空气调节器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种对室内所在人员进行适当检测使之反映于空调控制中的空气调节器。具备：对空调室内进行拍摄的拍摄单元(120)；基于从拍摄单元(120)被输入的图像信息，按每规定时间对人体进行检测的人体检测部(131)；针对通过人体检测部(131)本次检测的一个或者多个人体的位置、与过去检测出的一个或者多个人体的位置之间的所设想的组合，比较与各个组合对应的移动距离或者活动量，基于该比较的结果对人体的移动轨迹进行估计的移动轨迹估计部(135)；以及根据通过移动轨迹估计部(135)估计的移动轨迹，对空调控制进行变更的驱动控制部(137)。
【专利说明】空气调节器
【技术领域】
[0001]本发明涉及具备拍摄单元的空气调节器。
【背景技术】
[0002]对设置有室内机的室内的所在人员进行检测，使其检测结果反映在空调控制中的空气调节器已被公知。
[0003]例如，专利文献I中记载了一种空气调节器，该空气调节器采用从室内机相机被输入的脸部图像对室内所在人员的性别、年龄段、以及体型进行检测，使其检测结果反映于空调控制中。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2010-25359号公报
【发明内容】
[0007]专利文献I所记载的技术中，采用脸部图像对室内所在人员进行检测。因此，存在虽然能够检测室内所在人员的脸部的情况下的检测精度变高，但能够检测室内所在人员的概率变低的问题。例如，在逆光的情况下、在室内所在人员背对室内机相机的情况下，无法获取室内所在人员的脸部图像。
[0008]如此，在专利文献I所记载的技术中，存在无法以高概率来检测室内所在人员，无法将室内机相机的摄像结果有效地反映于空调控制中的可能性。
`[0009]另外，虽然室内所在人员自身的活动量大大影响室内所在人员的体感温度，但难以按每个规定的循环时间获取室内所在人员的脸部图像。因此，在采用专利文献I所记载的技术计算活动量的情况下，存在与实际活动量之间的误差变大的问题。
[0010]因而，本发明的课题在于，提供一种适当地检测室内所在人员并使之反映于空调控制中的空气调节器。
[0011]为了解决上述课题，本发明的特征在于，具备:针对通过人体检测单元本次检测的一个或者多个人体的位置、和过去检测出的一个或者多个人体的位置之间的所设想的组合，比较与各个组合对应的移动距离或者活动量，基于该比较的结果对人体的移动轨迹进行估计的移动轨迹估计单元；和根据通过所述移动轨迹估计单元估计的移动轨迹，对空调控制进行变更的空调控制变更单元。
[0012]关于本发明的其他方案，在后述的实施方式中进行说明。
[0013]【发明效果】
[0014]采用本发明能够提供一种适当地检测室内所在人员使之反映于空调控制中的空气调节器。
【专利附图】
【附图说明】[0015]图1是本发明的一实施方式所涉及的空气调节器的室内机、室外机、以及遥控器的主视图。
[0016]图2是室内机的侧视剖面图。
[0017]图3是包含空气调节器的控制单元在内的构成图。
[0018]图4是由拍摄单元拍摄的区域的说明图，图4(a)是上下方向的摄像区域的说明图(侧视图)，图4(b)是左右方向的摄像区域的说明图(俯视图)。
[0019]图5是表示控制单元执行的空调控制处理的概要的说明图。
[0020]图6是表示控制单元执行的处理的流程的流程图。
[0021]图7是座标变换处理的说明图，(a)是表示光轴与垂直面之间的关系的说明图，(b)是表示在图像面拍摄的图像、和在实际空间存在的室内所在人员之间的关系的说明图，图7(c)是从镜头的焦点至脸部中心为止的距离与视场角之间的关系的说明图。
[0022]图8是表示室内所在人员的移动速度与活动量之间的关系的图表。
[0023]图9(a)是采用人体的检测结果的移动轨迹估计处理的说明图，(b)是表示(a)的情况下的移动轨迹估计处理的结果的说明图。
[0024]图10(a)是采用人体的检测结果的移动轨迹估计处理的其他说明图，(b)是表示(a)的情况下的移动轨迹估计处理的结果的说明图。
[0025]图11是与活动量的分布相应的风向控制的说明图，(a)是上下方向的风向控制的说明图，(b)是左右方向的风向控制的说明图。
【具体实施方式】
[0026]关于用于实施本发明的方式(以下称作实施方式)，适当参照图面详细进行说明。
[0027]《实施方式》
[0028]<空气调节器的构成>
[0029]图1是本实施方式所涉及的空气调节器的室内机、室外机、以及遥控器的主视图。如图1所示，空气调节器A具备:室内机100、室外机200、和遥控器Re。室内机100和室外机200，经由制冷剂配管(未图示)而相连接，通过公知的制冷剂循环来对设置了室内机100的室内(被空调空间)进行空调。另外，室内机100和室外机200经由通信缆线(未图示)来相互收发信息。
[0030]遥控器Re由用户操作，根据用户的操作对室内机100的遥控器接收部Q发送红外线信号。该信号的内容是运转请求、设定温度的变更、定时器、运转模式的变更、停止请求等指令。空气调节器A基于这些信号进行冷气模式、暖气模式、除湿模式等的空调运转。
[0031]拍摄单元120位于室内机100的左右方向中央，并向外部露出。另外，关于拍摄单元120的详细情况后述。
[0032]图2是室内机的侧视剖面图。壳体底座101收容室内热交换器102、鼓风机(送風^ r > ) 103、过滤器108等内部构造体。另外，正面面板106按照将室内机100的正面覆盖的方式被设置。
[0033]室内热交换器102具有多根传热管102a，通过与在传热管102a中流通的制冷剂之间的热交换，来对通过鼓风机103向室内机100送入的空气进行加热或者冷却。另外，传热管102a与上述的制冷剂配管(未图示)连通，构成周知的热泵循环(未图示)的一部分。[0034]鼓风机103通过在一端设置的鼓风机驱动部103a (参照图3)进行驱动而旋转，一边对室内机100送入室内空气一边进行送风。
[0035]左右风向板104以在下部设置的转动轴(未图示)为支点，通过左右风向板驱动部104a (图3参照)而转动。
[0036]上下风向板105以在两端部设置的转动轴(未图示)为支点通过上下风向板驱动部105a (图3参照)而转动。
[0037]另外，上述的鼓风机驱动部103a、左右风向板驱动部104a、以及上下风向板驱动部105a，依据来自驱动控制部137(图3参照)的指令而驱动。
[0038]拍摄单元120是对设置了室内机100的室内进行摄像的装置，是例如(XD(ChargeCoupled Device，电荷耦合设备)相机。如图2所示，拍摄单元120被设置在比积水盘(露受皿)110更下方且沿左右方向展开的固定部111。
[0039]另外，拍摄单元120被设置为镜头(未图示)的光轴P(参照图7(a))相对于水平面以俯角e (参照图7(a))朝下，能够对设置了室内机100的室内进行适当拍摄。
[0040]通过图2所示的鼓风机103的旋转，经由空气吸入口 107以及过滤器108送入室内空气，通过室内热交换器102进行热交换后的空气被导向球状风路109a。进而，被导向球状风路109a的空气，通过左右风向板104以及上下风向板105调整风向，从空气出口 109b被送至外部，对室内进行空调。
[0041]图3是包含空气调节器的控制单元在内的构成图。控制单元130根据从拍摄单元120被输入的图像信息、从各种传感器(未图示)被输入的传感器信号等，对空气调节器A的动作进行统一控制。
[0042]存储单兀140 包含例如 ROM (Read Only Memory,只读存储器)、RAM (Random AccessMemory,随机存储器)等而构成。并且，ROM中保存的程序通过控制单元130的CPU (CentralProcessing Unit)被读出后在RAM中展开,执行各种处理。
[0043]鼓风机驱动部103a是根据来自控制单元130的指令，以规定的旋转速度使鼓风机103旋转的电动机。左右风向板驱动部104a是根据来自控制单元130的指令使左右风向板104(图2参照)向左右方向转动的电动机。上下风向板驱动部105a是根据来自控制单元130的指令使上下风向板105(图2参照)向上下方向转动的电动机。
[0044]此外，作为由控制单元130控制的对象，有使拍摄单元120向左右方向转动的拍摄单元驱动部(未图示)、对压缩机(未图示)进行驱动的电动机(未图示)、以及显示运转状态的显示灯(未图示)等。
[0045]<控制单元的构成>
[0046]如图3所示，控制单元130具备:人体检测部131、座标变换部132、移动距离计算部133、活动量计算部134、移动轨迹估计部135、体感温度估计部136、和驱动控制部137。
[0047]人体检测部131基于从拍摄单元120按每规定时间输入的图像信息对人体的位置进行检测，将其检测结果输出给座标变换部132。其中，上述的检测结果包含:所检测的各个人体的脸部中心的座标(画面上的座标)、以及脸部大小(画面上的纵向长度)。
[0048]座标变换部132针对上述的人体的检测结果，从由摄像画面的象素数确定的画面上的座标系向实际空间的座标系变换，并输出至移动距离计算部133。其中，从座标变换部132向移动距离计算部133输出的信息中包含人体中心的X、Y、Z座标的值。[0049]移动距离计算部133针对根据从座标变换部132被输入的各人体的位置、和过去(例如，I秒前)计算出的人体的位置所设想的所有组合，计算移动速度，并分别附加识别符号后输出给活动量计算部134。
[0050]活动量计算部134基于通过移动距离计算部133计算的各移动距离计算活动量。另外，所谓“活动量”是指人体的每单位表面积的代谢量[W/m2]，与人体的移动速度处于正的相互关系。活动量计算部134，将所计算出的活动量与上述的识别符号关联对应，并输出至移动轨迹估计部135以及体感温度估计部136。
[0051]移动轨迹估计部135，针对根据由人体检测部131本次检测出的人体的位置、和过去检测出的人体位置所设想的组合，比较与各个组合对应的活动量，基于该比较结果估计人体的移动轨迹。
[0052]然后，移动轨迹估计部135使估计出的移动轨迹反映于各人体的活动量中，将该活动量与各人体的当前位置关联对应，并输出至驱动控制部137。
[0053]体感温度估计部136，基于从活动量计算部134被输入的信息、和从各种传感器被输入的传感器信号，估计体感温度的平均值，并输出至驱动控制部137。其中，体感温度的平均值是对空调室内的各室内所在人员的体感温度进行平均的所得值。
[0054]另外，与上述的各种传感器信号对应的信息，是例如由室内温度传感器(未图示)检测的室 内温度、由湿度传感器(未图示)检测的室内湿度。
[0055]驱动控制部137，基于从移动轨迹估计部135被输入的信息(即，空调室内的活动量的分布)、和从体感温度估计部136被输入的体感温度的平均值、以及上述的传感器信号，对空调控制的参数进行变更。
[0056]另外，所谓“空调控制的参数”，包含鼓风机103的旋转速度、左右风向板104的转动角度、以及上下风向板105的转动角度。如图3所示，根据从驱动控制部137被输入的指令信号，鼓风机驱动部103a、左右风向板驱动部104a、以及上下风向板驱动部105a分别进行驱动。
[0057]<关于摄像区域>
[0058]图4(a)是由拍摄单元拍摄的上下方向的摄像区域的说明图(侧视图)。如图4(a)所示，将通过拍摄单元120所具有的镜头(未图示)的焦点120a，并与设置室内机100的壁面W垂直的直线(室内一侧为正)作为Z轴。另外，将从室内机100的背面至镜头的焦点120a为止的距离作为Ad。
[0059]另外，通过位于与镜头的焦点120a相比向后位于距离A d的原点0，并与水平面垂直的直线(室内机100的下侧为正)作为Y轴。
[0060]拍摄单元120按照镜头的光轴从水平面以俯角e (参照图7(a))朝下的方式设置。另外，侧视展开为扇形的拍摄单元120在视野的上端与上述的Z轴大致一致。
[0061]本实施方式中，采用通过镜头(未图示)的焦点120a的水平面、和通过焦点120a并且相对于水平面具有规定的倾斜度的四个虚设平面al、a2、a3、a4、a5，将摄像区域沿上下方向进行5分割。
[0062]即，将水平面和虚设平面al所夹持的区域作为Al，将虚设平面an和虚设平面a(n+l)所夹持的区域作为A(n+1)(其中，n = 1、…、4)。
[0063]另外，上述的区域Al、…、A5在根据人体的检测结果等由驱动控制部137控制上下风向板105的角度时采用。
[0064]图4(b)是由拍摄单元拍摄的左右方向的摄像区域的说明图(俯视图)。另外，在图4(b)中，省略室内机100。
[0065]将通过上述的原点0，并与Y轴以及Z轴垂直的直线(面向室内机100的左侧为正)作为X轴。
[0066]拍摄单元120的视角是例如俯视下的60°。控制单元130通过对上述的拍摄单元驱动部(未图示)进行驱动，从而使拍摄单元120绕转动轴(未图示)在左右方向上往返运动。即，控制单元130按每个规定时间(例如，30秒)依左一中央一右一中央一左一…的顺序使拍摄单兀120往返运动。
[0067]在本实施方式中，采用相对于与X轴垂直、且包含Z轴的平面具有规定的倾斜度的10个虚拟平面bl、…、bio将摄像区域在左右方向上进行10分割。即，将虚拟平面b(n-l)与虚拟平面b(n)所夹持的区域作为Bn(其中n= 1、…、10)。
[0068]另外，区域B1、…、BlO在根据人体的检测结果由驱动控制部137对左右风向板104的角度进行控制时采用。
[0069]关于在俯视下呈扇形展开的区域B1、…、B10，各个扇形的中心角0 2是例如15°。
[0070]如图4(b)所示，左区域由区域B1、…、B4构成。所谓该左区域，是指由拍摄单元120拍摄的三个区域中、面向室内机100处于左侧的区域。另外，区域B1、…、B4的中心角
02的总计(15° X4 = 60° )与拍摄单元120的视野角相等。
[0071]中央区域由区域B4、…、B7构成。所谓该中央区域，是指由拍摄单元120拍摄的三个区域中、位于中央的区域。其中，区域B4既属于左区域，也属于中央区域。这样，通过将位于左区域的右端的区域B4、和位于中央区域的左端的区域B4设为共用，从而防止人体的漏检测等。
[0072]右区域由区域B7、…、BlO构成。因与上述的区域B4同样的原因，区域B7按照既属于中央区域，也属于右区域的方式设定。
[0073]通过由拍摄单元120依左区域一中央区域一右区域(或者相反的顺序)的顺序依次进打拍摄，从而能够在空调室内拍摄俯视下角度9 1(例如，150° )的区域。
[0074]其中，由在上述的上下方向上相连的区域Al、…、A5、和在左右方向上相连的区域B1、…、B10，将空调室内虚拟地分割为50( = 5X10)个区域。控制单元130根据这些50个区域中的活动量的分布，对左右风向板104以及上下风向板105的角度进行调整。
[0075]<空调控制处理的概要>
[0076]图5是表示控制单元执行的空调控制处理的概要的说明图。图5所示的时刻t0是基于人体检测的空调控制的开始时刻。另外，图5按照时间从左向右推移的方式记载。
[0077]如上述，控制单元130，通过使拍摄单元120往返运动，从而依左区域一中央区域—右区域一中央区域一左区域一…的顺序依次对空调室内进行拍摄(参照摄像区域Gl)。
[0078]当在时刻t0开始空调控制时，控制单元130按例如每I秒对左区域(区域B1、…、B4:参照图4(b))进行30次拍摄。然后，采用该拍摄结果计算左区域的室内所在人员的人数、位置、以及活动量，并保存于存储单元140中(区域判定a Il:参照符号G2)。
[0079]接着，在时刻tl，控制单元130使拍摄单元120向右转动，按例如每I秒对中央区域(区域B4、…、B7:参照图4(b))进行30次拍摄。然后，采用该摄像结果对中央区域的室内所在人员的人数、位置、以及活动量进行计算，并保存于存储单元140中(区间判定a 1M:参照符号G2)。
[0080]接着，在时刻t2，控制单元130使拍摄单元120进一步向右向转动，按例如每I秒对右区域(区域B7、…、B10:参照图4(b))进行30次拍摄，计算右区域的室内所在人员的人数、位置、以及活动量，并保存于存储单元140中(区间判定a Ie:参照符号G2)。
[0081]按照这样，控制单元130使拍摄单元120向右转动来对左?中央?右区域依次进行拍摄，采用通过拍摄所获取的图像信息计算在各区域存在的人体的活动量等(第一次的拍摄:参照符号G3)。
[0082]另外，控制单元130从存储单元140中读出针对左?中央?右区域的各个区域计算出的室内所在人员的人数、位置、以及活动量，并计算在空调室内存在的所有室内所在人员的人数、位置、以及活动量(最终判定(61:参照符号G4)。另外，关于人体检测处理等的详细情况后述。
[0083]进而，控制单元130，使左右风向板104以及上下风向板105最大幅度地转动直至第一次检测处理结束为止，(参照符号G6，G7)。
[0084]当第一次拍摄(左?中央?右区域)结束时，控制单元130根据所检测的室内所在人员的人数使显示灯(未图示)点亮(参照符号G5)。例如，控制单元130，针对在室内机100的规定位置配置的三个显示灯(未图示)，在室内所在人员为I人的情况下使其中的一个显示灯点亮，在室内所在人员为2~3人的情况下，使其中的两个显示灯点亮，在室内所在人员为4人以上的情况下，使其中的3个显示灯点亮。
[0085]从而，用户(即室内所在人员)能够容易确认控制单元130适当地检测室内所在人员。
[0086]进而，控制单元130根据第一次的处理结果对在控制左右风向板104 (参照符号G6)、以及上下风向板105(参照符号G7)时的参数进行更新，对各自的风向进行控制。另外，虽然图5中进行了省略，但控制单元130根据第一次的处理结果还对鼓风机103的旋转速度进行控制。
[0087]然后，控制单元130 —边进行与第一次的人体检测处理相应的风向控制，一边在时刻t3~t5执行第二次的人体检测处理。在进行第二次的人体检测处理时，控制单元130使拍摄单元120向左转动，对右?中央?左区域依次进行拍摄(参照符号G3)。
[0088]在此，第二次的最初拍摄的右区域的图像信息，直接采用第一次拍摄的右区域的图像信息(30张图像)。由此，能够一边使拍摄单元120往返运动，一边连续且顺畅地对空调室内进行拍摄。
[0089]采用第二次以后的拍摄(右?中央?左区域)的结果的空调控制，与进行上述的第一次拍摄的情况相同。按照这样，控制单元130依次获取右?中央?左区域的图像信息来执行人体检测处理，并使其检测结果反映于空调控制中。
[0090]<采用人体检测结果的空调控制处理>
[0091]图6是表示控制单元进行的处理的流程的流程图。另外，图6的处理通过例如由用户选择进行人体检测的运转模式，并从遥控器Re向室内机100的遥控器接收部Q(图1参照)输入规定的指令信号而开始的。
[0092]另外，图6所示的“开始”时，对应于上述的图5所示的时刻t0，拍摄单元120调整为拍摄空调室内的左区域的朝向。
[0093]在步骤SlOl中，控制单元130将n的值设定为I (n = I)，并保存于存储单元140中。其中，n的值在每次从拍摄单元120输入图像信息时逐渐递增(Slll)。
[0094]在步骤S102中，控制单元130从拍摄单元120受理图像信息的输入。从拍摄单元120被输入的图像信息是例如被A/D转换的数字信号。该图像信息包含:对像素进行确定的象素数(纵向?横向)、和像素值。
[0095]在步骤S103中，控制单元130根据从拍摄单元120被输入的图像信息，对在空调室内存在的室内所在人员的人数以及位置进行检测。
[0096]控制单元130，首先采用从拍摄单元120被输入的图像信息，对人体的头部以及肩部进行检测。该检测处理通过例如边缘提取处理以及模式匹配来执行。
[0097]接着，控制单元130按所检测出的每个人体计算脸部中心的位置，并且计算头部大小(纵向长度)D0。然后，控制单元130将上述计算结果与检测时的时刻信息以及规定的识别信息关联对应地保存于存储单元140中。
[0098]另外，控制单元130将检测出的人体数(即人数)与检测时的时刻信息关联对应地保存于存储单元140中。
[0099]接着，在图6的步骤S104中控制单元130执行座标变换处理。
[0100]图7(a)是表示光轴P与垂直面S之间的关系的说明图。如图7(a)所示，拍摄单元120的光轴P相对于水平面具有俯角e。垂直面S是与光轴P垂直并且通过室内所在人员的脸部中心的虚拟平面。距离L是拍摄单元120所具有的镜头(未图示)的焦点120a与室内所在人员的脸部中心之间的距离。
`[0101]另外，如上述，设置室内机100的壁面W和镜头的焦点120a之间的距离是Ad。
[0102]图7(b)是表示在图像面拍摄的图像、和在实际空间存在的室内所在人员之间的关系的说明图。如图7(b)所示的图像面R是拍摄单元120所具有的多个光接收元件(未图示)的平面。与计算出的头部大小DO对应的纵向视场角Yy由以下所示的(数式I)表示。其中，角度Py[deg/pixel]是平均每个象素的视场角(y方向)的平均值，是已知的值。
[0103]【数I】
[0104]y y = DO ?…(数式 I)
[0105]于是，若将脸部的纵向长度的平均值设为Dl [m](已知的值)，则从镜头(未图示)的焦点120a至脸部中心为止的距离L[m]由以下所示的(数式2)表示。如上述,俯角e是镜头的光轴与水平面之间所呈的角度。
[0106]【数2】
L_ D\ ? cos c
[0107](Vr/Y..(数式 2)
2 tan -v/
\ )
[0108]图7(c)是表示从镜头的焦点至脸部中心为止的距离L、与视场角8x’ Sy之间的关系的说明图。
[0109]若将从图像面R的中心至图像上的脸部中心为止的X方向、Y方向的视场角分别设为8x’ S y，则其分别由以下所示的(数式3)、(数式4)表示。在此，x。，y。是图像内的人体中心的位置(图像内的X座标、Y座标)。另外，Tx[pixel]是摄像画面的横向尺寸，Ty[pixel]是摄像画面的纵向尺寸，分别为公知的值。
[0110]【数3】
【权利要求】
1.一种空气调节器，其特征在于，具备: 拍摄单元，其对设置有室内机的室内进行拍摄； 人体检测单元，其基于从上述拍摄单元按每规定时间被输入的图像信息，检测人体的位置； 移动轨迹估计单元，其针对由上述人体检测单元本次检测出的一个或者多个人体的位置、和过去检测出的一个或者多个人体的位置之间的所设想的组合，比较与各个所述组合相对应的移动距离或者活动量，基于该比较的结果来估计人体的移动轨迹；和 空调控制变更单元，其根据通过上述移动轨迹估计单元估计的移动轨迹，对空调控制进行变更。
2.根据权利要求1所述的空气调节器，其特征在于， 上述移动轨迹估计单元，通过按本次检测出的一个或者多个人体的每一个依次确定本次检测出的人体的位置和过去检测出的一个或者多个人体的位置之间的所设想的上述组合中、对应的移动距离或者活动量最小的组合，从而估计上述移动轨迹。
3.根据权利要求1所述的空气调节器，其特征在于， 上述移动轨迹估计单元，在估计上述移动轨迹时，将上述移动距离为规定值以上的组合从移动轨迹的估计对象中去掉。
4.根据权利要求1所述的空气调节器，其特征在于， 上述移动轨迹估计单元，在估计上述移动轨迹时，针对上述过去检测出的一个或者多个人体，从至过去的上述检测时为止的活动量小的人体起依次估计移动轨迹。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的空气调节器，其特征在于， 上述空调控制变更单元，根据通过上述移动轨迹估计单元所估计的移动轨迹，对鼓风机的转速、左右风向板的角度以及上下风向板的角度中的至少一个进行变更。
【文档编号】F24F1/00GK103673090SQ201310058766
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年2月25日 优先权日:2012年9月3日
【发明者】粟野真和, 能登谷义明, 饭塚义典, 松岛秀行, 上田贵郎 申请人:日立空调·家用电器株式会社