CN104954662A - 传感器装置及使用传感器装置的控制*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种传感器装置及使用传感器装置的控制***。本发明的传感器装置可高精度地求出照度而提高控制***的控制，且包括：传感器部，获取拍摄范围的摄像图像；人判定部，判定所述摄像图像中的人的图像部分；排除范围判定部，将所述人判定部判定出的人的图像部分设定为排除范围；及输出部，使从所述摄像图像除去所述排除范围的像素而得的像素的像素值使用于照度计算。本发明的传感器装置及使用传感器装置的控制***，可高精度地求出照度。

Description

传感器装置及使用传感器装置的控制***

技术领域

本发明涉及一种传感器装置及使用传感器装置的控制***。

背景技术

以往，开发有对照明等电气设备进行控制的各种控制***(system)。例如，当人或物等在感知区域(area)中移动时，侦测其移动而控制照明的照明控制***已商品化。在人的侦测中有时使用图像传感器(sensor)。通过对图像传感器的输出进行图像解析来侦测人。

进而，也开发有如下装置，即，使用图像传感器的输出的像素值，根据图像的平均亮度来求出照度。例如，将图像传感器设置于天花板等来拍摄地板面侧，并根据摄像输出的亮度来求出照度。在使用此种图像传感器构筑照明控制***时，例如进行如下等控制，即在照度检测的结果为室内过于明亮时使照明变暗，且在室内过于昏暗时使照明变亮。

然而，在用以求出照度的所述图像传感器中，有时因各种干扰或图像传感器的特性而无法求出准确的照度，结果存在无法最佳地进行各种控制的问题。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2013-8461号公报

发明内容

[发明要解决的课题]

本发明的目的在于提供一种可高精度地求出照度的传感器装置及使用传感器装置的控制***。

[解决课题的手段]

本发明的传感器装置包括：传感器部，获取拍摄范围的摄像图像；人判定部，判定所述摄像图像中的人的图像部分；排除范围判定部，将所述人判定部判定出的人的图像部分设定为排除范围；及输出部，使从所述摄像图像除去所述排除范围的像素而得的像素的像素值使用于照度计算。

[发明的效果]

根据本发明的传感器装置及使用传感器装置的控制***，具有可高精度地求出照度的效果。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的传感器装置的框图。

图2是表示使用图1的传感器装置的控制***的一例即照明控制***的说明图。

图3是用以说明第一实施方式的动作的流程图。

图4是表示本发明的第二实施方式的框图。

图5是用以说明第二实施方式的动作的流程图。

[符号的说明]

11、18：图像传感器

12：传感器部

13：输出部

14：人判定部

15：排除范围判定部

16：亮度判定部

21：照度计算部

31：照明控制装置

32：传输线

K1、K2：照明器具

SL：照度检测部

SS：人感传感器

SW：开关部

具体实施方式

本发明的传感器装置包括：传感器部，获取拍摄范围的摄像图像；人判定部，判定所述摄像图像中的人的图像部分；排除范围判定部，将所述人判定部判定出的人的图像部分设定为排除范围；及输出部，使从所述摄像图像除去所述排除范围的像素而得的像素的像素值使用于照度计算。

另外，本发明的传感器装置具备亮度判定部，所述亮度判定部判定所述摄像图像的亮度而获取如下3个判定结果中的至少1个判定结果，即：第一判定结果，为亮度较规定的阈值高的像素区域；第二判定结果，为未在规定的连续的区域的像素间产生规定值以上的差的像素区域；第三判定结果，为未在规定的时间产生规定值以上的亮度差的像素区域；且所述排除范围判定部根据所述人判定部的判定结果及所述亮度判定部所获取的判定结果来设定所述排除范围。

另外，使用本发明的传感器装置的控制***包括：被控制对象；上述的传感器装置；及控制部，通过根据所述传感器装置的输出而获取的照度来控制所述被控制对象。

以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。

(第一实施方式)

图1是表示本发明的第一实施方式的传感器装置的框图。

在本实施方式中，通过将来自图像传感器11的图像输出中判定为人的图像部分的像素的像素值排除在使用于照度计算的像素值之外，而提高照度检测精度。

在图1中，传感器部12具有电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)传感器等未图示的摄像元件，摄像元件对拍摄范围内进行摄像并输出摄像图像。传感器部12以规定的帧率(frame rate)进行动态图像的摄像为佳，但作为传感器部12也可采用拍摄静态图像的传感器部。例如，传感器部12配置于求出照度的室内等的天花板附近，以室内的地板侧为拍摄范围进行拍摄。此外，传感器部12只要能拍摄求出照度的范围即可，设置场所并未特别限定。

来自传感器部12的摄像图像被输出至输出部13及人判定部14。人判定部14利用周知的方法判定摄像图像中所包含的人的图像部分，并将判定结果输出至排除范围判定部15。人判定部14例如也可在摄像图像的帧间针对各像素的每一个而求出差分，并将差分值超过规定的阈值的图像部分判定为移动的人的图像部分。另外，例如，人判定部14也可使用存储着人的图像图案(pattern)的存储器(memory)，通过与摄像图像进行图案比较来判定人。在本实施方式中，人的判定方法并未特别限定。

排除范围判定部15被赋予人判定部14的输出，判定摄像图像中的人的图像的像素位置并将判定结果作为排除范围存储于未图示的存储器，并且将所述判定结果输出至输出部13。通过排除范围判定部15指定来自传感器部12的摄像图像中包含人的图像的像素位置的区域作为排除范围，而输出部13对照度计算部21输出将排除范围内的像素排除的摄像图像的像素的像素值。

照度计算部21利用周知的方法，进行将所输入的像素值即亮度的信息转换为照度的运算而求出照度。照度计算部21所计算出的照度可利用于照明控制***等各种控制***中。

照度计算部21被赋予摄像图像的像素值，根据图像的平均亮度来求出照度。即，照度是通过使用摄像图像的亮度及基于地板或书桌等反射物的反射系数等的规定系数的运算而求出。然而，当人物进入至摄像范围内时，例如人物的头部等以极低的反射率反射的光、或根据人物的移动而以不同的反射率从人物反射的光入射至传感器部12，在使用设想的反射率及用于照度计算的系数的照度计算中，照度计算的误差变大。

因此，在本实施方式中，通过将摄像图像的像素值中人物的图像部分的像素的像素值排除而赋予至照度计算部21，可抑制照度计算部21的照度计算的误差，从而可实现高精度的照度计算。

图2是表示使用图1的传感器装置的控制***的一例即照明控制***的说明图。图2所示的照明控制***例如设置于办公大楼(office build)或各种设施等的各楼层(floor)或各区域等每个照明区域，例如通过照明控制装置31集中控制连接于传输线32的多个照明用设备。

作为连接于传输线32的多个照明用设备，例如不仅有使用灯(lamp)或发光二极管(diode)等光源的照明器具K1、照明器具K2，而且也有检测规定的照明区域内的人体的人感传感器SS、求出规定的照明区域内的照度的照度检测部SL、以手动切换指示照明器具的开关(switch)部SW等。照明控制装置31对这些设备进行远距离监视，并且对多个照明器具进行远距离控制。

例如，照明控制装置31可根据从开关部SW发送的开关控制信号，而向所对应的照明器具K1发送照明控制信号来进行点亮控制。

照度检测部SL检测规定的照明范围的亮度。照度检测部SL检测出的照度的信息经由传输线32而传输至照明控制装置31，照明控制装置31可根据照度的检测结果来对所对应的照明器具K1等发送照明控制信号而进行照明控制。另外，照度检测部SL也可将照度检测结果直接赋予至照明器具K2而控制照明器具K2的照明。

由此，可根据照度检测部SL的照度检测结果来控制照明器具K1、照明器具K2的照明光量。例如可进行如下等控制，即在照度较阈值亮时，使照明器具K1、照明器具K2的照明光量降低，且在照度较阈值暗时，使照明器具K1、照明器具K2的照明光量增大。

在本实施方式中，通过采用图1的传感器装置作为照度检测部SL，可进行高精度的照度检测，从而可进行与实际的照度对应的照明控制。

其次，参照图3的流程图对如所述那样构成的实施方式的动作进行说明。

在图3的步骤(step)S1中，传感器部12对计算室内等的照度的区域进行摄像，并输出摄像图像(步骤S2)。该摄像图像经由输出部13而供给至照度计算部21，并且也赋予至人判定部14。在步骤S3中，人判定部14进行摄像图像中所摄像的人的检测处理。人判定部14例如也有时通过对摄像图像的遍及多个帧期间的移动判定处理而进行人的检测。

当检测出人物时，处理从步骤S4移行至步骤S5，排除范围判定部15求出所检测出的人的像素位置作为排除范围并将该信息输出至输出部13。输出部13在从排除范围判定部15赋予有人的图像的像素位置作为排除范围的信息时，从摄像图像的输出中将人物的图像部分的像素位置的像素值排除而将摄像图像输出至照度计算部21。此外，输出部13在未从排除范围判定部15赋予人的图像的像素位置的信息时，将来自传感器部12的摄像图像输出直接输出至照度计算部21。

如此，对照度计算部21直接赋予或将人的图像部分的像素值排除而赋予传感器部12的摄像图像。照度计算部21使用摄像图像的像素值而计算摄像范围的照度(步骤S7)。照度计算部21所计算出的照度例如被赋予至图2的照明控制***等控制***。

此外，虽然图3中未表示，但人的判定周期与照度计算周期可独立地控制。例如，既可为人的判定是每秒进行数次，且照度计算是数秒进行1次，反之，也可使照度的计算周期短于人的判定周期。

由于照度计算部21用于照度计算的摄像图像中不包含人的图像部分的像素值，因此照度计算不会因摄像范围内的人而受到影响，可始终进行高精度的照度计算。

如此，在本实施方式中，由于将从摄像图像除去人的图像部分的像素值而得的亮度信息用于照度计算，因此不管有无人，均可始终进行高精度的照度计算。

(第二实施方式)

图4是表示本发明的第二实施方式的框图。在图4中对与图1相同的构成要素标注相同的符号而省略说明。在第一实施方式中，指定人的图像部分的像素作为排除范围，且使用将该排除范围排除的摄像图像的像素来计算照度。在本实施方式中，进而，将具有规定的条件的亮度值的区域加入于排除范围，通过将排除范围排除的摄像图像的像素来计算照度，由此使照度的计算精度进一步提高。

本实施方式中，采用附加有用以追加排除范围的亮度判定部16的图像传感器18的方面与第一实施方式不同。一般而言，传感器部12的摄像元件的动态范围(dynamic range)比较窄。因此，与照度极高的区域对应的像素值容易成为饱和状态，成为所谓发白状态。如果将此种像素值用于照度计算，则无法计算准确的照度。因此，亮度判定部16可检测亮度较规定的阈值高的像素并作为第一判定结果输出至排除范围判定部15。

另外，从地板或书桌上表面等反射的光对应于至传感器部12的摄像面的距离而衰减。因此，一般而言，摄像图像的邻接的像素的像素值彼此产生规定值以上的差。即，于未在摄像元件的像素中的规定的连续的区域的像素间产生规定值以上的差时，认为例如如发白的状态或发黑的状态等那样，在该像素的信息中无法准确地再现照度。因此，亮度判定部16可检测未在规定的连续的区域的像素间产生规定值以上的差并作为第二判定结果输出至排除范围判定部15。

另外，地板或书桌上表面等的照度始终固定的情况少见，一般而言，当经过某时间时亮度会产生变化。即，认为未在规定的时间产生规定值以上的亮度差的像素的区域例如如发白的状态或发黑的状态等那样，在该像素的信息中无法准确地再现照度。因此，亮度判定部16可检测未在规定的时间产生规定值以上的亮度差的像素区域作为第三判定结果并输出至排除范围判定部15。

排除范围判定部15将基于人判定部14的判定结果及亮度判定部16的第一判定结果至第三判定结果的像素区域设定为排除范围，并将排除范围的信息输出至输出部13。

此外，亮度判定部16的第一判定结果至第三判定结果的检测周期是被分别独立地控制，另外，有时人判定部14的判定处理及照度计算部21的照度计算处理的处理周期均不同。

另外，说明了亮度判定部16输出第一判定结果至第三判定结果，但亮度判定部16也可进行用以输出第一判定结果至第三判定结果中的至少1个的至少1个判定处理。

其次，参照图5的流程图对如所述那样构成的实施方式的动作进行说明。在图5中对与图3相同的步骤标注相同符号并省略说明。

图5的步骤S11中，进行人物的检测处理及亮度的检测处理。来自传感器部12的摄像图像被赋予至人判定部14及亮度判定部16。人判定部14检测摄像图像中的人图像部分，亮度判定部16求出：亮度较规定的阈值高的像素区域即第一判定结果；未在规定的连续的区域的像素间产生规定值以上的差的像素区域即第二判定结果；及未在规定的时间产生规定值以上的亮度差的像素区域即第三判定结果。人判定部14及亮度判定部16的判定结果被赋予至排除范围判定部15。

在步骤S21中，排除范围判定部15根据人判定部14的输出而将摄像图像中的人的图像部分的像素区域决定为排除范围，并对存储于未图示的存储器中的排除范围的信息进行更新(步骤S22)。

同样地，排除范围判定部15在摄像图像中存在亮度较规定的阈值高的像素区域时，使处理从步骤S13移行至步骤S23来根据第一判定结果决定排除范围，并对存储于未图示的存储器中的排除范围的信息进行更新(步骤S24)。

另外，排除范围判定部15在摄像图像中存在未在规定的连续的区域的像素间产生规定值以上的差的像素区域时，使处理从步骤S14移行至步骤S25来根据第二判定结果决定排除范围，并对存储于未图示的存储器中的排除范围的信息进行更新(步骤S26)。

进而，排除范围判定部15在摄像图像中存在未在规定的时间产生规定值以上的亮度差的像素区域时，使处理从步骤S15移行至步骤S27来根据第三判定结果决定排除范围，并对存储于未图示的存储器中的排除范围的信息进行更新(步骤S28)。

如此，已更新的排除范围的信息从排除范围判定部15供给至输出部13。输出部13将从摄像图像除去排除范围的像素的像素值的摄像图像输出至照度计算部21。由此，照度计算部21使用摄像图像中将排除范围的像素排除的像素的像素值进行照度的计算。

照度计算部21用于照度的计算的摄像图像中，不包含人的图像部分的像素值、亮度较规定的阈值高的像素区域的像素值、未在规定的连续的区域的像素间产生规定值以上的差的像素区域的像素值及未在规定的时间产生规定值以上的亮度差的像素区域的像素值，因此不会受摄像范围内的人的影响、传感器部12的动态范围等的不良影响，可始终进行高精度的照度计算。

此外，图5中说明了亮度判定部16获取第一判定结果至第三判定结果，但也可为亮度判定部16进行用以获取这些第一判定结果至第三判定结果中的至少1个判定结果的至少1个判定处理。

如此，在本实施方式中，从摄像图像不仅将人的图像部分的像素值排除，而且也将发白或发黑等无法再现本来的照度的像素的像素值排除而进行照度计算，因此可始终进行高精度的照度计算。

另外，在本实施方式中也可应用于使用图2中表示一例的传感器装置的控制***。

此外，在所述各实施方式中，对将使用图像传感器的照度计算的结果利用于照明控制***的例进行了说明，但作为使用传感器装置的控制***并不限定于照明控制，可利用于各种***。例如，可利用于根据照度来控制温度的***或根据照度来控制门的开闭的***等各种控制***。

本发明并不限定于所述实施方式，在实施阶段中可在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形。另外，所述实施方式中包含各种阶段的发明，通过所揭示的多个构成要件的适当组合可提取各种发明。例如，在即便从实施方式所示的所有构成要件删除几个构成要件仍可解决发明所要解决的课题的栏中所述的课题，且仍可获得发明的效果的栏中所述的效果时，将该构成要件删除后的构成可作为发明而提取。

Claims (3)

1.一种传感器装置，其特征在于，包括：

传感器部，获取拍摄范围的摄像图像；

人判定部，判定所述摄像图像中的人的图像部分；

排除范围判定部，将所述人判定部判定出的人的图像部分设定为排除范围；及

输出部，使从所述摄像图像除去所述排除范围的像素而得的像素的像素值使用于照度计算。

2.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于：

所述传感器装置具备亮度判定部，所述亮度判定部判定所述摄像图像的亮度而获取如下3个判定结果中的至少1个判定结果：第一判定结果，为亮度较规定的阈值高的像素区域；第二判定结果，为未在规定的连续的区域的像素间产生规定值以上的差的像素区域；及第三判定结果，为未在规定的时间产生规定值以上的亮度差的像素区域；且

所述排除范围判定部根据所述人判定部的判定结果及所述亮度判定部所获取的判定结果来设定所述排除范围。

3.一种控制***，其特征在于，包括：

被控制对象；

根据权利要求1所述的传感器装置；及

控制部，通过根据所述传感器装置的输出而获取的照度来控制所述被控制对象。