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動作検出器は、近くの動きを検出するセンサーを使用する電気機器です（動作検出）。このようなデバイスは、タスクを自動的に実行したり、あるエリアでの動きをユーザーに警告したりするシステムのコンポーネントとして統合されることがよくあります。これらは、セキュリティ、自動照明制御、ホームコントロール、エネルギー効率、およびその他の有用なシステムの重要なコンポーネントを形成します。これは、機械的または電子的な方法のいずれかで実現できます。 [1]自然生物によって行われる場合は、動作知覚と呼ばれます。
概要
アクティブ電子モーション検出器には、光、マイクロ波、または音響センサーとトランスミッターが含まれています。一方、パッシブにはセンサーのみが含まれており、移動する物体からのシグネチャを放射または反射によって感知するだけです。デバイスの近くの光、マイクロ波、または音響場の変化は、いくつかの技術の 1 つに基づいて電子機器によって解釈されます。ほとんどの低価格のモーション検出器は、約 4.6 メートル (15 フィート) の距離でモーションを感知できます。専用システムはより高価ですが、感度が高くなるか、範囲がはるかに長くなります。トモグラフィーモーション検出システムは、感知する電波の周波数がほとんどの壁や障害物を透過し、複数の場所で検出されるため、はるかに広い領域をカバーできます。
モーション検出器は、商業用途で幅広く使用されています。一般的な用途の 1 つは、企業や公共の建物の自動ドア開閉装置の起動です。モーション センサーは、街灯やロビーや階段などの通路の屋内照明を起動する際に、実際の占有センサーの代わりに広く使用されています。このようなスマート照明システムでは、タイマーの持続時間中のみ照明に電力を供給し、その時間が経過すると人がそのエリアから退出したと想定されるため、エネルギーが節約されます。モーション検出器は、侵入者の動きを検知すると住宅所有者またはセキュリティ サービスに警告するために使用される盗難警報器のセンサーの 1 つである場合があります。このような検出器は、侵入の可能性を記録するためにセキュリティ カメラをトリガーする場合もあります。
モーション コントローラは、ビデオ ゲーム コンソールのゲーム コントローラとしても使用されます。また、 Kinectシステムのように、カメラを使用して体の動きを制御することも可能です。
センサー技術
以下の変化を監視することで動きを検出できます。
- 赤外線（パッシブセンサーとアクティブセンサー）
- 可視光（ビデオおよびカメラシステム）
- 無線周波数エネルギー（レーダー、[2]マイクロ波および断層運動検出）
- サウンド（マイク、その他の音響センサー）
- 運動エネルギー（摩擦電気、地震、慣性スイッチセンサー）
- 磁気（磁気センサー、磁力計）
- Wi-Fi 信号 ( WiFi センシング)
さまざまなタイプのモーション検出が広く使用されています。
パッシブ赤外線（PIR）
パッシブ赤外線（PIR）センサーは、室温の背景物体とは対照的に、中赤外線波長で放出される黒体放射を通じて人の皮膚温度に反応します。センサーからはエネルギーは放出されないため、パッシブ赤外線と呼ばれています。[3]この点が、例えば電気の目（通常は動作検出器とは見なされません）との違いです。電気の目では、人や車が横切ると可視光線または赤外線ビームが遮断されます。これらのデバイスは、赤外線を拾うことで物体、人、動物を検出できます。[4]
機械
最も基本的な形式の機械的な動き検出では、スイッチまたはトリガーが使用されます。たとえば、タイプライターのキーは、動きを検出する機械的な方法を使用します。各キーはオフまたはオンのスイッチであり、表示される各文字はキーの動きの結果です。
電子レンジ
これらはドップラーレーダーの原理で動きを検知するもので、レーダースピードガンに似ています。マイクロ波の連続波が放射され、物体が受信機に向かって（または受信機から離れて）動くことで反射されたマイクロ波の位相が変わり、低いオーディオ周波数でヘテロダイン信号が生成されます。
超音波
超音波トランスデューサーは超音波（人間の耳に聞こえるよりも高い周波数の音）を放射し、近くの物体からの反射を受信します。 [5]ドップラーレーダーとまったく同じように、受信フィールドのヘテロダイン検出によって動きが示されます。約 1 センチメートルの超音波波長は、マイクロ波動作検出器で使用される波長に似ているため、検出されるドップラーシフトも低可聴周波数（歩行速度の場合）にあります。超音波センサーの潜在的な欠点の 1 つは、たとえば角の周りの音波の反射により、センサーがカバレッジが望ましくない領域での動きに敏感になる可能性があることです。[6]このような拡張カバレッジは、エリア内の占有を検出することが目的の照明制御には望ましいかもしれませんが、たとえば自動ドアを開くには、ドアに向かう経路の交通量を選択するセンサーの方が優れています。
断層撮影モーション検出器
これらのシステムは、メッシュネットワークのノードからノードへ通過する電波の乱れを感知します。壁やその他の障害物を透過して感知できるため、広範囲を検知することができます。RFトモグラフィーモーション検出システムは、専用のハードウェア、その他のワイヤレス対応デバイス、またはその両方を使用します。その他のワイヤレス対応デバイスは、ソフトウェアアップデートを受信すると、メッシュ上のノードとして機能できます。[7]
ビデオカメラソフトウェア
ビデオ撮影が可能な低価格のデジタルカメラの普及により、ソフトウェアを使用してそのようなカメラの出力を使用して、その視野内の動きを検出することができるようになりました。[8] [9]このソリューションは、カメラとコンピュータ以外のハードウェアは必要ないため、動きの検出によってトリガーされたビデオを記録する場合に特に魅力的です。観察対象領域は通常は照明されている可能性があるため、これは別の受動的な技術と考えることができます。ただし、近赤外線照明と組み合わせて使用すると、暗闇の中で動きを検出できます。つまり、人間の目では検出できない波長の照明を使用します。
カメラ自体がパンしている場合や、美術館で訪問者に囲まれた絵画など、他の無関係な動きを含むフィールドで特定のオブジェクトの動きを検出する必要がある場合には、動きを検出するためにより複雑なアルゴリズムが必要です。パンカメラでは、光学フローに基づくモデルを使用して、カメラの動きによって引き起こされる明らかな背景の動きと、独立して移動するオブジェクトの動きを区別します。[10]
ジェスチャー検出器
光検出器と赤外線照明素子は、機械学習アルゴリズムの助けを借りて、デジタルスクリーンが手の動きやジェスチャーを検出するのをサポートすることができます。 [11]
デュアルテクノロジーモーション検出器
現代の多くのモーション検出器は、異なる技術を組み合わせて使用しています。複数の感知技術を 1 つの検出器に組み合わせると誤作動を減らすことができますが、その代償として検出確率が低下し、脆弱性が高まります。[引用が必要]たとえば、多くのデュアル テクノロジ センサーは、PIR センサーとマイクロ波センサーの両方を 1 つのユニットに組み合わせています。動きを検出するには、両方のセンサーが同時に作動する必要があります。[引用が必要]これにより、熱や光の変化によって (パッシブ赤外線) PIR が作動してもマイクロ波が作動しない、または木の枝が動くとマイクロ波が作動しても PIR が作動しないなどの誤報の可能性が低くなります。ただし、侵入者が PIR またはマイクロ波のいずれかを騙すことができれば、センサーはそれを検出しません。[引用が必要]
多くの場合、PIR テクノロジーは、精度を最大化し、エネルギー使用量を削減するために、別のモデルと組み合わせて使用されます。[引用が必要] PIR は放射マイクロ波検出よりもエネルギー消費量が少なく、多くのセンサーは、PIR センサーが作動するとマイクロ波センサーが作動するように調整されています。[引用が必要] [引用が必要] マイクロ波センサーも侵入者を検知すると、アラームが鳴ります。
参照
参考文献
- ^ 「モーション検出」 。 2015年1月26日閲覧。
- ^ Amin, Moeness (2017-09-14). 屋内監視用レーダー: 検出、分類、評価。CRC Press。ISBN 978-1-4987-8200-5。
- ^ 超音波と受動赤外線センサーの統合によるデュアルテクノロジーユーザー検出センサー
- ^ 「なぜモーション検出器は動物に反応するのか、そしてそれを避ける方法 | Ajax Systems ブログ」。Ajax Systems。2020年 2 月 3 日閲覧。
- ^ 「超音波モーション検出器とは? (画像付き)」 Wisegeek.com. 2016-01-19 . 2016-01-27閲覧。
- ^ 「モーションセンサーの技術比較」ecosirius.com 。 2014年7月19日閲覧。
- ^ 「XANDEM – ワイヤレスネットワークによる人物検知」 。2 020年12月14日閲覧。
- ^ ビデオモーション検出 (VMD) 2011-10-23 にWayback Machineでアーカイブ
- ^ 視覚運動のメカニズム
- ^ Bewley, A., Guizilini, V., Ramos, F., & Upcroft, B. (2014). 動的オブジェクトのオンライン自己教師ありマルチインスタンスセグメンテーション。国際ロボティクスおよびオートメーション会議 (pp. 1296–1303)。香港、中国: IEEE。doi : 10.1109 /ICRA.2014.6907020
- ^ Cho, Youngjun (2014). 「米国特許：近接タッチ機能を有する電子機器およびその制御方法」
外部リンク
- リレーショナルモーション検出
- www.cs.rochester.edu/~nelson/research
- 画像処理における動き検出アルゴリズム
- 動きの検出と認識の研究
- 存在と不在の検出の説明
- モーション検出サンプルアルゴリズムの実現ビデオ
ウィキメディア・コモンズには、モーション検出器に関連するメディアがあります。