CN1792678A - 检测系统、乘员保护装置、车辆和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供检测系统、乘员保护装置、车辆和检测方法，提供对与车辆座椅上就座物有关的信息进行简便和精度良好地检测的有效技术。在车辆中构筑检测系统，该检测系统包括摄影装置(110)数值化装置(130)；车辆座椅座垫高度检测部(142)；座椅靠背角度检测部(143)；座椅前后位置检测部(144)；根据车辆座椅信息，对成为与单一视点有关影部分的背面形状进行规定的基准面进行设定的面设定部(145)；由面设定部(145)所设定的基准面对由数值化装置(130)所数值化的数值坐标进行校正，根据该校正后的数值坐标，将与车辆乘员有关的信息导出的体积计算部(146)和体型判断部(147)。

Description

检测系统、乘员保护装置、车辆和检测方法

技术领域

本发明涉及一种搭载在车辆上的检测系统的构筑技术。

背景技术

一直以来，在发生事故时，由气囊等对车辆乘员进行约束的乘员约束装置是公知的。例如在下述专利文献1中介绍了一种结构，即作为推断乘员状态的乘员状态推断装置，使用对乘员进行摄像的照相机等，根据乘员状态推断装置推断的乘员状态对气囊等乘员约束装置进行控制。

专利文献1特开2002-264747号公报

发明内容

在车辆发生事故等时实现乘员保护的各种乘员保护装置中，使用照相机精度良好地把握诸如车辆乘员的就座状态和体型等与车辆座椅上的就座物形状有关的信息的技术等要求非常高。以往提出了由多个照相机围绕着与所希望就座物对应的车辆座椅，由所述多个照相机能够进行无死角地摄像，正确地把握与就座物形状有关信息的技术方案。使用多个照相机的结构虽然能够精度良好地把握与车辆座椅上就座物形状有关的信息，但是产生装置成本增加的问题。

鉴于上述信息，提出本发明，本发明的目的是提供一种能够简便且精度良好对与车辆座椅上就座物有关的信息进行检测的有效技术。

为了解决上述问题，构成本发明。本发明典型地能够适用于对机动车中与车辆座椅上就座物有关的信息进行检测的检测系统，但是本发明也适用于对机动车之外的车辆中与车辆座椅上就座物有关的信息进行检测的检测系统的构筑技术。

(本发明的第1发明)

解决上述问题的本发明第1发明是技术方案1的检测系统。

技术方案1的检测系统是一种对与车辆座椅上就座物有关的信息进行检测的检测系统，其至少包括表面立体形状检测装置、数值化装置、车辆座椅信息检测装置、基准面设定装置、导出装置。所谓的‘就座物’狭义上是指直接或间接地坐在车辆座椅上的车辆乘员，广义上讲包括放置在车辆座椅上的物体(例如儿童座椅)等。而且，作为‘与就座物有关的信息’使用就座物的形状(体型或体积)或就座物的姿势。

本发明的表面立体形状检测装置构成为具有检测与就座物的单一视点有关的表面立体形状的功能的装置。与单一视点有关的就座物表面立体形状，通过由安装在车室内的单一照相机对就座物进行摄影而能够检测。

本发明的数值化装置构成为具有将由表面立体形状检测装置所检测的表面立体形状作为数值座标而数值化的功能的装置。因而，对于由单一照相机所摄影的就座物的图像，将该图像作为数值座标而数值化。

本发明的车辆座椅信息检测装置构成为具有对与车辆座椅有关的车辆座椅信息进行检测功能的装置。所谓的‘车辆座椅信息’广泛地包括车辆座椅的位置和姿势等，典型地使用车辆座椅的座椅座垫高度、座椅靠背角度、座椅前后位置等。

本发明的基准面设定装置构成为具有根据车辆座椅信息检测装置所检测出的车辆座椅信息，而对基准面进行设定功能的装置，其中所述基准面对变成表面立体形状各个部位中与上述单一视点有关的影部分的背面形状进行规定。

本发明的导出装置构成为具有由上述基准面设定装置所设定的基准面对由上述数值化装置而数值化的数值座标进行校正，根据校正后的数值座标，而导出与就座物有关信息的功能的装置。

其中，表面立体形状的背面形状是由单一视点不能直接检测的部位，如果由基准面的设定而精度良好地推定该背面表面形状，则能够简便且精度良好地检测出与该就座物有关的信息。在本发明中，采用根据车辆座椅信息而设定基准面的结构。这是车辆座椅特别接近车辆构成部分中背面形状的部位。由使用与该车辆座椅有关的车辆座椅信息而进行基准面的设定，能够有效地精度良好地推定背面形状。

根据技术方案1的检测系统，由单一视点检测出就座物的表面立体形状，同时，采用车辆座椅信息而研究对成为该单一视点的影部分的背面形状进行规定的基准面的设定技术，能够简便且精度良好地对与车辆座椅上的就座物有关的信息进行检测。因而，能够控制装置成本。

而且，由本发明检测系统所检测且与就座物有关的信息最好应用于与例如气囊、安全带等为了保护车辆乘员而动作的乘员保护装置有关的控制中。而且，如果至少具有使用与‘单一视点’有关且进行对车辆座椅上单一视点设定的单一照相机的结构，就足以实施本发明，也可以采用对于其它目的而使用的其它照相机或视点的设置。

(本发明的第2发明)

解决上述问题的本发明第2发明是技术方案2的检测系统。

在技术方案2所记载的检测系统中，技术方案1所述基准面设定装置根据车辆座椅信息，将沿车辆座椅的座椅座垫侧表面形成的第1基准面、沿该车辆座椅的座椅靠背表面形成的第2基准面、沿该车辆座椅的座椅座垫表面形成的第3基准面中的至少一个基准面设定为本发明的基准面。

而且，第1基准面根据下述考虑而设定，即就座物从车辆座椅的座椅侧表面在左右方向上露出概率很低。而且第2基准面根据就座物从车辆座椅的座椅靠背向后露出概率很低的考虑而设定。而且第3基准面根据就座物从车辆座椅的座椅座垫向下露出概率很低的考虑而设定。因而如果采用上述结构，则可以精度良好地设定基准面。

(本发明的第3发明)

解决上述问题的本发明第3发明是技术方案3的检测系统。

技术方案3的检测系统在技术方案1或2所述检测系统中，进而包括对于作为就座物的车辆乘员，检测与头、颈、肩、腰、背的位置和宽度有关的乘员构成部信息的乘员构成部信息检测装置。因而，基准面设定装置使用由该乘员构成部信息检测装置检测出的乘员构成部的信息，对上述基准面进行校正。该乘员构成部信息是与车辆乘员的位置或姿势直接相关的信息，通过使该乘员构成部信息反映在基准面的设定上，能够进一步提高基准面的设定精度。

(本发明的第4发明)

解决上述问题的本发明第4发明是技术方案4的检测系统。

在技术方案4的检测系统中，如技术方案1～3中的任一项所述基准面设定装置将基准面设定为沿着上述就座物的表面立体形状的曲面。基准面的这种设定是根据下述考虑而进行的设定，即考虑到不由平面而采用曲面能够进行更正确地推定，就座物的表面立体形状通常几乎由凹凸面组成。因而，根据这种结构，能够进一步提高基准面的设定精度。

(本发明的第5发明)

解决上述问题的本发明第5发明是技术方案5的乘员保护装置。

技术方案5的该乘员保护装置至少包括技术方案1～4中任一项所述的检测系统、乘员保护装置和控制装置。

本发明的乘员保护装置构成为为了对车辆乘员进行保护而动作的装置。作为这种乘员保护装置，例如包括典型的气囊和安全带等。

本发明的控制装置构成为具有根据由检测系统的导出装置所导出的与作为就座物的车辆乘员体型有关的信息，对乘员保护装置的动作进行控制的功能的装置。根据与车辆乘员体型有关的信息，由控制装置控制例如作为在车辆事故时向气囊供应展开膨胀用气体的气体供给装置的充气机的动作、对安全带进行控制的预紧器或收缩器等的动作。如果采用这种结构，使用由检测系统简便且精度良好地检测出的与车辆乘员有关的信息，能够合理地控制乘员保护装置的动作，由此能够实现车辆乘员的彻底保护，并能够控制装置的成本。

(本发明的第6发明)

解决上述问题的本发明第6发明是技术方案6的乘员保护装置。

在技术方案6的乘员保护装置中，技术方案5所述乘员保护装置至少包括在车辆事故时，在乘员保护区域内膨胀展开的气囊、向该气囊供应展开膨胀用气体的充气机。而且，控制装置根据与车辆乘员体型有关的信息，对相对于上述气囊的充气机的气体供给状态进行控制。因而车辆事故时，从充气机向气囊所供应的气体压力和气体供应量可以对应于车辆乘员的体型而可变地进行控制。具体地说，与检测出体型大的大人坐在座椅上时相比，当检测出体型小的儿童等坐在座椅上时，遏制从充气机向气囊所供应的气体压力和气体供应量地进行控制。根据这种结构，使用由检测系统简便且精度良好地检测出的与车辆乘员有关的信息，能够合理地控制车辆事故时气囊展开膨胀状态，因而，能够实现车辆乘员在车辆事故时的彻底保护。

(本发明的第7发明)

解决上述问题的本发明第7发明是技术方案7的具有乘员保护装置的车辆。

技术方案7的车辆是一种包括技术方案5或6所述乘员保护装置的车辆。根据这种结构，提供一种包括有效地实现车辆乘员彻底保护的乘员保护装置的车辆。另外，能够降低装置的成本。

(本发明的第8发明)

解决上述问题的本发明第8发明是技术方案8的车辆。

技术方案8的车辆是一种至少包括发动机运转系统、电装系统、驱动控制装置、车辆座椅、照相机、处理装置的车辆。

发动机运转系统构成为与发动机和车辆行驶有关的系统。电装系统构成为与车辆中所使用的电机部件有关的系统。驱动控制装置构成为具有对上述发动机运转系统和电装系统进行驱动控制的功能的装置。照相机具有进行朝向车辆座椅上的单一视点设定的功能。处理装置构成为具有由驱动控制装置对由上述照相机所获得的信息进行处理功能的装置。在本发明中，该处理装置包括技术方案1～4中任一项所述检测系统。由检测系统所检测出的与就座物有关的信息，在处理装置中进行适当的处理，用于保护车辆乘员而动作的乘员保护装置，以及与车辆有关的各种控制。

如果采用这种结构，提供一种在与车辆有关的各种控制中使用由检测系统简便且精度良好地检测出的与车辆乘员有关信息的车辆。另外，能够控制装置的成本。

(本发明的第9发明)

解决上述问题的本发明第9发明是技术方案9的检测方法。

技术方案9的检测方法是一种对与车辆座椅上就座物有关的信息进行检测的检测方法，其至少包括第1～第5步骤。

第1步骤是对与就座物的单一视点有关的表面立体形状进行检测的步骤。第2步骤是将第1步骤所检测的表面立体形状作为数值座标而数值化的步骤。第3步骤是对与车辆座椅有关的座椅信息进行检测的步骤。第4步骤是根据第3步骤所检测出的车辆座椅信息，设定对变成上述表面立体形状的各个部位中与单一视点有关影部分的背面形状进行规定的基准面的步骤。第5步骤是由第4步骤所设定的基准面对由第2步骤而数值化的数值座标进行校正，根据校正后的数值座标，导出与就座物有关的信息的步骤。通过按顺序实施上述第1～第5步骤，可以检测与车辆座椅上就座物有关的信息。这种检测方法典型地使用技术方案1的检测系统而实施。

因而，如果使用技术方案9的这种检测方法，通过使用车辆座椅信息研究由单一视点检测就座物的表面立体形状，并对成为单一视点影部分的背面形状进行规定的基准面的设定技术，能够简便且精度良好地检测与车辆座椅上就座物有关的信息。而且，能够控制与检测有关装置的成本。

(本发明的第10发明)

解决上述问题的本发明第10发明是技术方案10的检测方法。

技术方案10的检测方法是在技术方案9所述第4步骤中，根据车辆座椅信息，将沿车辆座椅的座椅座垫侧表面形成的第1基准面、沿该车辆座椅的座椅靠背表面形成的第2基准面、沿该车辆座椅的座椅座垫表面形成的第3基准面中的至少一个基准面设定为基准面的方法。这种检测方法典型地使用技术方案2所记载的检测系统而实施。

因而，一旦使用技术方案10所记载的这种检测方法，可以精度良好地设定基准面。

(本发明的第11发明)

解决上述问题的本发明第11发明是技术方案11的检测方法。

技术方案11的检测方法是在技术方案9或10所述检测方法中，包括对于作为上述就座物的车辆乘员，检测与头、颈、肩、腰、背的位置和宽度有关的乘员构成部信息进行检测的乘员构成部信息检测步骤。在第4步骤中，进而使用由乘员构成部信息检测步骤检测出的乘员构成部的信息，对设定的上述基准面进行校正的方法。这种检测方法典型地使用技术方案3的检测系统而实施。

因而，一旦使用技术方案11所记载的这种检测方法，通过使乘员构成部信息反映在基准面的设定中，能够进一步提高基准面的设定精度。

(本发明的第12发明)

解决上述问题的本发明第12发明是技术方案12的检测方法。

技术方案12的检测方法是在技术方案9～11所述第4步骤中，将基准面设定为沿着上述就座物的表面立体形状的曲面的方法。这种检测方法典型地使用技术方案4所记载的检测系统而实施。

因而，一旦使用技术方案12所记载的这种检测方法，能够进一步提高基准面的设定精度。

发明效果

如上所述，根据本发明，由单一视点检测就座物的表面立体形状，同时，通过实施对成为该单一视点影部分的背面形状进行规定的基准面的设定技术，能够简便且精度良好地检测与车辆座椅上就座物有关的信息。

附图说明

图1是符合本实施例的车辆搭载用乘员保护装置100的结构的图；

图2是从照相机112侧观看车内形态的透视图；

图3是乘员保护装置100中判断驾驶席的车辆乘员体型的“体型判断处理”的流程图；

图4是在由照相机112所进行的摄像区域，从侧面观看车内状态的侧视图；

图5是在由照相机112所进行的摄像区域，从上面观看车内状态的俯视图；

图6是表示立体法原理的概要的视图；

图7是表示立体法原理的概要的视图；

图8是表示本实施例中象素分割状态的视图；

图9是表示立体表面形状的分割处理图像C2的视图；

图10是表示立体表面形状的变换处理图像C3的视图；

图11是表示立体表面形状的变换处理图像C4的视图；

图12是模式地显示基准面S1～S3设定状态的视图；

图13是表示与基准面S1～S3有关的切割处理图像C5的视图；

图14是表示符合本实施例的车辆搭载用乘员保护装置200的结构的视图；

图15是乘员保护装置200中判断驾驶席的车辆乘员体型的“体型判断处理”的流程图；

图16是对于基准面T1～T3的设定，从侧面观看车内状态的侧视图；

图17是对于基准面T1～T3的设定，从上面观看车内状态的俯视图；

图18是对于基准面T1～T3的设定，从正面观看车内状态的正视图；

图19是对于基准面T1～T3的其它实施例的设定，从正面观看车内状态的正视图。

具体实施方式

下面参考附图对本发明的实施例进行详细介绍。首先将参考图1和2对本发明的“乘员保护装置”的1个实施例即乘员保护装置100的结构进行介绍。

图1显示了符合本发明实施例的车辆搭载用乘员保护装置100的结构。

如图1所示，本实施例的车辆搭载用乘员保护装置100是作为驾驶席的车辆乘员用而搭载在作为本发明中‘车辆’的机动车上的乘员保护装置，以摄像装置110、控制装置120和气囊组件(气囊装置)160为主体构成。另外，虽然未图示，该车辆还包括与发动机和车辆行驶有关的系统即发动机运转系统、与车辆中所使用的电机部件有关的系统即电装系统、实施发动机运转系统和电装系统的驱动控制的驱动控制装置、由驱动控制装置对后述照相机112所获得的信息进行处理的处理装置(控制装置120)等。

摄像装置110由使用CCD(电荷结合元件)的3D(三维图像)式照相机112构成。该照相机112以埋设状设置在机动车车辆前方的仪表板、A支柱或前玻璃周边上，同时，安装在能够对1个或多个车辆乘员进行摄像的朝向上。此时，作为该照相机112设置形态的具体示例，图2显示了从照相机112侧观看车内状态的透视图。如图2所示，在助手座椅14侧的A支柱10的上部中，将该照相机112设置在以驾驶席座椅12上的车辆乘员C为图像中心而能进行摄影的朝向上。

控制装置120至少包括数值化装置130、运算装置(MPU)140、以及未图示的输入输出装置、存储装置、周边装置等。数值化装置130包括图像处理部132，由照相机112所摄影的图像由该图像处理部132进行图像处理。运算装置140至少包括坐标变换部141、座椅座垫高度检测部142、座椅靠背角度检测部143、座椅前后位置检测部144、面设定部145、体积计算部146、体型判断部147。

而且虽然未图示，对与机动车碰撞预知或碰撞发生有关的信息、与该车辆运行状态有关的信息、与周边交通状态有关的信息、与气候或时间带有关的信息等各种信息进行检测，并将该检测信息相对于控制装置120输入的输入要素搭载在该车辆上。当从外部能够利用的场合下，座椅信息也可以更换为从外部输入。而且，与座椅座垫高度、座椅靠背角度、座椅前后位置有关的三种座椅信息并不一定全部需要，也可以从部分信息中推断，或使用既定值。

气囊组件160至少包括充气机162和气囊164。该气囊组件160是用于保护车辆乘员的动作装置，构成本发明中的‘乘员保护装置’。

根据在发生事故时来自控制装置120的控制信号，充气机162相对于气囊164供应展开膨胀用气体，具有作为气体供给装置的功能。该充气机162对应于本发明中的‘充气机’。由此，气囊164为了实现车辆乘员的保护，在乘员保护区域内展开膨胀。该气囊164对应于本发明中的‘气囊’。

下文除了图1和2之外，还参考图3～13对上述结构的乘员保护装置100的动作进行介绍。

图3显示了在乘员保护装置100中对驾驶席的车辆乘员体型进行判定的‘体型判断处理’的流程图。在本实施例中，该‘体型判断处理’构成为由图1中的摄影装置110(照相机112)和控制装置120而实行，通过对与驾驶席座椅12上车辆乘员C有关的信息进行检测的该摄影装置110以及控制装置120，构成本发明中的‘检测系统’。

首先在图3中的步骤S101中，由照相机112以驾驶席的车辆乘员(图2中的车辆乘员C)为图像中心地进行摄影。该照相机112是用于检测与本发明中的“就座物”即车辆乘员C的单一视点有关的表面立体形状的照相机，对应于本发明中的“表面立体形状检测装置’、‘照相机’。作为该照相机112，可以使用单眼C-MOS3D照相机或多眼立体3D照相机。另外，步骤S101是对与车辆乘员C单一视点有关的表面立体形状进行检测的步骤，对应于本发明中的‘第1步骤’。

由该照相机112所引起的摄影设定得例如在快门处于开启状态时或座椅内的就座传感器对车辆乘员进行检测时开始进行摄影。由照相机112引起的摄影区域有关，图4是表示从侧面观看车内状态的侧视图，图5是表示从上面观看车内状态的俯视图。

然后在图3中的步骤S102中，由立体法检测从照相机112距车辆乘员C的距离。该立体法是公知技术，像人的两个眼睛那样地左右设置照相机，从由左照相机和右照相机所摄影的2个图像求取照相机之间的视差，由该视差计测距离图像的方式。下文将参考图6和图7介绍立体法的原理概要。

如图6所示，如果对由平行设置在相距一定距离的点A、B上的2个照相机对同一个对象物进行摄影所获得的2个图像进行考察，对象物上的1点P的图像在两个图像上的直线La、Lb上显现。检索直线La、Lb，如果能够求取与图像对应的对应点P1、P2，则能够由三角测量原理求取对象物上点P的三维空间位置。

另外，如图7所示，如果以距2个图像仅为距离s的点A、B为基准对对象物进行检索，检测出在图像上在X方向仅为距离a、b的对应点P1、P2。因而由这些距离s、a、b，能够求取角度θ1、θ2。

此时，当在Z轴上距点P的距离为t时，点A、B之间的距离d由d＝t×tan(θ1)+t×tan(θ2)＝t×(tan(θ1)+tan(θ2))的关系式表示。因而，由该关系式变成t＝d/(tan(θ1)+tan(θ2))，能够求取至对象物的距离t(点P的Z座标)。同时求取点P的X座标。而且，如果考察Y-Z座标，求取点P的Y座标。

因而，如图4和图5所示的由照相机112所进行的摄影区域的摄影，对车辆乘员C的立体表面形状的位置座标进行检测，获得该立体表面形状的点图像C1。

另外，在图3中的步骤S102中，还可以利用飞行时间法检测出从照相机112到车辆乘员C的距离。该飞行时间法是已知技术，是通过测量所发出的光在对象物上发生反射之后返回的时间而求出到该对象物的距离的方法。

然后在图3的步骤S103中，进行将在步骤S102所获得的立体表面形状的点图像C1分割为多个象素的分割处理。该分割处理由图1中数值化装置130的图像处理部132执行。在该分割处理中，将立体表面形状的点图像C1分割为(X64)×(Y64)×(Z32)的立体格子。图8显示了本实施例中的象素分割形态。如图8所示，以照相机摄影面中心为原点，将X轴设置在左右方向上，将Y轴设置在上下方向上，将Z轴设置在前后方向上。因而与立体表面形状的点图像C1相关，将X轴和Y轴的一定范围分割为64象素，将Z轴的一定范围分割为32象素。而且，在多个点重合在相同象素上时，求取其平均值。由这种分割处理，例如，如图9所示，获得立体表面形状的分割处理图像C2。该分割处理图像C2对应于从照相机112侧观看乘员C的透视图，显示了以照相机112为中心的座标系。进行获得这样的分割处理图像C2的处理的图像处理部132是将由照相机112所检测的表面立体形状作为数值座标而进行数值化的数值化装置，对应于本发明中的‘数值化装置’。另外，该步骤S103是将表面立体形状作为数值座标的数值化步骤，对应于本发明中的‘第2步骤’。

然后在图3中的步骤S104中，进行对在步骤S103中所获得的分割处理图像C2的座标变换处理。该座标变换处理由图1中的运算装置140的座标变换部141实施。在该座标变换处理中，容易从图像中检测出与座椅有关的信息，而且为了容易设定后述的基准面S1～S3，将以照相机112为中心的座标系即分割处理图像C2变换为以车体为中心的座标系。具体地说，从由照相机112观看车辆乘员C的视点变换为从车体左侧观看车辆乘员C的视点。也就是将X轴设定在从车体前方朝向车体后方的方向上，将Y轴设置在从车体下方朝向车体上方的方向上，将Z轴设置在从车体左向右的方向上。由此，在步骤S103所获得的分割处理图像C2，例如经过图10所示那样的变换处理图像C3，变换为图11所示那样的变换处理图像C4。

接着，在图3中的步骤S105中，对从步骤S104中所获得的图11的变换处理图像C4进行座椅信息检测处理。该检测处理由图1中的座椅座垫高度检测部142、座椅靠背角度检测部143、座椅前后位置检测部144实施。这些座椅座垫高度检测部142、座椅靠背角度检测部143、座椅前后位置检测部144是对与驾驶席座椅12有关的车辆座椅信息进行检测的装置，对应于本发明中的‘车辆座椅信息检测装置’。而且，该步骤S105是对与车辆座椅有关的车辆座椅信息进行检测的步骤，对应于本发明中的‘第3步骤’。

座椅座垫高度检测部142从变换处理图像C4的立体形状中检测出与座椅座垫(图8中的座椅座垫12a)的高度有关的信息。而且，进行上述检测时，最好考虑可动式座椅或不动式(固定式)座椅结构的情况。在可动式座椅中，在包括座椅升降器等装置的场合下，能够从该装置中收集与座椅座垫高度有关的信息，或可以检测距座椅边缘的高度。另一方面，在不动式座椅中，也可以预先存储座椅座垫的高度。

座椅靠背角度检测部143从变换处理图像C4的立体形状中检测出与座椅靠背(图8中的座椅靠背12b)的角度有关的信息。当进行该检测时，从变换处理图像C4中对座椅靠背边缘的多点进行检测，将通过这些点的线段的倾角的平均值规定为座椅靠背的角度。

座椅前后位置检测部144从变换处理图像C4的立体形状中检测出与座椅前后位置有关的信息。座椅座垫(图8中的座椅座垫12a)和座椅靠背(图8中的座椅靠背12b)的结合部由于成为座椅座垫的最后部，通过对该结合部的位置进行检测，可以检测出座椅的前后位置。而且该结合部的Y座标Ya是一定的，是沿座椅靠背的延伸方向延伸的直线与Y＝Ya的交点，该结合部的位置是特定的。或在包括电动地使座椅前后移动的装置的情况下，也可以从该装置中检测出与座椅前后位置有关的信息。

然后在图3中步骤S106中，进行使用了在步骤S105所获得的座椅信息的基准面S1～S3的设定处理。该设定处理由图1中的面设定部145实施。在该设定处理中，对用于对成为由照相机112引起的摄影中影部分的车辆乘员C背面形状进行规定的基准面S1～S3(对应于本发明中的‘基准面’)进行了设定。设定这些基准面S1～S3的面设定部145对应于本发明中的‘基准面设定装置’。在进行这种设定处理时，考虑到车辆乘员C极少位于座椅侧的外侧、比座椅靠背靠后或位于座椅座垫下方。步骤S106是根据车辆座椅信息，对用于对成为表面立体形状的各个部位中成为与单一视点有关的影部分的背面形状进行规定的基准面进行设定的步骤，对应于本发明中的‘第4步骤’。

此时，表面立体形状的背面形状是由单一视点不能直接检测的部位，如果能由基准面的设定而精度良好地推断该背面形状，则能够简便且精度良好地检测与车辆乘员C有关的信息。因此，在本实施例中，根据驾驶席座椅12的座椅信息，采用设定3个基准面S1～S3的结构。这是因为车辆座椅是特别接近车辆构成部分中背面形状的部位，由使用与该车辆座椅有关的车辆座椅信息而进行基准面的设定，能够有效地精度良好地推断背面形状。

本实施例中的3个基准面S1～S3的设定形状在图12中示意性显不。

如图12所示，由于坐在座椅12上的车辆乘员C从该座椅12的座椅侧左右露出很少。本发明的‘第1基准面’设定为沿座椅侧的基准面S1。该基准面S1与座椅12的座椅座垫12a的侧面、X轴和Y轴平行。

另外，如图12所示，由于坐在座椅12上的车辆乘员C从座椅靠背12b向后很少露出，所以本发明的‘第2基准面’设定为沿座椅靠背12b的基准面S2。由在步骤S105获得的座椅信息中使座椅靠背直线在座椅靠背12b的厚度中沿X轴偏移而规定该基准面S2。该基准面S2与Z轴平行。而且，座椅靠背12b的厚度被预先存储。

另外，如图12所示，由于坐在座椅12上的车辆乘员C从座椅座垫12a向下很少露出，本发明的‘第3基准面’设定为沿座椅座垫12a的基准面S3。该基准面S3由在步骤S105获得的座椅信息中的座椅座垫位置规定。该基准面S3平行于Z轴。而且在设定基准面S3时，为了该基准面S3不切断车辆乘员C的小腿，使与该基准面S3的X轴方向有关的长度与座椅座垫12a的前后长度一致。

由在步骤S106所获得的基准面S1～S3而对在步骤S104中所获得的图11的变换处理图形C4进行切割处理，获得图13所示那样的与基准面S1～S3有关的切割处理图像C5。

然后在图3中的步骤S107中，进行使用了图13的切割处理图像C5的体积V的检测处理。该检测处理由图1中体积计算部106实施。具体地说，由计算从切割处理图像C5的象素至基准面S1的距离差而计算出体积V。该体积V相当于车辆乘员C的体积。

然后在图3中的步骤S108中，使用在步骤S107所获得的体积V，进行判断车辆乘员C的体型的判断处理。该判断处理由图1中的体型判断部147实施。具体地说，由于人体密度几乎与水的密度相等，由体积乘以密度1‘克/cm³’而能够获得重量W。因而，对应于该重量W，而对车辆乘员C的体型进行判断。

该体型判断部147和上述体积计算部146是对作为本发明中的‘与就座物有关信息’的体积和体型进行导出的装置，构成本发明中的‘导出装置’。而且，步骤S107和108是由所设定的基准面对数值化的数值座标进行校正，根据该校正后的数值座标将与车辆乘员C有关的信息导出的步骤，构成本发明的‘第5步骤’。

在本实施例的乘员保护装置100的‘乘员保护处理’中，使用图3说明的‘体型判断处理’后，实施车辆发生事故时的‘气囊处理’。该气囊处理，由输入了车辆事故发生的检测信息后的控制装置120(对应于本发明中的‘控制装置’)对气囊组件160进行控制。

具体地说，在该气囊处理中，在与图3中步骤S108中所判断的车辆乘员C体型对应的状态下，控制图1中的气囊164的展开膨胀。也就是在本实施例中这样进行控制，即车辆事故时，从图1中的充气机162向气囊164所供应的气体压力和气体供应量对应于车辆乘员C的体型而可变。因而本实施例中所使用的充气机162最好是能够切换到多个阶段的压力而供应气体的结构。由这种结构，车辆事故时，气囊164以最适合形态展开膨胀，从而实现车辆乘员C的彻底保护。

在本发明中，也可以构成为根据上述‘体型判断处理’的判断结果，控制气囊组件以外的乘员保护装置，例如控制安全带的卷出或卷绕状态。

如上所述，如果使用本实施例的乘员保护装置100，通过由照相机112的单一视点对车辆乘员C的表面立体形状进行检测，同时，根据与车辆乘员C有关的信息设定了对成为该单一视点的影部分的背面形状进行规定的基准面S1～S3，特别是能够无需很多计算量且简单地精度良好地检测车辆乘员C的立体表面形状。由此，能够精度良好地检测与车辆乘员C有关的体积V以及该车辆乘员C的体型。当车辆乘员C采用正规姿势时，能够进一步减少检测误差。而且，能够降低装置成本。

而且，根据本实施例，使用简单且精度良好地检测的与车辆乘员C有关的信息，能够在车辆事故时合理地控制气囊164的展开膨胀状态。

而且，根据本实施例，提供一种包括了有效地实现车辆乘员的彻底保护的乘员保护装置100的车辆。

在本发明中，除了上述结构的乘员保护装置100之外，为了实现检测精度的提高，也可以使用其它结构的乘员保护装置200。

下文参考图14～19对本发明中的‘乘员保护装置’的一实施例即乘员保护装置200进行介绍。

图14显示了符合本实施例的车辆搭载用乘员保护装置200的结构。

如图14所示，本实施例的乘员保护装置200，在乘员保护装置100的运算装置140中进而追加了头部检测部148、颈部检测部149、肩部检测部150、腰部检测部151、肩宽检测部152、背部检测部153。由于上述追加的结构要素之外的结构要素与乘员保护装置100中的相同，因此，此处仅对追加结构要素进行介绍。

图15显示了在乘员保护装置200中对驾驶席的车辆乘员的体型进行判定的‘体型判断处理’的流程图。而且在图15中的步骤S201～S205由与图3中的步骤S101～S105相同的处理实施。

在图15中的步骤S206中，从由步骤S204(步骤S104)所获得的图11的变换处理图像C4进行乘员构成部信息的检测处理。该检测处理由图15中的头部检测部148、颈部检测部149、肩部检测部150、腰部检测部151、肩宽检测部152、背部检测部153实施。这些头部检测部148、颈部检测部149、肩部检测部150、腰部检测部151、肩宽检测部152、背部检测部153是对与作为就座物的车辆乘员C有关即与头、颈、肩、腰、背的位置和宽度有关的乘员构成部信息进行检测的装置，构成本发明中的‘乘员构成部信息检测装置’。而且，该步骤S206是对与车辆乘员C有关即与头、颈、肩、腰、背的位置和宽度有关的乘员构成部信息进行检测的步骤，对应于本发明的‘乘员构成部信息检测步骤’。

头部检测部148从变换处理图像C4的立体形状中检测与头部位置有关的信息。颈部检测部149从变换处理图像C4的立体形状中检测与颈位置有关的信息。肩部检测部150从变换处理图像C4的立体形状中检测与肩位置有关的信息。腰部检测部151从变换处理图像C4的立体形状中检测与腰位置有关的信息。由这些检测信息，获得头、颈、肩、腰各个部位的三维位置信息。而且，根据由颈部检测部149所获得的颈位置与由肩部检测部150所获得的肩位置的距离差，肩宽检测部152检测与肩宽有关的信息。而且，从通过由肩部检测部150所获得的肩位置和由腰部检测部151所获得的腰位置的线段，背部检测部153检测出与背位置有关的信息。

在图15中的步骤S207中，根据在步骤S205中所检测的座椅信息和在步骤S206中所检测的乘员构成部的信息，设定基准面T1～T3。也就是基准面T1～T3是根据乘员构成部信息对根据座椅信息而设定的基准面S1～S3进行校正而获得的基准面。

图16是表示与基准面T1～T3的设定有关且从侧面观看车内状态的侧视图。图17是表示从上面观看车内状态的俯视图，图18是表示从正面观看车内状态的正视图。

如图16所示，通过与车辆乘员C的背有关对应于该背位置地使基准面S2在X-Y平面上移动，将该基准面S2校正为基准面T2。该基准面T2设定得与背延伸方向平行。

而且如图17和图18所示，与车辆乘员C的头部和肩宽有关地与该头部位置和肩宽对应地使基准面S1沿Z轴移动，将基准面S1校正为基准面T1。该基准面T1设定在与头部对应且距表面一定距离的位置上，对应于头部之外的残余部分，设定在与肩宽成比例的距离位置上。

而且与上述基准面T1的设定有关，由利用该设定方法，能够进一步地提高检测精度。也就是在图16～18中，能够控制相对于实际断面的误差。因而，首先在X-Y平面上将车辆乘员C分为头部和体部，分别求取头部和体部的重心。对应于重心之间的距离，改变基准面T1的设定位置。此时，如图19所示，基准平面T1不是平面，最好是沿车辆乘员C的表面立体形状的曲面。车辆乘员C的表面立体形状通常几乎由凹凸面组成，基准面的这种设定是考虑到了由曲面而不是平面，能够进行更正确地推断。

根据这种结构，能够不依赖于车辆乘员C的姿势而减少检测误差。而且，能够进一步减少车辆乘员C正规姿势中的体型误差。

然后，在图15中的步骤S208和步骤S209中，通过与图3中的步骤S107和步骤S108中相同的顺序，进行体积V的检测(导出)和车辆乘员C的体型判断。

如上所述，如果使用本实施例的乘员保护装置200，与使用乘员保护装置100相同，由照相机112的单一视点对车辆乘员C的表面立体形状进行检测，同时根据与车辆乘员C有关的信息，规定了对成为该单一视点影部分的背面形状进行规定的基准面T1～T3，特别是能够无需很多计算量且简单地精度良好地检测车辆乘员的立体表面形状。由于在设定基准面T1～T3时，除了座椅信息之外，还使用乘员构成部信息，能够与车辆乘员C的姿势无关地检测与车辆乘员C有关的体积V以及该车辆乘员C的体型。而且，当车辆乘员C采用正规姿势时，与使用乘员保护装置100相比，能够进一步减少检测误差。另外，能够降低装置成本。

其它实施例

本发明并不局限于上述实施例，能够进行各种应用和变型。例如也可以实施应用了上述实施例的其它各种形态。

在上述实施例中，在乘员保护装置100中，设定了3个基准面S1～S3，在乘员保护装置200中，设定了3个基准面T1～T3。但是在本发明中，在各个乘员保护装置中，也可以设定至少1个基准面。

而且在上述实施例中，虽然记载了作为驾驶席的车辆乘员用而搭载的乘员保护装置100和乘员保护装置200，但本发明的乘员保护装置的结构并不局限于驾驶席，也可以适用于助手席或后部座位的车辆乘员用。此时，作为摄影装置的照相机，根据需要可以适合地设置在机动车的车辆前方的仪表板、支柱、车门、窗户、座椅等各种车体构成部分中。

另外，在上述实施例中，对与车辆乘员C有关的体积V和车辆乘员C的体型进行导出进行了记载，但是在本发明中，对于车辆乘员等放置在车辆座椅上的各种就座物(例如儿童座椅)来说，作为与就座物有关的信息，也可以采用对该就座物的形状(体积和体型)、姿势等进行适当导出的结构。

另外，在上述实施例中，对将检测出的与车辆乘员C有关信息在气囊组件160的控制中使用场合进行了记载，但是在本发明中，检测出的与就座物有关信息可以应用在为了保护车辆乘员而动作的乘员保护装置等与车辆有关的各种控制中。

在上述实施例中，对安装在机动车上的乘员保护装置的结构进行了介绍，但是本发明可以适用于安装在机动车、飞机、船舶、电车等各种车辆上的乘员保护装置的结构。

Claims (12)

1.一种用于检测车辆座椅上的就座物的相关信息的检测系统，包括：

检测所述就座物的与单一视点有关的表面立体形状的表面立体形状检测装置；

将由所述表面立体形状检测装置所检测出的表面立体形状作为数值座标而数值化的数值化装置；

检测与所述车辆座椅有关的车辆座椅信息的车辆座椅信息检测装置；

基准面设定装置，根据由所述车辆座椅信息检测装置所检测出的所述车辆座椅信息设定基准面，所述基准面规定了所述表面立体形状的各部位中、与所述单一视点有关而成为阴影部分的背面形状；以及

导出装置，利用由所述基准面设定装置设定的基准面校正通过所述数值化装置而数值化的数值座标，根据校正后的数值座标导出所述就座物的相关信息。

2.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于：

所述基准面设定装置，根据所述车辆座椅信息将下述基准面中的至少一个基准面设定为所述基准面：沿着所述车辆座椅的座垫侧表面而形成的第1基准面、沿着该车辆座椅的座椅靠背表面而形成的第2基准面、和沿着该车辆座椅的座垫表面而形成的第3基准面。

3.如权利要求1或2所述的检测系统，其特征在于：

还包括用于检测与作为所述就座物的车辆乘员有关、即与头、颈、肩、腰、背的位置和宽度有关的乘员构成部信息的乘员构成部信息检测装置；

所述基准面设定装置，利用由所述乘员构成部信息检测装置所检测出的乘员构成部信息校正所述基准面。

4.如权利要求1～3中任一项所述的检测系统，其特征在于：所述基准面设定装置将所述基准面设定为沿着所述就座物的表面立体形状的曲面。

5.一种乘员保护装置，其特征在于，包括：

权利要求1～4中任一项所述的检测系统；

为保护车辆乘员而进行动作的乘员保护装置；以及

控制装置，根据由所述检测系统的导出装置所导出的、作为所述就座物的车辆乘员的体型的相关信息，对该乘员保护装置的动作进行控制。

6.如权利要求5所述的乘员保护装置，其特征在于：

所述乘员保护装置，包括当发生车辆事故时在乘员保护区域内展开膨胀的气囊、和向所述气囊供给展开膨胀用的气体的充气机；

所述控制装置，根据所述车辆乘员的体型的相关信息控制所述充气机相对于所述气囊的气体供给状态。

7.一种车辆，其特征在于：包括权利要求5或6所述的乘员保护装置。

8.一种车辆，其特征在于：

包括发动机运转系统、电装系统、对所述发动机运转系统和电装系统进行驱动控制的驱动控制装置、车辆座椅、向所述车辆座椅上进行单一视点设定的照相机、以及利用所述驱动控制装置对由所述照相机所获得的信息进行处理的处理装置；

所述处理装置包括权利要求1～4中任一项所述的检测系统。

9.一种用于检测车辆座椅上的就座物的相关信息的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

第1步骤，检测所述就座物的与单一视点有关的表面立体形状；

第2步骤，将在所述第1步骤中检测出的所述表面立体形状作为数值座标而数值化；

第3步骤，检测与所述车辆座椅有关的车辆座椅信息；

第4步骤，根据在所述第3步骤中检测出的所述车辆座椅信息设定基准面，其中所述基准面规定了所述表面立体形状的各个部位中、与所述单一视点有关而成为阴影部分的背面形状；以及

第5步骤，利用在所述第4步骤中设定的基准面校正在所述第2步骤中数值化了的数值座标，根据校正后的该数值座标导出所述就座物的相关信息。

10.如权利要求9所述的检测方法，其特征在于：

在所述第4步骤中，根据所述车辆座椅信息将下述基准面中的至少一个基准面设定为所述基准面：沿着所述车辆座椅的座垫侧表面而形成的第1基准面、沿着该车辆座椅的座椅靠背表面而形成的第2基准面、和沿着该车辆座椅的座垫表面而形成的第3基准面。

11.如权利要求9或10所述的检测方法，其特征在于：

包括用于检测与作为所述就座物的车辆乘员有关、即与头、颈、肩、腰、背的位置和宽度有关的乘员构成部信息的乘员构成部信息检测步骤；

在所述第4步骤中，进一步利用在所述乘员构成部信息检测步骤中检测出的所述乘员构成部信息，对设定的所述基准面进行校正。

12.如权利要求9～11中任一项所述的检测方法，其特征在于：在所述第4步骤中，将所述基准面设定为沿着所述就座物的表面立体形状的曲面。

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