CN110576826B - 车辆、用于判定座椅安全带佩戴状态的系统，以及判定座椅安全带佩戴状态的方法 - Google Patents
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Abstract
判定座椅安全带的佩戴状态的系统，包括：设置在座椅安全带的至少一部分上的标记物；图像捕获处理单元，其朝向预定范围发射规定波长带的电磁波，并基于在预定范围中反射的反射波来创建指示规定波长带的电磁波的强度分布的图像；形状估计单元，其基于图像估计乘员的形状，从图像检测标记物，并基于所检测的标记物估计座椅安全带的形状；以及判定单元，其基于乘员和座椅安全带之间的位置关系，判定乘员座椅安全带的佩戴状态。
Description
技术领域
本发明涉及车辆、用于判定乘员的座椅安全带佩戴状态的系统，以及判定座椅安全带佩戴状态的方法。
背景技术
基于舌板是否装配在搭扣中来判定乘员的座椅安全带佩戴状态。然而，即使当乘员没有佩戴座椅安全带时，通过将假舌板装配到搭扣中，也可以容易地再现座椅安全带佩戴状态。
作为针对上述情况的对策，例如，在申请号为No.9-501120(JP 9-501120A)的日本未审查专利申请公开中公开的系统通过将根据热量发射远红外线的材料附着至座椅安全带并监测从该材料发射的远红外线，来判定乘员的座椅安全带的佩戴状态。
发明内容
然而，在JP 9-501120A中描述的上述技术中，例如，当乘员穿着厚重的外衣时，人体的热量可能性较小或不太可能被传递到座椅安全带的材料。结果，从该材料发射的远红外线的量可能发生变化，并且即使乘员佩戴着座椅安全带，系统也可能不能正确地判定佩戴状态。因此，利用在JP 9-501120A中描述的技术，不能高精度地判定乘员的座椅安全带佩戴状态。
本发明提供可以高精度地判定乘员的座椅安全带佩戴状态的车辆、判定座椅安全带佩戴状态的系统，以及判定座椅安全带佩戴状态的方法。
本发明的一方面涉及判定乘员的座椅安全带的佩戴状态的系统，其包括：标记物，其设置在座椅安全带的至少一部分上，标记物配置为以与座椅安全带的材料不同的比率反射或吸收规定波长带的电磁波；图像捕获处理单元，其朝向包括坐在座椅中的乘员的预定范围发射规定波长带的电磁波，并基于在预定范围中反射的反射波来创建指示规定波长带的电磁波的强度分布的图像；形状估计单元，其基于图像估计乘员的形状，从图像检测标记物，并基于所检测的标记物估计座椅安全带的形状；以及判定单元，其在估计出乘员的形状和座椅安全带的形状之后，基于乘员和座椅安全带之间的位置关系，判定乘员座椅安全带的佩戴状态。
根据上述方面，设置在座椅安全带上的标记物构件配置为以与座椅安全带的材料不同的比率反射或吸收规定波长带的电磁波。利用该布置，在预定范围内捕获的且指示规定波长带的电磁波的强度分布的图像中，标记物构件和座椅安全带被显示为使得它们可以彼此区分。因此，即使当乘员穿着反射率或吸收率接近标记物构件或座椅安全带的反射率或吸收率的衣服时，也可以从标记物构件和安全带中的任一者找到乘员和座椅安全带之间的位置关系。因此，无论乘员的衣服如何，都可以高精度地判定乘员的安全带佩戴状态。
在上述方面中，标记物可以沿着座椅安全带的纵向方向延伸；并且当座椅安全带位于与延伸跨过乘员的身体的预定佩戴图案相匹配的位置时，判定单元可以判定乘员正佩戴着座椅安全带。
利用上述配置，该系统可以判定正确的佩戴图案，例如延伸跨过乘员的身体的座椅安全带的肩带的倾斜悬挂；因此，可以高精度地判定乘员正佩戴着座椅安全带。
在上述方面中，标记物可以设置在座椅安全带的一个表面上。
利用该布置，如果座椅安全带被扭曲，则图像中规定波长带的电磁波的强度分布在座椅安全带被扭曲的位置之前和之后的点处改变；因此，可以检测到例如扭曲的座椅安全带的状态。
在上述方面中，该系统还可以包括通知单元，当判定单元判定乘员没有佩戴座椅安全带时，通知单元发出敦促乘员佩戴座椅安全带的通知。
利用该布置，乘员可以意识到乘员没有佩戴座椅安全带的状态。
在上述方面中，规定波长带的电磁波可以包括具有包括在3mm至300mm范围内的波长的无线电波。
利用上述布置，即使当座椅安全带的标记物构件被可见光不能通过的毯子等覆盖时，也可以从图像中检测到该标记物构件。
本发明的另一方面涉及车辆，该车辆包括：座椅安全带；标记物，其设置在座椅安全带的至少一部分上，该标记物配置为以与座椅安全带的材料不同的比率反射或吸收规定波长带的电磁波；图像捕获单元，其朝向包括坐在座椅中的乘员的预定范围发射规定波长带的电磁波；以及处理器，其配置为：基于在预定范围中反射的反射波来创建指示规定波长带的电磁波的强度分布的图像；基于图像估计乘员的形状，从图像检测标记物，并基于所检测的标记物估计座椅安全带的形状；并且在估计出乘员的形状和座椅安全带的形状之后，基于乘员和座椅安全带之间的位置关系，判定乘员座椅安全带的佩戴状态。
本发明的另一方面涉及判定乘员的座椅安全带的佩戴状态的方法，座椅安全带的至少一部分设置有标记物，该标记物配置为以与座椅安全带的材料不同的比率反射或吸收规定波长带的电磁波，该方法包括：朝向包括坐在座椅中的乘员的预定范围发射规定波长带的电磁波；基于在预定范围中反射的反射波来创建指示规定波长带的电磁波的强度分布的图像；基于图像估计乘员的形状，从图像检测标记物，并基于所检测的标记物估计座椅安全带的形状；以及在估计出乘员的形状和座椅安全带的形状之后，基于乘员和座椅安全带之间的位置关系，判定乘员座椅安全带的佩戴状态。
利用本发明的车辆、判定座椅安全带佩戴状态的系统和判定座椅安全带佩戴状态的方法，可以高精度地判定乘员的座椅安全带佩戴状态。
附图说明
本发明的示例实施例的特征、优点和技术及工业显著性，将在下文中结合对附图的引用而加以描述，其中相似标号表示相似要素，且其中：
图1是展示根据本发明一实施例的座椅安全带佩戴状态判定系统的配置的视图；
图2是示意性展示车辆驾驶员座椅附近的侧视图；
图3是展示设置在座椅安全带上的标记物构件的图案的示例的视图；
图4A是基于二维图像估计的乘员和座椅安全带的形状的示意图；
图4B是基于二维图像估计的乘员和座椅安全带的形状的示意图；
图4C是基于二维图像估计的乘员和座椅安全带的形状的示意图；
图5是用于描述其中座椅安全带被偏转的状态的图；
图6是展示标记物图章的标记的示例的图；以及
图7是阐释用于将标记与对象相关联的过程的流程图。
具体实施方式
在根据本发明的座椅安全带佩戴状态判定系统中，在座椅安全带上设置了标记物构件，该标记物构件以与座椅安全带的材料不同的比率反射或吸收规定波长带的电磁波。利用该布置，在包括乘员的预定范围内捕获的且指示规定波长带的电磁波的强度分布的图像中，该标记物构件和座椅安全带被显示为使得它们可以彼此区分。因此，即使当乘员的衣服的反射率或吸收率接近标记物构件或座椅安全带的反射率或吸收率时，也可以从标记物构件和座椅安全带中的任一者来把握乘员和座椅安全带之间的位置关系。因此，可以高精度地判定乘员的座椅安全带佩戴状态。
图1是展示根据本发明的一个实施例的座椅安全带佩戴状态判定系统10的配置的示例的功能框图。图2是示意性展示安装有座椅安全带佩戴状态判定系统10的车辆的驾驶员座椅附近的侧视图。在图2中，“前”表示车辆的前方，“后”表示车辆的后方。
本实施例的座椅安全带佩戴状态判定系统10包括图像捕获单元100(该图像捕获单元100包括电磁波发射器110和电磁波接收器120)、图像处理单元200、形状估计单元300、判定单元400、通知单元500和标记物构件600。至少图像处理单元200、形状估计单元300、判定单元400和通知单元500可以由功能模块来提供，这些功能模块在处理器(未图示)执行一个或多个程序时可以被实现。
标记物构件600能够反射或吸收规定波长带的电磁波，并设置在座椅安全带40的至少一部分上。光，例如具有包括在3mm至300mm范围内的波长(GHz频带)的无线电波，以及红外线、可见光或紫外线，可以用作规定波长带的电磁波。此外，在本实施例中使用的电磁波的波长优选地选自电磁波不通过人体或不被人体衍射的波长。标记物构件600由对规定波长带的电磁波具有与座椅安全带40的材料不同的反射率或吸收率的材料制成。
标记物构件600优选地设置在座椅安全带40的一个表面上，以沿着座椅安全带40的纵向方向延伸。标记物构件600可以附着或印刷在该表面上，或可以缝合到材料中。如图3以举例的方式所示，标记物构件600可以具有棋盘图案、条纹图案等。
电磁波发射器110设置在车厢的前上部，并朝向车厢中的预定范围发射规定波长带的电磁波。例如，电磁波发射器110可以包括发光装置。预定范围(其将被称为“选定范围”)具体是包括车辆的座椅30、理想地包括坐在座椅30中的乘员20的上身的范围。座椅30可以仅包括驾驶员的座椅，或者除了驾驶员的座椅之外还可以包括乘客的座椅和/或后座椅。
当从电磁波发射器110朝向选定范围辐射的电磁波被存在于选定范围的乘员20、座椅30、座椅安全带40、标记物构件600等反射并返回时，电磁波接收器120捕获(接收)规定波长带的电磁波(反射波)。电磁波接收器120可以例如由光接收元件或成像摄像头构成。电磁波接收器120也可以设置在车厢的前上部，在电磁波发射器110附近。
图像处理单元200对由电磁波接收器120捕获(接收)的规定波长带的电磁波的反射波进行规定的图像处理，并创建指示选定范围内的规定波长带的电磁波的强度分布的二维图像。二维图像仅需要是这样的图像：利用该图像，能够将由至少标记物构件600反射的规定波长带的电磁波与由其它构件或部分所反射或辐射的电磁波区分开。优选地，二维图像是可以利用其能够检测由乘员20反射或辐射的电磁波的图像。
形状估计单元300基于由图像处理单元200创建的二维图像来估计乘员20的形状。在一个示例中，形状估计单元300基于在二维图像中由乘员20反射或辐射的规定波长带的电磁波与由座椅30反射的规定波长带的电磁波之间的差异，来估计乘员20的粗略外形(轮廓)。并且，形状估计单元300基于由图像处理单元200创建的二维图像来估计座椅安全带40的形状。在一个示例中，形状估计单元300检测二维图像中的标记物构件600，并基于所检测的标记物构件600来估计座椅安全带40的粗略形状(座椅安全带40存在的粗略位置)。
判定单元400基于形状均被估计了的乘员20和座椅安全带40之间的位置关系来判定乘员20对座椅安全带40的佩戴状态。后文将描述判定佩戴状态的方式。
当判定单元400判定乘员未佩戴座椅安全带40时，通知单元500通知乘员20他/她没有佩戴座椅安全带40。例如可以经由扬声器装置的语音输出或者经由显示装置的图像显示来进行该通知。
图4A至4C展示了示例，每个示例示意性指示由形状估计单元300基于由图像处理单元200创建的二维图像而估计的乘员20和座椅安全带40(标记物构件600)的形状。在图4A至图4C的示例中，沿宽度方向观看，线条形式的标记物构件600设置在座椅安全带40的中间，以沿着安全带40的纵向方向延伸。
在图4A的情况下，座椅安全带40(标记物构件600)存在于坐在驾驶员座椅上的乘员20的身体前方；因此，可以判定乘员20正佩戴着座椅安全带40。另一方面，坐在乘客座椅中的乘员20的身体前方没有座椅安全带40(没有标记物构件600)；因此，可以判定乘客座椅中的乘员20没有佩戴座椅安全带40。
然而，即使在座椅安全带40(标记物构件600)存在于乘员20的身体前方的情况下，坐在驾驶员座椅中的乘员20也可以以如图4B所示的状态佩戴座椅安全带40，其中安全带可能被扭曲并且乘员20未处于正确的佩戴状态。为了处理这种情况，判定单元400判定座椅安全带40(标记物构件600)是否定位成与指定的正确佩戴图案相匹配。更具体地，在座椅安全带是三点式座椅安全带的情况下，判定单元400判定座椅安全带40(标记物构件600)是否匹配一图案(参见图4A)，在该图案中，肩带从乘员20一侧的肩部到另一侧的腰部倾斜地悬挂跨过身体，并且腰带延伸跨过(横跨)腰部。在座椅安全带是两点式座椅安全带的情况下，判定单元400判定座椅安全带40(标记物构件600)是否匹配腰带延伸跨过乘员20的腰部的图案。以这种方式，可以高精度地判定乘员20是否正佩戴着座椅安全带40。就此而言，还可以通过在座椅安全带40的一个表面和另一个表面上设置具有不同图案的标记物构件600来判定座椅安全带40是否被扭曲。
此外，使得由标记物构件600对规定波长带的电磁波的反射或吸收比率与由座椅安全带40的材料对规定波长带的电磁波的反射或吸收比率不同。因此，即使当乘员20穿着的衣服的反射率或吸收率等于标记物构件600或座椅安全带40的反射率或吸收率时，也可以通过使用标记物构件600和座椅安全带40中的一者来估计乘员20和座椅安全带40之间的位置关系，从而使得判定乘员20佩戴座椅安全带40的状态成为可能(例如，参见图4C)。
根据乘员20的身体大小的不同，考虑到乘员20佩戴的座椅安全带40的状态中出现差异。在乘员具有肥胖体质和大肚子的情况下，例如，设想座椅安全带40以稍微偏转或扭曲的状态放置在身体上以避开腹部。并且，在高身高乘员的情况下，例如，设想座椅安全带40以座椅安全带锚被升高的位置放置在身体上。
通过利用上述内容，如图5以举例方式所示，可以通过检测由图像处理单元200创建的二维图像中具有条纹图案的标记物构件600的变化(从L1＝L2到L3>L4的变化)来判定座椅安全带40的状态(偏转、扭曲)。因此，例如当座椅安全带40以偏转或扭曲状态放置在身体上时，可以判定乘员20具有肥胖体质。此外，通过检测由图像处理单元200创建的二维图像中的肩带的进给位置和腰带之间的间隔，可以判定乘员的身高。以上述方式判定的乘员20的身体大小可以例如由各种车辆设备和服务来反映。
如上所述，在根据本发明的实施例的座椅安全带佩戴状态判定系统10中，设置在座椅安全带40上的标记物构件600由以与座椅安全带40的材料不同的比率反射或吸收规定波长带的电磁波的材料制成。因此，在预定范围内捕获的并指示规定波长带的电磁波的强度分布的二维图像中，标记物构件600和座椅安全带40被显示为使得它们可以彼此区分。因此，即使当乘员20的衣服的反射率或吸收率接近标记物构件600或座椅安全带40的反射率或吸收率时，也可以基于标记物构件600和座椅安全带40中的任一者来把握乘员20和座椅安全带40之间的位置关系。因此，无论乘员20的衣服如何，都可以高精度地判定乘员20的座椅安全带40的佩戴状态。
在根据该实施例的座椅安全带佩戴状态判定系统10中，标记物构件600设置在座椅安全带40上，以沿着座椅安全带40的纵向方向延伸，并且当座椅安全带40位于与延伸跨过乘员20的身体的预定佩戴图案相匹配的位置时，系统10判定乘员20正佩戴着座椅安全带40。因此，由于座椅安全带佩戴状态判定系统10可以判定延伸跨过乘员20的身体的座椅安全带40的正确佩戴图案，例如三点式座椅安全带的肩带的倾斜悬挂，因此系统10可以高精度地判定乘员20正佩戴座椅安全带40。
并且，在根据该实施例的座椅安全带佩戴状态判定系统10中，标记物构件600设置在座椅安全带40上，使得座椅安全带40的相对表面可以彼此区分。因此，系统10可以判定座椅安全带40是否被扭曲。
假设佩戴座椅安全带40的乘员20覆盖有毯子以使得毯子被放置在座椅安全带40上的情况。在这种情况下，毯子可能会反射可见光，或可见光周围的红外线或紫外线，并可能无法正确地检测设置在座椅安全带40上的标记物构件600。因此，理想的是将规定波长带的电磁波设定为具有包括在除可见光、红外线和紫外线之外的区域中的波长(GHz带)的无线电波，例如，具有在3mm至300mm的范围内的波长。
标记物构件600可以设置在除座椅安全带40之外的对象上，从而找到各种应用。在使用座椅安全带40的被安装的儿童座椅的情况下，例如，如果仅基于如上所述设置在座椅安全带40上的标记物构件600来判定佩戴状态，则即使儿童座椅不在车辆上，也可能判定佩戴状态是正常的。
因此，例如，也可以在儿童座椅上设置特定的标记物构件，并且当在座椅安全带40和儿童座椅上都可以检测到相应的标记物构件时，可以判定座椅安全带40和儿童座椅被正确地安装在适当位置。可以通过将其上印刷有如图6以举例方式展示的例如给定数字、字母或字符串的标记物图章700附着至儿童座椅，而容易地设置用于儿童座椅的标记物构件。标记物图章700还可以以与标记物构件600类似的方式反射或吸收规定波长带的电磁波。例如，在用户拥有与各个年龄段儿童相对应的两个或更多个儿童座椅的情况下，两个或更多个不同的标记物图章700可以被附着至相应的儿童座椅，并且可以用于判定适合于有关儿童的儿童座椅是否安装在车辆上。
可以预先判定每个标记物图章700所附着到的对象，或者每个标记物图章700可以根据乘员的喜好附着到各种物体。在这种情况下，标记物图章700所附着的物体可以与标记物图章700上的标记相关联。可以根据图7中所示的过程来进行用于将标记物与对象相关联的过程。
步骤S701：图像捕获单元100捕获标记物图章700的图像，该标记物图章放置在选定范围内并且未与标记物图章700所附着的对象相关联。
步骤S702：图像处理单元200基于由图像捕获单元100捕获的规定波长带的电磁波的反射波，创建选定范围内的二维图像。
步骤S703：形状估计单元300从由图像处理单元200创建的二维图像中检测标记物图章700的标记。
步骤S704：判定单元400识别由形状估计单元300检测的标记。
步骤S705：通知单元500请求乘员20输入判定单元400识别的标记将要关联的对象的信息(例如名称)。
步骤S706：判定单元400根据由乘员20输入的对象的信息，在将识别出的标记和对象相互关联的同时，学习(登记)识别出的标记和对象。
通过如上所述的关联过程，标记物图章700可以以高自由度使用；例如，标记物图章700可以附着到乘员的袋子。此外，当通过上述的关联处理检测到已经与对象相关联的标记时，可以计算出检测概率。然后，当找到概率未达到给定阈值的两个或更多个标记时，可以询问乘员关于与可能的项目的数量和名称相对应的对象的存在。
本发明不仅可以视为座椅安全带佩戴状态判定系统，而且可以视为由座椅安全带佩戴状态判定系统的计算机实现的方法、由计算机执行的程序、程序的记录介质，或者安装有座椅安全带佩戴状态判定系统的车辆。
本发明可以在需要使用座椅安全带的车辆等中使用。
Claims (5)
1.判定乘员的座椅安全带的佩戴状态的系统，其特征在于，包括：
标记物，其设置在所述座椅安全带的至少一部分上且沿着所述座椅安全带的纵向方向延伸，所述标记物配置为以与所述座椅安全带的材料不同的比率反射或吸收规定波长带的电磁波，所述标记物在所述座椅安全带的一个表面和另一个表面上具有不同图案；
图像捕获处理单元，其朝向包括坐在座椅中的乘员的预定范围发射所述规定波长带的电磁波，并基于在所述预定范围中反射的反射波来创建指示所述规定波长带的电磁波的强度分布的图像；
形状估计单元，其基于所述图像估计所述乘员的形状，从所述图像检测所述标记物，并基于所检测的标记物估计所述座椅安全带的形状；以及
判定单元，其在估计出所述乘员的形状和所述座椅安全带的形状之后，基于所述乘员和所述座椅安全带之间的位置关系，判定所述乘员座椅安全带的佩戴状态；并且其中，当所述座椅安全带位于与延伸跨过所述乘员的身体的预定佩戴图案相匹配的位置时，所述判定单元判定所述乘员正佩戴着所述座椅安全带。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括通知单元，当所述判定单元判定所述乘员没有佩戴所述座椅安全带时，所述通知单元发出敦促所述乘员佩戴所述座椅安全带的通知。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述规定波长带的电磁波包括具有包括在3至300mm范围内的波长的无线电波。
4.车辆，其特征在于，包括：
座椅安全带；
标记物，其设置在所述座椅安全带的至少一部分上且沿着所述座椅安全带的纵向方向延伸，所述标记物配置为以与所述座椅安全带的材料不同的比率反射或吸收规定波长带的电磁波，所述标记物在所述座椅安全带的一个表面和另一个表面上具有不同图案；
图像捕获单元，其朝向包括坐在座椅中的乘员的预定范围发射所述规定波长带的电磁波；以及
处理器，其配置为：
基于在所述预定范围中反射的反射波来创建指示所述规定波长带的电磁波的强度分布的图像；
基于所述图像估计所述乘员的形状，从所述图像检测所述标记物，并基于所检测的标记物估计所述座椅安全带的形状；
在估计出所述乘员的形状和所述座椅安全带的形状之后，基于所述乘员和所述座椅安全带之间的位置关系，判定所述乘员座椅安全带的佩戴状态，并且
当所述座椅安全带位于与延伸跨过所述乘员的身体的预定佩戴图案相匹配的位置时，所述判定单元判定所述乘员正佩戴着所述座椅安全带。
5.判定乘员的座椅安全带的佩戴状态的方法，所述座椅安全带的至少一部分设置有沿着所述座椅安全带的纵向方向延伸的标记物，该标记物配置为以与所述座椅安全带的材料不同的比率反射或吸收规定波长带的电磁波，所述标记物在所述座椅安全带的一个表面和另一个表面上具有不同图案，所述方法的特征在于，包括：
朝向包括坐在座椅中的乘员的预定范围发射所述规定波长带的电磁波；
基于在所述预定范围中反射的反射波来创建指示所述规定波长带的电磁波的强度分布的图像；
基于所述图像估计所述乘员的形状，从所述图像检测所述标记物，并基于所检测的标记物估计所述座椅安全带的形状；以及
在估计出所述乘员的形状和所述座椅安全带的形状之后，基于所述乘员和所述座椅安全带之间的位置关系，判定所述乘员座椅安全带的佩戴状态，当所述座椅安全带位于与延伸跨过所述乘员的身体的预定佩戴图案相匹配的位置时，所述判定单元判定所述乘员正佩戴着所述座椅安全带。
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