JP2005526971A - 車両安全装置 - Google Patents

Abstract

物体を判別及び位置決定する装置。この装置は被監視域の３次元状況映像を記録する３Ｄカメラと、適宜の物体判別法を用いて該３次元状況映像の評価を行って、被監視域にある物体を判別すると共にその位置を決定する第一の手段と、被監視域内の物体位置決定域の２次元状況映像を記録する２Ｄカメラと、適宜の物体判別法を用いて該２次元状況映像の評価を行って、被監視域内の上記物体を再度判別する第二の手段を備える。

Description

本発明は車両用安全装置、特に車両近傍のもの又はひとを検出及び／又はその位置を決定するための装置に関する。かかる装置は例えば、一つ又は複数のエアバッグを制御する搭乗者拘束システム、快適システム（ヘッドレスト及び／又はシート及び／又はバックミラー等を自動設定する）又は事故回避システムに用いることができる。本発明はまた、ものやひとの検出及び／又は位置決定方法に関する。

事故の際搭乗者が怪我をする危険を低減するため、最新の車両は一般に能動的搭乗者拘束システムを装備している。かかる能動的搭乗者拘束システムには、車両が衝突に会うと瞬時に膨張し、衝突時に搭乗者が解放するエネルギーを吸収する一つ又は複数のエアバッグや、場合によってはシートベルト緊張装置等も備わる。

前部搭載エアバッグ等のエアバッグは極端な高速（２００〜３００ｋｍ／ｈ）時にダッシュボードから、又はハンドルの衝撃吸収部から出現するようになっているので、そのような状況下で搭乗者の着座位置に不都合があると、作動開始するエアバッグで搭乗者が怪我をする場合がある。これを回避するため、複数の動作モードをもつマイクロプロセッサ制御拘束システムが開発されているが、このシステムはその種々の作動開始パラメタ、例えばエアバッグの膨張発生時、膨張速度及び／又は膨張体積を、特にシート上の搭乗者の位置や身長に応じて適合させることができるようになっている。

マイクロプロセッサによる拘束システムの起動パラメタのそのような適合を可能にするためには当然、搭乗者個々の着座位置や身長に関するパラメタがマイクロプロセッサに供給されなければならない。従って、かかる搭乗者拘束システムはこれ等のパラメタを測定できる装置を装備していなければならない。

搭乗者の身長又は着座位置を検出する公知の装置は、例えば搭乗者のシートにおける重量分布の検出に基づいている。測定された重量分布に基づき、統計的相関関数を用いてパラメタに関する結論を引き出すことができる。

着座状態の検出に対する全く異なる取組みは、画像形成システムを用いて搭乗者の存在、又、場合によっては着座位置を測定するシステムで採用されている。かかるシステムでは、車両内部の搭乗者空間を一つ又は複数のカメラを用いて監視し、記録されたビデオ信号の評価を適宜の画像処理法を用いて行う。解像度の高い最新のＣＣＤ又はＣＭＯＳカメラを用いることにより、かかるシステムでも物体を比較的正確に検出でき、即ち車両シートがチャイルドシートや搭乗者で占められているかどうかを比較的高精度で検出することができる。また、搭乗者の頭部の上下位置を検出することにより、搭乗者の身長を特定することができる。

搭乗者の着座位置を正確に検出するため、２次元画像情報に加えて、深さ情報、即ちカメラと当該物体（例えば搭乗者の頭部）間の距離に関する情報が必要である。この目的のため、左右に距離をおいて撮った２つの画像から深さ情報を計算する立体法が用いられる。かかる方法で作動する装置は、例えばＥＰ−Ａ−０８８５７８２から公知である。

これ等の立体法に代わるものとして、焦点面に対する記録画像の非鮮明さを数値計算して評価する方法が知られている。車両内搭乗者空間が単一のカメラで、焦点深度をどちらかといえば浅くして記録される。焦点面とは異なる面に位置が決定する物体は、記録画像においてぼやける。この焦点非整合は適宜の画像処理法で計算により検出でき、これから焦点面からの物体の距離を決定することができる。かかる方法は、例えばＵＳ−Ａ−６１９８９９８に記載されている。

上記の方法と装置は、最新のＣＣＤ又はＣＭＯＳの解像度が良いことから物体の検出に良好な結果をもたらす。だが、かかるシステムでは、処理されるデータ量が、特に立体法を用いる場合、相当に大きい。搭乗者の位置はリアルタイムで検出する必要があることから、これ等のシステムが画像処理システムに課す要求は莫大な量となる。

２次元記録画像の評価に基づくこれ等の装置に加えて、変調された赤外光の伝播時間を測定して深さ情報を画像情報に直接供給するシステムが知られている。そのような３Ｄカメラは、例えばＷＯ−Ａ−９６／１５６２６及びＷＯ−Ａ−９８／１０２５５から知られている。上記の２Ｄカメラとは違って、３Ｄカメラは解像度が比較的低いため、処理されるデータの量はかなり少なくなる。その上、当該物体の位置を決定するために要する深さ情報が直接得られる。だが、３Ｄカメラの解像度が低いことは、物体検出の信頼性に対して問題を惹起する。

従って、本発明の目的は、物体の検出及び位置決定のための改良されたシステムを提供することにある。

この目的を達成するため、本発明の物体検出・位置決定装置は、
被監視空間の３次元状況映像を記録する３Ｄカメラと、
適宜の物体検出法を用いて該３次元状況映像の評価を行って、被監視空間に存在する物体を判別し、且つその空間内位置を決定する第一の手段と、
物体位置が決定された被監視空間領域の２次元状況映像を記録する２Ｄカメラと、
適宜の物体検出法を用いて該２次元状況映像の評価を行って、被監視域内の上記物体を再度判別する第二の手段と
を備えて成る。

上記装置に加えて、本発明はまた
被監視空間の３次元状況映像である第一の映像を、３Ｄカメラを用いて記録し、
適宜の物体検出法を用いて該第一の３次元状況映像の評価を行って、被監視空間に存在する物体を判別すると共にその空間内位置を決定し、
物体位置の位置が決定された被監視空間の特定域の２次元状況映像である第二の映像を、２Ｄカメラを用いて記録し、
該２次元状況映像である第二の映像の評価を行って、上記空間内に有る物体を再度判別する
各ステップを含んで成る物体検出・位置決定方法に関する。

上記目的を達成するため、本発明の物体検出・位置決定装置は
被監視空間の３次元状況映像を記録する３Ｄカメラと、
適宜の物体検出法を用いて該３次元状況映像の評価を行って、被監視空間に存在する物体を判別し、且つその空間内位置を決定する第一の手段と、
被監視空間の２次元状況映像を記録する２Ｄカメラと、
物体の位置が決定された空間領域に相当する特定の領域を、前記２次元状況映像において、適宜の物体検出法を用いて評価する第二の手段、とからなる。

この場合、本発明の物体検出・位置決定方法は
被監視空間の３次元状況映像である第一の映像を、３Ｄカメラを用いて記録し、
適宜の物体検出法を用いて該３次元状況映像の評価を行って、被監視空間にある物体を判別すると共にその空間内位置を決定し、
被監視空間の２次元状況映像である第二の映像を、２Ｄカメラを用いて記録し、
被監視空間の物体位置決定域に対応する、上記２次元状況映像である第二の映像の特定域の評価を行って、上記空間内に有る物体を再度判別する
各ステップを含んで成る。

本発明による装置及び方法によれば、３Ｄカメラシステムの高速性とデータ少量性の利点と、２Ｄカメラシステムの高解像度とその結果得られる信頼性の高い判別とが上手く組み合わされるので有利である。実際、本装置では、監視される全空間が３Ｄカメラを用いて先ず感知され、この工程で捕捉される映像の評価が第一の物体検出の観点から行われる。３Ｄカメラの解像度は比較的低いため、処理を要するデータの量は従って少ない。同時に得られる深さ情報を、位置決定のため直接用いることができる。

次いで、２Ｄカメラを用いて、被監視空間の当該域、即ち物体位置決定域のみを２Ｄカメラを用いて、再度感知すれば良い。ここで捕捉された高解像度の２次元映像は、新たな物体判別のために処理される。本発明の上記もう一つの方法では、被監視全域の２次元映像が２Ｄカメラを用いて撮られるが、当該映像域に付いてのみ評価が行われる。

３次元映像に基づいて行われた第一の物体判別をこの新たな評価で確かめることができ、その結果３次元映像の解像度が低いことの欠点を補うことができる。物体判別の確認の際に処理を要するデータ量は注目すべきことに、この確認工程中に当該空間域のみが感知及び処理されるか、当該２Ｄ映像域に付いてのみ評価が行われるため、従来の物体判別法に較べてかなり少なくなる。従って、従来の物体判別方法に較べて、本発明ではその両実施態様の何れにおいても、２Ｄ物体判別のために処理を要するデータ量は（別の仕方で）少なくなる。

従って、本発明による方法は、物体の位置判別が極めて高速であること、物体判別の信頼性が高いこと、また同時に処理を要するデータ量が少ないことによって特徴付けられる。

本発明の第一の実施態様では、記録される２Ｄ映像域は２Ｄカメラを旋回することにより、又はカメラのズーム機能を用いて当該域に限定することができる。第二の実施態様ではこれとは異なり、２Ｄカメラが可動であったり、ズーム機能を装備したりする必要がない。実際、２Ｄカメラの記録域は、被処理データ量がソフトウェアで少なくできることから、３Ｄカメラの記録域に応じるもので良い。つまり記録される全映像のうち、被検出物体を含む部分のみが処理される。

データ量が少ないため、システムのプロセッサ能力の要求条件がそれに応じて低くなる。このため、３次元状況映像の評価を行う第一の手段と２次元状況映像の評価を行う第二の手段とを共通のプロセッサ装置に組み込むことができて良い。

本装置の有利な具体例の一つとして、３Ｄカメラと２Ｄカメラは互いに直隣接して配置される。例えば、３Ｄカメラと２Ｄカメラを共通のハウジングに配置すると良い。両カメラをそのように配置することにより、記録される３次元映像と２次元映像間の視差の誤差を略無くすことができる。また、個々の検出域の割り当てが容易になる。

本発明の有利な具体例の一つとして、３Ｄカメラと２Ｄカメラが同じスペクトル域で作動するようにする。その場合、このスペクトル域、例えば赤外域に含まれる波長の光を被監視空間に照射する共通の光源で両カメラが作動するようにすると良い。その結果、被検出物体を別個に照射すると生じる誤差が略無くなる。また、外部からの照射の影響を明確に低下できるため、画像処理のために簡略アルゴリズムを用いることができる。

光源が３Ｄカメラ及び２Ｄカメラと共に共通のハウジング内に配置されるようにすると有利である。

上記の方法の一応用例として本発明はまた、車両における拘束システムを制御する方法であって、
車席に有る物体を判別すると共にその位置を決定し、
判別及び位置決定された物体の型式と位置に特有の制御信号を発生し、該制御信号を拘束システムの制御装置に送信し、
送信された制御信号に基づいて拘束システムの適宜の機能モードを選択する
各ステップを含んで成る方法に関する。

この場合、本発明はシート占有を分類するのに用いられ、被判別物体、例えばチャイルドシート又は搭乗者の頭部を確実に検出できるので、シート占有物を確実に分類することができる。従って、拘束システムは本方法により作動するようにすると、所定時に判別される占有状況に適したモードに、誤差係数が特に低く抑えられて切り替わるようになる。

搭乗者の頭部位置が決定されれば、その座高を計算することができる。本方法の有利な一具体例では、この座高（胴部の高さ）を考慮してシート占有を分類する。この場合、制御信号を発生するために、搭乗者の頭部位置に基づいてその座高（胴部の高さ）を計算する。

本発明はまた、事故回避方法に用いると良い。かかる車内事故回避方法は例えば、上記の方法により運転者を取り囲む領域に有る物体を判別すると共にその位置を決定し、そして物体の決定位置が車両の安全運転を妨害する可能性のある場合、適宜の対策を開始する
と云う各ステップを含んで成る。

この方法は例えば、ドライバが車を運転するには普通でない姿勢にあるのを判別するのにも用いられる。そのような変則的姿勢は、ドライバの急病、過労又は無責任な挙動から来る場合が多い。

本方法の可能な一具体例では、物体が運転者の身体の一部を含んで成り、この身体部が車を運転するには不適切な身体姿勢に随伴する位置にあると決定されたら、適宜対策を開始するようにする。体部は、例えばドライバの頭部で良い。ドライバが例えば、病気又は過労のため胴部が前傾する姿勢を取っていれば、頭部は車を安全に運転するには不適切な位置にある。そのような変則的な頭部位置が判別された場合、本方法に従って適宜の対策が取られるようにすれば良い。

同様の正常でない頭部位置は例えば、ドライバが車の床や後部席からものを拾ったりするドライバの無責任な行動の場合にも生じる。そのような頭部位置も本方法で検出し、適宜の対策が取られるようにすることができる。変則的又は無責任な行動の対策として、ドライバの他の体部を監視するようにしても良い。例えば、ダッシュボードに脚があるのが検出されたら、姿勢が極めて危険且つ無責任なものと認識することができる。また、この方法を用いて、ドライバが両手をハンドルから離すのを判別することもできる。これ等の場合には全て適宜の対策、例えば可視又は可聴警告信号の発生及び／又は緊急ブレーキ系の作動開始及び／又はドライバの動作の記録及び／又は拘束システムの適宜機能モードの選択等を開始することができる。ここで、特にドライバの動作の記録は、事故の際のドライバの有責性に関する重要な情報の提供を可能にするものである。

本方法のもう一つの具体例では、物体が品物を含んで成り、この品物が運転者の視野にあると決定されたら、適宜対策を開始するようにする。そのようにして、例えばドライバが運転中に地図を調べたり、のろのろ運転中に新聞を読んだりする場合に、この極めて無責任な行為に対して可聴警告信号を発するようにすることができる。

上記の方法において、カメラシステムを車両ドライバの直前に配置するようにすると良い。

本発明による方法及び装置はまた、衝突対応システムの制御に有利な用途があり、その場合、車両の外部における判別された物体の種類とその位置に応じて、適宜の対策を開始するようにする。かかるシステムでは、車両が前方（後退時には後方）の障害物に近づくとき緊急ブレーキ系が起動される。別の例では、走行中の車両の直前方に歩行者を検出したら、外部エアバッグが起動、又は車両のエンジン部のフードが僅かに高い位置に傾き、歩行者の怪我を回避又は少なくとも低減するようにする。

更なる用途において、本発明は車両内盗難防止警告システムに用いることができる。また、快適機能が搭乗者の座高に応じて設定されるようにした快適度増進システムに用いることもできる。

複数の用途が組み合わされる場合、複数のカメラ装置を共通の電子的評価システムに接続して用いることができる。例えば、第一のカメラ装置が車両内搭乗者空間を監視してシート占有を検出すると共に、第二のカメラ装置が車両前方の外部を監視し、第三のカメラ装置が車両後方の外部を監視するようにする。

他の用途としては、既存のカメラシステムも用いる。例えば、内蔵カメラを用いるビデオフォンシステムが考えられる。

実施態様

本発明の実施例を以下、添付図面を参照して説明する。
図１に、本発明による方法を、車両内搭乗者空間の監視に用いたものを示す。そのように用いる場合、物体を判別し、その位置を決定する装置１０は、例えば車両の前部、車両ルーフ直下に配置される。図示の具体例はカメラモジュールが前部シート搭乗者側を監視、即ちカメラの視野が前部シート搭乗者側に向けられる。或いはまた、カメラモジュールの視野がドライバ側を向くように装置を配置しても良い。カメラモジュールの配置及び形状によっては、車両の両側及び後部シートが同時に監視されるようにしても良い。

カメラモジュール１０の可能な設計例を図２に示す。このモジュールは電子機器１４が接続された３Ｄカメラ１２と、同じく電子機器１８が接続された２Ｄカメラ１６と、ドライバ２２が随伴する適宜の照射源２０とで構成される。両カメラは好ましくは互いに直隣接して配置され、３次元映像と２次元映像と間に視差が無いようにする。３Ｄカメラ、２Ｄカメラ１６及び照射源２０を共通のハウジング２４に配置し、これに演算装置２８も配置するのが良い。モジュール１０を規格製品として製造し、車両への搭載時にこれに拘束システムの電子機器を、特定インターフェースを介して接続するようにすると良い。

図３に、本発明方法をエアバッグ制御に用いた具体例のフロー図が示されている。先ず、３Ｄカメラを用いて３次元映像を撮り、この映像を評価する（１００）。この物体検出操作の結果、物体が搭乗者の頭部であれば（１２０）（２Ｄシステムを用いて検出確認（１４０）した後）、先ず胴高を計算して搭乗者の分類を行い（１８０）、他方頭部位置を決定（２００）して着座位置を決定する（２２０）。

検出物体が搭乗者の頭部でなく、チャイルドシートであればシート占有を、２Ｄシステムで確認（２６０）した後、チャイルドシート占有と分類し、エアバッグをこれに適したモードに切り替える。

図４及び図５に、装置を衝突対応システムに用いたものを示す。適宜位置に設置されたカメラモジュールが車両の前方及び後方を監視し、車両が障害物に近づいたら、それに応じた防御対策を開始する。車両の側方監視も示されている。

図６は、車両外部感知と可能な車両内組み込み内部感知との組み合わせモジュールを示している。この複合システムでは、３Ｄカメラ、２Ｄカメラ及び照射システムから成る種々の組が単一の評価システムに接続にされ、これによりスペースが相応に節減される。

本発明による方法を車両内搭乗者空間の監視に適用した一例を示す概略図である。 本発明による装置の一実施態様の可能な一設計例を示す。 シート占有物を分類する方法の一具体例のフロー図である。 本発明方法を衝突対応システムに用いたものを示す。 図４の方法に付き、視野を示す平面図である。 内蔵型として車両に用いた本発明装置の可能な一変更例を示す。

Claims (25)

1. 被監視空間の３次元状況映像を記録する３Ｄカメラと、
   適宜の物体検出法を用いて該３次元状況映像の評価を行って、被監視空間に存在する物体を判別し、且つその空間内位置を決定する第一の手段と、
   被監視空間内の物体位置決定域の２次元状況映像を記録する２Ｄカメラと、
   適宜の物体検出法を用いて該２次元状況映像の評価を行って、被監視域内の上記物体を再度判別する第二の手段と
   を備えて成る物体判別及び位置決定装置。
2. 被監視空間の３次元状況映像を記録する３Ｄカメラと、
   適宜の物体検出法を用いて該３次元状況映像の評価を行って、被監視空間に存在する物体を判別し、且つその空間内位置を決定する第一の手段と、
   被監視空間の２次元状況映像を記録する２Ｄカメラと、
   適宜の物体検出法を用いて該２次元状況映像の特定域の評価を行って、被監視域内の上記物体を再度判別する第二の手段を備えて成り、上記特定域が被監視空間内の物体位置決定域に対応するようにして成る物体判別及び位置決定装置。
3. ３次元状況映像の評価を行う第一の手段と２次元状況映像の評価を行う第二の手段が共通の演算装置で具現される請求項１又は２に記載の装置。
4. ３Ｄカメラと２Ｄカメラが互いに直隣接して配置されて成る請求項１〜３のいずれか一つに記載の装置。
5. ３Ｄカメラと２Ｄカメラが共通のハウジング内に配置されて成る請求項４に記載の装置。
6. ３Ｄカメラと２Ｄカメラが同じスペクトル域で作動するようにして成る請求項１〜５のいずれか一つに記載の装置。
7. 前記スペクトル域に含まれる波長の光を被監視空間に照射する光源を更に備えて成る請求項６に記載の装置。
8. 前記スペクトル域が赤外域を含んで成る請求項６又は７に記載の装置。
9. ３Ｄカメラと２Ｄカメラと光源が共通のハウジング内に配置されて成る請求項６に記載の装置。
10. ａ）被監視空間の３次元状況映像である第一の映像を、３Ｄカメラを用いて記録し、
    ｂ）適宜の物体検出法を用いて該３次元状況映像の評価を行って、被監視空間に存在する物体を判別すると共にその空間内位置を決定し、
    ｃ）物体位置決定域に対応する、被監視空間の特定域の２次元状況映像である第二の映像を、２Ｄカメラを用いて記録し、
    ｄ）該２次元状況映像である第二の映像の評価を行って、上記空間内に有る物体を再度判別する
    各ステップを含んで成る物体判別及び位置決定方法。
11. ａ）被監視空間の３次元状況映像である第一の映像を、３Ｄカメラを用いて記録し、
    ｂ）適宜の物体検出法を用いて該３次元状況映像の評価を行って、被監視空間にある物体を判別すると共にその空間内位置を決定し、
    ｃ）被監視空間の２次元状況映像である第二の映像を、２Ｄカメラを用いて記録し、
    ｄ）被監視空間の物体位置決定域に対応する、上記２次元状況映像である第二の映像の特定域の評価を行って、上記空間内に有る物体を再度判別する
    各ステップを含んで成る物体判別及び位置決定方法。
12. ３Ｄカメラと２Ｄカメラが同じスペクトル域で作動するようにして成る請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 前記スペクトル域に含まれる波長の光を被監視空間に照射するステップを更に含んで成る請求項１２に記載の方法。
14. 前記スペクトル域が赤外域を含んで成る請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 車両における拘束システムを制御する方法であって、
    ａ）請求項１０〜１４の一つに記載の方法により、車席に有る物体を判別すると共にその位置を決定し、
    ｂ）判別及び決定された物体の型式と位置に特有の制御信号を発生し、該制御信号を拘束システムの制御装置に送信し、
    ｃ）送信された制御信号に基づいて拘束システムの適宜の機能モードを選択する
    各ステップを含んで成る方法。
16. 物体がチャイルドシートを含んで成る請求項１５に記載の方法。
17. 物体が搭乗者の頭部を含んで成る請求項１５に記載の方法。
18. 制御信号の発生が、頭部の位置に基づく搭乗者の座高（胴部の高さ）の計算を含んで成る請求項１７に記載の方法。
19. 車両の事故回避方法であって、
    ａ）請求項１〜１４の一つに記載の方法により、運転者を取り囲む領域に有る物体を判別すると共にその位置を決定し、
    ｂ）物体の決定位置が車両の安全運転を妨害する可能性のある場合、適宜の対策を開始する
    各ステップを含んで成る方法。
20. 物体が運転者の身体の一部を含んで成り、この身体部が車を運転するには不適切な身体姿勢に随伴する位置にあると決定されたら、適宜対策を開始して成る請求項１９に記載の方法。
21. 物体が品物を含んで成り、この品物が運転者の視野にあると決定されたら、適宜対策を開始して成る請求項１９に記載の方法。
22. 対応対策の開始が、可視又は可聴警告信号の発生及び／又は緊急ブレーキ系の作動開始及び／又は運転者動作の記録及び／又は拘束システムの適宜機能モードの選択を含んで成る請求項１９〜２１のいずれか一つに記載の方法。
23. 請求項１〜９の一つに記載の装置の拘束システムの制御への使用であって、車両の搭乗者空間における判別された物体の型式とその位置に応じて、拘束システムが適宜の機能モードに切り替わるようにすることへの使用。
24. 請求項１〜９の一つに記載の装置の衝突前駆システムへの使用であって、車両の外部における特定された物体の型式とその位置に応じて、適宜の対策を開始するようにすることへの使用。
25. 請求項１〜９の一つに記載の装置を盗難防止警報システムに用いること。
    
    

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