JP6930331B2 - 移動方向特定方法、及び感圧センサ装置 - Google Patents

Description

本発明は移動方向特定方法、及び感圧センサ装置に関し、特に複数の検出セルがマトリックス状に配置されたセンサパネルを用いて人の移動方向を特定する移動方向特定方法、及び感圧センサ装置に関する。

近年、圧力を検出する複数の検出セルがマトリックス状に配置された感圧センサ装置が様々な分野で用いられている。例えば、感圧センサ装置を床に設置することで、感圧センサ装置の上を通過する人の人数や移動方向などを把握することができる。

特許文献１には、建築物の各区画に存在する実際の人数を随時計測することができ、かつ誤差が生じにくい計測システムに関する技術が開示されている。特許文献１に開示されている計測システムは、建築物の区画の出入り口床面に設置され、床面上を通過する歩行者の通過方向と人数とを検知可能に複数の感圧素子が面状に配置された感圧センサーと、区画内における人間の存在非存在を検知可能に設置された赤外線センサーと、感圧センサーと赤外線センサーとからの情報を用いて、区画内の人数を演算する制御手段とを備える。

特開２０１２−７９１４０号公報

特許文献１に開示されている技術では、感圧素子が面状に配置された感圧センサを用いて、床面上を通過する歩行者の通過方向と人数とを求めている。ここで、特許文献１に開示されている技術では、建築物の各区画に存在する実際の人数を随時計測することを目的としているため、感圧センサは建築物の区画の出入り口床面に設置される。そして、人の移動方向（区画への出入りの方向）を特定する際、靴片足分で人の移動方向を特定している。

人の区画への出入りの方向を特定する場合は、靴片足分で人の移動方向を特定しても正確に人の移動方向を特定することができる。しかしながら、人の様々な移動方向を正確に特定するためには、靴片足分の情報では不十分である。

上記課題に鑑み本発明の目的は、人の移動方向を正確に特定することが可能な移動方向特定方法、及び感圧センサ装置を提供することである。

本発明の一態様にかかる移動方向特定方法は、圧力を検出する複数の検出セルが行方向及び列方向にマトリックス状に配置されたセンサパネルを用いて人の移動方向を特定する移動方向特定方法であって、前記複数の検出セルが圧力を検出した場合、前記複数の検出セルが圧力を検出した第１の検出領域が人の第１の足に対応するか否かを判定する第１のステップと、前記第１のステップにおいて前記第１の検出領域が前記第１の足に対応すると判定された場合、前記第１の検出領域における前記圧力を検出した検出セルの中心点の経時的な移動方向に基づいて前記第１の足の接地方向を決定する第２のステップと、前記第１の検出領域とは異なる領域であって、当該第１の検出領域を基準として所定の範囲内において前記複数の検出セルが圧力を検出した場合、前記複数の検出セルが圧力を検出した第２の検出領域が前記人の第２の足に対応するか否かを判定する第３のステップと、前記第３のステップにおいて前記第２の検出領域が前記第２の足に対応すると判定された場合、前記第２の検出領域における前記圧力を検出した検出セルの中心点の経時的な移動方向に基づいて前記第２の足の接地方向を決定する第４のステップと、前記第１の足の接地方向および前記第２の足の接地方向を用いて前記人の移動方向を特定する第５のステップと、を備える。

本発明の一態様にかかる感圧センサ装置は、圧力を検出する複数の検出セルが行方向及び列方向にマトリックス状に配置されたセンサパネルと、前記複数の検出セルで検出された圧力に基づいて人の移動方向を特定する処理回路と、を備える。前記処理回路は、前記複数の検出セルが圧力を検出した場合、前記複数の検出セルが圧力を検出した第１の検出領域が人の第１の足に対応するか否かを判定し、前記第１の検出領域が前記第１の足に対応すると判定された場合、前記第１の検出領域における前記圧力を検出した検出セルの中心点の経時的な移動方向に基づいて前記第１の足の接地方向を決定し、前記第１の検出領域とは異なる領域であって、当該第１の検出領域を基準として所定の範囲内において前記複数の検出セルが圧力を検出した場合、前記複数の検出セルが圧力を検出した第２の検出領域が前記人の第２の足に対応するか否かを判定し、前記第２の検出領域が前記第２の足に対応すると判定された場合、前記第２の検出領域における前記圧力を検出した検出セルの中心点の経時的な移動方向に基づいて前記第２の足の接地方向を決定し、前記第１の足の接地方向および前記第２の足の接地方向を用いて前記人の移動方向を特定する。

本発明により、人の移動方向を正確に特定することが可能な移動方向特定方法、及び感圧センサ装置を提供することができる。

実施の形態にかかる感圧センサ装置を説明するための図である。 実施の形態にかかる感圧センサ装置が備える検出セルを示す断面図である。 図２に示す検出セルに圧力が印加された状態を示す断面図である。 実施の形態にかかる移動方向特定方法を説明するための図である。 実施の形態にかかる移動方向特定方法を説明するための図である。 実施の形態にかかる移動方向特定方法を説明するためのフローチャートである。 実施の形態にかかる移動方向特定方法を説明するための図である。 実施の形態にかかる移動方向特定方法を説明するための図である。 実施の形態にかかる移動方向特定方法を説明するための図である。 実施の形態にかかる移動方向特定方法を説明するための図である。 実施の形態にかかる移動方向特定方法における事前処理を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
まず、本実施の形態にかかる移動方向特定方法を実施するための感圧センサ装置について説明する。

＜感圧センサ装置の構成＞
図１は、本実施の形態にかかる感圧センサ装置を説明するためのブロック図である。図１に示すように、本実施の形態にかかる感圧センサ装置１は、センサパネル５、及び処理回路８を備える。センサパネル５は、圧力を検出する複数の検出セル１０が行方向及び列方向にマトリックス状に配置されている。図１では、１０行×１８列の検出セル１０を備える構成例を示しているが、本実施の形態にかかる感圧センサ装置１では、行方向および列方向に設ける検出セル１０の数は任意に決定することができる。

処理回路８は、センサパネル５の出力（つまり、センサパネル５で検出された圧力）に基づいて人の移動方向を特定する回路である。例えば、処理回路８は、プロセッサやメモリなどを備えており、プロセッサにおいてプログラムを実行することで、本実施の形態にかかる移動方向特定方法が実施される。メモリには、移動方向特定方法を実施するためのプログラムや所定のデータが格納されている。

図２は、本実施の形態にかかる感圧センサ装置が備える検出セル１０を示す断面図である。図２に示すように、検出セル１０は、基板１１上に形成されている。基板１１は、プリント配線基板等のリジッド基板を用いて構成することができる。基板１１の上面には、互いに近接するように配置された下部電極１２、１３が配置されている。下部電極１２、１３の材料には、例えば銅やアルミニウムなどの金属材料や、カーボンブラックやグラファイトなどの炭素系材料を用いることができる。下部電極１２、１３は、例えば印刷工程を用いて基板１１に形成してもよい。また、例えば、下部電極１２、１３を印刷したフィルムを基板１１に貼り合わせて形成してもよい。下部電極１２には、駆動電圧が供給される。

基板１１の上部にはフィルム１５が配置されている。基板１１とフィルム１５との間にはスペーサ１７が設けられている。スペーサ１７は、検出セル１０の行方向の両側（換言すると、下部電極１２、１３の両側）に各々配置されている。スペーサ１７を設けることで、基板１１とフィルム１５とを離間して配置することができる。また、フィルム１５の下面には上部電極１４が形成されている。上部電極１４は、下部電極１２、１３と対向するように配置されている。

図３は、図２に示す検出セル１０に圧力が印加された状態を示す断面図である。図３に示すように、本実施の形態にかかる感圧センサ装置１は、各々の検出セル１０の上面に応力Ｆ１が印加された際に、上部電極１４が下部電極１２、１３に接触することで圧力を検出するように構成されている。つまり、各々の検出セル１０の下部電極１２には駆動電圧が供給されており、フィルム１５が基板１１に近づく方向に変位して上部電極１４が下部電極１２、１３に接触して下部電極１２、１３が導通状態となり、下部電極１３に駆動電圧が印加されることを検出することで、圧力を検出するように構成されている。

なお、図２、図３に示した各々の検出セル１０の構成は一例であり、本実施の形態では、例えば、圧電素子や感圧素子を用いて検出セル１０を構成してもよい。つまり、本実施の形態では、圧力を検出する検出セル１０がマトリックス状に複数配置されていればよく、各々の検出セルが圧力を検出する方式については特に限定されることはない。

次に、センサパネル５を用いて人の移動方向を特定する方法について説明する。

＜足を判定するためのアルゴリズム＞
図４は、本実施の形態にかかる移動方向特定方法を説明するための図であり、検出領域が人の足に対応するか否かを判定する処理（アルゴリズム）を説明するための図である。図４の上図に示すように、人の足によってセンサパネル５が踏まれると、検出セル１０は圧力を検出する。本願の図面では、圧力を検出した検出セル１０をハッチングで示している。例えば、人の足によってセンサパネル５が踏まれて検出領域２１が検出されると、処理装置８は検出領域２１が人の足に対応するか否かを判定する。具体的には、処理装置８は、人の足に対応するか否かを判定するための基準値と検出領域２１とを比較し、検出領域２１が基準値の範囲内の場合、検出領域２１が人の足に対応すると判定する。図４の下図では、検出領域２１が人の足に対応すると判定された領域を領域２４で示している。

ここで、人の足か否かを判定するための基準値は、例えば、人の足のサイズ（人の足長であり、靴の長さを含む）であり、処理装置８は、検出領域２１の最も長い箇所の長さ（長手方向の長さ）が、人の足長の基準値の範囲内の場合、検出領域２１が人の足に対応すると判定する。具体的には、足長の基準値は、最小値と最大値とを有し、検出領域２１の長さが、足長の基準値の最小値以上で且つ足長の基準値の最大値以下の場合に、検出領域２１が人の足に対応すると判定する。例えば、足長の基準値は、大人の足長を考慮して決定してもよく、また大人の足長に加えて子供の足長も考慮して決定してもよい。

また、本実施の形態では、人の足か否かを判定するための基準値として、更に人の足幅（靴の幅を含む）を用いてもよい。人の足長に加えて、人の足幅を用いることで、より正確に人の足か否かを判定することができる。

また、本実施の形態では、人の足か否かを判定するための基準値として、更に人の足の面積（靴の面積を含む）を用いてもよい。人の足長と足幅に加えて、人の足の面積を用いることで、より正確に人の足か否かを判定することができる。なお、本実施の形態では、人の足長と人の足の面積とを用いて、人の足か否かを判定してもよい。

上述した人の足か否かを判定するための基準値は、例えば処理装置８が備えるメモリに予め格納されている。

図４に示す検出領域２１は連続した領域となっているが、例えば図４に示す検出領域２２のように、検出領域２２が複数の領域に分かれる場合もある。例えばハイヒールを履いてセンサパネル５を踏んだ場合は、踵部分とつま先部分とで検出領域２２が分かれる。このような場合は、図４の下図に示すように、検出領域２２のうちの一方の領域の中心点２６と他方の領域の中心点２７との距離を求め、この距離が所定の基準値の範囲内か否かで人の足に対応するか否かを判定することができる。ここで、検出領域２２のうち面積が小さい方の領域（中心点２６を含む領域）が踵部分に対応し、面積が大きい方の領域（中心点２７を含む領域）がつま先部分に対応している。つまり、図４の検出領域２２のように、検出領域２２が複数の領域に分かれている場合は、踵部分の中心点２６とつま先部分の中心点２７との距離を用いて、人の足か否かを判定することができる。図４の下図では、領域２８が人の足に対応すると判定された領域を示している。検出領域２２の場合、人の足か否かを判定するための基準値は、踵部分の中心点とつま先部分の中心点との距離となる。このような基準値は、処理装置８が備えるメモリに予め格納されている。

＜足の接地方向を決定するためのアルゴリズム＞
次に、図５を用いて人の足の接地方向を決定するためのアルゴリズムについて説明する。一般的に、人が歩くときは、踵から地面に着地し、その後、足全体が地面に接地し、その後、踵が上がり、つま先が地面から離れる。本実施の形態では、このような人の足の一連の動作を追跡することで、足の接地方向を決定している。以下、足の接地方向を決定するためのアルゴリズムについて具体的に説明する。

図５（ａ）に示すように、センサパネル５に足の踵が着地すると、検出セル１０は圧力を検出する。このとき圧力を検出している検出セル１０の中心点は、中心点３１（足の踵の位置に対応）である。その後、図５（ｂ）に示すように、更に足がセンサパネル５に接地すると、検出セル１０が圧力を検出する領域が広くなる。このとき圧力を検出している検出セル１０の中心点は、中心点３２である。その後、図５（ｃ）に示すように、足全体がセンサパネル５に接地すると、検出セル１０が圧力を検出する領域が更に広くなる。このとき圧力を検出している検出セル１０の中心点は、中心点３２である。その後、図５（ｄ）に示すように、足の踵が上がると、つま先のみがセンサパネル５に接地するので、検出セル１０はつま先の圧力を検出する。このとき圧力を検出している検出セル１０の中心点は、中心点３２（つま先の位置に対応）である。

本実施の形態では、図５（ａ）〜（ｄ）の各々において圧力を検出した検出セル１０の中心点３２の経時的な移動方向に基づいて足の接地方向を決定している。つまり、図５（ａ）の中心点３１（足の踵の位置に対応）に対する図５（ｂ）〜（ｄ）の中心点３２の経時的な移動方向（矢印３４で示す）を求めることで、人の足の接地方向を決定している。

また、本実施の形態では、圧力を検出した検出セル１０の中心点３２の移動速度を用いて人の移動速度を求めてもよい。つまり、人の移動速度が速い場合は、圧力を検出した検出セル１０の中心点３２の移動速度も速くなる。逆に、人の移動速度が遅い場合は、圧力を検出した検出セル１０の中心点３２の移動速度も遅くなる。本実施の形態では、このように、圧力を検出した検出セル１０の中心点３２の移動速度を求めることで、人の移動速度を求めることができる。

＜人の移動方向を特定するためのアルゴリズム＞
次に、人の移動方向を特定するためのアルゴリズムについて説明する。図６は、本実施の形態にかかる移動方向特定方法を説明するためのフローチャートである。図７は、本実施の形態にかかる移動方向特定方法を説明するための図である。

人の移動方向を特定する際は、まず、図６に示すように、検出セル１０が圧力を検出したか否かを判定する（ステップＳ１）。検出セル１０が圧力を検出しない場合は（ステップＳ１：Ｎｏ）、ステップＳ１の動作を繰り返す。一方、図７（ａ）に示すように、人の足によってセンサパネル５が踏まれると、検出セル１０は圧力を検出する。検出セル１０が圧力を検出した場合は（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、圧力を検出した検出領域４０（ハッチングで示す領域。以下、同様）が人の足に対応するか否かを判定する（ステップＳ２）。圧力を検出した検出領域４０が人の足に対応しない場合は（ステップＳ２：Ｎｏ）、ステップＳ１からの動作を繰り返す。

図７（ａ）に示す場合は、圧力を検出した検出領域４０が人の足（図７に示す例では左足）に対応するので（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、処理回路８は、圧力を検出した検出領域４０が人の足の領域４３に対応すると判定する。その後、処理回路８は、圧力を検出した検出セルの中心点４１、４２の経時的な移動方向に基づいて足の接地方向４４を決定する（ステップＳ３）。つまり、図７（ａ）において中心点４１は踵の位置に対応しており、中心点４２は足の中心の位置に対応している。よって、足の踵の位置（中心点４１）から足の中心の位置（中心点４２）への経時的な移動方向を求めることで、足の接地方向４４を決定することができる。なお、図７では、足の中心の位置（中心点４２）を用いて足の接地方向４４を決定している場合を示しているが、本実施の形態では、図５で説明したように、足のつま先における中心点３２を用いて、足の接地方向を決定してもよい。

その後、再度、検出セル１０が圧力を検出したか否かを判定する（ステップＳ４）。検出セル１０が圧力を検出しない場合は（ステップＳ４：Ｎｏ）、ステップＳ１の処理に戻る。一方、検出セル１０が圧力を検出した場合は（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、この圧力の検出が同一人の他方の足によるものか否かを判定する。具体的には、処理回路８は、図７（ｂ）の検出領域４０とは異なる領域であって、検出領域４０を基準として所定の範囲内において検出セル１０が圧力を検出したか否かを判定する。つまり、同一人による足跡は所定の範囲内に収まるため、検出領域４０を基準として所定の範囲内において検出セル１０が圧力を検出したか否かを判定することで、この圧力の検出が同一人によるものか否かを判定することができる。

図７（ｂ）に示す場合は、検出領域４５は、検出領域４０を基準として所定の範囲内にあるため、次に、処理回路８は、検出領域４５が人の足に対応するか否かを判定する（ステップＳ５）。図７（ｂ）に示す場合は、圧力を検出した検出領域４５が人の足（図７に示す例では右足）に対応するので（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、処理回路８は、圧力を検出した検出領域４５が人の足の領域４８に対応すると判定する。その後、処理回路８は、圧力を検出した検出セルの中心点４６、４７の経時的な移動方向に基づいて足の接地方向４９を決定する（ステップＳ６）。つまり、図７（ｂ）において中心点４６は踵の位置に対応しており、中心点４７は足の中心の位置に対応している。よって、足の踵の位置（中心点４６）から足の中心の位置（中心点４７）への経時的な移動方向を求めることで、足の接地方向４９を決定することができる。

その後、ステップＳ３で求めた足（左足）の移動方向４４と、ステップＳ６で求めた足（右足）の移動方向４９と、を用いて人の移動方向ｄ１を特定する（ステップＳ７）。具体的には、移動方向４４と移動方向４９とを合成することで、人の移動方向ｄ１を特定することができる。以降、図６のステップＳ１〜Ｓ７の動作を繰り返すことで、人の移動方向をリアルタイムに特定することができる。

図７（ｃ）に示すように、その後、人の足がセンサパネル５を踏むと、検出セル１０は圧力を検出する。この場合、圧力を検出した検出領域５０は、人の足（図７（ｃ）に示す例では左足）に対応するので、処理回路８は、圧力を検出した検出領域５０が人の足の領域５３に対応すると判定する。その後、処理回路８は、圧力を検出した検出セルの中心点５１、５２の経時的な移動方向に基づいて足の接地方向５４を決定する。つまり、図７（ｃ）において中心点５１は踵の位置に対応しており、中心点５２は足の中心の位置に対応している。よって、足の踵の位置（中心点５１）から足の中心の位置（中心点５２）への経時的な移動方向を求めることで、足の接地方向５４を決定することができる。その後、検出領域４５の接地方向４９と検出領域５０の接地方向５４とを用いて、人の移動方向ｄ２を特定する。具体的には、移動方向４９と移動方向５４とを合成することで、人の移動方向ｄ２を特定することができる。

更に、図７（ｄ）に示すように、その後、人の足がセンサパネル５を踏むと、検出セル１０は圧力を検出する。この場合、圧力を検出した検出領域５５は、人の足（図７（ｄ）に示す例では右足）に対応するので、処理回路８は、圧力を検出した検出領域５５が人の足の領域５８に対応すると判定する。その後、処理回路８は、圧力を検出した検出セルの中心点５６、５７の経時的な移動方向に基づいて足の接地方向５９を決定する。つまり、図７（ｄ）において中心点５６は踵の位置に対応しており、中心点５７は足の中心の位置に対応している。よって、足の踵の位置（中心点５６）から足の中心の位置（中心点５７）への経時的な移動方向を求めることで、足の接地方向５９を決定することができる。その後、検出領域５０の接地方向５４と検出領域５５の接地方向５９とを用いて、人の移動方向ｄ３を特定する。具体的には、移動方向５４と移動方向５９とを合成することで、人の移動方向ｄ３を特定することができる。

以上で説明したように、本実施の形態にかかる発明では、人の移動方向を特定する際に、人の一方の足の接地方向４４（図７参照）と他方の足の接地方向４９とを用いて人の移動方向ｄ１を特定している。このように、本実施の形態かかる発明では、複数の足の接地方向を用いて人の移動方向を特定しているので、人の移動方向を正確に特定することができる。

なお、上記では人の２つの足の接地方向４４、４９を用いて人の移動方向ｄ１を特定する場合について説明したが、本実施の形態にかかる発明では、人の移動方向を特定する際に３つ以上の足の接地方向を用いてもよい。例えば、図７に示した例において、検出領域４０における足の接地方向４４、検出領域４５における足の接地方向４９、及び検出領域５０における足の接地方向５４（３歩分の足の接地方向）を用いて、人の移動方向を特定してもよい。

＜人の移動方向の変化を検出するためのアルゴリズム＞
次に、人の移動方向の変化を検出するためのアルゴリズムについて、図８を用いて説明する。なお、各々の足の接地方向を決定するアルゴリズムについては、図７で説明した場合と基本的には同様である。

図８（ａ）に示すように、人の足によってセンサパネル５が踏まれると、検出セル１０は圧力を検出する。検出セル１０が圧力を検出した場合、圧力を検出した検出領域６０が人の足に対応するか否かを判定する。図８（ａ）に示す場合は、圧力を検出した検出領域６０が人の足（図８に示す例では左足）に対応するので、処理回路８は、圧力を検出した検出領域６０が人の足の領域６３に対応すると判定する。その後、処理回路８は、圧力を検出した検出セルの中心点６１、６２の経時的な移動方向に基づいて足の接地方向６４を決定する。つまり、図８（ａ）において中心点６１は踵の位置に対応しており、中心点６２は足の中心の位置に対応している。よって、足の踵の位置（中心点６１）から足の中心の位置（中心点６２）への経時的な移動方向を求めることで、足の接地方向６４を決定することができる。

次に、人の足によってセンサパネル５が踏まれると、処理回路８は、圧力を検出した検出領域６５が人の足に対応するか否かを判定する。図８（ａ）に示す場合は、圧力を検出した検出領域６５が人の足（図８に示す例では右足）に対応するので、処理回路８は、圧力を検出した検出領域６５が人の足の領域６８に対応すると判定する。その後、処理回路８は、圧力を検出した検出セルの中心点６６、６７の経時的な移動方向に基づいて足の接地方向６９を決定する。つまり、図８（ａ）において中心点６６は踵の位置に対応しており、中心点６７は足の中心の位置に対応している。よって、足の踵の位置（中心点６６）から足の中心の位置（中心点６７）への経時的な移動方向を求めることで、足の接地方向６９を決定することができる。

処理回路８は、検出領域６０における足の接地方向６４と検出領域６５における足の接地方向６９とを用いて、人の移動方向ｄ４を特定する。具体的には、移動方向６４と移動方向６９とを合成することで、人の移動方向ｄ４を特定することができる。

その後、図８（ｂ）に示すように、人の足によってセンサパネル５が踏まれると、処理回路８は、圧力を検出した検出領域７０が人の足に対応するか否かを判定する。図８（ｂ）に示す場合は、圧力を検出した検出領域７０が人の足（図８に示す例では左足）に対応するので、処理回路８は、圧力を検出した検出領域７０が人の足の領域７３に対応すると判定する。その後、処理回路８は、圧力を検出した検出セルの中心点７１、７２の経時的な移動方向に基づいて足の接地方向７４を決定する。つまり、図８（ｂ）において中心点７１は踵の位置に対応しており、中心点７２は足の中心の位置に対応している。よって、足の踵の位置（中心点７１）から足の中心の位置（中心点７２）への経時的な移動方向を求めることで、足の接地方向７４を決定することができる。

ここで、検出領域６５における足の接地方向６９と検出領域７０における足の接地方向７４とを比較すると、検出領域７０における足の接地方向７４は、検出領域６５における足の接地方向６９に対して角度αだけ方向が変化している。この場合、処理回路８は、検出領域６５における足の接地方向６９に対する、検出領域７０における足の接地方向７４の角度αが所定の基準角度の範囲内であるので、人の移動方向が変化したと判定する。なお、所定の基準角度とは、人の移動方向の変化を検出するための基準角度であり、任意に決定することができる。例えば、人の歩行状態を考慮すると、所定の基準角度は、５度〜８０度、及び−５度〜−８０度とすることができる。足の接地方向の変化を示す角度αが５度〜８０度の範囲内である場合は、人の移動方向が進行方向左側に変化したと判定することができる（図８（ｂ）参照）。一方、足の接地方向の変化を示す角度αが−５度〜−８０度の範囲内である場合は、人の移動方向が進行方向右側に変化したと判定することができる。

その後、図８（ｃ）に示すように、人の足によってセンサパネル５が踏まれると、処理回路８は、圧力を検出した検出領域７５が人の足に対応するか否かを判定する。図８（ｃ）に示す場合は、圧力を検出した検出領域７５が人の足（図８に示す例では右足）に対応するので、処理回路８は、圧力を検出した検出領域７５が人の足の領域７８に対応すると判定する。その後、処理回路８は、圧力を検出した検出セルの中心点７６、７７の経時的な移動方向に基づいて足の接地方向７９を決定する。つまり、図８（ｃ）において中心点７６は踵の位置に対応しており、中心点７７は足の中心の位置に対応している。よって、足の踵の位置（中心点７６）から足の中心の位置（中心点７７）への経時的な移動方向を求めることで、足の接地方向７９を決定することができる。

処理回路８は、検出領域７０における足の接地方向７４と検出領域７５における足の接地方向７９とを用いて、移動方向が変化した後の人の移動方向ｄ５を特定する。具体的には、移動方向７４と移動方向７９とを合成することで、移動方向が変化した後の人の移動方向ｄ５を特定することができる。

以上で説明した処理により、人の移動方向の変化を検出することができる。

＜立ち止まっている人の向きを検出するためのアルゴリズム＞
次に、立ち止まっている人の向きを検出するためのアルゴリズムについて、図９を用いて説明する。図９（ａ）に示すように、人の左足の踵によってセンサパネル５が踏まれると、検出セル１０は圧力を検出する。このとき圧力を検出している検出セル１０の中心点は、中心点８１（左足の踵の位置に対応）である。その後、図９（ｂ）に示すように、人の左足の全体がセンサパネル５に接地すると、検出セル１０が圧力を検出する領域が広くなる。このとき圧力を検出している検出セル１０の中心点は、中心点８２である。処理回路８は、圧力を検出した検出セルの中心点８１、８２の経時的な移動方向に基づいて左足の接地方向８４を決定する。

その後、図９（ｃ）に示すように、人の右足の踵によってセンサパネル５が踏まれると、検出セル１０は圧力を検出する。このとき圧力を検出している検出セル１０の中心点は、中心点８６（右足の踵の位置に対応）である。その後、図９（ｄ）に示すように、人の右足の全体がセンサパネル５に接地すると、検出セル１０が圧力を検出する領域が広くなる。このとき圧力を検出している検出セル１０の中心点は、中心点８７である。処理回路８は、圧力を検出した検出セルの中心点８６、８７の経時的な移動方向に基づいて右足の接地方向８９を決定する。また、処理回路８は、左足の接地方向８４と右足の接地方向８９とを用いて、人の移動方向ｄ６を特定する。

ここで、人が立ち止まってその場で足踏みをする場合は、片足を上げた後、この上げた片足のつま先から着地することが多い。このような場合は、図９（ｅ）に示すように、人が左足を上げて左足がセンサパネル５から離れた後、図９（ｆ）に示すように、人の左足のつま先によってセンサパネル５が踏まれて検出セル１０が圧力を検出する。このとき圧力を検出している検出セル１０の中心点は、中心点９１（左足のつま先の位置に対応）である。その後、図９（ｇ）に示すように、人の左足の全体がセンサパネル５に接地すると、検出セル１０が圧力を検出する領域が広くなる。このとき圧力を検出している検出セル１０の中心点は、中心点９２である。処理回路８は、圧力を検出した検出セルの中心点９１、９２の経時的な移動方向に基づいて左足の接地方向９４を決定する。

また、処理回路８は、右足の接地方向８９と左足の接地方向９４とを比較し、右足の接地方向８９に対して左足の接地方向９４が略逆向きである場合、人が立ち止まったと判定する。ここで、略逆向きとは、踵からつま先の順に接地した一方の足の接地方向に対して、つま先から踵の順に設置した他方の足の接地方向が、人の足の構造を考慮して略逆を向いている場合を意味している。例えば、略逆向きの範囲は、一方の足の接地方向を０度とした場合、他方の足の接地方向の範囲が９０度〜２７０度とすることができる。

その後、処理回路８は、右足の接地方向８９と、左足の接地方向９４を反転した方向と、を用いて、人が向いている方向ｄ７を特定する。

図９に示した例では、人が立ち止まってその場で足踏みをする場合は、片足を上げた後、この上げた片足のつま先から着地することが多いという性質を利用して、人が立ち止まっている状態を検出している。よって、人が立ち止まっているか否かを正確に判定することができる。また、人が立ち止まっている場合には、つま先から着地した足の接地方向を反転させて、人が向いている方向を特定している。よって、立ち止まっている人の向きを正確に特定することができる。

＜人数をカウントするためのアルゴリズム＞
次に、センサパネル５の上を通過した人の人数をカウントするためのアルゴリズムについて、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）に示すように、人の足によってセンサパネル５が踏まれると、検出セル１０は圧力を検出する。検出セル１０が圧力を検出した場合、圧力を検出した検出領域１００が人の足に対応するか否かを判定する。図１０（ａ）に示す場合は、圧力を検出した検出領域１００が人の足に対応するので、処理回路８は、圧力を検出した検出領域１００が人の足の領域１０３に対応すると判定する。また、処理回路８は、圧力を検出した検出セルの中心点１０１、１０２の経時的な移動方向に基づいて足の接地方向１０４を決定する。つまり、図１０（ａ）において中心点１０１は踵の位置に対応しており、中心点１０２は足の中心の位置に対応している。よって、足の踵の位置（中心点１０１）から足の中心の位置（中心点１０２）への経時的な移動方向を求めることで、足の接地方向１０４を決定することができる。図１０（ａ）に示す例では、他に圧力を検出した検出領域がないので、処理回路８は、センサパネル５の上に存在する人を１人としてカウントする。

その後、人の足によってセンサパネル５が踏まれると、処理回路８は、圧力を検出した検出領域１０５が人の足に対応するか否かを判定する。図１０（ｂ）に示す場合は、圧力を検出した検出領域１０５が人の足に対応するので、処理回路８は、圧力を検出した検出領域１０５が人の足の領域１０８に対応すると判定する。その後、処理回路８は、圧力を検出した検出セルの中心点１０６、１０７の経時的な移動方向に基づいて足の接地方向１０９を決定する。つまり、図１０（ｂ）において中心点１０６は踵の位置に対応しており、中心点１０７は足の中心の位置に対応している。よって、足の踵の位置（中心点１０６）から足の中心の位置（中心点１０７）への経時的な移動方向を求めることで、足の接地方向１０９を決定することができる。

処理回路８は、圧力を検出した検出領域１００と圧力を検出した検出領域１０５とが同一人の足によるものか否かを判定する。つまり、同一人による足跡は所定の範囲内に収まるため、検出領域１００を基準として検出領域１０５が所定の範囲内であるか否かを判定する。図１０（ｂ）に示す場合は、検出領域１００を基準として検出領域１０５が所定の範囲内であるため、処理回路８は、検出領域１００と検出領域１０５とが同一人の足によるものであると判定する。処理回路８は、検出領域１００と検出領域１０５とをグルーピングし、グルーピングされた検出領域１００、１０５を一人分としてカウントすることで、センサパネル５の上を通過した人数をカウントする。図１０（ｂ）に示す例では、検出領域１００、１０５以外に圧力を検出した検出領域がないので、処理回路８は、センサパネル５の上に存在する人を１人としてカウントする。

なお、図１０（ｃ）に示すように、検出領域１００と検出領域１１０とが所定の範囲内にある場合であっても、検出領域１００と検出領域１１０とが同一人の足によるものではない場合がある。このような場合、処理回路８は、検出領域１１０が人の足の領域１１３に対応すると判定した後、圧力を検出した検出セルの中心点１１１、１１２の経時的な移動方向に基づいて足の接地方向１１４を決定する。そして、検出領域１００の足の接地方向１０４と検出領域１１０の足の接地方向１１４とに基づいて、検出領域１００と検出領域１１０とが同一人の足によるものか否かを判定する。

例えば、処理回路８は、２つの検出領域の足の接地方向が所定の範囲内（例えば、０度〜９０度の範囲内）の場合に、同一人の足によるものであると判定することができる。図１０（ｂ）に示す場合は、検出領域１００の接地方向１０４と検出領域１０５の接地方向１０９とが所定の範囲内（平行なので０度）であるので、処理回路８は、検出領域１００と検出領域１０５とが同一人の足によるものであると判定する。一方、図１０（ｃ）に示す場合は、検出領域１００の足の接地方向１０４と検出領域１１０の足の接地方向１１４とが、所定の範囲内にないので（つまり、９０度よりも大きい）、処理回路８は、検出領域１００と検出領域１１０とが同一人の足によるものではないと判定する。よって、図１０（ｂ）に示す場合は、センサパネル５の上を通過している人数を１人とカウントし、図１０（ｃ）に示す場合は、センサパネル５の上を通過している人数を２人とカウントする。

また、図１０（ｄ）に示すように、グルーピングされた検出領域１００、１０５の他に新たに検出領域１１５が検出された場合、処理回路８は、圧力を検出した検出領域１１５が人の足に対応するか否かを判定する。図１０（ｄ）に示す場合は、圧力を検出した検出領域１１５が人の足に対応するので、処理回路８は、圧力を検出した検出領域１１５が人の足の領域１１８に対応すると判定する。また、処理回路８は、圧力を検出した検出セルの中心点１１６、１１７の経時的な移動方向に基づいて足の接地方向１１９を決定する。図１０（ｄ）に示す例では、検出領域１００、１０５と検出領域１１５とが離れており、また検出領域１００、１０５の接地方向１０４、１０９と検出領域１１５の接地方向１１９とが所定の範囲内にないので、検出領域１００、１０５と検出領域１１５とが異なる人物によるものであると判断し、センサパネル５の上を通過している人数を２人とカウントする。

例えば、上記で説明したような人数をカウントするためのアルゴリズムは、交通量調査や動線解析などに用いることができる。

＜検出領域の事前処理＞
図１１は、本実施の形態にかかる移動方向特定方法における事前処理を説明するための図である。図１１に示すように、センサパネル５には、複数の検出セル１０が行方向及び列方向にマトリックス状に配置されている。各々の検出セル１０は、センサピッチ以上の解像度で圧力を検出することができない。このため、図１１では、各々の検出セル１０の１つ当たりの解像度を擬似的に拡張することで、検出領域を拡張している。

つまり、図１１に示す事前処理では、図１１の上図に示す各々の検出セル１０で検出した検出領域１２１、１２２を、図１１の下図に示すように拡張している。具体的には、各々の検出セル１０で検出した検出領域を、同心円状１２３に拡張している。そして、拡張された各々の検出領域を用いて、人の足に対応する領域１２４、１２５を特定している。

このように検出領域を拡張することで、人の足に対応する領域の判定処理を高精度で行うことができる。また、検出領域を拡張しない場合はセンサピッチに応じた解像度となるため、検出結果は離散的な検出結果となるが、図１１に示すように、各々の検出領域を拡張することで、より精密な検出結果が得られるようになる。また、各々の検出領域を拡張することで、人の足のサイズに比べて各々の検出セル１０のピッチが大きい場合であっても、足の接地方向や人の移動方向を判定することができる。よって、人の足の大きさと同等の領域を検出対象とすることができるようになる。

以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

１ 感圧センサ装置
５ センサパネル
８ 処理回路
１０ 検出セル
１１ 基板
１２、１３ 下部電極
１４ 上部電極
１５ フィルム
１７ スペーサ

Claims (6)

1. 圧力を検出する複数の検出セルが行方向及び列方向にマトリックス状に配置されたセンサパネルを用いて人の移動方向を特定する移動方向特定方法であって、
   前記複数の検出セルが圧力を検出した場合、前記複数の検出セルが圧力を検出した第１の検出領域が人の第１の足に対応するか否かを判定する第１のステップと、
   前記第１のステップにおいて前記第１の検出領域が前記第１の足に対応すると判定された場合、前記第１の検出領域における前記圧力を検出した検出セルの中心点の経時的な移動方向に基づいて前記第１の足の接地方向を決定する第２のステップと、
   前記第１の検出領域とは異なる領域であって、当該第１の検出領域を基準として所定の範囲内において前記複数の検出セルが圧力を検出した場合、前記複数の検出セルが圧力を検出した第２の検出領域が前記人の第２の足に対応するか否かを判定する第３のステップと、
   前記第３のステップにおいて前記第２の検出領域が前記第２の足に対応すると判定された場合、前記第２の検出領域における前記圧力を検出した検出セルの中心点の経時的な移動方向に基づいて前記第２の足の接地方向を決定する第４のステップと、
   前記第１の足の接地方向および前記第２の足の接地方向を用いて前記人の移動方向を特定する第５のステップと、を備え、
   前記第２のステップにおいて決定された前記第１の足の接地方向に対して、前記第４のステップにおいて決定された前記第２の足の接地方向が略逆向きである場合、前記人が立ち止まったと判定する、
   移動方向特定方法。
2. 前記人が立ち止まったと判定された場合、前記第５のステップにおいて、前記第１の足の接地方向と前記第２の足の接地方向を反転した方向と用いて、前記人が向いている方向を特定する、請求項１に記載の移動方向特定方法。
3. 前記複数の検出セルが圧力を検出した前記第１及び第２の検出領域の大きさが、人の足長に対応した所定の基準値の範囲内の場合、前記第１及び第２の検出領域が前記人の前記第１及び第２の足に対応すると判定する、請求項１または２に記載の移動方向特定方法。
4. 前記第１及び第２の検出領域をグルーピングし、当該グルーピングされた前記第１及び第２の検出領域を一人分としてカウントすることで、前記センサパネルの上を通過した人数をカウントする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の移動方向特定方法。
5. 前記第１及び第２の検出領域は、前記圧力を検出した検出セルの領域を拡張することで決定される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の移動方向特定方法。
6. 圧力を検出する複数の検出セルが行方向及び列方向にマトリックス状に配置されたセンサパネルと、
   前記複数の検出セルで検出された圧力に基づいて人の移動方向を特定する処理回路と、を備え、
   前記処理回路は、
   前記複数の検出セルが圧力を検出した場合、前記複数の検出セルが圧力を検出した第１の検出領域が人の第１の足に対応するか否かを判定し、
   前記第１の検出領域が前記第１の足に対応すると判定された場合、前記第１の検出領域における前記圧力を検出した検出セルの中心点の経時的な移動方向に基づいて前記第１の足の接地方向を決定し、
   前記第１の検出領域とは異なる領域であって、当該第１の検出領域を基準として所定の範囲内において前記複数の検出セルが圧力を検出した場合、前記複数の検出セルが圧力を検出した第２の検出領域が前記人の第２の足に対応するか否かを判定し、
   前記第２の検出領域が前記第２の足に対応すると判定された場合、前記第２の検出領域における前記圧力を検出した検出セルの中心点の経時的な移動方向に基づいて前記第２の足の接地方向を決定し、
   前記第１の足の接地方向および前記第２の足の接地方向を用いて前記人の移動方向を特定し、
   前記第１の足の接地方向に対して、前記第２の足の接地方向が略逆向きである場合、前記人が立ち止まったと判定する、
   感圧センサ装置。

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