JP2006213146A - Face direction determination device of driver - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載されて運転者の顔画像をカメラにより取得し、その顔向きを判定してわき見運転の検出等を行う運転者の顔向き判定装置に関する。 The present invention relates to a driver's face orientation determination device that is mounted on a vehicle, acquires a driver's face image with a camera, determines the face orientation, and detects a side-view driving.
車両の運転者のわき見運転を検出する装置として、運転者の顔画像を取得し、画像処理によって、その顔向きを判定する装置が知られている。この種の装置では、例えばステアリングコラムや計器パネルに配置されたカメラにより顔画像を取得しているが、運転者の体格やその操作姿勢の違いにより、運転者の顔とカメラとの距離関係が変動するため、取得された顔画像中の顔のサイズも異なってくる。また、投影関係が変化することにより立体である顔を平面に投影された顔画像自体の形状にも相違が生ずる。 2. Description of the Related Art As a device that detects a side-view driving of a vehicle driver, a device that acquires a driver's face image and determines the face direction by image processing is known. In this type of device, for example, a face image is acquired by a camera arranged on a steering column or an instrument panel, but the distance relationship between the driver's face and the camera depends on the difference in the driver's physique and its operation posture. Since it fluctuates, the size of the face in the acquired face image also differs. In addition, due to the change in the projection relationship, the shape of the face image itself obtained by projecting a three-dimensional face on a plane also differs.
そこで、カメラで距離が異なる場合でも同一の運転者の顔画像を取得することが考えられる。特許文献1の技術は、いわゆるカメラ付携帯電話に関するものであるが、被写体との距離を測定し、その距離情報に基づいてレンズの焦点距離を変更することで被写体を最適なサイズで撮影するものである。
ところで、このようにカメラと被写体である運転者の顔との距離に基づいて制御を行おうとすると、カメラから運転者の顔までの距離を直接測定するか間接的に推定する必要がある。しかしながら、車室内で運転者の顔位置を直接検出することは困難であり、例えば、この顔画像を取得するカメラに併設して距離センサを設けた場合、ステアリング操作等で運転者の顔以外の部位までの距離を測定し、誤検出する可能性がある。また、取得した画像を基にして判定を行う手法もあるが、この場合も顔以外の画像を顔と誤判定する場合や顔向きによる誤判定の可能性もある。 By the way, if control is to be performed based on the distance between the camera and the driver's face as the subject, it is necessary to directly measure or indirectly estimate the distance from the camera to the driver's face. However, it is difficult to directly detect the position of the driver's face in the passenger compartment. For example, when a distance sensor is provided in addition to the camera that acquires the face image, a position other than the driver's face can be detected by a steering operation or the like. There is a possibility of false detection by measuring the distance to the part. In addition, there is a method of making a determination based on the acquired image. In this case, however, there is a possibility that an image other than the face is erroneously determined as a face, or an erroneous determination is made depending on the face orientation.
そこで本発明は、車両に搭載される顔向き判定装置において、このような誤判定を抑制して適切なサイズの顔画像を取得して顔向き判定を行うことが可能な運転者の顔向き判定装置を提供することを課題とする。 In view of this, the present invention provides a face orientation determination device for a driver capable of performing a face orientation determination by acquiring a face image of an appropriate size while suppressing such an erroneous determination in a face orientation determination apparatus mounted on a vehicle. It is an object to provide an apparatus.
上記課題を解決するため、本発明に係る運転者の顔向き判定装置は、(1)車室内に配置され、運転者の顔画像を取得する第1のカメラと、(2)この第1のカメラとは車室内の別の位置に配置され、異なる角度方向から運転者の画像を取得する第2のカメラと、(3)この第2のカメラの取得画像から画像処理によって運転者の顔と第1のカメラ間の距離を判定する距離判定手段と、(4)距離判定手段の結果に基づいて第1のカメラで取得する顔画像中の顔サイズを調整する調整手段と、(5)調整後の顔画像を用いて顔向きを判定する判定手段と、を備えていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a driver's face orientation determination device according to the present invention includes (1) a first camera that is disposed in a passenger compartment and acquires a driver's face image, and (2) the first camera. The camera is arranged at a different position in the vehicle interior and acquires a driver's image from different angular directions; and (3) the driver's face by image processing from the acquired image of the second camera. Distance determining means for determining the distance between the first cameras; (4) adjusting means for adjusting the face size in the face image acquired by the first camera based on the result of the distance determining means; and (5) adjustment. Determining means for determining a face orientation using a later face image.
第1のカメラと第2のカメラは、運転者画像を別の角度から取得する。第1のカメラは、運転者の顔画像を略正面から取得できる位置、例えば、ステアリングコラム上や計器パネル内に配置される。これに対して、第2のカメラは、例えば、ルームミラーに内蔵されており、運転者画像を前方の車両中央方向から取得する。このとき、運転者だけでなく、周辺の第1のカメラとの位置関係が既知である物体(以下、参照物体と称する。)画像を同時に取得しておくとよい。こうして第2のカメラで取得した画像中における運転者の顔位置や参照物体がある場合には、さらに参照物体との位置関係から距離判定手段は、画像処理により運転者の顔と第1のカメラとの距離を求める。調整手段は、この距離関係を基にして第1のカメラで取得する画像もしくは取得した画像における顔画像のサイズが所定のサイズとなるように調整する。判定手段は、所定のサイズの顔画像を基にして運転者の顔向きを判定する。 The first camera and the second camera acquire the driver image from different angles. The first camera is disposed at a position where the driver's face image can be obtained from substantially the front, for example, on the steering column or in the instrument panel. On the other hand, the 2nd camera is incorporated in the rearview mirror, for example, and acquires a driver picture from the vehicle center direction ahead. At this time, not only the driver but also an object (hereinafter referred to as a reference object) image whose positional relationship with the surrounding first cameras is known may be acquired at the same time. If there is a driver's face position or reference object in the image acquired by the second camera in this way, the distance determination means further determines the driver's face and the first camera by image processing based on the positional relationship with the reference object. Find the distance to. Based on this distance relationship, the adjustment means adjusts the image acquired by the first camera or the size of the face image in the acquired image to a predetermined size. The determination means determines the driver's face orientation based on a face image of a predetermined size.
この調整手段は、第1のカメラのズーム比を調整するか、第1のカメラで取得した画像の縮小比を変更することで調整を行うとよい。前者は光学的なズーム比を変更するものであり、後者はいわゆる圧縮比の変更である。 This adjustment means may be adjusted by adjusting the zoom ratio of the first camera or by changing the reduction ratio of the image acquired by the first camera. The former is to change the optical zoom ratio, and the latter is to change the so-called compression ratio.
本発明によれば、運転者の略正面に配置される第1のカメラとは異なる方向から第2のカメラによって運転者の画像を取得して、第1のカメラと運転者の顔との距離を判定しているので、運転者の顔と第1のカメラとの間に運転者のステアリング操作等により障害物(運転者の手・腕等)が存在するような場合でも運転者の顔と第1のカメラとの距離を精度よく判定することができ、この情報を基にして適切なサイズの顔画像を取得することができる。 According to the present invention, the image of the driver is acquired by the second camera from a direction different from the first camera arranged substantially in front of the driver, and the distance between the first camera and the driver's face is obtained. Therefore, even if there is an obstacle (driver's hand, arm, etc.) due to the driver's steering operation between the driver's face and the first camera, the driver's face The distance from the first camera can be accurately determined, and a face image of an appropriate size can be acquired based on this information.
この顔画像の調整を第1のカメラのズーム比を調整することで行えば、適切なサイズの顔画像を含む画像が容易に取得できる。一方、第1のカメラで取得した画像の縮小比を変更することで調整を行えば、焦点距離固定のカメラを用いることができる利点がある。この場合には、判定時に用いられる画像の解像度に比べて高精細のカメラを利用する必要がある。 If this face image is adjusted by adjusting the zoom ratio of the first camera, an image including an appropriately sized face image can be easily obtained. On the other hand, if adjustment is performed by changing the reduction ratio of the image acquired by the first camera, there is an advantage that a camera with a fixed focal length can be used. In this case, it is necessary to use a high-definition camera compared to the resolution of the image used at the time of determination.
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the drawings as much as possible, and duplicate descriptions are omitted.
図1は、本発明の一実施形態である顔向き判定装置の構成を示す概略図であり、図2はそのブロック構成図である。ここでは、右ハンドル車を例に説明する。ステアリングコラム4上には、顔向きカメラ(第1のカメラ)1が配置され、車室内の前方中央にあるルームミラー5にはルームミラー内蔵カメラ(第2のカメラ)2が配置されている。両カメラ1、2は、それぞれ正面と左斜め前方という異なる方向から運転席6に着席している運転者7へと向けられている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a face orientation determination apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block configuration diagram thereof. Here, a right-hand drive vehicle will be described as an example. A face-facing camera (first camera) 1 is disposed on the steering column 4, and a room mirror built-in camera (second camera) 2 is disposed in the
顔向きカメラ1とルームミラー内蔵カメラ2で取得した画像は、それぞれのA/D変換器11、21により所定の画素数を有するデジタル信号へと変換されてECU(Electric Control Unit)3へと入力される。このECU3は、CPU、ROM、RAMによって構成され、内蔵されたプログラムに基づいて所定の画像処理を行う。ECU3には、顔向きカメラ1の取得画像を処理する第1画像処理部31と、ルームミラー内蔵カメラ2の取得画像を処理する第2画像処理部32と、第1画像処理部31の処理結果から運転者の顔向き判定を行う顔向き判定部33と、第2画像処理部32の処理結果から運転者の顔と顔向きカメラ1との距離を判定する距離判定部34と、距離判定部34の判定結果に基づいて顔向きカメラ1のズーム比を調整するカメラ調整部35と、顔向き判定部33の処理結果に基づいて警報装置8に警報指示を行う警報部36と、を備えている。警報装置8は、例えば、スピーカーからの音声や計器パネル、ディスプレイ装置等への表示により運転者に警報を発するものである。
Images acquired by the face-facing camera 1 and the room mirror built-in
次に、本実施形態の動作について具体的に説明する。車両の電源がオンにされると、顔向きカメラ1により運転者7の正面画像(図3参照)が取得され、ルームミラー内蔵カメラ2により運転者7の左斜め前方からの画像(図4参照)が取得される。これらの取得画像は、例えばテレビフレームレート(約33ms)で取得され、A/D変換器11、21によりデジタル信号へと変換され、ECU3のそれぞれの画像処理部31、32へと転送される。
Next, the operation of this embodiment will be specifically described. When the vehicle is turned on, a front image (see FIG. 3) of the
画像処理部32へと送られるルームミラー内蔵カメラ2の取得画像中には、運転者7と顔向きカメラ1とが同時に撮像されていると好ましいが、顔向きカメラ1自体は映り込んでいなくても図4に示されるように顔向きカメラ1との位置関係が既知であるステアリングコラム4やステアリングホイール41が同時に撮像されているとよい。以下、当該画像中に顔向きカメラ1が映り込んでいる場合には、その画像中での顔向きカメラ1の位置を、顔向きカメラ1が映り込んでおらずその他の顔向きカメラ1との位置関係が既知である物体が映り込んでいる場合には、その既知物体の画像中での位置をそれぞれ参照物位置と称する。
In the acquired image of the rearview mirror built-in
第2の画像処理部32では、取得した画像中から画像処理により運転者の顔位置と、参照物位置を求める。この位置検出は、エッジ検出やパターン認識を組み合わせることにより行われる。そして、距離判定部34は、これらの位置情報と既知の参照物位置と顔向きカメラ1との位置関係等を基にして顔向きカメラ1から運転者7の顔までの距離を求める。カメラ調整部35は、求めた距離情報に応じて顔向きカメラ1のズーム比を調整する等して運転者7の顔画像が取得画像中で適切なサイズとなるよう調整する。
The second image processing unit 32 obtains the driver's face position and reference object position from the acquired image by image processing. This position detection is performed by combining edge detection and pattern recognition. The
このようにズーム比を制御することで、適切なサイズの運転者7の顔画像を含む画像が第1の画像処理部31へと送られる。画像処理部31では、取得画像中からエッジ検出等の既知の手法を組み合わせることで、図5に示される顔の中心位置(鼻先を通る線)Aと両端位置B、C位置を検出する。
By controlling the zoom ratio in this way, an image including the face image of the
顔向き判定部33は、顔両端位置B、Cと顔中心位置Aから顔向き角度を計算する。具体的には、AB間の距離をLr、AC間の距離をLl、Ll+LrをLとすると、顔向き角度θ(右方向を向いている場合が正となる。)は、顔が図6に示される円筒形モデルであると仮定すると、次式により表せる。
警報部36は、求めた顔向き角度θを判定し、その角度の絶対値が所定の閾値以上の状態が所定時間以上継続している場合には、わき見状態と判定する。ここで、操舵中は、顔向きカメラ1からみて、運転者7の顔がステアリングホイール41や運転者7自身の腕等により遮られる頻度が高くなることや、操舵中は進路方向等正面以外の方向確認のために正面以外を向く可能性が高いことなどからわき見状態の判定は行わないようにするとよい。そして、わき見状態と判定した場合には、警報装置8に対し、運転者に警報を発するよう指示する。警報装置8は指示に従い、スピーカーから音声を発したり、計器パネルやディスプレイ等に警報を表示することで運転者に対して進行方向を向くよう指示する。
The
本実施形態によれば、顔向きカメラ1で取得する画像中の顔画像のサイズが適切な大きさになるよう予め調整し、調整後の画像を基にして顔向き判定処理を行っているので、顔向き角度の判定精度を適切なレベルに維持することができる。このため、運転者の体格や運転姿勢の違いによる顔サイズの違いによる顔向き角度の判定精度の変動を抑制して、正確な判定を行うことができる。 According to the present embodiment, the face orientation in the image acquired by the face orientation camera 1 is adjusted in advance so as to have an appropriate size, and the face orientation determination process is performed based on the adjusted image. The determination accuracy of the face angle can be maintained at an appropriate level. For this reason, it is possible to suppress the variation in the accuracy of determination of the face orientation angle due to the difference in face size due to the difference in the driver's physique and driving posture, and to perform accurate determination.
また、ルームミラー内蔵カメラを用いて取得した画像を画像処理することにより運転者と顔向きカメラとの位置関係(距離)を求めるので、顔向きカメラ1に併設した距離センサにより測定を行う場合に比較して、運転者の操作等にかかわらず距離を正確に測定できる。運転者の着座位置はシート位置を検出することによっても可能ではあるが、この場合には、運転者の運転姿勢による変化は検出できない。これに対して、本実施形態によれば、運転者の姿勢や体格の違いによる影響を受けることなく、その顔位置を正確に判定できる利点がある。 In addition, since the positional relationship (distance) between the driver and the face-facing camera is obtained by performing image processing on an image acquired using a camera with a built-in mirror, when measurement is performed using a distance sensor provided in the face-facing camera 1 In comparison, the distance can be accurately measured regardless of the operation of the driver. Although the driver's seating position can be detected by detecting the seat position, in this case, a change due to the driver's driving posture cannot be detected. On the other hand, according to the present embodiment, there is an advantage that the face position can be accurately determined without being affected by the difference in the posture or the physique of the driver.
以上の説明では、第2のカメラをルームミラー内蔵カメラとしたが、これに限られるものではなく、車室内の天井(車室中央や運転者の直上あるいは運転者席のドア側等)や運転席側のドアに配置してもよい。第2のカメラは、運転者の認証に用いられるものを共用してもよい。 In the above description, the second camera is a camera with a built-in room mirror. However, the present invention is not limited to this, but the ceiling of the passenger compartment (in the center of the passenger compartment or directly above the driver or the door side of the driver's seat) or driving It may be arranged at the door on the seat side. The second camera may share the one used for driver authentication.
以上の説明では、第1のカメラの光学的なズーム比を変更する例を説明したが、第1のカメラで取得した画像の解像度が顔向き判定における画像処理で必要な解像度を十分に上回るような場合には、解像度を変換する際の対象領域を変更することで、判定処理用の画像処理に供する画像における顔画像のサイズを適切なレベルに調整するとよい。これは、いわゆるデジタルズームと呼ばれる手法が適用できる。 In the above description, the example in which the optical zoom ratio of the first camera is changed has been described. However, the resolution of the image acquired by the first camera is sufficiently higher than the resolution required for image processing in face orientation determination. In this case, the size of the face image in the image used for the image processing for determination processing may be adjusted to an appropriate level by changing the target area when converting the resolution. For this, a so-called digital zoom method can be applied.
ここでは、わき見運転の判定結果に基づいて警報処理を行う例を説明したが、このほかにも衝突回避プログラムや運転支援プログラムにおいて判定結果を利用することが可能である。 Here, an example in which alarm processing is performed based on the determination result of side-view driving has been described. However, the determination result can be used in a collision avoidance program or a driving support program.
1…顔向きカメラ、2…ルームミラー内蔵カメラ、3…ECU、4…ステアリングコラム、5…ルームミラー、6…運転席、7…運転者、8…警報装置、11、21…A/D変換器、31…第1画像処理部、32…第2画像処理部、33…顔向き判定部、34…距離判定部、35…カメラ調整部、36…警報部、41…ステアリングホイール。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Face-facing camera, 2 ... Camera with built-in room mirror, 3 ... ECU, 4 ... Steering column, 5 ... Room mirror, 6 ... Driver's seat, 7 ... Driver, 8 ... Alarm device, 11, 21 ... A /
Claims (3)
前記第1のカメラとは車室内の別の位置に配置され、異なる角度方向から運転者の画像を取得する第2のカメラと、
前記第2のカメラの取得画像から画像処理によって運転者の顔と前記第1のカメラ間の距離を判定する距離判定手段と、
前記距離判定手段の結果に基づいて前記第1のカメラで取得する顔画像中の顔サイズを調整する調整手段と、
調整後の顔画像を用いて顔向きを判定する判定手段と、
を備えていることを特徴とする運転者の顔向き判定装置。 A first camera disposed in the passenger compartment to obtain a driver's face image;
A second camera which is arranged at a different position in the vehicle interior from the first camera and obtains an image of the driver from different angular directions;
Distance determining means for determining a distance between the driver's face and the first camera by image processing from an acquired image of the second camera;
Adjusting means for adjusting the face size in the face image acquired by the first camera based on the result of the distance determining means;
Determining means for determining the face orientation using the adjusted face image;
A device for determining a face orientation of a driver, comprising:
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