(57)【要約】メモリー容量の増大やＣＰＵ能力の強化を必要とすることなく、高精度の人物検知を可能とする熱画像センサ及び空気調和機を得る。直前のステップで全画素から選択された有効画素の温度データを間引き走査部（１２０）で取得し、有効画素に対する人らしさを人らしさ生成部（１３０）で生成し、有効画素に対する人らしさから全画素に対する重み値を画素重み算出部（１４０）で生成し、重み値の大きい画素を次のステップで使用する有効画素として全画素ソート部（１５０）で選択することで、トータルで用いる有効画素数を一定に保ったままで、人がいる可能性の高い領域に動的に有効な画素を割り当てることを特徴とする熱画像センサ及び空気調和機。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に配列される画素毎に温度データを取得する熱画像取得部を前記所定方向と垂直な方向に１ステップ単位で走査し、各ステップで取得した１次元の熱画像を合成して２次元の前記熱画像を取得する熱画像センサであって、
有効画素として前記熱画像取得部が備える全画素から直前のステップで選択された検知有効画素の位置を出力する有効画素出力部と、
１ステップの前記走査を行って前記有効画素の前記温度データを取得する走査部と、
人が存在する可能性を表す人らしさと前記温度データとの関係を用いて前記有効画素に対して前記人らしさを求める人らしさ生成部と、
前記有効画素からの各画素の相対位置と前記人らしさとから前記全画素に対して重み値を生成する画素重み算出部と、
前記重み値が大きい順に前記全画素から次のステップで使用される前記検知有効画素を選択する全画素ソート部と
を備えることを特徴とする熱画像センサ。
【請求項２】
前記人らしさ生成部は、
前記人らしさと前記温度データとの関係を表す人らしさ関数を記憶する人らしさ関数記憶部と、
前記有効画素の前記温度データと前記人らしさ関数とを用いて前記有効画素に対して前記人らしさを求める人らしさ算出部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱画像センサ。
【請求項３】
前記人らしさ関数記憶部は、
前記人らしさと前記温度データとの関係をテーブル形式で記憶する
ことを特徴とする請求項２に記載の熱画像センサ。
【請求項４】
過去の所定期間に前記有効画素として選択された頻度の高い画素ほど大きな値となる事前重み係数を生成する事前重み係数生成部を備え、
前記画素重み算出部は、
前記事前重み係数も用いて前記重み値を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱画像センサ。
【請求項５】
前記所定方向は上下方向であり、
前記全画素ソート部は、
前記重み値が同じ値の場合には、上方に位置する画素から順に選択する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の熱画像センサ。
【請求項６】
前記有効画素出力部は、
前記全画素から初期有効画素を所定の初期配置となるように選択する初期配置部と、
初期設定時には前記初期有効画素を有効画素として出力し、初期設定時以外には前記検知有効画素を有効画素として出力する有効画素選択部と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱画像センサ。
【請求項７】
前記初期配置部は、
前記初期有効画素を前記全画素中に均等に配置するように選択する均等配置部である
ことを特徴とする請求項６に記載の熱画像センサ。
【請求項８】
前記重み値の総和が所定の閾値以下の場合には、前記初期設定となることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の熱画像センサ。
【請求項９】
前記走査の最初の１ステップの走査時には、前記初期設定となることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の熱画像センサ。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の熱画像センサを備えた空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、部屋の中にいる人の個々の部位、姿勢等、高度な人検知を可能とする熱画像センサ及び空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱画像センサは、垂直方向に配置されたサーモパイルからなり、この鉛直状センサを左から右、右から左へと一定周期で走査することで部屋の全体熱画像を取得する。この際、熱画像センサは、初期起動時に部屋全体の熱画像を取得し、これを背景熱画像として保存し、以降、新たに全体熱画像が得られる度に全体熱画像と背景熱画像との差分を計算し、差分値が人体検知閾値以上の値を保つ場合に該当する画素位置に人がいると判断する（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９２２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
背景技術の熱画像センサでは、安価なサーモパイルを垂直に少数並べたセンサを水平方向に走査することで熱画像を生成し、これに画像処理を加える。この結果、低コストが求められる空気調和機において、安価な人物検知を可能としている。この人物検知機能を用いることで、人に積極的に空気を当てる、当てないという空調制御が可能である。しかし、より快適性の高い空気調和機においては、人の顔への直接風を避ける機能、冬期に足元を暖める機能などが求められ、人の部位検知が可能なより高精度の人物検知が必要である。【０００５】
背景技術において垂直方向に並べられたサーモパイルの数を増やすことで、この高精度の人物検知は実現可能である。しかし、この素子数の増大による取得データの増大に伴い、データを蓄積、処理するためのメモリー容量の増大と、それを処理するためのＣＰＵ能力の強化とが必要となり、センサの大幅なコストアップを生じるという問題がある。【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、メモリー容量の増大やＣＰＵ能力の強化を必要とすることなく、高精度の人物検知を可能とする熱画像センサ及び空気調和機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明における熱画像センサ及び空気調和機は、所定方向に配列される画素毎に温度データを取得する熱画像取得部を所定方向と垂直な方向に１ステップ単位で走査し、各ステップで取得した１次元の熱画像を合成して２次元の熱画像を取得する熱画像センサであって、有効画素として熱画像取得部が備える全画素から直前のステップで選択された検知有効画素の位置を出力する有効画素出力部と、１ステップの走査を行って有効画素の温度データを取得する走査部と、人が存在する可能性を表す人らしさと温度データとの関係を用いて有効画素に対して人らしさを求める人らしさ生成部と、有効画素からの各画素の相対位置と人らしさとから全画素に対して重み値を生成する画素重み算出部と、重み値が大きい順に全画素から次のステップで使用される検知有効画素を選択する全画素ソート部とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、メモリー容量の増大やＣＰＵ能力の強化を必要とすることなく、高精度の人物検知が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１による熱画像センサを搭載する空気調和機の全体構成の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１による熱画像センサの構成の一例を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１による熱画像取得部において２次元の熱画像を取得する基本動作を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１による制御部の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１による均等配置部で決定される有効画素を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１による間引き走査部で得られる熱画像を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１による人らしさ関数記憶部に記憶される人らしさ関数の一例である。
【図８】本発明の実施の形態１による人らしさ算出部で求められる人らしさｓを説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態１による人らしさマップＤの構成例を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態１による重み関数ｗ（ｘ）の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１による画素重みマップＷを説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態１による動的有効画素配置を視覚的に説明するためのイメージ図である。
【図１３】本発明の実施の形態２による熱画像センサが備える制御部の動作を説明するための図である。
【図１４】本発明の実施の形態２による事前全体画素マップ記憶部が記憶する事前全体画素マップの一例を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態２による事前全体画素重みマップＷ２の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による熱画像センサを搭載する空気調和機の全体構成の一例を示す説明図である。空気調和機１は、室内機１２および室外機１３で構成される。また、室内機１２は熱画像センサ１１を備える。
【００１１】
図２は、熱画像センサ１１の構成の一例を示す説明図である。熱画像センサ１１は、熱画像取得部１０と制御部１４を備える。熱画像取得部１０は、例えば垂直方向に配置されたサーモパイルを備え、１次元の熱画像を取得可能である。図に示す例では、Ｎ画素（Ｎは自然数）の１次元の熱画像を取得できる。この鉛直状センサを左から右、右から左へと一定周期で走査することで、部屋の熱画像を２次元画像として取得する。制御部１４は、走査を含む熱画像取得部１０における熱画像の取得を制御する。熱画像取得部１０における各画素の位置は、図に示すように上から下方向に定義し、一番上の画素の位置を１、一番下の画素の位置をＮとする。なお、本実施の形態において、所定方向として上下方向に画素が配列された熱画像取得部１０を所定方向と垂直な左右方向に走査する場合について説明するが、これに限定されるものではなく、例えば左右方向に画素が配列され、上下方向に走査するように構成することもできる。
【００１２】
図３は、熱画像取得部１０において２次元の熱画像を取得する基本動作を説明する図である。熱画像取得部１０では、垂直方向の１次元の熱画像である垂直方向熱画像２１が時分割で取得される。熱画像を取得する位置を水平方向に走査し、各位置で取得した熱画像を合成することで部屋全体の２次元の熱画像である全体部屋熱画像２２を生成する。例えば、時間ｔ０では、垂直方向熱画像２１ａが垂直方向熱画像２１として取得される。また、時間ｔ１では、垂直方向熱画像２１ｂが垂直方向熱画像２１として取得される。また、時間ｔｎでは、垂直方向熱画像２１ｎが垂直方向熱画像２１として取得される。熱画像取得部１０は、熱画像を取得する位置を左右に走査し、それぞれの水平位置で垂直方向熱画像２１を取得する。熱画像取得部１０は、取得した複数の垂直方向熱画像２１を合成して、全体部屋熱画像２２を生成する。水平方向の走査は、例えばサーモパイルをステッピングモータで駆動することで実現できる。
【００１３】
図４は、制御部１４の動作を説明するための図である。制御部１４は、均等配置部１１１において、熱画像取得部１０が備える垂直方向の全画素から、空気調和機１において許容される使用リソース（＝使用可能な画素数）に応じて、熱画像の取得に使用する有効画素を決定し、各有効画素を特定するための有効画素インデックスｉを生成する。ここで、有効画素の数は全画素の数より少なくなる。有効画素インデックスｉに対応する有効画素の位置ｘｉは、熱画像取得部１０が備える全画素数をＮｓ、決定された有効画素の数をＮｍａｘとした時に、下記の式（１）で求められる。この時、有効画素インデックスｉは１からＮｍａｘの整数となる。
【００１４】
【数１】
2015029378.tif 000003
【００１５】
図５は、均等配置部１１１で決定される有効画素を説明するための図である。図において、四角はそれぞれ画素を表している。また、図において、有効画素をＰｅで表しグレイで塗りつぶしている。さらに、図に示すＳ１は、熱画像を取得する際の走査方向を表す。図の例では、熱画像取得部１０が備える全画素数は、有効画素数の２倍となっている。この均等配置された有効画素インデックスｉに対応する有効画素を初期有効画素、初期有効画素の位置ｘｉを初期有効画素位置とする。均等配置部１１１は、有効画素インデックスおよび初期有効画素位置を出力する。
【００１６】
なお、本実施の形態において、均等配置部１１１は初期有効画素の配置を決定する初期配置部として機能する。初期有効画素は均等配置部１１１において全画素に均等に配置されるものとしたが、必ずしも完全に均等である必要はなく、人が検知される可能性が高いと思われる領域に多く配置されるような初期配置としてもよい。
【００１７】
次に、有効画素選択部１１２は、有効画素選択フラグの値が０の場合には、均等配置部１１１で決定された初期有効画素位置を選択して出力する。有効画素選択フラグの値が１の場合には、後に説明する有効画素決定部１５２で決定された検知有効画素位置を選択して出力する。有効画素選択フラグの初期設定時の値は０であり、最初の動作では均等配置部１１１で決定された初期有効画素位置が選択される。均等配置部１１１及び有効画素選択部１１２が、全画素から選択された有効画素の位置を出力する有効画素出力部１１０として動作する。
【００１８】
走査部である間引き走査部１２０は、有効画素選択部１１２で選択された有効画素位置で定義された有効画素のみを使って、左右方向の１ステップの熱画像走査を行い、有効画素の温度データを取得する。熱画像走査の最小単位を１ステップとし、熱画像を取得する位置を１ステップ分変化させ、熱画像を取得する。水平方向の１ステップの熱画像走査を終えると、各有効画素が取得した温度データである１次元の熱画像が得られる。
【００１９】
図６は、間引き走査部１２０で得られる熱画像を説明するための図である。熱画像は有効画素インデックスｉと対応する各有効画素で得られた温度データＤｔで構成される。温度データＤｔは、例えば、摂氏度で表される。間引き走査部１２０で得られる熱画像の画素数はＮｍａｘとなる。
【００２０】
人らしさ関数記憶部１３１は、予め設定される人らしさ関数を記憶する。人らしさ算出部１３２は、人らしさ関数を使って間引き走査部１２０で取得された熱画像の各有効画素の値を人らしさｓに変換する。人らしさ関数記憶部１３１及び人らしさ算出部１３２が、有効画素に対して人らしさを求める人らしさ生成部１３０として動作する。
【００２１】
図７は、人らしさ関数記憶部１３１に記憶される人らしさ関数の一例である。人らしさ関数は、取得した温度データＤｔと人らしさｓの関係を表す。人らしさとは、対応する画素の位置に人物が存在する可能性を見積もるための指標であり、０から１の範囲で値が大きいほど人物が存在する可能性が高くなるように設定する。人の輻射熱は、計測部位にもよるが、およそ２７度近辺である。ただし、有効画素の部分的な領域のみに人物が存在する場合、また着衣により輻射熱の減衰が起きる場合を考慮し、低温度側でも人らしさを持つように設定する。なお、人らしさ関数は、数式によって定義することもでき、テーブル形式で定義することもできる。図７において、Ｐ１は人物が存在する画素であり、Ｐ２は画素中の一部にのみ人物が存在する画素である。Ｐ２は部分適合画素と呼ばれ、人らしさｓは、画素中に人物が占める割合によって決まり、０と１との間の値となる。
【００２２】
図８は、人らしさ算出部１３２で求められる人らしさｓを説明するための図である。人らしさｓは、有効画素インデックスｉに対応付けられて生成される。なお、図８で示す人らしさｓは、図６の熱画像に図７の人らしさ関数を適用した場合の例である。
【００２３】
人らしさ関数を用いて得られた各有効画素の人らしさｓは、人らしさ評価部１４１において、人らしさの閾値ｔｈ１を用いた値の大小判断により人の有無を示す人フラグｆ（ｉ）が計算される。人らしさｓが閾値ｔｈ１より大きい場合は人がいると判断し１、閾値ｔｈ１より小さい場合は人がいないとして０という人フラグｆ（ｉ）が算出される。人らしさマップ生成部１４２では、有効画素インデックスｉと人フラグｆ（ｉ）とからなる人らしさマップＤが生成される。
【００２４】
図９は、人らしさマップＤの構成例を説明するための図である。人らしさマップＤは、有効画素インデックスｉとその有効画素における人フラグｆ（ｉ）を対応付ける構成となる。なお、図９で示す人らしさマップＤは、図８の人らしさｓに対して、人らしさの閾値ｔｈ１を０．３とした場合の例である。人らしさの閾値ｔｈ１は設計の際に決定する値であり、実験などによって適宜決定される値である。空気調和機において複数の運転モードを設け、運転モード毎に違う値を用いることもできる。これにより人を検知する特性を運転モード毎に変えることができる。
【００２５】
なお、本実施の形態において人らしさマップＤは、有効画素インデックスｉとその有効画素における人フラグｆ（ｉ）を対応付ける構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば、有効画素インデックスｉとその有効画素における人らしさｓを対応付ける構成とすることもできる。この場合には、対応する有効画素に人が存在する可能性が２値ではなく、より多段階の値で表されることになる。また、この場合には、人らしさ評価部１４１における人フラグｆ（ｉ）を算出する処理は不要となる。すなわち、人らしさマップＤは、有効画素のそれぞれにおいて人が存在する可能性を数値的に表すものであればよい。
【００２６】
次に、画素重みマップ生成部１４３は、式（２）で定義される重み関数ｗ（ｘ）、有効画素インデックスｉ、有効画素インデックスｉに対応する有効画素の位置ｘｉ及び人フラグｆ（ｉ）とから式（３）で重み値ｇ（ｘ）を求め、画素位置ｘと当該画素位置の重み値ｇ（ｘ）とからなる画素重みマップＷを生成する。式（３）によって、有効画素のみに対して求められた人フラグから、有効画素以外も含む全画素に対して重み値を生成している。
【００２７】
【数２】
2015029378.tif 000004
【００２８】
【数３】
2015029378.tif 000005
【００２９】
図１０は、重み関数ｗ（ｘ）の一例を示す図である。重み関数ｗ（ｘ）は、基準となる画素位置からの相対的な画素位置ｘにおける重み係数を規定しており、基準となる画素位置から遠くなるほど重み係数は小さくなる。なお、式（３）では、有効画素の位置ｘｉを基準とした相対的な画素位置を（ｘ−ｘｉ）で表している。
【００３０】
図１１は、画素重みマップＷを説明するための図である。画素重みマップＷは、熱画像取得部１０が備える全画素の画素位置ｘとその画素位置における重み値ｇ（ｘ）を対応付ける構成となっている。
【００３１】
以上、人らしさ評価部１４１、人らしさマップ生成部１４２、及び画素重みマップ生成部１４３が、有効画素からの各画素の位置と人らしさとから全画素に対して重み値を生成する画素重み算出部１４０として機能する。
【００３２】
マップソート部１５１は、画素重みマップＷにおける重み値ｇ（ｘ）の総和と所定の閾値ｔｈ２との大小を比較し、比較結果に応じて有効画素選択フラグの値を設定する。重み値ｇ（ｘ）の総和が閾値ｔｈ２より大きい場合には有効画素選択フラグを１とし、重み値ｇ（ｘ）の総和が閾値ｔｈ２以下の場合には有効画素選択フラグを初期設定時の値である０とする。閾値ｔｈ２は設計の際に決定する値であり、実験などによって適宜決定される値である。空気調和機において複数の運転モードを設け、運転モード毎に違う値を用いることもできる。これにより人を検知する特性を運転モード毎に変えることができる。
【００３３】
また、マップソート部１５１は、画素重みマップＷを下記条件１、条件２の順の条件でソートし、有効画素マップＷ’を生成する。なお、条件２は、人の足元よりも頭部に重点を置いた検知とするためのものであるが、必須の条件ではない。条件２を加えることで、風に対して敏感な顔や頭部をより高精度に検出可能となる。
条件１：重み値ｇ（ｘ）が大きい
条件２：画素位置ｘが小さい（上方の画素を優先する）
【００３４】
次に、有効画素決定部１５２は、有効画素マップＷ’を用いて使用可能なリソースで決まる有効画素数であるＮｍａｘ個の画素を有効画素マップＷ’の並び順に選択し、これを次の走査に用いる有効画素である検知有効画素として決定し、有効画素インデックスと対応する有効画素の画素位置を出力する。
【００３５】
以上、マップソート部１５１及び有効画素決定部１５２が、重み値が大きい順に全画素から次のステップで使用される検知有効画素を選択する全画素ソート部１５０として機能する。
【００３６】
上述の通り、有効画素選択部１１２は、有効画素選択フラグの値が０の場合には、均等配置部１１１で決定された初期有効画素位置を選択して出力し、有効画素選択フラグの値が１の場合には、後に説明する有効画素決定部１５２で決定された検知有効画素位置を選択して出力する。
【００３７】
選択された画素位置の有効画素を用いて、間引き走査部１２０は次の左右方向の１ステップスキャンを行う。以降、水平走査が左右いずれかの端に達するまで、人らしさ算出部１３２、人らしさ評価部１４１、人らしさマップ生成部１４２、画素重みマップ生成部１４３、マップソート部１５１、有効画素決定部１５２の処理を繰り返す。水平走査が左右いずれかの端に達すると、制御部１４は有効画素選択フラグを初期設定時の値である０に設定し、均等配置部１１１からの動作を再度開始する。この際、走査を行う位置も一旦リセットされる。
【００３８】
このように人がいる可能性の高い画素位置に優先して画素を振り分けることで、人のいるところに集中した動的有効画素配置を行う。水平走査が左右いずれかの端に達すると、人がいる可能性の高い画素位置に優先して画素を振り分けられた２次元の熱画像が生成される。
【００３９】
なお、水平走査が左右いずれかの端に達した後に、その位置から続けて逆方向に水平走査を行う場合、例えば右方向への水平走査の後に右端から左方向への水平走査を続けるような場合には、走査する位置は近接しているので、最初の１ステップの走査時に有効画素選択フラグを必ずしも初期設定時の値である０に設定する必要はない。一方、水平走査が左右いずれかの端に達した後に、走査位置を一旦リセットしてから同方向に水平走査を行う場合、例えば右方向への水平走査の後に走査位置を一旦左端に戻してから右方向への水平走査を再開するような場合には、走査する位置は近接しないので、最初の１ステップの走査時に有効画素選択フラグを初期設定時の値である０に設定することが望ましい。本実施の形態の熱画像センサでは、水平走査が左右いずれかの端に達した後に、走査位置を一旦リセットしてから同方向に水平走査を行う構成としたが、これに限定されるものではない。
【００４０】
図１２は、動的有効画素配置を視覚的に説明するためのイメージ図である。図において、四角は画素を表し、そのうちグレイで塗りつぶされた画素が動的に割り当てられた有効画素を表す。図のように人がいる可能性の高い領域に多くの有効画素を割り当てるため、分解能の高い熱画像の取得が可能となり、部位検知まで可能な高精度の人検知が可能となる。以上のように動的有効画素配置による熱画像が熱画像センサから得られる。なお、得られた熱画像において、有効画素以外の画素については温度データが取得されていないので、予め決められた値とすることによって、有効画素で取得された温度データと識別可能とすることができる。
【００４１】
本実施の形態の熱画像センサは、水平走査の最初の１ステップ走査時には、使用可能なリソースから決まる使用可能な画素数に応じて、垂直方向で全画素から均等に間引いた有効画素を決めておき、この有効画素のみを用いて熱画像の垂直方向の１ステップのデータ取得を行う。熱画像センサは、別途、人の輻射熱モデルに基づく温度データと人らしさを対応付けたデータベースである人らしさ関数記憶部を有しており、水平方向の１ステップ走査が終了した際に、有効画素の検出温度データから人らしさを算出し、その人らしさを閾値処理することで、有効画素位置に人がいるかどうかを判定し、人のいる部分に多くの有効画素が含まれるように重み付けを行い、有効画素の再配置を行って次のステップで使用する。
【００４２】
この結果、トータルで用いる有効画素数を一定に保ったままで、人がいる可能性の高い領域に動的に有効な画素を多く割り当てられるので、低画素時と同様のリソースで、高精度の人検知が可能となる。本熱画像センサを適用することにより、例えば人の顔や手足の位置などが検出でき、人の顔を避けて送風したり、足元を重点的に暖めたりするなどの機能を有する空気調和機が実現可能となる。
【００４３】
以上のように、この発明における熱画像センサ及び空気調和機は、上下方向に配列される画素毎に温度データを取得する熱画像取得部を左右方向に１ステップ単位で走査し、各ステップで取得した１次元の熱画像を合成して２次元の熱画像を取得する熱画像センサであって、有効画素として熱画像取得部が備える全画素から直前のステップで選択された検知有効画素の位置を出力する有効画素出力部と、１ステップの走査を行って有効画素の温度データを取得する走査部と、人が存在する可能性を表す人らしさと温度データとの関係を用いて有効画素に対して人らしさを求める人らしさ生成部と、有効画素からの各画素の相対位置と人らしさとから全画素に対して重み値を生成する画素重み算出部と、重み値が大きい順に全画素から次のステップで使用される検知有効画素を選択する全画素ソート部とを備えるので、メモリー容量の増大やＣＰＵ能力の強化を必要とすることなく、高精度の人物検知が可能となる。
【００４４】
実施の形態２
図１３は、本発明の実施の形態２による熱画像センサが備える制御部１４の動作を説明するための図であり、画素重みマップ生成部１４３の動作と、事前全体画素マップ記憶部１６１及び事前全体画素重みマップ生成部１６２からなる事前重み係数生成部１６０を有する点が実施の形態１におけるものと異なる。なお、本実施の形態の熱画像センサの構成は、前記実施の形態１におけるものと同様であり、熱画像取得部１０と制御部１４を備える。熱画像取得部１０は、前記実施の形態１におけるものと同様である。
【００４５】
図１４は、事前全体画素マップ記憶部１６１が記憶する事前全体画素マップの一例を示す図である。事前全体画素マップＭは、最新の左右方向の片道走査が終了した時点までの所定時間において、有効画素として選択された頻度の高い画素の位置を表す２次元のマップであり、各画素の位置と画素値ｍ（ｘ，ｙ）とを対応付けたものである。有効画素として選択された頻度の高い画素はｍ（ｘ、ｙ）＝１、それ以外の画素はｍ（ｘ，ｙ）＝０の値を持つ。ここで、ｘは画素の上下方向の位置、ｙは画素の左右方向の位置である。
【００４６】
事前全体画素マップ記憶部１６１は、所定期間に各画素が有効画素として使用された回数を記憶している。この回数を所定の閾値ｔｈ３と比較することで、有効画素として選択された頻度の高い画素位置を判定し、事前全体画素マップＭを生成する。所定期間および閾値ｔｈ３は設計の際に決定する値であり、実験などによって適宜決定される値である。空気調和機において複数の運転モードを設け、運転モード毎に違う値を用いることもできる。これにより人を検知する特性を運転モード毎に変えることができる。所定期間として直前の片道走査期間のみを設定する場合には、当該走査における有効画素の位置が選択頻度の高い画素位置となる。
【００４７】
事前全体画素重みマップ生成部１６２は、事前全体画素マップＭを用いて、式（４）で事前重み係数ｇ２（ｘ，ｙ）を求め、画素位置と当該画素位置の事前重み係数ｇ２（ｘ，ｙ）とからなる事前全体画素重みマップＷ２を計算する。
【００４８】
【数４】
2015029378.tif 000006
【００４９】
図１５は、事前全体画素重みマップＷ２の一例を示す図である。事前全体画素重みマップＷ２は、各画素の位置に対応付けて１または０．５の値を持つ２次元のマップである。以上、事前全体画素マップ記憶部１６１及び事前全体画素重みマップ生成部１６２が、過去の所定期間に有効画素として選択された頻度の高い画素ほど大きな値となる事前重み係数を生成する事前重み係数生成部１６０として動作する。
【００５０】
画素重みマップ生成部１４３は、上述の実施の形態１におけるものと同様に、左右方向の各走査位置ｙ０において上下方向の全画素に対する重み値ｇ（ｘ）を生成する。さらに、重み値ｇ（ｘ）と走査位置ｙ０における事前重み係数ｇ２（ｘ，ｙ０）を用いて、下記の式（５）で新たな重み値ｇ３（ｘ）を求め、上下方向の画素位置ｘと当該画素位置の重み値ｇ３（ｘ）とからなる画素重みマップＷを生成する。以降の動作は実施の形態１におけるものと同様である。
【００５１】
【数５】
2015029378.tif 000007
【００５２】
以上のように、本実施の形態における熱画像センサ及び空気調和機は、過去の所定期間に有効画素として選択された頻度の高い画素ほど大きな値となる事前重み係数を生成する事前重み係数生成部を備え、画素重み算出部は事前重み係数も用いて重み値を生成する。過去の所定期間における有効画素の選択結果を反映して熱画像を取得する有効画素を決定することで、検出精度が更に向上するという効果が得られる。人の活動範囲には規則性がある場合が多い。例えば、リビングにソファが置かれている場合、ソファの置かれた位置には人が存在する可能性が高い。したがって、過去の選択結果の蓄積を利用することで、人がいる確率がより高い画素位置を優先して熱画像取得が可能となり、検出精度が更に向上する。また、上記実施の形態１におけるものと同様の効果も有する。
【符号の説明】
【００５３】
１  空気調和機、１０  熱画像取得部、１１  熱画像センサ、１２  室内機、１３  室外機、１４  制御部、２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｎ  垂直方向熱画像、２２  全体部屋熱画像、１１０  有効画素出力部、１１１  均等配置部、１１２  有効画素選択部、１２０  間引き走査部、１３０  人らしさ生成部、１３１  人らしさ関数記憶部、１３２  人らしさ算出部、１４０  画素重み算出部、１４１  人らしさ評価部、１４２  人らしさマップ生成部、１４３  画素重みマップ生成部、１５０  全画素ソート部、１５１  マップソート部、１５２  有効画素決定部、１６０  事前重み係数生成部、１６１  事前全体画素マップ記憶部、１６２  事前全体画素重みマップ生成部。
【図１】
2015029378.tif 000008
【図２】
2015029378.tif 000009
【図３】
2015029378.tif 000010
【図４】
2015029378.tif 000011
【図５】
2015029378.tif 000012
【図６】
2015029378.tif 000013
【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】
2015029378.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月18日(2015.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明における熱画像センサ及び空気調和機は、所定方向に配列される画素毎に温度データを取得する熱画像取得部を所定方向と垂直な方向に１ステップ単位で走査し、各ステップで取得した１次元の熱画像を合成して２次元の熱画像を取得する熱画像センサであって、有効画素として熱画像取得部が備える全画素から直前のステップで選択された検知有効画素の位置を出力する有効画素出力部と、１ステップの走査を行って有効画素の温度データを取得する走査部と、有効画素からの各画素の相対位置と温度データとに基づいて全画素に対して重み値を生成する画素重み算出部と、重み値が大きい順に全画素から次のステップで使用される検知有効画素を選択する全画素ソート部とを備えるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に配列される画素毎に温度データを取得する熱画像取得部を前記所定方向と垂直な方向に１ステップ単位で走査し、各ステップで取得した１次元の熱画像を合成して２次元の前記熱画像を取得する熱画像センサであって、
有効画素として前記熱画像取得部が備える全画素から直前のステップで選択された検知有効画素の位置を出力する有効画素出力部と、
１ステップの前記走査を行って前記有効画素の前記温度データを取得する走査部と、
前記有効画素からの各画素の相対位置と前記温度データとに基づいて前記全画素に対して重み値を生成する画素重み算出部と、
前記重み値が大きい順に前記全画素から次のステップで使用される前記検知有効画素を選択する全画素ソート部と
を備えることを特徴とする熱画像センサ。
【請求項２】
人が存在する可能性を表す指標である人らしさと前記温度データとの関係を用いて前記有効画素に対して前記人らしさを求める人らしさ生成部を備え、
前記画素重み算出部は、前記有効画素からの各画素の相対位置と前記人らしさとから前記全画素に対して重み値を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の熱画像センサ。
【請求項３】
前記人らしさ生成部は、
前記人らしさと前記温度データとの関係を表す人らしさ関数を記憶する人らしさ関数記憶部と、
前記有効画素の前記温度データと前記人らしさ関数とを用いて前記有効画素に対して前記人らしさを求める人らしさ算出部と
を備えることを特徴とする請求項２に記載の熱画像センサ。
【請求項４】
前記人らしさ関数記憶部は、
前記人らしさと前記温度データとの関係をテーブル形式で記憶する
ことを特徴とする請求項３に記載の熱画像センサ。
【請求項５】
過去の所定期間に前記有効画素として選択された頻度の高い画素ほど大きな値となる事前重み係数を生成する事前重み係数生成部を備え、
前記画素重み算出部は、
前記事前重み係数も用いて前記重み値を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱画像センサ。
【請求項６】
前記所定方向は上下方向であり、
前記全画素ソート部は、
前記重み値が同じ値の場合には、上方に位置する画素から順に選択する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱画像センサ。
【請求項７】
前記有効画素出力部は、
前記全画素から初期有効画素を所定の初期配置となるように選択する初期配置部と、
初期設定時には前記初期有効画素を有効画素として出力し、初期設定時以外には前記検知有効画素を有効画素として出力する有効画素選択部と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の熱画像センサ。
【請求項８】
前記初期配置部は、
前記初期有効画素を前記全画素中に均等に配置するように選択する均等配置部である
ことを特徴とする請求項７に記載の熱画像センサ。
【請求項９】
前記重み値の総和が所定の閾値以下の場合には、前記初期設定となることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の熱画像センサ。
【請求項１０】
前記走査の最初の１ステップの走査時には、前記初期設定となることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の熱画像センサ。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の熱画像センサを備えた空気調和機。
【国際調査報告】
2015029378.tif 000023
2015029378.tif 000024