(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通行者の通行を許可または禁止する開閉ドアと、前記通行者の通行が通常でないと判断したときに前記開閉ドアを閉じて通行阻止の制御を行う通行制御手段とを備えるゲート装置において、
前記通行者の身体の動きの変化を検知する検知手段と、
前記検知手段で検知された前記通行者の前記身体の動きの変化が基準変化よりも小さいときに前記通行者は前記開閉ドアの閉状態を気づいていないという判断を行う通行状態判断手段と、
前記通行状態判断手段の前記判断に基づいて前記通行阻止を緩和する制御を行う通行阻止緩和制御手段と、
を備えることを特徴とするゲート装置。
【請求項２】
前記通行者の前記身体は前記通行者の顔であり、
前記検知手段は、前記通行者の顔を撮像するカメラと、前記カメラで得られる顔画像の変化を解析する画像解析手段とによって構成されることを特徴とする請求項１記載のゲート装置。
【請求項３】
前記検知手段は、前記通行者の身体を撮像するカメラと、前記カメラで得られる身体画像に基づき前記通行者の移動量の変化を解析する画像解析手段とによって構成されることを特徴とする請求項１記載のゲート装置。
【請求項４】
前記カメラはゲート装置本体に内蔵されたカメラであることを特徴とする請求項２または３記載のゲート装置。
【請求項５】
前記カメラはゲート装置本体の上方に配置されたカメラであることを特徴とする請求項２または３記載のゲート装置。
【請求項６】
前記通行阻止緩和制御手段は、前記開閉ドアを閉じる程度を緩くすることにより前記通行阻止を緩和する制御を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のゲート装置。
【請求項７】
前記開閉ドアは分割して形成されており、
前記通行阻止緩和制御手段は、前記開閉ドアの一部を閉じることにより前記通行阻止を緩和する制御を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のゲート装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はゲート装置に関し、特に、自動改札機やセキュリティーゲート等において通行を許可・禁止する開閉ドアが閉じて通行阻止を行うとき当該通行阻止を安全に行えるゲート装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通路出口側に通行の許可または禁止を行うための開閉ドアを備えた自動改札機やセキュリティーゲート等のゲート装置では、通路入口側に設けられたＩＣカードタッチ部での非接触ＩＣカードのタッチ行為が不完全であるために開閉ドアが閉じて通行を阻止する場合がある。この場合には、通路を移動する通行者が開閉ドアが閉じたことに気がつかないことが多く、そのために閉じたドアに衝突することになり、転倒事故につながる可能性もある。タッチ行為が不完全な場合の例とは、例えば、通行者はＩＣカードタッチ部にタッチしたと思っていても、実際に、アンテナの配置領域から外れた箇所にタッチし、そのためＩＣカードのリーダ・ライタがＩＣカードのメモリの情報の読取りを行えない場合である。通路を通過しようとする通行者は、通路の通行阻止用の開閉ドアが閉じているとは思っていないために、開閉ドアの状態に対して注意が向いておらず、開閉ドアに衝突する可能性が高い。上記と同様なことは、ＩＣカードタッチ部における不完全なタッチ行為の他に、非接触ＩＣカードの残高不足においても生じる場合がある。
【０００３】
自動改札機等の通路で通行阻止用の開閉ドアが閉じた場合において、通行者がドアに衝突することを避けるための従来の技術として下記の特許文献１〜３に記載される技術がある。特許文献１〜３に記載される技術は本発明に対して参考となる従来の技術である。
特許文献１に記載された自動改札機は、改札利用者と改札扉（通行の許可・禁止のための開閉ドア）との衝突や接触を回避する安全性の高い改札処理機能を有している。この改札処理機能では、改札利用者の通行速度を検知し、通行速度が一定速度以上を検知したときに検知速度に基づいて改札扉の閉鎖タイミングを決定するようにしている。
特許文献２に記載された自動改札装置では、通路の駆け抜けを抑止して阻止扉への衝突を未然に防止しているようにしている。この自動改札装置では、通路を通行しようとする通行者の移動速度を改札入口に入る前に検出し、所定移動速度以上の移動速度を検出したときに、シャッタ付き券投入口の当該シャッタの開閉動作を制御し、通行者の駆け抜け通行を防止するようにしている。
特許文献３に記載された通行制御装置等は、自動改札機等の改札通路における通行規制時に扉を開閉するだけではなく、通行者の移動方向と同じ方向に扉をスライド移動させる機構を有している。このスライド移動させる機構に基づいて通行者の受ける不安定要素を解消するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１３８０９９号公報
【特許文献２】特開平８−２８７３０５号公報
【特許文献３】特開平８−１６８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自動改札機やセキュリティーゲート等のゲート装置においては、通路を通過する通行者が通路出口側の開閉ドアが通行阻止のために閉じたことに気がつかず、閉じた開閉ドアに衝突する可能性がある場合に、ゲート装置のシステム側で衝突の可能性をより高い精度で判断・予測し、その衝突を効果的に軽減・回避して通行者の危険性を回避することが望まれる。
【０００６】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、通路出口側に通行の許可・禁止を行うための開閉ドアを備えた自動改札機やセキュリティーゲート等のゲート装置であって、開閉ドアが閉じて通行者の通行阻止を行う場合に、通行者の身体の一部または全部の動きを監視することにより、通行者の行動（挙動、振舞い）を判断・予測し、通行者のドア衝突の可能性を予測し、通行阻止用の開閉ドアの開閉制御を状況に応じて緩和することにより通行者のドア衝突を防止または軽減することができ、安全な通行阻止を行うことができるゲート装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るゲート装置は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
【０００８】
第１のゲート装置（請求項１に対応）は、通行者の通行を許可または禁止する開閉ドアと、通行者の通行が通常でないと判断したときに開閉ドアを閉じて通行阻止の制御を行う通行制御手段とを備えるゲート装置であり、通行者の身体の動きの変化を検知する検知手段と、検知手段で検知された通行者の身体の動きの変化が基準変化よりも小さいときに通行者は開閉ドアの閉状態を気づいていないという判断を行う通行状態判断手段と、通行状態判断手段の判断に基づいて通行阻止を緩和する制御を行う通行阻止緩和制御手段と、を備えるように構成される。
【０００９】
上記のゲート装置では、自動改札機の改札通路等に進入した直後の通行者の顔等の動きの変化を検知手段（カメラおよび画像解析装置等）に基づいて計測し、通行者の顔等の動きの変化の大小に基づいて、改札通路等に進入した直後の通行者が通路出口側の通行阻止用の開閉ドアが閉じていることに気がついているか否かを判断し、気がついていない場合には通常の通行阻止の開閉ドアの閉動作を緩和する制御を行い、通行阻止力を低減するようにしている。
【００１１】
第２のゲート装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、通行者の身体は通行者の顔であり、検知手段は、通行者の顔を撮像するカメラと、カメラで得られる顔画像の変化を解析する画像解析手段とによって構成される。
【００１２】
第３のゲート装置（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは、検知手段は、通行者の身体を撮像するカメラと、カメラで得られる身体画像に基づき通行者の移動量の変化を解析する画像解析手段とによって構成される。
【００１３】
第４のゲート装置（請求項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは、カメラはゲート装置本体に内蔵されたカメラであることを特徴とする。
【００１４】
第５のゲート装置（請求項５に対応）は、上記の構成において、好ましくは、カメラはゲート装置本体の上方に配置されたカメラであることを特徴とする。
【００１５】
第６のゲート装置（請求項６に対応）は、上記の構成において、好ましくは、通行阻止緩和制御手段は、開閉ドアを閉じる程度を緩くすることにより通行阻止を緩和する制御を行うことを特徴とする。
【００１６】
第７のゲート装置（請求項７に対応）は、上記の構成において、好ましくは、開閉ドアは分割して形成されており、通行阻止緩和制御手段は、開閉ドアの一部を閉じることにより通行阻止を緩和する制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、自動改札機やセキュリティーゲート等のゲート装置において、通路出口側に通行の許可・禁止を行うための開閉ドアを備え、通行者が通路入口側でタッチミス等を起こしたときにはドアクローズの制御が行われる場合であって通行者がドアクローズ状態を気がついていない場合には、通路入口に進入した直後の通行者の身体の一部または全部の動きの変化を検知手段で検知し、これを指標として、動きの変化の状態から通行者の移動状態を判断・予測し、気がついていない場合には安全ドアクローズの制御を実行し、開閉ドアの閉動作を状況に応じて緩和することにより通行者のドア衝突を防止または軽減することができ、安全な通行阻止を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るゲート装置の代表的な実施形態として自動改札機の例を示し、自動改札機の基本的構成と実施状態を概念的に示す正面図である。
【図２】本実施形態に係る自動改札機の詳細構成を示す正面図である。
【図３】本実施形態に係る自動改札機に内蔵される制御システムのハードウェアの構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態であって左右の開閉ドアの各々が１枚状の例に係る自動改札機の改札通路における要部構造を上側から簡略化して示し、通常の通行阻止制御の場合（Ａ）と本実施形態に基づく安全な通行阻止制御の場合（Ｂ）を示す平面図である。
【図５】本実施形態であって左右の開閉ドアの各々が上下２枚状の例に係る自動改札機の改札通路における要部構造を入口側から簡略化して示し、通常の通行阻止制御の場合（Ａ）と本実施形態に基づく安全な通行阻止制御の場合（Ｂ）を示す入口側端面図である。
【図６】本実施形態に係る自動改札機に内蔵される制御システムに基づく安全な通行阻止制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図６で示した安全な通行阻止制御の処理を実行する制御システムの機能部の構成を示すブロック図である。
【図８】本実施形態に係る自動改札機に内蔵される制御システムに基づく安全な通行阻止制御のための通行者の頭部（顔）の画像変化量に基づく通行状態変化計測に係る処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】通行者の頭部（顔）の画像変化量に基づく通行状態変化計測において変化量が小さい頭部（顔）の動き（気づかない場合）を説明するための図であり、自動改札機の内蔵カメラによる場合（Ａ）と自動改札機の上部カメラによる場合（Ｂ）を示す図である。
【図１０】通行者の頭部（顔）の画像変化量に基づく通行状態変化計測において変化量が大きい頭部（顔）の動き（気づいている場合）を説明するための図であり、自動改札機の内蔵カメラによる場合（Ａ）と自動改札機の上部カメラによる場合（Ｂ）を示す図である。
【図１１】変化量が小さい頭部の動き（Ａ）と変化量が大きい頭部の動き（Ｂ）の各々について時間的な変化を示すグラフである。
【図１２】本実施形態に係る自動改札機の制御システムにおいて、安全な通行阻止制御のための通行者の移動速度（移動量）の画像変化量に基づく通行状態変化計測に係る処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】自動改札機の制御システムにおいて、安全な通行阻止制御のための他の実施形態に係る通行者の頭部（顔）の画像変化量に基づく通行状態変化計測に係る処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】図１３で示した通行状態変化計測処理に基づいて安全な通行阻止制御の処理を実行する制御システムの機能部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１では、本発明に係るゲート装置の実施形態として、駅の改札口に配置された自動改札機の例を簡略化して示している。自動改札機は、本発明に係るゲート装置の代表的な例である。自動改札機１０では、平行に設置された一対の機械本体１０Ａによって、その間に改札通路１１が形成されている。改札通路１１について、この図示例では、機械本体１０Ａの一方の端部の箇所には通路入口１１Ａが形成され、他方の端部の箇所には通路出口１１Ｂが形成される。図１に示された状態では、通路入口１１Ａから通行者１２が改札通路１１内に入ろうとしている状態が示されている。通行者１２は、例えば、機械本体１０Ａにおける改札通路１１の通路入口１１Ａ側に設けられたＩＣカードタッチ部１３に乗車券機能を有する非接触ＩＣカード１２−１をタッチして改札通路１１を通り抜けようとしているところである。
【００２１】
図１に示した自動改札機１０では、さらに、一例として２台のカメラ１４Ａ，１４Ｂが想像線で図示されている。２台のカメラ１４Ａ，１４Ｂについてはいずれか一方が設置されることで十分である。下側のカメラ１４Ａは、自動改札機１０の機械本体１０Ａに内蔵されたカメラである。上側のカメラ１４Ｂは機械本体１０Ａの上方の位置（天井部等）に設置されたカメラである。２台のカメラ１４Ａ，１４Ｂは、いずれも、それぞれ破線の矢印１４Ａ−１，１４Ｂ−１で示すように、改札通路１１に入った直後の通行者１２の身体部分、好ましくは上半身（特に顔の部分）を撮影している。より具体的には、２台のカメラ１４Ａ，１４Ｂは、いずれも、改札通路１１の通路入口１１Ａ側に設けられた機械本体１０ＡのＩＣカードタッチ部１３に非接触ＩＣカード１２−１をタッチした後、改札通路１１内に入った直後の通行者１２の顔等の動きを撮像している。カメラ１４Ａは通行者１２の顔を下側前方から撮像しており、カメラ１４Ｂは通行者１２の顔を上側前方から撮影している。以下の説明では、主に下側の内蔵カメラ１４Ａを用いた例に基づいて説明する。
【００２２】
次に、図２に従って自動改札機１０の機械本体１０Ａの具体的な構成を説明する。図２は、自動改札機１０の一対の機械本体１０Ａの一方を改札通路１１側から見た正面図を示している。機械本体１０Ａは、通行者１２にとって進行方向（Ｄ１）に向かって右側に位置する機械本体である。図２に示した例では、改札通路１１で、矢印１５で示す方向が上記の通行者１２の通行方向であると仮定している。図２において、通行者１２の通行方向１５に関して、機械本体１０Ａの右側端部が通路入口１１Ａとなり、機械本体１０Ａの左側端部が通路出口１１Ｂとなる。機械本体１０Ａの右側端部および左側端部のそれぞれにおいて、機械本体１０Ａの内側壁面に開閉ドア１６Ａ，１６Ｂが設けられている。開閉ドア１６Ａ，１６Ｂはそれぞれのドア駆動装置（回転駆動用モータ等）１７Ａ，１７Ｂによって駆動される。機械本体１０Ａの上面において、右側端部には前述したＩＣカードタッチ部１３（アンテナおよびリーダ・ライタ等を含む）が設けられ、左側端部には各種情報表示用の表示部１８が設けられている。なお、右側端部にはさらに乗車券を投入する券投入口（図示せず）も設けられており、これに対応して機械本体１０Ａの内部には乗車券の搬送・処理装置も内蔵されているとする。さらに機械本体１０Ａの上面のほぼ中央部に例えば２台のカメラ１４Ａが配置されている。２台のカメラ１４Ａは共に機械本体１０Ａに設けられた内蔵カメラである。２台のカメラ１４Ａの各々は、矢印１４Ａ−１で示されるように、その撮影領域が、顔を含む通行者１２の上半身となるように設定されている。図２中右側のカメラ１４Ａは改札通路１１の右側から入る通行者１２を撮影し、左側のカメラ１４Ａは改札通路１１の左側から入る通行者を撮影するように設定されている。以下の説明では右側のカメラ１４Ａについて説明する。カメラ１４Ａによって取得される画像データには通行者１２の顔の画像が含まれる。また機械本体１０Ａの内側壁面には、主にその中間的な高さの位置に、改札通路１１に沿って複数の赤外線センサ２０が一列状に配置されている。また機械本体１０Ａの上部には警告灯２１が配置されている。また機械本体１０Ａには、図２で図示しない警告音発生器も備えられている。さらに機械本体１０Ａの内部には、ＩＣカードタッチ部１３、表示部１８等の動作を制御しかつ必要な情報処理を行うと共に、開閉ドア１６Ａ，１６Ｂを開閉させるドア駆動装置１７Ａ，１７Ｂの動作を制御する制御装置２２が設けられている。
【００２３】
図３に基づいて、自動改札機１０の機械本体１０Ａに内蔵される制御システムのハードウェアの構成を説明する。
【００２４】
制御システムは、上記の制御装置２２の制御機能および情報処理機能に基づいて構成されている。制御装置２２は、マイコンで構成され、ＣＰＵ３１とメモリ３２を備えている。メモリ３２内には改札機制御プログラム３３が備えられている。なおメモリ３２内には一時的記憶を行う保存領域が設けられている。
【００２５】
改札機制御プログラム３３は、ＣＰＵ３１での実行に基づいて改札機制御機能を実現する。改札機制御プログラム３３に基づく改札機制御機能は、改札通路１１を通行する通行者１２の通行を制御する通行制御機能の一種である。当該改札機制御機能には、乗車券検査機能、警告機能、ドア開閉制御機能、および物体検知機能等が含まれる。乗車検査機能は、ＩＣカードタッチ部１３から入力された乗車券情報を検査して、決済処理を行い、適正・不適正を判断して適正・不適正に係る情報を発生する機能である。警告機能は、乗車検査機能が不適性である場合に警告灯２１と警告音発生器から警告を発する機能である。ドア開閉制御機能は、ドア駆動装置１７Ａ，１７Ｂの動作を制御し、改札通路１１の通行を許可または禁止するために開閉ドア１６Ａ，１６Ｂの開閉動作を制御する機能である。物体検知機能は、改札通路１１を通過する通行者１２等の物体を赤外線センサ２０によって検知する機能である。
【００２６】
メモリ３２には、さらにドア閉動作緩和プログラム３４が備えられている。ドア閉動作緩和プログラム３４は、ＣＰＵ３１で実行されることにより、改札機制御プログラム３３に基づくドア開閉制御機能によって開閉ドア１６Ａ，１６Ｂを閉じる場合において所定条件の下で当該開閉ドア１６Ａ，１６Ｂの閉じる動作（通行阻止動作）を緩和する制御機能を実現する。ここで「所定条件」とは、この実施形態の例の場合には、通行者１２が、通路出口１１Ｂ側の開閉ドア１６Ｂが閉じている状態であることを気づいているかまたは気づけるか否かという条件である。通路出口１１Ｂ側の開閉ドア１６Ｂが閉じていることに通行者１２が気づいているか否かについては、通行者１２の顔（頭部）等の動きの変化や移動速度（移動量）の変化等の通行状態の変化に関する指標を用いて、通行者１２の通行状態を予測して認識を行う。また「緩和」とは、閉じた状態の開閉ドア１６Ｂに通行者１２が衝突したとしても、事故やケガ等を生じない程度に開閉ドア１６Ｂの閉状態を安全に制御する（「安全ドアクローズ」の制御状態）ことを意味する。
【００２７】
開閉ドア１６Ｂの閉成動作（通行阻止動作）を緩和する機能は、通行者の状態変化検出機能（顔動作検出機能）、通行者の通行状態を判断・予測する機能、およびドア開閉緩和制御機能（「安全ドアクローズ」の制御機能）が含まれる。通行者の状態変化検出機能（顔動作検出機能）は、通行者１２の顔の動きを検出する機能である。通行者の通行状態を予測する機能は、検出した通行者１２の顔の動きに基づいて、通行者１２が通路出口１１Ｂ側の開閉ドア１６Ｂが閉じていることに気づいているか否かを予測する機能である。ドア開閉緩和制御機能（「安全ドアクローズ」の制御機能）は、通路出口１１Ｂ側の開閉ドア１６Ｂの閉成動作の制御を緩和して安全な閉成状態にする機能である。
【００２８】
制御装置２２の入力側には、前述したＩＣカードタッチ部１３と、カメラ１４Ａと、赤外線センサ２０とが設けられている。また制御装置２２の出力側には、前述したドア駆動装置１７Ａ，１７Ｂおよび開閉ドア１６Ａ，１６Ｂと、表示部１８と、警告灯２１と、警告音発生器３５とが設けられている。制御装置２２の入力側との間、およびその出力側との間には、それぞれインターフェース（Ｉ／Ｆ）３６が設けられている。
【００２９】
次に図４と図５を参照して、通常の通行阻止の改札機制御の場合の状態（Ａ）と、本実施形態に基づくドア閉動作が緩和された安全な通行阻止の改札機制御（「安全ドアクローズ」の制御）の場合の状態（Ｂ）とを比較して説明する。
【００３０】
図４は、第１の例であって、開閉ドア１６Ａ，１６Ｂが１枚の板状部材で作られている例を示す。図４に示した通路出口１１Ｂ側の開閉ドア１６Ｂの閉じる動作において、通常の通行阻止の改札機制御の場合（Ａ）には、進行方向Ｄ１を完全に遮るように、改札通路１１を形成する左右の機械本体１０Ａの内側壁面１０Ａ−１に対してほぼ垂直になるように左右の開閉ドア１６Ｂを閉じる。これに対して、本実施形態によるドア閉動作が緩和された通行阻止の改札機制御の場合（Ｂ）には、閉じるトルクを弱め、進行方向Ｄ１に向かって少し開けるように、改札通路１１を形成する左右の機械本体１０Ａの内側壁面１０Ａ−１に対して所要の角度で傾斜させるように左右の開閉ドア１６Ｂを閉じる。
【００３１】
図５は、第２の例であって、開閉ドア１６Ａ，１６Ｂが上下の２枚の板状部材で作られている例を示す。図５に示した通路出口１１Ｂ側の開閉ドア１６Ｂの閉じる動作において、通常の通行阻止の改札機制御の場合（Ａ）には、進行方向Ｄ１を完全に遮るように、改札通路１１を形成する左右の機械本体１０Ａの内側壁面１０Ａ−１に対してほぼ垂直になるように左右の２枚の開閉ドア１６Ｂを閉じる。これに対して、本実施形態によるドア閉動作が緩和された通行阻止の改札機制御の場合（Ｂ）には、通行阻止力を半減するように、左右の２枚の開閉ドア１６Ｂの各々で例えば上側の板状部材だけを閉じるようにしている。
【００３２】
図６と図７を参照して、自動改札機１０に内蔵される制御システムに基づく安全な通行阻止制御の処理の流れと処理機能部の構成とについて説明する。
【００３３】
図６において、最初は判断ステップＳ１１であり、この判断ステップＳ１１では物体が検知された否かが判断される。ここで「物体」は、通路入口１１Ａから改札通路１１に入ろうとする前述の通行者１２である。判断ステップＳ１１は、上記の赤外線センサ２０によって構成される物体検知部４１からの検知情報に基づいて改札機制御部４２で実行される。通常、物体検知部４１としては、改札通路１１の通路入口１１Ａの付近に設置された赤外線センサ２０が機能する。判断ステップＳ１１でＮＯである場合には、判断ステップＳ１１が繰り返され、ＹＥＳである場合には通行状態変化計測の処理ルーチンＳ１００が実行される。通行状態変化計測の処理ルーチンＳ１００は、ここでは、改札通路１１を通行しようとする通行者１２の動作の変化の状態を計測し、物体検知部４１で検知された物体が通行者であるか否かの判断に役立つものである。通行状態変化計測の処理ルーチンＳ１００の詳細は後述される。
【００３４】
その後、次の判断ステップＳ１２では、非接触ＩＣカードまたは乗車券についてＩＣカードタッチ部１３でのタッチ行為または投入口への券投入の確認ができた否かが判断される。自動改札機１０の改札通路１１の通行であることから、当該通行が適正か不正かについて、最初の判断ステップＳ１２においては交通料金の支払いがなされた否かという観点で判断を行う。判断ステップＳ１２でＹＥＳである場合には、次の判断ステップＳ１３においては、タッチされた非接触ＩＣカードの残高が有効か否か、および投入された乗車券が有効か否かという観点で判断が行われる。判断ステップＳ１３でＹＥＳである場合には、通行者１２の改札行為は適正なものであるとして、自動改札機１０の機械本体１０Ａは通路出口１１Ｂ側の開閉ドアを開けたままとして制御を終了する。
【００３５】
上記において、判断ステップＳ１２，Ｓ１３を実行するために、図６に示すように、改札機制御部４２は乗車券検査部４３から乗車券情報を取得して上記の判断を実行する。ここで、乗車券検査部４３は、非接触ＩＣカードの関しては上記のＩＣカードタッチ部１３であり、乗車券に関しては内蔵された上記の搬送・処理装置である。
【００３６】
上記の最初の判断ステップＳ１２でＮＯである場合には、判断ステップＳ１４で無札通行判断位置であるか否かが判断される。判断ステップＳ１４でＮＯである場合には処理ルーチンＳ１００に戻る。判断ステップＳ１４でＹＥＳである場合には処理ステップＳ１５に移行する。さらに次の判断ステップＳ１３でＮＯである場合にも処理ステップＳ１５に移行する。
【００３７】
処理ステップＳ１５では「警告発生」と「ドアクローズ」の制御が実行される。「警告発生」では警告灯２１を点灯させると共に警告音発生器３５を動作させる。「ドアクローズ」の制御では、改札通路１１の通路出口１１Ｂ側の開閉ドア１６Ｂを通常の通行阻止制御に基づいて閉じる。処理ステップＳ１５での制御内容については、改札機制御部４２から警告灯２１および警告音発生器３５に警告制御信号を与え、ドア駆動装置１７Ｂに対してドア制御信号を与えることにより、実行される。
【００３８】
処理ステップＳ１５の後に即座に前述した通行状態変化計測の処理ルーチンＳ１００が再び実行される。この処理ルーチンＳ１００で実行される「通行状態変化計測」は、改札行為を行って改札通路１１に入った通行者１２の移動動作の変化、特に頭部（具体的には顔）の動きの変化の計測である。通行状態変化計測の処理ルーチンＳ１００について以下に詳述する。
【００３９】
なお図７では、改札機制御部４２から通行状態変化計測部５１に対して通行状態計測命令が与えられることにより、通行状態変化計測部５１等の計測動作に基づいて、上記の通行状態変化計測の処理ルーチンＳ１００が実行される。
【００４０】
図８〜図１１を参照して顔の動きの変化を計測する処理ルーチンＳ１００について説明する。本実施形態に係る自動改札機１０では、例えばＩＣカードをＩＣカードタッチ部１３にタッチして改札通路１１に入った直後の通行者１２の顔の動きの変化を計測することにより、当該通行者１２が通路出口１１Ｂ側の開閉ドア１６Ｂが閉じていることに気づいているか否かを判断する。そのため、処理ルーチンＳ１００では、改札通路１１に入った直後の通行者１２の顔の動きの変化を計測する。
【００４１】
図８に示されるように、最初の処理ステップＳ１０１では、カメラ１４Ａによる撮像で得た画像データから通行者１２の顔の画像部分のデータを抽出する。その後、通行者１２の顔の画像データをメモリ３２に一時的に保存する（処理ステップＳ１０２、ブロック５２）。処理ステップＳ１０１，Ｓ１０２は、通行者１２が通路入口１１Ａを通過する短時間の間に所定の時間間隔でくり返して実行される（判断ステップＳ１０３）。その結果、任意に設定された所要数のフレームに係る顔の画像データがメモリ３２に一時的に保存される。
【００４２】
処理ステップＳ１０１における通行者１２の顔の画像部分のデータ抽出は、カメラ１４Ａから得られる画像フレームから行われる。この場合において、顔の画像部分の特定は、例えば、移動物体（通行者１２）の占有領域を抽出し、そのうちの高い位置の領域を顔として仮定することにより行われる。また、顔領域検出については、従来より一般的に用いられている認識手法を用いることもできる。メモリ３２に保存された所要数の複数の顔画像部分に係るフレームは、その後のフレームの解析に用いられる。
【００４３】
判断ステップＳ１０３においてＮＯの場合に、次の処理ステップＳ１０４では、予め任意に定められたフレーム数前（好ましくは１フレームより前）の顔画像部分に係るフレームを読込む。これは、顔の動きの変化の状態を検出するためであり、例えば最新の（現時点の）顔画像部分に係るフレームと比較するため所定のフレーム数前の顔画像部分に係るフレームをメモリ３２から取得することである。図７では、通行状態変化計測部５１が一時記憶のブロック５２（メモリ３２の一部）から画像データを取り込んでいる。その後の処理ステップＳ１０５では、最新の顔画像部分に係るフレームと読み込んだ顔画像部分に係るフレームとの間で、顔画像部分に関する類似度を算出する。ここで「類似度」の例としては、「コサイン類似度」や「ユークリッド距離」である。この顔画像部分に関する類似度の値に基づいて、顔の動きの変化を求め、これを通行状態の変化の計測値とする。この計測値は、メモリ３２の一時記憶のブロック５２に記憶される（処理ステップＳ１０６）。処理ステップＳ１０４〜Ｓ１０６の処理は所定の短い時間間隔にて繰り返される（判断ステップＳ１０７）。このため、図７に示した、通行状態変化計測部    と一時記憶のブロック５２の間のデータのやり取り（Ｐ１，Ｐ２）は繰り返される。この結果、繰り返しの都度、上記の通行状態変化の計測値は一時記憶のブロック５２に記憶され、複数の通行状態変化の計測値が蓄積される。
【００４４】
図７に示すように、メモリ３２の一時記憶のブロック５２に記憶された複数の通行状態変化（顔の動きの変化）の計測値は、通行状態計変化の計測値の履歴として、通行状態変化割合計算部５３に与えられる（処理ステップＳ１０８）。通行状態変化割合計算部５３では「通行状態変化割合」を算出する（処理ステップＳ１０９）。この「通行状態変化割合」は顔の動きの変化の程度を判断するための指標であり、通行者１２が通行出口１１Ｂの開閉ドア１６Ｂが閉じていることを気づいているか否かを判断するための指標である。通行状態変化割合計算部５３で算出された「通行状態変化割合」は、改札機制御部４２から与えられる通行状態変化認識命令に基づいて、通行状態変化割合算出結果として改札機制御部４２に提供される（処理ステップＳ１１０）。こうして、上記の通行状態変化計測の処理ルーチンＳ１００の内容が完了する。
【００４５】
再び、図６に示したフローチャートに戻って、後段の処理ルーチンＳ１００の後に判断ステップＳ１６が実行される。この判断ステップＳ１６では、処理ルーチンＳ１００で求められた「通行状態変化割合」を予め定められた閾値と比較することにより、「通行状態変化割合」が当該閾値以上か否かが判断される。判断ステップＳ１６でＹＥＳである場合には、通行者１２の顔の動きの変化が大きいことから、通行者１２は開閉ドア１６Ｂが閉じていることに気づいているとして、開閉ドア１６Ｂの閉じた状態（「ドアクローズ」）を通常のままの制御で維持して処理を終了する。判断ステップＳ１６でＮＯである場合には、通行者１２の顔の動きの変化が小さいことから、通行者１２は開閉ドア１６Ｂが閉じていることに気づいていないとして、開閉ドア１６Ｂの閉じた状態（「ドアクローズ」）を、ドア閉動作が緩和された安全な通行阻止の改札機制御（「安全ドアクローズ」の制御）に変更し（処理ステップＳ１７）、一連の処理を終了する。
【００４６】
図９の（Ａ）は、自動改札機１０の機械本体１０Ａ内に内蔵されたカメラ１４Ａの撮像で取得された画像データに基づいて得られる通行者１２の顔の画像の変化（４つの顔画像Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４）を示し、変化量が小さい顔の動きを示している。４つの顔画像Ｆ１〜Ｆ４について、図９（Ａ）において左から右に向かって時間（ｔ）が経過している。開閉ドア１６Ｂが閉じた「ドアクローズ」の時点ｔ１を境界にしてその前後の顔画像Ｆ３と顔画像Ｆ４との間の変化が小さく、自然であり、その変化量が小さいものとなっている。従って、このような場合には、通行者１２は開閉ドア１６Ｂが閉じたこと（「ドアクローズ」の状態）を気づいていないということが判明する。
【００４７】
なお図９の（Ｂ）は、自動改札機１０の機械本体１０Ａの上方に配置されたカメラ１４Ｂの撮像で取得された画像データに基づいて得られる通行者１２の顔の画像の変化（４つの顔画像Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ１３，Ｆ１４）を示し、変化量が小さい顔の動き（顔画像Ｆ１３と顔画像Ｆ１４との関係）を示している。時間軸（ｔ）と「ドアクローズ」の時点ｔ１については、図９の（Ａ）の場合と同じである。
【００４８】
図１０の（Ａ）は、図９（Ａ）と同じく自動改札機１０の機械本体１０Ａ内に内蔵されたカメラ１４Ａの撮像で取得された画像データに基づいて得られる通行者１２の顔の画像の変化（４つの顔画像Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４）を示し、変化量が大きい顔の動きを示している。４つの顔画像Ｆ１〜Ｆ４について、図１０（Ａ）では、図９（Ａ）と同様に、左から右に向かって時間（ｔ）が経過しており、開閉ドア１６Ｂが閉じた「ドアクローズ」の時点ｔ１を境界にしてその前後の顔画像Ｆ３と顔画像Ｆ４との間の変化が大きく、何かに注視して不自然な動きとなり、その変化量が大きいものとなっている。従って、このような場合には、通行者１２は開閉ドア１６Ｂが閉じたこと（「ドアクローズ」の状態）を気づいているということが判明する。
【００４９】
なお図１０の（Ｂ）は、図９（Ｂ）と同じく自動改札機１０の機械本体１０Ａの上方に配置されたカメラ１４Ｂの撮像で取得された画像データに基づいて得られる通行者１２の顔の画像の変化（４つの顔画像Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ１３，Ｆ１４）を示し、変化量が大きい顔の動き（顔画像Ｆ１３と顔画像Ｆ１４との関係）を示している。時間軸（ｔ）と「ドアクローズ」の時点ｔ１については、図１０の（Ａ）の場合と同じである。
【００５０】
図９（Ａ）に示した通行者１２の顔画像の動きの変化量と、図１０（Ａ）に示した通行者１２の顔画像の動きの変化量とを対比すると、図１１に示すように、「ドアクローズ」の時点ｔ１の前後の領域で、変化量が小さい顔の動きを示す変化グラフ（Ａ）と、変化量が大きい顔の動きを示す変化グラフ（Ｂ）とに、明確に識別することができる。従って、変化グラフ（Ａ）と変化グラフ（Ｂ）を識別し得る上記の閾値を設定すれば、顔の動きの変化に基づいて通行者１２が開閉ドア１６Ｂが閉じていることに気づいているか否かについての情報を正確に得ることができる。
【００５１】
図９〜図１１を参照して説明した通り、自動改札機１０の改札通路１１に入った直後の通行者１２の顔の動きの変化を画像データに基づいて検出することにより、特に「ドアクローズ」の時点ｔ１の前後の顔の動きの変化の大小に基づいて、通行者１２が通路出口１１Ｂ側の開閉ドア１６Ｂが閉じていることに気づいているか否かを高い精度で判別することができる。このため、通行者１２の顔の動きの変化を衝突に係る危険度合いの指標として、閉じた開閉ドア１６Ｂに衝突する可能性を予測し、通路出口１１Ｂの開閉ドア１６Ｂの閉動作に基づく通行阻止力を弱めるように変化させる（判断ステップＳ１６、処理ステップＳ１７）。
【００５２】
上記の実施形態に係る自動改札機１０の開閉ドア１６Ｂの閉動作の制御では、通行者１２の顔の動きの変化を衝突に係る危険度合いの指標としたが、前述した「通行状態変化」の指標としては通行者１２の移動速度（移動量）の変化でも良い。
【００５３】
図１２を参照して通行者１２の移動速度（移動量）の画像変化量に基づく通行状態変化計測に係る処理の流れを説明する。
【００５４】
図１２に示されるように、最初の処理ステップＳ２０１では、カメラ１４Ａによる撮像で得た画像データから少なくとも通行者１２の身体部分のデータを抽出する。その後、通行者１２の身体部分の画像データをメモリ３２に一時的に保存する（処理ステップＳ２０２）。処理ステップＳ２０１，Ｓ２０２は、通行者１２が通路入口１１Ａを通過する短時間の間に所定の時間間隔でくり返して実行される（判断ステップＳ２０３）。その結果、任意に設定された所要数のフレームに係る身体部分の画像データがメモリ３２に一時的に保存される。
【００５５】
処理ステップＳ２０１における通行者１２の身体部分のデータ抽出は、カメラ１４Ａから得られる画像フレームから行われる。メモリ３２に保存された所要数の複数の身体部分に係るフレームは、後のフレームの解析に用いられる。
【００５６】
判断ステップＳ２０３でＮＯである場合に、その後の処理ステップＳ２０４では予め任意に定められた複数のフレームを読込む。これは、通行者の移動速度（移動量）の変化を検出するため、所定の複数のフレームの身体画像部分に係るフレームをメモリ３２から取得することである。通行状態変化計測部５１は、一時記憶のブロック５２（メモリ３２の一部）から画像データを取り込んでいる。その後の処理ステップＳ２０５では、読み込んだ複数のフレームに基づいてフレーム間差分データを求め、当該フレーム間差分データ（身体部分の画像データの変化状態）から通行者１２の移動速度（移動量）を算出する。算出された移動速度（移動量）が通行状態変化の計測値となる。この計測値は、メモリ３２の一時記憶のブロック５２に記憶される（処理ステップＳ２０６）。処理ステップＳ２０４〜Ｓ２０６の処理は所定の短い時間間隔にて繰り返される（判断ステップＳ２０７）。
図７に示した通行状態変化計測部５１と一時記憶のブロック５２の間のデータのやり取り（Ｐ１，Ｐ２）は繰り返され、この結果、繰り返しの都度、上記の通行状態変化の計測値は一時記憶のブロック５２に記憶され、複数の通行状態変化の計測値が蓄積される。
【００５７】
先に図７を参照して説明したように、メモリ３２の一時記憶のブロック５２に記憶された複数の通行状態変化（移動速度（移動量）の変化）の計測値は、通行状態計変化の計測値の履歴として、通行状態変化割合計算部５３に与えられる（処理ステップＳ２０８）。通行状態変化割合計算部５３では「通行状態変化割合」を算出する（処理ステップＳ２０９）。この「通行状態変化割合」は移動速度（移動量）の変化の程度を判断するための指標であり、通行者１２が通行出口１１Ｂの開閉ドア１６Ｂが閉じていることを気づいているか否かを判断するための指標である。通行状態変化割合計算部５３で算出された「通行状態変化割合」は、改札機制御部４２から与えられる通行状態変化認識命令に基づいて、通行状態変化割合算出結果として改札機制御部４２に提供される（処理ステップＳ２１０）。こうして、通行者１２の移動速度（移動量）に基づく通行状態変化計測の処理ルーチンＳ１００の内容が完了する。
【００５８】
図１３と図１４を参照して他の実施形態に係るゲート装置を説明する。この例の場合にも、ゲート装置は自動改札機１０であり、さらに通行者１２の顔の動きの変化を検出することにより、通行者１２が、開閉ドア１６Ｂが閉じていることを気づいているか否かを判断する仕組みの他の例である。図１３は前述した図８と同様なフローチャートを示し、図１４は前述した図７と同様なブロック図を示す。図１４において、図７で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５９】
図１４に示した制御システムの機能部の構成を示すブロック図では、図７に示された構成においてさらに顔方向のテンプレートが格納されたデータベース６１が設けられている。通行状態変化計測部５１は、データベース６１から必要に応じて顔方向のテンプレートに係るデータを取り出すようにしている。
【００６０】
図１３において、最初の処理ステップＳ３０１では、カメラ１４Ａによる撮像で得た画像データから通行者１２の顔の画像部分のデータを抽出する。さらにその後、顔の画像部分のデータから顔方向を算出する（処理ステップＳ３０２）。その後、通行者１２の顔方向に係るデータをメモリ３２に一時的に保存する（処理ステップＳ３０３、ブロック５２）。処理ステップＳ３０１〜Ｓ３０３は、通行者１２が通路入口１１Ａを通過する短時間の間に所定の時間間隔でくり返して実行される（判断ステップＳ３０４）。その結果、任意に設定された所要数のフレームに係る顔の画像データから得られた顔方向のデータがメモリ３２に一時的に保存される。
【００６１】
処理ステップＳ３０１における通行者１２の顔の画像部分のデータ抽出は、カメラ１４Ａから得られる画像フレームから行われ、前述した処理ステップＳ１０１の場合と実質的に同じである。
【００６２】
次の処理ステップＳ３０５では、予め任意に定められたフレーム数前（好ましくは１フレームより前）の顔方向に係るデータを読込む。これは、顔方向の動きの変化の状態を検出するためであり、用意された顔方向テンプレートと比較するためである。図１４では、通行状態変化計測部５１が一時記憶のブロック５２（メモリ３２の一部）から顔方向に係るデータを取り込んでいる。その後の処理ステップＳ３０６では、読み込んだ顔方向に係るデータと、データベース６１から読み出した顔方向テンプレートとを比較・照合し、２つの顔方向の差分を算出する。この顔方向の差分に関する値に基づいて、顔の動きの変化を求め、これを通行状態の変化の計測値とする。この計測値は、メモリ３２の一時記憶のブロック５２に記憶される（処理ステップＳ３０７）。処理ステップＳ３０５〜Ｓ３０７の処理は所定の短い時間間隔にて繰り返される（判断ステップＳ３０８）。このため、図１４に示した、通行状態変化計測部５１と一時記憶のブロック５２の間のデータのやり取り（Ｐ１，Ｐ２）は繰り返される。この結果、繰り返しの都度、上記の通行状態変化の計測値は一時記憶のブロック５２に記憶され、複数の通行状態変化の計測値が蓄積される。
【００６３】
この実施形態の場合にも、図１４に示すように、メモリ３２の一時記憶のブロック５２に記憶された複数の通行状態変化（顔の動きの変化）の計測値は、通行状態計変化の計測値の履歴として、通行状態変化割合計算部５３に与えられる（処理ステップＳ３０９）。通行状態変化割合計算部５３では「通行状態変化割合」を算出する（処理ステップＳ３１０）。この「通行状態変化割合」は顔の動きの変化の程度を判断するための指標であり、通行者１２が通行出口１１Ｂの開閉ドア１６Ｂが閉じていることを気づいているか否かを判断するための指標である。通行状態変化割合計算部５３で算出された「通行状態変化割合」は、改札機制御部４２から与えられる通行状態変化認識命令に基づいて、通行状態変化割合算出結果として改札機制御部４２に提供される（処理ステップＳ３１１）。こうして、上記の通行状態変化計測の処理ルーチンＳ１００の内容が完了する。
【００６４】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係るゲート装置は、通行者の通行の許可・禁止を行う開閉ドアを備えた自動改札機やセキュリティーゲート等のゲート装置であって、通路に進入した通行者の身体またはその一部の動きの変化を検知して通行者の通行状態を判断して安全ドアクローズの制御を行い、通行者が通行阻止用に閉じた開閉ドアに衝突してケガ等をするのを防止するのに利用される。
【符号の説明】
【００６６】
１０            自動改札機
１０Ａ          機械本体
１１            改札通路
１１Ａ          通路入口
１１Ｂ          通路出口
１２            通行者
１２−１        非接触ＩＣカード
１３            ＩＣカードタッチ部
１４Ａ，１４Ｂ  カメラ
１５            進行方向
１６Ａ，１６Ｂ  開閉ドア
１７Ａ，１７Ｂ  ドア駆動装置
１８            表示部
２０            赤外線センサ
２１            警告灯
２２            制御装置
３１            ＣＰＵ
３２            メモリ
３３            改札機制御プログラム
３４            ドア閉動作緩和プログラム
３５            警告音発生器
４２            改札機制御部
５１            通行状態変化計測部
５２            一時記憶ブロック
５３            通行状態変化割合計算部
６１            顔方向テンプレート
【図１】
0005712028.tif 000002
【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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