(57)【要約】  画像認識システム２０は、居室１０１の天井１０１ａに配置されて視野方向が直下である直上視点の画像を撮像するカメラである光学検出部３０と、光学検出部３０が撮像した画像データに対して画像認識処理を行う画像認識部２１と、を備える。光学検出部３０は、画像データにおける居室１０１の床面１０１ｂの周辺部Ｒａが画像認識処理に適した画像を撮像する。
2017022435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の動体検知に用いられる画像認識システムにおいて、
部屋の天井に配置されて視野方向が直下である直上視点の画像を撮像するカメラと、
前記カメラが撮像した画像データに対して画像認識処理を行う画像認識部と、
を備え、
前記カメラが、前記画像データにおける前記部屋の床面の周辺部が前記画像認識処理に適した画像を撮像する画像認識システム。
【請求項２】
部屋の天井に配置されて部屋の床面の全域にわたって照明するとともに床面の周辺部に向かって照明光軸が延びる照明部を備える請求項１に記載の画像認識システム。
【請求項３】
前記照明部は最大照度が得られる領域が前記カメラの直下ではない領域となるように照明する請求項２に記載の画像認識システム。
【請求項４】
部屋の床面から天井までの高さをＨとし、前記照明部から部屋の最も近い側壁までの距離をＷとし、前記照明部を通る垂線に対する照明光軸の傾斜角度をθとして、
ａｒｃｔａｎ（Ｈ／Ｗ）≦θ＜９０°の関係を有する請求項２または請求項３に記載の画像認識システム。
【請求項５】
前記照明部は床面における照度差が前記カメラに設けられた撮像素子のダイナミックレンジの１／３以内となるように照明する請求項２〜請求項４のいずれかに記載の画像認識システム。
【請求項６】
前記カメラはピント位置が調整可能なレンズを有し、
部屋の床面から天井までの高さをＤａとし、前記カメラから部屋の床面の最も遠い箇所までの距離をＤｂとし、前記カメラから前記カメラのベストピント位置までの距離をＤｐとして、Ｄａ＜Ｄｐ≦Ｄｂの関係を有する請求項１に記載の画像認識システム。
【請求項７】
前記カメラのベストピント位置が部屋の床面の周辺部に設定される請求項６に記載の画像認識システム。
【請求項８】
前記カメラの前記レンズが対角１５０°以上の画角を有する固定焦点レンズから成る請求項６または請求項７に記載の画像認識システム。
【請求項９】
近赤外線の光を照射する照明部を備える請求項６〜請求項８のいずれかに記載の画像認識システム。
【請求項１０】
前記カメラはモノクロの撮像素子を備える請求項６〜請求項９のいずれかに記載の画像認識システム。
【請求項１１】
前記カメラは赤外線カットフィルタが除去されたカラーの撮像素子を備える請求項６〜請求項９のいずれかに記載の画像認識システム。
【請求項１２】
前記カメラの前記レンズの光軸方向の外側に可視光カット部材を設けた請求項９〜請求項１１のいずれかに記載の画像認識システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内の動体検知に用いられる画像認識システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、介護施設や病院等で過ごす人の健康状態の異常などを検出するために見守りシステムが提案されている。介護施設や病院等で過ごす人（被介護者）は室内における転倒やベッドからの転落などの異常を起こし易い場合がある。見守りシステムはカメラで被介護者を含む室内を撮影し、画像認識によって被介護者の状態、動作を認識している。【０００３】
見守りシステムで利用される画像認識用のカメラには超広角レンズや魚眼レンズが取り付けられて天井に設置されることがある。このようなカメラは直上視点によって被介護者を含む部屋全体を死角無しで撮影できるようになっている。直上視点の画像認識用カメラに係る従来技術の一例が特許文献１に開示されている。【０００４】
特許文献１に記載された人体検知装置は部屋の天井に取り付けられて床面を撮像するカメラと被監視者の存在及び動作を検知する検知領域判断部とを備える。そして、その検知結果に基づいて被監視者が所定の領域で所定の状態にあることを認識すると、異常発生の旨の発報を行うようにしている。これにより、被監視者の様々な行動パターンに対処することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３０７２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、一般的な住居の天井高さは例えば２．４ｍである。介護施設の広さは法令で規制されており、有料老人ホームの介護居室は個室で１３ｍ2以上（１０畳相当）、特別養護老人ホームの多床室は１０．６５ｍ2、ケアハウスは２１．６ｍ2となっている。【０００７】
平均的な１０畳の部屋を想定し、部屋の天井の中央部にカメラを取り付けた場合、部屋の床面の隅までの距離は約４ｍとなる。これが最大被写体距離となり床面をカバーする画角は１２７°が必要となる。この画角を満足する超広角レンズや魚眼レンズは画角が広いために通常画像の周辺部の画質が中央部と比較して劣化し易い。さらに、直上視点カメラによって撮像した画像は画面上の周辺部が中央部よりも被写体の実距離が遠いので、同じ被写体でも小さく、暗く映るという差異が生じる。【０００８】
また、画像認識用のカメラは一般的な監視カメラやネットワークカメラとその特徴や仕様に違いがある。監視カメラやネットワークカメラの場合、人間の目にきれいに見えるということが良い画像であって重要視される。一方、画像認識用のカメラの場合、高い画像認識精度を得られる画像が重要視される。具体的に言えば、監視カメラやネットワークカメラについては画面上の中央部の画質を重視した画像が必要とされるが、画像認識用のカメラについては画面上の位置に関わらず高い認識精度が得られる画像が必要とされる。【０００９】
なお、画像認識とは形状認識であり、例えば対象物の輪郭を抽出してパターンマッチング等の手法で形状を判断するものである。画像認識精度を向上させるためには画像のコントラストやＳＮ比（signal-to-noise ratio）は高い方が望ましい。一般的に、画面上の対象物が大きい場合はコントラストやＳＮ比の影響を受け難いが、画面上の対象物が小さくなるとコントラストやＳＮ比の影響が大きくなって認識精度が低下し易い。【００１０】
撮像に係る照明に関して、一般的な監視カメラは通常狭い視野角で視野を確保できて目立ち難い天井の角部に設置されるため、照明がカメラの光軸中心に配光されるものが多い。しかしながらこの場合、カメラの下方に死角が生じる。【００１１】
これに対して、直上視点の画像認識用カメラにおいては、照明にも超広角が求められる。この場合、拡散光源若しくはそれに近い光源を用いることになるが、照度は部屋の周辺部に向かうに従ってｃｏｓ４乗則で低下する。その結果、直上視点の画像認識用カメラが撮像した画像の周辺部においてノイズが増加し、輪郭抽出が適正ではなくなり、認識精度が低下するといった課題があった。【００１２】
また、カメラのピントに関して、一般的な監視カメラやネットワークカメラの合焦範囲は０．５ｍ程度の距離から無限大の場合が多く、近距離から遠距離にかけての広範囲でピントが合っていることが望まれる。そして、ベストピント位置は１ｍ程度の距離に設定されているものが多い。【００１３】
これに対して、直上視点の画像認識用カメラの場合、前述のように撮像した画像の中央部から周辺部へ向かうに従って被写体が小さくなり、より暗く映る。その結果、直上視点の画像認識用カメラが撮像した画像の中央部よりも外側の領域において好適にピントを合わさなければ画像の周辺部でコントラストが低下し、輪郭抽出が適正ではなくなり、認識精度が低下するといった課題があった。【００１４】
このようにして直上視点の画像認識用カメラにおいては、画面上の周辺部が中央部と比較して小さく、暗く映るという点を考慮して照明の配光及びカメラのピントについても配慮する必要があるが、特許文献１に記載の従来技術では照明の配光及びカメラのピントについて十分な配慮がなされていない。【００１５】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、室内の動体検知に用いられる画像認識システムにおいて、照明の配光について工夫を凝らして画像認識精度を向上させることが可能な画像認識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】
【００１６】
上記の課題を解決するため、本発明は室内の動体検知に用いられる画像認識システムにおいて、部屋の天井に配置されて視野方向が直下である直上視点の画像を撮像するカメラと、前記カメラが撮像した画像データに対して画像認識処理を行う画像認識部と、を備え、前記カメラが、前記画像データにおける前記部屋の床面の周辺部が前記画像認識処理に適した画像を撮像する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、直上視点の画像の中央部において認識対象物を比較的大きく映すことができ、形状認識が容易である。さらに、直上視点の画像の周辺部において比較的小さく映る認識対象物の形状認識精度を向上させることができる。したがって、直上視点の画像に対してその全体として画像認識精度を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像認識システムの適用例である見守りシステムの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る画像認識システムを搭載した動体検知装置が配置された室内の斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る画像認識システムを搭載した動体検知装置のブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る画像認識システムのブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る画像認識システムが撮像した画像を示す説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る画像認識システムの照明の配光を示す室内の斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る画像認識システムの照明の配光を示す室内の斜視図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る画像認識システムのブロック図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る画像認識システムが撮像した画像を示す説明図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る画像認識システムの光学検出部のベストピント位置を示す室内の斜視図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る画像認識システムの認識対象物存在範囲、合焦範囲及びベストピント位置の関係を示す説明図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る画像認識システムが撮像した画像を示す説明図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る画像認識システムの光学検出部のベストピント位置を示す室内の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
最初に、本発明の第１実施形態に係る画像認識システムの適用例である見守りシステムの構成について、図１〜図３を用いて説明する。図１は見守りシステムの概略構成図である。図２及び図３は画像認識システムを搭載した動体検知装置が配置された室内の斜視図及び動体検知装置のブロック図である。
【００２１】
見守りシステム１は、例えば図１に示すように介護施設に設置される。介護施設は例えばスタッフステーション１００、居室１０１及び有線ＬＡＮ（Local Area Network）３００を備える。なお、図１に示した居室１０１は２室であるが、さらに多くの居室を備えていても良い。
【００２２】
スタッフステーション１００は介護施設で過ごす被介護者の生活をサポートする介護者の所謂詰め所である。
【００２３】
居室１０１には被介護者が使用するベッド１０２が設置される。なお、図１に示した居室１０１には各々ベッド１０２が１台設置されているが、居室１０１に被介護者が二人以上入居する場合、被介護者各々に対応する複数のベッド１０２が設置される。
【００２４】
有線ＬＡＮ３００はスタッフステーション１００と居室１０１との間の通信のために設置されている。なお有線ＬＡＮ３００に代えて無線ＬＡＮが設置されている場合もある。
【００２５】
見守りシステム１はサーバ装置２及び動体検知装置１０を備える。
【００２６】
サーバ装置２はスタッフステーション１００に設置され、有線ＬＡＮ３００に通信可能に接続される。サーバ装置２はリモートで制御することも可能である。サーバ装置２は動体検知装置１０から各種信号を受信してその信号処理を行い、施設の介護者、看護者に被介護者の健康状態等を報知する。サーバ装置２は報知部の例として表示部５を備える。
【００２７】
表示部５は例えばディスプレイなどといったコンピュータで使用される表示装置から成る。表示部５は動体検知装置１０から受信した居室１０１の室内画像や被介護者の生体情報などを表示する。なお、表示部５は介護者が所有してサーバ装置２にリンクする携帯端末等の表示装置であっても良い。
【００２８】
動体検知装置１０は、図１及び図２に示すように各居室１０１の天井部１０１ａに設置され、有線ＬＡＮ３００に通信可能に接続される。動体検知装置１０は、図３に示すように画像認識システム２０、電波検出部１１及び主制御部１２を備える。
【００２９】
画像認識システム２０は映像により被介護者の状態を検出するための光学検出部３０、画像認識部２１及び照明部２２を備える。画像認識部２１は主制御部１２に属する構成としているが、主制御部１２と別個の構成としても良い。画像認識システム２０の詳細については後述する。
【００３０】
電波検出部１１は電波を放射及び受信して被介護者の生体情報を個別に検出するためのマイクロ波ドップラーセンサによって構成される。電波検出部１１は不図示の放射部及び受信部を備え、例えば２４ＧＨｚ帯のマイクロ波を各居室のベッドに向けて放射し、被介護者で反射したドップラーシフトした反射波を受信する。電波検出部１１はその反射波から被介護者の呼吸状態や心拍数を検出する。
【００３１】
主制御部１２は不図示の演算部や記憶部、その他の電子部品で構成され、記憶部等に予め記憶、入力されたプログラム、データに基づき、画像認識システム２０及び電波検出部１１から情報を得るとともにそれら構成要素の動作を制御して被介護者の状態の検出に係る画像処理や信号処理を実現する。主制御部１２は情報処理部１３及びインタフェース部１４を備える。
【００３２】
情報処理部１３には画像認識システム２０及び電波検出部１１からの出力が入力される。情報処理部１３は画像認識システム２０から受信した形状データに対して情報処理を実行し、映像から被介護者の状態を検出する。情報処理部１３は電波検出部１１から受信したマイクロ波データに対して信号処理を実行し、マイクロ波から被介護者の状態を検出する。
【００３３】
インタフェース部１４には有線ＬＡＮ３００のネットワークケーブル（不図示）が電気的に接続される。動体検知装置１０が映像やマイクロ波に基づき検出した被介護者の状態に係る情報はインタフェース部１４及び有線ＬＡＮ３００を介して管理サーバ２に送信される。なお、管理サーバ２は動体検知装置１０から受信した被介護者の状態に係る情報を自身が有する表示部５に表示したり、介護者が所有する携帯端末等（不図示）に送信したりする。
【００３４】
続いて、画像認識システム２０の詳細な構成を、図３に加えて図４〜図６を用いて説明する。図４は画像認識システム２０のブロック図である。図５は画像認識システム２０が撮像した画像を示す説明図である。図６は画像認識システム２０の照明の配光を示す室内の斜視図である。
【００３５】
画像認識システム２０は、図４に示す光学検出部３０、画像認識部２１及び照明部２２を備える。
【００３６】
光学検出部３０は映像により被介護者の状態を検出するためのカメラによって構成される。光学検出部３０は居室１０１の天井１０１ａの中央部に配置されて視野方向が直下である直上視点の画像（図５参照）を撮像し、被介護者の起床や離床、転倒などを映像によって検出する。光学検出部３０はレンズ３１、撮像部３２、ＡＤ変換部３３、画像処理部３４及び制御演算部３５を備える。
【００３７】
レンズ３１は例えば一般的な超広角レンズや魚眼レンズから成る。レンズ３１は例えば固定焦点レンズであり、対角画角が１５０°以上の超広角レンズから成る。これにより、図５に示すように居室１０１の全体を撮影することが可能である。
【００３８】
撮像部３２は例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサといった撮像素子から成る。撮像部３２は真っ暗な環境でも被介護者の状態が映像として検出できるようにＩＲカットフィルタが除去されている。撮像部３２が出力する信号はＡＤ変換部３３に入力される。
【００３９】
ＡＤ変換部３３は撮像部３２が撮像した画像のアナログの画像信号を受信する。そして、ＡＤ変換部３３はそのアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。ＡＤ変換部３３が出力するデジタル画像信号は画像処理部３４に入力される。
【００４０】
画像処理部３４はＡＤ変換部３３が変換したデジタル画像信号を受信する。そして、画像処理部３４はそのデジタル画像信号に関して、例えば黒補正やノイズ補正、色補間、ホワイトバランスなどの画像処理を実行する。画像処理部３４が出力する画像処理後の信号は画像認識部２１に入力される。
【００４１】
制御演算部３５は撮像部３２の制御に関する例えばＡＥ（Automatic Exposure）などの演算を実行するとともに、撮像部３２に対して露光時間やゲインなどの制御を実行する。また、照明部２２に対しても好適な光量設定や配光設定などの演算を実行するとともに、制御を実行する。
【００４２】
画像認識部２１は画像処理部３４が画像処理を実行した後の信号を受信する。そして、画像認識部２１は例えば対象物の輪郭を抽出してパターンマッチング等の手法で形状を認識する画像認識処理を実行する。画像認識部２１が認識した形状データは情報処理部１３に送られ、その形状データに基づいて被介護者の状態が検出される。
【００４３】
照明部２２は例えば近赤外線光のＬＥＤ（Light Emitting Diode）等から成り、光学検出部３０に隣接して配置される。照明部２２は光の照射方向が異なる複数が設けられる。これにより、照明部２２は居室１０１の天井１０１ａの中央部に配置されて居室１０１の室内を照明する。
【００４４】
そして、照明部２２は、図５及び図６に示すように居室１０１の床面１０１ｂの全域にわたって照明するとともに床面１０１ｂの周辺部Ｒａに向かって照明光軸２２ｘが延びる。なお、床面１０１ｂの周辺部Ｒａは図５及び図６に示した領域に限定されるわけではなく、さらに広い領域であっても良い。言い換えれば、照明部２２は最大照度が得られる領域が光学検出部３０の直下、すなわち床面１０１ｂの中央部Ｒｃではない領域となるように照明する。
【００４５】
ここで、照明による光量が比較的少ない場合、撮像素子のダイナミックレンジは狭くなる虞がある。一方、照明による光量が居室１０１の床面１０１ｂで適正であったとしても、１０畳相当の広さの居室１０１の場合、ベッド１０２の高さにおいて照度が必要以上に高くなってノイズの影響を受け易くなる可能性がある。
【００４６】
このような理由により、照明部２２は床面１０１ｂにおける照度差が撮像部３２を構成する撮像素子のダイナミックレンジの１／３以内となるように照明する。一般的なＣＭＯＳイメージセンサのダイナミックレンジが６０ｄＢ程度であるとすると、床面１０１ｂのすべての領域に対する明暗差がダイナミックレンジの中間の２０ｄＢに入ることが望ましい。すなわち、床面１０１ｂのすべての領域に対する明暗差が、ノイズが発生し易いとされる撮像素子のダイナミックレンジの上側の１／３の範囲と下側の１／３の範囲とに入らないようにすることが望ましい。
【００４７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る画像認識システムについて、図７を用いて説明する。図７は画像認識システムの照明の配光を示す室内の斜視図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号または同じ名称を付してその説明を省略する場合がある。
【００４８】
第２実施形態の画像認識システム２０は、図７に示すように照明部２２が居室１０１の天井１０１ａの中央部に配置されて床面１０１ｂの全域にわたって照明するとともに床面１０１ｂの周辺部Ｒａに向かって照明光軸２２ｘが延びる。なお、照明光軸２２ｘは照明部２２が照射する光の拡がりの中心軸線を意味する。
【００４９】
そして、居室１０１の床面１０１ｂから天井１０１ａまでの高さをＨとし、照明部２２から居室１０１の最も近い側壁１０１ｃまでの距離をＷとし、照明部２２を通る垂線Ｖに対する照明光軸２２ｘの傾斜角度をθとして、ａｒｃｔａｎ（Ｈ／Ｗ）≦θ＜９０°の関係を有する。これにより、照明部２２の照明光軸２２ｘが居室１０１の側壁１０１ｃに向かって延びる場合がある。
【００５０】
以上のとおり、第１及び第２実施形態の画像認識システム２０は、居室１０１の天井１０１ａに配置されて視野方向が直下である直上視点の画像を撮像するカメラである光学検出部３０と、光学検出部３０が撮像した画像データに対して画像認識処理を行う画像認識部２１と、を備える。光学検出部３０は、画像データにおける居室１０１の床面１０１ｂの周辺部Ｒａが画像認識処理に適した画像を撮像する。床面１０１ｂの周辺部Ｒａが画像認識処理に適した画像を撮像するための具体的な構成として、画像認識システム２０は、居室１０１の天井１０１ａに配置されて居室１０１の床面１０１ｂの全域にわたって照明するとともに床面１０１ｂの周辺部Ｒａに向かって照明光軸２２ｘが延びる照明部２２を備える。
【００５１】
この構成によると、床面１０１ｂの中央部に向けて照明した場合と比較して、床面１０１ｂの中央部Ｒｃは照度が低下するが、周辺部Ｒａは照度が上昇する。直上視点の画像ではその中央部Ｒｃにおいて認識対象物が比較的大きく映るので、ノイズが多少生じても容易に形状認識が可能である。一方、直上視点の画像ではその周辺部Ｒａにおいて認識対象物が比較的小さく映るが、照度を上昇させることでノイズの発生が抑制することが可能であり、形状認識精度を向上させることができる。したがって、直上視点の画像に対してその全体として画像認識精度を向上させることが可能になる。
【００５２】
また、第１及び第２実施形態の照明部２２は最大照度が得られる領域が光学検出部３０の直下ではない領域となるように照明する。
【００５３】
この構成によると、照明部２２の照明光軸２２ｘが床面１０１ｂの周辺部Ｒａに向かって延びるようにすることができる。したがって、床面１０１ｂの周辺部Ｒａにおいて画像認識精度を向上させることが可能な構成を容易に得ることができる。
【００５４】
また、第２実施形態の画像認識システム２０は、居室１０１の床面１０１ｂから天井１０１ａまでの高さをＨとし、照明部２２から居室１０１の最も近い側壁１０１ｃまでの距離をＷとし、照明部２２を通る垂線Ｖに対する照明光軸２２ｘの傾斜角度をθとして、ａｒｃｔａｎ（Ｈ／Ｗ）≦θ＜９０°の関係を有する。
【００５５】
この構成によると、照明部２２の照明光軸２２ｘが床面１０１ｂの周辺部Ｒａである側壁１０１ｃに向かって延びるようにすることができる。したがって、床面１０１ｂの周辺部Ｒａにおいて画像認識精度を向上させることが可能な構成を容易に得ることができる。
【００５６】
また、第１及び第２実施形態の照明部２２は床面１０１ｂにおける照度差が光学検出部３０の撮像部３２を構成する撮像素子のダイナミックレンジの１／３以内となるように照明する。
【００５７】
この構成によると、撮像素子のダイナミックレンジの上側の１／３の範囲で発生し易いノイズと、下側の１／３の範囲で発生し易いノイズとを除外することができる。したがって、直上視点の画像に対してその全体として画像認識精度を向上させることが可能になる。
【００５８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る画像認識システムについて、図８〜図１１を用いて説明する。図８は画像認識システムのブロック図である。図９は画像認識システムが撮像した画像を示す説明図である。図１０は画像認識システムの光学検出部のベストピント位置を示す室内の斜視図である。図１１は画像認識システムの認識対象物存在範囲、合焦範囲及びベストピント位置の関係を示す説明図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号または同じ名称を付してその説明を省略する場合がある。
【００５９】
第３実施形態の画像認識システム２０は、図８に示す光学検出部３０、画像認識部２１及び照明部２２を備える。
【００６０】
光学検出部３０は映像により被介護者の状態を検出するためのカメラによって構成される。光学検出部３０は居室１０１の天井１０１ａの中央部に配置されて視野方向が直下である直上視点の画像（図９参照）を撮像し、被介護者の起床や離床、転倒などを映像によって検出する。光学検出部３０は可視光カット部材３６、レンズ３１、撮像部３２、ＡＤ変換部３３、画像処理部３４及び制御演算部３５を備える。
【００６１】
可視光カット部材３６はレンズ３１の光軸方向の外側であって、光学検出部３０の筐体に設けられる。撮像部３２は可視光カット部材３６及びレンズ３１を介して室内の映像となる光を受ける。可視光カット部材３６は例えば４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の波長帯域の光を吸収して透過を阻止する可視光カットフィルタから成る。すなわち、レンズ３１には室内からの可視光線が到達しないようになっている。
【００６２】
レンズ３１は例えば一般的な超広角レンズや魚眼レンズから成る。レンズ３１は例えばピント位置が調整可能な固定焦点レンズであって、対角画角が１５０°以上の超広角レンズから成る。これにより、図９に示すように居室１０１の全体を撮像することが可能である。
【００６３】
撮像部３２は例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサといった撮像素子から成る。撮像部３２としてはモノクロの撮像素子或いはカラーの撮像素子を採用することができる。カラーの撮像素子の場合、真っ暗な環境でも被介護者の状態が映像として検出できるようにＩＲ（Infrared Rays：赤外線）カットフィルタが除去されている。
【００６４】
ここで、後述する照明部２２は近赤外線（例えば波長約８９０ｎｍ）の光を照射する。そして、可視光カット部材３６の作用により、レンズ３１には照明部２２による近赤外線が到達する。このため、レンズ３１については近赤外線に対応したピント位置が設定され、可視光線の影響を受けてピントがずれないようになっている。
【００６５】
照明部２２は例えば近赤外線光のＬＥＤ（Light Emitting Diode）等から成り、光学検出部３０に隣接して配置される。照明部２２は光の照射方向が異なる複数が設けられる。これにより、照明部２２は居室１０１の天井１０１ａの中央部に配置されて居室１０１の室内を照明する。
【００６６】
そして、画像認識システム２０のカメラである光学検出部３０は、図９及び図１０に示すように居室１０１の内部にベストピント位置Ｐを設定する。ベストピント位置Ｐについては、居室１０１の床面１０１ｂから天井１０１ａまでの高さをＤａとし、光学検出部３０から床面１０１ｂの最も遠い箇所までの距離をＤｂとし、光学検出部３０から光学検出部３０のベストピント位置Ｐまでの距離をＤｐとして、Ｄａ＜Ｄｐ≦Ｄｂの関係を有する。
【００６７】
なお、この関係は光学検出部３０からベストピント位置Ｐまでの距離Ｄｐに関するものであって、合焦範囲を規定するものではない。図１１は画像認識システム２０の認識対象物存在範囲、合焦範囲及びベストピント位置の関係の一例を表している。
【００６８】
居室１０１の床面１０１ｂから天井１０１ａまでの高さＤａが例えば２．４ｍである場合、合焦範囲は１．７５ｍ程度から無限大とすることが望ましい。そして、居室１０１の広さが例えば１０畳であって、光学検出部３０から床面１０１ｂの最も遠い箇所までの距離をＤｂが４ｍである場合、光学検出部３０からベストピント位置Ｐまでの距離Ｄｐについては、２．４ｍ＜Ｄｐ≦４ｍとなる。
【００６９】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る画像認識システムについて、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は画像認識システムが撮像した画像を示す説明図であり、図１３は画像認識システムの光学検出部のベストピント位置を示す室内の斜視図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第３実施形態と同じであるので、第３実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号または同じ名称を付してその説明を省略する場合がある。
【００７０】
第４実施形態の画像認識システム２０は、図１２及び図１３に示すようにカメラである光学検出部３０が居室１０１の床面１０１ｂの周辺部Ｒａにベストピント位置Ｐを設定する。居室１０１の広さが例えば１０畳であって、光学検出部３０から床面１０１ｂの最も遠い箇所までの距離をＤｂが４ｍである場合、光学検出部３０からベストピント位置Ｐまでの距離Ｄｐは例えば３．５ｍ〜４ｍに設定される。
【００７１】
以上のとおり、第３及び第４実施形態の画像認識システム２０は、居室１０１の天井１０１ａに配置されて視野方向が直下である直上視点の画像を撮像するカメラである光学検出部３０と、光学検出部３０が撮像した画像データに対して画像認識処理を行う画像認識部２１と、を備える。光学検出部３０は、画像データにおける居室１０１の床面１０１ｂの周辺部Ｒａが画像認識処理に適した画像を撮像する。床面１０１ｂの周辺部Ｒａが画像認識処理に適した画像を撮像するための具体的な構成として、画像認識システム２０は、光学検出部３０がピント位置が調整可能なレンズ３１を有し、居室１０１の床面１０１ｂから天井１０１ａまでの高さをＤａとし、光学検出部３０から床面１０１ｂの最も遠い箇所までの距離をＤｂとし、光学検出部３０から光学検出部３０のベストピント位置Ｐまでの距離をＤｐとして、Ｄａ＜Ｄｐ≦Ｄｂの関係を有する。
【００７２】
この構成によると、画像認識システム２０を備える動体検知装置１０を居室１０１の天井１０１ａの中央部に配置したとき、床面１０１ｂの中央部にベストピント位置Ｐを設定した場合と比較して、床面１０１ｂの中央部はピントの合焦レベルが低下するが、中央部よりも外側の領域はピントの合焦レベルが上昇する。直上視点の画像ではその中央部において認識対象物が比較的大きく映るので、ピントが多少合っていなくても形状認識が可能である。一方、直上視点の画像では中央部よりも外側の領域において認識対象物が比較的小さく映るが、ピントを好適に合わせることでコントラストが大きくなって形状認識精度を向上させることができる。したがって、直上視点の画像に対してその全体として画像認識精度を向上させることが可能になる。
【００７３】
また、第４実施形態の画像認識システム２０は、カメラである光学検出部３０のベストピント位置Ｐが居室１０１の床面１０１ｂの周辺部Ｒａに設定される。
【００７４】
この構成によると、床面１０１ｂの周辺部Ｒａにおいて認識対象物が比較的小さく映るが、ピントを好適に合わせることでコントラストが大きくなって形状認識精度を向上させることができる。したがって、直上視点の画像に対してその全体として画像認識精度を向上させることが可能になる。
【００７５】
また、第３及び第４実施形態では、光学検出部３０のレンズ３１が対角１５０°以上の画角を有する固定焦点レンズから成る。
【００７６】
この構成によると、居室１０１の全体を撮像することが可能である。したがって、認識対象物である被介護者が居室１０１のどこにいても被介護者を映像として検出することができる。
【００７７】
また、第３及び第４実施形態の画像認識システム２０は近赤外線の光を照射する照明部２２を備える。
【００７８】
この構成によると、真っ暗な環境でも被介護者の状態が映像として検出できる。
【００７９】
また、第３及び第４実施形態の画像認識システム２０の光学検出部３０は撮像部３２としてモノクロの撮像素子を備える。或いは、第３及び第４実施形態の画像認識システム２０の光学検出部３０は撮像部３２として赤外線カットフィルタが除去されたカラーの撮像素子を備える。
【００８０】
これらの構成によると、光学検出部３０の撮像部３２は可視光線と赤外線とを受光することができる。したがって、広範囲にわたる波長帯域の光に関して撮像が可能である。
【００８１】
また、第３及び第４実施形態の光学検出部３０にはレンズ３１の光軸方向の外側に可視光カット部材３６が設けられる。
【００８２】
この構成によると、レンズ３１に照明部２２による近赤外線を到達させることができる。そして、レンズ３１に関して近赤外線に対応したピント位置を設定すると、可視光線の影響を受けてピントがずれないようにすることが可能である。
【００８３】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、介護施設等で過ごす人の健康状態の異常等を検出するための室内の動体検知に用いられる画像認識システムにおいて利用可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１    見守りシステム
２    サーバ装置
１０    動体検知装置
１１    電波検出部
１２    主制御部
２０    画像認識システム
２１    画像認識部
２２    照明部
２２ｘ    照明光軸
３０    光学検出部（カメラ）
３１    レンズ
３２    撮像部（撮像素子）
３６    可視光カット部材
【図１】
2017022435.tif 000003
【図２】
2017022435.tif 000004
【図３】
2017022435.tif 000005
【図４】
2017022435.tif 000006
【図５】
2017022435.tif 000007
【図６】
2017022435.tif 000008
【図７】
2017022435.tif 000009
【図８】
2017022435.tif 000010
【図９】
2017022435.tif 000011
【図１０】
2017022435.tif 000012
【図１１】
2017022435.tif 000013
【図１２】
2017022435.tif 000014
【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年1月13日(2017.1.13)
【手続補正１】
【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】
室内の動体検知に用いられる画像認識システムにおいて、
部屋の天井に配置されて視野方向が直下である直上視点の画像を撮像するカメラと、
前記カメラが撮像した画像データに対して画像認識処理を行う画像認識部と、
部屋の天井に配置されて部屋の床面の全域にわたって照明するとともに床面の周辺部に向かって照明光軸が延びる照明部と、
を備え、
前記カメラが、前記画像データにおける前記部屋の床面の周辺部が前記画像認識処理に適した画像を撮像する画像認識システム。
【請求項２】
前記照明部は最大照度が得られる領域が前記カメラの直下ではない領域となるように照明する請求項１に記載の画像認識システム。
【請求項３】
部屋の床面から天井までの高さをＨとし、前記照明部から部屋の最も近い側壁までの距離をＷとし、前記照明部を通る垂線に対する照明光軸の傾斜角度をθとして、
ａｒｃｔａｎ（Ｈ／Ｗ）≦θ＜９０°の関係を有する請求項１または請求項２に記載の画像認識システム。
【請求項４】
前記照明部は床面における照度差が前記カメラに設けられた撮像素子のダイナミックレンジの１／３以内となるように照明する請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像認識システム。
【請求項５】
室内の動体検知に用いられる画像認識システムにおいて、
部屋の天井に配置されて視野方向が直下である直上視点の画像を撮像するカメラと、
前記カメラが撮像した画像データに対して画像認識処理を行う画像認識部と、
を備え、
前記カメラはピント位置が調整可能なレンズを有し、
部屋の床面から天井までの高さをＤａとし、前記カメラから部屋の床面の最も遠い箇所までの距離をＤｂとし、前記カメラから前記カメラのベストピント位置までの距離をＤｐとして、Ｄａ＜Ｄｐ≦Ｄｂの関係を有し、
前記カメラが、前記画像データにおける前記部屋の床面の周辺部が前記画像認識処理に適した画像を撮像する画像認識システム。
【請求項６】
前記カメラのベストピント位置が部屋の床面の周辺部に設定される請求項５に記載の画像認識システム。
【請求項７】
前記カメラの前記レンズが対角１５０°以上の画角を有する固定焦点レンズから成る請求項５または請求項６に記載の画像認識システム。
【請求項８】
近赤外線の光を照射する照明部を備える請求項５〜請求項７のいずれかに記載の画像認識システム。
【請求項９】
前記カメラはモノクロの撮像素子を備える請求項５〜請求項８のいずれかに記載の画像認識システム。
【請求項１０】
前記カメラは赤外線カットフィルタが除去されたカラーの撮像素子を備える請求項５〜請求項８のいずれかに記載の画像認識システム。
【請求項１１】
前記カメラの前記レンズの光軸方向の外側に可視光カット部材を設けた請求項８〜請求項１０のいずれかに記載の画像認識システム。
【国際調査報告】
2017022435.tif 000016
2017022435.tif 000017