(57)【要約】      （修正有）【課題】予期せずに物体監視装置の電源がオフされた場合であっても、その後の電源オン時に物体の誤検出や検出漏れを未然に防止する【解決手段】電源オン時Ｓ１０１に不揮発メモリから背景データを読み出しＳ１１１、読み出した前記背景データと距離画像生成部で生成した距離画像データＳ１１２を比較しＳ１１４、比較結果を通知する。【選択図】図５
2019105545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を監視空間内に出射する出射部、および前記監視空間内の対象物から反射した光束を受光する受光部を備えた投受光ユニットと、
前記投受光ユニットによる出射、および受光タイミングに基づいて対象物までの距離を求め、前記監視空間内の距離値の分布を示す距離画像データを生成する距離画像生成部と、
取得した距離画像データに基づいて生成した背景データを保存する不揮発メモリと、
前記背景データと監視時に前記距離画像生成部が生成した前記監視空間内の距離画像データとを比較することで、前記監視空間内の物体を認識する判定部と、を備え、
前記判定部は、電源オン時に前記不揮発メモリから前記背景データを読み出し、読み出した前記背景データと前記距離画像生成部で生成した距離画像データを比較し、比較結果を通知する、物体監視装置。
【請求項２】
前記判定部は、電源オン時に前記不揮発メモリから前記背景データを読み出し、読み出した前記背景データと前記距離画像生成部で生成した距離画像データを比較し、両者の差異が所定値以下の場合には、前記不揮発メモリから読み出した前記背景データを用いて、前記監視空間内の物体の認識を行い、
前記差異が前記所定値を超える場合には、前記物体監視装置の設置条件が変更されたと判別し、前記通知として警告を発する、請求項１に記載の物体監視装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記警告として、ユーザーに前記背景データの再取得を促す警告を行う、請求項２に記載の物体監視装置。
【請求項４】
ユーザーから前記背景データを再取得する指示を受け付けることに応じて、
前記判定部は、前記監視空間から得られた現時点での前記距離画像生成部が生成した前記距離画像データに基づいて新たな背景データを生成し、生成した新たな背景データを前記不揮発メモリに保存する、請求項２または請求項３に記載の物体監視装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記不揮発メモリから読み出した前記背景データと、前記距離画像生成部で生成した距離画像データの比較として、対象物までの距離に応じて画素群を抽出し、抽出した画素群のサイズが前記所定値を超える場合に、前記物体監視装置の設置条件が変更されたと判別する、請求項２から請求項４のいずれか１つに記載の物体監視装置。
【請求項６】
前記不揮発メモリは、フラッシュメモリである、請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の物体監視装置。
【請求項７】
前記不揮発メモリは、少なくとも２つの領域を有し、
前記判定部は、作動中において、生成した距離画像データに基づいて新たな背景データを生成するとともに、所定の時間間隔で、複数の前記領域のうち２つの前記領域に生成した新たな前記背景データを交互に保存し、および
前記不揮発メモリの２つの前記領域に保存された前記背景データのうち、更新日時が新しい方の背景データを用いて、前記距離画像データとの比較を行う、請求項６に記載の物体監視装置。
【請求項８】
１つの前記領域に前記背景データを保存する前記時間間隔は、前記物体監視装置の製品保証期間を、前記フラッシュメモリが製品保証する最大書き換え回数で除した時間よりも長い時間間隔に設定している、請求項７に記載の物体監視装置。
【請求項９】
前記不揮発メモリは、少なくとも２つの領域を有し、複数の前記領域のうち２つの前記領域に前記背景データを交互に保存し、
前記判定部は、前記不揮発メモリの２つの前記領域に保存された前記背景データのうち、更新日時が新しい方の背景データを用いて、前記距離画像データとの比較を行う、請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の物体監視装置。
【請求項１０】
監視空間内の距離画像データを生成する距離画像生成部と、過去に取得した距離画像データに基づいて生成した背景データを保存する不揮発メモリと、を備える物体監視装置における、制御方法であって、
電源オン時に、前記不揮発メモリから前記背景データを読み出すステップ（ａ）と、
電源がオンされた時に、前記監視空間内に光束を出射し、前記監視空間内の対象物から反射した光束を受光するステップ（ｂ）と、
前記距離画像生成部によって、前記ステップ（ｂ）の出射、および受光タイミングに基づいて対象物までの距離を求め、前記監視空間内の距離画像データを生成するステップ（ｃ）と、
前記ステップ（ａ）で読み出した前記背景データと、前記ステップ（ｃ）で生成した距離画像データを比較し、比較結果を通知するステップ（ｄ）と、
を含む制御方法。
【請求項１１】
前記ステップ（ｄ）で比較した結果、前記背景データと距離画像データの差異が所定値以下の場合には、前記不揮発メモリから読み出した前記背景データを用いて、前記監視空間内の物体の認識を行うステップ（ｅ）と、
前記差異が前記所定値を超える場合には、前記物体監視装置の設置条件が変更されたと判別し、前記通知として警告を発するステップ（ｆ）と、をさらに含む、請求項１０に記載の制御方法。
【請求項１２】
前記ステップ（ｆ）では、前記警告として、ユーザーに前記背景データの再取得を促す警告を行う、請求項１１に記載の制御方法。
【請求項１３】
ユーザーから前記背景データを再取得する指示を受け付けるステップ（ｇ）と、
前記監視空間から得られた現時点での前記距離画像生成部が生成した前記距離画像データに基づいて新たな背景データを生成し、生成した新たな背景データを前記不揮発メモリに保存するステップ（ｈ）と、
をさらに含む、請求項１１または請求項１２に記載の制御方法。
【請求項１４】
前記ステップ（ｄ）では、前記不揮発メモリから読み出した前記背景データと、前記距離画像生成部で生成した距離画像データの比較として、対象物までの距離に応じて画素群を抽出し、抽出した画素群のサイズが前記所定値を超える場合に、前記物体監視装置の設置条件が変更されたと判別する、請求項１１から請求項１３のいずれか１つに記載の制御方法。
【請求項１５】
請求項１０から請求項１４のいずれか１つに記載の制御方法をコンピューターに実行させるための制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレーザ光等を走査投光して物体を監視する物体監視装置、制御方法、および制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
監視空間への侵入者等を検出する物体監視装置として、距離画像（距離マップ）を用いるものが提案されている。ここで距離画像とは、画素値として距離情報を有するものである。具体的には、特許文献１に示すように、レーザ光を監視空間へ向けて送出し、その送出から反射光の受光までの時間等から監視空間内の対象物までの距離を計測する物体監視装置が知られている。かかる物体監視装置では、レーザ光の測定媒体の送出方向を順次変えて監視空間内を二次元的に走査することにより、監視空間を向いた複数の方向に関する距離情報を得ることができ、これにより距離画像を形成する。
【０００３】
距離画像を用いた物体監視装置では、移動物体が存在しない背景となる背景データ（背景距離マップ）を予め求め、得られた背景画像と、入力された距離画像（現画像）とを比較し、所定値以上距離が変化した画素を抽出して変化領域を求める、いわゆる背景差分法が用いられる。これにより、変化領域の大きさ・形状及び現画像における距離情報に基づいて、移動物体が目的とする検知対象物であるか否かを判定することができる。
【０００４】
また、特許文献２では、監視空間に対象物としての車両が無い状態において、ステレオカメラで距離を計測し、背景データを生成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３００２５９号公報
【特許文献２】特開２０１４−７４９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
監視空間の背景データを生成して、背景差分法により、監視空間内への物体の侵入を検知する物体監視装置においては、物体監視装置本体の電源がオフされた場合には、それまで用いていた背景データが失われてしまう。その後、電源をオンしたときに背景データを再び生成しなくてはならないが、その時点で、背景以外の物体が監視空間内に存在すると、その物体も背景として認識され、背景データに含まれてしまうことになる。このような場合、背景データが正しくないために、正確な物体の検知が行えなくなる虞がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、予期せずに物体監視装置の電源がオフされた場合であっても、その後の電源オン時に物体の誤検出や検出漏れを未然に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【０００９】
（１）光束を監視空間内に出射する出射部、および前記監視空間内の対象物から反射した光束を受光する受光部を備えた投受光ユニットと、
前記投受光ユニットによる出射、および受光タイミングに基づいて対象物までの距離を求め、前記監視空間内の距離値の分布を示す距離画像データを生成する距離画像生成部と、
取得した距離画像データに基づいて生成した背景データを保存する不揮発メモリと、
前記背景データと監視時に前記距離画像生成部が生成した前記監視空間内の距離画像データとを比較することで、前記監視空間内の物体を認識する判定部と、を備え、
前記判定部は、電源オン時に前記不揮発メモリから前記背景データを読み出し、読み出した前記背景データと前記距離画像生成部で生成した距離画像データを比較し、比較結果を通知する、物体監視装置。
【００１０】
（２）  前記判定部は、電源オン時に前記不揮発メモリから前記背景データを読み出し、読み出した前記背景データと前記距離画像生成部で生成した距離画像データを比較し、両者の差異が所定値以下の場合には、前記不揮発メモリから読み出した前記背景データを用いて、前記監視空間内の物体の認識を行い、
前記差異が前記所定値を超える場合には、前記物体監視装置の設置条件が変更されたと判別し、前記通知として警告を発する、上記（１）に記載の物体監視装置。
【００１１】
（３）前記判定部は、前記警告として、ユーザーに前記背景データの再取得を促す警告を行う、上記（２）に記載の物体監視装置。
【００１２】
（４）ユーザーから前記背景データを再取得する指示を受け付けることに応じて、
前記判定部は、前記監視空間から得られた現時点での前記距離画像生成部が生成した前記距離画像データに基づいて新たな背景データを生成し、生成した新たな背景データを前記不揮発メモリに保存する、上記（２）または上記（３）に記載の物体監視装置。
【００１３】
（５）  前記判定部は、前記不揮発メモリから読み出した前記背景データと、前記距離画像生成部で生成した距離画像データの比較として、対象物までの距離に応じて画素群を抽出し、抽出した画素群のサイズが前記所定値を超える場合に、前記物体監視装置の設置条件が変更されたと判別する、上記（２）から上記（４）のいずれか１つに記載の物体監視装置。
【００１４】
（６）前記不揮発メモリは、フラッシュメモリである、上記（１）から上記（５）のいずれか１つに記載の物体監視装置。
【００１５】
（７）前記不揮発メモリは、少なくとも２つの領域を有し、
前記判定部は、作動中において、生成した距離画像データに基づいて新たな背景データを生成するとともに、所定の時間間隔で、複数の前記領域のうち２つの前記領域に生成した新たな前記背景データを交互に保存し、および
前記不揮発メモリの２つの前記領域に保存された前記背景データのうち、更新日時が新しい方の背景データを用いて、前記距離画像データとの比較を行う、上記（６）に記載の物体監視装置。
【００１６】
（８）１つの前記領域に前記背景データを保存する前記時間間隔は、前記物体監視装置の製品保証期間を、前記フラッシュメモリが製品保証する最大書き換え回数で除した時間よりも長い時間間隔に設定している、上記（７）に記載の物体監視装置。
【００１７】
（９）前記不揮発メモリは、少なくとも２つの領域を有し、複数の前記領域のうち２つの前記領域に前記背景データを交互に保存し、
前記判定部は、前記不揮発メモリの２つの前記領域に保存された前記背景データのうち、更新日時が新しい方の背景データを用いて、前記距離画像データとの比較を行う、上記（１）から上記（５）のいずれか１つに記載の物体監視装置。
【００１８】
（１０）監視空間内の距離画像データを生成する距離画像生成部と、過去に取得した距離画像データに基づいて生成した背景データを保存する不揮発メモリと、を備える物体監視装置における、制御方法であって、
電源オン時に、前記不揮発メモリから前記背景データを読み出すステップ（ａ）と、
電源がオンされた時に、前記監視空間内に光束を出射し、前記監視空間内の対象物から反射した光束を受光するステップ（ｂ）と、
前記距離画像生成部によって、前記ステップ（ｂ）の出射、および受光タイミングに基づいて対象物までの距離を求め、前記監視空間内の距離画像データを生成するステップ（ｃ）と、
前記ステップ（ａ）で読み出した前記背景データと、前記ステップ（ｃ）で生成した距離画像データを比較し、比較結果を通知するステップ（ｄ）と、
を含む制御方法。
【００１９】
（１１）前記ステップ（ｄ）で比較した結果、前記背景データと距離画像データの差異が所定値以下の場合には、前記不揮発メモリから読み出した前記背景データを用いて、前記監視空間内の物体の認識を行うステップ（ｅ）と、
前記差異が前記所定値を超える場合には、前記物体監視装置の設置条件が変更されたと判別し、前記通知として警告を発するステップ（ｆ）と、をさらに含む、上記（１０）に記載の制御方法。
【００２０】
（１２）前記ステップ（ｆ）では、前記警告として、ユーザーに前記背景データの再取得を促す警告を行う、上記（１１）に記載の制御方法。
【００２１】
（１３）ユーザーから前記背景データを再取得する指示を受け付けるステップ（ｇ）と、
前記監視空間から得られた現時点での前記距離画像生成部が生成した前記距離画像データに基づいて新たな背景データを生成し、生成した新たな背景データを前記不揮発メモリに保存するステップ（ｈ）と、
をさらに含む、上記（１１）または上記（１２）に記載の制御方法。
【００２２】
（１４）前記ステップ（ｄ）では、前記不揮発メモリから読み出した前記背景データと、前記距離画像生成部で生成した距離画像データの比較として、対象物までの距離に応じて画素群を抽出し、抽出した画素群のサイズが前記所定値を超える場合に、前記物体監視装置の設置条件が変更されたと判別する、上記（１１）から上記（１３）のいずれか１つに記載の制御方法。
【００２３】
（１５）上記（１０）から上記（１４）のいずれか１つに記載の制御方法をコンピューターに実行させるための制御プログラム。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る、物体監視装置では、電源オン時に不揮発メモリから背景データを読み出し、読み出した背景データと距離画像生成部で生成した距離画像データを比較し、比較結果を通知する。このようにすることで、予期せずに物体監視装置の電源がオフされた場合であっても、その後の電源オン時に物体の誤検出や検出漏れを未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態にかかる物体監視装置の主要構成を示すブロック図である。
【図２】物体監視装置の投受光ユニットを示す断面図である。
【図３】物体監視装置によって監視空間内を走査する状態を示す模式図である。
【図４】監視空間を側方から見た状態を示す図である。
【図５】物体管理装置の電源オン時の比較処理を示すフローチャートである。
【図６】図５に続いて行われる監視空間の監視処理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】
【００２６】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００２７】
図１は、本実施形態に係る物体監視装置ＭＤの主要構成を示すブロック図であり、図２は、主に投受光ユニット１０を示す断面図である。
【００２８】
図１、図２に示すように、物体監視装置ＭＤは、投受光ユニット１０、制御部２０、不揮発メモリ３０、発報部４０、および入出力部５０を備える。
【００２９】
（投受光ユニット１０）
図２を参照すると、物体監視装置ＭＤの投受光ユニット１０は、半導体レーザＬＤ、コリメートレンズＣＬ、ミラーユニットＭＵ、レンズＬＳ、フォトダイオードＰＤ、およびモーターＭＴ、ならびにこれらの各構成部材を収容する筐体ＣＳを有する。
【００３０】
半導体レーザＬＤは、パルス状のレーザ光束を出射する。コリメートレンズＣＬは、半導体レーザＬＤからの発散光を平行光に変換する。ミラーユニットＭＵは、コリメートレンズＣＬで平行とされたレーザ光を、回転するミラー面により監視空間（監視領域）に向かって走査投光すると共に、対象物からの反射光を反射させる。レンズＬＳは、ミラーユニットＭＵで反射された対象物からの反射光を集光する。フォトダイオードＰＤは、レンズＬＳにより集光された光を受光し、Ｚ方向に並んだ複数の画素を有する。モーターＭＴはミラーユニットＭＵを回転駆動する。制御部２０（詳細は後述する）は、これらの半導体レーザＬＤの出射タイミングとフォトダイオードＰＤの受光タイミングとの時間差に応じて距離情報（距離画像）を求める。制御部２０は、後述するようにプログラムをＣＰＵが実行することによって距離画像を求めるが、距離画像生成用の専用ハードウエア回路を備えてもよい。
【００３１】
本実施形態において、半導体レーザＬＤとコリメートレンズＣＬとで出射部ＬＰＳを構成し、レンズＬＳとフォトダイオードＰＤとで受光部ＲＰＳを構成する。出射部ＬＰＳ、受光部ＲＰＳの光軸は、ミラーユニットＭＵの回転軸ＲＯに対して直交していると好ましい。
【００３２】
剛体である壁ＷＬ等に固定して設置されたボックス状の筐体ＣＳは、上壁ＣＳａと、これに対向する下壁ＣＳｂと、上壁ＣＳａと下壁ＣＳｂとを連結する側壁ＣＳｃとを有する。側壁ＣＳｃの一部に開口ＣＳｄが形成され、開口ＣＳｄには透明板ＴＲが取り付けられている。
【００３３】
ミラーユニットＭＵは、２つの四角錐を逆向きに接合して一体化した形状を有し、すなわち対になって向き合う方向に傾いたミラー面Ｍ１、Ｍ２を４対（但し４対に限られない）有している。ミラー面Ｍ１、Ｍ２は、ミラーユニットの形状をした樹脂素材（例えばＰＣ（ポリカーボネイト））の表面に、反射膜を蒸着することにより形成されていると好ましい。
【００３４】
ミラーユニットＭＵは、筐体ＣＳに固定されたモーターＭＴの軸ＭＴａに連結され、回転駆動されるようになっている。本実施形態では、例えば、壁ＷＬに設置された状態で、軸ＭＴａの軸線（回転軸線）が鉛直方向であるＺ方向に延在しており、Ｚ方向に直交するＸ方向及びＹ方向によりなすＸＹ平面が水平面となっているが、軸ＭＴａの軸線を鉛直方向に対して傾けても良い。
【００３５】
次に、物体監視装置ＭＤの対象物検出原理について説明する。図２において、半導体レーザＬＤからパルス状に間欠的に出射された発散光は、コリメートレンズＣＬで平行光束に変換され、回転するミラーユニットＭＵの第１ミラー面Ｍ１に入射する。その後、第１ミラー面Ｍ１で反射され、更に第２ミラー面Ｍ２で反射した後、透明板ＴＲを透過して外部の監視空間に向けて、例えば縦長の矩形断面を持つレーザースポット光として走査投光される。なお、出射されたレーザースポット光が対象物で反射し、反射光として戻ってくる方向を投受光方向という。同一の投受光方向に進行するレーザースポット光は、同一の画素で検出される。
【００３６】
図３は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、出射するレーザースポット光ＳＢ（ハッチングで示す）で、物体監視装置ＭＤの監視空間内を走査する状態を示す図である。ここで、ミラーユニットＭＵの対のミラー（第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２）の組み合わせにおいて、４対はそれぞれ交差角が異なっている。レーザ光は、回転する第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２にて、順次反射される。まず１番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２にて反射したレーザ光は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、監視空間の１番上の領域Ｌｎ１を水平方向に左から右へと走査される。次に、２番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２で反射したレーザ光は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、監視空間の上から２番目の領域Ｌｎ２を水平方向に左から右へと走査される。次に、３番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２で反射したレーザ光は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、監視空間の上から３番目の領域Ｌｎ３を水平方向に左から右へと走査される。次に、４番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面で反射したレーザ光は、ミラーユニットＭＵの回転に応じて、監視空間の最も下の領域Ｌｎ４を水平方向に左から右へと走査される。これにより物体監視装置ＭＤが監視可能な監視空間全体の１回の走査が完了する。この領域Ｌｎ１〜Ｌｎ４の走査により得られた画像を組み合わせて、１つのフレームＦＬが得られる。そして、ミラーユニットＭＵが１回転した後、再び１番対の第１ミラー面Ｍ１と第２ミラー面Ｍ２に戻り、以降は監視空間の１番上の領域Ｌｎ１から最も下の領域Ｌｎ４までの走査を繰り返し、次のフレームＦＬが得られる。
【００３７】
図２において、走査投光された光束のうち対象物に当たって反射したレーザ光の一部は、再び透明板ＴＲを透過して筐体ＣＳ内のミラーユニットＭＵの第２ミラー面Ｍ２に入射し、ここで反射され、さらに第１ミラー面Ｍ１で反射されて、レンズＬＳにより集光され、それぞれフォトダイオードＰＤの受光面で画素毎に検知される。さらに、制御部２０の処理回路２１（後述）が、半導体レーザＬＤの出射タイミングとフォトダイオードＰＤの受光タイミングとの時間差に応じて距離情報を求める。これにより監視空間内の全領域で対象物の検出を行って、画素毎に距離情報を持つ距離画像としてのフレームＦＬ（図３参照）を得ることができる。かかる距離画像は、不図示のネットワーク等を介して遠方のモニタに送信されて表示されたり、また制御部２０内のメモリに保存できる。また、後述するように得られた距離画像を背景画像データとして、不揮発メモリ３０に保存してもよい。
【００３８】
次に、背景差分法を用いた、物体監視装置ＭＤの監視対象物の検知アルゴリズムについて説明する。図４は、監視空間を側方から見た状態を示す図である。本実施形態で採用する背景差分法では、予め生成し、保存しておいた背景画像（基準画像ともいう）を用いる。具体的には、監視の前準備（前処理）として、図４（ａ）に示すように、人間や動物等の移動物体が存在しない状態で、物体監視装置ＭＤからレーザースポット光ＳＢを走査する。これにより背景対象物ＢＧから得られた反射光Ｒ１に基づいて、背景画像を得ることができる。背景画像の生成手法の詳細については、後述する。
【００３９】
実際の監視時においては、図４（ｂ）に示すように、背景対象物ＢＧの手前に侵入者等の物体ＯＢＪ（監視対象物）が現れた場合、物体ＯＢＪからの反射光Ｒ２が新たに生じる。処理回路２１は、図４（ａ）の背景画像と図４（ｂ）の距離画像とを比較して、差が生じた場合、何らかの物体が監視空間内に現れた旨の注意を喚起することができる。また、物体ＯＢＪが移動している場合、走査を繰り返して得られるフレームでその位置が変わることから、処理回路２１は物体ＯＢＪを追跡して、移動方向や速度を求める（動体検出を行う）ことができる。
【００４０】
（制御部２０）
図１に示すように、制御部２０は、処理回路２１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）で構成される内部メモリ２２を含む。処理回路２１はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）で構成され、ＲＯＭに記憶しているプログラムを実行することにより各種の処理を実行する。処理回路２１は、距離画像生成部２１１、判定部２１２としても機能する。なお、制御部２０は組み込みシステムとして、不揮発メモリ３０、発報部４０、および入出力部５０とともに筐体ＣＳ内に配置してもよい。
【００４１】
投受光ユニット１０は、上述のようにレーザースポット光ＳＢにより物体監視装置ＭＤの監視空間内を走査することで得られた各画素の受光信号を出力する。距離画像生成部２１１は、この受光信号に基づいて、監視空間内の対象物までの距離値の分布を示す複数の画素で構成される距離画像データ（距離マップ）を生成する。
【００４２】
判定部２１２は、「背景データ」と監視空間内の距離画像データを比較することで、監視対象物を認識する。具体的には、背景差分法を用いて、背景データと、現時点での距離画像データとを比較することで、前景データを抽出する。そして抽出した前景データの画素（画素群）を、例えば画素の距離値に応じてクラスタに分ける。そして、各クラスタのサイズを算定する。例えば、垂直方向寸法、水平方向寸法、総面積等を算出する。なお、ここでいう「サイズ」は、実寸法であり、見た目上の大きさ（画角、すなわち画素の広がり）とは異なり、対象物までの距離に応じて画素群の塊が判断される。例えば、判定部２１２は算定したサイズが抽出対象の監視対象の物体を特定するための所定のサイズ閾値以下か否か判定する。サイズ閾値は、監視場所や監視対象等により任意に設定できる。人を追跡して監視するのであれば、通常の人の大きさの最小値を、クラスタリングする場合のサイズ閾値とすればよい。逆にあらゆる物体を追跡するのであれば、サイズ閾値はこれよりも小さな値としてもよく、対象物が車両等の大きな物体に限られるのであればサイズ閾値をこれよりも大きな値としてもよい。
【００４３】
なおこのときに用いる「背景データ」は、内部メモリ２２（ＲＡＭ領域）に保存されている。この内部メモリ２２に保存されている「背景データ」は、不揮発メモリ３０に予め保存されていた「背景データ」、または、投受光ユニット１０が生成した１または複数枚のフレームＦＬに対応する距離画像データに基づいて生成した「背景データ」である。前者の不揮発メモリ３０に予め保存されていた「背景データ」については後述する。
【００４４】
後者の距離画像データに基づいて生成した「背景データ」についての生成方法は、公知の種種の手法を取り得る。例えば、第１の方法として、ユーザーの指示に基づいて、何ら障害物や移動体（動体）がない状態、すなわち背景対象物ＢＧのみが存在する監視空間を走査することによって得られた距離画像データをそのまま用いる。または、第２の方法として、複数のフレームＦＬによって得られた各画素の距離値のうち最小値を当該画素の最大距離値とし、この最大距離値に基づいて生成した合成の距離画像データを「背景データ」として使用する。このようにすることで、（１）雑多画素、（２）エッジ画素、（３）暗色画素による誤認識を防止できる。この（１）雑多画素とは、例えば、対象物（背景対象物）の表面に凹凸があったり、局所的に色が変わったりする等のため反射条件が安定せず、距離値が比較的ばらつく画素のことである。対象物の例としては例えば樹木がある。（２）エッジ画素とは、その奥に他の対象物がある対象物のエッジを走査する場合に、エッジに反射するか、反射しないかにより、手前側と奥側の対象物に応じて、複数のフレームＦＬにおいて、距離値に２山の分布が生じる画素である。（３）暗色画素は、黒色の壁面の対象物に対してレーザースポット光ＳＢを走査した場合に、照射具合によっては、反射光量が不足して検出できない場合である。この場合、当該画素は、測定不能点として扱われてしまうので距離値が不明確となる。物体監視装置ＭＤが連続作動中に、第２の方法により生成した「背景データ」は、内部メモリ２２（ＲＡＭ領域）に逐次、例えば数十秒から数分毎に保存され、更新される。なお、この更新された「背景データ」は、時間間隔毎、すなわち後述の所定期間Ｔｘ（例えば数十分から数時間）が経過する毎に、不揮発メモリ３０に保存される。この不揮発メモリ３０に保存する処理については後述する。背景データは、内部メモリ２２のＲＡＭ領域に保存され、物体監視装置ＭＤの電源がオフされることにより消える。
【００４５】
判定部２１２は、投受光ユニット１０に対して、その作動を制御する制御信号を発信する。また、判定部２１２は、監視空間内で侵入者を検知した場合、あるいは後述するように背景データの再取得が必要な場合に、発報部４０に警告信号を発信する。
【００４６】
不揮発メモリ３０は、物体監視装置ＭＤの電源がオフされた後も、そのメモリ領域に記憶しているデータを保持する。本実施形態においては、背景データを記憶しており、このデータは、電源がオフしている間も保持し続ける。不揮発メモリ３０としては、例えばフラッシュメモリを適用できる。例えばこのフラッシュメモリ（フラッシュＲＯＭともいう）は、１セクター６４ＫＢ単位で分割されており、１セクター単位で、データ削除処理を行ってから、書込処理を行う。本実施形態では、図１に示すように背景データを保存する領域として、２つの領域Ａ、領域Ｂを固定で割り当てている。各領域のサイズは、背景データのサイズ、すなわち、１つのフレームＦＬのデータ量に対応している。例えば１つのフレームＦＬは、１画素は２Ｂｙｔｅの距離データで、縦２４×横１０００画素のサイズであり、１個の背景データのデータ量は約４８ｋＢである。よって、領域Ａ、領域Ｂには、それぞれ１セクター（６４ｋＢ）を割り当てている。
【００４７】
本実施形態では、上述のとおり、所定期間Ｔｘ毎にフラッシュメモリに背景データを保存する。この所定期間Ｔｘは、装置の耐久性を考慮して設定される。例えばフラッシュメモリが製品保証する最大書き換え回数が１０万回であり、物体監視装置ＭＤの寿命（保証期間）が１０年の場合、所定期間Ｔｘは、１０年間×３６５日×２４時間÷１０万回＝０．８７６時間、またはこれよりも長い時間に設定する。すなわち、１０年間連続で作動する物体監視装置ＭＤにおいて、０．８７６時間よりも長い期間毎にフラッシュメモリの特定の領域に背景データを保存したとしても、フラッシュメモリは保証回数内での使用になる。
【００４８】
発報部４０は、制御部２０の判定部２１２から受信した警告信号に応じて、ユーザーに対して発報する。例えば発報部４０は、ＬＥＤ、および／またはスピーカーを備え、ＬＥＤの点灯や、警報を鳴らすことでユーザーに、侵入物（侵入者）を検知したことや、背景データの再取得を促す警告を通知する。
【００４９】
入出力部５０は、ユーザーインターフェースまたはネットワークインターフェースである。入出力部５０は、例えばディスプレイ、キーボード、ボタン等を備える。入出力部５０は、ユーザーに対して、物体監視装置ＭＤのステイタス情報等の各種情報を表示したり、ユーザーからの背景データの再取得指示を受け付けたりする。なお、発報部４０を省略し、入出力部５０のディスプレイに再取得を促す警告や、侵入物の存在を示す警告に関する警報情報を表示してもよい。また、入出力部５０にネットワークインターフェース機能を持たせ、有線通信（例えばイーサネット（登録商標）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ））、または無線通信（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１）を通じてユーザーが使用するＰＣ（パーソナルコンピューター）等の端末と通信するように構成し、このＰＣにこれらの警報情報を送信してもよい。
【００５０】
（物体監視装置ＭＤの制御方法）
以下、図５、６のフローチャートを参照し、物体監視装置ＭＤでの制御方法について説明する。図５は、電源オン時（電源投入時）に物体監視装置ＭＤの制御部２０（判定部２１２）により行われる背景データの比較処理であり、図６は図５に続いて行われる、監視空間の監視処理である。以下に説明するように比較処理では設置条件が変更されたか否かを判別し、監視処理では、この背景データの更新、および不揮発メモリ３０への保存（登録）も行う。
【００５１】
（背景データの比較処理）
（ステップＳ１０１）
最初に物体監視装置ＭＤの電源をオンする。この電源オンは、ユーザーにより入出力部５０に備わっているハードスイッチが押された場合、または何らかの事情により停電が回復した場合により電力供給が再開した場合に生じる。なお、この時点では、内部メモリ２２には背景データは保存されていない（消失している）。
【００５２】
（ステップＳ１０２）
制御部２０は、投受光ユニット１０に制御信号を送信することにより投受光ユニット１０による監視空間へのレーザースポット光ＳＢによる走査が開始される。
【００５３】
（ステップＳ１０３）
制御部２０は、不揮発メモリ３０に背景データがあるか否かを判断する。不揮発メモリ３０に背景データがなければ処理をステップＳ１０４に進め、存在すれば処理をステップＳ１１１に進める。
【００５４】
（ステップＳ１０４）
この状態では、物体監視装置ＭＤは、装置の最初の使用に相当する。距離画像生成部２１１は、投受光ユニット１０の走査によって得られた受光信号に基づいて、距離画像データを生成する。このとき、監視空間には背景対象物ＢＧのみが存在することが好ましい。
【００５５】
（ステップＳ１０５）
制御部２０は、ステップＳ１０４で生成した距離画像データをそのまま背景データとして不揮発メモリ３０に保存する（登録）。あるいは、最初の数十秒は、侵入者の監視はせずに、上述の第２の方法により、複数のフレームＦＬの距離画像データに基づいて背景データを生成し、生成した背景データを不揮発メモリ３０に保存してもよい。その後、図５の処理を終了し、処理を図６のステップＳ２０１に進める。
【００５６】
（ステップＳ１１１）
ここでは、制御部２０は、不揮発メモリ３０に保存されている背景データを読み出す。このとき、不揮発メモリ３０の領域Ａ、領域Ｂ（図１参照）にそれぞれ背景データが保存されていれば、このうちタイムスタンプ（更新日時）が新しい、すなわち最後に保存された背景データを読み出し、内部メモリ２２に保存する。
【００５７】
（ステップＳ１１２）
距離画像生成部２１１は、投受光ユニット１０の受光信号から、現時点での距離画像データを生成する。
【００５８】
（ステップＳ１１３）
判定部２１２は、ステップＳ１１１で内部メモリ２２に読み出した背景データと、ステップＳ１１２で生成した距離画像データを用いて、背景差分法により前景データを抽出し、物体を認識する。この物体の認識は、上述したクラスタリング処理を用いて判断する。具体的には前景データとして抽出した前景データの画素（画素群）をクラスタに分ける。クラスタリング処理した画素群の塊が所定サイズ以上であれば、物体と認識する。
【００５９】
（ステップＳ１１４）
判定部２１２は、認識した物体のサイズ、すなわち、距離画像データと背景データとの差分が所定値以下であるか否かを判断する。所定値以下（ＹＥＳ）であれば図５の処理を終了し、処理を図６のステップＳ２０１に進める。この場合は、不揮発メモリ３０に保存されていた背景データを利用できるので、以降の処理では、内部メモリ２２に読み出した、この背景データを用いて物体の監視処理を行う。一方で所定値を超えていれば（ＮＯ）、処理をステップＳ１１５に進める。
【００６０】
ここで、ステップＳ１１４での所定値以下であるか否かの判断は、例えばステップＳ１１３で認識した物体のサイズが、所定値以下であるか否かにより判断する。ここでいう「サイズ」は、上述のように実寸法により判断することが好ましい。すなわち、見た目上の大きさ（画角、すなわち画素の広がり）ではなく、対象物までの距離を考慮して画素群の塊のサイズを判断する。この所定値としては、例えば監視空間が人間を対象として侵入者を監視するのであれば、所定値は、通常の人間が含まれないような大きなサイズに設定する。
【００６１】
（ステップＳ１１５）
判定部２１２は、投受光ユニット１０、すなわち物体監視装置ＭＤの設置条件の変更があったと判別し、ユーザーに警告を通知する。ここで、「設置条件の変更」とは、物体監視装置ＭＤ（投受光ユニット１０）が移設されたり、投受光ユニット１０の向きが変更されたりすることにより、監視空間が変化した場合である。
【００６２】
この警告は、通知判断部が発報部４０に警告信号を送信することにより、ユーザーに背景データの再取得を促す警告を行う。例えば発報部４０は、ＬＥＤを点滅させる等によりユーザーに背景データの再取得が必要であることを伝える。なお、この再取得を促す警告として、入出力部５０を通じて、ユーザーが使用するＰＣに送信し、ＰＣのディスプレイに文字やマークを表示するようにしてもよい。
【００６３】
（ステップＳ１１６）
判定部２１２は、ユーザーが、入出力部５０のボタンを押すこと等より、ユーザーから再取得指示を受け付けた場合（ＹＥＳ）、処理を次に進める。
【００６４】
（ステップＳ１１７）
ここでは、新たに距離画像生成部２１１が生成した１または複数の距離画像データに基づいて、判定部２１２が背景データを生成し、内部メモリ２２に保存する。そしてこの再取得した背景データを、不揮発メモリ３０にも保存（登録）する。そして、図５の処理を終了し、処理を図６のステップＳ２０１に進め、以下に示すように内部メモリ２２に存在する再取得した背景データを用いて監視処理を行う。
【００６５】
（侵入物の監視処理、および背景データの登録）
（ステップＳ２０１）
図６のステップＳ２０１では、投受光ユニット１０の走査によって得られた受光信号に基づいて、距離画像生成部２１１は、新たに距離画像データを生成する。
【００６６】
（ステップＳ２０２）
判定部２１２は、内部メモリ２２に保存されている背景データと、ステップＳ２０１で生成した距離画像データを用いて、背景差分法により前景データを抽出し、物体を検知する。この物体の検知は、上述したクラスタリング処理を用いて判断する。具体的には前景データとして抽出した前景データの画素（画素群）をクラスタに分ける。クラスタリング処理した画素群の塊が監視対象物に応じた所定サイズ以上であれば、物体と検知する。
【００６７】
（ステップＳ２０３）
判定部２１２は、ステップＳ２０３で監視対象物に応じたサイズの物体が検知された場合、侵入物があると判断し（ＹＥＳ）、処理をステップＳ２０４に進める。一方で侵入物がないと判断した場合（ＮＯ）、処理をステップＳ２０５に進める。
【００６８】
（ステップＳ２０４）
判定部２１２は、監視空間内に侵入物（侵入者）があると判断し、発報部４０に警告信号を送信する。発報部４０は受信した警告信号に基づいてユーザーに発報する。
【００６９】
（ステップＳ２０５）
監視空間内に侵入物がない場合、ステップＳ２０１で得られた距離画像データを用いて内部メモリ２２に保存されている背景データを更新する。この背景データの更新は、最新の距離画像データで置き換えてもよく、直前の背景データと平均化処理したり、ある重み付け係数を乗じてから加算してもよい。
【００７０】
（ステップＳ２０６）
直前に不揮発メモリ３０に背景データを保存した時刻から、または電源をオンした時刻から所定期間Ｔｘが経過していれば（ＹＥＳ）、処理をステップＳ２０７に進める。一方で所定期間Ｔｘが経過していなければ（ＮＯ）、処理を終了し（エンド）、以降はステップＳ２０１からの処理を繰り返す。この所定期間Ｔｘは、数十分から数時間であり、上述のように物体監視装置ＭＤの保証期間、およびフラッシュメモリで保証された最大書き換え回数に応じた期間である。
【００７１】
（ステップＳ２０７）
内部メモリ２２に保存されている背景データを不揮発メモリ３０に保存（更新）する。このとき、不揮発メモリ３０の領域Ａ、領域Ｂに交互に保存する。具体的には不揮発メモリ３０の両方の領域に、既に過去の背景データが保存されている場合には、タイムスタンプが古い方の背景データが保存されている領域に、現時点で内部メモリ２２に保存されている背景データを上書き保存（更新）する。その後、処理を終了する。監視空間への侵入物の監視を継続するのであれば、ステップＳ２０１以降の処理を繰り返す。
【００７２】
このように本実施形態においては、予期せずに物体監視装置の電源がオフされた場合であっても、図５に示したように、その後の電源オン時に不揮発メモリ３０から前記背景データを読み出し、読み出した背景データと距離画像生成部２１１で生成した距離画像データを比較し、比較結果を通知する。このようにすることで、物体の誤検出や検出漏れを防止できる。特に、このときの背景データと距離画像データの差異が所定値を超える場合には、ユーザーに警告を通知し、背景データの再取得を促すので、適切でない背景データを用いた、物体の誤検出や検出漏れを生じさせる監視処理が行われるのを未然に防止できる。また差異が所定値以下である場合には、背景データをそのまま用いても問題ないので、特段の操作を必要とせず、ユーザーの手を煩わせずに継続して監視空間内での物体の監視を行える。
【００７３】
また、図６に示したように、連続して監視処理をする際に、所定期間Ｔｘが経過する毎に、背景データを不揮発メモリ３０に保存することで、不揮発メモリ３０にはある程度新しい背景データを保存し続けることができる。また、所定期間Ｔｘを物体監視装置ＭＤの保証期間、およびフラッシュメモリ（不揮発メモリ３０）で保証された最大書き換え回数によって、適切に設定することで、不揮発メモリ３０に保存した背景データの読み取り不良等の不具合が生じることを未然に防げる。
【００７４】
以上に説明した物体監視装置の構成は、上述の実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上述の構成に限られず、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。また、一般的な物体監視装置が備える構成を排除するものではない。
【００７５】
例えば、図５のステップＳ１１３、Ｓ１１４の処理では、認識した物体のサイズが、所定値以下であるか否かにより、投受光ユニットの設置条件が変更され、背景データの再取得が必要か否かを判断した。しかしながらこれに限られず、クラスタリング処理後の画素群の塊が一定以上のサイズである物体の個数または、この物体の総量（総面積）に応じて、設置条件が変更されたか否かを判断してもよい。さらに、また、このステップＳ１１３、Ｓ１１４の処理においては、距離値がマイナス、すなわち背景データよりも、より遠くの方に対象物が存在する場合も考慮して判断してもよい。一般に、背景差分法では、マイナスの値となった場合では、誤検知抑制のために、対象物検知アルゴリズム上、その検知結果を無視するが、ここではマイナスの距離値を無視しなくてもよい。例えば、多くの画素で、マイナスの距離値を示し、このマイナスの画素値をクラスタリング処理した塊が一定以上のサイズの場合にも、所定値を超えると判断する。
【００７６】
上述した実施形態に係る画像形成装置における各種処理を行う手段および方法は、専用のハードウエア回路、またはプログラムされたコンピューターのいずれによっても実現することが可能である。上記プログラムは、たとえば、ＵＳＢメモリやＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピューター読み取り可能な記録媒体によって提供されてもよいし、インターネット等のネットワークを介してオンラインで提供されてもよい。この場合、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムは、通常、ハードディスク等の記憶部に転送され記憶される。また、上記プログラムは、単独のアプリケーションソフトとして提供されてもよいし、物体監視装置の一機能としてその装置のソフトウエアに組み込まれてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
ＭＤ  物体監視装置
１０  投受光ユニット
ＭＵ  ミラーユニット
ＭＴ  モーター
ＰＤ  フォトダイオード
ＬＰＳ  出射部
ＲＰＳ  受光部
ＴＲ  透明板
ＣＳ  筐体
２０  制御部
２１  処理回路
２１１  距離画像生成部
２１２  判定部
２２  内部メモリ
３０  不揮発メモリ
４０  発報部
５０  入出力部
ＢＧ  背景対象物
ＦＬ  フレーム
ＷＬ  壁
ＯＢＪ  物体（侵入物）
【図１】
2019105545.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019105545.tif 000005
【図４】
2019105545.tif 000006
【図５】
2019105545.tif 000007
【図６】
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