JP2006333144A - ドアホンシステムの人体センシング方式 - Google Patents

Abstract

【課題】 人体検知の信頼性および耐誤動作性の向上を図ったドアホンシステムの人体センシング方式を提供する。
【解決手段】 信号処理部１５は、画像処理部１１からの人体検知信号と熱線式センサ等の人体検知器２からの人体検知信号との論理和処理を行い、いずれかの人体検知信号が入力されたときに人体を検知したと判定して、報知部３で報知動作を行うとともに、ＹＵＶ／ＮＴＳＣ変換部１３、伝送部１４を介して撮像部１０の撮像画像をドアホン親機へ伝送して、ドアホン親機で撮像画像をモニタ可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドアホンシステムの人体センシング方式に関するものである。

従来、屋内に設置したドアホン親機と屋外に設置したドアホン子器とを具備して住宅屋内外間で通話を行うドアホンシステムとして、検知領域への侵入者や来客の存在を映像として映し出し、確認するために、屋外に監視カメラを設置し、ドアホン親機側でモニターするものがあり、このようなドアホンシステムでは、検知領域へ人が侵入したときに報知するとともにドアホン親機に画像を伝送して録画している。

そして、検知領域への人の侵入を検知する人体センシング方式としては、監視カメラの画像信号を画像処理する画像処理型の人体検知器を用いて検知する方式や、あるいは熱線式センサを用いて検知する方式がある（例えば、特許文献１参照）。

図９は、人体センシング方式に熱線式センサを用いた場合のドアホンのシステム構成例を示しており、住宅Ｈの屋内にドアホン親機１００を設置し、屋外にドアホン子器２００を設置し、さらに庭にはセンサ付カメラ４００を具備したライト３００を設置している。センサ付カメラ４００は、監視カメラ４００ａと熱線式センサ４００ｂとで構成され、熱線式センサ４００ｂの検知領域内に人体を検知した場合は、監視カメラ４００ａで撮像した画像をドアホン親機１００へ伝送するとともに、ライト３００を点灯させる。
特開平８−１５４２４３号公報

人体センシング方式としては、検知領域に人が侵入したとき、検知領域内の移動体の横切り、近付き等の移動方向に関わらず確実にセンシングして報知するとともに、ドアホン親機に画像を伝送して録画することが要求される。

しかし、上記監視カメラの画像信号を画像処理することによる人体センシング方式では、夜間、照度不足によって感度低下を引き起こすという問題があった。

また、上記熱線式センサによる人体センシング方式は、コスト面や、設計的な利便性によって一般的に用いられており、センサライトやワイアレス送信器等に内蔵されて屋外センサ商品として提供されたり、監視カメラに内蔵されてセンサ付カメラとしても提供されている。しかし、図１０（ａ）（ｂ）に示すように検知領域Ａ１０内で人体Ｂが熱線式センサ４００ｂに近付く状況では、熱線式センサ４００ｂが背景との熱変化を検出し難く、検知感度が鈍くなって人体に反応し難くなるという問題があった。

このように、従来の人体センシング方式では、人体検知の信頼性、耐誤動作性に課題があった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、人体検知の信頼性および耐誤動作性の向上を図ったドアホンシステムの人体センシング方式を提供することにある。

請求項１の発明は、屋内に設置したドアホン親機と屋外に設置したドアホン子器とを具備して住宅屋内外間の通話を可能としてさらに屋外の人の動きを検知してドアホン親機でモニタするドアホンシステムの人体センシング方式において、検知領域を連続して撮像する撮像手段を備えて、撮像した画像に基づいて検知領域内の人の滞在を検知する画像処理型の第１の人体検知手段と、夜間においても感度低下を引き起こすことなく検知領域内の人の滞在を検知する第２の人体検知手段との両検知結果に基づいて人体検知の判断処理を行い、人体を検知したと判断した場合、撮像画像をドアホン親機に対して伝送することを特徴とする。

この発明によれば、画像処理型の第１の人体検知手段と第２の人体検知手段とを複合させることで、夜間の照度不足による第１の人体検知手段の人体検知感度の低下時には、第２の人体検知手段の人体検知によって報知動作を行い、人体検知の信頼性および耐誤動作性の向上を図ることができる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記第２の人体検知手段は、熱線を集光する光学系と、集光した熱線の変化を電気信号に変換する焦電素子と、電気信号を増幅する増幅手段と、増幅した信号のレベルをしきい値と比較して検知領域内の人の滞在を検知する比較手段とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、画像処理型人体検知手段と熱線式センサとを複合させることで、夜間の照度不足による画像処理型人体検知手段の人体検知感度の低下時には、熱線式センサの人体検知によって報知動作を行い、検知領域内を移動体が近付く状況であって熱線式センサによる人体検知感度が低下しているときには、画像処理型人体検知手段の人体検知によって報知動作を行うことができ、画像処理型人体検知手段と熱線式センサとを複合させることで、人体検知の信頼性および耐誤動作性の向上を図っている。さらに、熱線式センサを用いることでコストを抑えることができる。

請求項３の発明は、請求項１において、前記第２の人体検知手段は、マイクロ波の送信手段と、送信したマイクロ波の反射波を受信する受信手段と、送信信号と受信信号とを比較して検知領域内の人の滞在を検知する比較手段とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、画像処理型人体検知手段とマイクロ波センサとを複合させることで、夜間の照度不足による画像処理型人体検知手段の人体検知感度の低下時には、マイクロ波センサの人体検知によって報知動作を行い、検知領域内を移動体が近付く状況であってマイクロ波センサによる人体検知感度が低下しているときには、画像処理型人体検知手段の人体検知によって報知動作を行うことができ、画像処理型人体検知手段とマイクロ波センサとを複合させることで、人体検知の信頼性および耐誤動作性の向上を図っている。

請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、人体検知が成立する検知論理として、前記第１，第２の人体検知手段の各検知結果の論理積処理と、前記第１，第２の人体検知手段の各検知結果の論理和処理とを切り替える検知論理切替手段を備えることを特徴とする。

この発明によれば、環境条件に応じた検知感度の設定が可能となる。

請求項５の発明は、請求項４において、前記検知論理切替手段は、昼は論理積処理、夜は論理和処理に切り替えることを特徴とする。

この発明によれば、昼は誤動作防止ために、夜は感度低下を補うために第２の人体検知手段を用いるので、信頼性が向上する。
検知感度を昼夜に応じて自動的に切り替えるので、手動で設定する手間が省ける。

請求項６の発明は、請求項１乃至５いすれかにおいて、撮像手段で撮像した画像に基づいて検知した周囲の明るさが所定の明るさより明るいときに、前記第１の人体検知手段で人体を検知した場合、前記第２の人体検知手段の感度を高くすることを特徴とする。

この発明によれば、検知感度と耐誤動作性とを考慮し、効率よく感度を上下させることで、最適な検知制御が可能となる。

請求項７の発明は、請求項１乃至５いずれかにおいて、人体を検知したと判断した場合、報知動作を行い、さらに撮像した画像から移動体の移動方向を検知し、移動方向に応じて報知内容を変更することを特徴とする。

この発明によれば、外出者であるか、侵入者であるかを判別することができる。

以上説明したように、本発明では、画像処理型の第１の人体検知手段と第２の人体検知手段とを複合させることで、夜間の照度不足による第１の人体検知手段の人体検知感度の低下時には、第２の人体検知手段の人体検知によって報知動作を行い、人体検知の信頼性および耐誤動作性の向上を図ることができるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１は本実施形態のドアホンシステムの人体センシング方式の機能ブロックを示しており、画像処理型人体検知器１（第１の人体検知手段）と、人体検知器２（第２の人体検知手段）と、報知部３とで構成される。

画像処理型人体検知器１は、撮像部１０と、画像処理部１１と、輪郭画像記憶手段１２と、ＹＵＶ／ＮＴＳＣ変換部１３と、伝送部１４と、信号処理部１５とを備えて、撮像した画像に画像処理を施すことで、人体検知を行うものである。

撮像部１０は、視野領域を時系列で連続して撮像する撮像素子と、撮像素子から出力される画像をデジタルデータに変換して濃淡画像データを生成し、そのＹＵＶ信号を出力するＡ／Ｄ変換器とで構成される。撮像素子には、ＣＣＤ等の固体撮像素子やＣＭＯＳイメージセンサ等を使用する。また、一般的なＣＭＯＳカメラのようにデバイス自体がデジタル信号を出力するものであれば後段のＡ／Ｄ変換器は必要ない。

画像処理部１１は、輪郭抽出手段１１ａと、移動輪郭抽出手段１１ｂと、移動領域検出手段１１ｃと、領域特徴量検出手段１１ｄとで構成される。

輪郭抽出手段１１ａは、撮像部１０から得られる濃淡画像データを、一般的に知られたＳＯＢＥＬフィルタ等を使用して微分処理してエッジ（輪郭）の抽出を行い、各画像毎のエッジ画像を輪郭画像記憶手段１２に一定期間保存する。

移動輪郭抽出手段１１ｂは、輪郭画像記憶手段１２に保存された時系列のエッジ画像を用いて論理合成を行い、移動体のエッジのみを抽出した合成画像を作成する。

移動領域検出手段１１ｃは、移動輪郭抽出手段１１ｂで作成した合成画像をラベリングして移動体に相当する領域（以下、移動領域と称す）を検出する。この移動領域は、移動体の輪郭に外接する四角形等の移動枠で表せばデータ量が減って、計算が容易となり、この手法を用いればフレーム差分等とは異なり、残像がなく、移動した領域のエッジのみを抽出することができる。

領域特徴量検出手段１１ｄは、輪郭画像記憶手段１２に保存されたエッジ画像と、移動領域検出手段１１ｃで検出した移動体の移動領域とに基いて、移動領域内の移動エッジ部分の方向値を抽出してそのエッジ方向値分布を作成する。そして、このエッジ方向値分布を移動領域のエッジ方向の特徴量として、このエッジ方向の特徴量に基づいて領域移動が外乱によるものか、人によるものかを判定し、領域移動が人によるものであれば人体検知信号を信号処理部１５へ出力する。ここで、人体のエッジには直線部分より曲線部分が多く且つ複雑な形状のため、そのエッジ方向はあらゆる方向に分布しており、対して構造物の影等のエッジは直線的な成分が多く、エッジの分布は偏った分布になりやすい。

また、ある移動領域が人体を表しているか否かを判定するために、エッジ方向値分布をテーブルに格納し、人体の動きによるエッジ方向値分布テーブルと互いの分布を比較することも可能である。

輪郭画像記憶手段１２は、輪郭抽出手段１１ａで抽出されたエッジ画像を一定期間保存する。

ＹＵＶ／ＮＴＳＣ変換部１３は、撮像部１０から出力されたＹＵＶ信号をＮＴＳＣ信号に変換する。

伝送部１４は、ＹＵＶ／ＮＴＳＣ変換部１３から出力されるＮＴＳＣ信号をドアホン親機１００（図９参照）へ出力することで、撮像された画像を伝送する
信号処理部１５は、ＣＰＵ等で構成されるもので、人体検知器２が接続されて画像処理型人体検知器１の各部の動作を制御するとともに、報知部３の報知制御を行う。

人体検知器２は、上記画像処理型人体検知器１とは異なる方法で検知領域内の人体検知を行い、夜間においても感度低下を引き起こすことのないもので、本実施形態では図２に示す熱線式センサ（ＰＩＲ）２０を用いる。熱線式センサ２０は、検知領域Ａ１からの熱線Ｃを集光する光学系を構成するレンズ２０ａと、集光した熱線Ｃの変化を電気信号に変換する焦電素子２０ｂと、電気信号を増幅する増幅回路２０ｃと、増幅した信号のレベルをしきい値と比較して検知領域内の人Ｂの滞在を検知する比較器２０ｄとを備え、人体Ｂから放出される熱線によって人体を検知した時には人体検知信号を信号処理部１５へ出力する。

そして、信号処理部１５は、人体検知が成立する検知論理として、画像処理部１１からの人体検知信号と熱線式センサ２０からの人体検知信号との論理和処理を行い、いずれかの人体検知信号が入力されたときに人体を検知したと判定して、報知部３で報知動作を行うとともに、ＹＵＶ／ＮＴＳＣ変換部１３、伝送部１４を介して画像をドアホン親機１００へ伝送して、ドアホン親機１００で撮像画像をモニタ可能とする。

すなわち、夜間の照度不足による画像処理部１１の人体検知感度の低下時には、熱線式センサ２０の人体検知によって報知動作を行い、さらに検知領域内を人体Ｂが近付く状況であって熱線式センサ２０による人体検知感度が低下しているときには、画像処理部１１の人体検知によって報知動作を行うことができ、画像処理型人体検知器１による人体検知と熱線式センサ２０による人体検知とを複合させることで、人体検知の信頼性および耐誤動作性の向上を図っている。さらに、熱線式センサ２０を用いることでコストを抑えることができる。

また、報知部３の報知動作は、照明の点滅や、ブザーによる警報音出力によって侵入者に対する威嚇を行うもので、上記のように人体検知の信頼性および耐誤動作性が向上することで、報知部３による威嚇効果も増大する。

（実施形態２）
本実施形態のドアホンシステムの人体センシング方式は、実施形態１の人体検知器２に図３に示すマイクロ波センサ２１を用いたものであり、その検知動作を図４に示す。

マイクロ波センサ２１は、マイクロ波アンテナモジュール２１ａと、信号処理部２１ｂとで構成される。

マイクロ波アンテナモジュール２１ａは、マイクロ波を生成する発振部２１ｃと、マイクロ波Ｄ１（図４（ｂ）参照）を送信する送信アンテナ２１ｄと、人体Ｂ等で反射したマイクロ波Ｄ２（図４（ｃ）参照）を受信する受信アンテナ２１ｅと、受信したマイクロ波を検波するミキサー部２１ｆとで構成される。

信号処理部２１ｂは、各部に電源を供給する電源部２１ｇと、マイクロ波アンテナモジュール２１ａからの検波信号を増幅する増幅回路２１ｈと、増幅した検波信号（受信信号）と送信信号とを比較して検知領域Ａ２内の人Ｂ（図４（ａ）参照）の滞在を検知する比較器２１ｉとを備え、人体検知時には人体検知信号を信号処理部１５へ出力する。

そして、信号処理部１５は、人体検知が成立する検知論理として、画像処理部１１からの人体検知信号とマイクロ波センサ２１からの人体検知信号との論理和処理を行い、いずれかの人体検知信号が入力されたときに人体を検知したと判定して、報知部３で報知動作を行うとともに、ＹＵＶ／ＮＴＳＣ変換部１３、伝送部１４を介して画像をドアホン親機１００へ伝送して、ドアホン親機１００で撮像画像をモニタ可能とする。

すなわち、夜間の照度不足による画像処理部１１の人体検知感度の低下時には、マイクロ波センサ２１の人体検知によって報知動作を行い、さらに検知領域内を人体Ｂが近付く状況であってマイクロ波センサ２１による人体検知感度が低下しているときには、画像処理部１１の人体検知によって報知動作を行うことができ、画像処理型人体検知器１による人体検知とマイクロ波センサ２１による人体検知とを複合させることで、人体検知の信頼性および耐誤動作性の向上を図っている。

なお、人体検知器２として、対象物との距離を測定するパルスレーダ方式を用いるものであってもよい。

（実施形態３）
図５は本実施形態のドアホンシステムの人体センシング方式の機能ブロックを示しており、実施形態１，２の構成に、人体検知が成立する検知論理を切り替える論理積／論理和切替スイッチ４を設けたもので、信号処理部１５内で人体検知が成立する検知論理として、画像処理部１１からの人体検知信号と人体検知器２（熱線式センサ２０またはマイクロ波センサ２１）からの人体検知信号との論理積処理と、上記２つの人体検知信号の論理和処理とを、論理積／論理和切替スイッチ４の操作によって切替可能に構成している。

すなわち、論理積／論理和切替スイッチ４によって論理積処理に切り替えているときは、画像処理部１１からの人体検知信号と人体検知器２からの人体検知信号との両方が入力されたときに人体を検知したと判定し、論理和処理に切り替えているときは、いずれかの人体検知信号が入力されたときに人体を検知したと判定する。

このように、本実施形態では、論理積／論理和切替スイッチ４を切り替えることで、環境条件に応じた検知感度の設定が可能となり、人体検知の信頼性および耐誤動作性をさらに向上させることができる。

（実施形態４）
本実施形態のドアホンシステムの人体センシング方式は、実施形態１または２と同様の構成を備えるが、以下の点で相違するものである。

信号処理部１５は、撮像部１０の撮像画像に基づいて周囲の明るさを検知し、周囲の明るさが所定の明るさより明るいときは、人体検知が成立する検知論理として、画像処理部１１からの人体検知信号と人体検知器２（熱線式センサ２０またはマイクロ波センサ２１）からの人体検知信号との論理積処理を行う。一方、周囲の明るさが所定の明るさより暗いときは、画像処理部１１の人体検知の感度が低下するので、人体検知が成立する検知論理として、上記２つの人体検知信号の論理和処理を行う。

このように、本実施形態では、周囲の明るさに応じて自動的に、環境条件に応じた検知感度の設定が可能となり、人体検知の信頼性および耐誤動作性をさらに向上させることができる。さらに、実施形態３の論理積／論理和切替スイッチ４を用いる場合に比べてコストを抑えることができる。

（実施形態５）
熱線式センサ２０は、夏場の昼間は地面での温度揺らぎの影響等によって誤動作する恐れがあるため検知感度をあまり高くできず、昼間の明るいときは画像処理型人体検知器１の画像処理による人体検知のほうが小さい動きも検出可能で感度が高いため、画像処理型人体検知器１のほうが熱線式センサ２０よりも侵入者を先に検知する。

そこで、本実施形態のドアホンシステムの人体センシング方式は、実施形態１と同様の構成を備えるが、信号処理部１５は、周囲の明るさに応じて熱線式センサ２０の感度を変化させており、その動作を図６に示す。

まず、信号処理部１５は、撮像部１０の撮像画像に基づいて周囲の明るさを検知し、周囲の明るさが所定の明るさ（例えば１０Ｌｘ）より明るいときは昼間と判断して、熱線式センサ２０の感度Ｘ１を低くするとともに、画像処理部１１からの人体検知信号と熱線式センサ２０からの人体検知信号との論理積処理を行う。このとき、画像処理型人体検知器１の感度Ｘ２は周囲が明るいため高くなる。そして、画像処理型人体検知器１が人体を検知すれば（時間ｔ１）、熱線式センサ２０の感度Ｘ１を一定時間高くして、論理積処理による人体検知を成立しやすくして失報を防止している。

次に、周囲の明るさが所定の明るさより暗いときは夜間と判断し（時間ｔ２）、信号処理部１５は、画像処理部１１からの人体検知信号と熱線式センサ２０からの人体検知信号との論理和処理を行う。夜間は周囲照度が低く、画像処理型人体検知器１による人体検知は照度不足によって困難になるため、熱線式センサ２０による人体検知をメインとするのであるが、夜間は夏場の昼間のような地面での温度揺らぎは少ないので、熱線式センサ２０の感度Ｘ１を高くしておく。そして、熱線式センサ２０が人体を検知した場合は（時間ｔ３）、侵入者に対する威嚇として報知部３の照明を点灯させることで画像処理型人体検知器１の感度Ｘ２を確保する。

このように、昼夜に応じた感度調整を行うことで失報を防止し、人体検知の信頼性および耐誤動作性をさらに向上させている。

（実施形態６）
本実施形態では、実施形態１〜５において、信号処理部１５が、撮像手段１０で撮像した画像から人体Ｂの進行方向を確認し、人体Ｂが住宅Ｈに近付いているのかあるいは遠のいているのかを、人体Ｂの重心の移動方向および面積変化等を用いて判断して、その判断結果に応じて報知部３での報知内容を変更する。

具体的には、図７（ａ）（ｂ）に近付き時、図８（ａ）（ｂ）に遠のき時の各動作を示すように、画像処理部１１が人体Ｂの輪郭の移動枠Ｅを生成し、信号処理部１５は移動枠Ｅの移動方向を検出して、人体Ｂが住宅Ｈに近付いているのかあるいは遠のいているのかを判断する。そして、人体Ｂが住宅Ｈに近付いている場合には、報知部３は照明を点灯させるとともにブザーにより警報音を発する。一方、人体Ｂが住宅Ｈから遠のいている場合には、報知部３は照明を点灯させるとともにブザーにより報知音を発する。

なお、実施形態１乃至６の画像処理型人体検知器１、人体検知器２、報知部３はドアホン子器と別体にしているが、実施形態１乃至６いずれかの画像処理型人体検知器１、人体検知器２、報知部３の各機能を、ドアホン子器に内蔵してもよい。

実施形態１のドアホンシステムの人体センシング方式の機能ブロックを示す図である。 同上の熱線式センサの構成を示す図である。 実施形態２のマイクロ波センサの構成を示す図である。 同上のマイクロ波センサの検知動作を示す図である。 実施形態３のドアホンシステムの人体センシング方式の機能ブロックを示す図である。 実施形態５のドアホンシステムの人体センシング方式の動作を示す図である。 （ａ）（ｂ）実施形態６のドアホンシステムの人体センシング方式の近付き時における移動方向検出処理を示す図である。 （ａ）（ｂ）同上の遠のき時における移動方向検出処理を示す図である。 従来のドアホンのシステム構成例を示す図である。 熱線式センサの近付き感度を説明するための図である。

符号の説明

１ 画像処理型人体検知器
２ 人体検知器
３ 報知部
１０ 撮像部
１１ 画像処理部
１１ａ 輪郭抽出手段
１１ｂ 移動輪郭抽出手段
１１ｃ 移動領域検出手段
１１ｄ 領域特徴量検出手段
１４ 伝送部
１５ 信号処理部

Claims (7)

1. 屋内に設置したドアホン親機と屋外に設置したドアホン子器とを具備して住宅屋内外間の通話を可能としてさらに屋外の人の動きを検知してドアホン親機でモニタするドアホンシステムの人体センシング方式において、
   検知領域を連続して撮像する撮像手段を備えて、撮像した画像に基づいて検知領域内の人の滞在を検知する画像処理型の第１の人体検知手段と、夜間においても感度低下を引き起こすことなく検知領域内の人の滞在を検知する第２の人体検知手段との両検知結果に基づいて人体検知の判断処理を行い、
   人体を検知したと判断した場合、撮像画像をドアホン親機に対して伝送することを特徴とするドアホンシステムの人体センシング方式。
2. 前記第２の人体検知手段は、熱線を集光する光学系と、集光した熱線の変化を電気信号に変換する焦電素子と、電気信号を増幅する増幅手段と、増幅した信号のレベルをしきい値と比較して検知領域内の人の滞在を検知する比較手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のドアホンシステムの人体センシング方式。
3. 前記第２の人体検知手段は、マイクロ波の送信手段と、送信したマイクロ波の反射波を受信する受信手段と、送信信号と受信信号とを比較して検知領域内の人の滞在を検知する比較手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のドアホンシステムの人体センシング方式。
4. 人体検知が成立する検知論理として、前記第１，第２の人体検知手段の各検知結果の論理積処理と、前記第１，第２の人体検知手段の各検知結果の論理和処理とを切り替える検知論理切替手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載のドアホンシステムの人体センシング方式。
5. 前記検知論理切替手段は、昼は論理積処理、夜は論理和処理に切り替えることを特徴とする請求項４記載のドアホンシステムの人体センシング方式。
6. 撮像手段で撮像した画像に基づいて検知した周囲の明るさが所定の明るさより明るいときに、前記第１の人体検知手段で人体を検知した場合、前記第２の人体検知手段の感度を高くすることを特徴とする請求項１乃至５いすれか記載のドアホンシステムの人体センシング方式。
7. 人体を検知したと判断した場合、報知動作を行い、さらに撮像した画像から移動体の移動方向を検知し、移動方向に応じて報知内容を変更することを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載のドアホンシステムの人体センシング方式。

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