阅读说明：本技术 运动体检测装置 (Moving body detection device ) 是由 佐藤宁 于 2020-03-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种运动体检测装置,根据红外线传感器和多普勒传感器双方的检测结果来检测运动体的移动。该运动体检测装置具备检测温度变化的红外线传感器(110)、检测对象物的移动的多普勒传感器(111)、根据红外线传感器(110)以及多普勒传感器(111)的检测结果来检测运动体的移动的检测部(12),检测部(12)在通过红外线传感器(110)检测到的信号和通过多普勒传感器(111)检测到的信号之间有相关性时判断为检测到运动体的移动。(The invention provides a moving body detection device, which detects the movement of a moving body according to the detection results of an infrared sensor and a Doppler sensor. The moving body detection device is provided with an infrared sensor (110) for detecting temperature changes, a Doppler sensor (111) for detecting the movement of an object, and a detection unit (12) for detecting the movement of a moving body according to the detection results of the infrared sensor (110) and the Doppler sensor (111), wherein the detection unit (12) judges that the movement of the moving body is detected when there is a correlation between a signal detected by the infrared sensor (110) and a signal detected by the Doppler sensor (111).)

运动体检测装置

技术领域

本发明涉及将红外线传感器和多普勒传感器组合的运动体检测装置。

背景技术

在办公室中设置的安保系统中广泛地使用红外线传感器(IR传感器：InfraredSensor)。红外线传感器接收来自被检测对象的红外线并转换为电信号，在深夜的办公室中检测出由于人的进入等引起的温度变化，由此用于作为安保的人感应器。特别是在人感应器的情况下，检测红外线能量的变化的热电型红外线传感器比较有效，利用电介质的极化根据温度变化而变化的热电效应。热电体通常不会通过吸附在表面的离子来观测极化，但是通过施加温度变化，极化发生变化，并该变化能够检测为电压。即，能够检测温度变化。

但是，虽然红外线传感器是廉价且非常方便使用的传感器，却也会检测到例如在冷却复印机时放出的热造成的温度变化等，因此在深夜没有人的办公室进行复印机的冷却处理时，会有错误检测到有人进入而对安保系统进行反应的问题。

另一方面，例如在专利文献1-3公开了通过组合多个传感器来提高检测精度的技术。专利文献1所示的技术具有多个成像装置例如2台成像装置，成像装置具备分别检测附近有无人体的人体检测部，存储保持基于人体检测部检测出的人体检测结果的信息，根据该存储保持的信息来管理成像装置附近的人的动向。并且，公开了人体检测部由图像输入单元、温度传感器、红外线传感器、超声波传感器、激光多普勒传感器、声音采集麦克风、压力传感器、操作面板的触摸传感器、认证装置、用户携带的电子标签和使用了移动终端的近距离通信的任意一个或多个组合构成。

专利文献2所示的技术中的管理系统具备检测从管理区域内的ID标签发送的识别符的个人确定传感器、拍摄管理区域内的摄像机、经由网络与个人确定传感器以及摄像机连接的服务器，服务器具备：存储部，其存储将所登记的个人名称和识别符连接起来的主体(master)；通信部，其从个人确定传感器取得识别符并且从摄像机取得影像数据；以及处理部，其从主体确定与所取得的识别符连接的个人名称，并将所确定的个人名称与所取得的影像数据关联。并且，还具备检测管理区域内有人或人进入了上述管理区域内的辅助传感器，该辅助传感器由运动传感器、红外线传感器、声音传感器、门开关传感器、照度传感器、二氧化碳浓度感器、多普勒传感器、脸识别传感器、人体识别传感器、毯式传感器(matsensor)组成的组中的一个或两个以上的传感器构成。

另外，专利文献3中记载了通过使用微波多普勒传感器来检测红外线传感器是否被人遮盖。

但是，专利文献1以及2中公开了从包括红外线传感器和多普勒传感器的多个传感器中组合使用多个传感器的情况，具体地说是仅记载了组合，但是对各个传感器相互的关联性和处理并没有记载。

另外，专利文献3中虽然记载了使用多普勒传感器正确地判断红外线传感器是否被遮盖的情况，但是没有记载根据红外线传感器以及多普勒传感器双方的测量结果检测运动体的移动状态的处理。

专利文献

专利文献1：日本特开2018-144424号公报

专利文献2：日本特开2018-133709号公报

专利文献3：日本特开2002-540410号公报

发明内容

本发明提供一种运动体检测装置，根据红外线传感器和使用了基于电波的多普勒效应的多普勒传感器双方的检测结果来检测运动体的移动。

本发明的运动体检测装置具备检测温度变化的红外线传感器、检测对象物的移动的多普勒传感器、根据上述红外线传感器以及上述多普勒传感器的检测结果来检测运动体的移动的检测单元。

这样，在本发明的运动体检测装置中，具备检测温度变化的红外线传感器、检测对象物的移动的多普勒传感器、根据上述红外线传感器以及上述多普勒传感器的检测结果来检测运动体的移动的检测单元，因此例如在人移动的情况下，红外线传感器检测伴随该移动的温度变化，并且多普勒传感器也检测该人的移动。即，在复印机等进行散热的情况下，即使红外线传感器检测出温度变化，多普勒传感器也没有检测出人的移动，由此获得能够消除错误检测的效果。相反，多普勒传感器使用电波，因此会有信号穿过墙壁而检测出外部没有关系的移运动体的移动的情况，但是红外线传感器没有检测出内部的温度变化，因此此时也能够消除错误检测。

本发明的运动体检测装置中，上述检测单元在通过上述红外线传感器检测出的信号和通过上述多普勒传感器检测出的信号之间有相关性时判断为检测到上述运动体的移动。

这样，在本发明的运动体检测装置中，上述检测单元在通过上述红外线传感器检测出的信号和通过上述多普勒传感器检测出的信号之间有相关性时判断为检测到上述运动体的移动，因此获得了每个传感器检测伴随人的移动的共通的移动状态而能够实现准确的感知的效果。

本发明的运动体检测装置中，上述检测单元在通过上述红外线传感器检测出的信号和通过上述多普勒传感器检测出的信号之间的乘法运算结果满足预定阈值的条件时判断为检测出上述运动体的移动。

这样，在本发明的运动体检测装置中，上述检测单元在通过上述红外线传感器检测出的信号和通过上述多普勒传感器检测出的信号之间的乘法运算结果满足预定阈值的条件时判断为检测出上述运动体的移动，因此达到以下效果：能够在只有一方传感器检测出信号时设为未检测，而只有在两个传感器检测到信号时设为检测，从而能够消除错误检测而准确地进行感知。

本发明的运动体检测装置将上述检测单元设为自适应滤波器。

这样，在本发明的运动体检测装置中，将上述检测单元设为自适应滤波器，因此即使是在红外线传感器和多普勒传感器之间产生了检测的定时偏差时，也达到能够通过自适应滤波器使每个检测信号同步而实现准确感测的效果。即，传感器的位置和检测对象物之间的距离越大则越会产生因每个传感器的信号的传输速度的差造成的检测定时的偏差，但是通过使用自适应滤波器能够在校正了该偏差的状态下进行检测处理。

本发明的运动体检测装置具备检测预定范围内的状态变化的光传感器，上述检测单元根据上述红外线传感器、上述多普勒传感器以及上述光传感器的检测结果来检测上述预定范围内有没有人。

这样，在本发明的运动体检测装置中具备检测预定范围内的状态变化的光传感器，上述检测单元根据上述红外线传感器、上述多普勒传感器以及上述光传感器的检测结果来检测上述预定范围内有没有人，因此通过在必要的范围内设定光传感器的检测范围，不会错误检测该范围外的状态变化，而达到能够高精度地检测运动体的效果。

本发明的运动体检测装置中，由上述检测单元输出各个传感器检测到的各个检测信息和/或各个传感器同时检测到的所有检测信息。

这样，在本发明的运动体检测装置中，上述检测单元输出各个传感器检测到的各个检测信息和/或各个传感器同时检测到的所有检测信息，因此会达到如上述那样高精度地进行运动体的检测，并且能够根据各个传感器的测量结果来推定并掌握在成为检测对象的范围内会引起怎样的状态变化的效果。

附图说明

图1是表示第一实施方式的运动体检测装置的结构的功能框图。

图2是第一实施方式的运动体检测装置的电路框图。

图3表示第一实施方式的红外线传感器的波形的一例。

图4表示第一实施方式的多普勒传感器的波形的一例。

图5表示第一实施方式的检测处理结果的波形。

图6是第二实施方式的运动体检测装置的电路框图。

图7是表示第三实施方式的运动体检测装置的结构的功能框图。

图8是表示第三实施方式的运动体检测装置的电路结构的第一图。

图9是表示第三实施方式的运动体检测装置的电路结构的第二图。

附图标记的说明

1：运动体检测装置、10：温度变化检测部、11：移动检测部、12：检测部、13：输出控制部、71：第一移动检测部、72：第二移动检测部、73：光传感器、91：FIR滤波器、110：红外线传感器、111：多普勒传感器、112：自适应滤波器。

具体实施方式

(本发明的第一实施方式)

使用图1至图5来说明本实施方式的运动体检测装置。本实施方式的运动体检测装置例如被用于安保，能够高精度地检测出在深夜的办公室或建筑物内是否有可疑人员等。

图1是表示本实施方式的运动体检测装置的结构的功能框图。运动体检测装置1具备响应对象物的温度变化而进行检测的温度变化检测部10、检测对象物的移动的移动检测部11、根据温度变化检测部10以及移动检测部11的检测结果来检测运动体的移动的检测部12以及输出检测部12的检测结果的输出控制部13。

温度变化检测部10能够使用例如响应对象物的温度变化的红外线传感器(例如IR传感器那样的热释电红外线传感器)。热释电红外线传感器根据温度变化而使晶体极化，并检测由于该极化而产生的电极间的电流。即，能够检测来自对象物的红外线而测量温度变化。本实施方式的红外线传感器110为，例如具备2个温度元件，检测各温度元件的差值来检测温度变化。

移动检测部11是例如使用了基于电波的多普勒效应的多普勒传感器111，根据所发射的信号的频率和接收到的信号的频率之间的差值来检测对象物的移动。这里所使用的信号的波长能够使用毫米波或微波。

图2是本实施方式的运动体检测装置的电路框图。这里，表示检测温度变化的红外线传感器110和检测对象物的移动的多普勒传感器111之间的检测速度(定时)没有偏差，能够在几乎相同的定时进行检测时的电路框图。更具体地说，在例如对象物的移动速度慢时或对象物在接近各传感器的位置移动时能够非常高性能地检测出对象物。

图2中，成为将红外线传感器110和多普勒传感器111的检测结果进行乘法运算，并且只有在其结果超过预定阈值时检测出运动体的电路结构。使用图3至图5进行具体说明。图3表示红外线传感器110的波形的一例。图4表示多普勒传感器111的波形的一例。图5表示检测部12的检测处理的波形。这里，示意地表示假设手左右慢慢摆动时每个传感器的检测结果并进行说明。图3的(A)中，当手左右摆动时，红外线传感器110的温度元件能够得到图3的(B)所示的波形。即，在检测到手的瞬间，由于体温而温度变高，随着手接近传感器而空气流动使温度稍微下降，随着手的离开温度急剧变低。在本实施方式中，红外线传感器110如上所述那样是具备2个温度元件的结构，因此只检测出温度元件间的变化(微分)。即，随着温度变化检测到图3的(C)所示的波形。

图4中，当与图3的情况同样地，手左右慢慢摆动时，如图4的(B)所示那样，检测出随着图4的(A)的手的移动的变化。这里，多普勒传感器111检测出微分，因此如图4的(B)所示检测出运动开始的瞬间和停止的瞬间的变化。

如图2所示，将红外线传感器110(图3的(C))的检测波形和多普勒传感器111(图4的(B))的检测波形相乘并与阈值进行比较处理。即，比较图5所示的相乘后得到的波形和阈值，当检测到比阈值大的值时检测出运动体的移动。

检测出的结果通过输出控制部13被输出(例如影像、字符、声音、光、这些的组合)而通知给监视者。监视者根据输出结果怀疑可疑人员的进入的可能性并立刻能够去确认。

另外，虽然在图1至图5中未图示，但是具备一种学习单元，其在不管红外线传感器110和多普勒传感器111之间的乘法运算结果超过预定阈值而被检测出，而错误检测的情况下，储存这些信息并进行学习。即，在设置了本实施方式的运动体检测装置的初期阶段，包括错误检测在内来扩大检测范围地进行设定，随着信息的储存而缩小检测范围来提高精度。另外也可以在设置前进行了某种程度学习的状态下来提供。

另外，输出控制装置13可以只有在红外线传感器110和多普勒传感器111之间的乘法运算结果超过预定阈值的情况下输出检测结果，也可以始终输出每个传感器的检测结果。此时，如果检测出超过阈值的信号则输出紧急性高的信息作为警告信息，在只有任意一个传感器检测到时可以仅作为检测信息记录到内部存储器或硬盘中或输出给显示器或外部存储器等。即使在只有任意一个传感器检测到的情况下也记录或输出，由此能够某种程度地掌握办公室内和办公室外的情况，对日后进行验证的情况等非常有用。

进一步，图3至图5所示的波形是为了容易理解而示意地例示的波形，与实际的波形不同。

这样，在本实施方式的运动体检测装置中，例如在人运动的情况下，红外线传感器110能够检测温度变化并且多普勒传感器能够检测人的移动，当复印机等散热时，即使红外线传感器110检测出温度变化而多普勒传感器也没有检测出人的移动，由此能够消除错误检测。

(本发明的第二实施方式)

使用图6说明本实施方式的运动体检测装置。本实施方式的运动体检测装置扩大了上述第一实施方式的运动体检测装置的功能，即使在红外线传感器110和多普勒传感器111的检测定时不一致的情况下，也会根据各传感器的相关关系来检测运动体的移动。另外，在本实施方式中省略与上述第一实施方式重复的说明。

在上述第一实施方式的图2至图5中，将手慢慢摆动的情况，即各传感器几乎同步地进行温度变化的检测以及运动体移动的检测的情况作为具体例进行了说明，但是在运动体的移动速度非常快的情况下和成为对象的运动体存在于远离传感器的位置的情况下，受到热会残留在空气中，或信号的传送速度慢等的影响，会有红外线传感器110的反应变慢的情况。这种情况下，在即使进行图2所示的乘法运算，定时也会大幅偏离的情况下，会有不能够检测对象物的可能性。因此，在本实施方式中，通过使用图6所示的自适应滤波器，即使红外线传感器110和多普勒传感器111没有完全同步，如果有相关关系也作为运动体进行检测。

图6是本实施方式的运动体检测装置的电路框图。在本实施方式中，即使在红外线传感器110和多普勒传感器111的实际检测定时有偏差时，如果有相关性则也作为同步的信息而检测，通过自适应滤波器调整多普勒传感器111的检测结果，由此使得与红外线传感器110同步后进行与阈值的比较。如图6所示，将通过红外线传感器110检测到的检测信号与通过了自适应滤波器112(例如LMS滤波器)的多普勒传感器111的检测信号之间的差值反馈给自适应滤波器112并运算自适应滤波器的系数。然后，将红外线传感器110的检测信号和通过了自适应滤波器112的多普勒传感器111的检测信号相乘，比较预定的阈值。

适当地运算自适应滤波器的系数，由此自适应滤波器112作为延迟多普勒传感器111的检测信号的延迟电路发挥功能，当各传感器的检测信号有相关性时能够完全同步。同步后与上述第一实施方式的情况同样，将各信号相乘并和阈值比较由此能够检测对象物。

另外，在自适应滤波器以外也可以使用例如高速傅立叶转换(FFT)和逆傅立叶转换(逆FFT)来运算红外线传感器110和多普勒传感器111的检测信号的相关性。

这样，在本实施方式的运动体检测装置中，使用自适应滤波器进行检测处理，因此即使在红外线传感器110和多普勒传感器111之间产生进行检测的定时的偏差时，也能够通过自适应滤波器112使各检测信号同步而实现准确的感知。具体地说，传感器的位置与对象物之间的距离越大越会产生由于各传感器的信号的传输速度的差造成的检测定时的偏差，但是通过使用自适应滤波器112能够在校正了该偏差的状态下进行检测处理。

(本发明的第三实施方式)

使用图7至图9说明本实施方式的运动体检测装置。本实施方式的运动体检测装置扩大了上述各个实施方式的运动体检测装置的功能，除了红外线传感器110和多普勒传感器111外，还具备光传感器，由此限定检测区域。另外，在本实施方式中省略与上述第一实施方式重复的说明。

图7是表示本实施方式的运动体检测装置的结构的功能框图。图7中，与第一实施方式的图1不同的是，除了具备移动检测部11(图7中为了区别将名称设为第一移动检测部71)，还具备第二移动检测部72。第一移动检测部71与第一实施方式同样由多普勒传感器111构成，第二移动检测部72由光传感器73构成。光传感器73指向性非常强，因此能够缩小预定范围来检测对象物。

具体地说，例如在要只监视办公室内的特定区域时，在要只检测预定高度以上的运动体时(例如在不检测动物那样的小的运动体而只检测出人站着那样的高度的运动体时)，在只检测预定高度以下的运动体时，在只检测在美术馆等接近贵重物品的周围运动体时等，能够缩小范围来进行检测。

图8以及图9是表示本实施方式的运动体检测装置的电路结构的图，图8是表示对第一实施方式的图2的结构增加了光传感器的结构的图，图9是表示对第二实施方式的图6的结构增加了光传感器的结构的图。图8中，除了红外线传感器110以及多普勒传感器111的检测信号，还增加光传感器73的检测信号并进行乘法运算，并与阈值进行比较，由此能够缩小到光传感器73的检测范围来检测运动体。

另外，图9中，红外线传感器110以及多普勒传感器111的运算与第二实施方式的图6的情况相同，但是还增加通过了FIR滤波器91的光传感器73的检测信号并进行乘法运算，并与阈值比较。使用电波的多普勒传感器111和光传感器73的信号速度相同，因此针对相同对象物的检测信号是同步的。即，将对FIR滤波器91设定通过自适应滤波器112计算出的系数，由此能够使光传感器73的检测信号与红外线传感器110的检测信号同步，即使在红外线传感器110的检测定时与多普勒传感器111或光传感器73偏离的情况下也能够准确地检测对象物。另外，可以用自适应滤波器代替FIR滤波器91。

这样，在本实施方式的运动体检测装置中，通过使用光传感器能够限定检测的区域，因此检测出例如过度接近美术品这样的贵重品的人，能够实现对在周围间隔距离进行参观的人没有响应的情况下的环境所对应的运动体的检测。

另外，当可检测的所有范围中成为必要的检测对象区域有多个时，关于光传感器分别按照各检侧对象区域对应地进行设置，关于红外线传感器110以及多普勒传感器111在所有范围共同地分别各配置一个。即，可以一边通过红外线传感器110以及多普勒传感器111检测可检测的整个范围，一边通过光传感器缩小到检测对象区域来进行处理。

另外，在上述各个实施方式中，通过红外线传感器110以及多普勒传感器111检测运动体的移动，但是也可以感知并检测生物体的呼吸。即，通过红外线传感器110检测伴随呼吸的温度变化(通过呼气产生的温度变化和通过吸气产生的温度变化)，并且通过多普勒传感器111检测伴随呼吸的胸部和腹部的运动，由此当这些有相关性时能够检测出进行呼吸的生命体。进一步，可以通过感知呼吸来监视例如住院患者的突发状况等。