JP6483248B2 - 監視システム、監視装置 - Google Patents
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Description
本願は、2015年4月20日に、日本に出願された特願2015−086028号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
ここで、ビッグデータとは、市販されているデータベース管理ツールや従来のデータ処理アプリケーションで処理することが困難なほど巨大で複雑なデータ集合の集積物を表す用語である。例えば、疾病予防に関しては、近年のグローバル化、ボーダレス化に伴い短期間での全地球規模での疾病の拡大が懸念されている。このような背景から、例えば、インフルエンザ等の疾病の感染拡大を防ぐために、人が多く集まる公の場所、公共機関、企業等で、被監視者の体温を瞬時に測定し監視する機器のニーズが高まっている。
例えば、特許文献1では、空間領域に存在する複数人を撮影する赤外線カメラからの熱画像に基づいて体温分析を行い、体温異常の情報の通知する監視システムが記載されている。
図1は、第1の実施形態による測定装置1の構成例を示す図である。
図1に示すように、測定装置1は、センサー部10と、光学系20と、制御部30とを備えている。
図2に示すように、センサー部10は、サーモパイル部11と、フォトダイオード部12とを同一の半導体基板WF上に備えている。すなわち、センサー部10において、サーモパイル部11と、フォトダイオード部12とが、半導体基板WF上に形成されている。
フォトダイオード部12(第2の検出素子の一例)は、対象物から反射する可視光に基づいて、対象物の画像(色情報)を検出する。フォトダイオード部12は、赤色フォトダイオード部12Rと、緑色フォトダイオード部12Gと、青色フォトダイオード部12Bとを備え、赤色、緑色、及び青色の3原色の光の強度を検出し、画像(RGBの色情報)を出力する。
なお、センサー部10の構成の詳細については、図4を参照して後述する。
また、制御部30は、測定制御部31と、反射率生成部32と、出力処理部33とを備えている。
この図に示す変換テーブルは、色彩と明るさとに基づいて、色彩拡散面の反射率を生成するテーブルである。この変換テーブルは、「色彩」と、「反射率(%)」とが対応付けられており、「反射率(%)」は、“明るい”、“平均”、及び“暗い”の3段階に場合分けされている。
例えば、「色彩」が“黄”であり、明るさが“明るい”である場合には、反射率生成部32は、変換テーブルに基づいて、「反射率(%)」として“70”を生成する。反射率生成部32は、生成した反射率(この場合は、“70”(%))をセンサー部10に出力する。
このように、サーモパイル部11は、赤外光と、フォトダイオード部12が検出した画像に基づいて生成された対象物の反射率とに基づいて、対象物の温度を検出する。
図4は、本実施形態によるセンサー部10の断面構造の一例を示す断面図である。
図4に示す例では、サーモパイル部11と、フォトダイオード部12とが同一の半導体基板WFに形成されている。
フォトダイオード124は、照射された光を、強度に応じた電圧に変換する。
ポリシリコン125は、フォトダイオード124からの電圧を出力させる、フォトダイオード124の状態を初期化するなどのフォトダイオード124の制御に利用される。
図5は、本実施形態による測定装置1の動作の一例を示すフローチャートである。
図5に示すように、測定装置1は、まず、デジタルミラーデバイス22を対象の範囲における分割領域の初期位置に制御する(ステップS101)。すなわち、制御部30の測定制御部31は、温度を検出する対象の範囲のうちの分割領域の初期位置の反射光がセンサー部10に出射するように、デジタルミラーデバイス22を制御する。
次に、出力処理部33は、対象の範囲の画像情報、及び温度分布を出力する(ステップS108)。
これにより、本実施形態によるセンサー部10は、対象物の温度とともに、対象物の画像を検出することができるため、対象物の温度とともに対象物の特徴を分析することが可能になる。
これにより、本実施形態によるセンサー部10は、画像に基づいて生成された適切な反射率により、より正確に温度を検出することができる。
これにより、本実施形態によるセンサー部10は、簡易な手法により生成された反射率により、より正確に温度を検出することができる。また、本実施形態による測定装置1は、簡易な手法により適切な反射率を生成することができ、より正確に温度を検出することができる。
これにより、本実施形態による測定装置1は、デジタルミラーデバイス22を用いるという簡易な手法により、温度を検出する精度を向上させることができる。
次に、図面を参照して、第2の実施形態による測定装置について説明する。
図6は、第2の実施形態による測定装置1aの構成例を示す図である。また、図7は、第2の実施形態によるセンサー部10aの光の入射面の構成例を示す図である。
なお、図6及び図7において、図1及び図2に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
複数のフォトダイオード部12は、図7に示すように、サーモパイル部11からの距離が等しくなるように、サーモパイル部11の周辺に配置されている。
これにより、本実施形態によるセンサー部10aは、画像の検出位置と温度の検出位置とを一致させて画像及び温度を検出することができる。よって、本実施形態によるセンサー部10a及び測定装置1aは、検出位置が一致しているので、対象物の特徴をより正確に分析することが可能になる。
また、光路変更部の他の適用例としては、例えば、ガルバノミラーやポリゴンミラーなどを含む構成としてもよい。
また、上述した第2の実施形態では、センサー部10aが、画像補正部14を備える例を説明したが、制御部30が、画像補正部14を備えるようにしてもよい。
次に、図面を参照して、第3の実施形態による監視システムについて説明する。
本実施形態では、上述した測定装置1(1a)を利用して、例えば、空港、駅、公共施設などにおいて発熱者を監視して、発熱者の発生推移を予測する監視システムについて説明する。
図8に示すように、監視システム100は、上述した複数の測定装置1(1a)と、複数の環境検出部40と、監視装置50とを備えている。
測定装置1は、赤外光に基づいて、少なくとも所定の範囲(監視対象領域)の温度分布を測定するとともに、可視光に基づいて、所定の範囲(監視対象領域)の画像情報を検出する。
ここで、測定装置1−1及び環境検出部40−1は、監視場所P1に設置され、監視場所P1における被監視者(例えば、通行人など)を監視する。また、測定装置1−2及び環境検出部40−2は、監視場所P2に設置され、監視場所P2における被監視者(例えば、通行人など)を監視する。
なお、監視場所P1及び監視場所P2は、被監視者の体温を監視する監視対象領域を示し、例えば、空港、駅、学校、病院、公共施設、ショッピングモール、オフィス、コンサートホールなどである。
履歴情報記憶部531は、少なくとも被監視者の属性情報と、被監視者の発熱情報と、環境情報とを対応付けた被監視者情報を監視対象領域ごとに記憶する。なお、被監視者情報には、検出時刻情報及び被監視者の識別情報が含まれてもよい。
ここで、予測モデルの具体例について、以下説明する。
増加モデルにおける各モデルは、例えば、以下のように定義されている。
(2)増加発生時モデル:発熱患者の発生が始まる時点のモデルであり、発熱患者数の経時変化のグラフにおいて、線形近似線と多項式近似線とのいずれにも近似できない場合で、且つ発熱患者数の増加率が5%以上の場合である。
(4)発生者数安定開始モデル:発熱患者数が多数で安定し始める時期のモデルであり、発熱患者数の経時変化のグラフにおいて、線形近似線と多項式近似線とのいずれにも近似できない場合であり、且つ発熱患者数の増加率が5%以下の場合である。
予測モデル記憶部532は、上述した増加モデルのような定義情報を記憶する。
情報取得部541(取得部の一例)は、測定装置1によって測定された温度分布に基づいて得られた被監視者の発熱情報を時系列に取得する。情報取得部541は、例えば、発熱情報生成部51が生成した発熱情報と、属性抽出部52が抽出した属性情報と、環境検出部40が検出した環境情報とを定期的に(所定の時間間隔で)取得する。情報取得部541は、取得した発熱情報と、属性情報と、環境情報とを少なくとも対応付けた被監視者情報を、監視対象領域ごとに履歴情報記憶部531に記憶させる。
なお、分析部542が発熱者の発生推移を予測する具体例については、後述する。
図9は、本実施形態による監視システム100の動作の一例を示すフローチャートである。
この図において、まず、監視システム100の監視装置50は、測定装置1に画像情報と温度分布とを測定させる(ステップS201)。各測定装置1は、赤外光に基づいて、監視場所(監視対象領域)の温度分布を測定するとともに、可視光に基づいて監視場所(監視対象領域)の画像情報を測定する。
これにより、監視装置50は、分析部542が定期的に分析及び発熱者の発生推移の予測を実行する。
図10及び図11は、本実施形態による監視システム100の分析結果の一例を示す図である。
図10に示す例は、分析部542が、履歴情報記憶部531が記憶する被監視者情報に基づいて、例えば、測定対象領域の被監視者の体温を、ある日の時刻“10:00”から10分毎に集計した結果である。
図11に示す例では、分析部542は、各時刻において、「体温(℃)」は、「35−36」(35℃以上36℃未満)、「36−37」(36℃以上37℃未満)、「37−38」(37℃以上38℃未満)、及び「38以上」(38℃以上)に分類して、その数を集計する。また、分析部542は、各時刻において、「38以上」(38℃以上)に分類された被監視者の人数の増加率を算出し、「増加率(%)」として集計する。
図12A〜図16Cは、本実施形態における増加モデルによる状態判定の一例を示す図である。
なお、図12A〜図16Cの各図のグラフにおいて、縦軸は、発熱患者数を示し、横軸は、時刻を示している。
なお、上述した例では、分析部542が、発熱情報のみを利用する例を説明しているが、属性情報又は環境情報を加える事により、発生の状態の判定に対して、変更を加えることができる。例えば、分析部542は、属性情報に基づいて、発熱状況が若年層に多く分布していると分析した場合、発生の初期であると推定(予測)するようにしてもよい。また、例えば、分析部542は、一部の監視場所において発熱が多くても、比較的若い年齢が集まっている監視場所での発熱が少ない場合には、増加傾向ではないと推定(予測)するようにしてもよい。
このように、過去の発生状況から経験的に得られた規則を予測モデルに追加していくことにより、監視装置50は、発熱者の発生推移の予測における正確性を増加することができる。
これにより、本実施形態による監視システム100及び監視装置50は、発熱者の数の変化を分析し、発熱者の発生推移を予測するので、監視者が効率良く発熱者の状況を把握し、対策を行うことができる。
これにより、本実施形態による監視システム100は、属性情報を加味することで、より精度の良い予測モデルを作成することが可能である。そのため、本実施形態による監視システム100及び監視装置50は、発熱者の発生推移の予測における正確性を増加することができる。
これにより、本実施形態による監視システム100は、環境情報を加味することで、より精度の良い予測モデルを作成することが可能である。そのため、本実施形態による監視システム100及び監視装置50は、発熱者の発生推移の予測における正確性を増加することができる。
これにより、測定装置1が、対象物の温度とともに、対象物の画像を検出することができるため、本実施形態による監視システム100は、被監視対象者の体温とともに被監視対象者の特徴を正確に分析することが可能になる。よって、本実施形態による監視システム100は、監視者がさらに効率良く発熱者の状況を把握し、対策を行うことができる。
これにより、本実施形態による監視システム100及び監視装置50は、予測モデルを利用した簡易な手法により、正確に発熱者の発生推移を予測することができる。
これにより、本実施形態による監視方法は、発熱者の数の変化を分析し、発熱者の発生推移を予測するので、監視者が効率良く発熱者の状況を把握し、対策を行うことができる。
また、上述した実施形態では、測定装置1及び環境検出部40が監視装置50に直接接続される例を説明したが、ネットワークを介して接続されてもよい。また、測定装置1及び環境検出部40は、ネットワーク上のサーバ装置に測定情報を記憶させ、監視装置50が、サーバ装置から測定情報を取得するようにしてもよい。
次に、図面を参照して、第4の実施形態による家畜監視システムについて説明する。
なお、本実施形態では、第3の実施形態による監視システム100の応用実施形態として、監視システム100を家畜監視システムに適用する一例を説明する。
具体的には、死骸の腐敗等により環境が汚染され、死骸が伝染性の細菌を有する場合には伝染病の蔓延につながる。特に、近代的な鶏舎の場合、作業者等が鶏舎内に立ち入る機会が著しく減少しているため、死亡した鶏の発見が遅れ、ケージ内の環境汚染が進むことがある。
図17は、本実施形態による家畜監視システム500の一例を示す機能ブロック図である。
図17に示すように、家畜監視システム500は、データベース部501と、パーソナルコンピュータ502と、携帯情報端末503と、複数のケージを監視する温度監視装置とを備えている。
パーソナルコンピュータ502及び携帯情報端末503は、データベース部501に接続可能であり、データベース部501に記憶されている各種測定情報、監視結果、予測結果、等を表示する。作業者は、パーソナルコンピュータ502又は携帯情報端末503を利用することにより、養鶏場内の各種測定情報、監視結果、予測結果、等を確認することが可能になる。
温度監視装置100では、ケージCG全体を監視できるように、図8に記載の測定装置1(1a)及び環境検出部40が、各ケージCGに複数個配置に配置される。
本実施形態において、環境検出部40は、測定装置1が測定している監視対象領域の温度、湿度、場所の情報などの環境情報を監視装置50に出力する。
例えば、監視装置50は、鶏の被毛状態の異常、元気喪失、食欲減退、などにより鳥インフルエンザ等の疾病の発生推移を予測する。
本実施形態における監視装置50は、図8に示すように、発熱情報生成部51と、属性抽出部52と、記憶部53と、制御部54とを備えている。
発熱情報生成部51は、可視光に基づいて検出された所定の範囲の画像情報に基づいて、パターン認識などの既存の技術を利用して、被監視体を抽出するとともに、測定装置1(1a)が出力する温度分布に基づいて、被監視体に対応する発熱状態を生成する。
履歴情報記憶部531は、被監視体の識別情報と属性情報と発熱情報とを対応付けた被監視体情報を監視対象領域ごとに記憶する。
被測定個体の発熱に関する予測モデルでは、被監視体情報の内まず発熱情報から、予め決められた温度より高い値を示す個体を抽出し、抽出された個体について次に属性情報の履歴を調べ発熱に問題があるか否かを判定する。
(1)検出位置が頻繁に移動しているようであれば、移動による体温上昇が発熱異常の要因と考えられる。
(2)検出位置が餌場に多い場合は、食欲減衰が無いと判定できる。
(3)画像情報から得られる、体長、体重の増減や被毛状態からも、問題があるか否かの判定を行う。
制御部54の分析部542は、構築された予測モデルと、環境の温度、湿度等の環境情報を加味して分析を行う事により、リアルタイムに発熱している鶏の把握と発熱の発生状況の予測とを可能にする。このように、本実施形態による家畜監視システム500は、疾病の発生状況のモニタリングや注意喚起などを、監視者が効率良く状況を把握して対策を行う事や、効率の良い感染予防計画の立案が可能になる。ここで、感染予防計画とは、罹患している鶏(鳥)が多数存在し、罹患リスクが高い地域に設置されていると予測されるケージCGを移動もしくは隔離するなどの対策を行うこと、等である。
次に、図面を参照して、第5の実施形態によるプラント監視システムについて説明する。
なお、本実施形態では、第3の実施形態による監視システム100の応用実施形態として、監視システム100をプラント監視システムに適用する一例を説明する。
上記のような、従来の生産設備の問題点を解決するために、本実施形態では、図18に示すように、プラント監視システム500aが備える温度監視装置に上述した監視システム100を適用する。本実施形態では、可視光と赤外光とを同時に検出できる特徴を利用する。
図18に示すように、プラント監視システム500aは、データベース部501と、パーソナルコンピュータ502と、携帯情報端末503と、プラント設備を監視する温度監視装置とを備えている。
なお、図18において、図17と同一の構成に同一の符号を付与し、ここではその説明を省略する。
温度監視装置100は、例えば、監視カメラ装置、中央監視装置、情報送受信装置などからなり、複数の監視対象領域内の温度情報をリアルタイムに監視し、予測モデルを活用することで効率的な管理が可能となる。
本実施形態において、測定装置1(1a)は、赤外光に基づいて、少なくとも所定の範囲(監視対象領域であるプラント設備PH)の温度分布を測定するとともに、可視光に基づいて、所定の範囲(監視対象領域)の画像情報を検出する。
本実施形態において、監視装置50は、各監視場所に設置された測定装置1(1a)及び環境検出部40から出力される情報(例えば、画像情報、温度分布、環境情報など)に基づいて、発熱箇所数の変化、発熱パターンを分析し、当該分析結果に基づいて、設備異常の発生推移を予測する。
本実施形態における発熱情報生成部51は、可視光に基づいて検出された所定の範囲の画像情報に基づいて、パターン認識などの既存の技術を利用して、被監視箇所の変化点を抽出するとともに、測定装置1が出力する温度分布に基づいて、変化点に対応する発熱状態を生成する。
このように、発熱情報生成部51は、定期的に測定装置1から画像情報及び温度分布を取得し、取得した画像情報及び温度分布に基づいて、被監視箇所の発熱情報を生成する。また、発熱情報生成部51は、生成した被監視箇所の発熱情報と、被監視箇所の識別情報と、検出時刻とを対応付けて、制御部54に出力する。ここで、識別情報は、測定装置1(1a)が設置された場所に予め設定されている情報である。
履歴情報記憶部531は、被監視体の識別情報と属性情報と発熱情報とを対応付けた被監視体情報を監視対象領域ごとに記憶する。
なお、予測モデルでは、判定情報として下記の点を考慮する。
(2)発熱情報と属性情報を重ね、設備がない箇所に発熱情報があれば異常であると判定する。
本実施形態では、制御部54の分析部542は、このような判定情報に基づいて、異常温度の箇所を判定する。
図19に示す例では、センサー部10(10a)と測定対象とが距離L1だけ離れている場合には、スポットサイズS1が、測定対象の大きさより小さくなるため、センサー部10(10a)は、測定対象の温度を正確に測定することができる。また、センサー部10(10a)と測定対象とが距離L2だけ離れている場合には、スポットサイズS2が、測定対象の大きさとほぼ等しくなるため、センサー部10(10a)は、測定対象の温度を正確に測定することができる。なお、この距離L2が、当該スポットの設定における最大測定距離となる。
このように、本実施形態によるプラント監視システム500aは、放射温度計のビューの視野を完全に満たすように、可視光で対象物との焦点距離を合せて測定することにより、温度測定の精度を向上させることができる。
これらのことから、本実施形態によるプラント監視システム500aでは、赤外光の温度分布と、可視光による画像情報とを同時に取得できるため、測定誤差がセンサー起因(サーモパイル部11起因)であるか。レンズ起因であるかの切り分けをすることができる。
次に、図面を参照して、第6の実施形態による火災監視システムについて説明する。
なお、本実施形態では、第3の実施形態による監視システム100の応用実施形態として、監視システム100を火災監視システムに適用する一例を説明する。
上記のような、従来の監視システムの問題点を解決するために、本実施形態では、図20に示すように、火災監視システム500bが備える温度監視装置に上述した監視システム100を適用する。本実施形態による火災監視システム500bでは、各拠点を監視できるように、図8に示す測定装置1(1a)及び環境検出部40を複数個配置する。
図20に示すように、火災監視システム500bは、データベース部501と、パーソナルコンピュータ502と、携帯情報端末503と、プラント設備を監視する温度監視装置とを備えている。火災監視システム500bは、例えば、駅構内、大型店舗、公共文化施設等、多拠点を監視するシステムである。
なお、図20において、図17及び図18と同一の構成に同一の符号を付与し、ここではその説明を省略する。
本実施形態において、測定装置1(1a)は、赤外光に基づいて、少なくとも所定の範囲(例えば、監視対象領域PAで拠点の主要箇所)の温度分布を測定するとともに、可視光に基づいて、所定の範囲(監視対象領域PA)の画像情報を検出する。
本実施形態において、監視装置50は、各監視場所に設置された測定装置1(1a)及び環境検出部40から出力される情報(例えば、画像情報、温度分布、環境情報など)に基づいて、人の混雑度と、火災の拡大パターンとを分析し、当該分析結果に基づいて、避難経路、避難先の安全状況推移を予測する。
本実施形態における監視装置50は、発熱情報生成部51と、属性抽出部52と、記憶部53と、制御部54とを備えている。
発熱情報生成部51は、可視光に基づいて検出された所定の範囲の画像情報に基づいて、パターン認識などの既存の技術を利用して、被監視箇所の混雑度を抽出するとともに、測定装置1(1a)が出力する温度分布に基づいて、被監視箇所に対応する火災発熱状態を生成する。
記憶部53は、監視装置50の各種処理に利用する情報を記憶する。記憶部53は、履歴情報記憶部531と、予測モデル記憶部532とを備えている。
予測モデル記憶部532は、制御部54の分析部542が、火災の発生推移を予測する際に利用する規則や判定基準の元になる予測モデルを記憶する。なお、本実施形態による予測モデルは、過去の被監視箇所の混雑度と、火災発生予測に基づくシミュレーションにより予め構築されているものとする。
ここで、シミュレーション結果は、建物の状況、混雑度、消火設備状況等の与えるデータにより種々の結果が考えられる。したがってここでは、予測モデルの具体例についての記載は省略する。
これにより、監視システム100は、発熱情報の変化を分析し、発熱情報の推移を予測するので、監視者が効率良く発熱情報の状況を把握し、対策を行うことができる。
これにより、監視システム100は、発熱者の発生推移を予測するので、監視者が効率良く発熱者の状況を把握し、対策を行うことができる。
これにより、監視システム100は、環境情報を加味することで、より精度の良い予測モデルを作成することが可能である。
これにより、監視装置50は、属性情報と発熱情報の変化とを分析し、発熱情報の推移を適切に予測することができる。
これにより、監視方法は、発熱状況の変化を分析し、発熱状況の発生推移を予測するので、監視者が効率良く発熱状況の状況を把握し、対策を行うことができる。
また、上述した機能の一部又は全部を、LSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
(1)赤外光に基づいて、少なくとも所定の範囲の温度分布を測定する測定装置と、監視装置とを備える監視システムであって、前記監視装置は、可視光に基づいて検出された前記所定の範囲の画像情報に基づいて抽出された被監視者に対応する発熱状態を示す前記被監視者の発熱情報であって、前記測定装置によって測定された前記温度分布に基づいて得られた前記被監視者の発熱情報を時系列に取得する取得部と、前記取得部が時系列に取得した前記被監視者の発熱情報に基づいて、前記被監視者のうちの発熱者の数の変化を分析し、当該分析結果に基づいて、発熱者の発生推移を予測する分析部とを備えることを特徴とする監視システム。
Claims (3)
- 赤外光に基づいて、温度分布を測定する測定装置と、可視光に基づく画像情報を測定する監視装置とを少なくとも備える監視システムであって、
前記監視装置は、
前記画像情報に基づいて抽出された被監視対象の属性情報と、前記温度分布から前記被監視対象の発熱情報を時系列に取得する取得部と、
前記属性情報と発熱情報の変化を分析し、当該分析結果に基づいて、前記発熱情報の推移を予測する分析部と
を備えることを特徴とする監視システム。 - 前記測定装置が測定している場所の環境に関する情報を示す環境情報を検出する環境検出部を備え、
前記分析部は、
前記環境情報をさらに加えた情報に基づいて、前記予測を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の監視システム。 - 前記測定装置は、
対象物から反射する赤外光に基づいて、前記対象物の温度を検出する第1の検出素子と、前記対象物から反射する可視光に基づいて、前記対象物の画像を検出する第2の検出素子とを同一基板上に備える集積回路を有し、
前記温度分布を測定するとともに、前記画像情報を測定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の監視システム。
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