tif 000006
【図５】
2020148508.tif 000007
【図６】
2020148508.tif 000008
【図７】
2020148508.tif 000009
【図８】
2020148508.tif 000010
【図９】
2020148508.tif 000011