JP2004317514A - 赤外線反射素材を用いたビデオイメージ識別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 イメージ上で、類似色の異なる目標物の識別を可能とする
【解決手段】 車両（１０）は、車両の機能をコントロールするための特徴部分を検出して、車内のイメージを分析するビデオシステムを備える。このシステムは、座席に着座した人の存在を検出し、クラッシュ時のエアバッグ（２０）の動作を制御するためのものである。このシステムは、ドライバーが道路の視認性を損うことなく車内を照明するためにに、赤外線光を用いる。黒い服を着た人が黒い座席に座っている場合に、かかる座席を目標物として選択する場合のように、イメージ上で、類似色の異なる目標物の識別を可能とするために、対象物からの反射を除去すべく、赤外線光を照射する。このとき、可視光線の反射には変化は生じない。この赤外線イメージ分析方法によれば、車内の使用者に視覚上の影響を及ぼすことなく、上記識別作業を行うことが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車内の人の存在を把握するために用いられる、電子イメージを表示しかつ分析する光学式の識別対象物探知システムに関するものである。特に、イメージ上で、類似色の異なる物体（識別対象物）の識別を可能とするための技術に関するものである。

今日の車両には、助手席に面するダッシュボード内に、エアバッグが組み込まれている。また、前方座席に乗車する人の側方ドアにも、補助エアバッグの装着が推奨されている。そして、車両に事故を生じた場合の急減速時には、エアバッグを膨張させることにより、これらのエアバッグは、乗員のためのクッションとして機能する。エアバッグは、車両の衝突による乗員の負傷を大幅に軽減することに貢献するが、時々、エアバッグの急激な膨張により、乗員が負傷することがある。特に、年少者や幼児が車両前席に座っているような場合に、かかる事例が比較的多く報告されている。また、比較的小柄の大人についても、同様の傾向がある。

その結果として、現在では、事故の発生時にエアバックを膨張させるための力を被ることを防ぐため、年少者や幼児は車両の後席に乗ることが推奨されている。しかしながら、上記不具合が生じることが十分に主張されることは無く、上記の推奨事項は無視され、子供たちが前席に乗車しているのが現状である。更に、スポーツカーやトラック等の後席を備えない車両においては、年少者や幼児はエアバックに面する座席に座らざるを得ない。後者の場合には、前席の子供に対するエアバックの作動をキャンセルするオーバーライドスイッチを設けることが提案されている。しかしながら、かかる解決手法は、子供の乗車時に手動でオーバーライドスイッチを操作することを要求され、大人の乗車時には、エアバックが作動するようにオーバーライドスイッチをリセットする必要がある。したがって、従来は、オーバーライドスイッチの適切な設定を怠った場合の、事故の発生時における乗員の安全性確保が問題となっていた。以上のような理由から、車両の座席に座った乗員のための、エアバッグの作動／非作動制御を自動的に行うことが可能なシステムが望まれていたところである。

この要求に応えるため、車両の着席エリアの電子イメージを作成し、そのイメージに基づき、乗員の存在と大きさとを分析する、光学式の乗員分析システムが開発されている（例えば、特許文献１参照。）。このシステムは、着席エリアを白黒イメージ化するモノクロのソリッドイメージ処理手法が一般的に用いられている。そして、夜間においてかかるイメージを作成するために、運転者の道路視認性を損うことのない、人工の照明手段を用いることが必要となる。一つの解決手法としては、車内を近赤外線光（Near infrared light:NIR）で照らすことにより、必要なイメージを得ることができる。この近赤外線光は可視光線であり、ソリッドイメージ処理装置に検知されるものでもある。

米国特許第６４９３６２０号明細書

しかしながら、黒い服を着た人が黒い座席に座っている場合には、白黒イメージ検出手法では、その人の輪郭の認識は極めて困難となり、エアバッグ制御のための、人の大きさの決定に悪影響を及ぼすこととなる。しかも、成人および青年が着用する衣服は、黒色の比率が極めて高い。したがって、黒い座席に着座した乗員の輪郭を識別能力を高めることは、乗員検知システムの信頼性向上に、重大な影響を及ぼすものである。

本発明は、車両に搭載されるビデオイメージ処理システムに、前述のごとき類似色の識別対象物同士の識別を可能とするものであり、目的の一つは、イメージ化される一つの識別対象物は、赤外線光の反射量を増大させる物質によってコーティングされる。好ましくは、この物質は、可視光線の反射特性に影響を及ぼすことを防ぎ、肉眼視において対象物の姿に変化を生じさせないものである。

一つの物質の分類として、識別対象物か0らの赤外線の反射特性を変更する顔料をキャリヤに含むものが用いられている。例えば、前記目的達成のための実施例として、黒色の識別対象物同士の識別を行うための、赤外線光の反射特性に優れた黒色顔料が、ビニル系プリントインク、アクリル系ラッカー、ポリウレタンおよびポリウレタン系ラッカーの群から選択されたキャリヤに混入されるものである。この構成により、識別対象物を顕著に輝かせ、赤外線イメージ中、灰色に表示させることができる。

これとは別の解決手法として、目的達成のために、アクリル系ラッカーおよびクロロホルムに溶解されたアクリレート等のガラスビーズ溶液をキャリヤに含むものが適用可能である。また、付加的に、前記ガラスビーズは反射特性金属にコーティングされたものであってもよい。前記ガラスビーズは、同様に識別対象物の赤外線に対する反射特性を変え、可視光における色調を変えることなく、電子イメージ中の視認性に変化をもたらし、識別対象物を他の識別対象物と識別するものである。

そして、上記課題を解決するための、本発明に係るビデオイメージ識別方法は、物体同士を識別するための、車両（１０）の赤外線ビデオイメージ処理システムのビデオイメージ識別方法であって、物体からの赤外線の反射率を増大させる物質を、物体（１６）にコーティングすることにより、物体の赤外線イメージ上での輝度を変化させることを特徴とするものである。
前記物質は、物体（１６）の可視光の反射率を大きく変えるものではない。
また、前記物質を、所定のパターン（図３または図４）で前記物体（１６）に施すことが好ましい。
前記物質は、ビニル系プリントインク、アクリル系ラッカー、ポリウレタン、ポリウレタン系ラッカーの群から選択されたキャリヤに含有される顔料を含むこととしても良い。
また、前記物質は、赤外線を反射可能なビーズを含ませることが可能である。
さらに、前記ビーズをガラスから作られるものとしてもよい。
また、前記ビーズが金属被覆されているものとしてもよい。
また、前記物質は、アクリル系ラッカーおよびクロロホルムに溶解されたアクリレートの群から選択された溶液に分散された、ビーズを含むこととしてもよい。

また、上記課題を解決するための、本発明に係るビデオイメージ識別方法は、近似する赤外線反射率を有する第１の物体および第２の物体を識別する車両（１０）のビデオイメージ処理システムのビデオイメージ識別方法であって、車両（１０）の第１の物体（１６）には、第１の物体の赤外線反射率を変えるが肉眼では知覚できない物質を与え、前記第１および第２の物体で反射される赤外線に応じて電子イメージを作成し、前記電子イメージの各部分の相対輝度に基づき、前記電子イメージ上の第１および第２の物体を識別することを特徴とするものである。
ここで、前記物質を、所定のパターン（図３または図４）で前記物体に施すことが好ましい。
しかも、前記物質は、肉眼では前記物質を加える前の第１の物体と略同一色に見える顔料を含むこととする。
また、前記物質は、ビニル系プリントインク、アクリル系ラッカー、ポリウレタン、ポリウレタン系ラッカーの群から選択されたキャリヤに含有される顔料を含むものである。
また、前記物質は、赤外線を反射可能なビーズを含むこととしても良い。
さらに、前記ビーズはガラスから作られるものとすることが可能である。
また、前記ビーズは金属被覆されているものとすることも可能である。
また、前記物質は、アクリル系ラッカーおよびクロロホルムに溶解されたアクリレートの群から選択された溶液に分散された、ビーズを含むこととしても良い。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、自動車１０の車室前方部分を示しており、この車室前方部分には、ステアリングホイール１４が突出するダッシュボード１２を備えている。前席１６は、ダッシュボード１２と所定の間隔が開けられ、かつ、同乗者および運転者のためのヘッドレスト１８を備えている。ステアリングホイール１４の中心部には隔室が形成され、その内部にエアバッグ２０が収納されている。また，ダッシュボード１２にも別の隔室（図示省略）が形成され、その内部には、前席１６の前方正面に位置するように、第２のエアバッグが配置されている。

また、ウインドシールド上方の車室天井には、ビデオカメラ２４が配置されている。このビデオカメラ２４は、好ましくは、図２に示すように、ソリッドステートＣＭＯＳイメージイメージセンサ２５を用いる。このイメージセンサ２５は、車両の前席１６を照らすための、カメラの近傍に固定された一つまたは複数の光源２６から放射される近赤外線光（NIR）に反応するものである。また、光源２６は８５０〜９１０ｎｍレンジの可視光線を放射するものである。この照明は、乗員の道路の視認性を損うことなく、夜間における乗員検知システムの動作を可能とするものである。加えて、光源２６からの照明は、日中の作動時には、イメージに陰影を与えるものでもある。

図２に示すように、ビデオカメラ２４によって作成されるイメージが、イメージプロセッサ３０のビデオ入力回路３２に与えられる。こららのビデオイメージはピクチャーエレメント（画素:pixels）の二次元アレイとして構成される。ビデオ入力回路３２は、信号ブース３６によって互いにつながれるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３４の画素メモリを制御する。また、ＲＡＭ３４は変動値、中間データ、およびイメージ分析の最終結果を記憶する。得られた電子イメージの分析結果は、マイコン３８によって制御され、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４０に記憶されたプログラムを実行する。例えば、このイメージは、米国特許第６４９３６２０号に開示の技術によって処理される。マイコン３８は、ライト制御回路４５を作動させ、近赤外線（NIR）光源２６を発光させる。これによって、ビデオカメラ２４からのイメージを入手することができる。

また、制御インターフェース回路４２は、信号ブース３６に接続されて、イメージプロセッサ３０を車両１０の他の構成要素にインターフェースで連絡している。この典型的なシステムにおいて、上記イメージ分析手段は、エアバッグ２０の動作を制御し、制御インターフェース回路４２は、車両のエアバッグコントローラ４４に接続されている。そして、事故が発生すると、エアバッグコントローラ４４は、一般的な衝突センサ４６からの信号を受けることとなる。エアバッグコントローラ４４は、この入力信号に応じ、運転者および同乗者のためのエアバッグ２０を作動させる。

さて、前席１６に着座した人の存在の確認と、その人の大きさを把握するために、このイメージ処理手段には、黒色の座席自体（第１の物体）と、黒い服を着用した人（第２の物体）とを識別する能力が要求される。この識別作業は、目視による識別対象物の外観に明らかな影響を及ぼすことなく、すなわち、識別対象物の可視光線の反射特性に影響を及ぼすことなく、近赤外線光について一般的な車両用座席張り地とは異なる反射特性を備える張り地で、座席を覆うことによって成し遂げられるものである。一つの解決手法として、黒色座席に、近赤外線光の反射特性に優れた顔料を与え、少なくともそのような処理を行っていない座席張り地よりも反射特性に優れたものを用いることができる。したがって、近赤外線光に反応して、ＣＭＯＳイメージセンサ２５により座席は明るく検出される。この実施例に適する顔料は、例えば、オハイオ州シンシナティーのシェファードカラーカンパニー（The Shepherd Color Company）から販売されている「ブラック４１１（Black 411）」およびニュージャージー州イセリンのエンジェルハードコーポレーション（Engelhard Corp.）の「メテオルプラス９８９５ハイアイアールブラック（Meteor Plus 9895 High IR Black）」である。

座席への適用において、これらの顔料は、非常に多くの、工業的に迅速に硬化するキャリヤ、例えば、アメリカ合衆国イリノイ州シカゴのナツダーカンパニー（Nazdar Company,Inc.）によって販売されている、ナツダーＧＶ１７０ビニル系コーティング（Nazdar GV170 vinyl coating）、アメリカ合衆国オハイオ州ストロングビルのピーピージーインダストリー（PPG Industries）の、デュラクリルＤＣＡ４６８アクリル系ラッカー（Duracryl DCA 468 Acrylic Lacquer）、アメリカ合衆国ニュージャージー州アッパーサドルリバーのミンワックスカンパニー（Minwax Company）の、ミンワックスウルトラファストドライングポリクリリックプロテクティブフィニッシュ（Minwax Ultra Fast Drying Polycrylic Protective Finish）、および、アクリリックラッカーまたはミンワックスファストドライングポリウレタン、ポリウレタン系ラッカー等に大量に分散される。これらの反射特性物質によれば、キャリヤ内の顔料の濃度に多くを依存しないことがわかる。そして、溶液中の顔料のキャリヤ比を２５：１００としたとき、５０：１００のキャリヤ比とした場合に比較すると、座席の輝度に比較的小さな違いが見られた。

この顔料を用いて加工された黒いビニル系製の座席張り地（upholstery）は、アメリカ合衆国ニューヨーク州ロチェスターのイーストマンコダックカンパニーによる標準のグレーカードよりも相対的に高輝度となる。この顔料を用いて加工された黒いビニル系素材の部分は、この加工を行っていない部分および他の非加工黒色物質からなる衣服を着用した人と比較して、ＣＭＯＳイメージセンサにより作成されたイメージは、明らかに異なる外観を呈することとなる。したがって、上記のいずれか一つの顔料を用いて前席用座席張り地に加工を施すことにより、電子イメージ中、座席は黒い衣服を着用した人と明らかに異なる外観を呈することとなる。

また、イメージ中において、近似する輝度として現われる、上記顔料による加工を施した座席と灰色の上着を着用した人との識別を可能とするために、顔料は車両の座席張り地に、上記加工を施した部位と上記加工を施していない部位からなる特定のパターンを与えることが望ましい。例えば、黒い衣服を着用した人と座席との識別をするために、図３に示すように、一定範囲の座席張り地に水平方向に延びるストライプパターンの顔料処理を一定の範囲に施し、他方、灰色の衣服を着用した人と座席との識別をするために、前述の範囲とは異なる一定範囲には、顔料処理を施さないこととする。一方、図４に示すように、水平および垂直のストライプパターンを施したり、二次元のチェックパターンを施すこととしてもよい。本発明の実施の形態において、さらに他のパターンを用いることが可能であることは、明らかであろう。

さらに、電子イメージ上で異なる黒い素材の識別を可能とするための、他の手法として、前記顔料に変えて、近赤外線を反射することが可能な微細なガラス球を含む物質をコーティングすることとしてもよい。単純なガラス球としては、アメリカ合衆国ペンシルベニア州バレーフォージのポッターズインダストリー（Potters Industries）の「Ｔ−４」球を用いることが可能であり、半球体に、素材コーティングを施したガラス球、例えば、アメリカ合衆国ミネソタ州セントポールのスリーエムコーポレーション（3M Corporation）より製造されている「１４５タイプＡ金属被覆ガラス球」を用いることも可能である。これらの球体はアクリル系基材に分散配置されたものであり、例えば、前記ミンワックスカンパニーの「ミンワックスウルトラファストドライングポリアクリリックプロテクティブフィニッシュ（Minwax Ultrafast Drying Polyacrylic Protective Finish）」が用いられる。その他の基材としては、アメリカ合衆国テキサス州フォートワースの、フレスネルテクノロジー株式会社（ Fresnel Technologies,Inc.）の、５６０グラムのクロロホルムに溶解された、１５０グラムの「ＩＲ６」アクリルベースの近紫外線変換フィルタ素材を用いることも可能である。

以上の解決手法は、一般的な製造方法による車両用のビニル系またはその他の座席張り地素材にも用いることが可能である。球体の表面は、近赤外線光を高い比率で反射するものであり、顕著な光沢をもたらし、その表面はかかる処理をしないものと比べ、高輝度の外観を呈することとなる。前述の反射物質によって車内を所定のパターンでコーティングすることによって、車両の座席に着座した衣服を着用した人を識別することが可能となる。

この、ガラス球をコーティングした実施例は、車両の座席上を人が滑ることに起因する摩耗による、機能低下が顕著となる傾向がある。したがって、前者の解決手法に係る反射コーティングを車両の座席表面に用いることが、摩耗対策には好ましい。しかしながら、ガラスビーズ素材を、ドアパネルおよびヘッドライナー等の車両の他の表面に活用することとすれば、摩耗についての問題を回避することができる。そして、これらのコーティング部分が座席と識別されることによって、車両の可動式座席の位置をイメージ分析することが可能となる。

さらに、車内でのカメラ２４の向きが、振動および乗員の接触によって変化することがある。このカメラの変位によって、カメラにより得られる車両のイメージが変わり、特に、イメージ上で、ステアリングホイールおよびドア等の他の固定された部材との相対的位置関係が変化する。もし、イメージ分析が同時に得られる二つまたはそれ以上の異なる物体の相対的位置関係を基礎として行われるものであれば、かかるカメラの変位は分析結果に悪影響を及ぼすものとなる。しかしながら、前述の近赤外線反射素材の一つが車室内の特定の部品にコーティングされることによって、車両の目印の位置が、電子イメージ上で容易に識別されることにより、カメラが変位することに起因するイメージ上での各部品の移動は、容易に把握されることとなる。例えば、車両の両側のドアに挟まれたピラーおよび、後部ドアおよび後部ウインドウの間のピラーは、近赤外線反射素材によって目印とされ、車両における参照位置として機能することとなる。

したがって、赤外線反射素材を車両車内の物質にコーティングすることにより、人間の肉眼による車室内の外観に影響を与えることなく、電子イメージ上で、部品を他の部品と識別するための仕組みを提供することが可能となる。

以上のごとく、本発明の一例を実施の形態に基き説明したが、本発明が以上の説明に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲を越えない限りにおいて種々の変更が可能であることは、当業者にも理解されるであろう。

本発明の実施の形態に係る、乗員検知システムを装備した車両の、概略的側面図である。 図１に示す車両の、識別対象物の識別システムを概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る車両の室内装飾パターンを部分的に示す模式図である。 図３と異なる室内装飾パターンを部分的に示す模式図である。

符号の説明

１０：車両、１２：ダッシュボード、１４：ステアリングホイール、１６：前席、１８：ヘッドレスト、２０：エアバッグ、２４：ビデオカメラ、２５：イメージセンサ、２６：光源、３０：イメージプロセッサ、３２：ビデオ入力回路、３４：ＲＡＭ、３６：信号ブース、３８：マイコン、４０：ＲＯＭ、４２：制御インターフェイス回路、４４：エアバッグコントローラ、４５：ライト制御回路、４６：衝突イメージセンサ

Claims (16)

1. 物体同士を識別するための、車両（１０）の赤外線ビデオイメージ処理システムのビデオイメージ識別方法であって、
   物体からの赤外線の反射率を増大させる物質を、物体（１６）にコーティングすることにより、物体の赤外線イメージ上での輝度を変化させることを特徴とするビデオイメージ識別方法。
2. 前記物質は、物体（１６）の可視光の反射率を大きく変えるものではないことを特徴とする請求項１記載のビデオイメージ識別方法。
3. 前記物質を、所定のパターンで前記物体（１６）に施すことを特徴とする請求項１記載のビデオイメージ識別方法。
4. 前記物質は、ビニル系プリントインク、アクリル系ラッカー、ポリウレタン、ポリウレタン系ラッカーの群から選択されたキャリヤに含有される顔料を含むことを特徴とする請求項１記載のビデオイメージ識別方法。
5. 前記物質は、赤外線を反射可能なビーズを含むことを特徴とする請求項１記載のビデオイメージ識別方法。
6. 前記ビーズは、ガラスから作られることを特徴とする請求項５記載のビデオイメージ識別方法。
7. 前記ビーズは、金属被覆されていることを特徴とする請求項５記載のビデオイメージ識別方法。
8. 前記物質は、アクリル系ラッカーおよびクロロホルムに溶解されたアクリレートの群から選択された溶液に分散された、ビーズを含むことを特徴とする請求項１記載のビデオイメージ識別方法。
9. 近似する赤外線反射率を有する第１の物体および第２の物体を識別する車両（１０）のビデオイメージ処理システムのビデオイメージ識別方法であって、
   車両（１０）の第１の物体（１６）には、第１の物体の赤外線反射率を変えるが肉眼では知覚できない物質を与え、
   前記第１および第２の物体で反射される赤外線に応じて電子イメージを作成し、
   前記電子イメージの各部分の相対輝度に基づき、前記電子イメージ上の第１および第２の物体を識別することを特徴とするビデオイメージ識別方法。
10. 前記物質を、所定のパターンで前記物体に施すことを特徴とする請求項９記載のビデオイメージ識別方法。
11. 前記物質は、肉眼では前記物質を加える前の第１の物体と略同一色に見える顔料を含むことを特徴とする請求項９記載のビデオイメージ識別方法。
12. 前記物質は、ビニル系プリントインク、アクリル系ラッカー、ポリウレタン、ポリウレタン系ラッカーの群から選択されたキャリヤに含有される顔料を含むことを特徴とする請求項９記載のビデオイメージ識別方法。
13. 前記物質は、赤外線を反射可能なビーズを含むことを特徴とする請求項９記載のビデオイメージ識別方法。
14. 前記ビーズはガラスから作られることを特徴とする請求項１３記載のビデオイメージ識別方法。
15. 前記ビーズは金属被覆されていることを特徴とする請求項１３記載のビデオイメージ識別方法。
16. 前記物質は、アクリル系ラッカーおよびクロロホルムに溶解されたアクリレートの群から選択された溶液に分散された、ビーズを含むことを特徴とする請求項９記載のビデオイメージ識別方法。
    

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