移動生物検知装置及び移動生物検知方法
【課題】日照などの影響を受けることなく、人体などの移動生物を高精度で検知する移動生物検知装置を提供する。
【解決手段】複数の区画に区切られた検知領域から各区画毎の赤外線を受光してその各受光量に応じた出力レベルの検知信号を出力するように構成した赤外線検知素子と、前記各検知信号に基づいて各区画毎の測定温度値を取得する温度検知部と、前記各区画毎の測定温度値に基づいて検知領域の移動生物を検知する制御部と、前記制御部の制御によって生物検知警報を発報する出力部とから構成される移動生物検知装置において、所定温度以上の温度が検出された全区画に対応する中心座標値を求めるとともに、この中心座標値の時系列データから一定時間範囲の時系列データを取得してその周波数スペクトルを求め、前記周波数スペクトルを解析して前記時系列データの推移に規則性があるか否かを検出し、規則性がなければ移動生物が存在すると判定する。
【解決手段】複数の区画に区切られた検知領域から各区画毎の赤外線を受光してその各受光量に応じた出力レベルの検知信号を出力するように構成した赤外線検知素子と、前記各検知信号に基づいて各区画毎の測定温度値を取得する温度検知部と、前記各区画毎の測定温度値に基づいて検知領域の移動生物を検知する制御部と、前記制御部の制御によって生物検知警報を発報する出力部とから構成される移動生物検知装置において、所定温度以上の温度が検出された全区画に対応する中心座標値を求めるとともに、この中心座標値の時系列データから一定時間範囲の時系列データを取得してその周波数スペクトルを求め、前記周波数スペクトルを解析して前記時系列データの推移に規則性があるか否かを検出し、規則性がなければ移動生物が存在すると判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体から放射される赤外線を赤外線検知素子で検知することによって検知領域内の温度変化を検知し、検知領域の移動生物を検知する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体と背景との温度差を赤外線のエネルギー量の差として焦電素子等の赤外線検知素子を用いて検出させることにより、人体の存在を検知する赤外線受光式の人体検知装置がある。この人体検知装置では、赤外線検知素子からの検知領域内に見かけ上の温度変化が生じた場合に、人体が存在すると判定するよう構成されている（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平５−３４６９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の人体検知装置では、検知領域から受光した赤外線の受光量が予め設定した値を超えたか否かを判定するのみで検知領域における人体の有無を判定していたため、人体以外の理由で検知領域において温度変化が生じても、人体を検知したものと誤認していた。
特に従来の人体検知装置は日照による影響を受けやすく、日照等によって床面が暖められて所定温度以上になると、当該温度変化によって人体を検知したものと誤認してしまったり、日照によって所定温度以上に暖められたカーテンが翻るなどしたときに人体を検知したものと誤認してしまったりしていた。
また、着用衣服等の影響によって人体の表面温度が人体温度（３６℃程度）よりも低く検出されることがあるため、人体の検知感度を高くするためには検知領域の温度変化を判定する基準値（温度レベル）を低く設定しておくことが好ましいが、前記温度レベルを低くすると誤認が増加してしまうといった問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで本発明は、複数の区画に区切られた検知領域から各区画毎の赤外線を受光してその各受光量に応じた出力レベルの検知信号を出力するように構成された赤外線検知素子と、この赤外線検知素子から出力される各検知信号に基づいて各区画毎の測定温度値を取得する温度検知部と、前記温度検知部からの各区画毎の測定温度値に基づいて検知領域の移動生物を検知する制御部と、前記制御部の制御によって生物検知警報を発報する出力部とから構成される移動生物検知装置において、温度検知部から出力される各区画毎の測定温度値に基づいて、所定温度以上の温度が検出された区画を検出して検知領域における所定温度以上の全区画に対応する中心座標値を求めるとともに、この中心座標値を時系列データとして記憶装置に記憶し、その時系列データから、ある一定時間範囲の時系列データを取得してその周波数スペクトルを求め、さらに前記周波数スペクトルを解析して前記時系列データの推移に規則性があるか否かを検出し、規則性がなければ移動生物が存在すると判定する方法と、この方法を用いた機能を有する本装置である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の移動生物検知装置および移動生物検知方法によれば、赤外線検知素子（サーモパイル素子）を使用して複数の区画に区切られた検知領域の各区画毎の測定温度値を取得し、所定温度以上の温度が検出された区画の中心座標値の移動性を解析することによって人体などの移動生物の存否を判定するため、日照などの影響を受けることなく移動生物を検知することができる。
また前記中心座標値の推移に対する周波数スペクトルを解析することによって、中心座標値の移動に規則性があるか否かを判定し、前記規則性がない場合には移動生物が存在すると判定するため、検知領域から検出される温度基準値（温度レベル）を低くして検知領域から検出する温度値を高感度にしても誤認を抑制することができ、移動生物を高精度で検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
この発明による移動生物検知装置の好適な実施例について、図１から図８を参照して説明する。
【０００７】
図１は、本発明による移動生物検知装置を説明する図である。
本発明による移動生物検知装置１０は、図１（ａ）に示すように、監視したい領域（以下、検知領域という）の天井等に設定され、赤外線の受光量によって物体の表面温度を計測できる赤外線検知素子（サーモパイル素子）を使用して検知領域内をある一定範囲（以下、区画という）毎に温度測定し、前記各区画毎の測定温度値に基づいて人体などの移動生物の存否を判定し、移動生物が存在すると判定したときは警報等を発報して検知領域内を監視・警備するものである。
【０００８】
本発明の実施例による移動生物検知装置１０は、図１（ｂ）のブロック図に示すように、集光レンズ１と、特定波長帯域の赤外線のみを透過させる光学フィルタ２と、検知領域からの赤外線を受光してその受光量に応じた出力レベルの検知信号を出力するにあたって各区画毎に検知信号を出力するように構成された赤外線検知素子３と、赤外線検知素子３から出力される検知信号を増幅する増幅部４と、当該増幅部４に接続される温度検知部５と、前記温度検知部５から出力される各区画毎の測定温度値を入力とする制御部６と、前記制御部６の制御によって警報を発報する出力部７とを備える。
【０００９】
前記赤外線検知素子３は、複数の区画に区切られた検知領域から各区画毎の赤外線を受光してその各受光量に応じた出力レベルの検知信号を各区画毎に出力するように構成される。例えば、ひとつの検知素子でひとつの区画に対応した検知信号を出力するように構成したものや、あるいは、モータ等を用いて検知素子を制御して検知素子が検知する区画を随時変更する等の手段によって、ひとつの検知素子で検知領域内の複数の区画の検知信号を各区画毎に出力可能とし、各区画毎の検知信号をそれぞれ出力するように構成したものを使用する。
そして前記温度検知部５では、赤外線検知素子３からの検知信号に基づいて複数の区画に区切られた検知領域に在る物体の表面温度を計測し、前記各区画毎の測定温度値を取得することができる。
また前記制御部６では、温度検知部５から出力される各区画毎の測定温度値を取得し、当該温度値に基づいて検知領域における移動生物の存否を判定し、移動生物が存在すると判定したときは出力部７から警報を発報するよう制御する。
【００１０】
この発明による移動生物検知装置１０では、温度検知部５から出力される各区画毎の測定温度値が制御部６に逐次入力され、該制御部６では逐次入力される測定温度値に基づいて、その都度、所定温度以上の温度が検出された区画を検出して検知領域における所定温度以上の全区画に対応する中心座標値を求める。
そして、この中心座標値を時系列データとして記憶装置に記憶し、その時系列データから、ある一定時間範囲の時系列データを取得してその周波数スペクトルを求め、さらに前記周波数スペクトルを解析して前記時系列データの推移に規則性があるか否かを検出し、規則性がなければ移動生物が存在すると判定する。
【００１１】
図２から図６を参照して、本発明の第１実施例による移動生物検知方法について説明する。
【００１２】
第１実施例では、図２に示すように、８つの赤外線検知素子（サーモパイル素子）を１列に配列した一次元構成の赤外線検知素子（ｘ＝１〜Ｘ，Ｘ＝８）を使用した移動生物検知装置１０によって移動生物を検知する。
この実施例では、８つの赤外線検知素子〔８×１〕によって、検知領域内を８つの区画〔８×１〕に区切るようにして各区画毎の検知信号がそれぞれ出力される。つまり各検知素子の座標値ｘが検知領域内の各区画の座標値に対応する。
そして、複数の区画に区切られた検知領域からの赤外線を受光してその受光量に応じた出力レベルの検知信号を出力する赤外線検知素子（ｘ＝１〜Ｘ）によって現時刻ｔｎにおける検知領域の各区画毎の温度を測定し、前記８つの検知素子各々における測定温度値がそれぞれ所定温度（ＴＰＬ）以上の温度であるか否かを判定し、所定温度以上の温度が検出された検知素子の座標値合計（sum_ｘ）と、所定温度以上の温度が検出された検知素子の数（count_ｘ）とを算出し、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値（average_ｘ(ｔｎ)＝sum_ｘ／count_ｘ）を求める。
なお各検知素子の座標値を「ｘ＝１，２，３，４，５，６，７，８」と定義し、検知素子の最小座標値（初期値）を「１」、最大座標値を「Ｘ＝８」とする。
【００１３】
例えば図２（ａ）に示すように、現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ］が所定温度以上であると判定された検知素子が、座標値３の検知素子のみである場合（図中のドット領域を参照）、その中心座標値（average_ｘ(ｔｎ)＝sum_ｘ／count_ｘ）は、「３」として求められる。つまり、複数の区画〔８×１〕に区切られた検知領域において所定温度以上の温度が検出された全区画の中心座標値は、「３」として求められる。
また図２（ｂ）に示すように、現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ］が所定温度以上であると判定された検知素子が、座標値３の検知素子と座標値４の検知素子である場合（図中のドット領域を参照）、中心座標値（average_ｘ(ｔｎ)＝sum_ｘ／count_ｘ）は、「３．５」として求められる。つまり、複数の区画〔８×１〕に区切られた検知領域において所定温度以上の温度が検出された全区画の中心座標値は、「３．５」として求められる。
【００１４】
図３及び図５のフローチャートを参照して、第１実施例による移動生物の検知方法を説明する。
制御部６は一定時間毎に温度検知部５から逐次入力される出力信号（検知素子毎の測定温度値）をもとに所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値を求めるとともに、現時刻までに求まっている時系列の値（中心座標値の時系列データ）を用いて周波数スペクトルを解析し、移動生物の存否を判定する。
この実施例では、各検知素子の座標値が検知領域の各区画の座標値に対応するため、所定温度以上の温度が検出された検知素子の座標値を求めることによって、検知領域において所定温度以上の温度が検出された区画の座標値（位置）が求められる。つまり、各検知素子毎の座標値およびその測定温度値とから、検知領域の各区画で発生した温度変化の時系列推移を求めることができる。
なお各検知素子毎に現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ］を取得して温度判定（ＴＰＬ検出）し、所定温度（ＴＰＬ）以上の温度が検出された検知素子の中心座標値を求めるにあたって、温度判定（ＴＰＬ検出）の対象となる検知素子を一つずつ隣に移行しながら温度判定を繰り返すことによって全検知素子をそれぞれ温度判定し、検知素子毎の測定温度値に基づいて所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値を取得する。
【００１５】
この実施例では、図３に示すように先ず各変数を初期化する。つまり、所定温度以上の温度が検出された検知素子の座標値合計（sum_ｘ）と、所定温度以上の温度が検出された検知素子の数（count_ｘ）とをリセットし（sum_ｘ＝０，count_ｘ＝０）、さらに温度判定の対象となる検知素子の座標値を「１」に設定する（ステップＳ１）。
また温度判定の対象となる検知素子の座標値ｘが最大座標値（Ｘ＝８）を超えないかを判定し（ステップＳ２）、超えない場合は当該検知素子の測定温度値が所定温度以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００１６】
座標値（ｘ）の検知素子について、現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ］が所定温度（ＴＰＬ）以上である場合（ＹＥＳ）、その座標値を「所定温度以上の温度が検出された検知素子の座標値合計（sum_ｘ）」に加算し（ステップＳ４）、さらに「所定温度以上の温度が検出された検知素子の数（count_ｘ）」に１を加算し（ステップＳ５）、その後、検知素子の座標値に１を加算することによって温度判定の対象となる検知素子を隣に１つ移行させ（ステップＳ６）、ステップＳ２へ戻る。
一方、現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ］が所定温度（ＴＰＬ）以上でない場合（ＮＯ）、ステップＳ４とＳ５を経ずに温度判定の対象となる検知素子を隣に１つ移行させ（ステップＳ６）、ステップＳ２へ戻る。
【００１７】
温度判定の対象となる検知素子を隣に一つずつ移行させながら温度判定を繰り返し、全検知素子（ｘ＝１〜Ｘ，Ｘ＝８）について温度判定が終了し、ステップ２の判定において検知素子の座標値ｘが最大座標値（Ｘ＝８）を超えた場合、「所定温度以上の温度が検出された検知素子の座標値合計（sum_ｘ）」と、「所定温度以上の温度が検出された検知素子の数（count_ｘ）」とから、現時刻ｔｎにおいて所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値（average_ｘ(ｔｎ)＝sum_ｘ／count_ｘ）を求める（ステップＳ７）。
【００１８】
そして、上記ステップＳ１からＳ７の工程を一定周期毎に逐次繰り返し、その中心座標値を逐次記憶しておくことによって、中心座標値の時系列データを得る。そして、この時系列データのある一定時間範囲、つまり、過去のある時刻（ｔｎ−（Ｎ−１））から現時刻（ｔｎ）までの中心座標値の時系列データ（average_ｘ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）を用いて、周波数スペクトルを求め（ステップＳ８）、その周波数スペクトルを解析することによって、移動生物の存否を判定する（図４及び図５を参照）。ここで、「ｔｎ−（Ｎ−１）」におけるＮは周波数スペクトルを求めるために用いる時系列データの個数を現わす。
【００１９】
この実施例では、ある一定時間範囲での中心座標値の時系列データをもとに、フーリエ変換による周波数スペクトル解析を適用し、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値の移動性を解析する。
つまり「現時刻よりも一定時間過去にさかのぼった時刻（ｔｎ−（Ｎ−１））」から「現時刻（ｔｎ）」までの一定時間範囲において離散フーリエ変換をする。
そして所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値の時系列データ（average_ｘ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）をもとに、周波数スペクトルＦｘ（ｍ）（ｍ＝０〜Ｍ，Ｍ≦Ｎ）を計算し、その周波数スペクトルＦｘ（ｍ）（ｍ＝０〜Ｍ，Ｍ≦Ｎ）を解析することによって中心座標値の移動に規則性が在るか否かを判定し、移動に規則性が無い場合、移動生物が存在すると判定する。
【００２０】
なお下記の数式にて、周波数スペクトルＦｘ（ｍ）を求める。ここで、ｉは虚数単位、πは円周率、ｍは離散周波数サンプル番号、ｋは時系列サンプル番号を表わしており、
表記の簡略化のため、中心座標値の時系列データ（average_ｘ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）を（average_ｘ(ｎ)，０≦ｎ≦(Ｎ−１)）と表わしている。
【数１】
【００２１】
図４は、一定時間範囲の中心座標値の時系列データと、フーリエ変換による周波数スペクトルを示す図である。
図４（ａ）は、温度検知部５から逐次入力される検知素子毎の測定温度値に基づいて、過去のある時刻から現時刻まで一定時間範囲、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値の時系列データ（average_ｘ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）を示すものであって、中心座標値の移動に規則性がない状態を示すものである。
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す時系列データをフーリエ変換によって周波数スペクトルＦｘ（ｍ）を求めたデータを示すものであって、中心座標値の移動に規則性が無い場合、スペクトル強度判定基準値Ｓを連続して超えるＦｘ（ｍ）の数、つまり、離散帯スペクトル幅値Ｂが規則性判定基準値Ｔよりも大きくなる。つまり規則性判定基準値Ｔよりも長い帯スペクトルが検出される。
なお周波数スペクトルの解析に用いるスペクトル強度判定基準値Ｓや、規則性判定基準値Ｔは、移動生物を検知する環境や条件によって予め適当な値を設定しておく。
【００２２】
フーリエ変換による周波数スペクトル解析では、図５に示すように、まず変数を初期化する。つまり、離散帯スペクトル幅値Ｂと、離散周波数サンプル番号ｍ（ｍ＝０〜Ｍ，Ｍ≦Ｎ）をリセットする（ｍ＝０，Ｂ＝０）（ステップＳ１１）。
また周波数スペクトル解析の対象となる離散周波数サンプル番号（ｍ）が最大値（Ｍ）を超えないかを判定し（ステップＳ１２）、超えない場合は当該サンプルの周波数スペクトルＦｘ（ｍ）がスペクトル強度判定基準値Ｓ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。
そして、周波数スペクトルがスペクトル強度判定基準値Ｓを超えない場合は離散帯スベクトル幅値Ｂを０とした後（ステップＳ１４）、次のサンプルに移行する（ステップＳ１７）。
【００２３】
一方、周波数スペクトルＦｘ（ｍ）がスペクトル強度判定基準値Ｓ以上の場合は、離散帯スペクトル幅値Ｂに１を加算し（ステップＳ１５）、離散帯スペクトル幅値Ｂが規則性判定基準値Ｔよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１６）。
そして規則性判定基準値Ｔ以上のときは、中心座標値の移動に規則性が無いと判定し、人体などの移動生物が存在する（有人）と判定する（ステップＳ１８）。
また規則性判定基準値Ｔ未満のときは、次のサンプルに移行する（ステップＳ１７）。
【００２４】
図５に示す周波数スペクトルの解析では、離散帯スペクトル幅値Ｂの判定（ステップＳ１６）において、離散帯スペクトル幅値Ｂが規則性判定基準値Ｔ以上になるまで（有人と判定するまで）、上記ステップＳ１２からＳ１７の工程を繰り返す。
そしてステップＳ１２においてサンプル番号ｍが総サンプル数Ｍよりも大きくなったら、つまり全サンプルについて解析したら、規則性判定基準値Ｔ以上の離散帯スペクトル幅値Ｂが存在せず中心座標値の移動に規則性があると判定し、検知領域に所定温度以上の温度範囲が発生してもそれは人体などの移動生物によるものではないと判定し、移動生物が存在しない（無人）と判定する（ステップＳ１９）。
【００２５】
、
図６は、移動生物に起因しない環境下における、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値の時系列データと周波数スペクトルデータとを示すグラフである。
熱源が移動生物に起因するものではなく移動性がない場合、図６（ａ）に示すように、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値が移動せず、時系列データをフーリエ変換して周波数スペクトルを解析すると、規則性判定基準値Ｔ以上の離散帯スペクトル幅値Ｂが検出されない。
また日照によって暖められた床面のように熱源がゆっくりと規則性をもって移動する場合、図６（ｂ）に示すように、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値がゆっくりと規則性をもって移動し、時系列データをフーリエ変換して周波数スペクトルを解析すると、規則性判定基準値Ｔ以上の離散帯スペクトル幅値Ｂが検出されない。
さらに日照によって暖められたカーテンの翻りのように熱源が規則性（周期性）をもって移動する場合、図６（ｃ）に示すように、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値が規則性をもって移動し、時系列データをフーリエ変換して周波数スペクトルを解析すると、規則性判定基準値Ｔ以上の離散帯スペクトル幅Ｂが検出されない。
【００２６】
一方、移動に規則性がない移動生物の存在に起因する場合、図４に示すように、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値の移動に規則性がなく、時系列データをフーリエ変換して周波数スペクトルを解析すると、規則性判定基準値Ｔ以上の離散帯スペクトル幅値Ｂが検出される。
【００２７】
以上のように、この実施例では各検知素子の座標値及びその測定温度値とをもとに、検知領域を各区画毎に温度測定し、各区画毎の測定温度値に基づいて検知領域の移動生物を検知するものである。
つまりこの実施例では、検知素子毎に測定温度値を取得して所定温度以上の温度が検出されるか否かを判定し、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値を求めることによって、検知領域における各区画毎の測定温度値を取得して所定温度以上の温度であるか否かを判定し、所定温度以上の温度が検出された全ての区画に対応する中心座標値を求める。
そして、前記中心座標値を時系列データとして記憶し、この時系列データから、ある一定時間範囲の時系列データを取得してその周波数スペクトルを解析し、前記時系列データの推移に規則性があるか否かを検出する。そして、規則性が無い場合は移動生物が存在すると判定する。
【００２８】
次に図７及び図８を参照して、本発明の第２実施例による移動生物検知方法について説明する。
【００２９】
第２実施例では、図７に示すように、８つの赤外線検知素子（サーモパイル素子）を８列に配列した二次元構成（ｘ，ｙ）の赤外線検知素子（ｘ＝１〜Ｘ，ｙ＝１〜Ｙ）を使用した移動生物検知装置１０によって移動生物を検知する。
この実施例では、６４の赤外線検知素子〔８×８〕によって、検知領域内を６４の区画〔８×８〕に区切るようにして各区画毎の検知信号がそれぞれ出力される。つまり、各検知素子の座標値が検知領域の各区画の座標値に対応する。
そして、複数の区画に区切られた検知領域からの赤外線を受光してその受光量に応じた出力レベルの検知信号を出力する赤外線検知素子（ｘ＝１〜Ｘ，ｙ＝１〜Ｙ，）によって検知領域を区画毎に温度測定し、前記６４の検知素子各々における測定温度値がそれぞれ所定温度（ＴＰＬ）以上であるか否かを判定し、所定温度以上の温度が検出された検知素子の座標値合計（sum_ｘ、sum_ｙ）と、所定温度以上の温度が検出された検知素子の数（count_ｘ、count_ｙ）とをｘ座標値とｙ座標値毎に算出し、所定温度以上の温度が検出された検知素子のｘ座標における中心座標値（average_ｘ(ｔｎ)＝sum_ｘ／count_ｘ）と、ｙ座標における中心座標値（average_ｙ(ｔｎ)＝sum_ｙ／count_ｙ）とを求める。
なお、各検知素子のｘ座標値を「ｘ＝１，２，３，４，５，６，７，８」と定義するとともに、ｙ座標値を「ｙ＝１，２，３，４，５，６，７，８」と定義し、各最小座標値（初期値）を「１」、最大座標値Ｘ,Ｙをそれぞれ「８」とする。
【００３０】
例えば図７（ａ）に示すように、現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ，ｙ］が所定温度以上であると判定された検知素子が、座標値（ｘ，ｙ）＝（３，３）の検知素子のみである場合、ｘ座標における中心座標値（average_ｘ(ｔｎ)＝sum_ｘ／count_ｘ）は「３」、ｙ座標における中心座標値（average_ｙ(ｔｎ)＝sum_ｙ／count_ｙ）は「３」として求められる。つまり、複数の区画〔８×８〕に区切られた検知領域において、所定温度以上の温度が検出された全区画の中心座標値は、ｘ座標における中心座標値が「３」、ｙ座標における中心座標値が「３」として求められる。
また図７（ｂ）に示すように、現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ，ｙ］が所定温度以上であると判定された検知素子が、座標値（３，３）≦（ｘ，ｙ）≦（４，３）の検知素子の場合、ｘ座標における中心座標値（average_ｘ(ｔｎ)＝sum_ｘ／count_ｘ）は「３．５」、ｙ座標における中心座標値（average_ｙ(ｔｎ)＝sum_ｙ／count_ｙ）は「３」として求められる。つまり、複数の区画〔８×８〕に区切られた検知領域において所定温度以上の温度が検出された全区画の中心座標値は、ｘ座標における中心座標値が「３」、ｙ座標における中心座標値が「３．５」として求められる。
【００３１】
そしてこの実施例では、第１実施例と同様に、制御部６は温度検知部５から逐次入力される出力信号（検知素子毎の測定温度値）をもとに所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値を求めるとともに、一定時間範囲での各中心座標値を取得してその周波数スペクトルを解析し、移動生物の存否を判定する。
なおこの実施例でも、第１実施例と同様に、各検知素子の座標値が検知領域の各区画の座標値に対応するため、所定温度以上の温度が検出された検知素子の座標値を求めることによって、検知領域で所定温度以上の温度が検出された区画の座標値（位置）が求められ、各検知素子の座標値およびその測定温度値とから、検知領域の各区画で発生した温度変化の時系列推移を求めることができる。
なお検知素子毎に取得した測定温度値（ｔｎ［ｘ，ｙ］）を温度判定（ＴＰＬ検出）し、所定温度（ＴＰＬ）以上の温度が検出された検知素子の中心座標値を求めるにあたって、温度判定（ＴＰＬ検出）の対象となる検知素子を一つずつ隣に移行しながら温度判定を繰り返すことによって全検知素子をそれぞれ温度判定し、検知素子毎の測定温度値に基づいて所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値を取得する。
【００３２】
この実施例では、図８に示すように先ず各変数を初期化する。つまり、所定温度以上の温度が検出された検知素子の座標値合計（sum_ｘ，sum_ｙ）と、所定温度以上の温度が検出された検知素子の数（count_ｘ、count_ｙ）とをリセットし（sum_ｘ＝０，sum_ｙ＝０，count_ｘ＝０，count_ｙ=０）、さらに温度判定の対象となる検知素子の座標値（ｘ，ｙ）を（１，１）に設定する（ステップＳ２１）。
また温度判定の対象となる検知素子（ｘ，ｙ）のｘ座標値が最大座標値（Ｘ＝８）を超えないかを判定するとともにｙ座標値が最大座標値（Ｙ＝８）を超えないか判定し（ステップＳ２２，Ｓ２３）、何れも超えない場合は当該検知素子の測定温度値が所定温度以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。
【００３３】
座標値（ｘ，ｙ）の検知素子について、現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ，ｙ］が所定温度（ＴＰＬ）以上である場合（ＹＥＳ）、その検知素子のｘ座標値を「所定温度以上の温度が検出された検知素子のｘ座標値合計（sum_ｘ）」に加算するとともに、ｙ座標値を「所定温度以上の検知素子のｙ座標値合計（sum_ｙ）」に加算し（ステップＳ２５）、さらに「所定温度以上の検知素子の数（count_ｘとcount_ｙ）」にそれぞれ１を加算し（ステップＳ２６）、その後、ｘ座標値に１を加算して検知素子を隣に１つ移行させ（ステップＳ２７）、ステップＳ２３へ戻り、ステップＳ２４からＳ２７の工程を繰り返す。
一方、現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ，ｙ］が所定温度（ＴＰＬ）以上でない場合（ＮＯ）、ステップＳ２５とＳ２６を経ずに検知素子を隣に１つ移行させ（ステップＳ２７）、ステップＳ２３へ戻りステップＳ２４からＳ２７の工程を繰り返す。
なおステップＳ２３の判定でｘ座標値が最大座標値（Ｘ＝８）を超えた場合は、ｙ座標値に１を加算し、かつｘ座標値を最小座標値（初期値）「１」にしてから（ステップＳ２８）、ステップＳ２２へ戻り、ステップＳ２３からＳ２８の工程を繰り返す。
【００３４】
検知素子を隣に一つずつ移行させながら温度判定を繰り返し、全検知素子（ｘ＝１〜８，ｙ＝１〜８）について温度判定が終了し、ステップ２２の判定において検知素子のｙ座標値が最大座標値（Ｙ＝８）を超えた場合、「所定温度以上の温度が検知された検知素子のｘ座標値合計（sum_ｘ）及びｙ座標値合計（sum_ｙ）」と、「所定温度以上の温度が検知された検知素子の数（count_ｘとcount_ｙ）」とから、所定温度以上の温度が検出された検知素子のｘ座標における中心座標値（average_ｘ(ｔｎ)＝sum_ｘ／count_ｘ）と、ｙ座標における中心座標値（average_ｙ(ｔｎ)＝sum_ｙ／count_ｙ）とを求める（ステップＳ２９）。
【００３５】
そして、上記ステップＳ２１からＳ２９の工程を一定周期毎に逐次繰り返繰り返し、その中心座標値を逐次記憶しておくことによって、ｘ座標における中心座標値の時系列データと、ｙ座標における中心座標値の時系列データとを得る。そして、過去の時刻（ｔｎ−（Ｎ−１））から現時刻（ｔｎ）までの一定時間範囲で、ｘ座標における中心座標値の時系列データ（average_ｘ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）とｙ座標における中心座標値の時系列データ（average_ｙ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）とを取得し、それぞれの周波数スペクトルを求め（ステップＳ３０）、これら各周波数スペクトルをｘ座標毎、ｙ座標毎にそれぞれ解析することによって、移動生物の存否を判定する。
【００３６】
この実施例では、ｘ座標における中心座標値の一定時間範囲の時系列データ（average_ｘ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）と、ｙ座標における中心座標値の一定時間範囲の時系列データ（average_ｙ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）とをもとに、それぞれフーリエ変換による周波数スペクトル解析を適用し、所定温度以上の検知素子の中心座標値の移動性を解析する。
つまりｘ座標とｙ座標の時系列データのそれぞれについて、「現時刻よりも一定時間過去にさかのぼった時刻（ｔｎ−（Ｎ−１））」から「現時刻（ｔｎ）」までの一定時間範囲において離散フーリエ変換をする。
そして所定温度以上の温度が検出された検知素子のｘ座標における中心座標値の時系列データ（average_ｘ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）をもとに、Ｍ個の周波数スペクトルＦｘ（ｍ）を計算するとともに、所定温度以上の温度が検出された検知素子のｙ座標における中心座標値の時系列データ（average_ｙ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）をもとに、Ｍ個の周波数スペクトルＦｙ（ｍ）を計算し、これらの周波数スペクトルＦｘ（ｍ）、Ｆｙ（ｍ）をそれぞれ解析することによって中心座標値の移動に規則性が在るか否かを判定し、移動に規則性が無い場合、移動生物が存在すると判定する。
【００３７】
なお下記の数式にて、ｘ座標における周波数スペクトルＦｘ（ｍ）と、ｙ座標における周波数スペクトルＦｙ（ｍ）とを求める。ここで、ｉは虚数単位、πは円周率、ｍは離散周波数サンプル番号、ｋは時系列サンプル番号を表わしており、表記の簡略化のため、ｘ座標における中心座標値の時系列データ（average_ｘ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）を（average_ｘ(ｎ)，０≦ｎ≦(Ｎ−１)）と表わし、ｙ座標における中心座標値の時系列データ（average_ｙ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）を（average_ｙ(ｎ)，０≦ｎ≦(Ｎ−１））と表わしている。
【数２】
【００３８】
第１実施例による周波数ベクトルの解析と同様に（図４及び図５を参照）、ｘ座標における周波数スペクトルの解析とｙ座標における周波数スペクトルの解析とを行い、ｘ座標若しくはｙ座標の何れか一方または両方の周波数スペクトルの解析において、規則性判定基準値Ｔ以上の離散帯スペクトル幅値Ｂが存在した場合は、所定温度以上である検知素子の中心座標値の移動に規則性がないと判定し、人体などの移動生物が存在する（有人）と判定する。
また何れの周波数スペクトル解析においても、規則性判定基準値Ｔ以上の離散帯スペクトル幅値Ｂが存在しなかった場合は、所定温度以上である検知素子の中心座標値の移動に規則性があると判定し、検知領域に所定温度以上の温度範囲が発生してもそれは人体などの移動生物によるものではないと判定し、移動生物が存在しない（無人）と判定する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】移動生物検知装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施例による移動生物検知装置における赤外線検知素子（サーモパイル素子）の構成を示す図である。
【図３】第１実施例による所定温度以上の検知素子の中心座標値の取得工程を示すフローチャートである。
【図４】周波数スペクトル解析を説明する図である。
【図５】周波数スペクトルの解析方法を示すフローチャートである。
【図６】移動生物に起因しない環境下での周波数スペクトル解析を説明する図である。
【図７】本発明の第２実施例による移動生物検知装置における赤外線検知素子（サーモパイル素子）の構成を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例による所定温度以上の検知素子の中心座標値の取得工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１ 集光レンズ。
２ 光学フィルタ
３ 赤外線検知素子
４ 増幅部
５ 温度検知部
６ 制御部
７ 出力部
１０ 移動生物検知装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体から放射される赤外線を赤外線検知素子で検知することによって検知領域内の温度変化を検知し、検知領域の移動生物を検知する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体と背景との温度差を赤外線のエネルギー量の差として焦電素子等の赤外線検知素子を用いて検出させることにより、人体の存在を検知する赤外線受光式の人体検知装置がある。この人体検知装置では、赤外線検知素子からの検知領域内に見かけ上の温度変化が生じた場合に、人体が存在すると判定するよう構成されている（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平５−３４６９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の人体検知装置では、検知領域から受光した赤外線の受光量が予め設定した値を超えたか否かを判定するのみで検知領域における人体の有無を判定していたため、人体以外の理由で検知領域において温度変化が生じても、人体を検知したものと誤認していた。
特に従来の人体検知装置は日照による影響を受けやすく、日照等によって床面が暖められて所定温度以上になると、当該温度変化によって人体を検知したものと誤認してしまったり、日照によって所定温度以上に暖められたカーテンが翻るなどしたときに人体を検知したものと誤認してしまったりしていた。
また、着用衣服等の影響によって人体の表面温度が人体温度（３６℃程度）よりも低く検出されることがあるため、人体の検知感度を高くするためには検知領域の温度変化を判定する基準値（温度レベル）を低く設定しておくことが好ましいが、前記温度レベルを低くすると誤認が増加してしまうといった問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで本発明は、複数の区画に区切られた検知領域から各区画毎の赤外線を受光してその各受光量に応じた出力レベルの検知信号を出力するように構成された赤外線検知素子と、この赤外線検知素子から出力される各検知信号に基づいて各区画毎の測定温度値を取得する温度検知部と、前記温度検知部からの各区画毎の測定温度値に基づいて検知領域の移動生物を検知する制御部と、前記制御部の制御によって生物検知警報を発報する出力部とから構成される移動生物検知装置において、温度検知部から出力される各区画毎の測定温度値に基づいて、所定温度以上の温度が検出された区画を検出して検知領域における所定温度以上の全区画に対応する中心座標値を求めるとともに、この中心座標値を時系列データとして記憶装置に記憶し、その時系列データから、ある一定時間範囲の時系列データを取得してその周波数スペクトルを求め、さらに前記周波数スペクトルを解析して前記時系列データの推移に規則性があるか否かを検出し、規則性がなければ移動生物が存在すると判定する方法と、この方法を用いた機能を有する本装置である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の移動生物検知装置および移動生物検知方法によれば、赤外線検知素子（サーモパイル素子）を使用して複数の区画に区切られた検知領域の各区画毎の測定温度値を取得し、所定温度以上の温度が検出された区画の中心座標値の移動性を解析することによって人体などの移動生物の存否を判定するため、日照などの影響を受けることなく移動生物を検知することができる。
また前記中心座標値の推移に対する周波数スペクトルを解析することによって、中心座標値の移動に規則性があるか否かを判定し、前記規則性がない場合には移動生物が存在すると判定するため、検知領域から検出される温度基準値（温度レベル）を低くして検知領域から検出する温度値を高感度にしても誤認を抑制することができ、移動生物を高精度で検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
この発明による移動生物検知装置の好適な実施例について、図１から図８を参照して説明する。
【０００７】
図１は、本発明による移動生物検知装置を説明する図である。
本発明による移動生物検知装置１０は、図１（ａ）に示すように、監視したい領域（以下、検知領域という）の天井等に設定され、赤外線の受光量によって物体の表面温度を計測できる赤外線検知素子（サーモパイル素子）を使用して検知領域内をある一定範囲（以下、区画という）毎に温度測定し、前記各区画毎の測定温度値に基づいて人体などの移動生物の存否を判定し、移動生物が存在すると判定したときは警報等を発報して検知領域内を監視・警備するものである。
【０００８】
本発明の実施例による移動生物検知装置１０は、図１（ｂ）のブロック図に示すように、集光レンズ１と、特定波長帯域の赤外線のみを透過させる光学フィルタ２と、検知領域からの赤外線を受光してその受光量に応じた出力レベルの検知信号を出力するにあたって各区画毎に検知信号を出力するように構成された赤外線検知素子３と、赤外線検知素子３から出力される検知信号を増幅する増幅部４と、当該増幅部４に接続される温度検知部５と、前記温度検知部５から出力される各区画毎の測定温度値を入力とする制御部６と、前記制御部６の制御によって警報を発報する出力部７とを備える。
【０００９】
前記赤外線検知素子３は、複数の区画に区切られた検知領域から各区画毎の赤外線を受光してその各受光量に応じた出力レベルの検知信号を各区画毎に出力するように構成される。例えば、ひとつの検知素子でひとつの区画に対応した検知信号を出力するように構成したものや、あるいは、モータ等を用いて検知素子を制御して検知素子が検知する区画を随時変更する等の手段によって、ひとつの検知素子で検知領域内の複数の区画の検知信号を各区画毎に出力可能とし、各区画毎の検知信号をそれぞれ出力するように構成したものを使用する。
そして前記温度検知部５では、赤外線検知素子３からの検知信号に基づいて複数の区画に区切られた検知領域に在る物体の表面温度を計測し、前記各区画毎の測定温度値を取得することができる。
また前記制御部６では、温度検知部５から出力される各区画毎の測定温度値を取得し、当該温度値に基づいて検知領域における移動生物の存否を判定し、移動生物が存在すると判定したときは出力部７から警報を発報するよう制御する。
【００１０】
この発明による移動生物検知装置１０では、温度検知部５から出力される各区画毎の測定温度値が制御部６に逐次入力され、該制御部６では逐次入力される測定温度値に基づいて、その都度、所定温度以上の温度が検出された区画を検出して検知領域における所定温度以上の全区画に対応する中心座標値を求める。
そして、この中心座標値を時系列データとして記憶装置に記憶し、その時系列データから、ある一定時間範囲の時系列データを取得してその周波数スペクトルを求め、さらに前記周波数スペクトルを解析して前記時系列データの推移に規則性があるか否かを検出し、規則性がなければ移動生物が存在すると判定する。
【００１１】
図２から図６を参照して、本発明の第１実施例による移動生物検知方法について説明する。
【００１２】
第１実施例では、図２に示すように、８つの赤外線検知素子（サーモパイル素子）を１列に配列した一次元構成の赤外線検知素子（ｘ＝１〜Ｘ，Ｘ＝８）を使用した移動生物検知装置１０によって移動生物を検知する。
この実施例では、８つの赤外線検知素子〔８×１〕によって、検知領域内を８つの区画〔８×１〕に区切るようにして各区画毎の検知信号がそれぞれ出力される。つまり各検知素子の座標値ｘが検知領域内の各区画の座標値に対応する。
そして、複数の区画に区切られた検知領域からの赤外線を受光してその受光量に応じた出力レベルの検知信号を出力する赤外線検知素子（ｘ＝１〜Ｘ）によって現時刻ｔｎにおける検知領域の各区画毎の温度を測定し、前記８つの検知素子各々における測定温度値がそれぞれ所定温度（ＴＰＬ）以上の温度であるか否かを判定し、所定温度以上の温度が検出された検知素子の座標値合計（sum_ｘ）と、所定温度以上の温度が検出された検知素子の数（count_ｘ）とを算出し、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値（average_ｘ(ｔｎ)＝sum_ｘ／count_ｘ）を求める。
なお各検知素子の座標値を「ｘ＝１，２，３，４，５，６，７，８」と定義し、検知素子の最小座標値（初期値）を「１」、最大座標値を「Ｘ＝８」とする。
【００１３】
例えば図２（ａ）に示すように、現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ］が所定温度以上であると判定された検知素子が、座標値３の検知素子のみである場合（図中のドット領域を参照）、その中心座標値（average_ｘ(ｔｎ)＝sum_ｘ／count_ｘ）は、「３」として求められる。つまり、複数の区画〔８×１〕に区切られた検知領域において所定温度以上の温度が検出された全区画の中心座標値は、「３」として求められる。
また図２（ｂ）に示すように、現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ］が所定温度以上であると判定された検知素子が、座標値３の検知素子と座標値４の検知素子である場合（図中のドット領域を参照）、中心座標値（average_ｘ(ｔｎ)＝sum_ｘ／count_ｘ）は、「３．５」として求められる。つまり、複数の区画〔８×１〕に区切られた検知領域において所定温度以上の温度が検出された全区画の中心座標値は、「３．５」として求められる。
【００１４】
図３及び図５のフローチャートを参照して、第１実施例による移動生物の検知方法を説明する。
制御部６は一定時間毎に温度検知部５から逐次入力される出力信号（検知素子毎の測定温度値）をもとに所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値を求めるとともに、現時刻までに求まっている時系列の値（中心座標値の時系列データ）を用いて周波数スペクトルを解析し、移動生物の存否を判定する。
この実施例では、各検知素子の座標値が検知領域の各区画の座標値に対応するため、所定温度以上の温度が検出された検知素子の座標値を求めることによって、検知領域において所定温度以上の温度が検出された区画の座標値（位置）が求められる。つまり、各検知素子毎の座標値およびその測定温度値とから、検知領域の各区画で発生した温度変化の時系列推移を求めることができる。
なお各検知素子毎に現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ］を取得して温度判定（ＴＰＬ検出）し、所定温度（ＴＰＬ）以上の温度が検出された検知素子の中心座標値を求めるにあたって、温度判定（ＴＰＬ検出）の対象となる検知素子を一つずつ隣に移行しながら温度判定を繰り返すことによって全検知素子をそれぞれ温度判定し、検知素子毎の測定温度値に基づいて所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値を取得する。
【００１５】
この実施例では、図３に示すように先ず各変数を初期化する。つまり、所定温度以上の温度が検出された検知素子の座標値合計（sum_ｘ）と、所定温度以上の温度が検出された検知素子の数（count_ｘ）とをリセットし（sum_ｘ＝０，count_ｘ＝０）、さらに温度判定の対象となる検知素子の座標値を「１」に設定する（ステップＳ１）。
また温度判定の対象となる検知素子の座標値ｘが最大座標値（Ｘ＝８）を超えないかを判定し（ステップＳ２）、超えない場合は当該検知素子の測定温度値が所定温度以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００１６】
座標値（ｘ）の検知素子について、現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ］が所定温度（ＴＰＬ）以上である場合（ＹＥＳ）、その座標値を「所定温度以上の温度が検出された検知素子の座標値合計（sum_ｘ）」に加算し（ステップＳ４）、さらに「所定温度以上の温度が検出された検知素子の数（count_ｘ）」に１を加算し（ステップＳ５）、その後、検知素子の座標値に１を加算することによって温度判定の対象となる検知素子を隣に１つ移行させ（ステップＳ６）、ステップＳ２へ戻る。
一方、現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ］が所定温度（ＴＰＬ）以上でない場合（ＮＯ）、ステップＳ４とＳ５を経ずに温度判定の対象となる検知素子を隣に１つ移行させ（ステップＳ６）、ステップＳ２へ戻る。
【００１７】
温度判定の対象となる検知素子を隣に一つずつ移行させながら温度判定を繰り返し、全検知素子（ｘ＝１〜Ｘ，Ｘ＝８）について温度判定が終了し、ステップ２の判定において検知素子の座標値ｘが最大座標値（Ｘ＝８）を超えた場合、「所定温度以上の温度が検出された検知素子の座標値合計（sum_ｘ）」と、「所定温度以上の温度が検出された検知素子の数（count_ｘ）」とから、現時刻ｔｎにおいて所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値（average_ｘ(ｔｎ)＝sum_ｘ／count_ｘ）を求める（ステップＳ７）。
【００１８】
そして、上記ステップＳ１からＳ７の工程を一定周期毎に逐次繰り返し、その中心座標値を逐次記憶しておくことによって、中心座標値の時系列データを得る。そして、この時系列データのある一定時間範囲、つまり、過去のある時刻（ｔｎ−（Ｎ−１））から現時刻（ｔｎ）までの中心座標値の時系列データ（average_ｘ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）を用いて、周波数スペクトルを求め（ステップＳ８）、その周波数スペクトルを解析することによって、移動生物の存否を判定する（図４及び図５を参照）。ここで、「ｔｎ−（Ｎ−１）」におけるＮは周波数スペクトルを求めるために用いる時系列データの個数を現わす。
【００１９】
この実施例では、ある一定時間範囲での中心座標値の時系列データをもとに、フーリエ変換による周波数スペクトル解析を適用し、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値の移動性を解析する。
つまり「現時刻よりも一定時間過去にさかのぼった時刻（ｔｎ−（Ｎ−１））」から「現時刻（ｔｎ）」までの一定時間範囲において離散フーリエ変換をする。
そして所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値の時系列データ（average_ｘ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）をもとに、周波数スペクトルＦｘ（ｍ）（ｍ＝０〜Ｍ，Ｍ≦Ｎ）を計算し、その周波数スペクトルＦｘ（ｍ）（ｍ＝０〜Ｍ，Ｍ≦Ｎ）を解析することによって中心座標値の移動に規則性が在るか否かを判定し、移動に規則性が無い場合、移動生物が存在すると判定する。
【００２０】
なお下記の数式にて、周波数スペクトルＦｘ（ｍ）を求める。ここで、ｉは虚数単位、πは円周率、ｍは離散周波数サンプル番号、ｋは時系列サンプル番号を表わしており、
表記の簡略化のため、中心座標値の時系列データ（average_ｘ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）を（average_ｘ(ｎ)，０≦ｎ≦(Ｎ−１)）と表わしている。
【数１】
【００２１】
図４は、一定時間範囲の中心座標値の時系列データと、フーリエ変換による周波数スペクトルを示す図である。
図４（ａ）は、温度検知部５から逐次入力される検知素子毎の測定温度値に基づいて、過去のある時刻から現時刻まで一定時間範囲、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値の時系列データ（average_ｘ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）を示すものであって、中心座標値の移動に規則性がない状態を示すものである。
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す時系列データをフーリエ変換によって周波数スペクトルＦｘ（ｍ）を求めたデータを示すものであって、中心座標値の移動に規則性が無い場合、スペクトル強度判定基準値Ｓを連続して超えるＦｘ（ｍ）の数、つまり、離散帯スペクトル幅値Ｂが規則性判定基準値Ｔよりも大きくなる。つまり規則性判定基準値Ｔよりも長い帯スペクトルが検出される。
なお周波数スペクトルの解析に用いるスペクトル強度判定基準値Ｓや、規則性判定基準値Ｔは、移動生物を検知する環境や条件によって予め適当な値を設定しておく。
【００２２】
フーリエ変換による周波数スペクトル解析では、図５に示すように、まず変数を初期化する。つまり、離散帯スペクトル幅値Ｂと、離散周波数サンプル番号ｍ（ｍ＝０〜Ｍ，Ｍ≦Ｎ）をリセットする（ｍ＝０，Ｂ＝０）（ステップＳ１１）。
また周波数スペクトル解析の対象となる離散周波数サンプル番号（ｍ）が最大値（Ｍ）を超えないかを判定し（ステップＳ１２）、超えない場合は当該サンプルの周波数スペクトルＦｘ（ｍ）がスペクトル強度判定基準値Ｓ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。
そして、周波数スペクトルがスペクトル強度判定基準値Ｓを超えない場合は離散帯スベクトル幅値Ｂを０とした後（ステップＳ１４）、次のサンプルに移行する（ステップＳ１７）。
【００２３】
一方、周波数スペクトルＦｘ（ｍ）がスペクトル強度判定基準値Ｓ以上の場合は、離散帯スペクトル幅値Ｂに１を加算し（ステップＳ１５）、離散帯スペクトル幅値Ｂが規則性判定基準値Ｔよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１６）。
そして規則性判定基準値Ｔ以上のときは、中心座標値の移動に規則性が無いと判定し、人体などの移動生物が存在する（有人）と判定する（ステップＳ１８）。
また規則性判定基準値Ｔ未満のときは、次のサンプルに移行する（ステップＳ１７）。
【００２４】
図５に示す周波数スペクトルの解析では、離散帯スペクトル幅値Ｂの判定（ステップＳ１６）において、離散帯スペクトル幅値Ｂが規則性判定基準値Ｔ以上になるまで（有人と判定するまで）、上記ステップＳ１２からＳ１７の工程を繰り返す。
そしてステップＳ１２においてサンプル番号ｍが総サンプル数Ｍよりも大きくなったら、つまり全サンプルについて解析したら、規則性判定基準値Ｔ以上の離散帯スペクトル幅値Ｂが存在せず中心座標値の移動に規則性があると判定し、検知領域に所定温度以上の温度範囲が発生してもそれは人体などの移動生物によるものではないと判定し、移動生物が存在しない（無人）と判定する（ステップＳ１９）。
【００２５】
、
図６は、移動生物に起因しない環境下における、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値の時系列データと周波数スペクトルデータとを示すグラフである。
熱源が移動生物に起因するものではなく移動性がない場合、図６（ａ）に示すように、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値が移動せず、時系列データをフーリエ変換して周波数スペクトルを解析すると、規則性判定基準値Ｔ以上の離散帯スペクトル幅値Ｂが検出されない。
また日照によって暖められた床面のように熱源がゆっくりと規則性をもって移動する場合、図６（ｂ）に示すように、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値がゆっくりと規則性をもって移動し、時系列データをフーリエ変換して周波数スペクトルを解析すると、規則性判定基準値Ｔ以上の離散帯スペクトル幅値Ｂが検出されない。
さらに日照によって暖められたカーテンの翻りのように熱源が規則性（周期性）をもって移動する場合、図６（ｃ）に示すように、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値が規則性をもって移動し、時系列データをフーリエ変換して周波数スペクトルを解析すると、規則性判定基準値Ｔ以上の離散帯スペクトル幅Ｂが検出されない。
【００２６】
一方、移動に規則性がない移動生物の存在に起因する場合、図４に示すように、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値の移動に規則性がなく、時系列データをフーリエ変換して周波数スペクトルを解析すると、規則性判定基準値Ｔ以上の離散帯スペクトル幅値Ｂが検出される。
【００２７】
以上のように、この実施例では各検知素子の座標値及びその測定温度値とをもとに、検知領域を各区画毎に温度測定し、各区画毎の測定温度値に基づいて検知領域の移動生物を検知するものである。
つまりこの実施例では、検知素子毎に測定温度値を取得して所定温度以上の温度が検出されるか否かを判定し、所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値を求めることによって、検知領域における各区画毎の測定温度値を取得して所定温度以上の温度であるか否かを判定し、所定温度以上の温度が検出された全ての区画に対応する中心座標値を求める。
そして、前記中心座標値を時系列データとして記憶し、この時系列データから、ある一定時間範囲の時系列データを取得してその周波数スペクトルを解析し、前記時系列データの推移に規則性があるか否かを検出する。そして、規則性が無い場合は移動生物が存在すると判定する。
【００２８】
次に図７及び図８を参照して、本発明の第２実施例による移動生物検知方法について説明する。
【００２９】
第２実施例では、図７に示すように、８つの赤外線検知素子（サーモパイル素子）を８列に配列した二次元構成（ｘ，ｙ）の赤外線検知素子（ｘ＝１〜Ｘ，ｙ＝１〜Ｙ）を使用した移動生物検知装置１０によって移動生物を検知する。
この実施例では、６４の赤外線検知素子〔８×８〕によって、検知領域内を６４の区画〔８×８〕に区切るようにして各区画毎の検知信号がそれぞれ出力される。つまり、各検知素子の座標値が検知領域の各区画の座標値に対応する。
そして、複数の区画に区切られた検知領域からの赤外線を受光してその受光量に応じた出力レベルの検知信号を出力する赤外線検知素子（ｘ＝１〜Ｘ，ｙ＝１〜Ｙ，）によって検知領域を区画毎に温度測定し、前記６４の検知素子各々における測定温度値がそれぞれ所定温度（ＴＰＬ）以上であるか否かを判定し、所定温度以上の温度が検出された検知素子の座標値合計（sum_ｘ、sum_ｙ）と、所定温度以上の温度が検出された検知素子の数（count_ｘ、count_ｙ）とをｘ座標値とｙ座標値毎に算出し、所定温度以上の温度が検出された検知素子のｘ座標における中心座標値（average_ｘ(ｔｎ)＝sum_ｘ／count_ｘ）と、ｙ座標における中心座標値（average_ｙ(ｔｎ)＝sum_ｙ／count_ｙ）とを求める。
なお、各検知素子のｘ座標値を「ｘ＝１，２，３，４，５，６，７，８」と定義するとともに、ｙ座標値を「ｙ＝１，２，３，４，５，６，７，８」と定義し、各最小座標値（初期値）を「１」、最大座標値Ｘ,Ｙをそれぞれ「８」とする。
【００３０】
例えば図７（ａ）に示すように、現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ，ｙ］が所定温度以上であると判定された検知素子が、座標値（ｘ，ｙ）＝（３，３）の検知素子のみである場合、ｘ座標における中心座標値（average_ｘ(ｔｎ)＝sum_ｘ／count_ｘ）は「３」、ｙ座標における中心座標値（average_ｙ(ｔｎ)＝sum_ｙ／count_ｙ）は「３」として求められる。つまり、複数の区画〔８×８〕に区切られた検知領域において、所定温度以上の温度が検出された全区画の中心座標値は、ｘ座標における中心座標値が「３」、ｙ座標における中心座標値が「３」として求められる。
また図７（ｂ）に示すように、現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ，ｙ］が所定温度以上であると判定された検知素子が、座標値（３，３）≦（ｘ，ｙ）≦（４，３）の検知素子の場合、ｘ座標における中心座標値（average_ｘ(ｔｎ)＝sum_ｘ／count_ｘ）は「３．５」、ｙ座標における中心座標値（average_ｙ(ｔｎ)＝sum_ｙ／count_ｙ）は「３」として求められる。つまり、複数の区画〔８×８〕に区切られた検知領域において所定温度以上の温度が検出された全区画の中心座標値は、ｘ座標における中心座標値が「３」、ｙ座標における中心座標値が「３．５」として求められる。
【００３１】
そしてこの実施例では、第１実施例と同様に、制御部６は温度検知部５から逐次入力される出力信号（検知素子毎の測定温度値）をもとに所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値を求めるとともに、一定時間範囲での各中心座標値を取得してその周波数スペクトルを解析し、移動生物の存否を判定する。
なおこの実施例でも、第１実施例と同様に、各検知素子の座標値が検知領域の各区画の座標値に対応するため、所定温度以上の温度が検出された検知素子の座標値を求めることによって、検知領域で所定温度以上の温度が検出された区画の座標値（位置）が求められ、各検知素子の座標値およびその測定温度値とから、検知領域の各区画で発生した温度変化の時系列推移を求めることができる。
なお検知素子毎に取得した測定温度値（ｔｎ［ｘ，ｙ］）を温度判定（ＴＰＬ検出）し、所定温度（ＴＰＬ）以上の温度が検出された検知素子の中心座標値を求めるにあたって、温度判定（ＴＰＬ検出）の対象となる検知素子を一つずつ隣に移行しながら温度判定を繰り返すことによって全検知素子をそれぞれ温度判定し、検知素子毎の測定温度値に基づいて所定温度以上の温度が検出された検知素子の中心座標値を取得する。
【００３２】
この実施例では、図８に示すように先ず各変数を初期化する。つまり、所定温度以上の温度が検出された検知素子の座標値合計（sum_ｘ，sum_ｙ）と、所定温度以上の温度が検出された検知素子の数（count_ｘ、count_ｙ）とをリセットし（sum_ｘ＝０，sum_ｙ＝０，count_ｘ＝０，count_ｙ=０）、さらに温度判定の対象となる検知素子の座標値（ｘ，ｙ）を（１，１）に設定する（ステップＳ２１）。
また温度判定の対象となる検知素子（ｘ，ｙ）のｘ座標値が最大座標値（Ｘ＝８）を超えないかを判定するとともにｙ座標値が最大座標値（Ｙ＝８）を超えないか判定し（ステップＳ２２，Ｓ２３）、何れも超えない場合は当該検知素子の測定温度値が所定温度以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。
【００３３】
座標値（ｘ，ｙ）の検知素子について、現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ，ｙ］が所定温度（ＴＰＬ）以上である場合（ＹＥＳ）、その検知素子のｘ座標値を「所定温度以上の温度が検出された検知素子のｘ座標値合計（sum_ｘ）」に加算するとともに、ｙ座標値を「所定温度以上の検知素子のｙ座標値合計（sum_ｙ）」に加算し（ステップＳ２５）、さらに「所定温度以上の検知素子の数（count_ｘとcount_ｙ）」にそれぞれ１を加算し（ステップＳ２６）、その後、ｘ座標値に１を加算して検知素子を隣に１つ移行させ（ステップＳ２７）、ステップＳ２３へ戻り、ステップＳ２４からＳ２７の工程を繰り返す。
一方、現時刻ｔｎにおける測定温度値ｔｎ［ｘ，ｙ］が所定温度（ＴＰＬ）以上でない場合（ＮＯ）、ステップＳ２５とＳ２６を経ずに検知素子を隣に１つ移行させ（ステップＳ２７）、ステップＳ２３へ戻りステップＳ２４からＳ２７の工程を繰り返す。
なおステップＳ２３の判定でｘ座標値が最大座標値（Ｘ＝８）を超えた場合は、ｙ座標値に１を加算し、かつｘ座標値を最小座標値（初期値）「１」にしてから（ステップＳ２８）、ステップＳ２２へ戻り、ステップＳ２３からＳ２８の工程を繰り返す。
【００３４】
検知素子を隣に一つずつ移行させながら温度判定を繰り返し、全検知素子（ｘ＝１〜８，ｙ＝１〜８）について温度判定が終了し、ステップ２２の判定において検知素子のｙ座標値が最大座標値（Ｙ＝８）を超えた場合、「所定温度以上の温度が検知された検知素子のｘ座標値合計（sum_ｘ）及びｙ座標値合計（sum_ｙ）」と、「所定温度以上の温度が検知された検知素子の数（count_ｘとcount_ｙ）」とから、所定温度以上の温度が検出された検知素子のｘ座標における中心座標値（average_ｘ(ｔｎ)＝sum_ｘ／count_ｘ）と、ｙ座標における中心座標値（average_ｙ(ｔｎ)＝sum_ｙ／count_ｙ）とを求める（ステップＳ２９）。
【００３５】
そして、上記ステップＳ２１からＳ２９の工程を一定周期毎に逐次繰り返繰り返し、その中心座標値を逐次記憶しておくことによって、ｘ座標における中心座標値の時系列データと、ｙ座標における中心座標値の時系列データとを得る。そして、過去の時刻（ｔｎ−（Ｎ−１））から現時刻（ｔｎ）までの一定時間範囲で、ｘ座標における中心座標値の時系列データ（average_ｘ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）とｙ座標における中心座標値の時系列データ（average_ｙ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）とを取得し、それぞれの周波数スペクトルを求め（ステップＳ３０）、これら各周波数スペクトルをｘ座標毎、ｙ座標毎にそれぞれ解析することによって、移動生物の存否を判定する。
【００３６】
この実施例では、ｘ座標における中心座標値の一定時間範囲の時系列データ（average_ｘ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）と、ｙ座標における中心座標値の一定時間範囲の時系列データ（average_ｙ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）とをもとに、それぞれフーリエ変換による周波数スペクトル解析を適用し、所定温度以上の検知素子の中心座標値の移動性を解析する。
つまりｘ座標とｙ座標の時系列データのそれぞれについて、「現時刻よりも一定時間過去にさかのぼった時刻（ｔｎ−（Ｎ−１））」から「現時刻（ｔｎ）」までの一定時間範囲において離散フーリエ変換をする。
そして所定温度以上の温度が検出された検知素子のｘ座標における中心座標値の時系列データ（average_ｘ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）をもとに、Ｍ個の周波数スペクトルＦｘ（ｍ）を計算するとともに、所定温度以上の温度が検出された検知素子のｙ座標における中心座標値の時系列データ（average_ｙ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）をもとに、Ｍ個の周波数スペクトルＦｙ（ｍ）を計算し、これらの周波数スペクトルＦｘ（ｍ）、Ｆｙ（ｍ）をそれぞれ解析することによって中心座標値の移動に規則性が在るか否かを判定し、移動に規則性が無い場合、移動生物が存在すると判定する。
【００３７】
なお下記の数式にて、ｘ座標における周波数スペクトルＦｘ（ｍ）と、ｙ座標における周波数スペクトルＦｙ（ｍ）とを求める。ここで、ｉは虚数単位、πは円周率、ｍは離散周波数サンプル番号、ｋは時系列サンプル番号を表わしており、表記の簡略化のため、ｘ座標における中心座標値の時系列データ（average_ｘ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）を（average_ｘ(ｎ)，０≦ｎ≦(Ｎ−１)）と表わし、ｙ座標における中心座標値の時系列データ（average_ｙ(ｔ)，ｔｎ−（Ｎ−１）≦ｔ≦ｔｎ）を（average_ｙ(ｎ)，０≦ｎ≦(Ｎ−１））と表わしている。
【数２】
【００３８】
第１実施例による周波数ベクトルの解析と同様に（図４及び図５を参照）、ｘ座標における周波数スペクトルの解析とｙ座標における周波数スペクトルの解析とを行い、ｘ座標若しくはｙ座標の何れか一方または両方の周波数スペクトルの解析において、規則性判定基準値Ｔ以上の離散帯スペクトル幅値Ｂが存在した場合は、所定温度以上である検知素子の中心座標値の移動に規則性がないと判定し、人体などの移動生物が存在する（有人）と判定する。
また何れの周波数スペクトル解析においても、規則性判定基準値Ｔ以上の離散帯スペクトル幅値Ｂが存在しなかった場合は、所定温度以上である検知素子の中心座標値の移動に規則性があると判定し、検知領域に所定温度以上の温度範囲が発生してもそれは人体などの移動生物によるものではないと判定し、移動生物が存在しない（無人）と判定する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】移動生物検知装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施例による移動生物検知装置における赤外線検知素子（サーモパイル素子）の構成を示す図である。
【図３】第１実施例による所定温度以上の検知素子の中心座標値の取得工程を示すフローチャートである。
【図４】周波数スペクトル解析を説明する図である。
【図５】周波数スペクトルの解析方法を示すフローチャートである。
【図６】移動生物に起因しない環境下での周波数スペクトル解析を説明する図である。
【図７】本発明の第２実施例による移動生物検知装置における赤外線検知素子（サーモパイル素子）の構成を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例による所定温度以上の検知素子の中心座標値の取得工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１ 集光レンズ。
２ 光学フィルタ
３ 赤外線検知素子
４ 増幅部
５ 温度検知部
６ 制御部
７ 出力部
１０ 移動生物検知装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の区画に区切られた検知領域から各区画毎の赤外線を受光してその各受光量に応じた出力レベルの検知信号を出力するように構成された赤外線検知素子と、この赤外線検知素子から出力される各検知信号に基づいて各区画毎の測定温度値を取得する温度検知部と、前記温度検知部からの各区画毎の測定温度値に基づいて検知領域の移動生物を検知する制御部と、前記制御部の制御によって生物検知警報を発報する出力部とから構成される移動生物検知装置において、
温度検知部から出力される各区画毎の測定温度値に基づいて、所定温度以上の温度が検出された区画を検出して検知領域における所定温度以上の全区画に対応する中心座標値を求めるとともに、この中心座標値を時系列データとして記憶装置に記憶し、その時系列データから、ある一定時間範囲の時系列データを取得してその周波数スペクトルを求め、
さらに前記周波数スペクトルを解析して前記時系列データの推移に規則性があるか否かを検出し、規則性がなければ移動生物が存在すると判定することを特徴とする移動生物検知装置。
【請求項２】
複数の区画に区切られた検知領域の各区画毎の測定温度値に基づいて検知領域の移動生物を検知する方法において、
検知領域の各区画毎に測定温度値を取得して所定温度以上が検出されるか否かを判定し、所定温度以上の温度が検出された全ての区画に対応する中心座標値を求める工程と、
前記工程によって算出される中心座標値を時系列データとして記憶し、この時系列データから、ある一定時間範囲の時系列データを取得してその時系列データの推移に規則性があるか否かを検出し、規則性が無い場合は移動生物が存在すると判定する工程とによって、
検知領域における移動生物の存否を判定することを特徴とする移動生物検知方法。
【請求項３】
時系列データの推移に規則性があるか否かを検出する工程において、規則性があるか否かを検出する時系列データから、ある一定時間範囲の時系列データを取得してその周波数スペクトルを算出した後、この算出された周波数スペクトルにあらかじめ決めた帯域より広い帯域が存在する場合に、時系列データの推移に規則性がないと判定することを特徴とする請求項２に記載の移動生物検知方法。
【請求項１】
複数の区画に区切られた検知領域から各区画毎の赤外線を受光してその各受光量に応じた出力レベルの検知信号を出力するように構成された赤外線検知素子と、この赤外線検知素子から出力される各検知信号に基づいて各区画毎の測定温度値を取得する温度検知部と、前記温度検知部からの各区画毎の測定温度値に基づいて検知領域の移動生物を検知する制御部と、前記制御部の制御によって生物検知警報を発報する出力部とから構成される移動生物検知装置において、
温度検知部から出力される各区画毎の測定温度値に基づいて、所定温度以上の温度が検出された区画を検出して検知領域における所定温度以上の全区画に対応する中心座標値を求めるとともに、この中心座標値を時系列データとして記憶装置に記憶し、その時系列データから、ある一定時間範囲の時系列データを取得してその周波数スペクトルを求め、
さらに前記周波数スペクトルを解析して前記時系列データの推移に規則性があるか否かを検出し、規則性がなければ移動生物が存在すると判定することを特徴とする移動生物検知装置。
【請求項２】
複数の区画に区切られた検知領域の各区画毎の測定温度値に基づいて検知領域の移動生物を検知する方法において、
検知領域の各区画毎に測定温度値を取得して所定温度以上が検出されるか否かを判定し、所定温度以上の温度が検出された全ての区画に対応する中心座標値を求める工程と、
前記工程によって算出される中心座標値を時系列データとして記憶し、この時系列データから、ある一定時間範囲の時系列データを取得してその時系列データの推移に規則性があるか否かを検出し、規則性が無い場合は移動生物が存在すると判定する工程とによって、
検知領域における移動生物の存否を判定することを特徴とする移動生物検知方法。
【請求項３】
時系列データの推移に規則性があるか否かを検出する工程において、規則性があるか否かを検出する時系列データから、ある一定時間範囲の時系列データを取得してその周波数スペクトルを算出した後、この算出された周波数スペクトルにあらかじめ決めた帯域より広い帯域が存在する場合に、時系列データの推移に規則性がないと判定することを特徴とする請求項２に記載の移動生物検知方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２９２６５１（Ｐ２００７−２９２６５１Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２２０６４（Ｐ２００６−１２２０６４）
【出願日】平成１８年４月２６日（２００６．４．２６）
【出願人】（０００２１０９６４）中央電子株式会社 (81)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２６日（２００６．４．２６）
【出願人】（０００２１０９６４）中央電子株式会社 (81)
【Ｆターム（参考）】
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