JP2007112300A - 自動サンバイザ - Google Patents

Abstract

【課題】正確に制御することができ、かつ省スペース及び製造コストの低廉化を実現することのできる自動サンバイザを提供する。
【解決手段】画像データ取得手段Ｓ３と、画像データ処理手段Ｓ４、Ｓ５、Ｓ７と、サンバイザ１１と、制御手段Ｓ８とを備えた自動サンバイザである。画像データ取得手段Ｓ３は、１台の自動露光カメラ１を有し、画像データ処理手段は、画像データに基づいて、運転者の顔の位置を検出する顔位置検出手段Ｓ４と、運転者の顔に直射光が当たっているか否かを判断する直射光判断手段Ｓ５と、画像データに基づいて、運転者の顔に現れる影を検出する影検出手段Ｓ７とを有している。制御手段Ｓ８は、直射光判断手段Ｓ５と影検出手段Ｓ７とに基づいて、サンバイザ１１を制御する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動サンバイザ装置に関する。

従来、特許文献１記載の自動サンバイザが知られている。この自動サンバイザは、シートの前後位置センサ、シートの傾斜角度センサ、ルームミラーの角度センサ、サイドミラーの角度センサ等の信号に基づいて運転者の目の位置を推定し、サンバイザを制御するものである。この自動サンバイザによれば、運転者の目の位置を直接検出しないため、検出精度を上げるためには多くのセンサを必要とする。また、ルームミラーの角度センサ、サイドミラーの角度センサ等の調整がなされていない場合には、サンバイザが正確に制御されないおそれがある。

これに対し、特許文献２及び３記載の自動サンバイザが提案されている。これらの自動サンバイザは、カメラにより車両の運転者の画像データを取得する画像データ取得手段と、画像データを処理する画像データ処理手段と、遮光範囲を変更可能なサンバイザと、画像データ処理手段により処理されたデータに基づいてサンバイザを制御する制御手段とを備えている。特許文献２記載の自動サンバイザでは、画像データ取得手段において複数のカメラにより車両の運転者の画像データが取得され、画像データ処理手段において運転者の目の位置が検出され、制御手段において顔領域の一部の明るさと閾値とを比較してサンバイザを制御している。また、特許文献３記載の自動サンバイザでは、画像データ取得手段においてカメラにより車両の運転者の画像データが取得され、画像データ処理手段において運転者の瞳孔の大きさが検出され、制御手段において瞳孔の大きさと閾値とを比較してサンバイザを制御している。したがって、特許文献２及び３記載の自動サンバイザによれば、カメラにより取得された画像データに基づいてサンバイザを制御するため、多くのセンサを必要としない。また、これらの自動サンバイザによれば、運転者の目の位置又は瞳孔の大きさを直接検出しているため、サンバイザを正確に制御することができると考えられる。
特開２００５−１１９５２３号公報 特開２００２−３３１８３５号公報 特開２００３−２６０９３３号公報

しかし、上記特許文献２及び３記載の自動サンバイザでは、制御手段において、顔領域の一部という局所的な領域で直射光の有無を判定しているため、運転者の顔に直射光が当たっているか否かの判断を誤る場合があり得る。

また、特許文献２記載の自動サンバイザでは、複数のカメラの設置場所を確保しなければならず、インストルメントパネルが狭くなってしまう。さらに、複数のカメラが必要であること及びプログラムが複雑になることから、製造コストの高騰化を招いてしまう。

また、特許文献３記載の自動サンバイザでは、運転者の顔の動きに合わせて瞳孔を追跡するため、カメラを回転させる範囲を確保しなければならず、インストルメントパネルが狭くなってしまう。さらに、瞳孔の大きさを検出するには高い解像度のカメラが必要であり、製造コストの高騰化を招いてしまう。

本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、正確に制御することができ、かつ省スペース及び製造コストの低廉化を実現することのできる自動サンバイザを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る自動サンバイザの特徴は、カメラにより車両の運転者の画像データを取得する画像データ取得手段と、該画像データを処理する画像データ処理手段と、遮光範囲を変更可能なサンバイザと、前記画像データ処理手段により処理されたデータに基づいて前記サンバイザを制御する制御手段と、を備えた自動サンバイザにおいて、前記画像データ取得手段は、１台の前記カメラを有し、前記画像データ処理手段は、前記画像データに基づいて、前記運転者の顔の位置を検出する顔位置検出手段と、前記運転者の顔に直射光が当たっているか否かを判断する直射光判断手段と、前記画像データに基づいて、前記運転者の顔に現れる影を検出する影検出手段とを有し、前記制御手段は、前記直射光判断手段と前記影検出手段とに基づいて、前記サンバイザを制御することである。

請求項２に係る自動サンバイザの特徴は、請求項１において、前記直射光判断手段は、顔領域における輝度及び／又は顔領域以外における輝度に基づいて前記運転者の顔に直射光が当たっているか否かを判断することである。

請求項３に係る自動サンバイザの特徴は、請求項２において、前記画像データ取得手段における前記カメラは自動露光カメラであり、前記直射光判断手段は、顔領域以外における輝度に基づいて前記運転者の顔に直射光が当たっているか否かを判断することである。

請求項４に係る自動サンバイザの特徴は、請求項１乃至請求項３において、前記影検出手段は、顔領域を上下のエリアに分割し、該各エリアの輝度に基づいて前記運転者の顔に現れる影を検出することである。

請求項５に係る自動サンバイザの特徴は、請求項１乃至請求項３において、前記影検出手段は、前記運転者の目の位置と影の境界とに基づいて前記運転者の顔に現れる影を検出することである。

請求項１に係る自動サンバイザにおいては、画像データを取得するカメラをインストルメントパネルに１台だけ配置すればよいため、インストルメントパネルを広く使用することができる上、製造コストを削減することができる。さらに、１台のカメラで取得した画像データを処理しているため、複数のカメラで取得した画像データを処理する場合に比べ、プログラムが容易となり、これによっても製造コストを削減することができる。したがって、請求項１に係る自動サンバイザによれば、省スペース及び製造コストの低廉化を実現することができる。

請求項２に係る自動サンバイザにおいては、直射光判断手段において顔領域や顔領域以外の広い部分の輝度に基づいて判断しているため、顔に直射光が当たっているか否かを確実に判断することができる。

請求項３に係る自動サンバイザにおいては、顔領域周辺に測光領域を設けた自動露光カメラを使用し、直射光判断手段において顔領域以外における輝度に基づいて判断しているため、季節や天候にかかわらず運転者の顔に直射光が当たっているか否かを確実に判断することができる。顔領域に焦点をあわせた自動露光カメラでは、顔に直射光が当たっているか否かにより、顔領域以外における輝度が大きく異なるからである。すなわち、このカメラでは、顔領域における輝度を一定に保とうとすることから、顔に直射光が当たっている場合は顔領域以外における輝度が低くなり、顔に直射光が当たっていない場合は顔領域以外における輝度が高くなる。そのため、顔領域における輝度よりも顔領域以外における輝度により判断するほうが、より確実に顔に直射光が当たっているか否かを判断することができる。

請求項４に係る自動サンバイザにおいては、運転者の顔に現れる影を顔領域の上下のエリアにおける輝度に基づいて判断しているため、プログラムが容易になる上、サンバイザを安定して制御することができる。

請求項５に係る自動サンバイザにおいては、運転者の目の位置と影の境界とを検出し、影の境界が目の位置より一定距離だけ下になるようにサンバイザを制御するため、直射光が目に入るのをより確実に防ぐことができる。

本発明に係る自動サンバイザを具体化した実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図１は、実施形態の自動サンバイザの模式図を示している。図１に示すように、車両のインストルメントパネルに取付けられ、運転者の画像データを取得する自動露光カメラ１と、車両の位置、進行方向及び日時等のデータを取得可能なカーナビゲーションシステム２と、遮光範囲を変更可能な前下方突出駆動型のサンバイザ１１と、自動露光カメラ１及びカーナビゲーションシステム２からの入力データを処理し、処理されたデータに基づいてサンバイザ１１を制御する制御装置２０とを備えている。なお、自動露光カメラ１は多目的に使用されるものでもよく、例えば、運転者の居眠り防止等の他の目的のためにも使用されるものであってもよい。また、光源として赤外光等を用いてもよい。

図２は、この自動サンバイザの電気的接続を示すブロック図である。制御装置２０は、画像データを高速で処理可能な画像認識部２１と、自動サンバイザ全体の制御を行うＣＰＵ２２とを有している。自動露光カメラ１は画像認識部２１を介してＣＰＵ２２に接続され、カーナビゲーションシステム２はＣＰＵ２２に接続されている。また、サンバイザ１１は、サンバイザ１１を上下させるモータ１０を介してＣＰＵ２２に接続されている。なお、バッテリーからの電圧を所定電圧で安定化させる電源回路及びモータ駆動回路等の入出力インターフェイスは制御装置２０に含まれるものとし、その記載を省略する。

次に、図３により、本実施形態の自動サンバイザの動作を具体的に説明する。イグニッションスイッチがＯＮにされると、制御装置２０に電源が供給され、図３に示すメインプログラムの実行が開始される。

メインプログラムの実行が開始されると、まず、ステップＳ１において、カーナビゲーションシステム２から、年月日、時刻、位置、進行方向等のデータを入力する。そして、ステップＳ２において、カーナビゲーションシステム２から入力したデータに基づいて、防眩制御の必要があるか否かを判断する。例えば、時刻や車両の進行方向により防眩制御の必要がない場合があるからである。防眩制御の必要があると判断した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ３に進み、防眩制御の必要がないと判断した場合（ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。なお、カーナビゲーションシステム２の代わりに、カレンダー、時計、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）、コンパス等を用いることができる。例えば、時計とコンパスとを用いた場合、時計により時刻を判断し、コンパスにより車両の進行方向を判断することができる。

ステップＳ３において、自動露光カメラ１から画像認識部２１に画像データが入力される。このステップＳ３が請求項１の画像データ取得手段である。

ステップＳ４において、画像データに基づいて運転者の顔の位置を検出する。自動露光カメラ１から入力した画像は、図４に示すように、運転者の顔領域２５と車内空間を含む顔領域以外の領域２６とに分けられる。ここで、顔領域２５は、額の上部、顎の下部及び両頬で囲まれた領域とする。この顔領域２５の検出方法として、画像データを横方向に微分したエッジ画像や、時間微分した画像から検出する方法（特開２００４−３１０３９６号公報）を採用しているが、予め記憶されたテンプレートを用いたテンプレート・マッチング等を採用することもできる。また、顔領域２５については、その他の定義も可能であり、例えば、眉毛、唇及び両頬で囲まれた領域とすることもできる。このステップＳ４が請求項１の顔位置検出手段である。

ステップＳ５において、運転者の顔に当たっている直射光を検出する。このステップＳ５が請求項１の直射光判断手段である。この直射光を検出する具体的方法を直射光検出プログラムとして図５に示す。直射光検出プログラムでは、まず、ステップ５１において、顔領域以外の領域２６の平均輝度を計算する。ステップＳ５２において、この平均輝度が所定の閾値より小さいか否かをチェックし、平均輝度が閾値より小さい場合（ＹＥＳ）、ステップＳ５３に進み、平均輝度が閾値以上の場合（ＮＯ）、ステップＳ５４に進む。ステップＳ５３では、直射光ありと判断して、直射光フラグをセットし、直射光の検出を終了する。また、ステップＳ５４では、直射光なしと判断して、直射光フラグをクリアし、直射光の検出を終了する。

ここで、直射光検出プログラムにより運転者の顔に当たっている直射光を検出することができる原理を説明する。自動露光カメラ１は斜め上を向いてセットされており、運転者の顔を中心として、その後にルーフ等の内装が映るようになっている。そのため、図４における顔領域以外の領域２６にはルーフ等の内装が映っており、このルーフ等の内装には直射光が当たることはない。そして、自動露光カメラ１は顔領域２５における輝度を一定に保とうとすることから、顔に直射光が当たっている場合は、図６に示すように、顔領域以外の領域２６における輝度が低くなり、平均輝度ａ１も低くなる。また、顔に直射光が当たっていない場合は、図７に示すように、顔領域以外の領域２６における輝度が高くなり、平均輝度ａ２も高くなる。以上により、平均輝度ａ１、ａ２と閾値とを比較することにより、運転者の顔に当たっている直射光を検出することができる。また、本実施形態においては、直射光検出プログラムにおいて、顔領域以外の領域２６の平均輝度から運転者の顔に当たっている直射光を検出しているが、顔領域２５における平均輝度から運転者の顔に当たっている直射光を検出することもできる。さらに、直射光検出プログラムの代わりに、自動露光カメラ１の絞りやシャッタースピードの信号を入力し、この信号を基に運転者の顔に当たっている直射光を検出することもできる。

図３に示すステップＳ６においては、運転者の顔に直射光が当たっているか否かをチェックする。直射光フラグがセットされている場合（ＹＥＳ）、運転者の顔に直射光が当たっていると判断し、ステップＳ７に進む。直射光フラグがクリアされている場合（ＮＯ）、運転者の顔に直射光が当たっていないと判断し、ステップＳ８に進む。

ステップＳ７において、運転者の顔に現れた影を検出する。このステップＳ７が請求項１の影検出手段である。この影を検出する具体的方法を影検出プログラムとして図８に示す。影検出プログラムでは、まず、ステップＳ７１において、図９に示すように、顔領域２５を上領域２５ａと下領域２５ｂとに分割する。そして、ステップＳ７２において、上領域２５ａの平均輝度Ｉｕ及び下領域２５ｂの平均輝度Ｉｂを計算する。ステップＳ７３において、平均輝度の差（Ｉｂ−Ｉｕ）と所定の閾値とを比較する。その結果、平均輝度の差（Ｉｂ−Ｉｕ）が閾値より大きい場合（ＹＥＳ）、ステップＳ７４に進み、平均輝度の差（Ｉｂ−Ｉｕ）が閾値以下である場合（ＮＯ）、ステップＳ７５に進む。ステップＳ７４では、上領域２５ａ全体に影があると判断して、影フラグをクリアし、影の検出を終了する。ステップＳ７５では、上領域２５ａ全体に影がない（上領域２５ａ全体に直射光が当たっている。）又は一部に影がない（上領域２５ａの一部に直射光が当たっている。）と判断して、影フラグをセットし、影の検出を終了する。

ここで、影検出プログラムにより、運転者の顔に現れた影を検出することができる原理を説明する。まず、各々の面積が等しくなるように、顔領域２５を上領域２５ａと下領域２５ｂとに分割すると、目は上領域２５ａに有るものと考えることができる。また、影検出プログラムが実行されるのは、ステップＳ６において運転者の顔に直射光が当たっていると判断された場合である。そのため、下領域２５ｂ全体に直射光が当たっており、上領域２５ａ全体に影がある場合、平均輝度の差（Ｉｂ−Ｉｕ）が最大になる。そして、上領域２５ａの影が少なくなるのに従って、平均輝度の差（Ｉｂ−Ｉｕ）は徐々に小さくなる。そのため、平均輝度の差（Ｉｂ−Ｉｕ）と所定の閾値とを比較することにより、上領域２５ａ全体に影があるか否かを判断することができる。例えば、図１０に示すように、上領域２５ａ全体に影がある場合、輝度はグラフＧ１のような分布を示し、平均輝度はＩｕとなる。それに対し、下領域２５ｂに直射光が当たっている場合、輝度はグラフＧ２のような分布を示し、平均輝度はＩｂとなる。これにより、平均輝度の差（Ｉｂ−Ｉｕ）が閾値より大きくなり、上領域２５ａ全体に影があると判断することができる。なお、本実施形態においては、下領域２５ｂの平均輝度Ｉｂと上領域２５ａの平均輝度Ｉｕとの差（Ｉｂ−Ｉｕ）を用いたが、上領域２５ａの低輝度面積と下領域２５ｂの低輝度面積との差を用いることもできる。また、顔領域２５については種々の定義が可能であり、顔領域２５の定義に合わせて上領域２５ａと下領域２５ｂとの面積比を決めることが望ましい。例えば、顔領域２５を眉毛、唇及び両頬で囲まれた領域とした場合、上領域２５ａと下領域２５ｂとの面積比が１：３となるように分割することができる。さらに、本実施形態においては、顔領域２５を上領域２５ａと下領域２５ｂとに分割する方法を採用したが、顔領域２５の画像データを縦に微分して影の位置を検出し、この影の位置と目の位置とを比較する方法を採用することもできる。

図３に示すステップＳ８においては、ステップＳ５及びステップＳ７の結果に基づいて、サンバイザ１１を制御する。このステップＳ８が請求項１の制御手段である。このサンバイザ１１を制御する具体的方法をサンバイザ制御プログラムとして図１１に示す。サンバイザ制御プログラムでは、まず、ステップＳ８１において、運転者の顔に直射光が当たっているか否かをチェックする。直射光フラグがクリアされている場合（ＮＯ）、直射光なしと判断して、ステップＳ８２に進む。また、直射光フラグがセットされている場合（ＹＥＳ）、直射光ありと判断して、ステップＳ８３に進む。ステップＳ８２においては、モータ１０を逆転させ、サンバイザ１１を上げ、サンバイザ１１の制御を終了する。ステップＳ８３においては、顔領域２５の上領域２５ａ全体に影があるか否かをチェックする。影フラグがクリアされている場合（ＹＥＳ）、上領域２５ａ全体に影があり、サンバイザ１１は適切な位置にあると判断して、何もすることなく、サンバイザ１１の制御を終了する。また、影フラグがセットされている場合（ＮＯ）、上領域２５ａ全体に影がない（上領域２５ａ全体に直射光が当たっている。）又は一部に影がない（上領域２５ａの一部に直射光が当たっている。）と判断して、ステップＳ８４に進む。ステップＳ８４においては、モータ１０を正転させ、サンバイザ１１を下げ、サンバイザ１１の制御を終了する。ステップＳ８実行後、ステップＳ１に戻り、以上の処理を繰り返す。

本実施形態においては、前下方突出駆動型のサンバイザ１１を用いたが、これの代わりに、図１２に示す回転駆動型のサンバイザ１２や、図１３に示す液晶フィルタ型又は調光ガラス型のサンバイザ１３を用いることもできる。

以上において、本発明の自動サンバイザを実施形態に即して説明したが、本発明はこれらに制限されるものではなく、本発明の技術的思想に反しない限り、適宜変更して適用できることはいうまでもない。

実施形態の自動サンバイザの模式図。 実施形態の自動サンバイザの電気的接続を示すブロック図。 実施形態の自動サンバイザに係り、メインプログラムのフローチャート。 実施形態の自動サンバイザに係り、自動露光カメラにより映された画像の模式図。 実施形態の自動サンバイザに係り、直射光検出プログラムのフローチャート。 実施形態の自動サンバイザに係り、顔に直射光が当たっている場合の顔領域以外の領域における輝度分布のグラフ。 実施形態の自動サンバイザに係り、顔に直射光が当たっていない場合の顔領域以外の領域における輝度分布のグラフ。 実施形態の自動サンバイザに係り、影検出プログラムのフローチャート。 実施形態の自動サンバイザに係り、自動露光カメラにより映された画像の模式図。 実施形態の自動サンバイザに係り、顔領域の上領域と下領域との輝度分布のグラフ。 実施形態の自動サンバイザに係り、サンバイザ制御プログラムのフローチャート。 自動サンバイザの変形例を示す図。 自動サンバイザの変形例を示す図。

符号の説明

１…自動露光カメラ、２…カーナビゲーションシステム、１１、１２、１３…サンバイザ、２０…制御装置、Ｓ３…画像データ取得手段、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ７…画像データ処理手段（Ｓ４…顔位置検出手段、Ｓ５…直射光検出手段、Ｓ７…影検出手段）、Ｓ８…制御手段。

Claims (5)

1. カメラにより車両の運転者の画像データを取得する画像データ取得手段と、該画像データを処理する画像データ処理手段と、遮光範囲を変更可能なサンバイザと、前記画像データ処理手段により処理されたデータに基づいて前記サンバイザを制御する制御手段と、を備えた自動サンバイザにおいて、
   前記画像データ取得手段は、１台の前記カメラを有し、
   前記画像データ処理手段は、前記画像データに基づいて、前記運転者の顔の位置を検出する顔位置検出手段と、前記運転者の顔に直射光が当たっているか否かを判断する直射光判断手段と、前記画像データに基づいて、前記運転者の顔に現れる影を検出する影検出手段とを有し、
   前記制御手段は、前記直射光判断手段と前記影検出手段とに基づいて、前記サンバイザを制御することを特徴とする自動サンバイザ。
2. 請求項１において、前記直射光判断手段は、顔領域における輝度及び／又は顔領域以外における輝度に基づいて前記運転者の顔に直射光が当たっているか否かを判断することを特徴とする自動サンバイザ。
3. 請求項２において、前記画像データ取得手段における前記カメラは自動露光カメラであり、前記直射光判断手段は、顔領域以外における輝度に基づいて前記運転者の顔に直射光が当たっているか否かを判断することを特徴とする自動サンバイザ。
4. 請求項１乃至請求項３において、前記影検出手段は、顔領域を上下のエリアに分割し、該各エリアの輝度に基づいて前記運転者の顔に現れる影を検出することを特徴とする自動サンバイザ。
5. 請求項１乃至請求項３において、前記影検出手段は、前記運転者の目の位置と影の境界とに基づいて前記運転者の顔に現れる影を検出することを特徴とする自動サンバイザ。
   
   

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