(57)【要約】関心の範囲のアクセス及び／又は存在監視を行うための視覚対象物検出システムである。定常動作において、即ち、対象物が関心の範囲に入りつつある状態でない又はその中に無いとき、関心の範囲の境界に対応する、到来する像のそれらの部分のみが分析される。一度境界が対象物により侵入されると、本発明は、関心の範囲の境界の内側の全範囲又は選択された領域を分析し始める。これは、関心の範囲の或るレベルの存在監視を与える。分析の両方のモードが応用に応じて同時に又は順次に行われることができることを意図している。一度対象物が関心の範囲を離れると、本発明は、元の定常状態に戻り、そして到来する像の境界領域のみを監視することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
境界及び内部領域を有する関心の範囲を監視する方法であって、
前記関心の範囲の境界領域の少なくとも一部分への対象物による侵入を監視するステップと、
前記対象物が前記境界に侵入した後に、前記関心の範囲の内部領域の少なくとも一部分で前記対象物を監視するステップと
を備える方法。
【請求項２】
前記対象物が前記関心の範囲を離れた後に、前記関心の範囲の内部領域を監視するのを止めるステップと、
前記対象物が前記関心の範囲を離れた後に、前記関心の範囲の境界領域の少なくとも一部分を監視することを継続するステップと
を更に備える請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記対象物がもはや前記関心の範囲の境界領域に侵入しなくなると初めて、前記関心の範囲の内部領域が監視されなくなる、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記内部領域が監視されている間に、前記関心の範囲の境界領域の少なくとも一部分を監視することを継続するステップを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記境界領域が前記対象物により侵入されたとき、安全出力を与えるステップを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記安全出力が、前記関心の範囲に位置された１個の装置を使用不能にする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記安全出力は警報を鳴らす、請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記境界領域は連続領域を有する、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記境界領域は中断された領域を有する、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記関心の範囲はその内部から定義された領域を除外する、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
境界及び内部を有する関心の範囲を監視する方法であって、
前記関心の範囲の捕捉像を捕捉するステップと、
前記関心の範囲の境界に対応する、前記の捕捉された像における１つ又はそれより多い境界領域を識別するステップと、
捕捉された像の前記１つ又はそれより多い境界領域を分析し、且つ対象物が関心の範囲の前記１つ又はそれより多い境界領域に入ったか否かを決定するステップと、
対象物が関心の範囲の前記１つ又はそれより多い境界領域に入ったときを指示する信号を出力するステップと
を備える方法。
【請求項１２】
前記１つ又はそれより多い境界領域が基準マーキングを含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記基準マーキングは所定のパターンである、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記の捕捉された像の１つ又はそれより多い境界領域を分析する前記ステップは、捕捉像の前記１つ又はそれより多い境界領域を基準像の１つ又はそれより多い対応領域と比較するステップを備える、請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
前記関心の範囲の境界が基準マーキングを含み、
前記基準像における前記１つ又はそれより多い境界領域は、前記基準像における基準マーキングを識別することにより識別される
請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記基準マーキングは所定のパターンである、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記所定のパターンは、検出されるべき対象物の最小サイズを決定する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
対象物が前記関心の範囲に入ったときの前記捕捉像を格納するステップを更に備える、請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
前記の格納された捕捉像を後の時間に見るステップを更に備える、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記基準像は、前記関心の範囲における１つ又はそれより多い条件の変化に応答して取り込まれる、請求項１４記載の方法。
【請求項２１】
前記基準像は、設定された時間間隔で取り込まれる、請求項１４記載の方法。
【請求項２２】
前記の捕捉された像の１つ又はそれより多い境界領域を分析するステップは、前記捕捉像の１つ又はそれより多い境界領域を２つ又はそれより多い基準像の対応領域と比較するステップを備える、請求項１１記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも１つの比較は比較的即座の変化を検出し、且つ少なくとも１つの比較が累積された変化を検出する、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
境界及び内部領域を有する関心の範囲を監視する方法であって、
２つの別個の像捕捉装置を用いて、前記関心の範囲の少なくとも２つの像を捕捉するステップと、
前記関心の範囲の境界に対応する、前記の捕捉された像における１つ又はそれより多い境界領域を識別するステップと、
捕捉された像の前記１つ又はそれより多い境界領域を分析して、対象物が前記関心の範囲に入ったときを決定するステップと、
対象物が前記関心の範囲に入ったか否かを指示する信号を出力するステップと
を備える方法。
【請求項２５】
前記像捕捉装置はビデオ・カメラである、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記像捕捉装置はディジタル・カメラである、請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
境界及び内部領域を有する関心の範囲を監視するシステムであって、
前記関心の範囲の捕捉像を捕捉する捕捉手段と、
前記関心の範囲の境界領域の少なくとも一部分への対象物による侵入を監視し、且つ前記対象物が境界に侵入した後に、、前記関心の範囲の内部領域の少なくとも一部分で前記対象物の存在を監視する監視手段と
を備えるシステム。
【請求項２８】
関心の範囲を監視するシステムであって、
前記関心の範囲の少なくとも１つの像を捕捉する像捕捉手段と、
捕捉像のうちの少なくとも１つを処理して、対象物が前記関心の範囲に入ったか否かを決定する第１の処理手段と、
前記捕捉像のうちの少なくとも１つを処理して、対象物が前記関心の範囲に入ったか否かを決定する第２の処理手段と、
前記第１の処理手段及び第２の処理手段の両方が対象物が前記関心の範囲に入ったことを指示するとき、対象物が前記関心の範囲に入ったことを指示する信号を出力する出力手段と
を備えるシステム。
【請求項２９】
前記像捕捉手段が単一の像捕捉デバイスを含む請求項２８記載のシステム。
【請求項３０】
前記像捕捉手段は２つの像捕捉デバイスを含み、
各像捕捉デバイスは前記関心の範囲の別個の像を与え、
前記像捕捉デバイスのうちの第１のものは、前記関心の範囲の第１の像を前記第１の処理手段に与え、
前記像捕捉デバイスのうちの第２のものは、前記関心の範囲の第２の像を前記第２の処理手段に与える
請求項２８記載のシステム。
【請求項３１】
境界領域及び内部領域を有する関心の範囲を監視する方法であって、
前記関心の範囲の境界領域の少なくとも一部分への、第１の最小サイズを有する対象物による侵入を監視するステップと、
第２の最小サイズを有する対象物が前記関心の範囲の境界領域に侵入した後に、、前記関心の範囲の内部領域の少なくとも一部分への、前記第２の最小サイズを有する対象物による侵入を監視するステップと
を備える方法。
【請求項３２】
前記第１の最小サイズは前記第２の最小サイズより小さい、請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
前記第１の最小サイズは前記第２の最小サイズより大きい、請求項３１記載の方法。
【請求項３４】
前記内部領域は前記境界領域を含むよう定義される、請求項３１記載の方法。
【請求項３５】
前記内部領域は前記境界領域を除外するよう定義される、請求項３１記載の方法。
【請求項３６】
各領域は境界及び内部領域を有する２つ又はそれより多い領域を有する関心の範囲を監視する方法であって、
前記関心の範囲の捕捉像を捕捉するステップと、
前記関心の範囲の第１の領域の境界及び／又は内部領域への対象物による侵入を監視するステップと、
前記関心の範囲の第２の領域の境界及び／又は内部領域への対象物による侵入を監視するステップと
を備える方法。
【請求項３７】
前記第１の領域の境界及び／又は内部領域は、前記第２の領域の境界及び／又は内部領域とは独立に監視される、請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記第１及び第２の領域の境界及び／又は内部領域が選択的に監視される請求項３６記載の方法。
【請求項３９】
前記第１の領域の境界及び／又は内部領域が監視され、前記第２の領域の境界及び／又は内部領域が監視されない、請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
前記第１の領域の境界及び／又は内部領域が監視され、前記第２の領域の境界及び／又は内部領域も監視される、請求項３８記載の方法。
【請求項４１】
前記第１の領域の境界及び／又は内部領域が監視されず、前記第２の領域の境界及び／又は内部領域も監視されない、請求項３８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
この出願は、２０００年１１月１７日に出願され、発明の名称が「対象物の検出（ＯＢＪＥＣＴ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ）」である同時係属米国特許出願シリアルＮｏ．０９／７１６，００２の一部継続出願であり、それは本明細書に援用されている。この出願はまた、２００１年３月１４日に出願され、発明の名称が「安全カメラ（ＳＡＦＥＴＹ  ＣＡＭＥＲＡ）」である同時係属米国仮特許出願シリアルＮｏ．６０／２７５，８７９に対して米国特許法（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．）第１１９条（ｅ）（１）の下での優先権を主張するものである。
【０００２】
［発明の分野］
本発明は、対象物の検出に関し、より詳細には、予め規定された範囲又は領域内への対象物の侵入及び／又はその中での存在の検出に関する。
【０００３】
［発明の背景］
電子感応保安装置（ＥＳＰＥ）は、周知であり、そして産業環境において、危険な装置のオペレータを傷害から保護するため広く用いられている。ＥＳＰＥ装置は通常、感知機能、制御又は監視機能及び出力信号切り換え機能を有する。感知機能は通常、データを、例えば、危険な設備を取り囲む規定された安全ゾーンから収集する。安全ゾーンは、用いられる感知技術に応じて、線、範囲、又は体積であり得る。制御機能は感知機能を監視する。制御機能は、感知機能により与えられたセンサ・データが安全ゾーンへの侵入に対応することを決定したとき、出力信号が生成されて、警報を鳴らし、危険な設備を作動しないようにし、又は幾つかの他の予防的措置を実行する。
【０００４】
様々なＥＳＰＥ装置が、現在市販されており、それには、単一のビーム光検出器、光カーテン、レーザ・スキャナ、安全マット及びその他が含まれる。単一のビーム光検出器は通常、単一の光源及び光検出器を用いて、或るレベルのアクセス監視を行う。対象物が光源と光検出器との間で移動するとき、それらの間に延在している光ビームが遮断され、それが安全侵害を起動する。単一のビーム光検出器システムの限界は、限定されたアクセス制御のみが行われ、そして通常存在の検知が行われないことである。別の限界は、安全ゾーンの位置、形状又はサイズを変えるため、光源及び／又は光検出器を通常物理的に移動しなければならないことである。
【０００５】
光カーテン・システムは、リニア・アレイの発光器／光検出器対を設けることを除いて単一のビーム光検出器システムに似ている。発光器／光検出器対が、１対の離間したエンクロージャに取り付けられている。発光器のアレイは、対応する光検出器へ延在する「光カーテン」を生成する。光カーテンが対象物により遮断されるとき、安全侵害が起動される。解像度（検出される対象物のサイズ）は通常、光ビーム同士間の間隔に依存する。光カーテン・システムは、垂直に取り付けられたとき或るレベルのアクセス制御を行い、そして水平に取り付けられたとき或るレベルの存在監視を行うことができる。しかしながら、一部の光カーテン・システムの限界は、それらが比較的高価且つ複雑であることである。別の限界は、安全範囲のサイズ及び形状での侵入が制限される場合があり、そして離間したエンクロージャが通常、監視されるべき安全ゾーンの構成を変えるため物理的に移動されねばならないことである。
【０００６】
レーザ・スキャナ・システムは通常回転するレーザ発光器／検出器を含み、それは平面を走査し、そしてビームの反射を監視することにより任意の方向での最も近い対象物までの距離を測定する。この種の装置は、水平平面に沿った或るレベルの存在監視を行うことができる。それはまた、垂直に取り付けられて、前述の光カーテン・システムに類似した或るレベルのアクセス監視を行い得る。レーザ・スキャナ・システムの限界は、それらが回転ヘッドのような複雑な機械的構成要素を用い、それらが周期的且つ正確な整列を要求する場合があることである。監視されるべき領域が構成ソフトウエアを用いて再定義され得る一方、その形状は、多くの場合レーザの見通し線により制限される。また、応答時間は、レーザ・ビームを回転させるための必要性により制限され、そして感度は、産業的環境における大気汚染により制限される。
【０００７】
最後に、安全マット・システムは、床マット／センサとの物理的接触を検出することにより存在監視を与えるため用いられてきた。その強固さは、検出のための床マットとの物理的接触のための必要性により制限され、それは、工場の床のしばしば過酷な環境で問題がある場合がある。安全マット・システムは通常、多数のマットが一緒に接続されないならば、大きな範囲を監視することができない。最後に、そして前述の単一のビーム光検出器システム及び光カーテン・システムと同様に、安全マットは通常、監視されるべき安全ゾーンの構成を変えるため物理的に移動されねばならない。
【０００８】
［発明の概要］
本発明は、ビデオ・カメラ、ディジタル・カメラ等からの１つ又はそれより多い像を用いて、関心の範囲へのアクセス及び／又はその範囲の存在監視を行う視覚的対象物検出システムを提供する。定常状態動作においては、即ち、対象物が関心の範囲に入りつつある状態でない又はその中に無いときは、関心の範囲の境界に対応する、到来する像のそれらの部分のみが分析される。境界範囲を監視することのみにより、本発明は、境界が対象物により侵入されたときを迅速に検出し得る。境界が侵入された後に、、本発明は、警報を鳴らし、関心の範囲内の危険な装置を動作しないようにし、又はある他の予防的措置を実行することが好ましいが、しかしこれは必要なことではない。
【０００９】
一度境界が対象物により侵入されると、本発明は、関心の範囲の境界内部の全範囲又は選択された領域を分析し始め得る。これは、関心の範囲の或るレベルの存在監視を与え得る。ある実施形態においては、存在監視が、特に１つ又はそれより多い予防的措置が既に境界侵入により開始されたとき、境界分析より遅い速度で実行されることができる。分析の両方のモードが、応用に応じて、同時に又は順次に行われることができることを意図している。一度対象物が関心の範囲を離れると、本発明は、元の定常状態に戻り、そして到来する像の境界領域のみを監視するのが好ましい。
【００１０】
本発明の他の目的、及び本発明の付随的利点の多くは、それらが添付図面と関係して考えられるとき以下の詳細な説明を参照することにより一層良く理解されるようになるので容易に認められるであろう。なお、類似の参照番号は図面全体にわたり類似の構成要素を示す。
【００１１】
［発明の実施形態の説明］
図１は、カメラ１０を備える作業場範囲１４の側面図である。例証的実施形態においては、カメラ１０が装置１２の上方に配置され、その装置１２は安全範囲１４により囲まれている。装置１２は、１個の危険な装置、例えば、可動パーツを有する機械、薬品貯蔵装置、原材料処理装置、焼却炉、又は危険を人に与える可能性がある任意の他の機械であり得る。同様に、装置１２は、非常に敏感な活動を実行している１つ又はそれより多い装置であり得、そこでは、安全システムを用いて対象物又は人が非常に敏感な活動に支障を及ぼすのを防止する場合がある。また、装置１２は、高価な品目であり得、そして安全システムは、その品目が取られる又は損傷されるのを防止するため実行されることがあり得る。作業者２０が、安全範囲１４の中に立っているように示されている。代替実施形態においては、カメラ１０は、フレームを、ピラミッド３０形状の視野に沿って、好ましくは２次元像として収集する。
【００１２】
図２は、視野１９を持つカメラ１０の概略図である。関心の範囲１４は、ハッチングで示されている。用語「範囲」は、２次元の範囲に制限されず、そして更に以下で説明されるように３次元の体積（ｖｏｌｕｍｅ）を含み得ることに注目されるべきである。本発明は、ディジタル・カメラ１０又は類似のものを用いて、像をカメラ１０の視野１９に沿って収集するのが好ましい。像をカメラ１０の視野１９に沿って収集した後に、、データ処理技術を用いて、境界１６内に入るそれらのピクセルを選択するのが好ましい。本発明はまた、境界１６に沿って落ちるそれらのピクセルと、境界１６内に落ちるそれらのピクセルとを区別することが好ましい。
【００１３】
一例証的実施形態においては、対象物が関心の範囲１４に入りつつある状態にない、又は関心の範囲１４内に無いとき、関心の範囲１４の境界１６に対応する到来する像のそれらのピクセルのみが分析される。それらのピクセルを境界１６に沿って監視することのみにより、本発明は、境界１６が対象物により侵入されたときを迅速に検出し得る。境界１６が侵入された後に、、警報を鳴らすこと、関心の範囲１７内の危険な装置が作動しないようにすること、又はある他の予防的措置を実行することのような予防的措置を取り得るが、これは必要なことではない。
【００１４】
一度境界１６が対象物により侵入されると、例証的実施形態は、関心の範囲１４の内部１５内のそれらのピクセルを分析し始め得る。これは、関心の範囲１４の内部１５の或るレベルの存在監視を与え得る。ある実施形態においては、存在監視を境界分析より遅い速度で、特に１つ又はそれより多い予防的措置が既に境界侵入により開始されてしまっているとき、実行することができる。分析の両方のモードが、応用に応じて同時に又は順次に行われることができる。一度対象物が関心の範囲１５を離れると、本発明は、元の定常状態に戻り、そして到来する像の境界領域１６におけるそれらのピクセルのみを監視し得る。
【００１５】
図３は、適所に安全システムを備えた作業場を示す概略図である。例証的実施形態においては、安全カメラ１０は、作業場範囲の上方に配設されている。作業場範囲は、予め規定した関心の領域１４を持つのが好ましく、その予め規定した関心の領域１４は、１個の装置１２の周りの安全ゾーンに対応し得る。関心の範囲１４の内側範囲１５は、例証的実施形態において、辺４０、４２、４４、４６を有する境界１６により規定される。
【００１６】
処理システム７０が、安全カメラ１０にインターフェース７２を介して接続されているように示されている。処理システム７０は、安全カメラ１０から受け取られた像を処理して、前述したように、対象物が予め規定した境界領域１６に侵入したか否か、及び／又は対象物が関心の範囲１５内に留まっているか否かを決定するのが好ましい。処理システム７０はまた、装置１２にインターフェース７４を介して接続され得る。処理システム７０は境界領域１６が侵入されてしまったことを決定するとき、処理システム７０は、使用可能化又はターンオフ信号を装置１２にインターフェース７４を介して送り得る。この使用可能化又はターンオフ信号により、装置１２がオフになる、ブレーキを起動する、又はさもなければ装置１２の動作を停止するようにすることが好ましい。代替として、又はそれに加えて、処理システム７０が、希望される場合、警報すること、エラー、又は動作不良信号のような情報を装置１２から受け取り得る。
【００１７】
例証的実施形態においては、処理システム７０はまた、他の入力又は出力装置２８にインターフェース７６を介して接続される。入力又は出力装置２８は、例えば、可聴アラーム、可視アラーム、警報信号を遠隔場所に送るための送信器、警報信号の記録を取っておく記憶装置等を含み得る。
【００１８】
図４Ａは、規定された境界領域１６を備える関心の範囲１４の像の図である。１個の装置１２が内部範囲１５内に示されている。例証的実施形態においては、像は、境界領域１６と内部領域１５とに分割されている。境界１６は、応用に応じて、より狭く又はより広く規定し得る。好適な実施形態においては、境界１６のみが、定常状態動作中に分析され、そして内部領域１５の分析のみが、境界領域１６の侵入のようなトリガリング事象（誘因事象）の後に、行われる。代替として、又はそれに加えて、内部領域１５の分析が、内部領域分析の手動要求等のような外部刺激に応答して、調時された間隔でのような他の機構により開始され得る。
【００１９】
或る実施形態においては、パターンは、床の上に与えられ得て、好適には、所望の境界領域１６に対応する。一例では、対照をなす暗い範囲と明るい範囲を備えるパターン化されたテープ又は描かれたストリップが、所望の境界領域１６に沿って配置され得る。対照をなす色付き領域のそれぞれにより規定された範囲は、検出されるべき対象物の最小サイズに対応するよう選定され得る。しかしながら、例えば、単一の色付き線、市松模様のパターン、十字模様のストリップ等を含む任意の数のパターンを用い得ることを意図している。その上、パターンは、より一般的範囲をカバーし得て、そして境界１６に閉じこめる必要はない。
【００２０】
パターン化された範囲を用いて対象物を検出するためのアルゴリズム及び設計は、発明の名称が「対象物の検出（ＯＢＪＥＣＴ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ）」である同時係属米国特許出願シリアルＮｏ．Ｈ１６−２６４８３に見られることができ、それは本明細書に援用されている。対象物は、発明の名称が「対象物の検出（ＯＢＪＥＣＴ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ）」である同時係属米国特許出願シリアルＮｏ．Ｈ１６−２６４８３に記載されているアルゴリズムを用いて境界領域１６において検出されることが好ましい。幾つかの実施形態は、個々の又はグループのピクセルが１つ又はそれより多い基準像と比較される分析を用いる。比較は、分析されつつあるピクセル又はピクセルのグループの輝度、色、色調、色相、スペクトル等のような幾つかの識別可能な又は定量可能な特性に基づいて行われるのが好ましい。
【００２１】
マーカーがまた関心の範囲１４内に含まれて、関心の範囲に対するカメラの相対的位置が安全システムの動作中維持されることができない又はそうされないであろうシステムの機能化を可能にし得る。複雑な動作、追加の装置又は空間制約、又は関心の範囲１４に関してカメラを動かすための任意の他の必要性が存在する環境においては、マーカー又は類似のものを用いて、ある点又は基準を与え得る。ある産業的状況においては、振動がカメラの知覚し得る運動を起こし得る。適切なマーカーは、色を付された又はペンキで塗られたドット、ストリップ、音又は光信号発生器、識別可能な形状又は設計等のような、当該技術で既知である幾つかのもののいずれかであり得る。
【００２２】
図４Ｂは、関心の範囲の床が或るパターンを境界領域に沿って持つ当該関心の範囲の像の図である。関心の範囲９０は、外側境界９２及び内部領域９４により規定される。前述のように、外側境界９２は、市松模様パターンのようなパターンを含み得る。そのようなパターンは、本発明で必要ではないが、しかし境界分析の正確さ及び／又は速度を改善するため有効であり得る。そのようなパターンは、希望される場合、関心の範囲９０全体にわたり設けられ得る。その上、及び一部の実施形態においては、異なるパターンを内部領域９４内よりむしろ境界領域９２に用いられ得る。
【００２３】
装置９６は、除外される範囲９８内に示されており、その除外される範囲９８は内側境界９９により規定される。一例証的実施形態においては、外側境界９２及び内側境界９９を横切る移動が定常状態動作中に監視され得る。対象物がこれらの範囲のうちの１つの中に横切って入る場合、内部領域９４（除外される範囲９８）が監視され得る。一実施形態においては、除外される範囲９８を用いて、定常状態動作中に投げ込まれた又はさもなければ装置９６から離れるよう移動しつつある対象物を検出し得る。そのような対象物が、１個の装置９６の故障又は機能不全を指示し得る。装置９６は除外される範囲９８内に無いことがあり得て、又は除外される範囲９８内の一部に且つ内部領域９４内の一部にあり得て、あるいは除外される範囲９８の内側に全体的にあり得ることが意図されている。除外される範囲９８の境界の選択は、装置９６がもし無視されないならば安全システムを混乱させることができるであろう可動パーツを有するか否かを評価することを含み得る。
【００２４】
図５は、不規則な形状の境界を持つ関心の範囲を監視する安全カメラ・システムの斜視図である。カメラ１１０は、内部領域１１５及び境界領域１１６を備える関心の範囲１１４の上方に配設されている。装置１１２は、関心の範囲１１４の内側に配置されている。境界１１６は、不規則な形状であり、セグメント（線分）１４０、１４２、１４４、１４６及び１４８から構成され、セグメント１４２は湾曲している。カメラ１１０は、円錐形１３２の下で規定されたより大きい視野１３０を含む像を収集する。次いで、処理ユニット（図示せず）は、範囲１３４及び範囲１３６に対応するピクセルを分析から排除し得る。好適な実施形態においては、ユーザは、希望されるように、関心の範囲１１４の寸法及び形状を選択することができる。
【００２５】
また、カメラ１１０が所望の関心の範囲１１４の上方で中心付けされる必要が無いことが図５に示されている。カメラ１１０を片寄って位置させることは、空間の制約等を含む様々な理由のため望ましい場合がある。その上、そして装置１１２が特定の関心があるパーツ１１２Ａを含むと仮定すると、カメラ１１０は、そのパーツ１１２Ａのより良い視野を与えるため関心の範囲１１４に対して中心から外れたように配設され得る。
【００２６】
図６Ａは、境界に切れ目を持つ関心の範囲の斜視図である。カメラ１６０は、関心の範囲１６４の上方に配設されている。関心の範囲１６４は、２つの内部領域１６５Ａ及び１６５Ｂに分割されている。内部領域１６５Ａ及び１６５Ｂは、コンベヤ・ベルト１８０及び機械１６２により分離されている。境界領域１６６は、ライン１９４、１９６、１９８及びライン１９０、１９２、１９９により規定されている。コンベヤ・ベルト１８０は、図示のように境界１６６を横切っている。好適な実施形態においては、コンベヤ・ベルト１８０に沿った動きは、安全システムを起動しないが、一方境界のライン１９０、１９２、１９４、１９６、１９８、１９９を横切る動きは安全システムを起動する。
【００２７】
図６Ｂは、図６Ａの関心の範囲の上面図である。コンベヤ・ベルト１８０は、関心の範囲１６４を横切り、内部範囲を内部範囲１６５Ａ及び１６５Ｂに分割し、それにより境界領域１６６を不連続にする。境界１６６は、前述のように、幾つかのセグメント１９０、１９２、１９４、１９６、１９８、１９９から構成される。装置１６２はコンベヤ・ベルト１８０に接続している。一実施形態においては、コンベヤ・ベルト１８０により覆われる範囲の中での動きは無視され、それにより定常状態分析が、コンベヤ・ベルト１８０により覆われない境界セグメント１９０、１９２、１９４、１９６、１９８、１９９を監視するであろう。別の実施形態においては、内部分析が、コンベヤ・ベルト１８０により覆われる範囲を無視し、そして範囲１６５Ａ及び１６５Ｂのみを分析するであろう。内部分析は、装置１６２の上の範囲を分析してもしなくてもよい。
【００２８】
図６Ａ及び図６Ｂにより示されるように、単一のカメラ１６０により監視される２つの内部ゾーン１６５Ａ及び１６５Ｂが存在する。類似のアプローチが用いられ、２つ又はそれより多い別々の及び／又は無関係の安全ゾーンを単一のカメラを用いて監視し得ることが意図される。例えば、各内部ゾーン１６５Ａ及び１６５Ｂは、各安全ゾーンがカメラの視野にあることを仮定すると、別々の及び／又は無関係の装置を含み又は取り囲むことができるであろう。これは、安全カメラ・システムを提供するコストを低減し得る。その上、及び応用に応じて、各ゾーンは違ったように監視され得る。例えば、「機械負荷（ＬＯＡＤ  ＭＡＣＨＩＮＥ）」モードでは、内部領域１６５Ｂのみが監視される一方、内部領域１６５Ａは監視されなくてよい。「動作（ＲＵＮ）」モードでは、両方の内部領域１６５Ａ及び１６５Ｂが監視され得る。これは単に一実例である。
【００２９】
図７Ａは、関心の範囲２０２を監視するための頭上カメラ２１０及び側面カメラ２２０を持つ安全カメラ・システムの斜視図である。頭上カメラ２１０は、例えば、前述のように、関心の範囲２０２における水平の動きを監視し得る。対照的に、側面カメラ２２０は、例えば、関心の範囲２０２内の垂直の動きを監視し得る。あるパターンが側面カメラ２２０の視野内の壁又は類似のものに適用されて、関心の範囲２０２内の対象物の動きを検出するのを助ける。
【００３０】
図７Ａの例証的実施形態のためのカメラの動作の更なる実例が、図７Ｂ及び図７Ｃに示される。図７Ｂは、頭上カメラ２１０についてのあり得る視野を示す図であり、そして関心の範囲２３２を示す。図７Ｃは、側面カメラ２２０についての例証的視野の図である。側面カメラ２２０は、例えば、予め規定された平面を横切る垂直の動きを監視し得る。この例証的実施形態においては、側面カメラ２２０の視野２３５は、所望の平面に対応する薄い選択された範囲２３７を持つ。
【００３１】
図８Ａは、関心の体積２７０を監視するための２つの安全カメラ２５０及び２６０を持つ別の安全カメラ・システムの斜視図である。例証的実施形態においては、第１のカメラ２５０が、水平面に沿った円２５４を規定する円錐２５２の下で像を捕捉するよう位置決めされている一方、第２のカメラ２６０は、垂直面における円２６４を規定する円錐２６２の下で像を捕捉するよう配設されている。
【００３２】
図８Ｂは、図８Ａの第１のカメラ２５０の視野２９０であって関心の第１の選択された範囲２９２を備える当該視野２９０を示す図である。図８Ｃは、図８Ａの第２のカメラ２６０の視野２９５であって関心の第２の選択された範囲２９７を備える当該視野２９５を示す図である。例証的実施形態においては、体積２７０は、６側面の体積であり、その形状は、選択された範囲２９２、２９７、及び円錐２５２、２６２により規定される。関心の体積２７０の形状は、追加のカメラを用いることにより、又は対応する視野内の追加の情報を捕捉し得る改善されたカメラを用いることにより、改良され得る。追加の光学的装置がまた、関心の体積２７０の形状作りに用いられ得る。
【００３３】
図８Ａにおいて、対象物２９９が関心の体積２７０内に示されている。対象物２９９は、カメラ２５０に対応する第１の線２５６、及びカメラ２６０に対応する第２の線２６６に沿って置かれている。図８Ｂは、対象物２９９を選択された範囲２９２の中に見つけることができることを示し、そして図８Ｃは、対象物２９９を選択された範囲２９７の中に見つけることができることを示す。対象物２９９が両方の選択された範囲２９２及び２９７に現れるので、対象物２９９は関心の体積２７０内に位置している。対象物２９９が選択された範囲２９２又は２９７のいずれかの境界にあるとき、対象物２９９は関心の体積２７０の境界にある。
【００３４】
一例証的実施形態においては、対象物が関心の体積２７０に入りつつある状態にない又はその内部にないとき、関心の体積２７０の境界に対応する到来する像のそれらの部分のみが分析され得る。境界範囲のみを監視することにより、本発明は、境界が対象物により侵入されてしまったときを迅速に検出し得る。境界が侵入された後に、、本発明は、例えば、警報を鳴らし、関心の体積内の危険な装置を動作しないようにし、又はある他の予防的措置を実行し得るが、しかしこれは必要ではない。
【００３５】
一度境界が対象物により侵入されると、本発明は、希望されるように、体積全体、又は関心の範囲の体積の内部の選択された領域を分析し始め得る。これは、関心の体積の或るレベルの存在監視を与え得る。一部の実施形態においては、存在監視は、境界分析より遅い速度で、特に１つ又はそれより多い予防的措置が既に境界侵入により開始されてしまったとき実行されることができる。両方の分析モードが、応用に応じて同時に又は順次に行われることができる。一度対象物が関心の体積を離れると、本発明は、元の定常状態に戻り、そして到来する像の境界領域のみを監視するのが好ましい。
【００３６】
図９は、関心の範囲を監視するため２つの安全カメラを持つ更に別の安全カメラ・システムの斜視図である。この例証的実施形態においては、関心の範囲は、３００で示され、そして境界３０２により規定されている。隅３０６及び３０８がまた示され、カメラ３１０及び３２０がその隅３０６及び３０８の上方に配設されている。第１のカメラ３１０は、視野３１４により規定される円錐３１２の下での像を捕捉する。第２のカメラ３２０は、同様に、視野３２４により規定される円錐３２２の下での像を捕捉する。次いで、多角形３３０及び２つの三角形３３２及び３３４により規定される平面の境界が規定されることができる。多角形３３０の形状及び中心の高さは、関心の範囲３００に対するカメラ３１０及び３２０の角度を調整することにより、又は異なるカメラ３１０及び３２０を利用することにより、あるいは更なるカメラを追加すること等により変えられ得る。そのように希望される場合は、境界は、多角形３３０内の範囲のみを含むように規定され得て、従って、それは、両方のカメラ３１０及び３２０によってのみ捕捉された範囲を監視するであろう。一度境界が規定されると、本発明は、境界への対象物による侵入を監視するのが好ましい。一度侵入されると、本発明は、前述されたように、関心の範囲３００の全範囲又は選択された領域を分析し始めることが好ましい。
【００３７】
図１から図９に示されるように、境界侵入を検出し、及び／又は関心の範囲を監視するため用いられ得る様々な構成がある。多くの他の構成がまた可能である。データ選択及び排除は、複数のカメラの配置、単一の又は複数のカメラの角度の操作と一緒に、及び他の実施形態は、希望されるように、境界、範囲、多くの形状の体積、サイズ、形態、及び数を監視するため用いられ得る。
【００３８】
図１０Ａは、対象物３７０が丁度関心の範囲３５０の境界３５２に入る当該関心の範囲３５０の斜視図である。装置３５６は、関心の範囲３５０の中にあり、そして対象物３７０が丁度、カメラ３６０の視野内の選択された範囲の輪郭を描くピラミッド３６２の境界３５２にあるよう示されている。他の対象物は、関心の範囲３５０の内部３５４に観察されない。図１０Ｂは、図１０Ａの関心の範囲３５０及び対象物３７０を頭上から見た図である。
【００３９】
定常状態動作において、即ち、対象物３７０が関心の範囲３５０に入っている状態でない、又は関心の範囲３５０内に無いとき、関心の範囲３５０の境界３５２に対応する到来する像のそれらの部分のみが分析される。境界分析を実行するとき、境界３５２の最も新しい像が、少なくとも１つの基準像と比較され得る。基準像は一時点に取られた単一の像であり、又は基準像は周期的に更新され得る。一例証的実施形態においては、基準像は、設定された期間後に更新される。代替として、又はそれに加えて、基準像は、新しく更新された像が取られることを要求する外部信号、又は関心の範囲３５０の境界３５２の条件の変化に対する応答のような事象の発生の際に更新され得る。一部の実施形態においては、２以上の基準像があり得て、そこでは第１の基準像は、設定された像、又は最近の像であり得て、そして第２の基準像は、取られた最後から２番目の像であり得て、それにより１つの像との第１の比較が関心の範囲３５０の境界３５２における即座の変化に注目し得る一方、第２の比較が累積された変化に注目し得る。いずれのケースにおいても、境界範囲３５２のみを監視することにより、本発明は、境界３５２が対象物３７０により侵入されてしまったときを迅速に検出し得る。境界３５２が侵入された後に、、本発明は、警報を鳴らし、関心の範囲３５０の中の危険な装置３５６を動作しないようにし、及び／又はある他の予防的措置を実行することが好ましいが、しかしこれは必要ではない。
【００４０】
図１１Ａは、対象物４２０が既に関心の範囲４００の境界４０２を横切る当該関心の範囲４００の斜視図である。図１１Ｂは、図１１Ａの関心の範囲４００及び対象物４２０を頭上から見た図である。一度境界３５２が対象物４２０により侵入されると、本発明は、関心の範囲４００の境界４０２内部の全体範囲４０４及び選択された領域を分析し始めるのが好ましい。これは、関心の範囲４００の或るレベルの存在監視を与え得る。一部の実施形態においては、存在監視は、境界分析より遅い速度で、特に１つ又はそれより多い予防的措置が既に境界侵入により開始されてしまったとき実行されることができる。両方の分析モードが、応用に応じて同時に又は順次に行われることができる。一部の実施形態においては、内部領域は、同様に境界領域を含むように規定される。
【００４１】
一部の実施形態においては、安全監視システムは、第２のトリガリング事象後に元の定常状態に戻り、そして到来する像の境界領域のみを監視し得る。第２のトリガリング事象は、例えば、手動リセット入力信号、対象物４２０が関心の範囲４００の内部４０４又は境界４０２に対して移動しない時間の経過、対象物４２０が関心の範囲４００から出ること、対象物４２０がある事前選択された最小サイズより小さいとの決定等であり得る。
【００４２】
図１２Ａは、対象物４７０が全体的に関心の範囲４５０内にある当該関心の範囲４５０の斜視図である。図１２Ｂは、図１２Ａの例証的図の頭上から見た図である。本発明の一部の実施形態においては、対象物４７０は、関心の範囲４５０の境界４５２の分析内で注目されないであろうが、しかしそれは、内部監視中に関心の範囲４５０の内部４５４の変化として見えるであろうし、それは、対象物４７０が境界４５２に侵入するとき開始し得る。上記で示したように、安全監視システムは、第２のトリガリング事象後に元の定常状態に戻り得る。第２のトリガリング事象は、例えば、手動のリセット入力信号、対象物４２０が関心の範囲４００の内部４０４又は境界４０２に対して移動しない時間の経過、対象物４２０の関心の範囲４００から出ること、対象物４２０がある事前選択された最小サイズより小さいことの決定等であり得る。元の定常状態に戻り、対象物４７０が依然関心の範囲４５０内にあるとき、安全システムは、基準像を更新して、関心の範囲４５０の内部４５４及び／又は境界４５２の変化を反映し得る。
【００４３】
図１３は、本発明に従った例証的安全カメラ・システムを示すブロック図である。像分析ブロック５００は、入力信号５０２を、例えば、ディジタル又はアナログ・ビデオ・カメラ、ＣＣＤ又は類似のものから受け取る。入力信号５０２は、同期化信号、又はデータ・ストリーム中に新しいフレームに関連するデータが始まるときを指示するための他の信号を含み得る。入力信号５０２を用いて、入力の像又はフレーム５０４を与え、その入力の像又はフレーム５０４は、メモリ又はファイルに格納され得る。
【００４４】
一度新しい入力像が入力像ブロック５０４により受け取られると、信号を制御ブロック５２０に送り得る。制御ブロック５２０は、像分析ブロック５００の動作を制御し得る。例えば、新しい基準像を希望するとき、制御ブロック５２０は更新ブロック５０６に通知し、その更新ブロック５０６は、現在の像を基準像メモリ・ブロック５０８に転送する。
【００４５】
選択ブロック５１０は、ユーザが、例えば関心の範囲、境界、除外される範囲等を規定するのを可能にする。選択ブロック５１０及び／又は制御ブロック５２０がいずれの範囲、内部、及び境界の定義的データを引き出すかはどうかは、特定のシステムの要望又は能力に依存する。一部の実施形態においては、マスクをカメラ上に用いて、カメラの視野を制限して、節約する及び／又は処理する必要があるデータ量を低減し得る。
【００４６】
入力像５０４が選択ブロック５１０で受け取られるにつれ、選択ブロック５１０はまた、基準像メモリ５０８にアクセスする。次いで、これらの像のそれぞれの部分が、境界分析ブロック５１２に、制御ブロック５２０からの命令、又は選択ブロック５１０内に格納された命令に従って送られる。境界分析ブロック５１２は、像のデータを選択ブロック５１０から受け取り、そして対象物が境界として規定されている入力像５０４の範囲の中に侵入したか否かを決定する。境界分析ブロック５１２は、境界分析の結果を指示する出力を制御ブロック５２０に送る。
【００４７】
一部の実施形態においては、選択ブロック５１０は、境界分析ブロック５１２による対象物の検出のようなトリガリング事象が発生した後に、、データを内部分析ブロック５１４に送り得る。制御ブロック５２０は、選択ブロック５１０にそのようなデータを送るよう指図し得て、又は制御ブロック５２０は、侵入が起こったことを指示する信号を選択ブロック５１０に通す。なお、その信号は、応答の仕方についての命令を含み得る。内部分析ブロック５１４は、関心の範囲の内部範囲に関連するデータを受け取り得て、そして選択ブロック５１０又は制御ブロック５２０から促すと直ぐに、関心の範囲の内部についての分析を実行し得る。関心の範囲の内部範囲は、一部の実施形態において、同様に境界領域を含み得る。そのような分析が完了すると直ぐに、内部分析ブロック５１４は、内部分析の結果を指示する信号を制御ブロック５２０に返送し得る。
【００４８】
また、制御ブロック５２０に接続された外部入力及び出力５３０があり得る。幾つかの入力は、例えば、手動アラーム、リセット・スイッチ、再始動スイッチ、関心の範囲、内部及び境界に関連する定義的データを更新するための通信リンク、装置状態モニタ、オン／オフ・スイッチ等を含み得る。幾つかの出力は、例えば、速度、動作、状態、又は他の特性（装置又は機械がオン又はオフか否かを含む）を制御する装置又は機械への接続、又は装置又は機械を停止するためのブレーキ、可聴又は可視アラーム・システム、緊急サービスへの通信リンク、監視設備、安全、維持管理、保護管理又は維持設備又は職員等への接続を含み得る。
【００４９】
好適な実施形態においては、制御ブロック５２０は、ある条件下で、例えば、境界の侵入が起こっていないことが決定されたとき、内部分析５１４をターン・オフし得る。更に、一部の実施形態においては、境界分析及び内部分析は、例えば、図１９（プロセッサ２、８９０）を参照して示され及び説明されるように、同じ処理ユニットにより異なる時間に実行され得る。
【００５０】
捕捉像及び／又は基準像の一部又は全てが、希望される場合、後に、見るためセーブされ得ることが意図される。例えば、侵入が検出されたとき、捕捉像及び／又は基準像は、ハード・ディスク、ＲＡＭ、コンパクト・ディスク、磁気テープ、又は任意の他の記憶媒体のような記憶媒体にセーブされ得る。その後の時間に、それらの像を見て、起こった状況を識別し得る。
【００５１】
システムの全体の信頼性を増すのを助けるため、２つ又はそれより多い像分析ブロック５００を設け得て、その各々が、信号５０２を、例えば、ディジタル又はアナログ・ビデオ・カメラ、ＣＣＤ又は類似のものから受け取る。この実施形態においては、両方の像分析ブロック５００は、捕捉像を分析し、そして信号を制御ブロック５２０に与え得る。次いで、制御ブロック５２０は、両方の像分析ブロック５００が外部出力信号を正当であるとすることに同意したときのみその外部出力信号を与え得る。
【００５２】
代替として、又はそれに加えて、ディジタル又はアナログ・ビデオ・カメラ、ＣＣＤ又は類似のもののような２つ又はそれより多い撮像装置を設け得て、その各々が関心の範囲の像を対応する像分析ブロック５００に与える。この実施形態においては、全ての像分析ブロック５００は、対応する像を分析し、そして信号を制御ブロック５２０に与え得る。次いで、制御ブロック５２０は、全ての像分析ブロック５００が外部出力信号を正当であるとすることに同意したときのみその外部出力信号を与え得る。
【００５３】
図１４は、本発明に従った例証的安全カメラ・システムを示す別のブロック図である。この例証的実施形態においては、制御ブロック５５０への入力５６０は、装置動作速度、流体レベル、内部温度、カバー又はシェル保全性信号、エラー信号、及び装置の状態、維持管理又は動作に関連する他の情報のような、装置で発生された情報５６２を含み得る。装置が例えば内燃機関である場合、装置で発生される情報は、油圧、燃料レベル、加熱レベル等を含むことができるであろう。他の入力５６０は、例えば、手動リセット５６４及び手動ターンオフ５６６を含み得る。
【００５４】
また、例証的実施形態においては、制御ブロック５５０からの出力５７０は、装置５７２への出力、及び他の出力５７４を含み得る。装置５７２への出力は、オフ、アイドル、始動、停止のような信号を含み得て、又はブレーキに印加し、動作速度を調整し、緊急安全ガードを閉鎖する等を行うことができるであろう。他の出力５７４は、救急要員に警告するためのサイレン、ベル、ホイッスル、ライト及び緊急信号を含むことができるであろうし、又は安全監視システムにより発生された不安全条件メッセージのタイミング及び数の経過を追跡することができるであろう記憶装置を含み得る。
【００５５】
図１５は、本発明に従った境界分析機能と内部分析機能との間の例証的関係を示すフロー・チャートである。この例証的実施形態においては、安全出力６４６を用いて、装置を使用不能にする、アラームを開始する等を行う。安全出力６４６は、ブールＡＮＤ関数６４４により発生され、そのブールＡＮＤ関数６４４は、境界分析出力６４０を内部分析出力６４２とＡＮＤ演算処理を行う。即ち、境界分析出力６４０は、対象物が境界に侵入していなかったことを指示するに違いなく、且つ内部分析出力６４２は、安全出力６４６がハイに設定される前に、対象物が現在関心の範囲の内部に無いことを指示するに違いない。一実施形態においては、安全ゾーン内の装置は、安全出力６４６がハイであるときのみ動作されることができる。
【００５６】
一部の実施形態においては、境界分析６００は、アクセス侵入があったか否かを確定するため最小数のピクセルの迅速な検査を含み得る。多くのケースにおいて、境界領域は、内部領域より少ない数のピクセルを含むであろう。境界分析アルゴリズムは、最速の有り得る応答時間で制限された数のピクセルを分析するため最適化されるのが好ましい。
【００５７】
境界領域に沿った速く、信頼性良く且つ強固な対象物検出を達成するための１つの方法は、テープ又はペンキを付されたような所望の境界に沿った床の上に基準マーキングを設ける方法である。そのようなアプローチの一例が、前記の図４Ｂに示されている。基準マーキングを用いて対象物検出を実行する好適な方法は、同時係属米国特許出願シリアル番号Ｈ１６−２６４８３に開示されており、それは本明細書に援用されている。しかしながら、そのような基準マーキングは、本発明にとって必要なわけではない。一例証的実施形態においては、境界分析６００は、生の像の中の境界ピクセルを基準像の中のそれらのピクセルと比較する。計算された差が指定されたスレッショルドより大きい場合の領域が検出されたならば、より詳細な分析がその領域上で実行されて、上記差が侵入している対象物、影又はある他の原因に起因しているか否かを決定することができる。上記差が影であると決定された場合、境界分析が再開するのが好ましく、検出された差を他の領域について検査する。
【００５８】
一部の実施形態においては、境界分析は、以下の条件、即ち、対象物が境界上で検出されること、上記差の全てが影又は他の非対象物であると決定されたこと、及び境界分析を実行するため使用可能な時間が過ぎてしまったことのうちの１つに到達したとき終了し得る。対象物検出のため用いられた解像度は、手、足、又は境界を最初に貫通しそうである類似の（又はより小さい）サイズの他の対象物を検出するよう設定されるのが好ましい。一度対象物のサイズが設定されると、対象物検出は、指定されたサイズの対象物、又はより大きいサイズを持つ対象物のみを検出するよう制限され得る。一部の実施形態においては、検出されるべき対象物の最小サイズは、基準対象物、基準マーキング、又は基準像におけるある他の特徴から構成手順中に自動的に決定される。更に、検出されるべき対象物の最小サイズは、内部分析の場合とは境界分析の場合異なっていることができる。例えば、境界分析のため用いられる対象物（例えば、手）の最小サイズは、内部分析のため用いられる対象物（腕、胴体等）の最小サイズより小さくてよい。
【００５９】
境界分析６００は、最小応答時間を達成するため捕捉された全ての像のため実行され得る。即ち、境界分析６００は、カメラのような像入力装置からの新しい像フレームの到着によりトリガされ得る。他の実施形態は、受け取られたフレームの幾らかを用いて、受け取られた全ての像より少ない像について境界分析６００を実行して、像検証プロセスを実行して、例えば、像捕捉装置（例えば、カメラ）が適正に機能していることを保証するのを支援し得る。例えば、そして図２２を参照して示され且つ以下に説明されるように、フレームの２分の１を境界分析のため用い得る一方、その他方の半分をカメラ検証手順のため用い得る。
【００６０】
内部分析ブロック６０２は、任意の新しい予期しない又は不所望の対象物が関心の範囲の内部に存在するか否かを決定し得る。内部分析６０２は、一部の実施形態においては、指定された最小サイズより大きい対象物を見つけることに限定され得る。床の上のより小さい対象物及び残骸を、一部の実施形態又は応用においては、無視することができる。内部分析６０２を、受け取られた全ての像フレームに対して実行する必要は無いかも知れないが、しかし代わりに、必要とされるとき、例えば、境界分析ブロック６００により検出された侵入のようなトリガリング事象の後に、、要望に応じて内部分析６０２を行使し得る。
【００６１】
関心の範囲の内部の分析は、典型的には、より多くのピクセルを処理しなければならず、そして境界分析６００より多くの計算時間を必要とする場合がある。内部分析６０２の速度及び強固さを増大するのを支援するため、基準マーキングを、関心の範囲の内部の床の上に設け得る。しかしながら、一部の応用においては、そうすることは望ましくない又は可能で無いかもしれない。より長い応答時間は、それが安全侵害の初期検出のため用いられないので、内部分析６０２にとって許容可能であるかもしれないが、しかしより長い応答時間は、代わりに、境界侵入が検出された後に、行われる内部分析のため用いられることができる。従って、より遅いアルゴリズム及び分析は、システムが既に安全侵害を「知っている」ので、許容可能であり、そして改良の活動、例えば、危険な機械を停止すること、又はアラーム・システムを開始することが行われてしまい得る。
【００６２】
境界分析６００及び内部分析６０２の手順を一緒に用いて、システム全体の安全を維持することができる。これらの２つの分析の相互作用は、安全ゾーンを「閉鎖する」ゲートとみなすことができる。境界分析６００が対象物が安全ゾーンに入る過程に無いことを決定するとき、安全ゾーンの境界が「閉鎖される」。次いで、内部分析６０２は、安全ゾーンの内部に存在する対象物があるか否かを決定するため動作することができる。一度内部が空であることが分かり、且つ更なる境界侵入が生じないと、システムは、安全又は元の定常状態モードになる。境界が「閉鎖された」ままである（アクセス侵害が無い）限り、システムは、安全又は元の定常状態モードのままであることが好ましい。
【００６３】
時々、内部分析６０２が実行されつつある時間中に、境界侵入が生じる。この場合、内部分析６０２は、境界が再びきれいになった後に、得られた新しい像フレームを用いて反復され得る。それは、第１の内部分析中の境界侵入は、追加の対象物が第１の内部分析中に用いられたフレームに含まれていない安全ゾーンに入ったことを示唆し得る。
【００６４】
図１６は、本発明に従った内部分析及び境界分析を実行する一例証的方法を示すフロー・チャートである。図１５の境界分析ブロック６００及び内部分析ブロック６０２が、図１６に輪郭が破線で描かれて示されている。例証的システムが電源オンされ、又はリセットされた後に、、システムは、安全ゾーン（例えば、関心の範囲）が安全出力６４６を活性状態にする前に空であるか否かを決定するのが好ましい。そうするため、例証的制御システムは、ブロック６２２で示されるように、境界が侵入されていないことの指示を待つのが好ましい。境界分析ブロック６００は、次の生の像を獲得し、６０４で示すように生の像の境界を分析し、且つ６０６で示されるように境界侵入があるか否かを決定することにより境界侵入が有るか否かを決定する。境界侵入が有る場合、６１０で示されるように、境界分析ブロック６００の安全出力（ｓａｆｅｔｙＯｕｔｐｕｔ）がゼロに設定される。境界侵入が６０６で検出されない場合、次の生の像が受け取られ、そして上記プロセスが反復される。
【００６５】
一度境界侵入が無いことが検出されると、内部分析ブロック６０２は、６２４で示されるように、関心の範囲の新しい生の像を受け取る。次いで、内部分析ブロック６０２は、６２６で示されるように、安全ゾーンの内部を分析する。内部分析６２６が完了された後に、、システムは、６２８に示されるように、内部の侵入があったか否かを決定し得る。内部の侵入があった場合、システムは、ブロック６２２に戻り、そして境界がもはや侵入されていないことの指示を待ち得る。内部侵入が無い場合、システムは、６３０で示されるように、境界が内部分析中に侵入されたか否かを検査し得る。一部の実施形態においては、受け取られたフレームを、内部分析中にメモリの中にセーブし得る。内部分析が完了した後に、、境界分析６００は、比較的短い時間量で、セーブされたフレームについて実行され得て、そしてシステムは、境界侵入が内部分析中に起こらなかったと結論づけ得る。境界が侵入されてしまった場合、システムは、ブロック６２２に戻り、そして境界がもはや侵入されていないことの指示を待ち得る。
【００６６】
境界侵入がブロック６３０で内部分析中に起こらず、且つ内部分析６２８が内部侵入が起こらなかったと決定した場合、システムは、６３２で示されるように、システムが安全であることを指示する出力を発生し得る。一度安全であると、システムは、６３４で示されるように実行（ＲＵＮ）状態に入り得る。
【００６７】
境界分析６００及び内部分析６０２の両方が安全条件を指示するとき、安全出力信号６４６がハイに行き得て、安全動作条件を指示する。実行状態６３４は、境界侵入が検出されるまで、例証的システムが更なる内部分析を実行しない安全又は定常状態である。境界侵入が検出されるとき、システムは、ブロック６２２に戻り、そして境界がもはや侵入されていないことの指示を待つ。
【００６８】
図１７は、本発明の例証的実施形態の状態機械図である。初期化状態７５０においては、システムは、現在の構成が有効であるか、又は新しい基準像及び安全ゾーンの構成が必要又は望ましいかを決定し得る。構成状態７６０においては、システムは、オペレータと通信して、新しい基準像を捕捉し、所望の安全ゾーンを規定し、及び／又は安全監視手順で使用のため必要な構成データを計算し得る。システムは、基準像の中の境界領域及び／又は内部領域を、関心の範囲の中に位置決めされた基準マーカーから自動的に識別し得る。基準マーカーは、例えば、床の上のパターン等であり得る。一度構成が完了する（及びオペレータにより受け入れられる）と、システムは、内部分析が実行されるクリアリング状態７８０へ切り換え得る。境界分析はまた、この時点に開始し、そして新しいフレームを受け取るとき常に、又は代替実施形態においては１つおきの新しいフレームを受け取るときに、継続的に実行される。安全ゾーン境界及び内部が安全侵害から自由であると決定されたとき、システムは、実行状態７９０へ切り換える。安全出力はまた、この時点で活性状態にされ得る一方、境界分析が継続する。境界アクセス侵害が検出されたとき、システムは、安全出力を不活性状態にし、そして停止状態７９９（手動リセットに対して）か又はクリア状態７８０（自動的再始動が希望される場合）かのいずれかへ切り換えることが好ましい。
【００６９】
一部の応用においては、照明条件が、１日の全体を通して著しく変化し得る。これらの条件下では、変化する照明条件を説明するため基準像及び構成データを自動的に更新する手順を含むことが望ましい。安全侵害（実行状態７９０において）が無い間に、システムは、更新状態７７０へ周期的に切り換えて、新しい基準像を捕捉し、そしてその新しい基準像に対応する新しい構成データを計算し得る。有効な構成が達成され、そして新しい構成によって安全侵害が無い場合、システムは、実行状態７９０に戻り得る。一方、安全侵害が起きていて且つシステムが安全ゾーンの内部が（例えば、照明条件におけるある極端な変化に起因して）空であることを確認することができない場合、オペレータは、更新手順を手動で開始するよう選定し得る。システムは、関心の範囲内で一貫した照明を維持するため周囲の照明条件が変化するにつれて変わり得る光源へ指向された出力を含み得る。次いで、システムは、新しい基準像を現在の照明条件のため捕捉し、そして有効な構成が獲得され且つ安全ゾーンが空であると決定される場合実行状態７９０へ戻ることを試みる。
【００７０】
図１８は、本発明に従った例証的データ・フロー及び分析を示すブロック図である。例証的実施形態においては、像捕捉装置が、示され、そして３０フレーム／秒で動作する標準白黒ＣＣＤビデオ・カメラ８１０であることが好ましい。カラー又はＣＭＯＳベースのカメラの使用も意図されている。他のフレーム速度もまた可能であり、そしてそれらは、システムの応答時間に影響を及ぼすであろう。例証的実施形態においては、カメラ８１０からのアナログ出力信号は、アナログ／ディジタル変換器８０２により、輝度データ（ピクセル）の８ビット・ディジタル・シークエンスへ変換される。ピクセル処理ブロック８０４は、カメラ８１０のディジタル化された出力についての初期分析を実行する。
【００７１】
より早い応答時間に対して、ピクセル処理装置は、例えば、図２４に示されるように、２つのパイプライン化された処理構成要素を用い得る。第１段プロセッサが選択されて、カメラ８１０から受け取られたピクセル・データの初期処理を実行するに十分な速度を保証し得る。ピクセル・データは、例えば、標準ビデオ入力信号に対して約１２．５ＭＨｚの速度で受け取られ得る。第１段プロセッサは、例えば、カメラ８１０により生成される各像における安全ゾーンの境界上のピクセルに対して対象物検出アルゴリズムの初期ソート（分類）及び蓄積ステップを実行し得る。これらの一時的結果は、８２０で示されるように、メモリに格納されるのが好ましい。制御ブロック８５０により指令されたとき、第１段プロセッサはまた、初期微分化及びスレッショルド化動作を内部分析手順の第１ステップとして実行し得る。
【００７２】
第２段プロセッサは、例えば、８４０で示されるように、メモリ８２０に格納された初期分析結果を受け取り、そして残りの境界及び内部分析処理を実行して、安全出力の正しい状態を決定する標準マイクロコントローラであり得る。第２段プロセッサはまた、８５０で示されるように、制御機能を実行し得る。第２段プロセッサは、第１段プロセッサが分析のその一部を完了するとき割り込みを通して信号を送出され得る。次いで、第２段プロセッサは、対象物検出アルゴリズムの平均化及び比較動作を実行し、そして境界アクセス侵害が検出された場合安全出力を不活性状態にする。
【００７３】
境界アクセス侵害が検出された場合、第２段プロセッサは、１つ又はそれより多い信号を第１段プロセッサに送って、生の像を捕捉し且つ初期内部分析動作を実行し得る。これが完了するとき、第２段プロセッサは、メモリ８２０に格納された結果を用いて、内部分析を完了し得る。制御器８５０は、ピクセル処理ブロック８０４に指図して、所望のように、新しい基準像を捕捉し得る。
【００７４】
所望の安全ゾーンを規定するため、ソフトウエア・プログラム８６２又は類似のものは、ＰＣのような別個のコンピュータ８６０上で実行され得る。そのソフトウエアは、オペレータが基準像を捕捉して見て、そして所望の安全ゾーンの境界が像の中に現れるときその所望の安全ゾーンの境界をグラフィック（図的）に識別するのを可能にする。境界及び内部分析手順により必要とされる構成データは、ピクセル処理ブロック８０４に返送され得る。構成手順のため用いられたコンピュータ８６０は、安全システムの正常動作中に必要とされない場合がある。
【００７５】
図１９は、図１８の実施形態のための例証的タイミング関係を示すタイミング図である。最上部ライン８７０は、カメラ出力に対応し、個々のフレームにｉ、ｉ＋１、ｉ＋２等の番号付けをしてある。例証的事例において、個々のフレームは、カメラが１秒当たり３０フレームを取り込むので、３３ミリ秒毎に到着する。第２のライン８８０は第１のプロセッサに対応し、その第１のプロセッサは、受け取られた連続的フレームのそれぞれについてピクセル処理を実行する。ピクセルは、それらが受け入れられるにつれ処理され、それにより所与のフレームのデータが完了された直後の一時に、第１のプロセッサは、準備済みのフレームを第２のプロセッサに送ることができ、それは、ライン８９１に対応する。
【００７６】
図１９の例証的実施形態のための典型的なデータ・フローが、破線８７６により示されている。像が、捕捉され、そしてデータ・ストリームを通してピクセル処理に送られ、そのピクセル処理は、像全体を同時に処理しないで、むしろピクセル毎の処理を実行することが好ましい。ピクセル処理の出力は、メモリに格納されるのが好ましく、それが、次いで第２のプロセッサにより読み出される。第２のプロセッサは、一度像のピクセルの全てが第１のプロセッサにより処理されると、境界分析を実行するのが好ましい。
【００７７】
他の実施形態においては、全体の処理が、例えば、受け取られた個々のピクセルのそれぞれを対応する基準ピクセルと比較することにより、ピクセル毎に実行され得る。代替として、又はそれに加えて、ピクセル情報は、第１の状態でフィルタリングされ得て、それにより境界分析を実行する前にフレーム全体のピクセルを処理するよりむしろ、境界領域に対応するピクセルのみが処理される一方、他方のピクセルは、無視され、廃棄され、又は更にフィルタリングされて、関心の範囲の内部に対応するそれらのピクセルをセーブする。
【００７８】
ライン８９１により示されるように、第２のプロセッサは、３３ミリ秒を新しいフレームの到着同士間に用いて、２つの異なる機能を実行し得る。図示のように、境界分析は、第２のプロセッサのため比較的短い期間を取り得る。一度境界分析が完了すると、第２のプロセッサ８９０は、適切ならば、内部を処理し始め得る。８９２で示されるように、内部分析は、実行（ＲＵＮ）状態８９３で始めるのが好ましいが、しかし安全出力が境界侵入の結果として開けられた（８９４）後のみに始めるのが好ましい。次いで、第２のプロセッサは、クリア状態８９５に入る。
【００７９】
クリア状態８９５は、新しい生の像を第１のプロセッサから要求し、次いでその新しい生の像が準備済みになるまでクリア待ち（ＣＬＥＡＲ  ＷＡＩＴＩＮＧ）状態８９６に入る。次いで、第２のプロセッサは、クリア待ち状態８９６からクリア内部検査（ＣＬＥＡＲ  ＣＨＥＣＫ  ＩＮＴＥＲＩＯＲ）８９７に行き、そして内部分析を実行する。例証的実施形態においては、これは、安全ゾーンがクリアであることを示すフレーム８９７が第２のプロセッサにより処理されるまで、反復され、そこにおいて安全出力が８９８で示されるように閉じられる。
【００８０】
図１９の底部に示されるように、最大応答時間は、（新しいフレームがカメラにより捕捉されるに要する時間）＋（新しいフレームのピクセル処理が完了されるに要する時間）＋（境界分析が完了されるに要する時間）に等しい。例証的実施形態においては、最大応答時間が１秒の１０分の１より少ない約７６ミリ秒である。
【００８１】
応答時間は多数の要因に依存して変わることができる。より高速のカメラは、１秒当たりより多くのフレームを取り込みことができ、最大遅延時間を著しく低減する。より高い解像度カメラは、より小さい対象物を検出するに有効であり得るが、しかし処理時間を増大させ得る。プロセッサ時間についてのより高速なカメラの効果を打ち消すための１つの方法は、より小さい範囲を含むよう境界を規定する方法があり得て、それは、次いで、小さい又は速く移動する対象物が検出されずに境界を完全に横切ることができる可能性を低減し得る。一方、より高速のプロセッサを利用し得るが、しかしこれは、システムのコストを増大させ得る。また、境界領域は、ピクセル処理の有効性を最大にし得る異なるパターンを用いて規定され得る。しかしながら、より鮮明に規定された境界は、次いで、システムの強固さを低減し得る。そのような変数が、所与の応用及び／又は環境に対して最良のシステムを決定するに、考慮され、そして重み付けされるべきである。
【００８２】
図２０は、本発明の例証的実施形態のための状態の推移を示す状態図である。ＩＮＩＴ（初期化）ブロック９００は、ハードウエアを初期化すること、及び自己検査又はカメラ検査を実行することのような機能を実行し、そして全ての内部プロセスを開始し得る。９０２で示されるように、悪い構成又は接続されたＰＣが存在する場合、例証的実施形態は、ＣＯＮＦＩＧ（構成）ブロック９１０へ移動する。そうでなくて、９０４で示されるように、構成が良くて（ＯＫで）、又はＰＣが接続されていない場合、例証的実施形態は、ＣＬＥＡＲ（クリア）ブロック９２０に移動する。
【００８３】
ＣＯＮＦＩＧブロック９１０において、例えば、新しい基準像を捕捉することを含む構成ルーチンが開始され得る。ＰＣが接続されている場合、新しい基準像がそのＰＣにルート付けされ、そして安全ゾーンのための定義及び分析のための窓が、前述のように、ＰＣにより戻され得る。ＰＣが有る場合、そのＰＣのユーザは、ユーザ・インターフェースを介してＣＯＮＦＩＧブロック９１０内のルーチンの一環として妥当性を確認し得る。規定された各分析窓に対して、ＣＯＮＦＩＧブロック９１０は、中間、明るい及び暗いピクセル・セットを決定し得る。また、基準コントラスト値が、計算されそしてその妥当性が検査され、そして接続されている場合ＰＣに送られ得る。境界分析がまた、その間にＣＯＮＦＩＧブロック９１０にある間に始まり得る。
【００８４】
ＣＯＮＦＩＧブロック９１０内で実行されるルーチンが首尾良く完了された場合、ＣＯＮＦＩＧブロック９１０は、ＯＫ９１２を伴って戻り、そしてＣＬＥＡＲブロック９２０に入る。そうでなくて、ルーチンの一部を完了することができなかった場合、ＣＯＮＦＩＧブロック９１０は、代わりに失敗した構成９１４を伴って戻り、そしてＳＴＯＰ（停止）ブロック９５０に入り得る。
【００８５】
一度構成ＯＫ及びＰＣ無し９０４がＩＮＩＴブロック９００により戻され、又は構成ＯＫ９１２がＣＯＮＦＩＧブロック９１０により戻されると、例証的実施形態はＣＬＥＡＲブロック９２０に入る。ＣＬＥＡＲブロック９２０の１つの目的は、関心の範囲の内部領域が境界領域がクリア（きれい）である十分な期間にわたりクリアであるか否かを決定することである。図２０の例証的実施形態において、境界分析は、例えば、図１９に示されるように、内部分析より一層迅速に実行され得る。従って、ＣＬＥＡＲブロック９２０は、第１のサブブロック、即ち、「境界クリアを待つ（ＷＡＩＴ  ＦＯＲ  ＢＯＲＤＥＲ  ＣＬＥＡＲ）」９２１を含み得て、その「境界クリアを待つ」９２１が、例証的実施形態において、最初に満足されることができ、それがＢＤＲＣＬＥＡＲ９２２信号を「内部を基準と比較（ＣＯＭＰＡＲＥ  ＩＮＴＥＲＩＯＲ  ＴＯ  ＲＥＦＥＲＥＮＣＥ）」９２３に送る。一度境界がクリアになると、「内部を基準と比較」９２３が開始される。「境界クリアを待つ」９２１により実行される分析は、生の像の範囲又は最も新しい像を基準像の範囲と比較することを含み得る。比較されている範囲は、発明の名称が「対象物の検出（ＯＢＪＥＣＴ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ）」である同時係属米国特許出願シリアルＮｏ．Ｈ１６−２６４７３に更に記載されているように、ＣＯＮＦＩＧブロック９１０で定義された窓の一部に対応し得る。なお、その同時係属米国特許出願シリアルＮｏ．Ｈ１６−２６４７３は、本明細書に援用されている。
【００８６】
「内部を基準と比較」９２３は、システムにとって動作又は実行状態（ＲＵＮ（実行）ブロック９３０）を開始することが安全であり得るか否かを決定するのが好ましい。そのような分析は、関心の範囲の内部の生の像を基準像と比較することを含み得て、そしてこの分析は、ＣＯＮＦＩＧブロック９１０で定義された窓の一部に対応する複数のサブブロックに分割され得る。内部がクリアでない、即ち「！ＩＮＴＣＬＥＡＲ」９２４により指示される場合、ＣＬＥＡＲブロック９２０は、「境界クリアを待つ」９２１に戻る。
【００８７】
例証的事例においては、安全出力は、動作が関心の範囲において再開するのが安全であるとき閉じられるよう定義され、そして不安全な条件が存在するとき開けられるよう定義され得る。この特定の例証的実施形態にとって、安全出力は、ＩＮＩＴ９００、ＣＯＮＦＩＧ９１０、ＣＬＥＡＲ９２０、ＵＰＤＡＴＥ（更新）９４０及びＳＴＯＰ９５０の各ブロックにある間開いているとして定義される。ＣＬＥＡＲブロック９２０は、境界がクリアで且つ内部がクリアであると決定した場合、ＣＬＥＡＲブロック９２０は、ＢＤＲＣＬＥＡＲ＆ＩＮＴＣＬＥＡＲ９２５により示されるように、ＲＵＮブロック９３０に行き得る。境界及び内部が両方クリアであると決定すると直ぐに、ＣＬＥＡＲブロック９２０はまた、安全出力を閉じられた又は安全の状態へ移動させる。
【００８８】
図２０の例証的実施形態がＲＵＮブロック９３０に入るとき、境界走査することを継続することが好ましい。境界走査することは、生のフレームを基準フレームと比較することを含み得る。そのような比較は、ＣＯＮＦＩＧブロック９１０で定義された窓に従って実行され得る。境界侵入が検出された場合、安全出力が開けられる。変数がまた、例証的実施形態においてＡＵＴＯＲＥＳＴＡＲＴ（自動再始動）として定義され得る。ＡＵＴＯＲＥＳＴＡＲＴは、２つの状態、即ち、１／０、ハイ／ロー、オン／オフ等を持ち得る。ＡＵＴＯＲＥＳＴＡＲＴが第１の状態にある場合、システムは、境界侵入に応答して、自動再始動し、ＲＵＮブロック９３０での動作中に境界侵入が検出されたとき、ＣＬＥＡＲブロック９２０に入り得る（！ＢＯＲＤＥＲＣＬＥＡＲ＆ＡＵＴＯＲＥＳＴＡＲＴ９３２で示される）。一方、ＡＵＴＯＲＥＳＴＡＲＴが第２の状態にある場合、システムは、境界侵入を検出すると直ぐにＳＴＯＰ状態９５０に入り得る（！ＢＯＲＤＥＲＣＬＥＡＲ＆！ＡＵＴＯＲＥＳＴＡＲＴで示される）。
【００８９】
また、例証的事例においては、ＵＰＤＡＴＥブロック９４０がある。ＵＰＤＡＴＥブロック９４０は、ＣＬＥＡＲブロック９２０（基準更新（ＵＰＤＡＴＥ  ＲＥＦ）９２６）又はＲＵＮブロック９３０（基準更新（ＵＰＤＡＴＥ  ＲＥＦ）９３６）からある事前定義された時間に入り得る。その事前定義された時間は、境界又は内部侵入に関連した時間、又は最後に更新された基準像からの事前設定された間隔、あるいは任意の他の時間であり得る。また、事前定義された時間は、手動入力又は他の時間の経過の結果として起き得る。以下の図２３に示される例証的実施形態においては、安全出力は、ＵＰＤＡＴＥブロック９４０でのルーチンが実行される間開けられる。他の実施形態においては、安全出力は、ＵＰＤＡＴＥブロック９４０でのルーチンの実行中に、少なくともある環境において閉じられたままである。
【００９０】
ＵＰＤＡＴＥブロック９４０での間に、カメラ検査が、実行され得て、そして新しい基準像が、システムのカメラにより捕捉され得る。複数のカメラが使用されている場合、ＵＰＤＡＴＥブロック９４０は、新しい基準像を各カメラから取り込み、又は新しい基準像を複数のカメラのうちの１つ又はそれより多いカメラからのみ捕捉し得る。ＵＰＤＡＴＥブロック９４０はまた、各窓に対して基準コントラスト値を計算するステップ、及びそのコントラストの十分性の妥当性を検査するステップを含み得る。ＵＰＤＡＴＥブロック９４０が有効な基準像を獲得するのに失敗した場合、ＵＰＤＡＴＥブロック９４０は、悪い構成（ＢＡＤ  ＣＯＮＦＩＧ）９４４を戻し、そして停止ブロック９５０に入り得る。そうでなく、ＵＰＤＡＴＥブロック９４０が全てのルーチンを完了する場合、それは、ＯＫ９４２を戻し、そしてＣＬＥＡＲブロック９２０に行き得る。他の実施形態においては、ＵＰＤＡＴＥブロック９４０のルーチンの完了後にＣＬＥＡＲブロック９２０の代わりにＲＵＮブロック９３０に戻ることが可能であり得る。また、ＵＰＤＡＴＥブロック９４０におけるＯＫ９４２を戻すことの失敗は、システムをＣＯＮＦＩＧブロック９１０又はＩＮＩＴブロック９００に送り得る。
【００９１】
ＳＴＯＰ状態９５０にあるとき、例証的事例は、境界走査を停止し、そして、システムがリセットされる又はさもなければ検査されることができるまで安全出力が開いている状態のままである。なお、当該検査されることができる時点で、システムは、ＩＮＩＴブロック９００に再び入り得る。他の状態、及びそれらの状態間の関係がまた意図される。
【００９２】
図２１は、本発明に従った多重チャネルのデータ・フローを用いた例証的実施形態の概略図である。この例証的実施形態においては、安全カメラ１０１０は、像を１秒当たりある一定のフレーム速度で収集し、複合ビデオ・ストリーム１０１２を生成する。ビデオ・ストリームは、２つのチャネル、即ち、チャネルＡ  １０２０及びチャネルＢ  １０３０に分割される。チャネルＡ  １０２０は安全出力Ａ  １０２２を生成し、チャネルＢ  １０３０は安全出力Ｂ  １０３２を生成する。第１のクロスチェック接続部１０２４が、安全出力Ｂ  １０３２をチャネルＡ  １０２０のための像分析ブロックに接続し、そして第２のクロスチェック接続部１０３４が、安全出力Ａ  １０２２をチャネルＢ  １０３０のための像分析ブロックに接続する。
【００９３】
例証的実施形態においては、像ストリームにおける交互のフレームが、カメラ・データの妥当性検査のため使用可能である。例えば、安全カメラ１０１０は、３０フレーム／秒（ｆｐｓ）を与える場合、１５ｆｐｓが、安全分析のためチャネルＡ  １０２０により用いられ得る。残りの又は介在する１５ｆｐｓをチャネルＢ  １０３０において分析して、デッド・ピクセル、行障害、不十分な照明等を検出し得る。チャネルＢ  １０３０で実行される分析は、十分な又は信頼性良い基準信号を与える安全ゾーンのための境界マーキングをフレーム毎に検出することに依拠し得る。ピクセル障害、感度損失、バーン・アウト等のようなカメラ故障条件がまた、基準像と比較して不十分なコントラストをもたらし得るので、そのような分析は、追加の安全侵害を検出し得る。
【００９４】
図２２は、図２１の実施形態の例証的タイミング関係を示すタイミング図である。例証的実施形態においては、カメラは、１秒当たり或る一定数のフレームを取り込む。そのフレームは、第１のライン１１００で表され、フレームｉ，フレームｉ＋１等と列挙されている。ハードウエア処理１１１０は、像分析１１１２の実行と信号妥当性検査１１１４との実行とを交互に行う。好適な実施形態においては、分析は、バッファされたグループ化を行うよりむしろピクセルを受け取るにつれ行われ、そのためハードウエア処理１１１０がデータを連続的に分析する。各フレームの完了に関連する間隔で、ソフトウエア処理１１２０は、データ・ストリームをハードウエア処理１１１０から受け取る。ハードウエア処理１１１０による像分析１１１２の終わりに、ソフトウエア処理１１２０は、評価を実行し、そして安全出力１１２２を発生する。一度評価及び安全出力１１２２が完了されると、ソフトウエア処理１１２０は、ピクセル・データが再びハードウエア処理１１１０により送られるため準備済みになるまで、自己検査及びバックグラウンド・タスク１１２２を実行する。
【００９５】
信号妥当性検査１１１４の終わりに、ハードウエア処理１１１０はまた、信号をソフトウエア処理１１２０に送る。図示のように、信号は、それが適正に受け取られていること、又はＯＫ１１１６であることを指示し得る。図２２の下側の部分１１３０に図示されるように、この実施形態の最大応答時間は、それが前の例証的実施形態に関するものより遅い。しかしながら、追加された応答時間と引き換えに、システムは、入力信号が絶えず妥当性検査をされているのでより信頼性が良い。そのようなシステムは、厳しい環境、又は高い信頼性を必要とする場合特に適している。
【００９６】
図２３は、本発明の例証的実施形態の処理、メモリ及び制御ブロックを示すブロック図である。この例証的実施形態においては、ＣＣＤビデオ・カメラ１２００は、複合ビデオ信号を発生する。その複合ビデオ信号は、ビデオ・デコーダ１２１０により受け取られる。ビデオ・デコーダ１２１０は、アナログ／ディジタル変換器及び同期化機能を含み得る。ビデオ・デコーダ１２１０は、ルミネセンス（発光）、ピクセル・クロック及び同期化信号をピクセル処理ブロック１２１５に指示し得る信号を発生する。ピクセル処理ブロック１２１５は、ピクセルを取り込み、そしてコントラスト比較アルゴリズムを、又は一部の実施形態においては、フレーム・マッチング・アルゴリズムを実行して、対象物が関心の範囲の部分に入ったか否かを決定し得る。ピクセル処理ブロック１２１５はまた、メモリ１２２０へのアクセスを有し、そしてデータを、メモリ１２２０へセーブし、そしてそれから検索することができることが好ましい。メモリ１２２０は、生の像１２２２、基準像１２２４、窓の定義１２２６、及び分析結果１２２８を含み得る。
【００９７】
制御、安全及び構成ソフトウエア・ブロック１２３０は、ピクセル処理ブロック１２１５によりアクセスされ得る。制御、安全及び構成ソフトウエア・ブロック１２３０はまた、図示されるように、メモリ・ブロック１２２０にアクセスしてデータをそれにセーブし、入力を受け取り、そして出力１２４０を発生し得る。制御、安全及び構成ソフトウエア・ブロック１２３０は、前述したように、安全システムを制御するのが好ましい。
【００９８】
図２４は、本発明の別の例証的実施形態の機能ブロック図である。この例証的実施形態においては、ハードウエア１３０３は、ＣＣＤビデオ・カメラ１３００、ビデオ・デコーダ１３１０、ピクセル分析１３２０、分析窓メモリ・ブロック１３３０、分析窓定義メモリ・ブロック１３４０、基準像メモリ・ブロック１３５０、及び生の像メモリ・ブロック１３６０を含む。図示のように、分析窓定義メモリ・ブロック１３４０及び基準像メモリ・ブロック１３５０は、フラッシュ・メモリ構成要素を含み得る。ソフトウエア１３０６は、システム監視１３７０、安全分析１３７５、構成１３８０及びユーザ・インターフェース・ソフトウエア１３９０を含み得る。
【００９９】
ＣＣＤビデオ・カメラ１３００は、ビデオ・デコーダ１３１０により受け取られる複合ビデオ・データ信号を発生する。ビデオ・デコーダ１３１０は、アナログ／ディジタル変換能力を含み得て、そして同期化データを発生し得る。ビデオ・デコーダ１３１０は、システム監視１３７０により構成ステップ中に制御される。ビデオ・デコーダ１３１０は、ルミネセンス・データ、クロック・データ、水平同期化データ及び垂直同期化データをピクセル分析ブロック１３２０に送り得る。
【０１００】
例証的実施形態においては、ピクセル分析ブロック１３２０は、コントラスト比較アルゴリズム及び像妥当性検査を実行する。ピクセル分析ブロック１３２０は、ピクセルについてのデータを分析窓１３３０に与え、その分析窓１３３０は、状態及び結果を発生し、その状態及び結果は、次いで、システム監視１３７０及び安全分析１３７５へ送られる。ピクセル分析ブロック１３２０は、システム監視１３７０により制御されて、ピクセル分析のモードを決定し得る。ピクセル分析は、例えば、コントラスト比較アルゴリズム・モード、フレーム・マッチング・アルゴリズム・モード、像妥当性検査モード等を含む任意の数のピクセル処理方法を含むことができる。
【０１０１】
ピクセル分析ブロック１３２０はまた、生の像に対応するデータを生の像メモリ・ブロック１３６０に送り、そこにその生の像が格納され得る。構成１３８０は、生の像メモリ・ブロック１３６０を制御し得て、そしてその生の像メモリ・ブロック１３６０に、データを基準像メモリ・ブロック１３５０に送り、多分その基準像メモリ・ブロック１３５０を更新するよう要求し得る。ピクセル分析ブロック１３２０は、基準像を基準像メモリ・ブロック１３５０から、並びに分析窓に関連するデータを分析窓定義メモリ・ブロック１３４０から受け取る。分析窓定義は、ピクセル分析ブロック１３２０がピクセルを一緒にグループ化してビンを生成して、生の像を基準像と比較するコントラスト比較アルゴリズムを実行するのを可能にする。分析窓定義メモリ・ブロック１３４０は、データを構成ブロック１３８０から受け取る。
【０１０２】
システム監視１３７０は、データを基準像メモリ・ブロック１３５０及び分析窓定義メモリ・ブロック１３４０並びに分析窓メモリ・ブロック１３３０から受け取る。システム監視１３７０は、ビデオ・デコーダ１３１０の構成、及びピクセル分析１３２０のモードを制御することを安全分析１３７５及び構成１３８０を制御することと一緒に行うことにより、初期化及び自己検査タスクを含むタスクを実行する。安全分析１３７５は、分析窓１３３０の出力を評価し、そして安全出力を発生する。安全分析はまた、エラー出力の発生を受け取り、そのエラー出力は、実際には、システム監視１３７０、安全分析１３７５及び構成１３８０のうちのいずれかにより発生されることができる。安全分析１３７５は、制御信号をシステム監視１３７０から受け取る。
【０１０３】
構成１３８０は、データを分析窓定義１３４０に送り、そして生の像メモリ・ブロック１３６０の捕捉を制御し得る。ＲＳ２３２又は任意の他のデータ接続のような結合を介して、構成１３８０は、データをユーザ・インターフェース・ソフトウエア１３９０に送受信する。構成１３８０はまた、エラー信号を発生することができる。
【０１０４】
初期化モード中に、ハードウエア１３０３が初期化され、内部プロセスが開始され、そして自己検査が実行される。初期化の多くは、カメラ１３００及びユーザ・インターフェース１３９０から受け取られた情報が同様に組み込まれることができるけれども、システム監視１３７０から制御されることができる。エラー信号は、システムを正しく初期化することに失敗した場合、発生されるであろう。
【０１０５】
構成モードにおいて、新しい基準像が、カメラ１３００を用いて捕捉され、そしてユーザ・インターフェース・ソフトウエア１３９０を動作させているＰＣに送られる。安全ゾーン・パラメータは、再びユーザ・インターフェース・ソフトウエア１３９０を用いて、そのＰＣから受け取られる。分析窓定義１３４０は、安全ゾーン・パラメータを用いて発生される。各分析窓１３３０に対して、中央ピクセル・レベル（例えば、ルミネセンスに関して）及び規定された明るい及び暗いピクセルの組（複数）が決定される。基準コントラスト値が、計算され、妥当性検査され、そして最終的にＰＣに送られて、基準コントラスト値が受け入れ可能であることを確認する。ＰＣユーザは、基準コントラスト値の妥当性を確認することができる。エラーは、有効な安全ゾーンを規定するのに失敗した場合、発生されるであろう。
【０１０６】
較正モードにおいて、各分析窓１３３０に対する基準コントラスト値が計算される。次いで、各窓において十分なコントラストがあるか否かの妥当性検査が行われる。窓がコントラスト比較アルゴリズムによる処理に対して十分なコントラストが欠けていることは、フレーム微分分析のためマークされる。
【０１０７】
クリアリング・モード中に、生の像を基準像（又は複数の基準像）と比較することが始まり得る。一度生の像と基準像との比較の間に一致があると、境界走査が始まり、そして安全出力が閉じられる（「安全」に設定される）。システムが実行している間に、境界走査は継続される。安全出力は、検出された侵入がある場合開けられる。
【０１０８】
以上のように本発明の好適な実施形態を説明したが、当業者は、本明細書で見つけられる教示を更に他の実施形態に、添付の特許請求の範囲内で適用し得ることを容易に認めるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】図１は、頭上の安全カメラを適所に備える作業場範囲の部分側面図である。
【図２】図２は、関心の範囲が安全カメラの視野内にあり、その視野を持つ安全カメラの斜視図である。
【図３】図３は、安全カメラを適所に備える作業場を示す概略図である。
【図４】図４Ａは、規定された境界領域を持つ関心の範囲の像の図である。図４Ｂは、関心の範囲の床があるパターンを境界領域に沿って持つ、当該関心の範囲の像の図である。
【図５】図５は、不規則な形状の境界を持つ関心の範囲を監視する安全カメラ・システムの斜視図である。
【図６】図６Ａは、境界に途切れがある関心の範囲の斜視図である。図６Ｂは、図６Ａの関心の範囲の上面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、関心の範囲を監視するための頭上カメラ及び側面カメラを持つ安全カメラ・システムの斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの頭上カメラの視野を示す図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ａの側面カメラの視野を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、関心の体積を監視するための２つの安全カメラを持つ別の安全カメラ・システムの斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａの頭上カメラの視野を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図８Ａの側面カメラの視野を示す図である。
【図９】図９は、関心の範囲を監視するための２つの安全カメラを持つ更に別の安全カメラ・システムの斜視図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、対象物が丁度関心の範囲の境界に入るところの当該関心の範囲の斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａの関心の範囲及び対象物を頭上から見た図である。
【図１１】図１１Ａは、対象物が既に関心の範囲の境界に跨っている状態である当該関心の範囲の斜視図である。図１１Ｂは、図１１Ａの関心の範囲及び対象物を頭上から見た図である。
【図１２】図１２Ａは、対象物が全体に関心の範囲内にある状態にある当該関心の範囲の斜視図である。図１２Ｂは、図１２Ａの関心の範囲及び対象物を頭上から見た図である。
【図１３】図１３は、本発明に従った例証的安全カメラ・システムを示すブロック図である。
【図１４】図１４は、本発明に従った例証的安全カメラ・システムを示す別のブロック図である。
【図１５】図１５は、本発明に従った、境界分析機能と内部分析機能との間の例証的関係を示すフロー・チャートである。
【図１６】図１６は、本発明に従って内部及び境界分析を実行する例証的方法を示すフロー・チャートである。
【図１７】図１７は、本発明の例証的実施形態の状態機械図である。
【図１８】図１８は、本発明に従った例証的データ・フロー及び分析を示すブロック図である。
【図１９】図１９は、図１８の実施形態のための例証的タイミング関係を示すタイミング図である。
【図２０】図２０は、本発明の例証的実施形態のための状態の推移を示す状態図である。
【図２１】図２１は、本発明に従って複数のチャネルのデータ・フローを用いた例証的実施形態の概略図である。
【図２２】図２２は、図２１の実施形態の例証的タイミング関係を示すタイミング図である。
【図２３】図２３は、本発明の例証的実施形態の処理、メモリ及び制御のブロックを示すブロック図である。
【図２４】図２４は、本発明の別の例証的実施形態の機能ブロック図である。
【図３】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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