(57)【要約】【課題】広域的な人体の移動軌跡を、映像を用いることなく検出する人体移動軌跡検出システムへの適用可能な人体移動軌跡検出装置を提供する【解決手段】人体移動軌跡検出装置は、人体検出開始境界円及び当該人体検出開始境界円の内側に中心を共有する人体検出完了境界円をそれぞれ形成し、人体検出開始境界円の内側に在る人体をそれぞれ検出する複数の焦電素子を備える焦電センサ部を備え、人体が人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円を通過する各時刻を求め（Ｓ０７）、複数の焦電素子の少なくとも一部が人体を検出する場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、Ｓ０７で求めた各時刻、人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円の各半径を用いて、人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円と人体とが交差する位置、及び当該位置における人体の二次元の移動方向を演算する（Ｓ１５〜Ｓ３５）。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体検出開始境界円及び当該人体検出開始境界円の内側に中心を共有する人体検出完了境界円をそれぞれ形成し、前記人体検出開始境界円の内側に在る人体をそれぞれ検出する複数の焦電素子を備える焦電センサ部と、
前記人体が前記人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円を通過する各時刻を求める通過時刻算出部と、
前記複数の焦電素子の少なくとも一部が前記人体を検出する場合、前記通過時刻算出部が求めた各時刻、前記人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円の各半径を用いて、前記人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円と前記人体とが交差する位置、及び当該位置における前記人体の二次元の移動方向を演算する移動ベクトル算出部と、
を備えることを特徴とする人体移動軌跡検出装置。
【請求項２】
前記焦電センサ部が出力した信号に対して前記焦電素子の伝達関数を考慮した演算処理を施すことにより前記焦電素子に入射する赤外線量の時間変化を求める赤外線量算出部を更に備え、
前記通過時刻算出部は、前記人体が前記人体検出開始境界円を通過する時刻として、前記焦電素子へ入射する赤外線量が増加し始める時刻を求め、前記人体が前記人体検出完了境界円を通過する時刻として、前記焦電素子へ入射する赤外線量の増加が終わる時刻を求めることを特徴とする請求項１に記載の人体移動軌跡検出装置。
【請求項３】
前記焦電センサ部が出力した信号に対して前記焦電素子の伝達関数を考慮した演算処理を施すことにより前記焦電素子に入射する赤外線量の時間変化を求める赤外線量算出部を更に備え、
前記通過時刻算出部は、前記人体が前記人体検出完了境界円を通過する時刻として、前記焦電素子へ入射する赤外線量が減少し始める時刻を求め、前記人体が前記人体検出開始境界円を通過する時刻として、前記焦電素子へ入射する赤外線量の減少が終わる時刻を求めることを特徴とする請求項１に記載の人体移動軌跡検出装置。
【請求項４】
前記通過時刻算出部は、前記複数の焦電素子のうち少なくとも３以上の焦電素子が前記人体を検出する場合、前記少なくとも３以上の焦電素子が形成する前記人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円を通過する各時刻を求め、
前記移動ベクトル算出部は、
前記少なくとも３以上の焦電素子から任意に選んだ２つの焦電素子の前記人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円を通過する各時刻、及び前記人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円の各半径をそれぞれ既知の定数とし、前記人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円と人体とが交差する座標及び当該座標における人体の二次元の移動方向をそれぞれ変数とする第１の方程式の解を求める第１の演算部と、
前記少なくとも３以上の焦電素子から任意に選んだ２つの焦電素子の前記人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円を通過する各時刻、及び前記人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円の各半径をそれぞれ既知の定数とし、前記人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円と人体とが交差する座標及び当該座標における人体の二次元の移動方向をそれぞれ変数とする第２の方程式の解を求める第２の演算部と、
前記第１の方程式と第２の方程式に共通する解を求める第３の演算部と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項に記載の人体移動軌跡検出装置。
【請求項５】
前記共通の解及び前記人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円を通過する各時刻から、前記人体の移動速度を演算する移動速度算出部を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の人体移動軌跡検出装置。
【請求項６】
前記第１の演算部が選択した２つの焦電素子が形成する各人体検出開始境界円の中心を結ぶ直線は、前記第２の演算部が選択した２つの焦電素子が形成する各人体検出開始境界円の中心を結ぶ直線と交差することを特徴とする請求項４又は５に記載の人体移動軌跡検出装置。
【請求項７】
人体検出開始境界円及び当該人体検出開始境界円の内側に中心を共有する人体検出完了境界円をそれぞれ形成し、前記人体検出開始境界円の内側に在る人体をそれぞれ検出する複数の焦電素子を備える焦電センサ部と、
前記複数の焦電素子の少なくとも一部が前記人体を検出する場合、前記人体を検出した各焦電素子について、前記焦電センサ部が出力した信号に対して前記焦電素子の伝達関数を考慮した演算処理を施すことにより前記焦電素子に入射する赤外線量を時間で微分した整形微分波形を求める整形微分波形算出部と、
前記整形微分波形から前記人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円を通過する各時刻を求める通過時刻算出部と、
前記整形微分波形を前記人体検出完了境界円を通過する時刻における値で除して得られる波形から、前記人体検出開始境界円を前記人体が通過する時の前記人体の移動方向が前記人体検出開始境界円の接線と成す角度を求める接線角度算出部と、
前記各焦電素子について求められた前記角度から、前記人体検出開始境界円と前記人体とが交差する位置、及び当該位置における前記人体の二次元の移動方向を求める移動ベクトル算出部と、
を備えることを特徴とする人体移動軌跡検出装置。
【請求項８】
前記人体検出開始境界円と前記人体とが交差する位置、前記人体の移動方向、及び前記人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円を通過する各時刻から、前記人体検出開始境界円と前記人体とが交差する位置における前記人体の移動速度を求める移動速度算出部を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の人体移動軌跡検出装置。
【請求項９】
前記通過時刻算出部は、前記人体検出完了境界円を通過する時刻として、前記整形微分波形に正の領域への立ち上がりが現れる時刻を求め、前記人体検出開始境界円を通過する時刻として、前記立ち上がりの後に前記整形微分波形に立ち下がりが現れる時刻を求めることを特徴とする請求項７又は８に記載の人体移動軌跡検出装置。
【請求項１０】
前記通過時刻算出部は、前記人体検出完了境界円を通過する時刻として、前記整形微分波形に負の領域への立ち下がりが現れる時刻を求め、前記人体検出開始境界円を通過する時刻として、前記立ち下がりの後に前記整形微分波形に立ち上がりが現れる時刻を求めることを特徴とする請求項７又は８に記載の人体移動軌跡検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦電素子を用いた人体移動軌跡検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、人体を検出するセンサとして、人体から放射される赤外線量を受けてその赤外線量の変動から人の在、不在を判断する焦電式センサが広く使用されている。この焦電式センサの応用例として、マトリックス状に複数の焦電センサを配置することにより、人体の在、不在のみならず、人の位置や移動軌跡を把握する装置（例えば、特許文献１参照）や、デュアル素子型焦電センサを用いて、人体の移動方向を判定する装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−２６３７８７号公報
【特許文献２】特開平１０−１６０８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示された装置は、複数の焦電センサからの検出結果を纏めて解析することにより人の位置や移動軌跡を把握しているが、個々の焦電センサは人体の在、不在を判定しているに留まり、個々の焦電センサ回路の出力から人体の移動方向や速度などをそれぞれ求めるものではない。また、人の位置や移動軌跡を把握するためには、多数の焦電素子が必要となるため、広域的な人体の移動軌跡検出システムへの応用に適さない。
【０００４】
特許文献２に開示された装置が判定することができる人体の移動方向は、一次元の方向に限られるため、建物や部屋の出入り口などの限られた場所における移動（通過）を検出の対象としており、広域的な人体の移動軌跡検出システムへの応用に適さない。
【０００５】
また、従来から人の動線の追跡方法はカメラ画像によるものが主流であったが、近年のプライバシー保護などの観点からカメラ映像に依らない新たな人体の追跡方法が要求されている。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、広域的な人体の移動軌跡を、映像を用いることなく検出する人体移動軌跡検出システムへの適用可能な人体移動軌跡検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の特徴は、人体検出開始境界円及び当該人体検出開始境界円の内側に中心を共有する人体検出完了境界円をそれぞれ形成し、人体検出開始境界円の内側に在る人体をそれぞれ検出する複数の焦電素子を備える焦電センサ部と、人体が人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円を通過する各時刻を求める通過時刻算出部と、複数の焦電素子の少なくとも一部が人体を検出する場合、通過時刻算出部が求めた各時刻、人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円の各半径を用いて、人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円と人体とが交差する位置、及び当該位置における人体の二次元の移動方向を演算する移動ベクトル算出部と、を備える人体移動軌跡検出装置であることを要旨とする。
【０００８】
本発明の第１の特徴によれば、複数の焦電素子が仮想的に形成する人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円を人体が通過する時刻から、人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円と人体とが交差する位置及び当該位置における人体の二次元の移動方向を求めることができるので、本発明の第１の特徴に係わる人体移動軌跡検出装置を複数用いることにより広域的な人体の移動軌跡を、映像を用いることなく検出することができる。
【０００９】
なお、人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円と人体とが交差する位置には、人体が人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円へ進入する位置と、人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円から退出する位置とが含まれる。
【００１０】
本発明の第２の特徴は、人体検出開始境界円及び当該人体検出開始境界円の内側に中心を共有する人体検出完了境界円をそれぞれ形成し、人体検出開始境界円の内側に在る人体をそれぞれ検出する複数の焦電素子を備える焦電センサ部と、複数の焦電素子の少なくとも一部が人体を検出する場合、人体を検出した各焦電素子について、焦電センサ部が出力した信号に対して焦電素子の伝達関数を考慮した演算処理を施すことにより焦電素子に入射する赤外線量を時間で微分した整形微分波形を求める整形微分波形算出部と、整形微分波形から人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円を通過する各時刻を求める通過時刻算出部と、整形微分波形を人体検出完了境界円を通過する時刻における値で除して得られる波形から、人体検出開始境界円を人体が通過する時の人体の移動方向が人体検出開始境界円の接線と成す角度を求める接線角度算出部と、各焦電素子について求められた角度から、人体検出開始境界円と人体とが交差する位置、及び当該位置における人体の二次元の移動方向を求める移動ベクトル算出部と、を備える人体移動軌跡検出装置であることを要旨とする。
【００１１】
本発明の第２の特徴によれば、複数の焦電素子に入射する赤外線量の時間変化を時間で微分した整形微分波形から、人体の移動方向が人体検出開始境界円の接線と成す角度を求めることができ、且つ各焦電素子について求められた上記の角度から、人体検出開始境界円と人体とが交差する位置及び当該位置における人体の二次元の移動方向を特定することができる。よって、本発明の第２の特徴に係わる人体移動軌跡検出装置を複数用いることにより広域的な人体の移動軌跡を、映像を用いることなく検出することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係わる人体移動軌跡検出装置によれば、広域的な人体の移動軌跡を、映像を用いることなく検出する人体移動軌跡検出システムへの適用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付している。
（第１の実施の形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係わる人体移動軌跡検出装置１の全体構成を説明する。人体移動軌跡検出装置１は、所定の領域内に在る人体を検出する複数の焦電素子を備える焦電センサ部１１と、焦電センサ部１１から出力された信号を処理して人体の位置や移動方向などを含む人体の移動軌跡を算出する演算部１２と、演算部１２における処理の過程において算出されるデータを一時的に記憶するメモリ１３と、演算部１２における処理の結果などを外部へ向けて送信する通信インターフェース部１４と、複数の焦電素子が人体を検出することができる所定の領域の一部を制限する視野角制限カバー１５とを備える。
【００１４】
図２を参照して、図１の焦電センサ部１１の詳細な構成を説明する。第１の実施の形態において、焦電センサ部１１は、４つの焦電素子、すなわち第１の焦電素子２１ａ、第２の焦電素子２１ｂ、第３の焦電素子２１ｃ、及び第４の焦電素子２１ｄを備える。各焦電素子２１ａ〜２１ｄから出力される微小な信号は、それぞれ、増幅部２１ａ〜２１ｄにより増幅され、且つ雑音除去部２３ａ〜２３ｄにより雑音が除去されて、焦電センサ部１１からセンサ出力ＳＯＵＴとしてそれぞれ出力される。
【００１５】
図３を参照して、図２の第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄの二次元の配置例を説明する。第１の焦電素子２１ａ及び第２の焦電素子２１ｂを結ぶ直線に対して、第３の焦電素子２１ｃ及び第４の焦電素子２１ｄを結ぶ直線が直交している。また、第１の焦電素子２１ａ及び第２の焦電素子２１ｂを結ぶ直線をＸ軸とし、第１の焦電素子２１ａと第２の焦電素子２１ｂとの中間点が原点となるようにＹ軸を設定した場合、第３の焦電素子２１ｃ及び第４の焦電素子２１ｄは、共にＹ軸上に配置され、且つ原点から等しい距離に配置される。ここでは、原点から第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄまでの距離は総て同じ距離である場合を説明する。よって、第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄは、全体として、原点を中心とする菱形の形状を成している。
【００１６】
図４を参照して、図３の第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄに対して、図１の視野角制限カバー１５を組み合わせた配置例を説明する。視野角制限カバー１５は、例えば、第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄを収納する箱形の容器であって、第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄの赤外線検出方向の１つの面には円形の開口が形成されている。第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄは、この開口から入射する赤外線を検知することができる。また、この開口によって、複数の焦電素子が人体を検出することができる所定の領域の一部が制限される。
【００１７】
図５に示すように、図４のＡ−Ａ切断面において、視野角制限カバー１５に形成された開口端は、第１の焦電素子２１ａ及び第２の焦電素子２１ｂの各人体検出可能領域を制限している。視野角制限カバー１５の開口端の形状や、第１の焦電素子２１ａ及び第２の焦電素子２１ｂと開口端との位置関係などを調整することにより、互いに一部が重なり合うように、第１の焦電素子２１ａ及び第２の焦電素子２１ｂが人体を検出することができる領域（人体検出可能領域）を仮想的に形成することができる。
【００１８】
具体的に、第１の焦電素子２１ａ及び第２の焦電素子２１ｂは、それぞれ、人体検出開始境界円ＤＳａ、ＤＳｂと、人体検出完了境界円ＤＥａ、ＤＥｂとを仮想的に形成する。人体検出開始境界円ＤＳａ、ＤＳｂの内側の領域に居る人体から直線状に放射される赤外線は、第１の焦電素子２１ａ及び第２の焦電素子２１ｂの赤外線検出面の少なくとも一部の領域に入射する。人体検出完了境界円ＤＥａ、ＤＥｂの内側の領域に居る人体から直線状に放射される赤外線は、第１の焦電素子２１ａ及び第２の焦電素子２１ｂの赤外線検出面の全体の領域に入射する。
【００１９】
図示は省略するが、第３の焦電素子２１ｃ及び第４の焦電素子２１ｄについても同様にして、人体検出開始境界円ＤＳｃ、ＤＳｄと、人体検出完了境界円ＤＥｃ、ＤＥｄが仮想的に形成される。
【００２０】
図６を参照して、図３の第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄ及び図４の視野角制限カバー１５によって仮想的にそれぞれ形成される人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄ及び人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄの配置例を示す模式図である。
【００２１】
第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄは、それぞれ、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄと、この人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄの内側に、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄと中心を共有する人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄとを形成する。人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄの外側から人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄの内側に進入する人体に対して、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄを境にして第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄの検出面へ入射する赤外線量が増加し始め、人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄを境にして第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄへ入射する赤外線量の増加が終わる。換言すれば、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄを境にして人体の進入が始まり、人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄを境にして人体の進入が終了する。
【００２２】
これとは逆に、人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄの内側から人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄの外側に退出する人体に対して、人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄを境にして第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄへ入射する赤外線量が減少し始め、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄを境にして第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄへ入射する赤外線量の減少が終わる。換言すれば、人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄを境にして人体の退出が始まり、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄを境にして人体の退出が終了する。
【００２３】
このように、第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄは、それぞれ、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄ及び人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄを仮想的に形成しているといえる。
【００２４】
図６に示す人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄ及び人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄの配置は、図３に示した第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄの配置に対応している。すなわち、第１の焦電素子２１ａが形成する境界円ＤＳａ及びＤＥａ、第２の焦電素子２１ｂが形成する境界円ＤＳｂ及びＤＥｂ、第３の焦電素子２１ｃが形成する境界円ＤＳｃ及びＤＥｃ、及び第４の焦電素子２１ｄが形成する境界円ＤＳｄ及びＤＥｄの各中心は、Ｘ軸又はＹ軸上に配置され、且つ原点から等しい距離に配置されている。
【００２５】
次に、図１〜図６に示したハードウェア構成を備える人体移動軌跡検出装置が、焦電センサ部１１から出力された信号を処理して人体の位置や移動方向などを含む人体の移動軌跡を求めるアルゴリズムについて説明する。
【００２６】
図７を参照して、図１の演算部１２が有する演算処理機能の一例を説明する。演算部１２は、焦電センサ部１１が出力した信号から焦電素子に入射する赤外線量の時間変化を求める赤外線量算出部３１と、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄ及び人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄを人体が通過する各時刻を求める通過時刻算出部３２と、通過時刻算出部３２が求めた各時刻、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄ及び人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄの各半径を用いて、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄ及び人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄと人体とが交差する位置、及び当該位置における人体の二次元の移動方向を演算する移動ベクトル算出部３３と、移動ベクトル算出部３３により演算された位置及び移動方向と人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄ及び人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄを通過する各時刻とから、人体の移動速度を演算する移動速度算出部３４と、を備える。
【００２７】
移動ベクトル算出部３３は、第１の演算部３３ａと、第２の演算部３３ｂと、第３の演算部３３ｃとを備える。移動ベクトル算出部３３の詳細について図１０を参照して後述する。
【００２８】
図８に示すように、赤外線量算出部３１は、焦電センサ部１１が出力した信号ＳＯＵＴに対して焦電素子２１ａ〜２１ｄの伝達関数を考慮した演算処理Ｇを施すことにより焦電素子２１ａ〜２１ｄに入射する赤外線量ＲＩの時間変化を求める。
【００２９】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、人体検出開始境界円ＤＳａ及び人体検出完了境界円ＤＥａを例に取り、人体検出開始境界円ＤＳａ及び人体検出完了境界円ＤＥａへ人体が進入し、退出する時の整形微分波形を示す。
【００３０】
通過時刻算出部３２は、赤外線量算出部３１から出力される赤外線量の時間変化を用いて、次に示すようにして、境界円ＤＳａ〜ＤＳｄ及びＤＥａ〜ＤＥｄの通過時刻を求める。ここでは、通過時刻として、境界円ＤＳａ及びＤＥａの内側へ進入する時刻ｔａ１、ｔａ２及び境界円ＤＳａ及びＤＥａの外側へ退出する時刻ｔａ３、ｔａ４を例に取って説明する。
【００３１】
人体検出開始境界円ＤＳａの外側から人体検出完了境界円ＤＥａの内側に進入する人体に対して、通過時刻算出部３２は、人体検出開始境界円ＤＳａを通過する時刻として、第１の焦電素子２１ａへ入射する赤外線量が増加し始める時刻ｔａ１を求め、人体検出完了境界円ＤＥａを通過する時刻として、第１の焦電素子２１ａへ入射する赤外線量の増加が終わる時刻ｔａ２を求める。なお、図９（ｂ）は入射赤外線量の変化を示しているので、時刻ｔａ１は赤外線量の整形微分波形に正の領域への立ち上がりが現れる時刻であり、時刻ｔａ２は整形微分波形に前記した立ち上がりの後に立ち下がりが現れる時刻である。
【００３２】
一方、人体検出完了境界円ＤＥａの内側から人体検出開始境界円ＤＳａの外側に退出する人体に対して、通過時刻算出部３２は、人体検出完了境界円ＤＥａを通過する時刻として、第１の焦電素子２１ａへ入射する赤外線量が減少し始める時刻ｔａ３を求め、人体検出開始境界円ＤＳａを通過する時刻として、第１の焦電素子２１ａへ入射する赤外線量の減少が終わる時刻ｔａ４を求める。なお、図９（ｂ）は入射赤外線量の変化を示しているので、時刻ｔａ３は赤外線量の整形微分波形に負の領域への立ち下がりが現れる時刻であり、時刻ｔａ４は整形微分波形に前記した立ち下がりの後に立ち上がりが現れる時刻ｔａ４である。
【００３３】
図９（ａ）及び図９（ｂ）では、人体検出開始境界円ＤＳａ及び人体検出完了境界円ＤＥａを例に取り説明したが、通過時刻算出部３２は、他の人体検出開始境界円ＤＳｂ〜ＤＳｄ及び人体検出完了境界円ＤＥｂ〜ＤＥｄについても同様にして、時刻ｔｂ１〜ｔｂ４、ｔｃ１〜ｔｃ４、ｔｄ１〜ｔｄ４を求めることができる。
【００３４】
図１０を参照して、人体検出開始境界円ＤＳａ、ＤＳｂ及び人体検出完了境界円ＤＥａ、ＤＥｂを例に取り、境界円ＤＳａ、ＤＳｂ、ＤＥａ、ＤＥｂと人体とが交差する位置、及び当該位置における人体の二次元の移動方向を演算する移動ベクトル算出部３３の処理内容について説明する。
【００３５】
境界円ＤＳａ、ＤＥａ及びＤＳｂ、ＤＥｂ内への進入する際及び境界円ＤＳａ、ＤＥａ及びＤＳｂ、ＤＥｂの外へ退出する際の各微小時間内において、人体の移動方向及び移動速度はそれぞれ一定であると仮定する。また、人体検出開始境界円ＤＳａ、ＤＳｂの半径は共にＲであり、人体検出完了境界円ＤＥａ、ＤＥｂの半径は共にｒである。なお、ここでは、境界円ＤＳａ、ＤＥａ及びＤＳｂ、ＤＥｂ内への進入する際の人体の交差位置及び移動方向に関して説明するが、同様な処理を行うことより、境界円ＤＳａ、ＤＥａ及びＤＳｂ、ＤＥｂの外へ退出する際の人体の交差位置及び移動方向を求めることができる。
【００３６】
先ず、移動ベクトル算出部３３は、通過時刻算出部３２が求めた時刻ｔｂ１、ｔｂ２、ｔａ１、ｔａ２から、（１）式〜（３）式に示す時間τ１、τ２，τ５を求める。
【００３７】
τ１＝｜ｔｂ２−ｔｂ１｜                ・・・（１）
τ２＝｜ｔａ２−ｔａ１｜                ・・・（２）
τ５＝｜ｔａ２−ｔｂ１｜                ・・・（３）
次に、移動ベクトル算出部３３は、図１０に示すＸＹ座標系を設定する。すなわち、人体検出開始境界円ＤＳａ及びＤＳｂの中心が共にＸ軸上に位置し、当該中心の原点からの距離Ｘ０が互いに等しくなるようにＸＹ座標系を設定する。よって、人体の進入時における移動軌跡ＰＴを１つの直線（Ｙ＝Ａ１Ｘ＋Ｂ１）で表すことができる。
【００３８】
次に、Ａ１、Ｂ１、Ｘｂ１、Ｘｂ２、Ｘａ１、Ｘａ２を変数とする（４）式〜（９）式から成る第１の連立方程式を解く。なお、Ｘｂ１、Ｘｂ２、Ｘａ１、Ｘａ２は、境界円ＤＳｂ、ＤＥｂ、ＤＳａ、ＤＥａと人体の移動軌跡ＰＴとが交差する位置のＸ座標をそれぞれ示す。
【００３９】
｜Ｘｂ２−Ｘｂ１｜／｜Ｘａ２−Ｘｂ１｜＝τ１／τ５          ・・・（４）
｜Ｘａ２−Ｘａ１｜／｜Ｘａ２−Ｘｂ１｜＝τ２／τ５          ・・・（５）
（Ｘｂ１＋Ｘ０）２＋（ＡＸｂ１＋Ｂ）２＝Ｒ２              ・・・（６）
（Ｘｂ２＋Ｘ０）２＋（ＡＸｂ２＋Ｂ）２＝ｒ２              ・・・（７）
（Ｘａ１＋Ｘ０）２＋（ＡＸａ１＋Ｂ）２＝Ｒ２              ・・・（８）
（Ｘａ２＋Ｘ０）２＋（ＡＸａ２＋Ｂ）２＝ｒ２              ・・・（９）
第１の連立方程式を解くことにより、第１の連立方程式の解（Ａ１、Ｂ１）が得られる。
【００４０】
なお、第１の連立方程式にはＡ１及びＢ１の二次の項が含まれているので、第１の連立方程式の解は２組得られる。後述するように、４つの焦電素子２１ａ〜２１ｄのうち少なくとも３以上の焦電素子が人体を検出している場合、例えば、第１の焦電素子２１ａ、第２の焦電素子２１ｂ、及び第３の焦電素子２１ｃの３つの焦電素子が人体を検出している場合、第１の焦電素子２１ａと第２の焦電素子２１ｂの組み合わせを除く他の２つの焦電素子の組み合わせ（第１の焦電素子２１ａと第３の焦電素子２１ｃ、或いは第２の焦電素子２１ｂと第３の焦電素子２１ｃ）を任意に選択して、上述した同じ処理を実施して、（４）〜（９）式と同様な連立方程式（第２の連立方程式）の解（Ａ２、Ｂ２）を求める。そして、第１の方程式と第２の方程式に共通の解を求めることにより、人体の進入時における移動軌跡ＰＴを１つに特定することができる。この移動軌跡ＰＴから、各境界円ＤＳｂ、ＤＥｂ、ＤＳａ、ＤＥａと人体とが交差する座標（Ｘｂ１、Ｘｂ２、Ｘａ１、Ｘａ２）を求めることができる。
【００４１】
以上説明したように、移動ベクトル算出部３３は、図７に示したように、第１の連立方程式の解（Ａ１、Ｂ１）を演算する第１の演算部３３ａと、第２の連立方程式の解（Ａ２、Ｂ２）を演算する第２の演算部３３ｂと、第１の方程式と第２の方程式に共通の解を求める第３の演算部３３ｃとしての機能を備えることにより、境界円ＤＳａ、ＤＳｂ、ＤＥａ、ＤＥｂと人体とが交差する位置、及び当該位置における人体の二次元の移動方向を演算することができる。
【００４２】
図１１は、第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄが形成する各人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄの中心ＣＥａ〜ＣＥｄを結ぶ各直線を示す。４つの焦電素子２１ａ〜２１ｄ総てが人体を検出している場合、第１の演算部３３ａは、通常、直線Ｌ６上に中心ＣＥａ、ＣＥｂが位置する各人体検出開始境界円ＤＳａ、ＤＳｂを組み合わせて第１の連立方程式の解を求める。そして、第２の演算部３３ｂは、通常、直線Ｌ１上に中心ＣＥｃ、ＣＥｄが位置する各人体検出開始境界円ＤＳｃ、ＤＳｄを組み合わせて第２の連立方程式の解を求める。
【００４３】
ただし、２つの人体検出開始境界円の中心を結ぶ直線が平行になるように組み合わせることはできない。すなわち、中心がＬ４とＬ５、Ｌ２とＬ３に位置するような２つの焦電素子の組み合わせを選択することはできない。具体的には、人体検出開始境界円ＤＳａとＤＳｃ、人体検出開始境界円ＤＳｂとＤＳｄをそれぞれ組み合わせることはできず、人体検出開始境界円ＤＳａとＤＳｄ、人体検出開始境界円ＤＳｂとＤＳｃをそれぞれ組み合わせることはできない。
【００４４】
一方、４つの焦電素子２１ａ〜２１ｄのうち３つの焦電素子のみが人体を検出している場合、２つの人体検出開始境界円の中心を結ぶ直線が平行になるように組み合わせることはないので、任意に２つの組み合わせを選択することができる。
【００４５】
次に、図１２を参照して、図１の演算部１２が行う処理手順の一例を説明する。ここでは、人体が検出可能領域に進入する際の人体の移動軌跡を求める演算処理について説明するが、同様な処理を行うことにより、人体が検出可能領域から退出する際の人体の移動軌跡を求めることができる。
【００４６】
（イ）先ず、Ｓ０１段階において、ｎの初期値としてｎ＝１を設定する。Ｓ０３段階に進み、第１の焦電素子２１ａが人体を検出したか否かを判断する。第１の焦電素子２１ａが人体を検出している場合（Ｓ０３でＹＥＳ）、Ｓ０５段階に進み、赤外線量算出部３１は、焦電センサ部１１が出力した信号ＳＯＵＴに対して第１の焦電素子２１ａの伝達関数を考慮した演算処理Ｇを施すことにより第１の焦電素子２１ａに入射する赤外線量ＲＩの時間変化を求める。第１の焦電素子２１ａが人体を検出していない場合（Ｓ０３でＮＯ）、Ｓ０９段階に進む。
【００４７】
（ロ）Ｓ０７段階において、通過時刻算出部３２は、赤外線量算出部３１から出力される赤外線量の時間変化を用いて、人体検出開始境界円ＤＳａ及び人体検出完了境界円ＤＥａの通過時刻を求める。ここでは、通過時刻として、境界円ＤＳａの内側へ進入する進入開始時刻ｔａ１、境界円ＤＥａの内側へ進入する進入完了時刻ｔａ２を求める。
【００４８】
（ハ）Ｓ０９段階に進み、ｎ＝４であるか否かを判断する。ｎ＝４でない場合（Ｓ０９でＮＯ）、Ｓ１１段階に進み、ｎを１だけインクリメントしてＳ０３段階に戻り、総ての焦電素子２１ａ〜２１ｄについてＳ０５段階及びＳ０７段階を実施する。ｎ＝４である場合（Ｓ０９でＹＥＳ）、Ｓ１３段階に進み、人体を検出した焦電素子の数が３以上であるか否かを判断する。３以上である場合（Ｓ１３でＹＥＳ）Ｓ１５段階に進み、３未満である場合（Ｓ１３でＮＯ）図１３のＳ３９段階に進み、人体の移動軌跡の検出に失敗したことを示す検出失敗コードを報知する。
【００４９】
（ニ）Ｓ１５段階に進み、人体を検出した焦電素子の中から任意に２つの焦電素子を選択する。ここでは、第１の焦電素子２１ａ及び第２の焦電素子２１ｂを選択した場合について説明を続ける。Ｓ１７段階に進み、移動ベクトル算出部３３は、Ｓ０７段階で求めた時刻ｔｂ１、ｔｂ２、ｔａ１、ｔａ２から、（１）式〜（３）式に示すτ１、τ２，τ５を求める。
【００５０】
（ホ）Ｓ１９段階に進み、移動ベクトル算出部３３は、人体検出開始境界円ＤＳａ及びＤＳｂの中心が共にＸ軸上に位置し、当該中心の原点からの距離Ｘ０が互いに等しくなるようにＸＹ座標系を設定する。これにより、人体の進入時における移動軌跡ＰＴが当該ＸＹ座標系における１つの直線（Ｙ＝Ａ１Ｘ＋Ｂ１）で表される。
【００５１】
（へ）Ｓ２１段階に進み、移動ベクトル算出部３３は、Ａ１、Ｂ１、Ｘｂ１、Ｘｂ２、Ｘａ１、Ｘａ２を変数とする（４）式〜（９）式から成る第１の連立方程式を解く。なお、Ｘｂ１、Ｘｂ２、Ｘａ１、Ｘａ２は、境界円ＤＳｂ、ＤＥｂ、ＤＳａ、ＤＥａと人体の移動軌跡ＰＴとが交差する位置のＸ座標をそれぞれ示す。
【００５２】
（ト）Ｓ２３段階に進み、移動ベクトル算出部３３は、Ｓ１９段階で設定したＸＹ座標系における直線（Ｙ＝Ａ１Ｘ＋Ｂ１）を実空間における人体の移動軌跡ＰＴを示す直線（Ｙ＝ａ１Ｘ＋ｂ１）へ変換する。
【００５３】
（チ）図１３のＳ２５段階に進み、Ｓ１５段階で選択した２つの焦電素子の組み合わせとは異なる２つの焦電素子の組み合わせを、人体を検出した焦電素子の中から任意に選択する。この時、Ｓ１５段階で選択した２つの焦電素子が形成する各人体検出開始境界円の中心を結ぶ直線が、Ｓ２５段階で選択する２つの焦電素子が形成する各人体検出開始境界円の中心を結ぶ直線と交差するように、２つの焦電素子の組み合わせを選択する。ここでは、第３の焦電素子２１ｃ及び第４の焦電素子２１ｄの組み合わせを選択した場合について説明する。
【００５４】
（リ）Ｓ２７段階に進み、Ｓ１７段階と同様にして、第３の焦電素子２１ｃ及び第４の焦電素子２１ｄについて、（１）式〜（３）式に示すτ１、τ２，τ５を求める。Ｓ２９段階に進み、移動ベクトル算出部３３は、第３の焦電素子２１ｃ及び第４の焦電素子２１ｄがそれぞれ形成する人体検出開始境界円ＤＳｃ、ＤＳｄの中心が共にＸ軸上に位置し、当該中心の原点からの距離Ｘ０が互いに等しくなるようにＸＹ座標系を設定する。これにより、人体の進入時における移動軌跡ＰＴが当該ＸＹ座標系における１つの直線（Ｙ＝Ａ２Ｘ＋Ｂ２）で表される。なお、実空間における移動軌跡ＰＴは１つであるが、Ｓ２７段階で設定した座標系は、Ｓ１９段階で設定した座標系と異なるため、直線（Ｙ＝Ａ２Ｘ＋Ｂ２）の係数（Ａ２、Ｂ２）は、Ｓ１９段階で設定されたＸＹ座標系における直線の係数（Ａ１、Ｂ１）と異なる。
【００５５】
（ヌ）Ｓ３１段階に進み、移動ベクトル算出部３３は、Ａ２、Ｂ２、Ｘｄ１、Ｘｄ２、Ｘｃ１、Ｘｃ２を変数とする（４）式〜（９）式に近似した第２の連立方程式を解く。なお、Ｘｄ１、Ｘｄ２、Ｘｃ１、Ｘｃ２は、境界円ＤＳｃ、ＤＥｃ、ＤＳｄ、ＤＥｄと人体の移動軌跡ＰＴとが交差する位置のＸ座標をそれぞれ示す。
【００５６】
（ル）Ｓ３３段階に進み、移動ベクトル算出部３３は、Ｓ２９段階で設定したＸＹ座標系における直線（Ｙ＝Ａ２Ｘ＋Ｂ２）を実空間における人体の移動軌跡ＰＴを示す直線（Ｙ＝ａ２Ｘ＋ｂ２）へ変換する。Ｓ３５段階に進み、移動ベクトル算出部３３は、（ａ１、ｂ１）と（ａ２、ｂ２）の共通する解（ａ、ｂ）を求める。これにより、実空間における人体の移動軌跡を示す直線（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）が１つに特定されるので、進入時において各境界円ＤＳａ〜ＤＳｄ、ＤＥａ〜ＤＥｄと人体とが交差する位置、及び当該位置における人体の二次元の移動方向を演算することができる。
【００５７】
（ヲ）Ｓ３７段階に進み、移動速度算出部３４は、人体の二次元の移動方向とＳ０７段階で求めた時刻ｔｂ１、ｔｂ２、ｔａ１、ｔａ２から進入時における人体の移動速度を求める。
【００５８】
以上説明したように、複数の焦電素子が仮想的に形成する人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円を人体が通過する時刻から、人体検出開始境界円及び人体検出完了境界円と人体とが交差する位置及び当該位置における人体の二次元の移動方向を求めることができるので、本発明の第１の実施の形態に係わる人体移動軌跡検出装置を複数用いることにより広域的な人体の移動軌跡を、映像を用いることなく検出することができる。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、各焦電素子に入射する赤外線量を時間で微分した整形微分波形から、人体の移動方向と人体検出開始境界円の接線とが成す角度を各焦電素子についてそれぞれ求めることにより、人体の移動軌跡を演算する演算処理について説明する。
【００５９】
第２の実施の形態に係わる人体移動軌跡検出装置のハードウェア構成は、図１〜図６に示した人体移動軌跡検出装置のハードウェア構成と同じであるため説明を省略し、焦電センサ部１１から出力された信号を処理して人体の位置や移動方向などを含む人体の移動軌跡を求めるアルゴリズムについて説明する。
【００６０】
図１４を参照して、第２の実施の形態に係わる人体移動軌跡検出装置が備える演算部１２ｂが有する演算処理機能の一例を説明する。演算部１２ｂは、焦電センサ部１１が出力した信号から焦電素子に入射する赤外線量を時間で微分した整形微分波形を求める整形微分波形算出部３５と、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄ及び人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄを人体が通過する各時刻を求める通過時刻算出部３２と、整形微分波形を人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄを通過する時刻における値で除して得られる波形から、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄを人体が通過する時の人体の移動方向と人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄの接線とが成す角度（以後、「接線角度」という）を求める接線角度算出部３６と、各焦電素子２１ａ〜２１ｄについて求められた接線角度から、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄと人体とが交差する位置、及び当該位置における人体の二次元の移動方向を求める移動ベクトル算出部３７と、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄと人体とが交差する位置、人体の移動方向、及び人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄ及び人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄを通過する各時刻から、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄと人体とが交差する位置における人体の移動速度を求める移動速度算出部３８と、を備える。
【００６１】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、人体検出開始境界円ＤＳａ及び人体検出完了境界円ＤＥａへ人体が進入し、退出する時の整形微分波形を示す。
【００６２】
通過時刻算出部３２は、整形微分波形算出部３５から出力される整形微分波形を用いて、次に示すようにして、境界円ＤＳａ〜ＤＳｄ及びＤＥａ〜ＤＥｄの通過時刻を求める。ここでは、通過時刻として、境界円ＤＳａ及びＤＥａの内側へ進入する時刻ｔａ１、ｔａ２及び境界円ＤＳａ及びＤＥａの外側へ退出する時刻ｔａ３、ｔａ４を例に取って説明する。
【００６３】
人体検出開始境界円ＤＳａの外側から人体検出完了境界円ＤＥａの内側に進入する人体に対して、通過時刻算出部３２は、人体検出開始境界円ＤＳａを通過する時刻として、焦電素子２１ａへ入射する赤外線量の変化が正の領域へ立ち上がる時刻ｔａ１を求め、人体検出完了境界円ＤＥａを通過する時刻として、焦電素子２１ａへ入射する赤外線量の変化が前記した立ち上がりの後に立ち下がる時刻ｔａ２を求める。
【００６４】
人体検出完了境界円ＤＥａの内側から人体検出開始境界円ＤＳａの外側に退出する人体に対して、通過時刻算出部３２は、人体検出完了境界円ＤＥａを通過する時刻として、焦電素子２１ａへ入射する赤外線量の変化が負の領域へ立ち下がる時刻ｔａ３を求め、人体検出開始境界円ＤＳａを通過する時刻として、焦電素子２１ａへ入射する赤外線量の変化が前記した立ち下がりの後に立ち上がる時刻ｔａ４を求める。
【００６５】
接線角度算出部３６は、図１５（ｂ）に示す整形微分波形を、人体が人体検出完了境界円ＤＥａへ進入する時刻ｔａ２における値ｈ２で除する。そして、これにより得られる波形（第１の除算波形）から、人体検出開始境界円ＤＳａへ人体が進入する時の人体の移動方向と人体検出開始境界円ＤＳａの接線とが成す接線角度αａを求める。接線角度αａは、時刻ｔａ１と時刻ｔａ２の間における第１の除算波形の変化に応じて決定される。
【００６６】
同様にして、接線角度算出部３６は、図１５（ｂ）に示す整形微分波形を、人体が人体検出完了境界円ＤＥａから退出する時刻ｔａ３における値ｈ３で除する。そして、これにより得られる波形（第２の除算波形）から、人体検出開始境界円ＤＳａから人体が退出する時の人体の移動方向と人体検出開始境界円ＤＳａの接線とが成す接線角度βａを求める。接線角度βａは、時刻ｔａ３と時刻ｔａ４の間における第２の除算波形の変化に応じて決定される。
【００６７】
このようにして、接線角度算出部３６は、人体を検出した各焦電素子２１ａ〜２１ｄについて、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄと人体とが交差する時の人体の移動方向と人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄの接線とが成す接線角度αａ〜αｄ、βａ〜βｄを求めることができる。
【００６８】
一般的に、焦電素子へ入射する赤外線量は、熱源である人体が放射する赤外線量、伝搬距離、及び赤外線の焦電素子への入射角度により定まる。入射する赤外線量の整形微分波形を値ｈ２、ｈ３で除することにより、人体の個体差による赤外線量の差異及び移動速度が相殺できる。
【００６９】
入射する赤外線エネルギーは検出対象が放射する赤外線量と伝搬距離、及び赤外線の焦電素子への入射角度により決定される。進入時及び退出時のそれぞれの微小時間内において人体が放射する赤外線量が一定であると仮定すると、入射する赤外線エネルギーは一定となる。したがって、値ｈ２、ｈ３で除することにより、人体の個体差による赤外線量の差異に関する値は１になる。
【００７０】
入射する赤外線エネルギーは、熱源の放射赤外線と伝搬距離、及び赤外線の焦電素子への入射角度により決定される。入射赤外線量を時間で微分することによりセンサ出力に含まれる距離成分は速度に変換される。微小時間内における人体の移動速度を一定と仮定することにより、人体の移動速度は定数となる。したがって、値ｈ２又はｈ３で除することにより、人体の移動速度に関する値は１になる。
【００７１】
この結果、赤外線量の整形微分波形を値ｈ２又は値ｈ３で除算した除算波形に含まれる要素として、人体からの赤外線が入射する焦電素子の受光面積及び赤外線の焦電素子への入射角度のみとなる。焦電素子の受光面積は、人体と焦電素子の受光面と視野角制限カバー１５の開口端の間の位置関係、及び焦電素子の受光面及び視野角制限カバー１５の開口端の形状により定まる。赤外線の焦電素子への入射角度は、焦電素子に対する人体の相対位置により決定される。したがって、赤外線量の整形微分波形を値ｈ２又は値ｈ３で除算した除算波形を解析することにより、人体と焦電素子との相対的な位置関係、すなわち人体の移動軌跡を抽出することが可能となる。具体的には、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄと人体とが交差する時の人体の移動方向と人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄの接線とが成す接線角度αａ〜αｄ、βａ〜βｄを抽出することができる。
【００７２】
ただし、移動ベクトル算出部３７が各焦電素子２１ａ〜２１ｄについて抽出するのは、接線角度αａ〜αｄ、βａ〜βｄのみであって、各人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄと人体とが交差する位置は含まれない。よって、１つの人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄについて接線角度αａ〜αｄが決定しても、人体の移動軌跡を示す直線は、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄの中心を軸として回転するようにして無数に存在することになる。なお、図１６に示すように、人体検出開始境界円ＤＳａ上の各点において２種類の接線角度αａが存在する。
【００７３】
人体検出開始境界円ＤＳａ上の人体の通過点Ｐの座標（ｘｐ、ｙｐ）を未知数として、点Ｐを通る接線角度αａを成す直線を決定する。そして、１つの人体検出開始境界円ＤＳａについて、（１０）式及び（１１）式を立てる。（１０）式は、点Pにおける人体検出開始境界円ＤＳａの接線に対する接線角度αａを成す直線を表す式であり、（１１）式は、人体検出開始境界円ＤＳａ上の人体の通過点Ｐの座標（ｘｐ、ｙｐ）を示す式である。なお(ｘｏ、ｙｏ)は人体検出開始境界円ＤＳａの中心座標である。
【００７４】
【数１】
2010071688.tif 000003
【００７５】
【数２】
2010071688.tif 000004
２つの人体検出開始境界円を用いた場合、点Ｐ１及び点Ｐ２が未知数となる。２つの人体検出開始境界円について（１０）式の直線の「傾き」及び「切片」が等しくなる場合、２つの人体検出開始境界円における人体の移動軌跡が重なる。また、２つの人体検出開始境界円のそれぞれについて、（１１）式が成立する。したがって、４つの変数に対して４つの等式が成り立つので連立方程式を解くことができる。しかし、（１１）式はｘｐ、ｙｐの二次の項を含むため、複数の解が算出される。具体的には、２つの焦電素子についての結果を用いると、２つの人体検出開始境界円への接線角度がそれぞれ決定されるので、人体検出開始境界円の位置関係から、人体の移動軌跡を最大で４つの直線まで特定することができる。
【００７６】
他の２つの人体検出開始境界円についても同様な処理を行い、最大で４つの直線まで人体の移動軌跡を特定する。また各人体検出開始境界円を通過する時刻から通過順序を特定する。これらの結果を統合することにより、人体の移動軌跡を１つに特定することができる。すなわち、移動ベクトル算出部３７は、４つの焦電素子２１ａ〜２１ｄが形成する４つの人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄについて求めた接線角度αａ〜αｄ及び通過順序を用いて、人体の移動軌跡を１つの直線として特定する。
【００７７】
次に、図１７を参照して、図１４の演算部１２ｂが行う処理手順の一例を説明する。ここでは、人体が検出可能領域に進入する際の人体の移動軌跡を求める演算処理について説明するが、同様な処理を行うことにより、人体が検出可能領域から退出する際の人体の移動軌跡を求めることができる。
【００７８】
（イ）先ず、Ｓ４１段階において、ｎの初期値としてｎ＝１を設定する。Ｓ４３段階に進み、第１の焦電素子２１ａが人体を検出したか否かを判断する。第１の焦電素子２１ａが人体を検出している場合（Ｓ４３でＹＥＳ）、Ｓ４５段階に進み、整形微分波形算出部３５は、焦電センサ部１１が出力した信号ＳＯＵＴに対して第１の焦電素子２１ａの伝達関数を考慮した演算処理Ｇを施すことにより第１の焦電素子２１ａに入射する赤外線量ＲＩを時間で微分した整形微分波形を求める。第１の焦電素子２１ａが人体を検出していない場合（Ｓ４３でＮＯ）、Ｓ５５段階に進む。
【００７９】
（ロ）Ｓ４７段階において、通過時刻算出部３２は、整形波形算出部３５から出力される赤外線量の整形微分波形を用いて、人体検出開始境界円ＤＳａ及び人体検出完了境界円ＤＥａの通過時刻ｔｎ１、ｔｎ２を求める。ここでは、通過時刻として、境界円ＤＳａの内側へ進入する進入開始時刻ｔａ１、境界円ＤＥａの内側へ進入する進入完了時刻ｔａ２を求める。
【００８０】
（ハ）Ｓ４９段階に進み、接線角度算出部３６は、人体が人体検出完了境界円ＤＥａへ進入する時刻ｔａ２における値ｈ２を算出する。そして、Ｓ５１段階に進み、接線角度算出部３６は、整形微分波形算出部３５から出力される赤外線量の整形微分波形を、時刻ｔａ２における値ｈ２で除する。そして、Ｓ５３段階に進み、接線角度算出部３６は、これにより得られる波形（第１の除算波形）から、人体検出開始境界円ＤＳａへ人体が進入する時の人体の移動方向と人体検出開始境界円ＤＳａの接線とが成す接線角度αａを求める。
【００８１】
（ニ）Ｓ５５段階に進み、ｎ＝４であるか否かを判断する。ｎ＝４でない場合（Ｓ５５でＮＯ）、ｎを１だけインクリメントしてＳ４３段階に戻り、総ての焦電素子２１ａ〜２１ｄについてＳ４３段階〜Ｓ５３段階を実施する。ｎ＝４である場合（Ｓ５５でＹＥＳ）、Ｓ５７段階に進み、人体を検出した焦電素子の数が３以上であるか否かを判断する。３以上である場合（Ｓ５７でＹＥＳ）Ｓ５９段階に進み、３未満である場合（Ｓ５７でＮＯ）Ｓ６３段階に進み、人体の移動軌跡の検出に失敗したことを示す検出失敗コードを報知する。
【００８２】
（ホ）Ｓ５８段階において、移動ベクトル算出部３７は、４つの焦電素子２１ａ〜２１ｄが形成する４つの人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄの各通過時刻ｔｎ１を用いて、その通過順序を特定する。
【００８３】
（へ）Ｓ５９段階において、移動ベクトル算出部３７は、４つの焦電素子２１ａ〜２１ｄが形成する４つの人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄについて求めた接線角度αａ〜αｄ及び人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄの通過順序を用いて、人体の移動軌跡を１つの直線として特定する。
【００８４】
（ト）Ｓ６１段階に進み、移動速度算出部３８は、人体の移動軌跡とＳ４７段階で求めた時刻ｔｂ１、ｔｂ２、ｔａ１、ｔａ２から進入時における人体の移動速度を求める。
【００８５】
以上説明したように、複数の焦電素子２１ａ〜２１ｄに入射する赤外線量の時間変化を時間で微分した整形微分波形から、人体の移動方向が人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄの接線と成す接線角度αａ〜αｄを求めることができ、且つ各焦電素子２１ａ〜２１ｄについて求められた接線角度αａ〜αｄ及び人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄの通過順序から、人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄと人体とが交差する位置及び当該位置における人体の二次元の移動方向を特定することができる。よって、本発明の第２の実施の形態に係わる人体移動軌跡検出装置を複数用いることにより広域的な人体の移動軌跡を、映像を用いることなく検出することができる。
【００８６】
上記のように、本発明は、２つの実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる人体移動軌跡検出装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１の焦電センサ部１１の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】図２の第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄの二次元の配置例を示す模式図である。
【図４】図３の第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄに対して、図１の視野角制限カバー１５を組み合わせた配置例を模式的に示す斜視図である。
【図５】図４の視野角制限カバー１５に形成された開口によって検出可能な領域の一部を制限する様子を示す、図４のＡ−Ａ切断面に沿った断面図である。
【図６】図３の第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄ及び図４の視野角制限カバー１５によって仮想的にそれぞれ形成される人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄ及び人体検出完了境界円ＤＥａ〜ＤＥｄの配置例を示す模式図である。
【図７】図１の演算部１２が有する演算処理機能の一例を示すブロック図である。
【図８】焦電センサ部１１が出力した信号ＳＯＵＴに対して焦電素子の伝達関数を考慮した演算処理Ｇを施すことにより焦電素子２１ａ〜２１ｄに入射する赤外線量ＲＩの時間変化を求める赤外線量算出部３１の処理フローを示すブロック図である。
【図９】図９（ａ）は人体検出開始境界円ＤＳａ及び人体検出完了境界円ＤＥａを通過する人体の移動軌跡ＰＴを示し、図９（ｂ）は移動軌跡ＰＴにおける赤外線量の整形微分波形を示すグラフである。
【図１０】人体検出開始境界円ＤＳａ、ＤＳｂ及び人体検出完了境界円ＤＥａ、ＤＥｂと人体とが交差する位置、及び当該位置における人体の二次元の移動方向を示す図である。
【図１１】第１の焦電素子２１ａ〜第４の焦電素子２１ｄが形成する各人体検出開始境界円ＤＳａ〜ＤＳｄの中心ＣＥａ〜ＣＥｄを結ぶ各直線を示す平面図である。
【図１２】図１の演算部１２が行う処理手順の一例を示すフローチャートである（その１）。
【図１３】図１の演算部１２が行う処理手順の一例を示すフローチャートである（その２）。
【図１４】第２の実施の形態に係わる人体移動軌跡検出装置が備える演算部１２が有する演算処理機能の一例を示すブロック図である。
【図１５】図１５（ａ）は人体検出開始境界円ＤＳａ及び人体検出完了境界円ＤＥａを通過する人体の移動軌跡ＰＴを示し、図１５（ｂ）は移動軌跡ＰＴにおける赤外線量の整形微分波形を示すグラフである。
【図１６】人体検出開始境界円ＤＳａ上の各点に存在する２種類の角度αａ及びβａを示す平面図である。
【図１７】図１４の演算部１２ｂが行う処理手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８８】
１…人体移動軌跡検出装置
１１…焦電センサ部
１２、１２ｂ…演算部
１３…メモリ
１４…通信インターフェース部
１５…視野角制限カバー
２１ａ〜２１ｄ…焦電素子
２２ａ〜２２ｄ…増幅部
２３ａ〜２３ｄ…雑音除去部
３１…赤外線量算出部
３２…通過時刻算出部
３３…移動ベクトル算出部
３３ａ…第１の演算部
３３ｂ…第２の演算部
３３ｃ…第３の演算部
３４、３８…移動速度算出部
３５…整形微分波形算出部
３６…接線角度算出部
３７…移動ベクトル算出部
αａ〜αｄ、βａ〜βｄ…接線角度
ＣＥａ〜ＣＥｄ…中心
ＤＥａ〜ＤＥｄ…人体検出完了境界円
ＤＳａ〜ＤＳｄ…人体検出開始境界円
Ｇ…演算処理
Ｌ１〜Ｌ６…直線
ＰＴ…移動軌跡
ＲＩ…赤外線量
ＳＯＵＴ…センサ出力信号
ｈ２、ｈ３…整形微分波形の値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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