(57)【要約】【課題】正確な対象領域内の監視を行えるだけでなく、高速処理が可能で、かつ安価である監視システムを提供する。【解決手段】  監視したい複数の監視対象エリア６に対応して設置された複数の距離センサ１１であって、複数の距離センサ１１はそれぞれ対応する監視対象エリア６までの距離を測定する、複数の距離センサ１１と；複数の距離センサ１１で測定する測定距離と比較すべき基準距離を保存する基準距離保存部２５と；複数の距離センサ１１の各々による測定距離と各距離センサ１１に対応する前記基準距離とを比較する距離比較手段２２とを備え；複数の監視対象エリア６は、隣合う監視対象エリア６が重複するように構成され；距離比較手段２２は、比較結果に基づいて監視対象物２の高さ、位置を算出し、監視対象エリア６と距離センサ１１との間に存在する監視対象物２を監視するように構成された監視システムとする。【選択図】図１
2011134354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視したい複数の監視対象エリアに対応して設置された複数の距離センサであって、前記複数の距離センサはそれぞれ対応する監視対象エリアまでの距離を測定する、複数の距離センサと；
前記複数の距離センサで測定する測定距離と比較すべき基準距離を保存する基準距離保存部と；
前記複数の距離センサの各々による測定距離と前記各距離センサに対応する前記基準距離とを比較する距離比較手段とを備え；
前記複数の監視対象エリアは、隣合う前記監視対象エリアが重複するように構成され；
前記距離比較手段は、比較結果に基づいて監視対象物の高さ、位置を算出し、前記監視対象エリアと前記距離センサとの間に存在する前記監視対象物を監視するように構成された；
監視システム。
【請求項２】
前記複数の距離センサの作動を制御するタイミングコントローラを備える；
請求項１に記載の監視システム。
【請求項３】
前記距離センサの距離測定方向は、鉛直方向に対して傾斜している、
請求項１または請求項２に記載の監視システム。
【請求項４】
前記距離センサは；
前記監視対象エリアにビーム光を照射するビーム光照射装置と；
前記照射されたビーム光の反射光を結像する結像素子とを備える；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の監視システム。
【請求項５】
前記距離センサは；
前記監視対象物に向けて超音波を発振する超音波発振器と；
前記監視対象物で反射された前記超音波を受信する超音波受信器と；
前記超音波発振器による発振と前記超音波受信器による受信の時間差に基づいて距離を算出する距離算出部とを備える；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の監視システム。
【請求項６】
前記距離センサは；
前記監視対象物からの光を受光する１対の撮像素子と；
前記１対の撮像素子の各々から取得された画像同士の相関出力値を算出する相関出力算出装置とを備える；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の監視システム。
【請求項７】
前記距離センサは；
前記１対の撮像素子の各々について異なる時間に取得された画像の差画像を形成する差画像形成装置を備え；
前記１対の差画像を、前記相関出力値を算出するための画像とするように構成された；
請求項６に記載の監視システム。
【請求項８】
前記距離センサは；
前記監視対象物に向けてパルス変調された電磁波を発振する電磁波パルス送信部と；
前記監視対象物で反射された前記電磁波を受信するアンテナを含む電磁波受信部と；
前記電磁波パルス送信部による発振と前記電磁波受信部による受信の時間差に基づいて距離を算出する距離算出部とを備える；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視システムに関し、特に対象領域内の物体や人物の高さや姿勢の変化を監視するための監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
病院の病室内あるいはトイレ内の患者のプライバシーを損なわずに、異常を知るための監視装置として、従来から、監視対象領域に輝点を投影してその画像を撮影し、撮影された画像中の輝点の基準位置からの位置変化によって対象領域の高さ変化を検出し、対象領域内の物体や人物の有無や高さ変化、姿勢変化を監視する装置が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら以上のような従来の装置によれば、対象領域の監視は撮像された画像を処理しなければならないため、計算量が多く処理に時間がかかるだけでなく、高価な装置を必要としていた。
【０００４】
そこで本発明は、正確な対象領域内の監視を行えるだけでなく、高速処理が可能で、かつ安価である監視システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、第１の態様に係る発明による監視システム１は、例えば図１、図３に示すように、監視したい複数の監視対象エリア６に対応して設置された複数の距離センサ１１であって、複数の距離センサ１１はそれぞれ対応する監視対象エリア６までの距離を測定する、複数の距離センサ１１と；複数の距離センサ１１で測定する測定距離と比較すべき基準距離を保存する基準距離保存部２５と；複数の距離センサ１１の各々による測定距離と各距離センサ１１に対応する前記基準距離とを比較する距離比較手段２２とを備え；距離比較手段２２による比較結果に基づいて、監視対象エリア６と距離センサ１１との間に存在する監視対象物２を監視するように構成される。
【０００６】
このように構成すると、複数の距離センサ１１と、基準距離保存部２５と、距離比較手段２２とを備えるので、複数の距離センサ１１はそれぞれ対応する監視対象エリア６までの距離を測定し、複数の距離センサ１１の各々による測定距離と各距離センサ１１に対応する基準距離とを比較して、この比較結果に基づいて、監視対象エリア６と距離センサ１１との間に存在する監視対象物２を監視することで、高速処理が可能で、かつ安価である監視システム１とすることができる。
【０００７】
また、監視システム１は、複数の距離センサ１１で測定された測定距離から、監視対象エリア６と距離センサ１１との間に存在する監視対象物２の位置情報を算出する位置情報算出手段２２を備え、距離比較手段２２による比較結果と、位置情報算出手段２２により算出された位置情報とに基づいて、監視対象エリア６と距離センサ１１との間に存在する監視対象物２を監視するように構成してもよい。
【０００８】
また第２の態様として、第１の態様に記載の監視システム１では、距離センサ１１の距離測定方向は、鉛直方向に対して傾斜しているとよい。
【０００９】
また第３の態様として、第１の態様または第２の態様に記載の監視システム１では、例えば図５に示すように、距離センサ１１は；監視対象エリア６にビーム光を照射するビーム光照射装置３１と；前記照射されたビーム光の反射光を結像する結像素子３２とを備えるとよい。このように構成すると、距離センサ１１は、ビーム光照射装置３１と、結像素子３２とを備えるので、照射されたビーム光の反射光を結像する結像素子３２により、監視対象エリア６の距離を測定することができる。
【００１０】
また第４の態様として、第１の態様または第２の態様に記載の監視システム１では、例えば図６に示すように、距離センサ１１は；監視対象物２に向けて超音波を発振する超音波発振器４１と；監視対象物２で反射された前記超音波を受信する超音波受信器４２と；超音波発振器４１による発振と超音波受信器４２による受信の時間差に基づいて距離を算出する距離算出部４４とを備えるとよい。このように構成すると、距離センサ１１は、超音波発振器４１と、超音波受信器４２と、距離算出部４４とを備えるので、超音波発振器４１による発振と超音波受信器４２による受信の時間差に基づいて、監視対象エリア６の距離を測定することができる。
【００１１】
また第５の態様として、第１の態様または第２の態様に記載の監視システム１では、例えば図８に示すように、距離センサ１１は；監視対象物２からの光を受光する１対の撮像素子５５、５６と；１対の撮像素子５５、５６の各々から取得された画像同士の相関出力値を算出する相関出力算出装置５８とを備えるとよい。このように構成すると、距離センサ１１は、１対の撮像素子５５、５６と、相関出力算出装置５８とを備えるので、１対の撮像素子５５、５６の各々から取得された画像同士の相関出力値に基づいて、監視対象エリア６の距離を測定することができる。
【００１２】
また第６の態様として、第５の態様に記載の監視システム１では、距離センサ１１は；１対の撮像素子５５、５６の各々について異なる時間に取得された画像の差画像を形成する差画像形成装置５７を備え；前記１対の差画像を、前記相関出力値を算出するための画像とするように構成するとよい。
【００１３】
また第７の態様として、第１の態様または第２の態様に記載の監視システム１では、例えば図１２に示すように、距離センサ１１は；監視対象物２に向けてパルス変調された電磁波を発振する電磁波パルス送信部８１と；監視対象物２で反射された前記電磁波を受信するアンテナを含む電磁波受信部８１と；電磁波パルス送信部８１による発振と電磁波受信部８１による受信の時間差に基づいて距離を算出する距離算出部８３とを備えるとよい。このように構成すると、距離センサ１１は、電磁波パルス送信部８１と、電磁波受信部８１と、距離算出部８３とを備えるので、電磁波パルス送信部８１による発振と電磁波受信部８１による受信の時間差に基づいて、監視対象エリア６の距離を測定することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明によれば、監視したい複数の監視対象エリアに対応して設置された複数の距離センサであって、前記複数の距離センサはそれぞれ対応する監視対象エリアまでの距離を測定する、複数の距離センサと、前記複数の距離センサで測定する測定距離と比較すべき基準距離を保存する基準距離保存部と、前記複数の距離センサの各々による測定距離と前記各距離センサに対応する前記基準距離とを比較する距離比較手段とを備え、前記距離比較手段による比較結果に基づいて、前記監視対象エリアと前記距離センサとの間に存在する監視対象物を監視するように構成されているので、正確な対象領域内の監視を行えるだけでなく、高速処理が可能で、かつ安価である監視システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態である監視システムの概要を示す模式的斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態である監視エリアが重複しない配置例（ａ）と監視エリアが重複する配置例（ｂ）を説明する模式的平面図である。
【図３】本発明の実施の形態で用いる監視システムの構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態である距離センサを、カーブをつけて設置する場合を説明する模式的側面図である。
【図５】本発明の実施の形態で用いる赤外線距離センサの構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態で用いる超音波センサの構成例を示すブロック図である。
【図７】図６の場合における超音波センサを複数配置した場合の制御例を説明する模式図である。
【図８】本発明の実施の形態で用いるパッシブ型光学距離センサの構成例を示すブロック図である。
【図９】図８の場合におけるパッシブ型光学距離センサをトイレに設置する場合を説明する模式的側面図（ａ）と模式的正面図（ｂ）である。
【図１０】本発明の実施の形態で、１対のラインＣＣＤの視差から、監視対象物の距離を算出する方法を説明する模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態で、監視対象物の距離から監視対象物の位置情報を算出する方法を説明する模式的側面図である。
【図１２】本発明の実施の形態で用いる電磁波パルス距離センサの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１７】
図１は、本発明による実施の形態である監視システム１の模式的斜視図である。図中監視対象物２が床面３上に存在している。ＸＹ軸を床面３内に置くように、直交座標系ＸＹＺがとられている。また床面３と垂直即ちＹＺ平面上に壁４が形成されている。監視対象物２は、本実施の形態では人物である。
【００１８】
一方、図中壁４には、人物２の距離を測定するための複数の距離センサ１１を含んで構成される筐体１０が設置されており、筐体１０には、複数の距離センサ１１が、複数の監視対象エリア６（以下監視エリア６という）に対応して設置されている。また本実施の形態では、筐体１０（距離センサ１１）は、壁に設置しているが、天井が存在する場合は天井でもよく、設置場所は監視システムの目的や仕様等により適宜決めてよい。複数の距離センサ１１による複数の監視エリア６の各測定距離は、測定距離パターンを形成し、対応する基準距離は、基準距離パターンを形成する。基準距離とは、監視時点の過去の時点の距離であればよく、典型的には監視エリア６に人物２が存在しない状態のいわば背景の距離であるが、それに限らず、例えば周期的に距離を検知している場合の１コマ分だけ前の距離であってもよい。また距離とは実際に距離を算出する前の、距離センサ１１からの出力値であってもよい。
【００１９】
図２の模式的平面図の監視エリア６の配置例を参照して、監視エリア６について説明する。図２（ａ）は、複数の監視エリアが隣合う監視エリアと重ならないように配置した例である。この場合、例えば図示のように、複数の監視エリアは、監視する場所である監視ゾーン６０に、監視エリア６１、６２、６３、７１、７２、７３、８１、８２、８３（以下監視エリアを区別しない場合は単に監視エリア６という）が、お互いに重ならないように碁盤目状に配置されている。配置する数は、本実施の形態では３×３であるが、監視する場所、人物２などの条件により適宜決めてよい。このように複数の監視エリア６を配置すると、距離センサ１１に、光や超音波を照射することにより距離を測定する照射型センサを使用した場合でも、隣接する監視エリア６に対応する距離センサ１１は、後述のように同時に照射しないように制御する必要がなく、監視システム１をより簡単な構成とすることができる。
【００２０】
また図２（ｂ）の模式的平面図の監視エリア６の配置例に示すように、隣合う監視エリア６が重なっていてもよい。このようにすると、監視ゾーン６０の死角を少なくすることができるので、より精度の高い監視に有効である。このとき距離センサ１１に、光や超音波を照射することにより距離を測定する照射型センサを使用する場合には、重なり合う監視エリア６に対応する距離センサ１１は、お互いに影響がないように、同時に照射しないように制御する必要がある。これは、複数の距離センサ１１から同時に例えば照射光を照射した場合、本来受光しなければならない照射光に他の距離センサ１１から照射された照射光が混入し、監視エリア６の距離の測定が困難になるためである。本図に示す場合の制御については後で詳しく説明する。
【００２１】
図３を参照して、監視システム１の構成の一例を説明する。監視システム１は、複数の距離センサ１１が設置された筐体１０と、演算装置２０とを含んで構成される。そして複数の距離センサ１１は、演算装置２０に接続されており、それぞれの距離センサ１１よってそれぞれ測定された距離を取得できるように構成されている。また測定された距離は、それぞれの距離センサ１１から時系列的に取得するように構成するとよい。演算装置２０は、典型的にはパソコンやマイコンである。
【００２２】
また典型的には、距離センサ１１は筐体１０に並列的に設置されるが、図４の模式図に示すように、筐体１０にカーブをつけて設置してもよい。このように設置することで、小さな筐体１０でも広い監視ゾーン６０を容易に確保することができる。また、前述のように距離センサ１１に、照射型センサを使用する場合には、隣合う監視エリア６に対応する距離センサ１１は、小さな筐体１０でもそれぞれの監視エリア６が重複しにくいので、容易に距離センサ１１の相互の影響を無くすことができる。さらに、監視エリア６を重複させない場合には、後述のタイミングコントローラ２３を備える必要がなく、監視システム１をより簡単な構成とすることができる。
【００２３】
演算装置２０は、制御部２１を備えており、監視システム１全体を制御している。また複数の距離センサ１１は制御部２１に接続され、制御されている。また制御部２１内には、複数の距離センサ１１のそれぞれによる測定距離と、それぞれの距離センサ１１に対応する基準距離とを比較する距離比較手段である比較演算部２２が備えられている。比較演算部２２による比較結果は、典型的には時系列的に取得され、それに基づき人物２の移動、位置、姿勢等を、制御部２１により判断できるように構成されている。即ち、基準距離と、ある時点の距離とを比較することにより、人物２の存在、その移動、その位置、姿勢等を判断することができるように構成されている。さらに、最終的な人物２の存在、その移動、その位置、姿勢等の判断は、複数の距離センサ１１それぞれに対応する判断結果から総合的になされる。また人物２の移動は、人物２の位置の変化だけでなく、例えば人物２が立ったり座ったりするような変化も含むものとする。さらに、距離センサ１１に照射型センサを使用し、かつ監視エリア６が重複する場合には、隣合う監視エリア６に対応する複数の距離センサ１１が同時に作動することがないように制御する制御装置としてのタイミングコントローラ２３を備えるようにする。またタイミングコントローラ２３による制御については後で詳しく説明する。
【００２４】
制御部２１には、記憶部２４が接続されており、複数の距離センサ１１で測定する測定距離と比較すべき基準距離２５が記録されている。また記憶部２４には算出された情報等のデータが記憶できる。
【００２５】
また制御部２１には、監視システム１を操作するための情報を入力する入力装置２６、監視システム１で処理された結果を出力する出力装置２７が接続されている。入力装置２６は例えばタッチパネル、キーボードあるいはマウスであり、出力装置２７は例えばディスプレイやプリンタあるいは警報装置である。本図では、入力装置２６、出力装置２７は演算装置２０に外付けするものとして図示されているが、内蔵されていてもよい。
【００２６】
ここで距離センサ１１の実施例としての赤外線距離センサ、超音波センサ、パッシブ型光学距離センサについて図を参照して説明する。
【００２７】
図５のブロック図を参照して、本発明の実施の形態における赤外線距離センサ３０について説明する。赤外線距離センサ３０は、いわゆるアクティブ型光学センサであり、ビーム光照射装置としての赤外光照射部３１、結像素子としての赤外光受光部３２、センサ制御部３３を含んで構成されている。またセンサ制御部３３は、演算装置２０の制御部２１内（図３参照）に備えるようにしてもよい。
【００２８】
赤外光照射部３１には、赤外ＬＥＤ３４と照射レンズ３５とが備えられており、赤外ＬＥＤ３４から照射された赤外光は照射レンズ３５を介して細い平行光束のビーム光として人物２に照射される。赤外光受光部３２には、１次元の位置検出素子３６（以下ＰＳＤという）と受光レンズ３７とが備えられており、赤外光照射部３１から照射され、人物２に反射したビーム光は、受光レンズ３７を介してＰＳＤ３６に結像される。受光レンズ３７は、照射された波長帯域の光のみを透過させるコーティングが施されている。従って、外乱光の影響が少なく位置検出をすることができる。また以上ではビーム光は細い平行光束としたが拡散光束であってもよい。
【００２９】
ＰＳＤ３６は、結像ビームの重心位置を出力するので、三角法により物体までの距離を測定することができる。また、照射されるビーム光は、赤外線であるので人間には見えず、不快感を与えることがない。
【００３０】
図６のブロック図を参照して、本発明の実施の形態における超音波センサ４０について説明する。超音波センサ４０は、超音波発振器としての超音波送信部４１、超音波受信器としての超音波受信部４２、センサ制御部４３を含んで構成されている。さらにセンサ制御部４３内には、超音波送信部４１の送信と超音波受信部４２の受信の時間差で人物２までの距離を算出する距離算出部４４が備えられている。またセンサ制御部４３は、演算装置２０の制御部２１内に備えるようにしてもよい。また、超音波送信部４１と超音波受信部４２とは、本実施の形態では別体としたが、一体であってもよい。さらに、距離算出部４４で算出される人物２までの距離は、時間差そのものとしてもよい。これは、人物２までの距離が時間差から線形的に求められるため、時間差の変化をそのまま距離の変化と見ることができるからである。
【００３１】
超音波送信部４１で超音波を発生する手段は、圧電セラミックス等の圧電効果を有する材料を金属板等で保持（振動子）し、信号電圧を印加することにより振動子が屈曲振動することにより超音波を発生させる。超音波受信部４２で受信する手段は、反射してきた超音波が振動子を振動させることにより電気出力を得るものである。従って、超音波距離センサの場合には、断続的に超音波を発生させて、反射して戻ってきた信号波を検出し、発振側と受信側とで時間差を検出することができれば、音速が分かっているので人物２までの距離を測定することができる。この場合、検出後の信号処理にもよるが、最も近い反射を検出したり、照射領域の平均的な距離を測定することができる。
【００３２】
また、図７の模式図に示すように、超音波センサ４０を構成してもよい。前述の超音波センサ４０を複数、例えば図示のように超音波センサ４０ａ、超音波センサ４０ｂ、超音波センサ４０ｃを並列に並べて配置する。そして、超音波送信部４１ａで超音波を送信し、超音波受信部４２ａのみならず超音波受信部４２ｂ、超音波受信部４２ｃで受信し、超音波センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃそれぞれ距離を測定する。次に、超音波送信部４１ｂで超音波を送信し、超音波受信部４２ｂのみならず超音波受信部４２ａ、超音波受信部４２ｃで受信し、超音波センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃそれぞれ距離を測定する。以下、同様ににして距離の測定を行う。この場合、簡単な演算により、複数の超音波受信センサから同時に人物２の距離の平均値を得ることができるので、精度を高めることができる。
【００３３】
なお超音波の場合には、人物２からの反射波である散乱波は、広範囲に広がるので、前述で並べた方向以外の方向の超音波受信センサで受信することもできる。以上では超音波センサ４０で説明したが、赤外線距離センサ３０等の照射型センサでも同様に実施可能である。
【００３４】
図１２のブロック図を参照して、本発明の実施の形態における電磁波を用いた距離センサについて説明する。電磁波パルス距離センサ８０は、電磁波送受信部８１とセンサ制御部８２とを含んで構成されている。電磁波送受信部８１は、アンテナを含んで構成され、人物２に向けてパルス変調された電磁波の発振と、人物２で反射された電磁波の受信とを行う。パルス変調は、例えば周期的に電磁波の発振停止を繰り返し行なうことにより、パルス信号を発生するような動作である。電磁波パルス距離センサ８０は、電磁波をパルス変調することにより、電磁波送受信部８１より受信した電磁波と、この電磁波に混入するノイズとを区別することができるので、ノイズによる距離の誤測定を減少させることができる。さらに変調は、上述に加え、混入するノイズの強さにより、発振する電磁波の出力も変化させるようにしてもよい。
【００３５】
さらにセンサ制御部８２内には、電磁波の発振と受信との時間差で人物２までの距離を算出する距離算出部８３が備えられている。またセンサ制御部８３は、制御装置２０の制御部２１内に備えるようにしてもよい。また、電磁波送受信部８１は、本実施の形態では一体としたが、電磁波パルス送信部と電磁波受信部とを別体に構成してもよい。また、前述の超音波センサ７０と同様に人物２までの距離は、時間差そのものとしてもよい。電磁波は、典型的には１０ＧＨｚ程度のマイクロ波である。
【００３６】
電磁波パルス距離センサ８０は、電磁波にマイクロ波を用いることで、超音波よりも指向性が強くなるので、監視エリア６を小さくすることができ、例えば狭い監視ゾーン６０でも人物２の位置をより明確にすることができる。また、電磁波パルス距離センサ８０は、対象物に照射された部位からの反射があれば、反射した電磁波のうち最短の時間で戻ってきたものから距離を測定するので、例えば赤外線距離センサのように、ＰＳＤ上の結像ビーム光が欠けることによる誤測距を起こすことがない。また電磁波パルス距離センサ８０は、照射領域内に強いコントラスト（例えば縞模様）があっても、赤外線距離センサのように影響されることがない。さらに、電磁波パルス距離センサ８０は、容易に小型化することが可能である。
【００３７】
以上の赤外線距離センサ３０、超音波センサ４０、電磁波パルス距離センサ８０は照射型センサである。
【００３８】
図８のブロック図を参照して、本発明の実施の形態におけるパッシブ型光学距離センサ５０について説明する。パッシブ型光学距離センサ５０は、人物２からの光を受光する第１の受光部５１、第２の受光部５２、センサ制御部５３を含んで構成されている。第１の受光部５１、第２の受光部５２には、それぞれ受光レンズ５４ａ、５４ｂと、１対の撮像素子としての第１のラインＣＣＤ５５、第２のラインＣＣＤ５６とが備えられており、人物２からの光は、受光レンズ５４ａ、５４ｂを介してそれぞれ第１のラインＣＣＤ５５、第２のラインＣＣＤ５６に結像される。また、人物２からの光は、典型的には人物２に照射されている照射光の人物２からの反射光である。この場合、照射光は自然光であっても人工光であってもよい。
【００３９】
また、センサ制御部５３内には、第１のラインＣＣＤ５５、第２のラインＣＣＤ５６のそれぞれの出力値の相関出力値を算出する相関出力算出装置としての相関出力算出部５８が備えられている。またセンサ制御部５３は、演算装置２０の制御部２１内に備えるようにしてもよい。さらにセンサ制御部５３内には、第１のラインＣＣＤ５５、第２のラインＣＣＤ５６のそれぞれについて時間をずらして取得された画像の差画像を形成する差画像形成装置としての差画像形成部５７を備えるとよい。これによりセンサ制御部５３は、第１のラインＣＣＤ５５、第２のラインＣＣＤ５６から取得した画像から、動きのある人物２の像を抽出することができる。差画像を形成するための２つの画像は時間をずらして取得するが、ずらす時間は、人物２の移動量が大きくなり過ぎず、実質的にはほぼ同位置とみなせる程度の時間、例えば０．１秒程度とすればよい。あるいはテレビ周期の１〜１０周期（１／３０〜１／３）とする。このような差画像をとると背景が除去され動きのある人物２の像を抽出することができる。差画像を利用する場合については後でさらに詳しく説明する。
【００４０】
ここで相関出力値とは、第１のラインＣＣＤ５５と第２のラインＣＣＤ５６との視差のことであり、相関処理により、典型的には画素数で出力される値である。センサ制御部５３は、この相関出力値により即ち第１のラインＣＣＤ５５と第２のラインＣＣＤ５６との視差から三角法により距離を算出する。また、相関処理とは、第１のラインＣＣＤ５５と第２のラインＣＣＤ５６からそれぞれ得られた画像のどちらか一方を、２つの画像がほぼ一致するまでずらして、そのずらした量例えば画素数を算出する処理である。一致の判断は、全体の信号の強さで行う。信号がピークなったところが一致点である。差画像形成による相関処理は、第１のラインＣＣＤ５５と第２のラインＣＣＤ５６からそれぞれ得られた差画像を適正な値で２値化し、そのエッジ部を抽出する事により、動きのある領域部分を抽出する。その後、抽出領域のみで相関処理を施す。即ち、相関出力値から人物２の距離を求めることができる。又、第１のラインＣＣＤ５５と第２のラインＣＣＤ５６を複数個の領域に分け、対応する領域毎で相関処理を施す事により、背景の多くある部分と対象物とをおよそ区分する事もできる。
【００４１】
パッシブ型光学距離センサ５０は、オートフォーカスカメラに採用されているようなタイプのもので、典型的には１対のラインＣＣＤを用いて、人物２の表面の明暗状態（コントラストの違い）を検出する。１対のラインＣＣＤの対応する画素がどれかを相関処理により同定し、三角法により距離を測定するものである。パッシブ型光学距離センサ５０に一般的に用いられるラインＣＣＤは、画角が全角で１０°程度と狭く、監視エリア６をカバーするためには、比較的多くのセンサを必要とするが、照射型センサではないので、複数個のセンサからの出力を同時に作動させても全く問題ない。従って、高速に処理することができる。また、赤外線距離センサに比較すると、１次元方向に画素が並んでいるので、中途半端にビームが欠けることもなく、監視エリア６の距離情報を安定して取得することができる利点がある。
【００４２】
第１のラインＣＣＤ５５、第２のラインＣＣＤ５６に、比較的大きな画角のものを用いれば、横方向の監視エリア６を十分に大きく取ることができる。この場合、次に説明するような利点がある。
【００４３】
図９の模式図を参照して、第１のラインＣＣＤ５５、第２のラインＣＣＤ５６に、前記のような画角のものを使用した例を説明する。図９（ａ）はトイレの側面図であり、図９（ｂ）はトイレの正面図である。ここで第１のラインＣＣＤ５５、第２のラインＣＣＤ５６に、画角の大きいラインＣＣＤを用いたものをパッシブ型光学距離センサ５０’とする。
【００４４】
図示のように閉空間例えばトイレの監視に画角の大きいラインＣＣＤを使用する場合、その画角をトイレの幅になるようにパッシブ型光学距離センサ５０’を設定する。このように設定したパッシブ型光学距離センサ５０’を、監視エリア６が立っている人物２のおよそ頭部から床面３’まで適当な間隔で配分されるように複数設置する。また、人物２が不在の場合の床面３’や壁４’までの距離を基準距離として設定しておくとよい。
【００４５】
このように、パッシブ型光学距離センサ５０’を設置することで、人物２までの距離を測定すると同時に、どの距離センサ５０’が人物２を検出したかで、人物２の存在、床面からの高さ即ちその姿勢を判断することができる。また差画像を取得し、撮像された画像上の人物２の像を抽出することにより、抽出された人物２の像の画像上の位置から、トイレ幅方向（Ｙ軸方向）の位置も得ることができる。
【００４６】
ここで、パッシブ型光学距離センサ５０で、監視エリア６での人物２と背景との区別を明確にするための、差画像を利用する場合を詳しく説明する。
【００４７】
監視エリア６を撮像した画像は、電気的な撮像信号として第１のラインＣＣＤ５５、第２のラインＣＣＤ５６から時系列的に取得される。第１のラインＣＣＤ５５、第２のラインＣＣＤ５６から異なる時間に取得された画像は、それぞれのラインＣＣＤごとに差画像形成部５７により差画像が形成される。ここで、異なる時間で取得された画像で差画像を形成するのは、取得された画像から背景部分を除去し、人物２の画像を抽出するためである。これにより、移動する人物２のみが抽出されることになる。また差画像は、短時間例えば０．１秒だけずれた時点の画像から形成するようにする。画像のずれは僅かであるので、人物２の位置はほとんど変わらなく、距離の測定には差支えない。しかし背景は消去され人物２の像を抽出できる。この場合、人物２が静止すると人物２の像も消去されてしまうが、そのときは差画像に人物２が残った最終時点の距離を人物２の距離とする。そして人物２が再び動き始めるまで、その最終距離を人物２の距離としておく。このようにすることで、人物２の像を安定して取得することができる。
【００４８】
人物２が抽出された差画像は、人物２の移動により明から暗、または、暗から明になった程度が比較的大きな画素を、人物２の境界とみなすことができる。そしてこの境界の内側の画素領域で、相関処理を施し、三角法により人物２の距離を測定することにより、人物２の距離を正確かつ安定して測定することができる。
以上のように、監視システム１の距離センサ１１として、いずれの距離センサを用いても、人物２の距離を測定できる。
【００４９】
ここで、図１０の模式図を参照して、三角法を用いた人物２の距離の算出方法について、パッシブ型光学距離センサ５０を使用して、鉛直上方から人物２の距離を測定する場合を例として説明する。ここで、ｗはラインＣＣＤ間距離（基線長）、ｆはラインＣＣＤの受光レンズを単一レンズとしたときそのレンズの焦点距離、dはラインＣＣＤの結像面上の視差である。ここでの焦点距離は、一般に用いられている組み合わせレンズを使用する場合は、その組み合わせレンズの焦点距離とする。これにより対象とする人物２の距離ａは次式で算出できる。
ａ ＝ ｗ × ｆ／ｄ  ………（１）
【００５０】
図３を参照して、本実施の形態の監視システム１の作用を説明する。
監視システム１により複数の監視エリア６を含む監視ゾーン６０が監視されている。監視システム１は、各距離センサ１１により、対応する各監視エリア６の距離を測定し、その距離を各距離センサ１１からの出力値として、時系列的に演算装置２０の制御部２１に入力している。制御部２１は、比較演算部２２により、この入力値を基準距離保存部２５に保存された基準距離と比較し、その比較結果により各監視エリアに存在する人物２を監視している。
【００５１】
ここで、監視ゾーン６０の監視エリア６１（図２参照）に人物２が進入してきた場合、進入してきた人物２の距離は、監視エリア６１に対応する距離センサ１１により測定され、その出力値は制御部２１に出力される。その出力値を入力した制御部２１は、比較演算部２２により、人物２の位置情報を算出する。
【００５２】
ここで図１１の模式的側面図を参照して、人物２の位置情報である高さ、位置を算出する方法の一例を説明する。床面３から高さＨの壁４に設置された距離センサ１１が、壁４から距離Ｌ（Ｘ軸方向）の監視エリア６を監視しているとする。この監視エリア６に存在する人物２の距離センサ１１からの距離がＡと測定されたとすると、人物２の高さＨ１と、壁４からの距離Ｌ１は、次式で求めることができる。
Ｈ１＝ＡＨ／（Ｈ２＋Ｌ２）１/２    ………（２）
Ｌ１＝ＡＬ／（Ｈ２＋Ｌ２）１/２    ………（３）
距離Ｌに直交する床面３と平行方向（Ｙ軸方向（図１参照））の位置は、算出した高さＨ１、距離Ｌ１や距離センサ１１の距離測定方向により算出できる。また位置は、設定された複数の監視エリア６の位置からも大まかに捉えることができる。さらに、どの監視エリア６の距離を測定した距離センサかにより大まかに捉えることができる。このように、監視エリア６に存在する人物２の位置情報を算出することができる。さらに、例えば床面３に垂直な方向に距離センサ１１を配置すれば、センサの取り付けた位置そのものを、位置とし、距離を高さとすることで、位置情報を簡単に取得することもできる。
【００５３】
このようにして、同時又は逐次的に他のそれぞれの監視エリア６も位置情報を取得する。また、距離センサ１１に照射型センサを使用し、かつ複数の距離センサ１１に対応する監視エリア６が重複する場合は、以下で説明するように位置情報を取得する。
【００５４】
ここで、図２（ｂ）に示すように、距離センサ１１に照射型センサを使用し、かつ複数の距離センサ１１に対応する監視エリア６が重複する場合の作動の制御について説明する。この制御は、演算装置２０の制御部２１内のタイミングコントローラ２３で行う。照射型センサの場合には、１つの距離センサ１１の距離の測定の後で、次の距離センサ１１の距離の測定を行うように制御する。即ち複数の距離センサ１１が同時に距離の測定をしないように制御する。このような動作が、備えられた全ての距離センサ１１の距離の測定が行われるまで繰り返される。この一連の動作を１サイクルとする。１サイクルの時間Ｔが人物２の動きに対して十分に短ければ、人物２の平均移動速度や移動距離を算出することは容易である。
【００５５】
また、上述のように１つずつ距離センサ１１による距離の測定を行うのではなく、隣接する監視エリア６の距離の測定を同時に行わないように制御する（例えば同時に距離測定を行なう監視エリアを１つおきとする）ことで、複数の距離センサ１１に同時に距離の測定を行わせることができる。このようにすれば、１サイクルの時間Ｔを大幅に短縮できる。
【００５６】
また比較演算部２２は、同一又は同一ではない他の監視エリア６で直前に算出されたこの人物２の位置情報、例えば１サイクル前の位置情報があれば、さらにその位置情報と比較し、この人物２の移動情報である移動距離と平均移動速度を算出する。例えば移動距離は、１サイクル前後のＨ１やＬ１のデータの差より、また、平均移動速度は、このデータの差を時間Ｔで除算した値となる。さらに、これにより得られた人物２の位置情報と移動情報は、記憶部２４内の基準距離保存部２５に基準距離として保存する。
【００５７】
次に制御部２１は、比較演算部２２により算出された比較結果としての位置情報と移動情報から、人物２の存在、その姿勢、位置、移動状態を判断する。またこの判断は、他の監視エリア６（例えば隣接する監視エリア６２、７１、７２（図２参照））で算出された位置情報と移動情報からも判断される。例えば、人物２の移動がなく、かつ高さが低くなった場合は、この人物２が座ったと判断でき、また、人物２が低い高さで隣接する複数の監視エリア６に存在し、かつ移動が無い場合には、この人物２は倒れている状態にあると判断できる。このようにして監視システム１は、複数の監視エリア６を含む監視ゾーン６０内の人物２の進入、存在と存在状態等を監視することができる。
【００５８】
以上のように監視システム１は、監視エリア６にどの程度の大きさの人物２が進入し、どのような人物２の状態（どの位置で、立っている、座っている、倒れている）にあるか、また、その人物２は動いているか、また退出したかといった一連の動きを簡単な装置で追従することができる。この場合、基準距離からの差異を取得していくので、距離が比較的正確でなくても状態の判断に使うことはできる。従って、赤外線距離センサ３０の１つの欠点である人物２に照明したビーム光がある程度欠けて誤測定になっても、一連の動きからの判断と複数の監視エリア６からの総合判断で人物２の状態の判定をすることができる。
【００５９】
また監視ゾーン６０が閉空間（トイレ、風呂、エレベーター内、オフィース内）においては、壁等で囲まれているので、人物２が不在の場合の床面３や壁４までの距離を基準距離として設定しておき、その状態からの変化を追うことで、人物２の状態を判断することができる。
【００６０】
以上のような本実施の形態によれば、人物２の状態を判断して、人物２が倒れたとか、不法侵入者が存在しているといった監視を非常に容易に行うことができる。しかも、心理的に違和感のあるカメラを用いた画像処理を使用していないので、トイレや風呂等での状態監視において非常に有効であり、さらに簡易な装置で高速処理が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１    監視システム
２    人物
３    床面
４    壁
６    監視対象エリア
１０  筐体
１１  距離センサ
２０  演算装置
２１  制御部
２２  比較演算部
２３  タイミングコントローラ
２４  記憶部
２５  基準距離保存部
２６  入力装置
２７  出力装置
３０  赤外線距離センサ
３１  赤外光照射部
３２  赤外光受光部
４０  超音波センサ
４１  超音波送信部
４２  超音波受信部
４４  距離算出部
５０  パッシブ型光学距離センサ
５１  第１の受光部
５２  第２の受光部
５７  差画像形成部
５８  相関出力算出部
６０  監視ゾーン
８０  電磁波パルス距離センサ
８１  電磁波パルス送信部、電磁波受信部
８３  距離算出部
【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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