(57)【要約】【課題】カメラの取り付け高さに関わらず、人体の検出精度を高く維持することができる照明制御システムを提供する。【解決手段】制御部は、カメラ２０の取り付け高さに応じて、人体の存否の判断基準となる閾値を自動的に決定する閾値決定手段としての機能を有する。閾値決定手段は、検知エリアＡ１の床面上の所定位置に設置される規定寸法の撮像指標Ｔ１をカメラ２０で撮像し、得られた画像Ｉｍ内での撮像指標Ｔ１の画素数に基づいて、カメラ２０の取り付け高さに適合する閾値を決定する。人体検知部は、カメラ２０で上方から検知エリアＡ１を撮像した画像より人体の候補となる領域を抽出し、当該領域の大きさを前記閾値と比較することで検知エリアＡ１内の人体の存否を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明器具と、カメラで上方から検知エリアを撮像した画像より人体の候補となる領域を抽出し、当該領域の大きさを閾値と比較することで検知エリア内の人体の存否を検出する人体検知部と、人体検知部の検出結果によって点灯状態が切り替わるように照明器具を制御する照明制御部とを備え、人体検知部は、検知エリアの床面上の所定位置に設置される規定寸法の撮像指標をカメラで撮像し、当該撮像指標の画像内での大きさに基づいて前記閾値を決定する閾値決定手段を有することを特徴とする照明制御システム。
【請求項２】
前記人体検知部は、前記カメラで得られた画像から前記閾値決定手段により前記閾値を決定する設定モードと、カメラで得られた画像から設定モードで決定した閾値を用いて人体の存否を検出する通常モードとの２つの動作モードを有することを特徴とする請求項１記載の照明制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラで撮影された画像を用いて人体を検出して照明器具の点灯制御を行う照明制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどを応用した画像センサによる人体検知技術が様々な分野で用いられている。照明の技術分野においては、天井等に設けられたカメラを用いて検知エリア内の人の存否を検出する人体検知部を備え、人体検知部の検出結果に従って照明器具を点灯制御する照明制御システムが知られている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
人体検知部は、たとえばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像素子を具備するカメラを用いた画像センサと、画像センサで得られた画像から人体の存否を判断する制御部と、検知エリアに人がない時点での画像を背景画像として予め記憶する記憶部とを有する。
【０００４】
画像センサは周期的に画像を取得しており、随時、制御部へ画像データを伝送する。ここで、検知エリアに人体が存在しない時点での画像を背景画像として予め記憶部に記憶しておき、制御部では、画像センサから随時伝送される画像データを現在画像として、背景画像と比較することで人体の存否を検出する。すなわち、制御部は、図４に示すように現在画像Ｉｍ１と背景画像Ｉｍ２との間で画素ごとの差分をとり、差分画像Ｉｍ３を生成する。これにより、現在画像Ｉｍ１と背景画像Ｉｍ２との間で変化した画素は、差分画像Ｉｍ３で一定の画素値を持つ（図中の斜線部）ことになる。
【０００５】
制御部では、差分画像Ｉｍ３において画素値を持つ画素の合計数や連続・隣接する画素集合の大きさなどを求め、これらの値と予め設定されている閾値とを比較することで人体の存否を判断する。たとえば、差分画像Ｉｍ３において画素値を持つ画素数が閾値を超えていれば、制御部は人体が存在すると判断して照明制御部へ検知信号を伝達し、検知信号を受けた照明制御部は、後段の照明器具に電力を供給して照明器具を点灯させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２３８４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、差分画像から人体の存否を判断する際の判断基準となる閾値は、カメラで取得される画像内に人体がどのような大きさで写るかによって決定される。すなわち、天井に設置されたカメラから真下（鉛直下方）を撮像する場合、カメラの取り付け高さ（天井の高さ）によって画像内における人体の大きさが相違する。そのため、ある取り付け高さに適合するように閾値を設定すると、他の取り付け高さでカメラが取り付けられた場合に人体の存否を精度よく検出できなくなる可能性がある。
【０００８】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、カメラの取り付け高さに関わらず、人体の検出精度を高く維持することができる照明制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明では、照明器具と、カメラで上方から検知エリアを撮像した画像より人体の候補となる領域を抽出し、当該領域の大きさを閾値と比較することで検知エリア内の人体の存否を検出する人体検知部と、人体検知部の検出結果によって点灯状態が切り替わるように照明器具を制御する照明制御部とを備え、人体検知部は、検知エリアの床面上の所定位置に設置される規定寸法の撮像指標をカメラで撮像し、当該撮像指標の画像内での大きさに基づいて前記閾値を決定する閾値決定手段を有することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、閾値決定手段が、検知エリアの床面上の所定位置に設置される規定寸法の撮像指標をカメラで撮像し、当該撮像指標の画像内での大きさに基づいて、人体の候補となる領域の大きさと比較するための閾値を決定するので、閾値は固定的に設定されるのではなく、カメラの取り付け高さによって変動的に設定されることになる。したがって、天井高さの違いなどによりカメラの取り付け高さが異なることがあっても、それぞれのカメラの取り付け高さに適合するように閾値を設定することができ、結果的に、カメラの取り付け高さに関わらず、人体の検出精度を高く維持することができる。しかも、閾値は規定寸法の撮像指標の画像内での大きさに基づいて決定されるので、たとえば人体など寸法が特定できないものに基づいて閾値を決定する場合に比べて、カメラの取り付け高さに適合した正確な閾値を設定することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記人体検知部が、前記カメラで得られた画像から前記閾値決定手段により前記閾値を決定する設定モードと、カメラで得られた画像から設定モードで決定した閾値を用いて人体の存否を検出する通常モードとの２つの動作モードを有することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、人体検知部を一旦設定モードで動作させ閾値を決定することで、以降は通常モードで動作させることにより、カメラの取り付け高さに関わらず、人体の検出精度を高く維持することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、検知エリアの床面上の所定位置に設置される規定寸法の撮像指標をカメラで撮像し当該撮像指標の画像内での大きさに基づいて、人体の候補となる領域の大きさと比較するための閾値を決定する閾値決定手段を有するので、カメラの取り付け高さに関わらず、人体の検出精度を高く維持できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態１の照明制御システムの概略図、（ｂ）は（ａ）で得られる画像の説明図である。
【図２】同上の照明制御システムの設置例を示す概略図である。
【図３】同上の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】同上で用いる画像の説明図である。
【図５】同上の照明制御システムを天井高さの異なる場所に設置した例を示す概略図である。
【図６】同上で用いる画像の説明図である。
【図７】同上の人体検知部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施形態１）
本実施形態の照明制御システムは、図２に示すように建物の天井に取り付けられた照明器具１と、カメラ２０を具備する画像センサ２３（図３参照）を用いて検知エリアＡ１内の人体１０の存否を検出する人体検知部２（図３参照）と、人体検知部２の検出結果に従って照明器具１を制御する照明制御部３（図３参照）とを備えている。ここで、画像センサ２３は照明器具１と共に建物の天井に取り付けられており、カメラ２０が鉛直下方（カメラ２０の真下）を視野の中心とする向きで設置され、照明器具１の照射領域と略一致するようにカメラ２０の視野（検知エリアＡ１）が設定される。つまり、建物内の部屋全体を照明する照明器具１がある場合、この部屋全体が検知エリアＡ１に収まるように部屋の天井の中央部分にカメラ２０を設置することになる。
【００１６】
この照明制御システムは、人体検知部２のカメラ２０の視野（検知エリアＡ１）に人が進入したことを検知して照明器具１を自動点灯させる。これにより、検知エリアＡ１に人体１０が存在する間のみ照明器具１を点灯させることができ、省エネルギ化や防犯といった効果が期待できる。
【００１７】
人体検知部２は、図３に示すように、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像素子を具備するカメラ２０を用いた画像センサ２３と、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やイメージプロセッサなど高度な処理が可能な処理装置を主構成とする制御部２１と、ＤＲＡＭなどの揮発性大容量メモリからなる記憶部２２とを有する。天井に設けたカメラ２０は、鉛直下方を視野の中心とするように真下（鉛直下方）に向けられており、床面を底面とする円錐上の検知エリアＡ１を形成する。このカメラ２０で取得される画像は、人体１０を頭上から見下ろすように撮像したイメージとなる。画像センサ２３は、カメラ２０にて取得されるアナログデータを内部でデジタル化し、画像データとして後段の制御部２１へ伝送する。
【００１８】
本実施形態では、画像センサ２３は周期的に（たとえば毎秒３０枚程度の周期で）画像を取得しており、随時、制御部２１へデータ伝送する。ここで、検知エリアＡ１に人体１０が存在しない時点での画像を背景画像として予め記憶部２２に記憶しておき、制御部２１では、画像センサ２３から随時伝送される画像データを現在画像として、背景画像と比較することで人体１０の存否を検出する。
【００１９】
具体的に説明すると、制御部２１は、図４に示すように現在画像Ｉｍ１と背景画像Ｉｍ２との間で画素ごとの差分をとり、差分画像Ｉｍ３を生成する。このとき、現在画像Ｉｍ１と背景画像Ｉｍ２との間で変化がない画素は、差分画像Ｉｍ３での画素値（輝度信号値）がゼロとなるが、現在画像Ｉｍ１と背景画像Ｉｍ２との間で変化があった画素は、差分画像Ｉｍ３で一定の画素値を持つ（図中の斜線部）ことになる。図４の例では、現在画像Ｉｍ１に人体１０および背景の物体１１が写っており、差分画像Ｉｍ３においては人体１０部分のみが画素値を持つ。制御部２１は、このように現在画像Ｉｍ１と背景画像Ｉｍ２との間で変化があった部分（差分画像Ｉｍ３で画素値を持つ部分）を、人体１０の候補となる領域（以下、「候補領域」という）として抽出する。
【００２０】
さらに制御部２１では、候補領域の大きさを求め、その大きさが後述する閾値を超えていれば、人体１０が存在すると判断して照明制御部３へ検知信号を出力する。ここにおいて、本実施形態では差分画像Ｉｍ３内で一定値以上の画素値を持つ画素の合計数（画素数）を候補領域の大きさとして用いることとする。ただし、この例に限らず、差分画像Ｉｍ３内で一定値以上の画素値を持つ画素群を結合してランドを形成するラベリング処理を行い、各ランドの画素数や面積などを候補領域の大きさとして用いてもよい。ラベリング処理は、一定値以上の画素値を持つ画素同士が隣接している場合に、これらの画素を１つの塊（ランド）としてナンバリングし、各ランドに番号付けをして各々を識別可能とする処理である。
【００２１】
検知信号を受けた照明制御部３は、後段の照明器具１に電力を供給して照明器具１を点灯させる。なお、ここでは、人体１０が存在しない状態で予め撮像された画像を固定的に背景画像Ｉｍ２として用いるが、これに限らず、時系列で１つ手前の現在画像Ｉｍ１を新たな背景画像Ｉｍ２とするように背景画像Ｉｍ２を逐次更新するようにしてもよい。
【００２２】
ところで、図６には、図５に示すように天井高さが異なる環境でいずれも同一のカメラ２０を天井に設置した場合に、カメラ２０で取得される画像Ｉｍのイメージを示している。ここでは、図５（ａ）の場合（天井高さｈ１）に得られる画像Ｉｍを図６（ａ）に示し、図５（ｂ）の場合（天井高さｈ２）に得られる画像Ｉｍを図６（ｂ）に示している。
【００２３】
図５（ａ）よりも図５（ｂ）の方が天井は高い（ｈ１＜ｈ２）ものとすれば、図５（ａ）の場合の床面におけるセンサ検知範囲ｍ１より図５（ｂ）のセンサ検知範囲ｍ２の方が広く（ｍ１＜ｍ２）なる。この場合に、検知エリアＡ１内の同一の人体１０を撮像すると、画像Ｉｍ内での人体１０に対応する候補領域については、図６（ａ）の画素数Ｓ１の方が図６（ｂ）の画素数Ｓ２よりも多くなり（Ｓ１＞Ｓ２）、同じ大きさの対象（人体１０）を撮像しているにもかかわらず画像Ｉｍ内での大きさが異なることになる。そのため、図５（ｂ）の場合には、図５（ａ）の場合に比べ、小さい候補領域でも人体１０と判断できるように人体１０検出の判断基準を緩く（つまり、前述の閾値を小さく）設定する必要がある。仮に図５（ａ）、（ｂ）のいずれの場合でも同一の閾値をもって人体１０検出を行うものとすると、少なくとも一方の場合に人体１０の検出精度が低くなる。
【００２４】
すなわち、図５（ａ）の天井高さｈ１に適合するように判断基準たる閾値を高めに設定すると、図５（ｂ）の天井高さｈ２で使用された場合、画像Ｉｍに人体１０が写っていても候補領域の画素数Ｓ２が閾値に達せず、人体１０が非検知となる可能性がある。また、図５（ｂ）の天井高さｈ２に適合するように判断基準たる閾値を低めに設定すると、図５（ａ）の天井高さｈ１で使用された場合、画像Ｉｍに人体１０が写っていなくても、画像Ｉｍに写り込んだ小動物など様々なノイズ成分を誤って検知する可能性がある。
【００２５】
そこで、本実施形態の照明制御システムでは、カメラ２０の取り付け高さ（ここでは天井高さ）に応じて、判断基準となる閾値を自動的に決定する閾値決定手段（図示せず）としての機能を制御部２１に設けてある。
【００２６】
閾値決定手段は、検知エリアＡ１の床面上に設置される規定寸法の撮像指標Ｔ１をカメラ２０で撮像し、当該撮像指標Ｔ１の画像Ｉｍ内での大きさ（画素数）に基づいて閾値を決定するものであり、ここでは、予め記憶部２２に記憶されている閾値テーブルを用いて閾値を決定する。閾値テーブルは、たとえば下記表１のように、予めカメラ２０の様々な取り付け高さ（天井高さ）において撮像指標Ｔ１を撮像したときの撮像指標Ｔ１の画素数の測定結果を、天井高さ並びに閾値と対応付けたものである。ここで、撮像指標Ｔ１の寸法は固定的に決められており、この撮像指標Ｔ１が画像Ｉｍ内ではどのような画素数になるかによって、カメラ２０の取り付け高さを求めることができる。つまり、撮像指標Ｔ１の画素数からカメラ２０の取り付け高さが一意に求まることを利用して、閾値テーブルでは各取り付け高さにおいて最適となる閾値が予め撮像指標Ｔ１の画素数と対応付けられおり、閾値決定手段は、撮像指標Ｔ１の画素数に対応する閾値を閾値テーブルから選択する。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
しかして、閾値決定手段は、カメラ２０の取り付け高さ（天井高さ）に応じて、最適となる閾値を一意に決定することができる。閾値決定手段で決定された閾値は、記憶部２２に格納され、以降の制御部２１での人体１０検出時において、候補領域の画素数との比較に用いられることになる。なお、撮像指標Ｔ１の画像Ｉｍ内での大きさ（画素数）と閾値との対応関係は、上述したようなテーブルを用いて規定するものに限らず、たとえば撮像指標Ｔ１の画素数をパラメータとして用い演算式により閾値を決定するようにしてもよい。
【００２９】
ここで、制御部２１は、カメラ２０で得られた画像Ｉｍから閾値決定手段により閾値を決定する設定モードと、設定モードで決定した閾値を用いてカメラ２０で得られた画像Ｉｍから人体１０の存否を検出する通常モードとの２つの動作モードを有し、これらの動作モードを切り替え可能に構成される。動作モードの切り替えは、本実施形態では制御部２１により自動的に行われるものとし、具体的には、人体検知部２の電源投入直後に設定モードで動作し、閾値が決定された以降は通常モードで動作する構成とする。この他、動作モードの切り替えは、たとえば人体検知部２に設けた操作部（図示せず）を用いてユーザが手動で行うようにしてもよい。
【００３０】
また、撮像指標Ｔ１は、図１（ａ）に示すようにカメラ２０の視野である検知エリアＡ１の床面中央（カメラの真下）に設置されるターゲットＴ０の表面に描かれた規定寸法の図形（ここでは四角形）からなるものとする。このターゲットＴ０は、設定モードで閾値を決定するために使用されるものであるから、人体検知部２が設定モードでの動作を開始する前（つまり、人体検知部２の電源投入前）に予め床面上に設置しておく。
【００３１】
ターゲットＴ０は、カメラ２０で得られた画像Ｉｍ上で撮像指標（前記図形）Ｔ１を際立たせて撮像指標Ｔ１の抽出を容易にするため、図１（ｂ）に示すように、撮像指標Ｔ１たる図形とバックグラウンドとの間で大きな輝度差を生じるようなコントラストに設定してある（ここでは、黒色のバックグラウンドに対して白色の四角形が中央に描写されている）。しかして、閾値決定手段は、撮像指標Ｔ１とバックグラウンドとの輝度差を検出することで、画像Ｉｍから撮像指標Ｔ１たる図形を抽出することができる。ここで、一例として輝度値を８ｂｉｔの分解能で取得する場合、最大で２５５段階の輝度差を生じるので、周囲との間に２００段階以上の輝度差を持つ図形を撮像指標Ｔ１として抽出するような設定とする。なお、ターゲットＴ０の材質は特に問わず、たとえばターゲットＴ０をフロアマットとして継続的に使用できるようにしてもよいし、照明器具１等に同梱される紙製のターゲットＴ０として設定モードでのみ用いる使い捨ての形態としてもよい。
【００３２】
以下、人体検知部２の動作について図７のフローチャートを参照して説明する。
【００３３】
照明制御システムが構築された後、人体検知部２や照明器具１に初めて電源投入されると（Ｓ１）、制御部２１はまず設定モードで動作を開始する（Ｓ２）。設定モードの制御部２１は、ターゲットＴ０が予め設置されている床面の画像Ｉｍをカメラ２０にて取得し（Ｓ３）、その画像Ｉｍから所定の輝度差を持つ撮像指標（ここでは、ターゲットＴ０表面の図形）Ｔ１を抽出する。
【００３４】
ここで、制御部２１は、抽出された撮像指標Ｔ１を構成する画素数をカウントする（Ｓ４）。次に、制御部２１は、記憶部２２に予め記憶されている閾値テーブルを参照し（Ｓ５）、取得した撮像指標Ｔ１の画素数に対応する閾値を選択する（Ｓ６）。このようにして閾値が決定すると、人体検知部２は自動的に設定モードを終了し（Ｓ７）、通常モードに移行する（Ｓ８）。通常モードでは、人体検知部２は、設定モードで決定された閾値と候補領域の大きさ（画素数）とを比較することで、人体１０の存否を検出する。
【００３５】
以上説明した構成によれば、人体１０の存否を検出するための閾値が固定的に設定されるのではなく、閾値決定手段により、カメラ２０の取り付け高さ（天井高さ）に応じて変動的に決められる。すなわち、閾値決定手段では、検知エリアＡ１の床面上に設置される撮像指標（ターゲットＴ０）Ｔ１の画像Ｉｍ内に占める大きさ（画素数）からカメラ２０の取り付け高さを推定し、当該取り付け高さに適した閾値を自動的に選択する。そのため、カメラ２０が取り付けられる天井の高さの違いなどによりカメラ２０の取り付け高さが異なることがあっても、それぞれのカメラ２０の取り付け高さに適合するように閾値を設定することができる。
【００３６】
さらに、閾値は撮像指標Ｔ１の寸法が既知である特定のターゲットＴ０を用いて決定されるので、たとえば人体１０など寸法が特定できないものを撮像指標に用いて閾値を決定する場合に比べて、カメラ２０の取り付け高さを正確に求めることができ、これに適合する閾値も正確に求めることができる。つまり、たとえば人体１０の場合カメラ２０の取り付け高さが一定でも体型などによって画像Ｉｍ内での大きさにばらつきが生じるので、画像Ｉｍ内での人体１０の大きさ（画素数）からカメラ２０の取り付け高さを正確に求めることは困難である。これに対し、撮像指標Ｔ１の寸法は決まっているため、カメラ２０の取り付け高さと画像Ｉｍ内での撮像指標Ｔ１の大きさ（画素数）との関係は一義的に決まり、撮像指標Ｔ１の画素数からカメラの取り付け高さを正確に求めることができる。
【００３７】
また、カメラ２０の取付位置は天井に限るものではなく、たとえば壁にカメラ２０を取り付けることも考えられるが、この場合でも、カメラ２０は様々な高さで取付可能であるので、上述のようにカメラ２０の取り付け高さに応じて閾値を決定する発明は有用である。なお、画像センサ２３を照明器具１と一体に設ける場合でも、照明器具１は様々な高さで取付可能であるので、カメラ２０の取り付け高さに応じて閾値を決定する上記発明は有用である。
【００３８】
ところで、上記実施形態では、１つの天井高さ（撮像指標Ｔ１の画素数）に対して下限となる１つの閾値を対応付けてある例を示したが、この例に限らず、１つの天井高さ（撮像指標Ｔ１の画素数）に対して下限および上限の２つの閾値を対応付けるようにしてもよい。この場合、人体検知部２では、画像Ｉｍから抽出される候補領域の大きさ（画素数）が、下限となる閾値以上であって且つ上限となる閾値以下の場合にのみ、検知領域Ａ１内に人体１０が存在するものと判断する。また、下限となる閾値と上限となる閾値とを１組として、複数組の閾値を１つの天井高さ（撮像指標Ｔ１の画素数）に対応付けるようにしてもよい。これにより、様々な体型（大人と子供、痩せ型と肥満型など）並びに様々な姿勢（たとえば起立姿勢、着座姿勢など）の人体１０に合わせて複数組の閾値を設定しておくことで、様々な体型並びに姿勢の人体１０を検出可能となる。
【符号の説明】
【００３９】
１  照明器具
２  人体検知部
３  照明制御部
１０  人体
２０  カメラ
２１  制御部
２３  画像センサ
Ａ１  検知エリア
Ｔ１  撮像指標
Ｉｍ  画像
【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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