JP2003141513A - 車両用乗員頭部検出装置 - Google Patents

車両用乗員頭部検出装置

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JP2003141513A JP2001334512A JP2001334512A JP2003141513A JP 2003141513 A JP2003141513 A JP 2003141513A JP 2001334512 A JP2001334512 A JP 2001334512A JP 2001334512 A JP2001334512 A JP 2001334512A JP 2003141513 A JP2003141513 A JP 2003141513A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】構成や処理を簡素化しつつ判定精度に優れた画
像認識式の車両用乗員頭部検出装置を提供すること。 【解決手段】エリアイメージセンサ１で撮像した着座乗
員の二次元画像から最も動きが大きい領域を求めて頭部
と判定するので、正確かつ簡単に頭部位置を判定するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、車両用乗員頭部検
出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、左右に所定間隔を隔てて配置
されて後方の乗員を撮像する一対のエリアイメージセン
サをフロントガラス近傍すなわち座席前方に設けて乗員
の前後方向位置を求め、この乗員前後方向位置に基づい
て車両衝突時のエアバッグ展開制御モードを変更させる
光学測距式（立体視測距式）乗員検出装置が知られてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いわゆ
る三角測距法を用いて測距を行う上記した従来の立体視
式測距法では、頭部よりも前方に位置する手や物品の位
置を頭部位置として誤検出するという問題があった。
【０００４】また、立体視式測距では、２個のエリアイ
メージセンサを設ける必要があり、装置構成や信号処理
が複雑化するという問題もあった。
【０００５】そこで、エリアイメージセンサにより撮像
した画像を処理して乗員相当画像領域を認識し、この乗
員相当画像領域のうちのあらかじめ記憶する所定の形状
的又は色彩的特徴をもつ領域を頭部と判定する方式（画
像認識方式ともいう）も考えられるが、この種の画像認
識を高精度に行うためには、構成、処理が複雑化し、乗
員個々の相違も大きく、迅速で正確な判定が困難である
という問題があった。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、構成や処理を簡素化しつつ判定精度に優れた画像
認識式の車両用乗員頭部検出装置を提供することをその
目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】下記に説明する第一〜第
三発明は、エアバッグなどの展開制御に乗員位置情報の
利用において頭部位置とりわけ頭部の前後方向位置が最
も重要な情報であること、及び、頭部が車室内にて平均
的な動きが最も大きい部位であるという認識に基づいて
なされたものである。以下、各発明について説明する。
【０００８】請求項１に記載する第一発明の車両用乗員
頭部検出装置は、車両に装備されて座席に着座する乗員
を含む二次元撮像空間を撮像するエリアイメージセンサ
と、前記エリアイメージセンサから順次出力されるフレ
ーム画像に基づいて乗員の頭部の位置を決定する頭部位
置演算部とを備え、前記頭部位置演算部は、抽出した前
記フレーム画像各部のなかで移動量が最も大きい領域が
最も集中分布する領域である最大移動領域を前記二次元
撮像空間中における前記頭部と判定することを特徴とし
ている。
【０００９】これにより、簡素な構成、処理により高精
度に頭部位置を検出することができる画像認識式の車両
用乗員頭部検出装置を実現することができる。以下、更
に詳細に説明する。本発明者らは、車両中の乗員各部の
うち、頭部の動き（移動量）が平均的に最大である事実
を発見した。
【００１０】そこで、この第一発明では、動きすなわち
移動量が最も大きい領域を頭部と判定する。撮像画像
（順次出力されるフレーム画像すなわち映像）から移動
量を抽出することは、撮像画像から形状や色などの他の
特徴パラメータを抽出する従来の画像認識技術を用いて
頭部を判定するのに比べてはるかに簡単、確実であり、
データ処理に要する時間も短縮することができるため、
衝突時のエアバッグ展開制御などへの応用において特に
実用的である。
【００１１】もちろん、この動きが最大の領域を頭部と
判定する本発明の頭部位置検出方式に、従来の形状一致
（形状認識）や肌色一致（色認識）手法も併用して頭部
位置を推定し、これら複数の頭部検出方式の結果を総合
して頭部位置を更に正確に決定してもよい。
【００１２】エリアイメージセンサとしては、赤外線エ
リアイメージセンサが好適であり、撮像中に赤外線ラン
プを照射することは更に好適である。もちろん、可視光
線エリアイメージセンサを用いてもよく、撮像中に可視
光源を点灯してもよい。
【００１３】請求項２記載の構成は請求項１記載の車両
用乗員頭部検出装置において更に、前記頭部位置演算部
が、複数の前記フレーム画像間の差分処理により差分処
理画像を前記移動量として抽出することにより前記二次
元撮像空間中の差分処理画像領域の分布状態を抽出し、
前記差分処理画像領域の分布状態に基づいて前記最大移
動領域を抽出することを特徴としている。
【００１４】すなわち、本構成によれば、二次元撮像空
間中の動き量が最大である最大移動領域を抽出するため
にフレーム画像間の差分処理を用いる。
【００１５】上記フレーム画像間差分処理を用いると、
動きの大きさに応じて、差分処理画像領域（フレーム画
像間の差分処理により信号レベルが変化した領域）のＸ
方向幅（二次元撮像空間すなわちフレーム画像の横方
向、好適には水平左右方向に相当）又はＹ方向幅（二次
元撮像空間すなわちフレーム画像の縦方向、好適には高
さ（上下）方向に相当）又は斜め方向幅（上記Ｘ方向幅
の自乗値とＹ方向自乗値との和の平方根値）、更には複
数の前記フレーム画像間の差分処理により信号レベルが
変化した領域の面積などが変化するので、これらを用い
て動きの大きさを判定することができる。
【００１６】なお、上記差分処理によれば、静止画像を
完全に除去できるため、最大動き画像部分の特に輪郭部
分を動き幅で略囲んだ二次元画像パターンを抽出するこ
とができる。したがって、この二次元画像パターンの所
定部位を頭部位置と推定することができる。
【００１７】請求項３記載の構成は請求項１記載の車両
用乗員頭部検出装置において更に、前記車両用乗員頭部
検出装置が、複数の前記フレーム画像からそれぞれ複数
の画像パターンを抽出し、前記各画像パターンごとに前
記フレーム画像間の動きベクトルを前記移動量として抽
出することにより前記二次元撮像空間中の前記動きベク
トルの分布状態を抽出し、前記動きベクトルの分布状態
に基づいて前記最大移動領域を抽出することを特徴とし
ている。
【００１８】すなわち、本構成によれば、二次元撮像空
間中の各画像パターンの動きベクトルを求め、この動き
ベクトルが最大である最大移動領域として抽出する。こ
れにより、公知の動きベクトル抽出技術を用いて頭部位
置を検出することができる。
【００１９】請求項４記載の構成は請求項１乃至３のい
ずれか記載の車両用乗員頭部検出装置において更に、前
記エリアイメージセンサは、座席前方に装備され、前記
頭部位置演算部は、前記二次元撮像空間中における前記
移動量又は前記差分処理画像領域又は前記動きベクトル
の二次元分布パターンを、乗員相当画像ブロックパター
ンに相当する所定の単位画像ブロックの配置パターンに
分割、整形し、あらかじめ記憶する単位画像ブロックの
配置パターンからなる乗員姿勢パターンと前記配置パタ
ーンとを照合し、前記配置パターンに対して最も一致率
が高い乗員姿勢パターンに基づいて前記頭部の前後方向
位置を決定することを特徴としている。
【００２０】請求項１〜３によれば、二次元撮像空間中
の頭部位置を決定することができる。本構成では更に、
移動量の二次元画像パターン（二次元分布パターン）を
ブロックパターン化し、このブロックパターン（単位画
像ブロック（たとえば矩形ブロック）の配置パターン）
から乗員姿勢を決定し、この乗員姿勢とすでに抽出した
二次元撮像空間中の頭部位置とに基づいて頭部の前後方
向位置を推定する。このようにすれば、一つのエリアイ
メージセンサで簡単、確実に頭部の前後方向位置を決定
することができる。
【００２１】請求項５記載の構成は請求項１乃至３のい
ずれか記載の車両用乗員頭部検出装置において更に、前
記エリアイメージセンサは、座席前方に装備され、前記
車両用乗員頭部検出装置が、前記二次元撮像空間中の前
記頭部の高さ方向座標位置に基づいて前記乗員の前傾度
合いを判定し、前記前傾度合いに基づいて前記頭部の前
後方向位置を決定することを特徴としている。
【００２２】すなわち、本構成によれば、請求項４のよ
うに乗員動きパターンから乗員姿勢のブロックパターン
を求め、求めた乗員姿勢のブロックパターンと、二次元
撮像空間中の頭部位置とから頭部の前後方向位置を求め
るのではなく、二次元撮像空間中の頭部のＹ（高さ）に
基づいて乗員の前傾度合いを推定し、この前傾度合いか
ら頭部の前後方向位置を推定する。なお、正座時の頭部
高さから上半身長を求めて、このデータを利用すること
が一層好ましい。
【００２３】この態様において、エリアイメージセンサ
は、座席を基準として正面前方、斜め前方（正面前方に
対して９０度未満の角度の方向の光軸をもつ方向）に配
置することができる。これを本明細書では正面視ともい
う。
【００２４】この正面視の場合において、頭部位置と着
座乗員の前傾度合いとは、特有の関係をもつ。すなわ
ち、前傾姿勢においてはフレーム画像中の頭部の位置は
低いので、頭部位置が低ければ前傾姿勢と判断すること
ができる。したがって、以前に乗員が正座している場合
のフレーム画像中の頭部位置と現在の前傾の程度とか
ら、頭部の前後方向位置を推定することができる。
【００２５】なお、座席直上から下方視する場合や座席
側方向から側方視する場合、フレーム画像のＸ方向すな
わち水平方向は乗員頭部の前後方向位置を示す。したが
って、この場合には、動きが最も大きい領域の位置を乗
員頭部位置として確定すれば乗員の着座姿勢と照合する
ことなく前後方向位置を決定することができる。
【００２６】ただし、レンズ系の焦点は座席近傍に合
せ、車外風景などはぼやけるようにして除去することが
好適である。
【００２７】請求項６記載の構成は請求項１乃至３のい
ずれか記載の車両用乗員頭部検出装置において更に、前
記頭部位置演算部が、互いに近接する２枚の前記フレー
ム画像を処理して抽出した前記移動量又は前記差分処理
画像領域又は前記動きベクトルを所定数のフレーム期間
にわたって累積して得た累積移動量を前記移動量として
採用することを特徴としている。
【００２８】その他、ここでいう移動量として、上記累
積移動量すなわち平均移動量すなわち平均移動速度の
他、平均した移動方向反転頻度なども採用することがで
きる。これにより、手などを一時的に振り回した場合に
生じる一時的な大きな移動量や移動方向反転頻度が誤判
定を生じるのを回避することができる。
【００２９】請求項７に記載される第二発明の車両用乗
員頭部検出装置は、車両に装備されて座席に着座する乗
員を撮像するエリアイメージセンサと、前記エリアイメ
ージセンサから順次出力されるフレーム画像に基づいて
乗員の頭部位置を決定する頭部位置演算部とを備え、前
記頭部位置演算部が、複数の前記フレーム画像間の差分
処理により差分処理画像を抽出することにより前記二次
元撮像空間中の差分処理画像領域の分布状態を抽出し、
前記二次元撮像空間中における前記差分処理画像領域の
二次元分布パターンを、乗員相当画像ブロックパターン
に相当する所定の単位画像ブロックの配置パターンに分
割、整形し、あらかじめ記憶する単位画像ブロックの配
置パターンからなる乗員姿勢パターンと前記配置パター
ンとを照合し、前記配置パターンに対して最も一致率が
高い前記乗員姿勢パターンに基づいて前記頭部の前後方
向位置を決定することを特徴としている。
【００３０】本発明によれば、画像認識式頭部検出法に
おいて、差分処理によりフレーム画像中の動き部分を抽
出して差分処理画像の二次元集合である二次元移動画像
パターンを求め、この二次元移動画像パターンをたとえ
ばそれぞれ矩形ブロックからなる複数の単位画像ブロッ
クの配置（組み合わせ）パターンに整理し、この組み合
わせパターンとあらかじめ記憶する種々の乗員姿勢パタ
ーンとを比較、照合して、最も一致する乗員姿勢パター
ンを抽出し、この抽出した乗員姿勢パターン中の頭部を
示す単位画像ブロックの位置を頭部位置とする。
【００３１】つまり、本発明では、画像認識式頭部検出
法において、乗員の動きを利用することにより抽出した
乗員画像（二次元移動画像パターン）とあらかじめ記憶
する乗員姿勢情報とに基づいて頭部位置を判定する。
【００３２】この第二発明によれば、二次元撮像空間内
において平均的に頭部が最も動く領域であるので、従来
の形状や色彩による頭部判定に比較して処理が簡単で精
度に優れた頭部判定を実現することができる。
【００３３】第三発明の車両用乗員頭部検出装置は、車
両に装備されて座席に着座する乗員を撮像するエリアイ
メージセンサと、前記エリアイメージセンサから順次出
力されるフレーム画像に基づいて乗員の頭部位置を決定
する頭部位置演算部とを備え、前記頭部位置演算部が、
複数の前記フレーム画像からそれぞれ複数の画像パター
ンを抽出し、前記各画像パターンごとに前記フレーム画
像間の動きベクトルを抽出することにより前記二次元撮
像空間中の前記動きベクトルの分布状態を抽出し、前記
二次元撮像空間中における前記動きベクトルの二次元分
布パターンを、乗員相当画像ブロックパターンに相当す
る所定の単位画像ブロックの配置パターンに分割、整形
し、あらかじめ記憶する単位画像ブロックの配置パター
ンからなる乗員姿勢パターンと前記配置パターンとを照
合し、前記配置パターンに対して最も一致率が高い前記
乗員姿勢パターンに基づいて前記頭部の前後方向位置を
決定することを特徴としている。
【００３４】本発明によれば、画像認識式頭部検出法に
おいて、動きベクトル抽出処理によりフレーム画像中の
動き部分を抽出して差分処理画像の二次元集合である二
次元移動画像パターンを求め、この二次元移動画像パタ
ーンをたとえばそれぞれ矩形ブロックからなる複数の単
位画像ブロックの配置（組み合わせ）パターンに整理
し、この組み合わせパターンとあらかじめ記憶する種々
の乗員姿勢パターンとを比較、照合して、最も一致する
乗員姿勢パターンを抽出し、この抽出した乗員姿勢パタ
ーン中の頭部を示す単位画像ブロックの位置を頭部位置
とする。
【００３５】つまり、本発明では、画像認識式頭部検出
法において、乗員の動きを利用することにより抽出した
乗員画像（二次元移動画像パターン）とあらかじめ記憶
する乗員姿勢情報とに基づいて頭部位置を判定する。
【００３６】したがって、第二発明と第三発明との違い
はフレーム画像間から動きを直接抽出するか、もしく
は、フレーム画像中に設定した各画像領域から動きをも
つ画像領域を抽出するかが異なっている。また、第二発
明及び第三発明は第一発明に対して、頭部を最大移動領
域により求めるのではなく、動き画像領域の形状に基づ
いて求める点が異なっている。
【００３７】この発明によれば、二次元撮像空間内にお
いて平均的に頭部が最も動く領域であるので、従来の形
状や色彩による頭部判定に比較して処理が簡単で精度に
優れた頭部判定を実現することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】本発明の車両用乗員頭部検出装置
の好適実施例を以下に説明する。
【００３９】
【実施例１】実施例１の車両用乗員頭部検出装置を以下
に説明する。この実施例では、隣接フレーム画像の差分
処理により動きを検出し、動きの最も大きい領域を乗員
頭部と判定する方式を説明する。
【００４０】図１において、１はフロントガラス２の上
部に固定されて助手席３を撮像する乗員センサ、４はコ
ンソールパネルに収容されて乗員センサ１の出力信号を
処理するとともに、処理結果及び図示しない衝突センサ
の出力信号に基づいて図示しないエアバッグの展開制御
を行うコントローラ、５は車体の天井部である。
【００４１】乗員センサ１を図２参照して詳細に説明す
る。
【００４２】乗員センサ１は、図１に示すように車体の
天井部５の最前方に固定されて、座席３を含む後方を広
い画角で撮像する一対の赤外線エリアイメージセンサ２
１と、光源としての赤外線ＬＥＤ２２とからなる。
【００４３】赤外線エリアイメージセンサ２１は赤外線
ＬＥＤ２２に隣接して配置されており、赤外線エリアイ
メージセンサ２１及び赤外線ＬＥＤ２２の光軸は前後方
向斜め下向きに設定されている。
【００４４】赤外線ＬＥＤ２２は定期的に所定期間発光
され、この発光期間直前に赤外線エリアイメージセンサ
２１の各画素領域の蓄積電荷が赤外線エリアイメージセ
ンサ２１が集積された半導体基板に放出され、発光期間
終了と同時に赤外線エリアイメージセンサ２１は各画素
信号を順番に出力する。各画素信号の読み出し順序は通
常のものと同じであり、水平走査期間ごとに１画素行の
画素信号を順次読み出し、隣接する水平走査期間の間に
所定時間の水平ブランキング期間が設定されている。
【００４５】コントローラ４の画像信号処理回路部分を
図３に示す。
【００４６】この画像信号処理回路部分は、赤外線エリ
アイメージセンサ２１の出力信号の低域成分を抽出する
ローパスフィルタ２４と、ローパスフィルタ２４の出力
信号を二値信号に変換するコンパレータ２６と、コンパ
レータ２６から出力される二値フレーム画像信号を処理
するマイコン２８とからなる。もちろん、図３の回路は
単なる一例であり、種々の公知画像処理技術を用いても
よいことは当然である。
【００４７】この実施例では、隣接フレーム画像の差分
処理により乗員の動きを抽出するので、微細な縦縞模様
があると同じ画像部分が重なって動きを検出できない状
態が生じる可能性があるため、これを防止するためにロ
ーパスフィルタ２４により赤外線エリアイメージセンサ
２１の出力信号すなわち水平走査線信号中の高周波成分
を除去している。
【００４８】ローパスフィルタ２４から出力される水平
走査線信号中の水平方向低域成分は、コンパレータ２６
により二値信号に変換され、マイコン２８に送られる。
【００４９】マイコン２８の動作を図４を参照して以下
に説明する。
【００５０】（差分処理による頭部位置演算）マイコン
２８は、入力された今回のフレーム画像Ｆ１と記憶して
いる直近のフレーム画像Ｆ２との差分処理して差分フレ
ーム画像ΔＦ１を抽出する。もちろん、この差分処理に
おいて、両フレーム画像Ｆ１、Ｆ２の同一番号Ｎｍの水
平走査線信号同士の差分処理が行われる。乗員が左右移
動した場合の差分処理画像の水平走査線信号の例を図４
に示す。
【００５１】図４からわかるように、差分画像ΔＦ１中
において、乗員画像の輪郭線が横方向に引き延ばされる
形で種々の幅Ｗ１、Ｗ２をもつ差分画像領域信号Ｓ１〜
Ｓ４が抽出される。この図４から、フレーム画像すなわ
ち二次元撮像空間中において、乗員（被測定対象）の動
きが大きい領域では、左右に広幅の差分画像領域信号が
多く分布し、乗員の動きが小さい領域では、狭幅の差分
画像領域信号が多く分布し、動きが全くない領域では差
分画像領域信号が全く存在しないことがわかる。
【００５２】なお、車両移動により外光が変化する場合
などにおいては差分処理によりフレーム画像すなわち二
次元撮像空間各部に大きな変化が変化が生じるので、こ
れを分離することができる。また、分離しなくても、こ
のような変化は一時的であるので、後述する動き累積処
理によりその影響が軽減される。
【００５３】乗員が腰を起点として左右に上半身を揺ら
せた場合（首を揺らせた場合でもよい）における差分フ
レーム画像ΔＦ１の一例を図５に示す。すなわち、差分
フレーム画像ΔＦ１中において、乗員が左右に動く場合
には、動き速度に応じて左右に広幅の差分処理信号が頭
部近傍に集中することがわかる。
【００５４】同様に、乗員が背中をのばした場合など乗
員が上下に動く場合には、動き速度に応じて高さ方向に
広幅の差分処理信号が頭部近傍に集中し、斜めに動く場
合には動き速度に応じて斜め方向に広幅の差分処理信号
が頭部近傍に集中する。
【００５５】したがって、フレーム画像すなわち二次元
撮像空間中において差分処理信号で示される差分処理領
域のうち、いずれかの方向へ最も広幅の差分処理領域が
多数集中する領域を頭部位置と判定することができる。
なお、処理を簡素化するために、頭部の左右の動きや頭
部の自転的な動きや揺動的な動きだけを抽出するべく、
各差分処理領域のうち左右幅が最大である差分処理領域
が最も集中する領域を頭部と判定することも可能であ
る。
【００５６】（手の動きの除去）次に、手などが短期間
に大きく動いて短期的には二次元撮像空間中の移動量が
最大の領域となる問題を除去する方法を以下に説明す
る。この場合、隣接フレーム画像間で抽出した差分処理
フレーム画像を時間的に隣接する所定フレーム数にわた
って累積処理する。長期的には、頭部が腰の上方にて頻
繁に左右に揺れたり、自転的に揺動することが最も多い
ために、二次元撮像空間中において頭部が占有する領域
に広幅の差分処理領域が集中することになる。したがっ
て、この差分処理領域が集中する領域を頭部により占有
されていた領域と判定し、短期的な手の動きによる広幅
の差分処理領域の影響を軽減することができる。もしく
は、手は頭に比べて細長い形状的特徴をもつので、二次
元撮像空間中の差分処理画像から細長い手の動きの影響
を除去してもよい。また、大部分の場合において、エア
バッグ展開時に手を振り動かしている可能性は大きくな
いので、手の動きの除去を無視してもよい。
【００５７】結局、上記した差分処理頭部検出方式で
は、直近の差分処理フレーム画像から広幅の差分処理領
域が集中分布する領域を抽出し、それを頭部領域と判定
するので、簡素な構成、処理により二次元撮像空間中の
頭部位置を正確かつ容易に抽出することができる。
【００５８】上記処理により、差分処理フレーム画像中
の最も動き量すなわち移動量が大きい「動き大画像領
域」の二次元撮像空間中の座標位置を頭部として検出す
ることができた。しかし、この「動き大画像領域」は、
二次元撮像空間中にかなり大きな面積を占めることがあ
る。そこで、二次元撮像空間中において、この「動き大
画像領域」を構成する各差分処理領域の重心座標位置や
中心座標位置を求めて、これらにより頭部座標位置とす
る。
【００５９】（頭部の前後方向位置演算）なお、上記処
理では、二次元撮像空間中の「動き大画像領域」すなわ
ち頭部領域の座標位置を抽出しただけである。
【００６０】頭部前後方向位置演算方法の一つを図６を
参照して説明する。この実施例では赤外線エリアイメー
ジセンサ２１は前方から着座乗員を撮像画像している。
したがって、着座乗員が正座している場合には頭部すな
わち「動き大画像領域」の座標位置は二次元撮像空間
（フレーム画像）中においてＹ方向に最も高い位置とな
る。そこで、過去において「動き大画像領域」すなわち
頭部がＹ方向に最も高い位置となった場合の頭部のＹ方
向座標位置から頭部の高さすなわち正座時の上半身長ｈ
を推定して記憶しておく。そして、今回の頭部のＹ方向
座標位置（高さ）から乗員の上半身の前傾度合いをあら
かじめ記憶する頭部高さと前傾度合いとの関係から推定
し、この前傾度合いと上半身長ｈとから頭部の前後方向
位置を推定することができる。なお、この場合、乗員の
上半身は正座時の腰の位置を中心として回転するものと
する。
【００６１】頭部前後方向位置演算方法の他の一つを図
７を参照して説明する。
【００６２】二次元撮像空間中において、動きが大きく
形状が小さく横幅が小さい領域（広幅の差分処理領域が
狭い領域に集中する領域）が頭部であり、動きが小さく
形状が大きく横幅が大きく頭部より下方にある領域が胴
体（胸部や腹部など）であるので、両差分処理領域を、
図７に示すように矩形ブロックで模式化する。なお、図
７において、Ｂｈｅａｄは頭部を模式化した頭部ブロッ
ク、Ｂｂｏｄｙは胴体を模式化した胴体ブロック、ｍｈ
は頭部中心点、ｍｂは胴体中心点、ｗｈは頭部ブロック
の左右幅、ｗｂは胴体ブロックの左右幅、ｈｈは頭部ブ
ロックの高さ、ｈｂは胴体ブロックの高さである。
【００６３】前傾すればするほど、頭部ブロックＢｈｅ
ａｄの面積、頭部ブロックの左右幅ｗｈ、頭部ブロック
の高さｈｈは大きくなり、逆に、胴体ブロックＢｂｏｄ
ｙの面積、胴体ブロックの高さｈｂは小さくなるので、
あらかじめ記憶するこれらのパラメータと乗員の種々の
姿勢とのマップに基づいて、乗員の姿勢を求める。な
お、この場合にいう姿勢は図６に示す前傾度合いの他、
主として首だけを前傾させた場合などの種々の姿勢も含
むことができる。
【００６４】すなわち、今回模式化した検出ブロックパ
ターン（たとえば図７に示す）と、あらかじめ記憶する
種々の記憶ブロックパターンとを順次比較し、最も一致
する記憶ブロックパターンを抽出し、この抽出した記憶
ブロックパターンに対して付与されている前傾度合いか
ら頭部の前後方向位置を推定することができる。なお、
この場合、体格の大小の影響を排除するために、頭部ブ
ロックと胴体ブロックとの面積比や、頭部ブロックと胴
体ブロックとの高さ比を比較パラメータとして用いるこ
とが好ましい。
【００６５】（変形例）なお、上記説明では、二次元撮
像空間中の差分処理画像のうち、動きが大きく形状が小
さく横幅が小さい領域を含む矩形領域を頭部ブロックと
して模式的に抽出し、動きが小さく形状が大きく横幅が
大きく頭部より下方にある領域を含む矩形領域を胴体ブ
ロックとして模式的に抽出したが、その代わりに、二次
元撮像空間中の差分処理画像のうち、動きの大小を無視
し、形状が小さく横幅が小さい領域を含む矩形領域を頭
部ブロックとして模式的に抽出し、形状が大きく横幅が
大きく頭部より下方にある領域を含む矩形領域を胴体ブ
ロックとして模式的に抽出して、上述の乗員姿勢や頭部
位置を求めてもよい。
【００６６】
【実施例２】上記実施例ではフレーム画像間の差分処理
により動きが最も大きい領域を求めて頭部と判定した。
これに対して、この実施例では、撮像した各フレーム画
像からそれぞれ複数の画像領域を抽出し、フレーム間に
おける上記画像領域の動きベクトルを求める。ここでい
う動きベクトルとは２枚のフレーム画像間のＸ、Ｙ方向
の移動量と移動方向とを示す。なお、動きベクトルの代
わりに移動量すなわち動きベクトルのスカラー値を用い
てもよい。このようにして求めた二次元動きベクトル分
布パターンから、動きベクトルが最も大きい領域を乗員
頭部が占有する領域と判定する。
【００６７】この実施例では、マイコン２８は、まず入
力されたフレーム画像からそれぞれ輪郭線で囲まれた多
数の画像領域（又は単なるライン（線分）集合でもよ
い）を抽出し、それらの座標位置と、記憶している前回
入力され同様に抽出された画像領域（又はライン集合）
の座席位置との間のＸ、Ｙ方向への動きベクトルを求め
る。
【００６８】これにより、二次元撮像空間中における各
画像領域の輪郭線又は各ラインの動きベクトルの分布が
得られる。二次元撮像空間中の頭部に相当する領域で
は、長さが長い動きベクトルが多数集中分布し、二次元
撮像空間中の胴体に相当する領域では、長さが短い動き
ベクトルが多数集中分布する。したがって、実施例１に
おける差分処理領域の分布の代わりにこの動きベクトル
の分布を用いて実施例１ですでに述べた種々の各手法と
同じ手法にて頭部位置や頭部前後方向位置を決定するこ
とができる。
【００６９】（変形例）なお、実施例１の変形例と同様
に、二次元撮像空間中の動きベクトル分布パターンのう
ち、動きの大小を無視し、形状が小さく横幅が小さい領
域を含む矩形領域を頭部ブロックとして模式的に抽出
し、形状が大きく横幅が大きく頭部より下方にある領域
を含む矩形領域を胴体ブロックとして模式的に抽出し
て、上述の乗員姿勢や頭部位置を求めてもよい。 （処理動作例のフローチャート説明）上記動きベクトル
を用いた信号処理例を図８、図９に示すフローチャート
を参照して更に説明する。
【００７０】まず、今回撮像されたフレーム画像を読み
込んで記憶する（Ｓ１００）。
【００７１】次に、今回読み込んだフレーム画像と前回
読み込んだフレーム画像との差分処理を行って差分処理
フレーム画像を抽出するか、もしくは、各フレーム画像
のうちの各画像領域の輪郭線間の動きベクトルを抽出す
ることにより、二次元移動画像パターンを形成する（Ｓ
１０２）。
【００７２】次に、この二次元移動画像パターン中のお
いて移動量が相対的に最も大きい領域が集中して分布す
る領域（領域Ｚと称する）を抽出し（Ｓ１０４）、この
領域Ｚの幾何学的中心点を求めて二次元撮像空間上の頭
部位置と決定する（Ｓ１０６）。
【００７３】次に、ステップＳ１０２で求めた二次元移
動画像パターンを小矩形ブロック（頭部相当）とそれよ
り大きくかつ下側に隣接する大矩形ブロック（胴体相
当）に整形してブロックパターンを形成する（Ｓ１０
８）。
【００７４】次に、あらかじめ記憶する多数の記憶ブロ
ックパターンと今回形成したブロックパターンとの相似
形状マッチングを行い、記憶ブロックパターンの一つを
選択する（Ｓ１１０）。
【００７５】なお、多数の記憶ブロックパターンはそれ
ぞれ乗員の姿勢を示すデータを付随しており、選択され
た記憶ブロックパターンに付随する上記データから頭部
の前後方向位置を求める。が決定される（Ｓ１１２）。
【００７６】（変形フローチャートの説明）上記動きベ
クトルを用いた信号処理例の他例を図１０に示すフロー
チャートを参照して更に説明する。
【００７７】ステップＳ１０６にて頭部位置を決定した
後、頭部位置のＹ方向座標位置（高さ）を求め、あらか
じめ記憶する頭部高さと乗員前傾度合いとの県警を示す
マップから、今回の乗員前傾度合いを求める（Ｓ１１
４）。
【００７８】次に、求めた前傾度合いと以前に求めて記
憶している乗員の正座時の頭部高さ（上半身長）とか
ら、頭部の前後方向位置を決定する（Ｓ１１６）。
【００７９】（変形例）なお、上記実施例では、ステッ
プＳ１０６にて、最大動き領域を頭部位置と決定した
が、ステップＳ１０８にて整形した二次元画像パターン
のうちの小矩形ブロックの幾何学的中心などを頭部位置
と判定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を示す模式側面図である。
【図２】図１に示すエリアイメージセンサの撮像例を示
す模式平面図である。
【図３】実施例１で用いる画像処理回路を示すブロック
回路図である。
【図４】実施例１で用いる差分処理を示すタイミングチ
ャートである。
【図５】差分処理フレーム画像の一例を示す図である。
【図６】頭部の高さと前傾度合いとの関係を示す模式側
面図である。
【図７】二次元移動画像パターンのブロックパターンを
示す図である。
【図８】頭部位置決定処理の一例を示すフローチャート
である。
【図９】頭部位置決定処理の一例を示すフローチャート
である。
【図１０】頭部位置決定処理の他例を示すフローチャー
トである。
【符号の説明】
２１ エリアイメージセンサ ４ コントローラ（頭部位置演算部）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今西 勝之 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 松岡 久永 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 後藤 友幸 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 佐藤 弘規 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA06 AA07 AA37 BB05 BB15 CC16 DD02 DD03 FF04 FF26 GG07 GG12 GG22 HH02 HH12 JJ03 JJ08 JJ26 KK01 MM02 PP22 QQ13 UU03 UU05 3D054 AA03 AA14 EE11 EE27 5B057 AA16 BA02 DA08 DB02 DB06 DB09 DC25 DC32 5L096 AA03 AA06 BA04 DA02 FA69 GA08 HA04

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】車両に装備されて座席に着座する乗員を含
    む二次元撮像空間を撮像するエリアイメージセンサと、 前記エリアイメージセンサから順次出力されるフレーム
    画像に基づいて乗員の頭部の位置を決定する頭部位置演
    算部と、 を備え、 前記頭部位置演算部は、 抽出した前記フレーム画像各部のなかで移動量が最も大
    きい領域が最も集中分布する領域である最大移動領域を
    前記二次元撮像空間中における前記頭部と判定すること
    を特徴とする車両用乗員頭部検出装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載の車両用乗員頭部検出装置に
    おいて、 前記頭部位置演算部は、 複数の前記フレーム画像間の差分処理により差分処理画
    像を前記移動量として抽出することにより前記二次元撮
    像空間中の差分処理画像領域の分布状態を抽出し、 前記差分処理画像領域の分布状態に基づいて前記最大移
    動領域を抽出することを特徴とする車両用乗員頭部検出
    装置。
  3. 【請求項３】請求項１記載の車両用乗員頭部検出装置に
    おいて、 前記車両用乗員頭部検出装置は、 複数の前記フレーム画像からそれぞれ複数の画像パター
    ンを抽出し、 前記各画像パターンごとに前記フレーム画像間の動きベ
    クトルを前記移動量として抽出することにより前記二次
    元撮像空間中の前記動きベクトルの分布状態を抽出し、 前記動きベクトルの分布状態に基づいて前記最大移動領
    域を抽出することを特徴とする車両用乗員頭部検出装
    置。
  4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか記載の車両用乗
    員頭部検出装置において、 前記エリアイメージセンサは、座席前方に装備され、 前記頭部位置演算部は、 前記二次元撮像空間中における前記移動量又は前記差分
    処理画像領域又は前記動きベクトルの二次元分布パター
    ンを、乗員相当画像ブロックパターンに相当する所定の
    単位画像ブロックの配置パターンに分割、整形し、 あらかじめ記憶する単位画像ブロックの配置パターンか
    らなる乗員姿勢パターンと前記配置パターンとを照合
    し、 前記配置パターンに対して最も一致率が高い乗員姿勢パ
    ターンに基づいて前記頭部の前後方向位置を決定するこ
    とを特徴とする車両用乗員頭部検出装置。
  5. 【請求項５】請求項１乃至３のいずれか記載の車両用乗
    員頭部検出装置において、 前記エリアイメージセンサは、座席前方に装備され、 前記車両用乗員頭部検出装置は、 前記二次元撮像空間中の前記頭部の高さ方向座標位置に
    基づいて前記乗員の前傾度合いを判定し、 前記前傾度合いに基づいて前記頭部の前後方向位置を決
    定することを特徴とする車両用乗員頭部検出装置。
  6. 【請求項６】請求項１乃至３のいずれか記載の車両用乗
    員頭部検出装置において、 前記頭部位置演算部は、 互いに近接する２枚の前記フレーム画像を処理して抽出
    した前記移動量又は前記差分処理画像領域又は前記動き
    ベクトルを所定数のフレーム期間にわたって累積して得
    た累積移動量を前記移動量として採用することを特徴と
    する車両用乗員頭部検出装置。
  7. 【請求項７】車両に装備されて座席に着座する乗員を撮
    像するエリアイメージセンサと、 前記エリアイメージセンサから順次出力されるフレーム
    画像に基づいて乗員の頭部位置を決定する頭部位置演算
    部と、 を備え、 前記頭部位置演算部は、 複数の前記フレーム画像間の差分処理により差分処理画
    像を抽出することにより前記二次元撮像空間中の差分処
    理画像領域の分布状態を抽出し、 前記二次元撮像空間中における前記差分処理画像領域の
    二次元分布パターンを、乗員相当画像ブロックパターン
    に相当する所定の単位画像ブロックの配置パターンに分
    割、整形し、 あらかじめ記憶する単位画像ブロックの配置パターンか
    らなる乗員姿勢パターンと前記配置パターンとを照合
    し、 前記配置パターンに対して最も一致率が高い前記乗員姿
    勢パターンに基づいて前記頭部の前後方向位置を決定す
    ることを特徴とする車両用乗員頭部検出装置。
  8. 【請求項８】車両に装備されて座席に着座する乗員を撮
    像するエリアイメージセンサと、 前記エリアイメージセンサから順次出力されるフレーム
    画像に基づいて乗員の頭部位置を決定する頭部位置演算
    部と、 を備え、 前記頭部位置演算部は、 複数の前記フレーム画像からそれぞれ複数の画像パター
    ンを抽出し、 前記各画像パターンごとに前記フレーム画像間の動きベ
    クトルを抽出することにより前記二次元撮像空間中の前
    記動きベクトルの分布状態を抽出し、 前記二次元撮像空間中における前記動きベクトルの二次
    元分布パターンを、乗員相当画像ブロックパターンに相
    当する所定の単位画像ブロックの配置パターンに分割、
    整形し、 あらかじめ記憶する単位画像ブロックの配置パターンか
    らなる乗員姿勢パターンと前記配置パターンとを照合
    し、 前記配置パターンに対して最も一致率が高い前記乗員姿
    勢パターンに基づいて前記頭部の前後方向位置を決定す
    ることを特徴とする車両用乗員頭部検出装置。
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