照明制御装置
【課題】三次元情報を用いることにより、照明器具による照明範囲を床面上で対応付け、床面上での人の位置を用いて適切な位置の照明器具の光出力を制御する。
【解決手段】計測処理部１３０は、２台のカメラ１１，１２を用いたステレオビジョンにより照明空間の三次元情報を取得する。マップ生成部１３１は、三次元情報を用いることにより照明空間の床面上の位置を照明器具２１，２２，２３に割り当てた照明範囲マップを生成する。人検出部１３２は、計測処理部１３０が取得した三次元情報を用いて照明空間における床面上での人の存在位置を検出する。制御指示部１３４は、人の存在位置が照明範囲マップに照合されることにより抽出された照明器具２１，２２，２３ごとの照明範囲を用いて照明器具２１，２２，２３の光出力を決定し、照明制御部１５を通して照明器具２１，２２，２３を制御する。
【解決手段】計測処理部１３０は、２台のカメラ１１，１２を用いたステレオビジョンにより照明空間の三次元情報を取得する。マップ生成部１３１は、三次元情報を用いることにより照明空間の床面上の位置を照明器具２１，２２，２３に割り当てた照明範囲マップを生成する。人検出部１３２は、計測処理部１３０が取得した三次元情報を用いて照明空間における床面上での人の存在位置を検出する。制御指示部１３４は、人の存在位置が照明範囲マップに照合されることにより抽出された照明器具２１，２２，２３ごとの照明範囲を用いて照明器具２１，２２，２３の光出力を決定し、照明制御部１５を通して照明器具２１，２２，２３を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の存在位置に応じて照明器具の光出力を自動的に調節する照明制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、照明器具により照明される照明空間での人の存否に応じて照明器具の光出力を自動的に調節する技術が提案されている。この種の技術は、照明空間に人が存在する期間にのみ照明器具を点灯させることにより照明器具の消し忘れを防止し、また、人の非存在時に照明器具の光出力を抑制することにより消費電力の無駄な増加を抑制することを目的として採用されている。
【０００３】
人の存否は、焦電型赤外線センサを備える人感センサを用いて検出することが多い。ただし、カメラのような撮像手段を用いて照明空間の画像を取得し、画像から人か否かを判別し、かつ人の位置を検出する技術も提案されている。
【０００４】
ところで、照明空間がオフィスや店舗のように広い場合には、一般に複数台の照明器具が配置される。各照明器具は、照明空間の全体を照明するのではなく、照明空間の一部を照明範囲にしている。ここに、照明範囲は、照明空間の利用目的に応じた必要な照度が得られる範囲を意味する。たとえば、照明器具を天井に配置している場合に、床面での照度が規定した照度以上になる範囲が照明範囲になる。
【０００５】
複数台の照明器具により１つの照明空間を照明している場合、照明空間における人の存在位置がわかれば、人の存在位置に応じて照明器具の光出力を調節することが可能になる。すなわち、照明空間において人が局在している場合には、人の近辺に存在する照明器具からの光出力を相対的に大きくし、残りの照明器具の光出力を相対的に小さくすることによって、照明空間全体での消費電力が低減されることになる。ここに、光出力を大きくする場合には全点灯（定格点灯）する場合が含まれており、光出力を小さくする場合には消灯する場合が含まれている。
【０００６】
上述の動作では、人の存在しない領域を照明範囲とする照明器具の光出力を相対的に小さくしているから、照明空間の全体で照明器具の光出力を一定にする場合に比較すると、照明器具による消費電力が低減される。しかも、人の近辺に存在する照明器具の光出力を相対的に大きくしているから、照明空間の利用に応じた必要な照度が確保されることになる。
【０００７】
人の存在位置に応じて照明器具の光出力を調節するには、焦電型赤外線センサを用いた人感センサを個々の照明器具に設け、人感センサでの人の検知の有無に応じて人の周囲の照明器具の光出力を連携させて調節することが考えられる。この場合、複数台の照明器具を連携させるために、照明器具の間で通信を行うことが必要になる。この構成を採用すると、照明器具と同じ個数の人感センサが必要になる上に、複数の照明器具の間で連携させるための回路構成が個々の照明器具に必要になり、結果的にコスト増につながるという問題が生じる。
【０００８】
一方、撮像手段を用いて取得した画像を用いて人の存在位置を検出する技術を採用する場合は、個々の照明器具に撮像手段を設ける必要がなく、複数台の照明器具の照明範囲における人の存在位置を１台の撮像手段によって検知することが可能になる。この種の技術を採用する場合、照明空間の広さにもよるが、１台の撮像手段で照明空間の全体を撮像することが多い。
【０００９】
ただし、撮像手段を用いて人の存在位置を検出する場合には、撮像手段が撮像する画像内の位置と、照明空間における位置とをあらかじめ対応付けておくことが必要である。
【００１０】
特許文献１には、互いに直交する２方向から撮像する２台の画像センサを用い、２台の画像センサから得られた撮像データに基づいて人の位置座標を演算し、さらに、人が居る位置に近いほど明るくなるように照明器具の調光制御を行う技術が記載されている。
【００１１】
特許文献１では、撮像データにおける照明器具の論理アドレスと、照明器具の実際の物理アドレスとを一致させるために、照明器具を１台ずつ順に点灯させ、撮像データにおいて明るくなった領域の位置を用いて、照明器具の座標を求めている。言い換えると、照明器具を１台ずつ点灯させ、画像内で明るくなった領域の論理アドレスに、点灯させた照明器具の物理アドレスを対応付けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−２８３１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、特許文献１に記載された技術では、照明空間に机、棚、ロッカ、事務機、パーティションのような立体物が存在している場合に、論理アドレスと物理アドレスとを正確に対応付けることができない場合がある。論理アドレスと物理アドレスとが正確に対応付けられていなければ、照明空間における人の存在位置に基づいて照明器具の光出力を調節する際に、不適切な照明器具を制御する可能性がある。
【００１４】
いま、図１１のように、照明器具２４，２５を備える照明空間において、照明器具２５の直下付近に机２６が配置されている場合を考える。撮像手段としてのカメラ１６は、照明器具２４，２５の間に配置されているものとする。図示した配置では、机２６の近傍に人３１が存在する場合には、照明器具２５の光出力を相対的に大きくし、机２６から遠方に配置された照明器具２４は光出力を相対的に小さくすることが望ましい。
【００１５】
ここで、カメラ１６の視野に机２６の一側面が含まれているとすると、机２６の側面には照明器具２４からの直接光が入射するが、照明器具２５からの直接光は入射しない。したがって、図１２に示すように、カメラ１６で撮像された画像において、机２６の一側面は照明器具２４に対応付けられことになる。図１２に示す画像において、斜線部が照明器具２４に対応付けられる領域であり、残りの領域が照明器具２５に対応付けられる。
【００１６】
一方、机２６の近傍に存在する人３１は、図１２のように、人３１の存在位置が、机２６の近傍で照明器具２４に対応付けられた領域（斜線部）に重複する場合が生じる。この場合、照明器具２４の光出力が照明器具２５の光出力よりも相対的に大きくなり、意図した動作が得られないという問題が生じる。
【００１７】
図１３に実際の動作例を示す。図１３（ａ）は照明空間の一例であって、３台の照明器具により照明を行う場合を示している。照明器具ごとの照明範囲は、床面上に３つの領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３で示している。また、照明空間の床には、複数個の立体物２７（机、棚、事務機など）が配置され、天井にはカメラ１６が配置されている。図示例では、カメラ１６が領域Ｅ１，Ｅ２の境界付近の天井に配置されている。
【００１８】
照明器具を１台ずつ個別に点灯させたときにカメラ１６で撮像される画像は、図１３（ｂ）（ｃ）（ｄ）のようになる。そして、各画像で明るくなった領域の論理アドレスに、点灯させた照明器具の物理アドレスを対応付けると、図１３（ｅ）のように、カメラ１６で撮像した画像内に照明器具の物理アドレスが対応付けられる。図１３（ｅ）では３段階の濃淡値を用いて照明器具の物理アドレスを表している。
【００１９】
照明器具の物理アドレスは、本来ならば、図１３（ａ）に示された領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と同様に、照明器具ごとに１つの領域にまとまっていなければならない。しかしながら、実際の照明空間には立体物２７が存在するから、図１３（ｅ）のように、１台の照明器具の物理アドレスが複数の領域に分割され、１つの物理アドレスに飛び地状の領域（図１３（ｅ）において破線で囲まれた領域）が生じることがある。このような飛び地状の領域が生じていると、上述したように、人の存在位置に対して不適切な照明器具を制御する可能性が生じる。
【００２０】
本発明は、照明空間の三次元情報を用いることにより、照明器具による照明範囲を床面上で対応付けることを可能にし、結果的に、床面上での人の位置を用いて適切な位置の照明器具の光出力を制御することを可能にした照明制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に係る照明制御装置は、上記目的を達成するために、複数台の照明器具により照明される照明空間を撮像する撮像手段を備え撮像手段が撮像した画像から照明空間の三次元情報を取得する三次元計測部と、三次元情報を用いることにより照明空間の床面上の位置を照明器具に割り当てた照明範囲マップを生成するマップ生成部と、三次元情報を用いて照明空間における床面上での人の存在位置を検出する人検出部と、人の存在位置が照明範囲マップに照合されることにより抽出された照明器具ごとの照明範囲を用いて照明器具の光出力を決定する制御指示部とを備えることを特徴とする。
【００２２】
この照明制御装置において、三次元計測部は、撮像手段として２台のカメラを用い、カメラが撮像した画像から三角測量法の原理を用いて照明空間の三次元情報を取得することが好ましい。
【００２３】
この照明制御装置において、マップ生成部は、照明範囲マップを生成するために、照明器具ごとに光出力を２段階で変化させ、撮像手段が撮像した画像を構成する画素のうち照明空間における床面に対応付けられる各画素について照明器具ごとの２段階の光出力に対応する濃淡値の変化分を求め、画素ごとに変化分を最大にする照明器具を対応付けることが好ましい。
【００２４】
この照明制御装置において、マップ生成部は、照明範囲マップを生成するために、照明器具ごとに光出力を２段階で変化させ、撮像手段が撮像した画像を構成する画素のうち照明空間における床面に対応付けられる各画素について照明器具ごとの２段階の光出力に対応する濃淡値の変化分を求め、画素ごとに変化分が規定の閾値以上になる照明器具を対応付けることが好ましい。
【００２５】
この照明制御装置において、マップ生成部は、撮像手段が撮像した画像を構成する画素のうち床面に交差する面に対応する画素は、照明範囲マップの対象外とすることがさらに好ましい。
【００２６】
この照明制御装置において、マップ生成部は、照明範囲マップにおいて照明空間の床面上の位置のうち照明器具が対応付けられていない位置には、照明器具ごとの照明範囲と位置との位置関係を用いて位置に照明器具を割り当てることがさらに好ましい。
【００２７】
この照明制御装置において、マップ生成部は、照明範囲マップにおける照明器具ごとの照明範囲に基づいて、床面における照明器具ごとの直下の位置を推定することがさらに好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の構成によれば、照明空間の三次元情報を用いることにより、照明器具による照明範囲を床面上で対応付けているので、床面上での人の位置を用いて適切な位置の照明器具の光出力を制御することが可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同上に用いるカメラの配置例を示す図である。
【図３】同上の原理説明図である。
【図４】同上の原理説明図である。
【図５】同上の動作例を示す図である。
【図６】同上において照明範囲マップを生成する手順を示す動作説明図である。
【図７】同上における視差の概念を説明する図である。
【図８】同上において照明範囲マップの補正処理を説明する図である。
【図９】同上の動作例を示す図である。
【図１０】実施形態２の動作説明図である。
【図１１】照明器具の配置例を示す概略構成図である。
【図１２】図１１の配置例に対応した課題を説明する図である。
【図１３】従来の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に説明する実施形態は、照明空間の三次元情報を取得する三次元計測部において、２台のカメラを用いたステレオビジョンによる三次元計測を想定する。ただし、撮像手段としてのカメラで撮像した画像から三次元情報を取得する構成であれば、三次元計測部の構成は問わない。たとえば、ステレオビジョンのようにパッシブ型の構成のほか、光切断法や位相シフト法のように光パターンを投影して三次元情報を取得するアクティブ型の構成であってもよい。これらの技術は三角測量の原理を用いている。
【００３１】
三次元計測部は、強度が一定周期で変化する強度変調光を投光し、反射光をカメラで受光することにより、強度変調光の投受光の位相差から画素ごとの距離を求めて距離画像を生成する技術を採用してもよい。この技術は、光の飛行時間を計測するからＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）法と呼ばれている。
【００３２】
（実施形態１）
図１に示すように、三次元計測部１０は、三次元の実空間に対する視野がほぼ重複するように配置された撮像手段としての２台のカメラ１１，１２を備える。カメラ１１，１２は、２次元格子の格子点上に画素が配列されたエリアイメージセンサに光学系を組み合わせて構成されており、エリアイメージセンサには、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサなどが用いられる。また、２台のカメラ１１，１２は、画像の解像度や焦点距離などの仕様が等しいものが用いられる。また、図２のように、２台のカメラ１１，１２は、光軸Ａｘ１，Ａｘ２を平行にし、かつ受光面ＰＬ１，ＰＬ２の中心を結ぶ方向（「ベースライン方向」と呼ぶ）と光軸Ａｘ１，Ａｘ２とを直交させて配置されている。ここでは、光軸Ａｘ１，Ａｘ２は、光学中心と受光面ＰＬ１，ＰＬ２の中心を結ぶ直線とする。
【００３３】
各カメラ１１，１２は、画角が１８０度に近い魚眼レンズないし魚眼レンズに相当する機能を有した光学系（図示せず）を備える。光学系の射影方式はとくに問わないが、以下では等距離射影方式を用いて説明する。また、２台のカメラ１１，１２は、ベースライン方向と受光面ＰＬ１，ＰＬ２における水平方向とを一致させるように配置される。すなわち、平行ステレオを想定する。なお、光学系の射影方式は等距離射影方式に限定されず、光学系は他の歪み特性を有していてもよく、またキャリブレーションを行うから歪み特性が未知の光学系を用いることも可能である。
【００３４】
上述した三次元計測部１０の構成は限定する趣旨ではないが、上述した構成を採用することにより、照明空間の全体を撮像する程度の広視野角が得られ、しかも、カメラ１１，１２が撮像した画像から三次元情報を算出する際の演算量が低減されることになる。ここに、カメラ１１，１２は、天井のような高所に、それぞれの光軸Ａｘ１，Ａｘ２がともに鉛直下向きとなるように配置される。また、カメラ１１，１２は、後述する照明器具の照明対象である照明空間の全体が視野に含まれるように配置される。
【００３５】
以下では、受光面ＰＬ１，ＰＬ２の水平方向に沿う方向（すなわち、ベースライン方向）をｘ方向、受光面の垂直方向に沿う方向をｙ方向とし、受光面に直交する方向をｚ方向とする。また、各カメラ１１，１２の撮像画像をモニタ装置に表示したときに、水平方向の右向きがｘ方向の正の向き、垂直方向の下向きがｙ方向の正の向きになるように座標系を定めている。ｚ方向についてはカメラの受光面から遠ざかる向きを正の向きとする。
【００３６】
カメラ１１で撮像した画像の画素位置は（ｕ１，ｖ１）という形式で表され、カメラ１２で撮像した画像の画素位置は（ｕ２，ｖ２）という形式で表される。ｕ１軸とｕ２軸とはｘ方向の座標軸であり、ｖ１軸とｖ２軸とはｙ方向の座標軸になる。また、平行ステレオであるから、ｕ１軸とｕ２軸とは一直線上に並ぶ。
【００３７】
図１に示す構成例では、複数台（図示例では３台）の照明器具２１，２２，２３が天井のような高所に配置され、照明器具２１と照明器具２２との間にカメラ１１，１２が配置されている。上述のように、カメラ１１，１２の視野は、３台の照明器具２１，２２，２３が照明対象とする照明空間の全体を含むように設定される。図１では、図示の都合上３台の照明器具２１，２２，２３が一直線上に配置されているが、照明器具の台数は３台以上であってもよく、また照明器具は任意の位置関係で配置されていてもよい。
【００３８】
カメラ１１，１２から出力された画像データは演算処理部１３に入力される。本実施形態では、画像データが濃淡画像である場合を例として説明するが、画像データがカラー画像であっても以下に説明する技術思想は適用可能である。
【００３９】
演算処理部１３は、ハードウェア資源としてのコンピュータを有し、コンピュータを以下に説明する処理を行う装置として機能させるためのプログラムを実行する。ただし、演算処理部１３は専用のハードウェアを備える構成であってもよい。また、マイコンを備えるコンピュータのほか、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）のようにプログラムを実行する機能を備えるデバイスを用いて構成してもよい。
【００４０】
カメラ１１，１２がアナログ信号を出力する場合には、カメラ１１，１２と演算処理部１３との間にアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器が設けられる。また、カメラ１１，１２と演算処理部１３との間には、画像データからノイズのような不要成分を除去するフィルタ回路などが設けられていてもよい。
【００４１】
演算処理部１３を動作させるためのシステムプログラムおよびアプリケーションプログラムは記憶部１４に記憶される。また、演算処理部１３の処理対象である撮像画像データや演算過程のデータも、データメモリおよび作業用メモリとして機能する記憶部１４に記憶される。したがって、記憶部１４は、フラッシュメモリやハードディスクドライブ装置のように無給電で記憶内容が保持される記憶媒体と、処理の実行時にシステムプログラムやアプリケーションプログラムを置くための主記憶となる揮発性メモリとを含む。
【００４２】
演算処理部１３は、カメラ１１，１２から取得した画像データを用いて照明空間の三次元情報を生成する計測処理部１３０を備える。すなわち、記憶部１４の一部と計測処理部ｌ３０とは、カメラ１１，１２とともに三次元計測部１０を構成する。画像データから三次元情報を生成する技術については後述する。演算処理部１３は、照明器具２１，２２，２３ごとの照明範囲を表す照明範囲マップを生成するマップ生成部１３１と、三次元情報を用いて人３０の存在位置を検出する人検出部１３２とを備える。マップ生成部１３１が生成した照明範囲マップは記憶部１４に設けたマップ記憶部１４１に記憶される。マップ記憶部１４１は、書換可能な不揮発性メモリで構成されていることが好ましい。
【００４３】
演算処理部１３には、人検出部１３２が人３０の存在位置を検出したときに、検出された位置を照明範囲マップに照合することによって、当該位置を照明範囲とする照明器具２１，２２，２３を抽出する照合部１３３が設けられる。照合部１３３により抽出された照明器具２１，２２，２３を識別する情報は、演算処理部１３に設けた制御指示部１３４に与えられ、制御指示部１３４において、あらかじめ定められたルールに従って照明器具２１，２２，２３ごとの光出力が決定される。
【００４４】
ルールは、たとえば、照合部１３３が抽出した照明器具２１，２２，２３だけを定格点灯させるように設定される。あるいは、照合部１３３が抽出した照明器具２１，２２，２３を定格点灯させるとともに当該照明器具２１，２２，２３の周囲と隣り合わせである照明器具２１，２２，２３を調光点灯させるようにルールが設定される。これらのルールは一例であって、ルールは、照明空間において人の存在位置の周囲の領域が残りの領域よりも相対的に明るくなるように設定されていればよい。
【００４５】
演算処理部１３に設けた制御指示部１３４の出力は、照明器具２１，２２，２３の光出力を調節する照明制御部１５に与えられる。照明制御部１５は、制御指示部１３４の指示内容に従って照明器具２１，２２，２３の光出力を調節する。したがって、人の存在位置が検出されると、制御指示部１３４に設定されたルールに応じて照明器具２１，２２，２３の点灯状態が制御される。
【００４６】
以下では、個々の技術についてさらに詳しく説明する。三次元計測部１０は、２台のカメラ１１，１２がそれぞれ撮像した撮像画像に基づいて実空間の三次元情報を取得するために、２台のカメラ１１，１２が同時刻に撮像した対になる撮像画像を取得して記憶部１４に保存する。
【００４７】
いま、２台のカメラ１１，１２のうちの１台について着目する。図３に示すように、実空間に対して光学中心Ｏを原点とする三次元の座標系（ｘｙｚ）を規定し、受光面ＰＬに対して２次元の座標系（ｏ−ｕｖ）を規定する。受光面ＰＬの座標系は撮像画像の座標系と一対一に対応する。実空間における三次元の座標系におけるｘ方向はベースライン方向と平行とし、ｙ方向は受光面の垂直方向と平行とする。また、受光面ＰＬにおける２次元の座標系におけるｕ方向はｘ方向と平行とし、ｖ方向はｙ方向と平行とする。
【００４８】
受光面ＰＬでの画素の位置は、左上隅を原点として水平方向と垂直方向との画素の個数で表される。画像上に投影された光軸上の点の座標を（ｕｃ，ｖｃ）とすると、（ｕｃ，ｖｃ）と座標（ｕ，ｖ）に位置する画素との距離ｒは、数１で表される。
【００４９】
【数１】
また、等距離射影方式を採用しているから、三次元の実空間における点Ｐが光学中心Ｏを中心位置とする半径１の球面ＳＰの表面に射影されるモデルを用いることができる。すなわち、図３のように実空間の点Ｐが球面ＳＰの表面に射影された点Ｑと光学中心Ｏとを結ぶ直線が、光軸Ａｘ（ｚ軸方向）となす角度θ［ｒａｄ］は、距離ｒを用いて、数２で表される。
【００５０】
【数２】
ただし、数２において、距離Ｌ０は、実空間が投影される球面ＳＰの上でｚ＝０に対応した受光面ＰＬの上での円の半径を示す。また、図３において、点Ｒは点Ｑを受光面ＰＬへ投影した画素の位置を示す。
【００５１】
実空間における点Ｐが、受光面ＰＬの座標（ｕ，ｖ）の画素に対応付けられるようにキャリブレーションが行われているとすると、モデルとして用いる球面ＳＰの表面に実空間の点Ｐを射影した点Ｑの位置（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）は、数３で表される。
【００５２】
【数３】
また、数１の距離ｒは、ｒ＝ｆ・θとおくことが可能であって、この場合、ｆは等距離射影方式における光学系の比例定数に相当する。
【００５３】
ところで、図４に示しているように、点Ｑの位置（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）は、画素の座標（ｕ，ｖ）に代えてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３軸のうちの２軸の周りの角度の組み合わせとして表すことが可能である。点Ｑについて、ｘ軸周りの角度（ｙｚ平面内での角度）をβ、ｙ軸周りの角度（ｚｘ平面内での角度）をαとする。また、上述した角度φは、ｚ軸周りの角度（ｘｙ平面内での角度）ということができる。
【００５４】
角度αはｘ軸の正の向きを０度としｚ軸の正の向きに向かって増加し、角度βはｙ軸の正の向きを０度としｚ軸の正の向きに向かって増加する。角度α，βを用いると、画素の位置は、座標（ｕ，ｖ）に代えて（α，β）で表すことができる。座標（ｕ，ｖ）から（α，β）に変換するには、数３の計算結果を用いて数４の計算を行う。
【００５５】
【数４】
上述した手順によって、画素の位置を座標（ｕ，ｖ）で表現した画像から、（α，β）で表現した画像に変換した結果を図５に示す。図５（ａ）はカメラ１１で得られた撮像画像を示し、図５（ｂ）はカメラ１２で得られた撮像画像を示す。また、図５（ｃ）（ｄ）はそれぞれ座標（ｕ，ｖ）から、（α，β）に変換した画像を示す。
【００５６】
このように、演算処理部１３における計測処理部１３０は、２台のカメラ１１，１２がそれぞれ撮像した撮像画像内での画素の位置（ｕ，ｖ）を、上述した三次元の実空間における角度の組（α，β）に変換した画像を生成する。以下では、実空間の点Ｐに対応する位置を（α，β）で表した画像を変換画像と呼ぶ。
【００５７】
ここで、本実施形態は、上述した条件の平行ステレオを前提にしているから、２台のカメラ１１，１２が撮像した撮像画像から得られる２枚の変換画像において、実空間における同一の点Ｐに対応するβの値は等しくなる。そのため、実空間における同一の点Ｐに対応する画素を２枚の変換画像から探索する際には、角度βを変化させずに角度αのみを変化させればよいから、２枚の画像間で画素を対応付ける処理において、撮像画像を用いる場合よりも処理負荷が軽減されることになる。要するに、実空間における１つの点Ｐに対応する画素（以下、「対応点」という）を２枚の変換画像から探索する際に、ｘ軸回りの角度βが同じである範囲内のみを探索すればよいから、対応点の探索範囲が狭められ、処理負荷が低減される。
【００５８】
ところで、計測処理部１３０は、対応点か否かを評価するために、ブロックマッチングの技術を採用している。すなわち、２枚の変換画像のうち一方の変換画像において対応点の評価を行おうとする部位の周囲に複数画素を含むブロックを形成するとともに、ブロックに対応する大きさの走査ブロックを他方の変換画像に設定し、走査ブロックをα軸に沿って走査するのである。ブロックおよび走査ブロックは、対応点の評価を行おうとする画素の周囲で矩形領域として設定するのが望ましい。
【００５９】
一方の変換画像における座標（α１，β１）の画素と、他方の変換画像における座標（α２，β２）の画素とは、数５に示す評価値Ｖｓが最小になる場合に対応点とみなす。ただし、β２＝β１という条件で探索を行う。また、ブロックと走査ブロックとは、α方向に（２Ｎ＋１）画素を有し、β方向に（２Ｍ＋１）画素を有する。また、数５において、Ｉ（α１，β１）は一方の変換画像の座標（α１，β１）における輝度値であり、Ｉ２（α２，β２）は他方の変換画像の座標（α２，β２）における輝度値である。
【００６０】
【数５】
数５において用いた評価値Ｖｓは、ＳＡＤ（Ｓｕｍ ｏｆ Ａｂｓｏｌｕｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）として知られている値であるが、対応点の評価には他の評価値を用いることが可能である。たとえば、ＳＳＤ（Ｓｕｍ ｏｆ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）、正規化相互相関関数などを評価値に用いることが可能である。また、ブロックマッチングに代えて他のステレオマッチングの技術を採用してもよい。
【００６１】
上述のようにして、計測処理部１３０は、２枚の変換画像から対応点を抽出した後、座標（α，β）ごとに視差ｄを画素値に持つ視差画像を生成する。視差ｄは、対応点について、ｄ＝α２−α１として求められる。視差画像の例を図５（ｅ）に示す。計測処理部１３０は、点Ｐに関して 視差ｄに基づいて実空間におけるｚ方向の座標値を求める。すなわち、実空間の三次元情報が得られることになる。
【００６２】
次にマップ生成部１３１について説明する。マップ生成部１３１は、計測処理部１３０により得られた三次元情報と、照明器具２１，２２，２３の照明範囲とを対応付けた照明範囲マップを生成する。マップ生成部１３１により照明範囲マップを生成するために、マップ生成部１３１は、照明器具２１，２２，２３を１台ずつ個別に点灯させ、照明器具２１，２２，２３がそれぞれ点灯したときの画像を少なくとも一方のカメラ１１，１２で撮像し、各画素の濃淡値を求める。
【００６３】
たとえば、すべての照明器具２１，２２，２３を消灯させた状態から、照明器具２１のみを点灯させた画像をカメラ１１で撮像した後、照明器具２２のみを点灯させた画像をカメラ１１で撮像し、次に、照明器具２３のみを点灯させた画像をカメラ１１で撮像する。このようにして得られた３枚の画像は、照明器具２１，２２，２３が１台だけ点灯している状態の画像になる（図１３（ｂ）（ｃ）（ｄ）を参照）。したがって、３枚の画像における濃淡値を比較することにより、カメラ１１の視野内（つまり照明空間）のどの領域において、どの照明器具２１，２２，２３が支配的に照明を行っているかの情報が得られる。
【００６４】
本実施形態では、照明範囲マップを生成するにあたり２段階の処理を行う。第１段階では、カメラ１１の撮像画像と同じ解像度で対応マップ画像を生成する。対応マップ画像を生成する際に、マップ生成部１３１は、照明器具２１，２２，２３を１台ずつ点灯させて撮像した３枚の画像について、同じ座標（ｕ，ｖ）の濃淡値の大小を比較する。
【００６５】
さらに、マップ生成部１３１は、濃淡値がもっとも小さい（もっとも受光強度が大きい）画像を選択し、当該画像を撮像したときに点灯させた照明器具２１，２２，２３を、当該座標（ｕ，ｖ）に対応付ける。具体的には、照明器具２１，２２，２３に、互いに識別可能な識別子を付与しておき、撮像画像の各座標（ｕ，ｖ）には照明器具２１，２２，２３の識別子を対応付ける。識別子は、１画素に対応付けることができれば、どのような値でもよく、たとえば、照明器具２１に「１」、照明器具２２に「２」、照明器具２３に「３」という識別子を割り当てればよい。換言すれば、画素値が照明器具２１，２２，２３の識別子である画像が生成され、この画像が対応マップ画像になる（対応マップ画像の例は図１３（ｅ）を参照）。
【００６６】
マップ生成部１３１では、図６に示す手順で、対応マップ画像を照明範囲マップに変換する。照明範囲マップは、対応マップ画像の画素値（照明器具２１，２２，２３の識別子）が三次元情報の座標値に対応付けられる。照明範囲マップを生成するには、まず初期化のために三次元情報の座標値に対応付ける識別子が０に設定される（Ｓ１１）。次に、数３と数４とを用いて、対応マップ画像における座標（ｕ，ｖ）が座標（α，β）に変換される（Ｓ１２）。さらに、マップ生成部１３１は、変換された座標（α，β）を視差画像に照合することにより視差ｄを求め、数６により座標（α，β）に対応する距離Ｚｄを算出する（Ｓ１３）。数６においてＢは、カメラ１１の光学中心Ｏ１とカメラ１２の光学中心Ｏ２との距離である。
【００６７】
【数６】
実空間における点Ｐと、カメラ１１，１２の光学中心Ｏ１，Ｏ２と角度α１，α２と距離Ｂとの関係を図７に示す。図７において、座標ｚは、カメラ１１の光学中心Ｏ１を原点とする座標系でのｘｙ平面から点Ｐまでの距離である。
【００６８】
ところで、カメラ１１，１２が上述のように配置されていることにより、照明空間の床面は、カメラ１１を基準に設定したｘｙ平面（図３参照）に平行な平面になる。いま、原点を床面上に設定したワールド座標を規定し、ワールド座標におけるカメラ１１の光学中心Ｏ１の座標を（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）とする。また、ワールド座標におけるＺ軸は、床面から天井面に向かう向きを正の向きとする。数３により求められた球面ＳＰ上での座標（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）と、カメラ１１の光学中心Ｏ１のワールド座標（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と、数６により求めた距離Ｚｄとを用いると、対応マップ画像における座標(ｕ，ｖ）に対応するワールド座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は数７で表される。すなわち、座標（ｕ，ｖ）が座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換される（Ｓ１４）。
【００６９】
【数７】
次に、対応マップ画像の座標（ｕ，ｖ）に設定された識別子が、座標（ｕ，ｖ）から変換した照明範囲マップの座標（Ｘ，Ｙ）に対応付けられる（Ｓ１７）。この処理は、対応マップ画像のすべての座標（ｕ，ｖ）について行われる（Ｓ１９，Ｓ２０）。
【００７０】
ところで、対応マップ画像において異なる座標（ｕ，ｖ）が、照明範囲マップの同じ座標（Ｘ，Ｙ）に対応する場合が考えられる。そこで、このような座標（Ｘ，Ｙ）の重複を避けるために、座標（Ｘ，Ｙ）にすでにＺ値が記憶されている場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、すでに記憶されているＺ値と、今回求めたＺ値との大小を比較する（Ｓ１６）。そして、今回のＺ値が、記憶しているＺ値よりも小さい場合（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、すなわち、座標（Ｘ，Ｙ）に対応する部位が床面よりも上方に位置する場合には、座標（ｕ，ｖ）に対応する座標（Ｘ，Ｙ）に照明器具２１，２２，２３の識別子が対応付けられ（Ｓ１７）、さらに、座標（Ｘ，Ｙ）に今回求めたＺ値が対応付けて記憶される（Ｓ１８）。
【００７１】
このように、対応マップ画像の１つの座標（ｕ，ｖ）に、ワールド座標の複数の座標（Ｘ，Ｙ）が対応する場合に、Ｚ値が小さいほうが採用されるから、対応マップ画像上で床面に交差した面（ほぼ直交した面）に設定された照明器具２１，２２，２３の識別子が、照明範囲マップに対応付けられることが防止される。
【００７２】
マップ生成部１３１は、図６に示した処理により照明範囲マップを生成した後、照明器具２１，２２，２３の識別子が対応付けられていない座標（Ｘ，Ｙ）に、いずれかの照明器具２１，２２，２３の識別子を対応付けるように補正処理を行う。この補正処理には、ＸＹ平面（床面）上で、照明器具２１，２２，２３ごとの直下の座標位置を推定し、当該座標位置からの距離に応じて座標（Ｘ，Ｙ）で表される領域のすべての座標位置に照明器具２１，２２，２３の識別子を対応付ける。
【００７３】
照明器具２１，２２，２３の直下の座標位置は、補正処理前の照明範囲マップを用い、識別子ごとに座標位置の平均の位置（重心位置）が割り当てられる。要するに、照明器具２１，２２，２３ごとの照明範囲の重心の位置が、照明器具２１，２２，２３の直下の座標位置と推定される。
【００７４】
マップ生成部１３１は、照明器具２１，２２，２３の直下の座標位置を求めた後、数８を用いて、照明範囲マップのうち照明器具２１，２２，２３の識別子を対応付けていない座標（Ｘ，Ｙ）と照明器具２１，２２，２３ごとの直下の座標位置との距離Ｄを求める。数８において（ｕｇ，ｖｇ）は照明器具２１，２２，２３の直下の座標位置であり、照明器具２１，２２，２３ごとに異なる値になる。
【００７５】
【数８】
距離Ｄは照明器具２１，２２，２３ごとに求められ、本実施形態では３台の照明器具２１，２２，２３を用いているから、座標（Ｘ，Ｙ）に対して３種類の距離Ｄが求められることになる。照明器具２１，２２，２３は、座標（Ｘ，Ｙ）までの距離Ｄが小さいほど影響が大きいと考えられるから、マップ生成部１３１は、求めた距離Ｄが最小になる照明器具２１，２２，２３を座標（Ｘ，Ｙ）に割り当てる。
【００７６】
たとえば、対応マップ画像が図１３（ｅ）に例として示した画像である場合、マップ生成部１３１は、まず図８に示すような照明範囲マップを生成する。図８において、楕円形の領域Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３には、それぞれ照明器具２１，２２，２３の識別子が対応付けられている。また、領域Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３ごとに重心位置（ｕｇ１，ｖｇ１），（ｕｇ２，ｖｇ２），（ｕｇ３，ｖｇ３）が求められている。これらの重心位置（ｕｇ１，ｖｇ１），（ｕｇ２，ｖｇ２），（ｕｇ３，ｖｇ３）は、それぞれ照明器具２１，２２，２３の直下の座標位置とみなされる。次に、照明範囲マップのうち照明器具２１，２２，２３の識別子が対応付けられていない座標（Ｘ，Ｙ）から各重心位置（ｕｇ１，ｖｇ１），（ｕｇ２，ｖｇ２），（ｕｇ３，ｖｇ３）までの距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が求められる。求められた距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が最小になる重心位置（ｕｇ１，ｖｇ１），（ｕｇ２，ｖｇ２），（ｕｇ３，ｖｇ３）に対応する照明器具２１，２２，２３が、座標（Ｘ，Ｙ）に割り当てられる。
【００７７】
上述のように、照明空間の床面において、照明器具２１，２２，２３の識別子を割り当てられていない座標（Ｘ，Ｙ）に対し、距離Ｄが最小になる照明器具２１，２２，２３の識別子が割り当てられる。つまり、照明範囲マップの補正処理によって、照明空間の床面のすべての座標（Ｘ，Ｙ）に照明器具２１，２２，２３の識別子が対応付けられる。
【００７８】
床面の座標（Ｘ，Ｙ）と照明器具２１，２２，２３との対応付けには、照明器具２１，２２，２３の直下の座標との距離Ｄを用いることは必須ではない。たとえば、照明器具２１，２２，２３の識別子が割り当てられている座標（Ｘ，Ｙ）との距離を用いてもよい。つまり、照明器具２１，２２，２３との対応付けがなされていない場合、近い位置に割り当てられている識別子を割り当てるようにしてもよい。
【００７９】
いずれの場合も、照明器具２１，２２，２３ごとの照明範囲と、座標（Ｘ，Ｙ）で表される床面上の位置との位置関係を用いて、座標（Ｘ，Ｙ）に照明器具２１，２２，２３が割り当てられることになる。
【００８０】
上述した処理は、照明器具２１，２２，２３を制御する前の設定モードにおいて実施される。次に、照明器具２１，２２，２３の光出力を人の存在位置に応じて制御する通常モードの動作について説明する。
【００８１】
通常モードでは、カメラ１１，１２が撮像した画像を用いて人検出部１３２が人の存在位置を検出する。すなわち、人検出部１３２は、照明空間における人の存否を検出するだけではなく、照明空間に人が存在する場合に、人が存在する位置を検出する。カメラ１１，１２から出力される撮像画像を用いて人の存在位置を検出するには、まず三次元計測部１０において照明空間の三次元情報を取得する。三次元情報は、カメラ１１，１２のフレームレートに応じて生成され、たとえば、毎秒３０フレームで出力される画像に対して、それぞれ三次元情報が取得される。三次元計測部１０が三次元情報を取得する動作は上述した通りであって、カメラ１１，１２ごとの撮像画像の座標（ｕ，ｖ）が（α，β）に変換され、さらに視差画像が生成され、視差画像に基づいて三次元情報が算出される。
【００８２】
人の存在位置を検出するには、設定モードにおいて生成した人の存在しない状態での視差画像（すなわち、背景画像）と、通常モードにおいて生成した視差画像（すなわち、評価画像）との差分画像を用いる。この差分画像は、比較対象である評価画像と背景画像とにおける同座標の画素値の差分を画素値に持つ。したがって、背景画像に含まれない物体が評価画像に含まれていると、当該物体に対応する座標の画素値が比較的大きくなる。このことを利用すれば、差分画像を用いて人の存在位置を検出することが可能になる。
【００８３】
本実施形態では、人の存在位置を検出するために設定モードでの視差画像と通常モードでの視差画像の差分を用いるが、他の方法により人の存在位置を検出してもよい。たとえば、視差画像の各画素について、図７に示す距離ｚの値を算出することで距離画像を生成できるため、設定モードでの距離画像と通常モードでの距離画像をそれぞれ生成し、距離画像同士の差分を用いて人の存在位置を検出することができる。また、通常モードにおいてカメラ１１，１２のいずれかから得られる画像に基づいて、フレーム間差分法やテンプレートマッチングなどの方法により画像中の人に相当する領域を抽出し、抽出した領域について視差および距離を算出することで人の存在位置を検出することができる。
【００８４】
人検出部１３２は、通常モードにおいて取得した三次元情報に基づいて生成した評価画像と背景画像との差分画像を生成し、差分画像における画素値が規定した閾値以上である画素を人に対応する画素の候補として抽出する。具体的には、評価画像における座標（α，β）の視差ｄｎ（α，β）と、背景画像における座標（α，β）の視差ｄｂ（α，β）との差分を適宜に設定した閾値ｄｔｈと比較し、ｄｎ（α，β）−ｄｂ（α，β）＞ｄｔｈが成立するときに、当該座標（α，β）の画素を、人に対応する画素の候補とする。
【００８５】
たとえば、図９（ａ）のような評価画像と、図９（ｂ）のような背景画像とが得られている場合に、差分画像は図９（ｃ）のようになる。図示例の差分画像は、差分値が閾値ｄｔｈ以下である画素の画素値を最大明度とし、差分値が大きいほど画素値の明度を低くしたグレースケールで表されている。したがって、色の濃い領域が人に対応する領域の候補になっている。
【００８６】
ただし、差分値が閾値ｄｔｈを超えている領域であっても人ではないノイズが含まれている可能性があるから、差分値が閾値ｄｔｈ以下である画素はノイズとして除去する。さらに、差分値が閾値ｄｔｈを超えている領域については、連結性を評価するとともに、連結性がある場合には面積が規定範囲内か否かを判定する。
【００８７】
ここに、連結性は、着目する画素と隣接する画素（４近傍や８近傍）とについて評価し、２つの画素がともに閾値ｄｔｈを超えているときに、両画素は連結性があると判断される。また、人検出部１３２は、連結性があると判断された画素の集合について、当該集合を構成する画素の面積（画素数）を規定範囲と比較し、面積が規定範囲内であれば当該集合が人に対応すると推定する。以上の処理により、図９（ｄ）に示すように人に対応する領域が抽出される。なお、図９（ｄ）に示す例は、αβ平面からＸＹ平面への座標変換を施してある。
【００８８】
人に対応すると推定された画素の集合は、照明空間の床面に対する代表点の位置が求められる。すなわち、人検出部１３２は、人の候補となる画素の集合に対して、数７および数８を用いて、ワールド座標における座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求める。さらに、当該画素の集合についてＸＹ平面の上での重心の座標を求め、この座標を人の代表点の位置、すなわち、人の存在位置の座標とする。
【００８９】
上述したように人検出部１３２により床面上での人の存在位置が求められると、照合部１３３は、人の存在位置を照明範囲マップと照合し、人の存在位置に対応する照明器具２１，２２，２３を抽出する。つまり、照明範囲マップにおいて人の存在位置に対応付けた照明器具２１，２２，２３の識別子が抽出される。照合部１３３が抽出した識別子は、制御指示部１３４に与えられる。
【００９０】
制御指示部１３４は、適宜に設定されているルールに従って、照明器具２１，２２，２３の光出力を決定し、決定した光出力を照明制御部１５に指示する。もっとも簡単なルールは、照合部１３３が抽出した識別子に対応する照明器具２１，２２，２３のみを定格で点灯させ、他の照明器具２１，２２，２３は消灯するように設定される。また、照合部１３３が抽出した識別子に対応する照明器具２１，２２，２３を定格で点灯させ、さらに、その照明器具２１，２２，２３の周囲の照明器具２１，２２，２３を調光点灯（たとえば、光出力を５０％に調光）させるようにルールが設定されていてもよい。この場合、定格点灯と調光点灯とが指示される照明器具２１，２２，２３を除く他の照明器具２１，２２，２３は消灯される。
【００９１】
上述のようにルールが設定されていれば、人からの距離が近い照明器具２１，２２，２３を定格で点灯させることにより、作業の実施や安全の確保に必要な照度を得ることができる。しかも、人からの距離が遠い照明器具２１，２２，２３は消灯させているから、作業の実施や安全の確保において影響の少ない照明器具２１，２２，２３を消灯して省エネルギーを実現することができる。
【００９２】
また、照明空間において床面に交差する面（家具の側面や壁面など）に照明器具２１，２２，２３が対応付けられないようにしているから、床面上での人の存在位置に対応するように照明器具２１，２２，２３の光出力を制御することが可能になる。つまり、人からの距離が遠い照明器具２１，２２，２３で人の周囲が照明されるという、誤った対応付けが防止される。言い換えると、人からの距離が近い照明器具２１，２２，２３で必要な照度を確保するから、必要な照度を確保するのに必要なエネルギーが低減され、結果的に省エネルギーにつながる。
【００９３】
上述した実施形態では、対応マップ画像を生成する際に、照明器具２１，２２，２３を１台ずつ点灯させたときのカメラ１１，１２での受光強度を比較している。この動作に対して、照明器具２１，２２，２３を１台ずつ点灯させた状態での画像と、すべての照明器具２１，２２，２３を消灯させた状態での画像との差分画像を生成し、差分画像における画素値を用いて対応マップ画像を生成してもよい。また、照明範囲マップを生成する際には、照明器具２１，２２，２３の光出力を２段階で変化させればよく、点灯と消灯とではなく、点灯状態において光出力を２段階に変化させてもよい。要するに、照明器具２１，２２，２３の光出力の変化が、カメラ１１，１２において濃淡値の変化に反映されていればよい。
【００９４】
（実施形態２）
実施形態１において説明したように、人検出部１３２が検出した人の存在位置を、照合部１３３が照明範囲マップと照合すると、照明範囲マップからは照明器具２１，２２，２３が１台だけ抽出される。この処理では、制御指示部１３４に適切なルールが設定してあれば、人の周囲における照度が適切に設定されるが、人の存在位置によっては適切な照度を得るようにルールを設定することが難しい場合も考えられる。
【００９５】
実施形態１は、複数台の照明器具２１，２２，２３を併せて１枚の照明範囲マップを生成しているが、本実施形態は、照明器具２１，２２，２３ごとに照明範囲マップを生成する。すなわち、３台の照明器具２１，２２，２３に対しては、３枚の照明範囲マップが生成される。
【００９６】
マップ生成部１３１は、実施形態１と同様に、照明器具２１，２２，２３を１台ずつ点灯させて３枚の撮像画像を生成する。実施形態１では、得られた３枚の撮像画像における濃淡値を用いて、照明器具２１，２２，２３の識別子を三次元情報の座標値に対応付けた照明範囲マップを生成している。これに対して、本実施形態は、３枚の撮像画像を用いて３枚の個別点灯画像が生成される。
【００９７】
個別点灯画像は、１枚の撮像画像の座標（ｕ，ｖ）における濃淡値Ｉを、同じ座標（ｕ，ｖ）におけるすべての撮像画像の濃淡値の合計Ｓで除した値を、当該座標（ｕ，ｖ）の画素値に持っている。ここに、すべての照明器具２１，２２，２３を定格で点灯させたときの濃淡値を、照明器具２１，２２，２３を個別に点灯させたときの撮像画像の濃淡値の合計Ｓとみなしている。つまり、各撮像画像の濃淡値を、Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３とすると、Ｓ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３になる。
【００９８】
また、個別点灯画像の画素値はＩ／Ｓであり、それぞれの照明器具２１，２２，２３が座標（ｕ，ｖ）で表される位置に影響する程度（寄与度）を、Ｉ／Ｓという指標で表していることになる。したがって、座標（ｕ，ｖ）の画素値が、Ｉ１／Ｓ、Ｉ２／Ｓ、Ｉ３／Ｓである３枚の個別点灯画像が得られる。
【００９９】
個別点灯画像を模式的に示すと、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）のようになる。各図において円形の領域は、カメラ１１，１２の視野を示している。個別点灯画像は、図１３（ｂ）（ｃ）（ｄ）と同様の画像であって、個別点灯画像を組み合わせると実施形態１で説明した対応マップ画像が生成される。図示例において、照明器具２１に対応する個別点灯画像（図１０（ａ））は上部が明るく、照明器具２２に対応する個別点灯画像（図１０（ｂ））は中央部が明るく、照明器具２３に対応する個別点灯画像（図１０（ｃ））は下部が明るくなっている。
【０１００】
マップ生成部１３１は、次に、個々の個別点灯画像を用いて、照明空間における床面の座標と照明器具２１，２２，２３の識別子とを対応付けた３枚の照明範囲マップを生成する。ここに、実施形態１では１枚の照明範囲マップに複数台の照明器具２１，２２，２３の識別子を含んでいるが、本実施形態では１枚の照明範囲マップには１台の照明器具２１，２２，２３の識別子のみが含まれる。言い換えると、照明器具２１，２２，２３の識別子ごとに生成された３枚の個別点灯画像から３枚の照明範囲マップが生成される。また、照明範囲マップには、照明器具２１，２２，２３ごとの座標（Ｘ，Ｙ）への寄与度が対応付けられる。座標（Ｘ，Ｙ）における寄与度には、個別点灯画像において座標（Ｘ，Ｙ）に対応する座標（ｕ，ｖ）の画素値（Ｉ１／Ｓ，Ｉ２／Ｓ，Ｉ３／Ｓ）が用いられる。
【０１０１】
照明範囲マップを生成する手順は、基本的には図６に示した実施形態１と同様の手順になる。すなわち、照明範囲マップの初期化後、個別点灯画像の座標（ｕ，ｖ）の画素値を床面上の座標（Ｘ，Ｙ）に対応付ける。また、床面に交差する面への対応付けは防止される。以上のように設定モードでは、個別点灯画像ごとに照明範囲マップを生成することにより、照明器具２１，２２，２３ごとの照明範囲マップが形成されることになる。
【０１０２】
たとえば、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した個別点灯画像からは、それぞれ図１０（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示す３枚の照明範囲マップが生成される。図示する照明範囲マップにおける明度は寄与度を表しており、明度が高いほど寄与度が大きいことを示す。
【０１０３】
通常モードでは、照合部１３３は、人検出部１３２が求めた人の存在位置を、すべての照明範囲マップにそれぞれ照合し、照明範囲マップごとに人の存在位置に対応する座標（Ｘ，Ｙ）の寄与度を抽出する。照明範囲マップから人の存在位置における照明器具２１，２２，２３ごとの寄与度が抽出されると、制御指示部１３４は、照明範囲マップごとに抽出した寄与度を規定の閾値と比較し、寄与度が閾値以上である照明器具２１，２２，２３を点灯させる。
【０１０４】
たとえば、図１０（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示す照明範囲マップのうち、図１０（ｄ）（ｅ）において人３０の位置の寄与度が閾値以上であり、図１０（ｆ）において人３０の位置の寄与度が閾値未満であるとする。この例の場合、制御指示部１３４は、照明器具２１，２２を点灯させ、照明器具２３を消灯させる。
【０１０５】
上述の動作によって、たとえば、複数台の照明器具２１，２２，２３の照明範囲の境界付近に人が存在する場合に、１台の照明器具２１，２２，２３のみを点灯させるのではなく、人の周囲の複数台の照明器具２１，２２，２３を点灯させることが可能になる。したがって、実施形態１のように、複数台の照明器具２１，２２，２３の点灯を許容するためのルールを制御指示部１３４に設定しなくとも、人の存在位置に応じて点灯させる照明器具２１，２２，２３の台数を動的に変化させることが可能になる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ 三次元計測部
１１，１２ カメラ（撮像手段）
２１，２２，２３ 照明器具
１３１ マップ生成部
１３２ 人検出部
１３４ 制御指示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の存在位置に応じて照明器具の光出力を自動的に調節する照明制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、照明器具により照明される照明空間での人の存否に応じて照明器具の光出力を自動的に調節する技術が提案されている。この種の技術は、照明空間に人が存在する期間にのみ照明器具を点灯させることにより照明器具の消し忘れを防止し、また、人の非存在時に照明器具の光出力を抑制することにより消費電力の無駄な増加を抑制することを目的として採用されている。
【０００３】
人の存否は、焦電型赤外線センサを備える人感センサを用いて検出することが多い。ただし、カメラのような撮像手段を用いて照明空間の画像を取得し、画像から人か否かを判別し、かつ人の位置を検出する技術も提案されている。
【０００４】
ところで、照明空間がオフィスや店舗のように広い場合には、一般に複数台の照明器具が配置される。各照明器具は、照明空間の全体を照明するのではなく、照明空間の一部を照明範囲にしている。ここに、照明範囲は、照明空間の利用目的に応じた必要な照度が得られる範囲を意味する。たとえば、照明器具を天井に配置している場合に、床面での照度が規定した照度以上になる範囲が照明範囲になる。
【０００５】
複数台の照明器具により１つの照明空間を照明している場合、照明空間における人の存在位置がわかれば、人の存在位置に応じて照明器具の光出力を調節することが可能になる。すなわち、照明空間において人が局在している場合には、人の近辺に存在する照明器具からの光出力を相対的に大きくし、残りの照明器具の光出力を相対的に小さくすることによって、照明空間全体での消費電力が低減されることになる。ここに、光出力を大きくする場合には全点灯（定格点灯）する場合が含まれており、光出力を小さくする場合には消灯する場合が含まれている。
【０００６】
上述の動作では、人の存在しない領域を照明範囲とする照明器具の光出力を相対的に小さくしているから、照明空間の全体で照明器具の光出力を一定にする場合に比較すると、照明器具による消費電力が低減される。しかも、人の近辺に存在する照明器具の光出力を相対的に大きくしているから、照明空間の利用に応じた必要な照度が確保されることになる。
【０００７】
人の存在位置に応じて照明器具の光出力を調節するには、焦電型赤外線センサを用いた人感センサを個々の照明器具に設け、人感センサでの人の検知の有無に応じて人の周囲の照明器具の光出力を連携させて調節することが考えられる。この場合、複数台の照明器具を連携させるために、照明器具の間で通信を行うことが必要になる。この構成を採用すると、照明器具と同じ個数の人感センサが必要になる上に、複数の照明器具の間で連携させるための回路構成が個々の照明器具に必要になり、結果的にコスト増につながるという問題が生じる。
【０００８】
一方、撮像手段を用いて取得した画像を用いて人の存在位置を検出する技術を採用する場合は、個々の照明器具に撮像手段を設ける必要がなく、複数台の照明器具の照明範囲における人の存在位置を１台の撮像手段によって検知することが可能になる。この種の技術を採用する場合、照明空間の広さにもよるが、１台の撮像手段で照明空間の全体を撮像することが多い。
【０００９】
ただし、撮像手段を用いて人の存在位置を検出する場合には、撮像手段が撮像する画像内の位置と、照明空間における位置とをあらかじめ対応付けておくことが必要である。
【００１０】
特許文献１には、互いに直交する２方向から撮像する２台の画像センサを用い、２台の画像センサから得られた撮像データに基づいて人の位置座標を演算し、さらに、人が居る位置に近いほど明るくなるように照明器具の調光制御を行う技術が記載されている。
【００１１】
特許文献１では、撮像データにおける照明器具の論理アドレスと、照明器具の実際の物理アドレスとを一致させるために、照明器具を１台ずつ順に点灯させ、撮像データにおいて明るくなった領域の位置を用いて、照明器具の座標を求めている。言い換えると、照明器具を１台ずつ点灯させ、画像内で明るくなった領域の論理アドレスに、点灯させた照明器具の物理アドレスを対応付けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−２８３１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、特許文献１に記載された技術では、照明空間に机、棚、ロッカ、事務機、パーティションのような立体物が存在している場合に、論理アドレスと物理アドレスとを正確に対応付けることができない場合がある。論理アドレスと物理アドレスとが正確に対応付けられていなければ、照明空間における人の存在位置に基づいて照明器具の光出力を調節する際に、不適切な照明器具を制御する可能性がある。
【００１４】
いま、図１１のように、照明器具２４，２５を備える照明空間において、照明器具２５の直下付近に机２６が配置されている場合を考える。撮像手段としてのカメラ１６は、照明器具２４，２５の間に配置されているものとする。図示した配置では、机２６の近傍に人３１が存在する場合には、照明器具２５の光出力を相対的に大きくし、机２６から遠方に配置された照明器具２４は光出力を相対的に小さくすることが望ましい。
【００１５】
ここで、カメラ１６の視野に机２６の一側面が含まれているとすると、机２６の側面には照明器具２４からの直接光が入射するが、照明器具２５からの直接光は入射しない。したがって、図１２に示すように、カメラ１６で撮像された画像において、机２６の一側面は照明器具２４に対応付けられことになる。図１２に示す画像において、斜線部が照明器具２４に対応付けられる領域であり、残りの領域が照明器具２５に対応付けられる。
【００１６】
一方、机２６の近傍に存在する人３１は、図１２のように、人３１の存在位置が、机２６の近傍で照明器具２４に対応付けられた領域（斜線部）に重複する場合が生じる。この場合、照明器具２４の光出力が照明器具２５の光出力よりも相対的に大きくなり、意図した動作が得られないという問題が生じる。
【００１７】
図１３に実際の動作例を示す。図１３（ａ）は照明空間の一例であって、３台の照明器具により照明を行う場合を示している。照明器具ごとの照明範囲は、床面上に３つの領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３で示している。また、照明空間の床には、複数個の立体物２７（机、棚、事務機など）が配置され、天井にはカメラ１６が配置されている。図示例では、カメラ１６が領域Ｅ１，Ｅ２の境界付近の天井に配置されている。
【００１８】
照明器具を１台ずつ個別に点灯させたときにカメラ１６で撮像される画像は、図１３（ｂ）（ｃ）（ｄ）のようになる。そして、各画像で明るくなった領域の論理アドレスに、点灯させた照明器具の物理アドレスを対応付けると、図１３（ｅ）のように、カメラ１６で撮像した画像内に照明器具の物理アドレスが対応付けられる。図１３（ｅ）では３段階の濃淡値を用いて照明器具の物理アドレスを表している。
【００１９】
照明器具の物理アドレスは、本来ならば、図１３（ａ）に示された領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と同様に、照明器具ごとに１つの領域にまとまっていなければならない。しかしながら、実際の照明空間には立体物２７が存在するから、図１３（ｅ）のように、１台の照明器具の物理アドレスが複数の領域に分割され、１つの物理アドレスに飛び地状の領域（図１３（ｅ）において破線で囲まれた領域）が生じることがある。このような飛び地状の領域が生じていると、上述したように、人の存在位置に対して不適切な照明器具を制御する可能性が生じる。
【００２０】
本発明は、照明空間の三次元情報を用いることにより、照明器具による照明範囲を床面上で対応付けることを可能にし、結果的に、床面上での人の位置を用いて適切な位置の照明器具の光出力を制御することを可能にした照明制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に係る照明制御装置は、上記目的を達成するために、複数台の照明器具により照明される照明空間を撮像する撮像手段を備え撮像手段が撮像した画像から照明空間の三次元情報を取得する三次元計測部と、三次元情報を用いることにより照明空間の床面上の位置を照明器具に割り当てた照明範囲マップを生成するマップ生成部と、三次元情報を用いて照明空間における床面上での人の存在位置を検出する人検出部と、人の存在位置が照明範囲マップに照合されることにより抽出された照明器具ごとの照明範囲を用いて照明器具の光出力を決定する制御指示部とを備えることを特徴とする。
【００２２】
この照明制御装置において、三次元計測部は、撮像手段として２台のカメラを用い、カメラが撮像した画像から三角測量法の原理を用いて照明空間の三次元情報を取得することが好ましい。
【００２３】
この照明制御装置において、マップ生成部は、照明範囲マップを生成するために、照明器具ごとに光出力を２段階で変化させ、撮像手段が撮像した画像を構成する画素のうち照明空間における床面に対応付けられる各画素について照明器具ごとの２段階の光出力に対応する濃淡値の変化分を求め、画素ごとに変化分を最大にする照明器具を対応付けることが好ましい。
【００２４】
この照明制御装置において、マップ生成部は、照明範囲マップを生成するために、照明器具ごとに光出力を２段階で変化させ、撮像手段が撮像した画像を構成する画素のうち照明空間における床面に対応付けられる各画素について照明器具ごとの２段階の光出力に対応する濃淡値の変化分を求め、画素ごとに変化分が規定の閾値以上になる照明器具を対応付けることが好ましい。
【００２５】
この照明制御装置において、マップ生成部は、撮像手段が撮像した画像を構成する画素のうち床面に交差する面に対応する画素は、照明範囲マップの対象外とすることがさらに好ましい。
【００２６】
この照明制御装置において、マップ生成部は、照明範囲マップにおいて照明空間の床面上の位置のうち照明器具が対応付けられていない位置には、照明器具ごとの照明範囲と位置との位置関係を用いて位置に照明器具を割り当てることがさらに好ましい。
【００２７】
この照明制御装置において、マップ生成部は、照明範囲マップにおける照明器具ごとの照明範囲に基づいて、床面における照明器具ごとの直下の位置を推定することがさらに好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の構成によれば、照明空間の三次元情報を用いることにより、照明器具による照明範囲を床面上で対応付けているので、床面上での人の位置を用いて適切な位置の照明器具の光出力を制御することが可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同上に用いるカメラの配置例を示す図である。
【図３】同上の原理説明図である。
【図４】同上の原理説明図である。
【図５】同上の動作例を示す図である。
【図６】同上において照明範囲マップを生成する手順を示す動作説明図である。
【図７】同上における視差の概念を説明する図である。
【図８】同上において照明範囲マップの補正処理を説明する図である。
【図９】同上の動作例を示す図である。
【図１０】実施形態２の動作説明図である。
【図１１】照明器具の配置例を示す概略構成図である。
【図１２】図１１の配置例に対応した課題を説明する図である。
【図１３】従来の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に説明する実施形態は、照明空間の三次元情報を取得する三次元計測部において、２台のカメラを用いたステレオビジョンによる三次元計測を想定する。ただし、撮像手段としてのカメラで撮像した画像から三次元情報を取得する構成であれば、三次元計測部の構成は問わない。たとえば、ステレオビジョンのようにパッシブ型の構成のほか、光切断法や位相シフト法のように光パターンを投影して三次元情報を取得するアクティブ型の構成であってもよい。これらの技術は三角測量の原理を用いている。
【００３１】
三次元計測部は、強度が一定周期で変化する強度変調光を投光し、反射光をカメラで受光することにより、強度変調光の投受光の位相差から画素ごとの距離を求めて距離画像を生成する技術を採用してもよい。この技術は、光の飛行時間を計測するからＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）法と呼ばれている。
【００３２】
（実施形態１）
図１に示すように、三次元計測部１０は、三次元の実空間に対する視野がほぼ重複するように配置された撮像手段としての２台のカメラ１１，１２を備える。カメラ１１，１２は、２次元格子の格子点上に画素が配列されたエリアイメージセンサに光学系を組み合わせて構成されており、エリアイメージセンサには、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサなどが用いられる。また、２台のカメラ１１，１２は、画像の解像度や焦点距離などの仕様が等しいものが用いられる。また、図２のように、２台のカメラ１１，１２は、光軸Ａｘ１，Ａｘ２を平行にし、かつ受光面ＰＬ１，ＰＬ２の中心を結ぶ方向（「ベースライン方向」と呼ぶ）と光軸Ａｘ１，Ａｘ２とを直交させて配置されている。ここでは、光軸Ａｘ１，Ａｘ２は、光学中心と受光面ＰＬ１，ＰＬ２の中心を結ぶ直線とする。
【００３３】
各カメラ１１，１２は、画角が１８０度に近い魚眼レンズないし魚眼レンズに相当する機能を有した光学系（図示せず）を備える。光学系の射影方式はとくに問わないが、以下では等距離射影方式を用いて説明する。また、２台のカメラ１１，１２は、ベースライン方向と受光面ＰＬ１，ＰＬ２における水平方向とを一致させるように配置される。すなわち、平行ステレオを想定する。なお、光学系の射影方式は等距離射影方式に限定されず、光学系は他の歪み特性を有していてもよく、またキャリブレーションを行うから歪み特性が未知の光学系を用いることも可能である。
【００３４】
上述した三次元計測部１０の構成は限定する趣旨ではないが、上述した構成を採用することにより、照明空間の全体を撮像する程度の広視野角が得られ、しかも、カメラ１１，１２が撮像した画像から三次元情報を算出する際の演算量が低減されることになる。ここに、カメラ１１，１２は、天井のような高所に、それぞれの光軸Ａｘ１，Ａｘ２がともに鉛直下向きとなるように配置される。また、カメラ１１，１２は、後述する照明器具の照明対象である照明空間の全体が視野に含まれるように配置される。
【００３５】
以下では、受光面ＰＬ１，ＰＬ２の水平方向に沿う方向（すなわち、ベースライン方向）をｘ方向、受光面の垂直方向に沿う方向をｙ方向とし、受光面に直交する方向をｚ方向とする。また、各カメラ１１，１２の撮像画像をモニタ装置に表示したときに、水平方向の右向きがｘ方向の正の向き、垂直方向の下向きがｙ方向の正の向きになるように座標系を定めている。ｚ方向についてはカメラの受光面から遠ざかる向きを正の向きとする。
【００３６】
カメラ１１で撮像した画像の画素位置は（ｕ１，ｖ１）という形式で表され、カメラ１２で撮像した画像の画素位置は（ｕ２，ｖ２）という形式で表される。ｕ１軸とｕ２軸とはｘ方向の座標軸であり、ｖ１軸とｖ２軸とはｙ方向の座標軸になる。また、平行ステレオであるから、ｕ１軸とｕ２軸とは一直線上に並ぶ。
【００３７】
図１に示す構成例では、複数台（図示例では３台）の照明器具２１，２２，２３が天井のような高所に配置され、照明器具２１と照明器具２２との間にカメラ１１，１２が配置されている。上述のように、カメラ１１，１２の視野は、３台の照明器具２１，２２，２３が照明対象とする照明空間の全体を含むように設定される。図１では、図示の都合上３台の照明器具２１，２２，２３が一直線上に配置されているが、照明器具の台数は３台以上であってもよく、また照明器具は任意の位置関係で配置されていてもよい。
【００３８】
カメラ１１，１２から出力された画像データは演算処理部１３に入力される。本実施形態では、画像データが濃淡画像である場合を例として説明するが、画像データがカラー画像であっても以下に説明する技術思想は適用可能である。
【００３９】
演算処理部１３は、ハードウェア資源としてのコンピュータを有し、コンピュータを以下に説明する処理を行う装置として機能させるためのプログラムを実行する。ただし、演算処理部１３は専用のハードウェアを備える構成であってもよい。また、マイコンを備えるコンピュータのほか、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）のようにプログラムを実行する機能を備えるデバイスを用いて構成してもよい。
【００４０】
カメラ１１，１２がアナログ信号を出力する場合には、カメラ１１，１２と演算処理部１３との間にアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器が設けられる。また、カメラ１１，１２と演算処理部１３との間には、画像データからノイズのような不要成分を除去するフィルタ回路などが設けられていてもよい。
【００４１】
演算処理部１３を動作させるためのシステムプログラムおよびアプリケーションプログラムは記憶部１４に記憶される。また、演算処理部１３の処理対象である撮像画像データや演算過程のデータも、データメモリおよび作業用メモリとして機能する記憶部１４に記憶される。したがって、記憶部１４は、フラッシュメモリやハードディスクドライブ装置のように無給電で記憶内容が保持される記憶媒体と、処理の実行時にシステムプログラムやアプリケーションプログラムを置くための主記憶となる揮発性メモリとを含む。
【００４２】
演算処理部１３は、カメラ１１，１２から取得した画像データを用いて照明空間の三次元情報を生成する計測処理部１３０を備える。すなわち、記憶部１４の一部と計測処理部ｌ３０とは、カメラ１１，１２とともに三次元計測部１０を構成する。画像データから三次元情報を生成する技術については後述する。演算処理部１３は、照明器具２１，２２，２３ごとの照明範囲を表す照明範囲マップを生成するマップ生成部１３１と、三次元情報を用いて人３０の存在位置を検出する人検出部１３２とを備える。マップ生成部１３１が生成した照明範囲マップは記憶部１４に設けたマップ記憶部１４１に記憶される。マップ記憶部１４１は、書換可能な不揮発性メモリで構成されていることが好ましい。
【００４３】
演算処理部１３には、人検出部１３２が人３０の存在位置を検出したときに、検出された位置を照明範囲マップに照合することによって、当該位置を照明範囲とする照明器具２１，２２，２３を抽出する照合部１３３が設けられる。照合部１３３により抽出された照明器具２１，２２，２３を識別する情報は、演算処理部１３に設けた制御指示部１３４に与えられ、制御指示部１３４において、あらかじめ定められたルールに従って照明器具２１，２２，２３ごとの光出力が決定される。
【００４４】
ルールは、たとえば、照合部１３３が抽出した照明器具２１，２２，２３だけを定格点灯させるように設定される。あるいは、照合部１３３が抽出した照明器具２１，２２，２３を定格点灯させるとともに当該照明器具２１，２２，２３の周囲と隣り合わせである照明器具２１，２２，２３を調光点灯させるようにルールが設定される。これらのルールは一例であって、ルールは、照明空間において人の存在位置の周囲の領域が残りの領域よりも相対的に明るくなるように設定されていればよい。
【００４５】
演算処理部１３に設けた制御指示部１３４の出力は、照明器具２１，２２，２３の光出力を調節する照明制御部１５に与えられる。照明制御部１５は、制御指示部１３４の指示内容に従って照明器具２１，２２，２３の光出力を調節する。したがって、人の存在位置が検出されると、制御指示部１３４に設定されたルールに応じて照明器具２１，２２，２３の点灯状態が制御される。
【００４６】
以下では、個々の技術についてさらに詳しく説明する。三次元計測部１０は、２台のカメラ１１，１２がそれぞれ撮像した撮像画像に基づいて実空間の三次元情報を取得するために、２台のカメラ１１，１２が同時刻に撮像した対になる撮像画像を取得して記憶部１４に保存する。
【００４７】
いま、２台のカメラ１１，１２のうちの１台について着目する。図３に示すように、実空間に対して光学中心Ｏを原点とする三次元の座標系（ｘｙｚ）を規定し、受光面ＰＬに対して２次元の座標系（ｏ−ｕｖ）を規定する。受光面ＰＬの座標系は撮像画像の座標系と一対一に対応する。実空間における三次元の座標系におけるｘ方向はベースライン方向と平行とし、ｙ方向は受光面の垂直方向と平行とする。また、受光面ＰＬにおける２次元の座標系におけるｕ方向はｘ方向と平行とし、ｖ方向はｙ方向と平行とする。
【００４８】
受光面ＰＬでの画素の位置は、左上隅を原点として水平方向と垂直方向との画素の個数で表される。画像上に投影された光軸上の点の座標を（ｕｃ，ｖｃ）とすると、（ｕｃ，ｖｃ）と座標（ｕ，ｖ）に位置する画素との距離ｒは、数１で表される。
【００４９】
【数１】
また、等距離射影方式を採用しているから、三次元の実空間における点Ｐが光学中心Ｏを中心位置とする半径１の球面ＳＰの表面に射影されるモデルを用いることができる。すなわち、図３のように実空間の点Ｐが球面ＳＰの表面に射影された点Ｑと光学中心Ｏとを結ぶ直線が、光軸Ａｘ（ｚ軸方向）となす角度θ［ｒａｄ］は、距離ｒを用いて、数２で表される。
【００５０】
【数２】
ただし、数２において、距離Ｌ０は、実空間が投影される球面ＳＰの上でｚ＝０に対応した受光面ＰＬの上での円の半径を示す。また、図３において、点Ｒは点Ｑを受光面ＰＬへ投影した画素の位置を示す。
【００５１】
実空間における点Ｐが、受光面ＰＬの座標（ｕ，ｖ）の画素に対応付けられるようにキャリブレーションが行われているとすると、モデルとして用いる球面ＳＰの表面に実空間の点Ｐを射影した点Ｑの位置（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）は、数３で表される。
【００５２】
【数３】
また、数１の距離ｒは、ｒ＝ｆ・θとおくことが可能であって、この場合、ｆは等距離射影方式における光学系の比例定数に相当する。
【００５３】
ところで、図４に示しているように、点Ｑの位置（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）は、画素の座標（ｕ，ｖ）に代えてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３軸のうちの２軸の周りの角度の組み合わせとして表すことが可能である。点Ｑについて、ｘ軸周りの角度（ｙｚ平面内での角度）をβ、ｙ軸周りの角度（ｚｘ平面内での角度）をαとする。また、上述した角度φは、ｚ軸周りの角度（ｘｙ平面内での角度）ということができる。
【００５４】
角度αはｘ軸の正の向きを０度としｚ軸の正の向きに向かって増加し、角度βはｙ軸の正の向きを０度としｚ軸の正の向きに向かって増加する。角度α，βを用いると、画素の位置は、座標（ｕ，ｖ）に代えて（α，β）で表すことができる。座標（ｕ，ｖ）から（α，β）に変換するには、数３の計算結果を用いて数４の計算を行う。
【００５５】
【数４】
上述した手順によって、画素の位置を座標（ｕ，ｖ）で表現した画像から、（α，β）で表現した画像に変換した結果を図５に示す。図５（ａ）はカメラ１１で得られた撮像画像を示し、図５（ｂ）はカメラ１２で得られた撮像画像を示す。また、図５（ｃ）（ｄ）はそれぞれ座標（ｕ，ｖ）から、（α，β）に変換した画像を示す。
【００５６】
このように、演算処理部１３における計測処理部１３０は、２台のカメラ１１，１２がそれぞれ撮像した撮像画像内での画素の位置（ｕ，ｖ）を、上述した三次元の実空間における角度の組（α，β）に変換した画像を生成する。以下では、実空間の点Ｐに対応する位置を（α，β）で表した画像を変換画像と呼ぶ。
【００５７】
ここで、本実施形態は、上述した条件の平行ステレオを前提にしているから、２台のカメラ１１，１２が撮像した撮像画像から得られる２枚の変換画像において、実空間における同一の点Ｐに対応するβの値は等しくなる。そのため、実空間における同一の点Ｐに対応する画素を２枚の変換画像から探索する際には、角度βを変化させずに角度αのみを変化させればよいから、２枚の画像間で画素を対応付ける処理において、撮像画像を用いる場合よりも処理負荷が軽減されることになる。要するに、実空間における１つの点Ｐに対応する画素（以下、「対応点」という）を２枚の変換画像から探索する際に、ｘ軸回りの角度βが同じである範囲内のみを探索すればよいから、対応点の探索範囲が狭められ、処理負荷が低減される。
【００５８】
ところで、計測処理部１３０は、対応点か否かを評価するために、ブロックマッチングの技術を採用している。すなわち、２枚の変換画像のうち一方の変換画像において対応点の評価を行おうとする部位の周囲に複数画素を含むブロックを形成するとともに、ブロックに対応する大きさの走査ブロックを他方の変換画像に設定し、走査ブロックをα軸に沿って走査するのである。ブロックおよび走査ブロックは、対応点の評価を行おうとする画素の周囲で矩形領域として設定するのが望ましい。
【００５９】
一方の変換画像における座標（α１，β１）の画素と、他方の変換画像における座標（α２，β２）の画素とは、数５に示す評価値Ｖｓが最小になる場合に対応点とみなす。ただし、β２＝β１という条件で探索を行う。また、ブロックと走査ブロックとは、α方向に（２Ｎ＋１）画素を有し、β方向に（２Ｍ＋１）画素を有する。また、数５において、Ｉ（α１，β１）は一方の変換画像の座標（α１，β１）における輝度値であり、Ｉ２（α２，β２）は他方の変換画像の座標（α２，β２）における輝度値である。
【００６０】
【数５】
数５において用いた評価値Ｖｓは、ＳＡＤ（Ｓｕｍ ｏｆ Ａｂｓｏｌｕｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）として知られている値であるが、対応点の評価には他の評価値を用いることが可能である。たとえば、ＳＳＤ（Ｓｕｍ ｏｆ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）、正規化相互相関関数などを評価値に用いることが可能である。また、ブロックマッチングに代えて他のステレオマッチングの技術を採用してもよい。
【００６１】
上述のようにして、計測処理部１３０は、２枚の変換画像から対応点を抽出した後、座標（α，β）ごとに視差ｄを画素値に持つ視差画像を生成する。視差ｄは、対応点について、ｄ＝α２−α１として求められる。視差画像の例を図５（ｅ）に示す。計測処理部１３０は、点Ｐに関して 視差ｄに基づいて実空間におけるｚ方向の座標値を求める。すなわち、実空間の三次元情報が得られることになる。
【００６２】
次にマップ生成部１３１について説明する。マップ生成部１３１は、計測処理部１３０により得られた三次元情報と、照明器具２１，２２，２３の照明範囲とを対応付けた照明範囲マップを生成する。マップ生成部１３１により照明範囲マップを生成するために、マップ生成部１３１は、照明器具２１，２２，２３を１台ずつ個別に点灯させ、照明器具２１，２２，２３がそれぞれ点灯したときの画像を少なくとも一方のカメラ１１，１２で撮像し、各画素の濃淡値を求める。
【００６３】
たとえば、すべての照明器具２１，２２，２３を消灯させた状態から、照明器具２１のみを点灯させた画像をカメラ１１で撮像した後、照明器具２２のみを点灯させた画像をカメラ１１で撮像し、次に、照明器具２３のみを点灯させた画像をカメラ１１で撮像する。このようにして得られた３枚の画像は、照明器具２１，２２，２３が１台だけ点灯している状態の画像になる（図１３（ｂ）（ｃ）（ｄ）を参照）。したがって、３枚の画像における濃淡値を比較することにより、カメラ１１の視野内（つまり照明空間）のどの領域において、どの照明器具２１，２２，２３が支配的に照明を行っているかの情報が得られる。
【００６４】
本実施形態では、照明範囲マップを生成するにあたり２段階の処理を行う。第１段階では、カメラ１１の撮像画像と同じ解像度で対応マップ画像を生成する。対応マップ画像を生成する際に、マップ生成部１３１は、照明器具２１，２２，２３を１台ずつ点灯させて撮像した３枚の画像について、同じ座標（ｕ，ｖ）の濃淡値の大小を比較する。
【００６５】
さらに、マップ生成部１３１は、濃淡値がもっとも小さい（もっとも受光強度が大きい）画像を選択し、当該画像を撮像したときに点灯させた照明器具２１，２２，２３を、当該座標（ｕ，ｖ）に対応付ける。具体的には、照明器具２１，２２，２３に、互いに識別可能な識別子を付与しておき、撮像画像の各座標（ｕ，ｖ）には照明器具２１，２２，２３の識別子を対応付ける。識別子は、１画素に対応付けることができれば、どのような値でもよく、たとえば、照明器具２１に「１」、照明器具２２に「２」、照明器具２３に「３」という識別子を割り当てればよい。換言すれば、画素値が照明器具２１，２２，２３の識別子である画像が生成され、この画像が対応マップ画像になる（対応マップ画像の例は図１３（ｅ）を参照）。
【００６６】
マップ生成部１３１では、図６に示す手順で、対応マップ画像を照明範囲マップに変換する。照明範囲マップは、対応マップ画像の画素値（照明器具２１，２２，２３の識別子）が三次元情報の座標値に対応付けられる。照明範囲マップを生成するには、まず初期化のために三次元情報の座標値に対応付ける識別子が０に設定される（Ｓ１１）。次に、数３と数４とを用いて、対応マップ画像における座標（ｕ，ｖ）が座標（α，β）に変換される（Ｓ１２）。さらに、マップ生成部１３１は、変換された座標（α，β）を視差画像に照合することにより視差ｄを求め、数６により座標（α，β）に対応する距離Ｚｄを算出する（Ｓ１３）。数６においてＢは、カメラ１１の光学中心Ｏ１とカメラ１２の光学中心Ｏ２との距離である。
【００６７】
【数６】
実空間における点Ｐと、カメラ１１，１２の光学中心Ｏ１，Ｏ２と角度α１，α２と距離Ｂとの関係を図７に示す。図７において、座標ｚは、カメラ１１の光学中心Ｏ１を原点とする座標系でのｘｙ平面から点Ｐまでの距離である。
【００６８】
ところで、カメラ１１，１２が上述のように配置されていることにより、照明空間の床面は、カメラ１１を基準に設定したｘｙ平面（図３参照）に平行な平面になる。いま、原点を床面上に設定したワールド座標を規定し、ワールド座標におけるカメラ１１の光学中心Ｏ１の座標を（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）とする。また、ワールド座標におけるＺ軸は、床面から天井面に向かう向きを正の向きとする。数３により求められた球面ＳＰ上での座標（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）と、カメラ１１の光学中心Ｏ１のワールド座標（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と、数６により求めた距離Ｚｄとを用いると、対応マップ画像における座標(ｕ，ｖ）に対応するワールド座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は数７で表される。すなわち、座標（ｕ，ｖ）が座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換される（Ｓ１４）。
【００６９】
【数７】
次に、対応マップ画像の座標（ｕ，ｖ）に設定された識別子が、座標（ｕ，ｖ）から変換した照明範囲マップの座標（Ｘ，Ｙ）に対応付けられる（Ｓ１７）。この処理は、対応マップ画像のすべての座標（ｕ，ｖ）について行われる（Ｓ１９，Ｓ２０）。
【００７０】
ところで、対応マップ画像において異なる座標（ｕ，ｖ）が、照明範囲マップの同じ座標（Ｘ，Ｙ）に対応する場合が考えられる。そこで、このような座標（Ｘ，Ｙ）の重複を避けるために、座標（Ｘ，Ｙ）にすでにＺ値が記憶されている場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、すでに記憶されているＺ値と、今回求めたＺ値との大小を比較する（Ｓ１６）。そして、今回のＺ値が、記憶しているＺ値よりも小さい場合（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、すなわち、座標（Ｘ，Ｙ）に対応する部位が床面よりも上方に位置する場合には、座標（ｕ，ｖ）に対応する座標（Ｘ，Ｙ）に照明器具２１，２２，２３の識別子が対応付けられ（Ｓ１７）、さらに、座標（Ｘ，Ｙ）に今回求めたＺ値が対応付けて記憶される（Ｓ１８）。
【００７１】
このように、対応マップ画像の１つの座標（ｕ，ｖ）に、ワールド座標の複数の座標（Ｘ，Ｙ）が対応する場合に、Ｚ値が小さいほうが採用されるから、対応マップ画像上で床面に交差した面（ほぼ直交した面）に設定された照明器具２１，２２，２３の識別子が、照明範囲マップに対応付けられることが防止される。
【００７２】
マップ生成部１３１は、図６に示した処理により照明範囲マップを生成した後、照明器具２１，２２，２３の識別子が対応付けられていない座標（Ｘ，Ｙ）に、いずれかの照明器具２１，２２，２３の識別子を対応付けるように補正処理を行う。この補正処理には、ＸＹ平面（床面）上で、照明器具２１，２２，２３ごとの直下の座標位置を推定し、当該座標位置からの距離に応じて座標（Ｘ，Ｙ）で表される領域のすべての座標位置に照明器具２１，２２，２３の識別子を対応付ける。
【００７３】
照明器具２１，２２，２３の直下の座標位置は、補正処理前の照明範囲マップを用い、識別子ごとに座標位置の平均の位置（重心位置）が割り当てられる。要するに、照明器具２１，２２，２３ごとの照明範囲の重心の位置が、照明器具２１，２２，２３の直下の座標位置と推定される。
【００７４】
マップ生成部１３１は、照明器具２１，２２，２３の直下の座標位置を求めた後、数８を用いて、照明範囲マップのうち照明器具２１，２２，２３の識別子を対応付けていない座標（Ｘ，Ｙ）と照明器具２１，２２，２３ごとの直下の座標位置との距離Ｄを求める。数８において（ｕｇ，ｖｇ）は照明器具２１，２２，２３の直下の座標位置であり、照明器具２１，２２，２３ごとに異なる値になる。
【００７５】
【数８】
距離Ｄは照明器具２１，２２，２３ごとに求められ、本実施形態では３台の照明器具２１，２２，２３を用いているから、座標（Ｘ，Ｙ）に対して３種類の距離Ｄが求められることになる。照明器具２１，２２，２３は、座標（Ｘ，Ｙ）までの距離Ｄが小さいほど影響が大きいと考えられるから、マップ生成部１３１は、求めた距離Ｄが最小になる照明器具２１，２２，２３を座標（Ｘ，Ｙ）に割り当てる。
【００７６】
たとえば、対応マップ画像が図１３（ｅ）に例として示した画像である場合、マップ生成部１３１は、まず図８に示すような照明範囲マップを生成する。図８において、楕円形の領域Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３には、それぞれ照明器具２１，２２，２３の識別子が対応付けられている。また、領域Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３ごとに重心位置（ｕｇ１，ｖｇ１），（ｕｇ２，ｖｇ２），（ｕｇ３，ｖｇ３）が求められている。これらの重心位置（ｕｇ１，ｖｇ１），（ｕｇ２，ｖｇ２），（ｕｇ３，ｖｇ３）は、それぞれ照明器具２１，２２，２３の直下の座標位置とみなされる。次に、照明範囲マップのうち照明器具２１，２２，２３の識別子が対応付けられていない座標（Ｘ，Ｙ）から各重心位置（ｕｇ１，ｖｇ１），（ｕｇ２，ｖｇ２），（ｕｇ３，ｖｇ３）までの距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が求められる。求められた距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が最小になる重心位置（ｕｇ１，ｖｇ１），（ｕｇ２，ｖｇ２），（ｕｇ３，ｖｇ３）に対応する照明器具２１，２２，２３が、座標（Ｘ，Ｙ）に割り当てられる。
【００７７】
上述のように、照明空間の床面において、照明器具２１，２２，２３の識別子を割り当てられていない座標（Ｘ，Ｙ）に対し、距離Ｄが最小になる照明器具２１，２２，２３の識別子が割り当てられる。つまり、照明範囲マップの補正処理によって、照明空間の床面のすべての座標（Ｘ，Ｙ）に照明器具２１，２２，２３の識別子が対応付けられる。
【００７８】
床面の座標（Ｘ，Ｙ）と照明器具２１，２２，２３との対応付けには、照明器具２１，２２，２３の直下の座標との距離Ｄを用いることは必須ではない。たとえば、照明器具２１，２２，２３の識別子が割り当てられている座標（Ｘ，Ｙ）との距離を用いてもよい。つまり、照明器具２１，２２，２３との対応付けがなされていない場合、近い位置に割り当てられている識別子を割り当てるようにしてもよい。
【００７９】
いずれの場合も、照明器具２１，２２，２３ごとの照明範囲と、座標（Ｘ，Ｙ）で表される床面上の位置との位置関係を用いて、座標（Ｘ，Ｙ）に照明器具２１，２２，２３が割り当てられることになる。
【００８０】
上述した処理は、照明器具２１，２２，２３を制御する前の設定モードにおいて実施される。次に、照明器具２１，２２，２３の光出力を人の存在位置に応じて制御する通常モードの動作について説明する。
【００８１】
通常モードでは、カメラ１１，１２が撮像した画像を用いて人検出部１３２が人の存在位置を検出する。すなわち、人検出部１３２は、照明空間における人の存否を検出するだけではなく、照明空間に人が存在する場合に、人が存在する位置を検出する。カメラ１１，１２から出力される撮像画像を用いて人の存在位置を検出するには、まず三次元計測部１０において照明空間の三次元情報を取得する。三次元情報は、カメラ１１，１２のフレームレートに応じて生成され、たとえば、毎秒３０フレームで出力される画像に対して、それぞれ三次元情報が取得される。三次元計測部１０が三次元情報を取得する動作は上述した通りであって、カメラ１１，１２ごとの撮像画像の座標（ｕ，ｖ）が（α，β）に変換され、さらに視差画像が生成され、視差画像に基づいて三次元情報が算出される。
【００８２】
人の存在位置を検出するには、設定モードにおいて生成した人の存在しない状態での視差画像（すなわち、背景画像）と、通常モードにおいて生成した視差画像（すなわち、評価画像）との差分画像を用いる。この差分画像は、比較対象である評価画像と背景画像とにおける同座標の画素値の差分を画素値に持つ。したがって、背景画像に含まれない物体が評価画像に含まれていると、当該物体に対応する座標の画素値が比較的大きくなる。このことを利用すれば、差分画像を用いて人の存在位置を検出することが可能になる。
【００８３】
本実施形態では、人の存在位置を検出するために設定モードでの視差画像と通常モードでの視差画像の差分を用いるが、他の方法により人の存在位置を検出してもよい。たとえば、視差画像の各画素について、図７に示す距離ｚの値を算出することで距離画像を生成できるため、設定モードでの距離画像と通常モードでの距離画像をそれぞれ生成し、距離画像同士の差分を用いて人の存在位置を検出することができる。また、通常モードにおいてカメラ１１，１２のいずれかから得られる画像に基づいて、フレーム間差分法やテンプレートマッチングなどの方法により画像中の人に相当する領域を抽出し、抽出した領域について視差および距離を算出することで人の存在位置を検出することができる。
【００８４】
人検出部１３２は、通常モードにおいて取得した三次元情報に基づいて生成した評価画像と背景画像との差分画像を生成し、差分画像における画素値が規定した閾値以上である画素を人に対応する画素の候補として抽出する。具体的には、評価画像における座標（α，β）の視差ｄｎ（α，β）と、背景画像における座標（α，β）の視差ｄｂ（α，β）との差分を適宜に設定した閾値ｄｔｈと比較し、ｄｎ（α，β）−ｄｂ（α，β）＞ｄｔｈが成立するときに、当該座標（α，β）の画素を、人に対応する画素の候補とする。
【００８５】
たとえば、図９（ａ）のような評価画像と、図９（ｂ）のような背景画像とが得られている場合に、差分画像は図９（ｃ）のようになる。図示例の差分画像は、差分値が閾値ｄｔｈ以下である画素の画素値を最大明度とし、差分値が大きいほど画素値の明度を低くしたグレースケールで表されている。したがって、色の濃い領域が人に対応する領域の候補になっている。
【００８６】
ただし、差分値が閾値ｄｔｈを超えている領域であっても人ではないノイズが含まれている可能性があるから、差分値が閾値ｄｔｈ以下である画素はノイズとして除去する。さらに、差分値が閾値ｄｔｈを超えている領域については、連結性を評価するとともに、連結性がある場合には面積が規定範囲内か否かを判定する。
【００８７】
ここに、連結性は、着目する画素と隣接する画素（４近傍や８近傍）とについて評価し、２つの画素がともに閾値ｄｔｈを超えているときに、両画素は連結性があると判断される。また、人検出部１３２は、連結性があると判断された画素の集合について、当該集合を構成する画素の面積（画素数）を規定範囲と比較し、面積が規定範囲内であれば当該集合が人に対応すると推定する。以上の処理により、図９（ｄ）に示すように人に対応する領域が抽出される。なお、図９（ｄ）に示す例は、αβ平面からＸＹ平面への座標変換を施してある。
【００８８】
人に対応すると推定された画素の集合は、照明空間の床面に対する代表点の位置が求められる。すなわち、人検出部１３２は、人の候補となる画素の集合に対して、数７および数８を用いて、ワールド座標における座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求める。さらに、当該画素の集合についてＸＹ平面の上での重心の座標を求め、この座標を人の代表点の位置、すなわち、人の存在位置の座標とする。
【００８９】
上述したように人検出部１３２により床面上での人の存在位置が求められると、照合部１３３は、人の存在位置を照明範囲マップと照合し、人の存在位置に対応する照明器具２１，２２，２３を抽出する。つまり、照明範囲マップにおいて人の存在位置に対応付けた照明器具２１，２２，２３の識別子が抽出される。照合部１３３が抽出した識別子は、制御指示部１３４に与えられる。
【００９０】
制御指示部１３４は、適宜に設定されているルールに従って、照明器具２１，２２，２３の光出力を決定し、決定した光出力を照明制御部１５に指示する。もっとも簡単なルールは、照合部１３３が抽出した識別子に対応する照明器具２１，２２，２３のみを定格で点灯させ、他の照明器具２１，２２，２３は消灯するように設定される。また、照合部１３３が抽出した識別子に対応する照明器具２１，２２，２３を定格で点灯させ、さらに、その照明器具２１，２２，２３の周囲の照明器具２１，２２，２３を調光点灯（たとえば、光出力を５０％に調光）させるようにルールが設定されていてもよい。この場合、定格点灯と調光点灯とが指示される照明器具２１，２２，２３を除く他の照明器具２１，２２，２３は消灯される。
【００９１】
上述のようにルールが設定されていれば、人からの距離が近い照明器具２１，２２，２３を定格で点灯させることにより、作業の実施や安全の確保に必要な照度を得ることができる。しかも、人からの距離が遠い照明器具２１，２２，２３は消灯させているから、作業の実施や安全の確保において影響の少ない照明器具２１，２２，２３を消灯して省エネルギーを実現することができる。
【００９２】
また、照明空間において床面に交差する面（家具の側面や壁面など）に照明器具２１，２２，２３が対応付けられないようにしているから、床面上での人の存在位置に対応するように照明器具２１，２２，２３の光出力を制御することが可能になる。つまり、人からの距離が遠い照明器具２１，２２，２３で人の周囲が照明されるという、誤った対応付けが防止される。言い換えると、人からの距離が近い照明器具２１，２２，２３で必要な照度を確保するから、必要な照度を確保するのに必要なエネルギーが低減され、結果的に省エネルギーにつながる。
【００９３】
上述した実施形態では、対応マップ画像を生成する際に、照明器具２１，２２，２３を１台ずつ点灯させたときのカメラ１１，１２での受光強度を比較している。この動作に対して、照明器具２１，２２，２３を１台ずつ点灯させた状態での画像と、すべての照明器具２１，２２，２３を消灯させた状態での画像との差分画像を生成し、差分画像における画素値を用いて対応マップ画像を生成してもよい。また、照明範囲マップを生成する際には、照明器具２１，２２，２３の光出力を２段階で変化させればよく、点灯と消灯とではなく、点灯状態において光出力を２段階に変化させてもよい。要するに、照明器具２１，２２，２３の光出力の変化が、カメラ１１，１２において濃淡値の変化に反映されていればよい。
【００９４】
（実施形態２）
実施形態１において説明したように、人検出部１３２が検出した人の存在位置を、照合部１３３が照明範囲マップと照合すると、照明範囲マップからは照明器具２１，２２，２３が１台だけ抽出される。この処理では、制御指示部１３４に適切なルールが設定してあれば、人の周囲における照度が適切に設定されるが、人の存在位置によっては適切な照度を得るようにルールを設定することが難しい場合も考えられる。
【００９５】
実施形態１は、複数台の照明器具２１，２２，２３を併せて１枚の照明範囲マップを生成しているが、本実施形態は、照明器具２１，２２，２３ごとに照明範囲マップを生成する。すなわち、３台の照明器具２１，２２，２３に対しては、３枚の照明範囲マップが生成される。
【００９６】
マップ生成部１３１は、実施形態１と同様に、照明器具２１，２２，２３を１台ずつ点灯させて３枚の撮像画像を生成する。実施形態１では、得られた３枚の撮像画像における濃淡値を用いて、照明器具２１，２２，２３の識別子を三次元情報の座標値に対応付けた照明範囲マップを生成している。これに対して、本実施形態は、３枚の撮像画像を用いて３枚の個別点灯画像が生成される。
【００９７】
個別点灯画像は、１枚の撮像画像の座標（ｕ，ｖ）における濃淡値Ｉを、同じ座標（ｕ，ｖ）におけるすべての撮像画像の濃淡値の合計Ｓで除した値を、当該座標（ｕ，ｖ）の画素値に持っている。ここに、すべての照明器具２１，２２，２３を定格で点灯させたときの濃淡値を、照明器具２１，２２，２３を個別に点灯させたときの撮像画像の濃淡値の合計Ｓとみなしている。つまり、各撮像画像の濃淡値を、Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３とすると、Ｓ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３になる。
【００９８】
また、個別点灯画像の画素値はＩ／Ｓであり、それぞれの照明器具２１，２２，２３が座標（ｕ，ｖ）で表される位置に影響する程度（寄与度）を、Ｉ／Ｓという指標で表していることになる。したがって、座標（ｕ，ｖ）の画素値が、Ｉ１／Ｓ、Ｉ２／Ｓ、Ｉ３／Ｓである３枚の個別点灯画像が得られる。
【００９９】
個別点灯画像を模式的に示すと、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）のようになる。各図において円形の領域は、カメラ１１，１２の視野を示している。個別点灯画像は、図１３（ｂ）（ｃ）（ｄ）と同様の画像であって、個別点灯画像を組み合わせると実施形態１で説明した対応マップ画像が生成される。図示例において、照明器具２１に対応する個別点灯画像（図１０（ａ））は上部が明るく、照明器具２２に対応する個別点灯画像（図１０（ｂ））は中央部が明るく、照明器具２３に対応する個別点灯画像（図１０（ｃ））は下部が明るくなっている。
【０１００】
マップ生成部１３１は、次に、個々の個別点灯画像を用いて、照明空間における床面の座標と照明器具２１，２２，２３の識別子とを対応付けた３枚の照明範囲マップを生成する。ここに、実施形態１では１枚の照明範囲マップに複数台の照明器具２１，２２，２３の識別子を含んでいるが、本実施形態では１枚の照明範囲マップには１台の照明器具２１，２２，２３の識別子のみが含まれる。言い換えると、照明器具２１，２２，２３の識別子ごとに生成された３枚の個別点灯画像から３枚の照明範囲マップが生成される。また、照明範囲マップには、照明器具２１，２２，２３ごとの座標（Ｘ，Ｙ）への寄与度が対応付けられる。座標（Ｘ，Ｙ）における寄与度には、個別点灯画像において座標（Ｘ，Ｙ）に対応する座標（ｕ，ｖ）の画素値（Ｉ１／Ｓ，Ｉ２／Ｓ，Ｉ３／Ｓ）が用いられる。
【０１０１】
照明範囲マップを生成する手順は、基本的には図６に示した実施形態１と同様の手順になる。すなわち、照明範囲マップの初期化後、個別点灯画像の座標（ｕ，ｖ）の画素値を床面上の座標（Ｘ，Ｙ）に対応付ける。また、床面に交差する面への対応付けは防止される。以上のように設定モードでは、個別点灯画像ごとに照明範囲マップを生成することにより、照明器具２１，２２，２３ごとの照明範囲マップが形成されることになる。
【０１０２】
たとえば、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した個別点灯画像からは、それぞれ図１０（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示す３枚の照明範囲マップが生成される。図示する照明範囲マップにおける明度は寄与度を表しており、明度が高いほど寄与度が大きいことを示す。
【０１０３】
通常モードでは、照合部１３３は、人検出部１３２が求めた人の存在位置を、すべての照明範囲マップにそれぞれ照合し、照明範囲マップごとに人の存在位置に対応する座標（Ｘ，Ｙ）の寄与度を抽出する。照明範囲マップから人の存在位置における照明器具２１，２２，２３ごとの寄与度が抽出されると、制御指示部１３４は、照明範囲マップごとに抽出した寄与度を規定の閾値と比較し、寄与度が閾値以上である照明器具２１，２２，２３を点灯させる。
【０１０４】
たとえば、図１０（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示す照明範囲マップのうち、図１０（ｄ）（ｅ）において人３０の位置の寄与度が閾値以上であり、図１０（ｆ）において人３０の位置の寄与度が閾値未満であるとする。この例の場合、制御指示部１３４は、照明器具２１，２２を点灯させ、照明器具２３を消灯させる。
【０１０５】
上述の動作によって、たとえば、複数台の照明器具２１，２２，２３の照明範囲の境界付近に人が存在する場合に、１台の照明器具２１，２２，２３のみを点灯させるのではなく、人の周囲の複数台の照明器具２１，２２，２３を点灯させることが可能になる。したがって、実施形態１のように、複数台の照明器具２１，２２，２３の点灯を許容するためのルールを制御指示部１３４に設定しなくとも、人の存在位置に応じて点灯させる照明器具２１，２２，２３の台数を動的に変化させることが可能になる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ 三次元計測部
１１，１２ カメラ（撮像手段）
２１，２２，２３ 照明器具
１３１ マップ生成部
１３２ 人検出部
１３４ 制御指示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台の照明器具により照明される照明空間を撮像する撮像手段を備え前記撮像手段が撮像した画像から前記照明空間の三次元情報を取得する三次元計測部と、前記三次元情報を用いることにより前記照明空間の床面上の位置を前記照明器具に割り当てた照明範囲マップを生成するマップ生成部と、前記三次元情報を用いて前記照明空間における床面上での人の存在位置を検出する人検出部と、人の存在位置が前記照明範囲マップに照合されることにより抽出された前記照明器具ごとの照明範囲を用いて前記照明器具の光出力を決定する制御指示部とを備えることを特徴とする照明制御装置。
【請求項２】
前記三次元計測部は、前記撮像手段として２台のカメラを用い、前記カメラが撮像した画像から三角測量法の原理を用いて前記照明空間の三次元情報を取得することを特徴とする請求項１記載の照明制御装置。
【請求項３】
前記マップ生成部は、前記照明範囲マップを生成するために、前記照明器具ごとに光出力を２段階で変化させ、前記撮像手段が撮像した画像を構成する画素のうち前記照明空間における床面に対応付けられる各画素について前記照明器具ごとの２段階の光出力に対応する濃淡値の変化分を求め、前記画素ごとに前記変化分を最大にする前記照明器具を対応付けることを特徴とする請求項１又は２記載の照明制御装置。
【請求項４】
前記マップ生成部は、前記照明範囲マップを生成するために、前記照明器具ごとに光出力を２段階で変化させ、前記撮像手段が撮像した画像を構成する画素のうち前記照明空間における床面に対応付けられる各画素について前記照明器具ごとの２段階の光出力に対応する濃淡値の変化分を求め、前記画素ごとに前記変化分が規定の閾値以上になる前記照明器具を対応付けることを特徴とする請求項１又は２記載の照明制御装置。
【請求項５】
前記マップ生成部は、前記撮像手段が撮像した画像を構成する画素のうち床面に交差する面に対応する画素は、前記照明範囲マップの対象外とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明制御装置。
【請求項６】
前記マップ生成部は、照明範囲マップにおいて前記照明空間の床面上の位置のうち前記照明器具が対応付けられていない位置には、前記照明器具ごとの照明範囲と前記位置との位置関係を用いて前記位置に前記照明器具を割り当てることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明制御装置。
【請求項７】
前記マップ生成部は、前記照明範囲マップにおける前記照明器具ごとの照明範囲に基づいて、前記床面における前記照明器具ごとの直下の位置を推定することを特徴とする請求項６記載の照明制御装置。
【請求項１】
複数台の照明器具により照明される照明空間を撮像する撮像手段を備え前記撮像手段が撮像した画像から前記照明空間の三次元情報を取得する三次元計測部と、前記三次元情報を用いることにより前記照明空間の床面上の位置を前記照明器具に割り当てた照明範囲マップを生成するマップ生成部と、前記三次元情報を用いて前記照明空間における床面上での人の存在位置を検出する人検出部と、人の存在位置が前記照明範囲マップに照合されることにより抽出された前記照明器具ごとの照明範囲を用いて前記照明器具の光出力を決定する制御指示部とを備えることを特徴とする照明制御装置。
【請求項２】
前記三次元計測部は、前記撮像手段として２台のカメラを用い、前記カメラが撮像した画像から三角測量法の原理を用いて前記照明空間の三次元情報を取得することを特徴とする請求項１記載の照明制御装置。
【請求項３】
前記マップ生成部は、前記照明範囲マップを生成するために、前記照明器具ごとに光出力を２段階で変化させ、前記撮像手段が撮像した画像を構成する画素のうち前記照明空間における床面に対応付けられる各画素について前記照明器具ごとの２段階の光出力に対応する濃淡値の変化分を求め、前記画素ごとに前記変化分を最大にする前記照明器具を対応付けることを特徴とする請求項１又は２記載の照明制御装置。
【請求項４】
前記マップ生成部は、前記照明範囲マップを生成するために、前記照明器具ごとに光出力を２段階で変化させ、前記撮像手段が撮像した画像を構成する画素のうち前記照明空間における床面に対応付けられる各画素について前記照明器具ごとの２段階の光出力に対応する濃淡値の変化分を求め、前記画素ごとに前記変化分が規定の閾値以上になる前記照明器具を対応付けることを特徴とする請求項１又は２記載の照明制御装置。
【請求項５】
前記マップ生成部は、前記撮像手段が撮像した画像を構成する画素のうち床面に交差する面に対応する画素は、前記照明範囲マップの対象外とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明制御装置。
【請求項６】
前記マップ生成部は、照明範囲マップにおいて前記照明空間の床面上の位置のうち前記照明器具が対応付けられていない位置には、前記照明器具ごとの照明範囲と前記位置との位置関係を用いて前記位置に前記照明器具を割り当てることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明制御装置。
【請求項７】
前記マップ生成部は、前記照明範囲マップにおける前記照明器具ごとの照明範囲に基づいて、前記床面における前記照明器具ごとの直下の位置を推定することを特徴とする請求項６記載の照明制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図１１】
【図１２】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図１１】
【図１２】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−４１７１４（Ｐ２０１３−４１７１４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７６８４７（Ｐ２０１１−１７６８４７）
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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