(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）システム通行ゾーン（１２）内の遮断表面（１６、２６）で照射光交差点（Ａ、Ｈ）を形成する光を照射する第１の光源（１８）と第２の光源（２０）と、
（ｂ）照射光交差点（Ａ、Ｈ）から反射された光の画像（５０、５２、６４、６６）を提供するための撮像手段（２２）であって、撮像手段（２２）が、中心（２４）を有する視野を有し、かつ、
ｉ）照射光交差点（Ａ、Ｈ）の画像が、交差点（Ａ、Ｈ）と光源の間の距離がより大きくなるにつれて、撮像された視野の中心（４０）により接近し、
ｉｉ）遮断表面（１６、２６）が、撮像手段（２２）から相対的にある程度離れた距離になることに応答して、照射光交差点（Ａ、Ｈ）の画像（５０、５２、６４、６６）の偏位が生じる、
ように構成されている撮像手段（２２）、および
（ｃ）照射光交差点（Ａ、Ｈ）の画像（５０、５２、６４、６６）の偏位を検出するための偏位検出手段（８０）を備える、
表面監視のための検出システムであって、
（ｄ）前記第１の光源（１８）と前記第２の光源（２０）が、照射光交差点（Ａ、Ｈ）が連続的な、または一連の光の点によって定義される光の線として、通行ゾーン（１２）を横切って延びるように、光を照射するように構成されており、前記通行ゾーン（１２）は前記第１の光源（１８）と前記第２の光源（２０）により境界を定められ、
（ｅ）撮像手段が、画像（５０、５２、６４、６６）が、異なるプロフィルを有する、または重なっている画像の外乱を生じさせる通行ゾーン（１２）内の対象物を識別するために適した光の線の撮像されたプロフィル（６６）を提供するように構成された、少なくとも１つのカメラ（２２）を備え、
（ｆ）偏位検出手段（８０）が、遮断表面（１６、２６）を提供する対象物（２６）の、または遮断表面の特徴（１２４）の、システム（１０）に相対的で通行ゾーン（１２）を通る移動によって生じる光の線の撮像されたプロフィル（６６）の偏位（６８ａから６８ｃ）に応答し、前記偏位検出手段（８０）は前記第１の光源（１８）を通過する１つまたは複数の画像プロフィルを記憶し、前記第２の光源（２０）を通過する画像プロフィル（６６）を前記１つまたは複数の記憶された画像プロフィルと比較して前記通行ゾーン（１２）内の人体カウントを決定し、前記画像プロフィル（６６）を前記１つまたは複数の記憶された画像プロフィルと前記比較することは、前記通行ゾーン（１２）を通る画像プロフィル（６６）の移動方向も決定する、ことを特徴とする検出システム。
【請求項２】
通行ゾーンが廊下（１２）であり、かつ遮断表面が、廊下の床（１６）または廊下（１２）内の人体（２６）の表面のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の検出システム。
【請求項３】
前記第１の光源（１８）と前記第２の光源（２０）が、撮像手段（２２）の光軸（２４）に対して実質的に平行である、少なくとも１つの実質的に平面状の光のシート（１８、２０）を含む光を照射するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の検出システム。
【請求項４】
前記第１の光源（１８）と前記第２の光源（２０）が、それらの間に光軸（２４）が配置され、かつそれらに対して光軸（２４）が平行である、２つの実質的に平行な平面状の光シート（１８、２０）を含む光を照射するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の検出システム。
【請求項５】
撮像手段（２２）が、光軸を有し、かつ少なくとも１つの実質的に平面状の光のシート（１８、２０）に対して実質的に平行であり、かつ光軸および光源からの光照射の方向に対して実質的に垂直であるように整列されている、少なくとも２つのカメラの一次元アレイであることを特徴とする請求項３または４に記載の検出システム。
【請求項６】
前記第１の光源（１８）と前記第２の光源（２０）が、そのまたはそれぞれの光シート（１８、２０）の片側に沿って延びる少なくとも１つのストリップ光源であることを特徴とする請求項３または４に記載の検出システム。
【請求項７】
前記第１の光源（１８）と前記第２の光源（２０）が、点光源のアレイを備えることを特徴とする請求項６に記載の検出システム。
【請求項８】
各点光源が、１つまたは複数の光シート（１８、２０）の平面内に扇形化した光を照射するように構成された円柱レンズに関連づけられていることを特徴とする請求項７に記載の検出システム。
【請求項９】
床（１６）の上での人体の有無を監視するように構成され、遮断表面が、床（１６）上の人体（２６）の表面、または床上に人体がないときの床（１６）自体のいずれかであり、かつ撮像手段（２２）が、床（１６）の上１．６ｍから２．０ｍの範囲の高さの平面上に合焦されていることを特徴とする請求項１に記載の検出システム。
【請求項１０】
（ａ）照射光交差点（Ａ、Ｈ）が、光シート（１８または２０）の１つによって提供された第１のこのような交差点および第１の光の線（５０）であり、
（ｂ）他方の光シート（２０または１８）が、遮断表面（２６）との第２のこのような交差点（Ａ、Ｈ）および第２の光の線（５２）を提供し、
（ｃ）撮像手段（２２）が、遮断表面（１６、２６）が、画像内にそれぞれの画像線を生じさせるように構成されており、
（ｄ）画像（５０、５２、６４、６６）が、第１および第２の光の線（５０、５２）の各々のそれぞれの撮像されたプロフィル（６６）を提供し、
（ｅ）偏位検出手段（８０）が、遮断表面（２６）を提供し、かつこのような偏位を生じさせる人体（２６）の移動の方向を決定するために、１つの光シート（１８）に関連づけられた撮像されたプロフィル偏位（６８ａから６８ｃ）を、他方の光シート（２０）に関連づけられた次の撮像されたプロフィル偏位と対にするように構成され、偏位検出手段（８０）がさらに、対にされた偏位をカウントするように構成されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の検出システム。
【請求項１１】
偏位検出手段（８０）が、２つの撮像されたプロフィル（６６）が、他のこのような対よりも所定の時間間隔に近い間隔だけ離れた時間に生じる場合、２つの撮像されたプロフィル（６６）を互いに対にするように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の検出システム。
【請求項１２】
偏位検出手段（８０）が、１つの画像内の撮像されたプロフィル（６６）を次の画像内の撮像されたプロフィル（６６）と突合せを行い、それによってこのようなプロフィルを関連づけるために、パターン照合技術を適用するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の検出システム。
【請求項１３】
偏位検出手段（８０）が、撮像されたプロフィル（６６）を記録、処理およびデジタル化するように構成された画像プロセッサ（８２）と、各光シート内で生じるこのようなプロフィル（６６）の数をカウントするように構成されたカウント装置（８４）と、両方の光シートを通過する人体（２６）から生じる外乱を関連づけるように構成されたインタープリタ（８６）と、インタープリタ（８６）へデータを供給するように構成されたメモリ（８８）を備えることを特徴とする請求項１２に記載の検出システム。
【請求項１４】
遮断表面内の起伏（１２４）の有無を監視するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の検出システム。
【請求項１５】
前記表面が路面であり、前記第１の光源（１８）と前記第２の光源（２０）および撮像手段（２２）の両方が、道路車両（１１６）上に位置し、前記第１の光源（１８）と前記第２の光源（２０）が、光シート（１１８、１２０）を路面上に照射するように構成され、撮像手段（２２）が、路面内の起伏（１２４）をそれらの撮像されたプロフィル（６６）として示すように配置されることを特徴とする請求項１４に記載の検出システム。
【請求項１６】
所定の個人の存在に応答する認識手段（９２）を備え、かつ人体カウントを、認識された場合、所定の個人の組の中のある構成員と関連づけるか、そうでない場合、侵入者を記録するかのいずれかを行うシステム（１０）を提供することを特徴とする、人体カウントのための請求項１に記載の検出システム。
【請求項１７】
認識手段が、タグの存在を検出するように構成された、検出システム（１０）が各人体カウントを許可された人体または侵入者のいずれかと関連づけることを提供する無線周波数タグ付け検出システム（１０２）であることを特徴とする請求項１６に記載の検出システム。
【請求項１８】
前記第１の光源（１８）と前記第２の光源（２０）によって照射された光（１８、２０）と交差する境界表面（１６）上の人体の有無を監視するように構成され、人体（２６）が存在しないときには、境界表面（１６）が遮断表面を形成し、かつ人体（２６）が存在するときには、人体（２６）の表面が遮断表面（１６、２６）を形成する請求項１に記載の検出システムであって、光源が、少なくとも１つの実質的に平面状の光のシート（１８、２０）を備える光を照射するように構成され、かつ人体（２６）が存在するときには、撮像されたプロフィル（６６）が人体のプロフィルの偏位パターン特性であり、境界表面（１６）の撮像されたプロフィル（５０、５２）に相対的な画像成分（６８ａから６８ｃ）の垂直方向偏位（ｄｓｈｉｆｔ⊥）を含み、撮像手段の撮像平面での偏位（ｄｓｈｉｆｔ⊥）が、式
【数１】
0004644320.tif 000007
で示され、ここで、ｄ⊥が、撮像手段（２２）から人体（２６）の撮像されたプロフィル（６６）を生じさせる光シート（１８）への垂線の長さであり、ｆが、撮像手段（２２）の焦点距離であり、ｈｃが、撮像手段（２２）と境界表面（１６）との間の距離であり、ｈｂｏｄｙが、人体（２６）が光シート（１８）と交差する各点における境界表面（１６）と人体表面との距離を表すパラメータであることを特徴とする請求項１に記載の検出システム。
【請求項１９】
偏位検出手段（９０）が、撮像されたプロフィル（６６）を、遮断表面（１６、２６）を提供する単一の原因対象（２６）を各々が特徴とする保管されたプロフィルと比較するように、および複数の対象プロフィルを単一の対象プロフィルの組合せに分解するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の検出システム。
【請求項２０】
偏位検出手段（９０）が、システム通行ゾーン（１２）を通過する対象物の数によって指定された領域内の対象物数を監視するように、および、異なる画像線の偏位を関連づけることによって移動方向を推論し、光シート（１８、２０）を通過する、およびしたがって指定された領域に入るまたは出て行く対象の数を得るために複数の物体偏位パターンから単一の対象偏位パターンを分解するように構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の検出システム。
【請求項２１】
表面（１６）内の表面起伏（１２４）または表面（１６）上の対象物（２６）を検出する方法であって、
（ａ）システム通行ゾーン（１２）内の遮断表面（１６、２６）で照射光交差点（Ａ、Ｈ）を形成する光を第１の光源（１８）と第２の光源（２０）から照射することと、
（ｂ）照射光交差点（Ａ、Ｈ）から反射された光の画像（５０、５２、６４、６６）を提供するために撮像手段（２２）を使用し、撮像手段（２２）が、中心（２４）を有する視野を有し、かつ
ｉ）照射光交差点（Ａ、Ｈ）の画像が、交差点（Ａ、Ｈ）と光源の間の距離がより大きくなるにつれて、撮像された視野の中心（４０）により接近し、
ｉｉ）遮断表面（１６、２６）が、撮像手段（２２）から相対的にある程度離れた距離になることに応答して、照射光交差点（Ａ、Ｈ）の画像（５０、５２、６４、６６）の偏位が生じる
ように構成され、および
（ｃ）照射光交差点（Ａ、Ｈ）の画像（５０、５２、６４、６６）の偏位を検出することを含む方法であって、
（ｄ）照射光交差点（Ａ、Ｈ）が連続的な、または一連の光の点によって画定される光の線として、通行ゾーン（１２）を横切って延びるように、光が照射され、前記通行ゾーン（１２）は前記第１の光源（１８）と前記第２の光源（２０）により境界を定められ、
（ｅ）撮像手段が、画像（５０、５２、６４、６６）が、異なるプロフィルを有する、または重なっている画像の外乱を生じさせる通行ゾーン（１２）内の対象物を識別するために適した光の線の撮像されたプロフィル（６６）を提供するように構成された、少なくとも１つのカメラ（２２）を備え、
（ｆ）偏位の検出が、遮断表面（１６、２６）を提供する対象物（２６）の、または遮断表面の特徴（１２４）の、システム（１０）に相対的で通行ゾーン（１２）を通る移動によって生じる光の線の撮像されたプロフィル（６６）の偏位（６８ａから６８ｃ）に応答し、前記偏位の検出において、前記第１の光源（１８）を通過する１つまたは複数の画像プロフィルが記憶され、前記第２の光源（２０）を通過する画像プロフィル（６６）が前記１つまたは複数の記憶された画像プロフィルと比較されて前記通行ゾーン（１２）内の人体カウントを決定し、前記画像プロフィル（６６）を前記１つまたは複数の記憶された画像プロフィルと前記比較することは、前記通行ゾーン（１２）を通る画像プロフィル（６６）の移動方向も決定する、ことを特徴とする方法。
【請求項２２】
光の線の偏位（６８ａから６８ｃ）をその原因である照射光（１８、２０）を通過する対象物（２６）と関連づけることも含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
照射光が２つの実質的に平行な光シート（１８、２０）を含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法であって、前記方法が、
（ａ）１つの光シート（１８）に関連づけられた撮像された光の線の偏位（６８ａから６８ｃ）を、他方の光シート（２０）に関連づけられた次の撮像された光の線の偏位（６８ａから６８ｃ）と対にすること、および
（ｂ）対にされた偏位の数をカウントすることを含む方法。
【請求項２４】
遮断表面の起伏（１２４）の有無を監視するための請求項２１に記載の方法であって、
（ａ）光を照射する段階が、少なくとも１つの光シート（１８、２０）を照射することを含み、
（ｂ）前記方法が、
ｉ）撮像手段（１２２）を遮断表面に相対的に移動させること、および
ｉｉ）遮断表面位置の変化を提供する通行ゾーンを通る表面の特徴（１２４）の相対移動によって生じる撮像されたプロフィルの偏位を検出することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
遮断表面が路面であり、少なくとも１つの光シート（１１８、１２０）が、道路車両（１１６）から下向きに照射されることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
保安性の構築の問題は、技術開発によって現在注目されている重要な問題である。特定の入口又は出口を通過する人間の数又は身元を判定及び／又は管理するための自動カウント機構がよく見受けられる。これらは単純な自動回転ドアからスワイプカードアクセス及び無線周波数タグ付けシステムまで様々である。これら全ての従来技術の主な欠点は、アクセス速度が遅いことである。自動回転ドアは、移動する人間の労力をかなり必要とする点で特に問題がある。いずれのシステムも、ロック／アンロック機構が不可欠となるデフォルトアンロック式ドアで動作することはできない。スワイプカードシステムでは、このようなドア機構は故障しやすい。無線周波数タグ付けは、タグの付いていない侵入者を検出せず、従ってデフォルトアンロック式システムを維持するために使用することはできない。
より高速な通行のスループットを実現する、人間の移動を監視することができる検出システムが必要とされていることが分かる。
本発明の目的は、デフォルトアンロック式の入口及び出口箇所を通る人間の移動を、妨害することなく監視し得る検出システムを提供することである。
本発明は、遮断表面上に光を照射するように配置された光源と、照射光と遮断表面との重なり部分を選択的に撮像するように配置された撮像手段とを含む検出システムであって、撮像手段が前記光源から放射された光を感知する少なくとも一つのカメラを含み、撮像手段及び光源が、撮像手段の光軸の方向と前記光源からの光の照射方向とが平行であるか、あるいは撮像手段及び照射光の光源の反対側の遮断表面上のある位置で交差するように相互に配置されることを特徴とする検出システムを提供する。
本発明は非妨害性検出という利点を提供する。これは特定の方向から見た対象物についての遠近効果を利用し、このような照射光を遮断する対象物は、視野内の撮像された重なり部分の外向きの移動として容易に検出することができる。従って、通行の流れを妨げることなくシステムを通る対象物の移動を検出することができる。
このシステムは、好ましくは照射光と交差する境界表面上の人体の有無を監視するように配置される。これにより、人体が存在しないときには境界表面が遮断表面となり、人体が存在するときには人体表面が遮断表面となる。この場合、撮像された重なり部分は、それが境界表面から生じたものであるか、人体の表面から生じたものであるかによって異なる位置を有し、これらの位置は人体表面の境界表面からの距離によって相対的に変位している。これは、本発明を多くの状況に簡単に適用できるという利点を提供する。照射光とある表面との重なり部分を撮像し、この画像を連続的に監視することができる。画像の移動は、照射光を通過する表面上の対象物によるものとすることができる。必要な移動は、対象物自体、又は対象物を支持する水平面の運動、あるいは静止した表面及び対象物を横切る光シート及び撮像手段の移動によって与えられる可能性がある。さらに、対象物は表面から物理的に分離可能である必要はなく、本発明を使用して表面自体の構造をマップすることもできる。
照射光は、好ましくはほぼ平面の光シートの形状であり、撮像手段は、その光軸が光シートの平面からずれ、これとほぼ平行となるように配置される。これによりシステムの検出能力が向上する。従って水平面との重なり部分は、明確な画像を形成する輝線となる。この輝線のその長さに沿った任意部分を対象物が横切ると、画像の偏位が生じることになる。さらに、この線は細いので、阻止対象物の高さについての正確な情報を提供するシステムの能力が向上する。
照射光は、撮像手段の周りに配置された二つのほぼ平行な光の平面シートの形にすることもでき、撮像手段は、その光軸が光シートの平面とほぼ平行になるように配置される。これにより、光シートの外乱の連続を観察することによってシステムを通過する移動の方向を決定する能力が向上する。
撮像手段は、遮断表面と光シートの重なり部分の画像を形成するように配置することができ、この重なり部分は画像中の線として検出可能である。このシステムはこのような画像線の偏位に応答するように配置することができる。これは有用性の面で改善をもたらす。このシステムは受信したデータに応答することができ、手動解析の必要性は低下する。
このシステムは、照射された光シートと交差する境界表面上で、人体のプロフィルを監視するように配置することができる。人体が存在するときには、人体表面が遮断表面となり、画像線が人体のプロフィルの特徴を有する偏位パターンを規定する。これにより、検出システムが利用できる情報が増加し、そのより高性能の応答が可能となる。
偏位パターンは、画像線の構成要素の、線中での元の位置からの垂直方向の変位を含むことができる。撮像手段の画像平面で測定された変位（ｄshift⊥）は、式
0004644320.tif 000002
で表され、ここでｄ⊥は撮像手段から画像中の線を形成する光シートへの垂線の長さ、ｆは撮像手段の焦点距離、ｈcは撮像手段と境界表面の間の距離、ｈbodyは人体が光シートと交差する各点における人体の高さを表すパラメータとする。これにより、対象物が光シートを通過する際に観察される偏位パターンから阻止対象物のプロフィルを得る簡単な手段が提供される。
照射光は、縦に延びる通行ゾーンを横切るように向け、撮像手段が位置する境界領域から照射することができる。これにより、通行ゾーンを横切る完全な有効範囲が実現し、従ってシステムは通行ゾーンに沿って移動するいかなる対象物も検出することができる。一実施形態では、通行ゾーンは廊下にすることができ、遮断表面は廊下の床又は人体の表面となり、境界領域は廊下の天井となる。これにより、建物の指定された部屋又は領域に出入りする人間の移動を監視することができる検出システムが提供される。
撮像手段は、一つのカメラ、又は少なくとも二つのカメラの一次元アレイにすることができ、このアレイは構成要素となるカメラの光軸に対してほぼ垂直、照射光の平面に対してほぼ平行となるように調整される。単一のカメラはコスト削減という利点を提供するが、アレイは、単一のカメラの広い視野を必要とすることなく光シートの長さに沿った撮像を可能にすることになる。さらにアレイは正確なカウントの改善ももたらす。単一のカメラでは、それが視覚する一つの人体が、より近い第二の人体によって不明瞭になる可能性がある。第二の人体が第一の人体より背が高い場合には特にこれが起こる可能性が高い。このような不明瞭化の影響はいくつかのカメラを使用することによって、どの人体も少なくとも一つのカメラで撮像されることになるので、かなり克服される。
光源は、各光シートの片側に沿って縦に延びる少なくとも一つの帯状光源にすることができる。別法として、光源は各シートごとに点光源のアレイを含み、このアレイが各光シートの片側に沿って位置し、それぞれの光シートの反対側に光を照射するように配置されるようにすることもある。各点光源は円柱レンズと結合され、それによりそれぞれの光シートの平面内で扇形にした光を照射するように配置され得る。帯状光源は保安性の利点を提供する。光シートを通過する対象物はシート内でのそれらの位置に関わらず光を乱す。これにより偏位パターンから補間なしで対象物のプロフィルを得ることも可能となる。コリメートされた点光源のアレイを扇形にすることによって完全な横方向の有効範囲が可能となり、この実施態様はより費用効率がよい。扇形にしていないコリメートされたアレイは、有効な横方向の有効範囲を達成するためにより多くの光源を必要とすることになるが、不明瞭になる可能性がある問題は小さくなる。扇形にした場合には、光は、第二のより近い人体によってある人体への照射を妨げられることがある。さらに、扇形にしていないコリメートされたアレイは、本発明に関連する計算及びその光学系の実装をともに簡略にする。このようなコリメートされたアレイを用いると、照射光は、線とは対照的な一連の二次元ドットとして撮像される。各ドットの偏位の位置が分かっているので、偏位パターンの位置を突き止める際には限られた数のピクセルを探索するだけでよい。さらに、ドットはその検出の信頼性を高める二次元強度プロフィルを呈する。
撮像手段は、床上１．６ｍ〜２．０ｍの範囲内の高さに位置する平面に焦点を合わせることができる。この範囲は人間の平均的な高さであり、従ってシステムが人間の通行を検出するどのような実施態様でも、この特徴によって偏位パターンの焦点は改善される。
撮像手段は、撮像手段によって形成された画像の形状及び／又は変化に応答するデータ処理システムに接続されることが好ましい。これにより、撮像した重なり部分から受信したデータを解析し、これに反応する強力な能力を有するシステムが提供される。
データ処理システムは、画像線の偏位が発生する度にカウントして応答するように配置することができる。二つの光シートを利用する実施形態では、データ処理システムは、一つの画像線の画像中の第一位置から別の位置への偏位ともう他の画像線の後続の偏位とを関連づけて偏位を引き起こす人体の移動方向を決定するように配置され、さらにこのような一対の偏位が発生した場合にカウントして応答するように配置される。このようにして、システムは、本発明の検出システムがガードする指定領域に占める人間の計数を可能にする。これは、安全な、又はアクセスの制限された建物でシステムを使用するのに有利である。
一つの画像線の第一偏位は、ほとんどの場合、第一偏位の直後に起こる他の画像線の偏位と関連づけることができる。あるいは、一つの画像線の第一偏位は、第一偏位の後の所定の時間に最も近くで起こる他の画像線の偏位と関連づけることができる。これらの実施形態は、それらの適用分野で計算機能力を特に必要としない関連づけの方法を提供する。別法として、データ処理システムは、パターン照合技術を適用して一つの画像線における偏位パターンともう他の画像線における偏位パターンとを突き合わせ、それによりこの二つの偏位を関連づけることもある。これは、二次元の通行の流れを監視しながら精度の向上をもたらす。人体は、そのプロフィルが最初に一つの画像線で登録され、次いで他の画像線で登録されるまでカウントされない。
データ処理システムは、偏位パターンを記録、処理、及びデジタル化するように構成された画像プロセッサと、各光シート中で発生するこのような偏位パターンの数をカウントするように構成されたカウント装置と、両光シートを通過する同一の人体によって生じる外乱を関連づけるように構成されたインタープリタと、インタープリタにデータを提供するように構成されたメモリとを含む。これにより、通過する人間の数及びそのそれぞれの移動方向を監視する照射光検出装置の実装に適したデータ処理システムの簡単な例が提供される。
データ処理システムは、画像線で発生する複数の人体の偏位パターンと、単一の人体の特徴をそれぞれ有する記憶した偏位パターンとを比較し、それにより未知の偏位パターンを、重ね合わせたいくつかの単一の人体の偏位パターンに分離することができるように配置することができる。これにより、通行流量の多い状況での使用にシステムを適応させることによってフレキシビリティが向上するという利点がもたらされる。
データ処理システムは、本発明の検出システムを通過する人体の数、及び様々な画像線の偏位の関連づけによって得られる移動方向に従って指定領域内の人数を監視するように構成された更新可能な記憶手段を含み、複数の人体の偏位パターンから分離した単一の人体の偏位パターンの数は、光シートを通過する人体の数、従って指定領域に進入する、又はここから出る人体の数に等しい。これにより、制限された領域の人数を絶えず監視するという利点と、多い通行流量に適応するフレキシビリティとが組み合わされる。
さらに別の実施形態では、検出システムは、表面上の起伏の有無を監視するように配置することもできる。この実施形態では、起伏が存在しないときには、その表面が遮断表面となり、起伏が存在するときには、起伏表面が遮断表面となる。従って、撮像された重なり部分は、それが表面から生じたものであるか、起伏から生じたものであるかによって異なる位置を有し、これらの位置は、表面上の起伏の高さ又は深さに従って相対的に変位している。この実施形態は、さらに、損傷を与える起伏についての表面の検査という、別の本発明の適用分野を提供する。詳細には、表面は路面にすることもできる。光源及び撮像手段は道路車両の下側に位置し、光源は少なくとも一つの光シートとして光を路面上に照射するように配置され、撮像手段は路面の起伏を画像の偏位として示すように配置される。このようにして、過度の損傷が生じる前に修復するために道路を検査することができる。
光源は、好ましくは１μｍ未満の波長の赤外線を放射するように構成された固体光エミッタを含む。これにより保安性、利便性、及び正確性についての利点がもたらされる。照射光は肉眼では見えず、従って恒常的照明によって気が散ることはない。保安システムでは、これにより、検出を回避する手段が講じられる可能性も低下させる。さらに、このシステムは、下方の人体に当たる照射光からの良好な信号対雑音比を必要とする。これは強いコントラストを必要とし、従って周囲照明の影響を最小限に抑えることが重要となる。通常、建物の周囲照明は、１μｍ以下の波長範囲ではそれほどの赤外線強度を含まない。
人体をカウントする実施形態の検出システムは、認識システムと組み合わせ、第二検出システムとして組み込むこともできる。認識システムは、好ましくは無線周波数マーカータグを検出することによって所定の個人の存在に応答し、それにより第二検出システムが人体カウント検出システムによって記録された各カウントと、所定の複数の個人のセットの中のメンバーとを関連づける、即ち、進入を登録することを可能にするように配置される。このシステムは、目障りとなることなく保安性を提供する。これをデフォルトアンロック式のドア又はゲートに用いれば、要員の処理速度が大幅に向上する。
別の態様では、本発明は表面上を移動する対象物を検出する方法であって、
（ａ）少なくとも一つの光シートを表面上に照射する段階と、
（ｂ）照射方向とほぼ平行であって照射光からずれている光軸を有する撮像手段を介して、各光シートと表面の重なり部分を選択的に撮像する段階と、
（ｃ）各照射光シートの撮像された重なり部分の偏位を検出する段階と
を含む方法を提供する。
本発明では、特定の方向から見た遠近効果を利用する。光シートをさえぎる対象物は、視野内の撮像された重なり部分の外向きの移動として容易に検出することができる。従って、システムを通る対象物の移動の非妨害的な検出が行われる。
この方法は、
（ａ）撮像された重なり部分の各偏位と、該撮像された重なり部分を生じさせる照射光シートを通る対象物の通過とを関連づける段階と、
（ｂ）関連する光シートを通る対象物の通過によって引き起こされる偏位に従って各偏位に応答する段階と
を含み得る。
これにより、撮像された重なり部分の偏位に対して適当なシステム応答が行われるようになる。この応答はカウントの記録から複雑な信号処理ルーチンの開始まで様々になる可能性がある。従って、本発明の方法の様々な目的への適応性が向上するという有用性の面での利点が与えられる。
この方法は、
（ａ）一つの撮像された重なり部分の偏位と、他の撮像された重なり部分の後続の偏位とを関連づける段階と、
（ｂ）偏位の対の数をカウントする段階と
をさらに含み得る。
これにより、光シートが乱される順序から移動方向を決定し、阻止のカウントを保持することが可能となる。これにより、指定領域内の人数を常に監視し得るシステムが提供される。
本発明の別の態様では、表面の起伏を検出する方法は、
（ａ）少なくとも一つの光シートを表面に照射する段階と、
（ｂ）照射方向とほぼ平行であって照射光シートからずれている光軸を有する撮像手段を用いて、各光シートと表面との重なり部分を選択的に撮像する段階と、
（ｃ）各光シート及び撮像手段を表面に対して移動させる段階と、
（ｄ）各光シートと表面との撮像された重なり部分の偏位を検出する段階と
を含む。
この態様では、表面の高さの変動を監視するために遠近法で対象物を見た結果を利用する。単に起伏を検出するだけでなく、それらの構造を決定することもできる。表面のサイズは重要な問題ではなく、このシステムは、照射距離の相対変化の限界までの高さの変化を検出することができる。微細な表面の起伏を検出することもできるが、それに対応する小さな寸法の照射光はより大きな回折及び関係する微細な影響を受けることになる。さらに、得られる最小スポットサイズには本質的に限界がある。微細な実施形態ではこれを考慮する必要がある。
本発明をより完全に理解することができるように、次に添付の図面に関連してその実施形態について記載する。
第１図は、本発明の検出システムを示す概略図である。
第２図は、検出すべき対象物及びカメラを通る第１図のシステムの垂直断面図である。
第３図は、検出すべき対象物が存在しないときに第２図のカメラが生成する画像を表す図である。
第４図は、検出すべき対象物が存在するときに第２図のカメラが生成する画像を表す図である。
第５図は、本発明で使用するデータ処理システムを表す図である。
第６図は、本発明で使用する代替のデータ処理システムを表す図である。
第７図は、第二検出システムとともに使用する本発明の検出システムを示す概略図である。
第８図は、路面マッピングへの本発明の適用を示す概略図である。
第１図には、人体をカウントする実施形態として構成された本発明の検出システムが１０で示されている。検出システムは、アクセスを制限する必要のある建物の領域への入口及び／又は出口である廊下１２に位置する。廊下１２の高さはｈcであり、線１４で示す天井及び線１６で示す床を有する。検出システム１０は距離２ｄ⊥だけ離れた、下向きのカメラ２２に関して対称に配置された第一及び第二の平行な光のシート１８、２０を生成する。各光シート１８、２０は、床１６上に光を照射する天井１４に位置する光源（図示せず）によって生成される。光シート１８、２０は廊下１２を横切るように配置される。カメラ２２は天井１４に位置し、天井１４及び床１６に対して垂直に延びる光軸２４を有する。この配置は対称線２５に沿って天井１４と交差する対称面を有する。システム１０は、高さｈbodyの人体２６が光シート１８、２０のいずれかの領域内にあるか否かを検出するように配置される。人体２６が存在しないときには、第一光シート１８の薄いスライスδＬ１に沿って照射された光は床１６で反射され、レイパスＰ0をたどってカメラ２２内で画像を形成する。第一光シート１８が人体２６によってさえぎられる場合には、薄いスライスδＬ１に沿って照射された光は人体２６の頭部で反射され、レイパスＰbodyをたどってカメラ２２内で画像を形成する。ともに天井１４に位置する薄いスライスδＬ１の光源からカメラ２２までの距離は、ｄで表される。
第１図及び第２図は、一定の比率で描かれてはいない。分かりやすくするために、水平方向の寸法はいくらか誇張してある。通常は、ｄ⊥は０．１ｍ程度、ｈcは２．５ｍ程度である。
第２図は第１図の垂直断面図である。この断面は、カメラ２２、及び人体２６と交差する照射光スライスδＬ１に添ったものである。この図では、第１図に関連して既に述べた物体及び距離には同じ参照符を付している。線δＬ１は点Ａで床１６と交差し、点Ｂで天井１４と交差する。カメラの光軸２４は点Ｃで天井１４と交差し、点Ｄで床１６と交差する。点ＢとＣの間の距離はｄで表される。人体２６の最も高い点は、点Ｈで光シート１８のスライスδＬ１をさえぎる。点Ｅは、光軸２４と、点Ｈを通る天井１４と平行な平面との重なり部分に位置する。レイラインＰ0は点Ｘで線ＨＥと交差する。カメラ２２は、天井１４の平面から距離ｆだけ離れた平面に画像を形成する。この像平面は点Ｍでカメラの光軸２４と交差し、点ＮでスライスδＬ１と交差する。カメラの像平面とこの図に示す平面断面図の重なり部分を線ＮＭで示す。この線に沿って、像平面とレイパスＰbodyの交差点を点Ｋに示し、レイパスＰ0との交差点を点Ｊに示す。点Ｊはカメラの光軸点Ｍから距離ｄjの位置にあり、点Ｋから距離ｄshiftの位置にある。
第３図は、第１図の透視構成で阻止人体が存在しないときに見られる、光シート１８、２０がカメラ２２に形成する画像を示す図である。カメラの画像平面上に照射するシステムの対称線２５は、像平面を二等分する対称線４０となる。この画像は、三つの暗い長方形領域４４、４６、４８を規定する対称線４０と平行な二本の輝線５０、５２を含む。第一及び第二の輝線５０、５２は、それぞれ対称線４０の左右、距離ｄj⊥の位置にあり、それぞれ第一及び第二の光シート１８、２０の画像である。カメラ軸２４は画像の中心点５４を通る。変位線５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄは中心点５４から放射状に延び、それぞれ中断点５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄで第一輝線５０と交差する。
第４図は、第１図の透視構成で人体２６が第一光シート１８をさえぎるときに見られる、光シート１８、２０がカメラ２２に形成する画像を示す概略図である。第３図の対称線４０、中心点５４、及び変位線５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄはこの図にも示され、同じ参照符が付されている。画像の第一の面６０は第二光シート２０に対応し、第３図のそれと変わらない。画像の第二の面６２はさえぎられた第一光シート１８に対応し、これは阻止人体２６付近に第一輝線６６の歪み６４を含む。中心点５４から放射状に延びる変位線５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄは、それぞれ中断点６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄで輝線６６と交差する。
これらの図面に関連して、本発明の動作について次に説明する。このシステムの原理は、対象物（人体）がその下に現れたときに照射ビームの見かけの偏位を観察するというものである。これは、上から見た対象物についての遠近効果によって起こる。基本的な原理の概略を最初に述べ、後に実際的な細部について述べる。
再度第１図を参照すると、二つの光シート１８、２０は互いに平行であり、廊下１２の天井１４から床１６に照射される。カメラ２２は、天井の光シート１８、２０の中間に位置する。カメラの視野は、光シートの間の床領域、両光シート１８、２０と床１６との重なり部分、及び各光シート１８、２０より外側の床領域の一部分を含む。従って光シート１８、２０は、カメラ２２から斜視される。カメラ２２が形成する画像を第３図に示す。各照射光１８、２０はそれぞれ、カメラの光軸５４に対して垂直な対称線４０の左右に距離ｄj⊥だけ離れた輝線５０、５２として撮像される。従って、二つの光シート１８、２０の間の床１６の領域は、画像中に幅２ｄj⊥の中央の暗領域４４を形成する。光シート１８、２０より外側の廊下１２の領域が光シート１８、２０を通してカメラ２２から見え、外側の暗領域４６、４８として撮像される。画像の距離（ｄj⊥）と、カメラ２２と各光シート１８、２０の間の垂線の長さ（ｄ⊥）との関係は、このシステムの幾何形状及び光学特性によって決定される。輝線５０、５２は光シート１８、２０と床１６の重なり部分の画像に対応し、従ってさえぎられない光シート１８、２０の画像では平行直線となる。
次に第１図から第４図を参照して、人間が廊下１２に沿って歩き、それにより光シート１８、２０を通過する場合について考察する。人体２６が第一光シート１８の照射をさえぎる時間が存在する。さえぎられない構成では、第一光シート１８のスライスδＬ１に含まれる光は、点Ａで床１６と交差する。この点Ａの画像は、光線Ｐ0に沿って点、例えば輝線５０上の５８ｂに伝搬する光によって形成される。人体２６が第一光シート１８をさえぎる瞬間に、スライスδＬ１に含まれる光は床１６と交差しなくなり、人体の頭部Ｈの頂部でさえぎられる。この場合にカメラ２２によって形成される画像を第４図に示す。スライスδＬ１の末端Ｈは、光線Ｐbodyに沿って伝搬する光によって輝線６６上の点６８ｂでカメラに撮像される。第４図では、輝線６６は、第３図に示すさえぎられない画像の輝線５０に対応する。ただし、さえぎられる場合には、輝線６６は明瞭に識別される二つのセクションを含む。第一のセクションでは、輝線６６は第１光シート１８と床１６の重なり部分の画像である。第二のセクション６４では、輝線６６は光シートと人体２６の重なり部分の画像であり、この領域で光シート１８は人体２６によって床１６との交差を妨げられる。従って、スライスδＬ１内の光と不透明遮断物との重なり部分の画像は、不透明遮断物が床１６から人体２６に切り替わったときに移動する。この移動のパターンは、設定された幾何形状から導出することができる。
第１図及び第２図で、カメラ２２から、天井１４上の人体２６の頭部Ｈの真上の点Ｂまでの距離はｄである。光線Ｐ0及びＰbody、人体２６によってさえぎられる光シート１８のスライスδＬ１、ならびにカメラ２２の光軸２４は全て同一平面上にある。図面では、この平面を長方形ＡＢＣＤで規定する。点Ｅ、Ｈ、Ｊ、Ｋ、Ｍ、及びＮもこの平面に含まれる。対象物平面は、床１６の上方、人体２６の頭部Ｈの頂部の高さに規定される。照射光線δＬ１は、人体２６が存在するときにはＨで反射され、光径路Ｐbodyをたどり、点Ｋでカメラの像平面に当たる。人体が存在しないときには、光線δＬ１はＡで反射され、光径路Ｐ0をたどり、点Ｊで像平面に当たる。従って、人体２６が照射光線δＬ１をさえぎる場合には、カメラに形成される画像はＪからＫに距離ｄshiftだけ離れて観察される。この変位ｄshiftは、相似の三角形ＣＭＫ及びＣＥＨを考慮して、
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とし、ｄjを
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で置きかえて、
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とすることによって求めることができる。
この変位はＪからＫの向き、すなわちカメラの軸２４から径方向外向きとなる。
再度第３図及び第４図を参照すると、様々な画像点の起こり得る変位が破線５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄで示してある。線５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄは、画像の中心５４から放射状に発し、一連の中断点５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄで輝線５０と交差する。例として、光線δＬ１が床１６と交差する点を考察する。これは点５８ｂで画像に現れる。その後人体２６が光線δＬ１をさえぎると、画像点５８ｂは、５６ｂの方向に沿って、人体２６の高さによって定まる量ｄshiftだけ変位することになる。
人体２６は一般に広い幅の遮断を生じ、近接する光線及び画像点も変位する。このような変位の一例を第４図に示す。中断点５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄはそれぞれ点６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄに変位する。変位の大きさは各遮断点における人体２６の高さと関係付けることができ、方向は光学系の幾何形状によって特定される。このようにして、変位から頭部及び肩のプロフィルを導き出すことができる。
変位の大きさを決定するには、輝線５０上の起点を知らなければならない。これは、他の物体が廊下１２を通過する際に、カメラ２２と人体２６の間の視界が妨げられることにより、過度に複雑になる可能性がある。各変位方向５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄは、輝線５０に対して平行な成分及び垂直な成分の、二つの成分を有する。垂直成分は測定が容易であり、変位していない線５０は、さえぎられていないセクションから推定することができる。この構成では、光シート１８の関連部分は、
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で与えられる垂直方向の距離だけ対称線４０から外側に変位して現れ、ここでｄ⊥はカメラ２２から光シート１８までの垂直方向の距離である。
従って、第一光シート１８を通過する人体２６は、光シート１８と床１６の重なり部分を含む視野を有する下向きのカメラ２２によって観察される輝線６６の実時間変位６４を引き起こす。変位パターンは人体２６の頭部及び肩にわたる高さの変動に依存する。
カメラ２２は、光シート１８、２０の両方の偏位を検出する。人が廊下１２に沿って歩き、それにより第一光シート１８をさえぎり、更に他の光シート２０をさえぎることが予想される場合を考察する。人体２６が個別の各光シート１８、２０を順次さえぎるときに、画像中心から外向きに延びる偏位パターン６４が観察される。光シートが変位する順序から、人体２６の移動方向を決定することができる。複数の光シートを使用することにより、本発明の方向決定能力が提供される。例えば侵入者警報や後述する路面監視システムなど、通行の流れの方向を決定する必要がない応用分野では、単一の光シートを使用することができる。
本発明の代替の実施形態では、単一のカメラ２２は、天井の対称線２５に沿って配置されたいくつかのカメラで置き換えられる。単一のカメラはその視野の幅に極めて大きな要件を課す。有効に機能するためには、視野は、通常の人体の高さ、すなわち０．６ｍ離れた距離で３ｍ程度の高さで、光シートの全幅を含まなければならない。これは、基本的に単一のカメラが非常に幅広い視野を有することを必要とする。複数のカメラであれば、視野の狭いカメラでも本発明が光シートの全幅をカバーすることを可能にする。一つの人体がより離れた第二の人体を不明瞭にする問題も、単一のカメラが一つの視野方向しか利用できないときにはより頻繁に生じる可能性が高い。いくつかのカメラによって複数の視界を提供すれば、このような原因によって生じるカウントエラーをかなり減少させることができる。
二つの光シート１８、２０はいくつかの方法で形成することができる。理想的には、帯状光源は天井１４に位置し、廊下１２の全幅を横切って下向きに光を伝搬させる。別法として、各シート１８、２０は、縦方向にコリメートされた、少なくとも一つの横方向に扇形にした光線によって形成される。横方向の扇形化は円柱レンズによって達成される。より小さな横方向の範囲に扇形にして縦方向にコリメートされた複数の点光源によって、さらに別の実施形態が実現される。これらの実施形態の縦方向のコリメートは重要ではない。典型的人体の高さでは、光シート１８、２０が比較的狭い（５ｍｍ程度以下）時に良好な結果が得られるが、より幅広い撮像光線の中心線を見出すために標準的な画像信号処理技術を使用することが可能である。
さらに別の実施形態では、扇形化を完全に無視し、コリメートされた光線の一次元アレイを利用する。この場合には、第３図及び第４図に示す画像の輝線５０、６６は、一連の輝点で置き換えられる。アレイの各光線の間隔は、侵入者が光検出システムを迂回するのを防止するのに十分に小さくなければならない。この実施形態では、各点の偏位位置が分かっている（すなわち画像中心点５４を起点としてゼロ偏位点より径方向外側にある）ので、画像信号処理の問題は単純になる。従って、各ドットの位置を特定する際に限られた数のピクセルのみを探索することが必要とされる。この理由から、アレイの実施形態はシート光線の実施態様より好ましい。この実施形態は、扇形化を不可能にする強度の低い光源を使用することが必要、又は望ましい場合にも好ましい。
第５図及び第６図は、データ処理システム８０に接続されたカメラ２２を示す図である。データ処理システム８０は、カメラ２２が観察する画像を監視及び解析するように配置される。
第５図は、データ処理システム８０の第一の実施形態を示す図である。カメラの読みは、偏位パターン６４を記録、処理、及びデジタル化する画像プロセッサ８２に入力される。カウントユニット８４は、各光シート１８、２０に発生するこのような偏位パターンの数をカウントするように構成される。インタプリタ８６は、両光シート１８、２０を通過する同一人体２６からの外乱を組み合せ、それにより移動方向を導出する。メモリ８８は、制限領域の内部の現在の人数についての情報をインタプリタ８６に与える。
第６図は、データ処理システム９０の第二の実施形態を示す図である。第６図のある構成要素は第５図の構成要素と同じ機能を実行し、これらには同じ参照符を付してある。カメラ２２からの画像出力は画像プロセッサ８２及びカウントユニット８４に渡される。第二インタプリタ９２は、外乱６４の処理済みのデジタル化画像及び信号をカウントユニット８４から受信する。インタプリタ９２はさらに、頭部及び肩の偏位プロフィル６４のデジタル画像を含む第二メモリ９４にアクセスするように構成されている。この第二メモリ９４は制限サイト内の人数の個別人数記録も保持するように構成される。
再度第５図を参照すると、この実施形態の装置は、本発明の検出装置１０によって保護される制限領域内の人数を常時チェックするように構成される。インタプリタ８６は、制限領域の現在の占有状態を詳述する情報をメモリ８８から受信する。特定の方向から検出システム１０に人体が入ると、第一光シート１８、２０が乱されていることを示すカウントがカウントユニット８４内で起動する。インタプリタ８６は、人体が検出システム１０を出る際の、もう一方の光シート１８、２０からの相補的なカウントを探索する。従って、インタプリタ８６は検出システム１０を通過する人体、及びそれが移動する方向についての知識を有する。次いでインタプリタ８６は、それに応じて制限領域中の人数を調整し、メモリ８８に記憶された値を更新する。この時点で、システムは検出システム１０を通過する第二の人体をカウントする準備が整う。
画像プロセッサ８２は、標準的な画像処理機能を実行するように構成される。天井１４の対称線２５に沿って複数のカメラを整列させた本発明のいかなる実施形態でも、画像処理は、一つの人体が複数のカメラの視野内に入ったときに画像のオーバラップから単一の偏位画像を生成する統合段階を含む。
インタプリタ８６が異なる光シート中の二つの外乱を同一の移動人体２６と関連づける方法は、必要とされる精度に依存して、いくつかの変形方法のうちの任意の一つにすることができる。本発明の範囲を限定するものではない、例示のみを目的とした、いくつかの方法を以下に記載する。
第一に、特定の関連づけを行う必要は全くない。一方の光シート１８、２０でカウントが記録されると、もう一方の光シート２０、１８の第一の後続の外乱は無視され、人体は第一光シートから第二光シートに向かう方向に移動するものとみ構成される。この配置は、第一の人間が出る前に第二の人間が検出システム１０に入ることによって第二光シートが乱される状況を誤って判定することとなる。しかし、制限領域内の総人数は、測定した退出時と実際の退出時の間の時間について誤っているだけである。この配置は、カメラ２２が確実に光シート１８、２０への全ての外乱を検出することができる場合には、許容できる精度にすることができる。これは、通行量が多く、ほぼ一定速度である場合に概略数が必要とされる場合に、最もよく使用される。カメラ２２は、フレームレートを十分に高くし、光線の速い通過を外乱として検出し、単一フレーム内で平均化されないように調節しなければならない。光シートの距離（２ｄ⊥）は、カメラの一つの画像フレーム内で人体２６が移動する距離にほぼ等しくすることができる。この場合、連続フレームの間に、二つの光シート１８、２０の下で人体２６は可視となる。これにより移動方向と、必要なら概算速度を決定することができる。人体の最大速度を６ｍｓ-1と仮定すると、０．２５ｍのシート距離が、典型的なカメラのフレームレート２５Ｈｚで使用すべき最小値となる。
関連づけの一つの方法は、人間の平均歩行速度の推定に基づいている。この数値及び一方の光シート１８、２０における最初の外乱から、もう一方の光シート２０、１８のそれと関連する外乱が観察されることが予想されるフレームを推定する。インタプリタ８６は、この予想された外乱に時間的に最も近い第二光シート２０、１８の実際の外乱を認識するように構成されている。次いで、この実際に検出された外乱を、第一光シート１８、２０への最初の外乱と関連するものとして割り当てる。時間制限を設定することもでき、この制限内に第二光シート２０、１８への実際の外乱が検出されない場合には、カメラ２２がシステム１０からの退出を見落としたものと見構成される。これは、カメラ２２が退出と同様に検出システム１０への進入も見落とす可能性が高いので不正確さを生じることになり、重大なカウントミスが生じる可能性がある。しかし、通行の混雑が予想される場合には、これは本発明の安価な実施態様を実現する。
より正確な関連づけの方法は、パターン照合プロセスに基づいている。この実施形態では、第一光シート１８、２０の偏位パターン６４は画像プロセッサ８２によってデジタル化され、メモリ８８に渡される。データ削減が必要な本発明の実施形態では、画像プロセッサ８２は、複数のカメラの視野内にある外乱を調節するようにも構成されている。この場合、インタプリタ８６は、第二シート２０、１８の偏位パターンをメモリ８８に記憶された第一シートのそれと突き合わせ、それに従って関連づけるように構成される。このようにして、移動の方向及び速度、両方についての情報をインタプリタ８６によって取り出すことができる。突合せを登録するのに使用されるパラメータの数は、その応用分野の精度及び速度の要件に従って調節することができる。偏位パターン６４は、外乱のプロフィル全体にわたって統計的に突き合わせることも、単に阻止人体２６の最も高い高さなど単一のパラメータと突き合わせることもできる。この実施形態では、許容範囲となる大部分の光シートの外乱を検出するために、十分に高いカメラフレームレートを有する必要がある。
再度第６図を参照すると、データ処理システム９０の第二の一実施形態が示してある。この配置では、検出システム１０は、より大規模なパターン照合プロセスを実行するように設計されている。これにより個々の頭部及び肩のプロフィルを重なり合った外乱から分離することができ、その結果、制限領域に出入りする多数の人の移動を監視することが可能となる。カメラ２２からの画像出力は、画像プロセッサ８２及びカウントユニット８４に渡される。インタプリタ９２は、外乱６４のデジタル化画像及び信号をカウントユニット８４から受信する。インタプリタ９２はさらに、サンプルの偏位プロフィル６４のデジタル画像を含むメモリ９４にアクセスするようにも構成されている。メモリ９４は、制限領域内の人数の記録を保持するようにも構成されている。
この実施形態では、複数の人体がまとまって光シート１８、２０を通過する。単一の人体２６が光シート１８を通過すると、画像の関連する輝線６６の実時間外乱が生じる。偏位パターン６４は頭部及び肩のプロフィルの特徴を有する。十分に離れた二つの人体が同時に光シート１８を通過する場合には、輝線は、容易に識別できる始まりと終わりを有する二つの偏位パターンを呈することになり、これらは簡単に分離される。しかし、一つの人体が部分的又は完全に他者の背後に隠れる場合には、二つの偏位パターンをそれほど容易に分離することはできない。従ってこの実施形態では、画像プロセッサ８２は、第一光シートを通過する複数の人体から生じる合成偏位プロフィル６４を記録、処理、及びデジタル化する。インタプリタ９２はデジタル化画像を受信し、これと、メモリ９４内に記憶された個々の偏位プロフィルの組合せとの突合せを試みる。また、精確に一致した答について統計的テストも実行し、最良の適合を決定する。次いでカウントユニット８４が、インタプリタ９２によって得られた個体数に従ってカウントを登録する。本発明のこの実施形態は、通行中の人間の大部分が一方向にしか流れないスポーツ行事の入場者数の評価にも適している。あるいは、移動方向は、第５図の処理システムについて詳述した技術の一つによって決定される。
インタプリタ９２を使用して、特定の個人をその偏位プロフィルの特徴から識別する可能性も考慮されている。この場合には、制限サイトへのアクセスを許可された全ての人間の偏位プロフィルの完全なデータベースをインストールし、インタプリタ９２にパターン照合動作を実行させることが必要となる。使用するパターン照合のレベルは、簡単な高さの分類から大規模なプロフィル適合まで様々である。観察された偏位と予想された偏位の突合せがある特定の限度外となる場合には、識別は行われず、適切な侵入者警報が作動する。良好な適合が登録されると、観察された偏位パターンは、その適合を生成したものとして識別された人間の移動と関連づけられる。このようなシステムの場合、一人の人間がとる様々な姿勢、及び利用できる画像情報が不明瞭化によって減少する可能性に対処することができなければならない。
カメラ２２が正しく焦点を合わせていれば、より効果的に画像処理を実行することができる。カメラ２２から見た人体２６の最も重要な部分は、特にパターン認識を利用する実施形態では、頭部及び肩のプロフィルである。従って、カメラ２２は、通常の人体の高さ、一般にはカメラ２２から０．６ｍ〜０．９ｍの高さに焦点を合わせるように配置される。
第７図は、本発明の検出システム１０のさらに別の実施形態１００を示す図である。これは、前述の例と同様に光シートを観察するように配置されたカメラ２２を組み込む。これと組み合わせて、無線周波数タグ付け検出システム１０２が、同じ位置で動作するように配置される。両検出システムからの出力はデジタル処理システム１０４に入力される。
第７図に示す実施形態では、本発明の検出システム１０は、廊下１２を通過する全ての人間を検出するように構成されている。タグ付け検出システム１０２も、同じ廊下１２を通過する人間が特定のタグ識別子を装着している場合にのみ、彼らを確認するように構成されている。無線周波数タグ付け検出システムの例は従来技術で知られており、ここでは説明しない。従って、デジタル処理システム１０４は、任意の人体が通過する場合に、本発明の検出システム１０から信号を受信する。処理システム１０４がタグ付け検出システム１０２からも信号を受信した場合に、その人体は自由に通り抜けることができる。しかし、タグ付け検出システム１０２から信号を受信しない場合には、侵入者の進入が検出され、適切な警報が発せられる。
第８図は、本発明の検出システムの第二の実施態様１１０を示す図である。光シート１１８、１２０は路面車両１１６の下側に取り付けられた光源から発生する。これまでと同様に、カメラ１２２はこれらの光シート１１８と１２０の中間に位置し、やはり車両１１６の下側に取り付けられる。車両１１６は、くぼみや似たような道路の起伏１２４の目立つ路面に沿って駆動される。
車両１１６及び取り付けられた検出システムは道路に沿って駆動される。光シート１１８、１２０が路面の起伏１２４と交差すると、前述のように画像中の輝線の偏位が生じる。偏位プロフィルは起伏１２４の形状、及び深さ又は高さを示す。データ処理機器を路面車両１１６内に搭載し、画像の変動を容易に評価できる解析を提供することができる。この実施態様の第二光シート１２０は、車両の移動方向が分かっている場合には任意選択である。しかし、集積したデータを使用して、阻止起伏１２４のより正確な写真を得ることもできる。従って、本発明を使用して、路面を修復のために迅速にマップ及び評価することができる。
本発明の検出システムのさらに別の適用分野は、コンベヤベルト又は製造ライン上の対象物の向きの認識である。コンベヤベルト上に光シートを照射し、適切に配置したカメラで重なり部分を撮像する。各単一フレームの偏位パターンから横方向の高さのプロフィルを決定し、連続するフレームにわたる偏位パターンの変化から縦方向のプロフィルを決定することができる。正しい向きに置かれた対象物は、コンベヤベルト上の重なり部分を通過する際に特有の一連の偏位パターンを生じる。誤って整列された対象物は予想されない偏位パターンで検出され、再配置することができる。
理論的には、本質的に光シートを形成する光を特定の波長に制限する理由はない。しかし、本発明が適用される分野では、特に特定のスペクトル範囲が好ましいことがある。本発明ではアクティブ光学信号を使用し、その下にある対象物に当たる照射光からの良好な信号対雑音比を必要とする。そのためには強いコントラストが必要であり、周囲照明の影響を最小限に抑えることが重要となる。さらに、人体をカウントする実施態様では、可視スペクトルを実際上考慮から除外する目立たない照明にすると有利である。建物の廊下での強いコントラストは、固体光エミッタによって生成される狭スペクトル反応短波赤外線（１μｍ以下）を使用することによって達成される。この波長範囲は、必要なら赤色反応を改善したシリコンＣＣＤカメラによって検出される。カメラはエミッタの波長に狭帯域ろ波され、背景の照明から検出されるエネルギーを減少させる。
【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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【図８】
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