JP2008109301A - 車両の乗員検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子の撮像動作の正常・異常の状態を判別し、装置の機能不全を未然に防止し、装置の機能不全を未然に通知することができる車両の乗員検知装置を提供する。
【解決手段】車両の乗員検知装置は、
車室内の乗員を含む領域を撮像する撮像素子２１と、撮像素子２１の撮像領域を含む車室内に補助光２３を発光する発光素子２２とを備えた車両の乗員検知装置であり、さらに撮像素子で得られた撮像情報を記憶する記憶部４１と、撮像素子による再度の撮像で得られた撮像情報と記憶部に記憶された撮像情報とを比較する比較部４２と、比較部で得られた撮像情報の差分（Ｄ）に基づき撮像情報の異常を判断する異常判定部４３とを備えるように構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は車両の乗員検知装置に関し、特に、撮像素子により乗員画像を得て乗員検知を行う乗員検知装置であって撮像素子の動作状態にモニタして装置の機能不全を未然に防止する車両の乗員検知装置に関する。

車両の乗員検知装置は、車室内に存する運転者等の乗員を検知する装置である。この乗員検知装置では、例えば、車室の前側上縁に設けたバックミラー等の箇所に撮像素子（ＣＭＯＳカメラ等）を設け、前側の斜め上方から車室内を撮像し、乗員を検知してモニタする。近年、車両の座席で乗員を保護するために装備された乗員保護装置の起動で、車両の乗員検知装置が利用される。乗員検知装置では、撮像素子を利用して乗員の着座状態や着座時の姿勢等を検知する。

車両の乗員検知装置に関連する従来技術として、特許文献１に記載された車両用乗員保護装置が存在する。この車両用乗員保護装置は、車両に装備され、衝突時に展開して乗員を保護するエアバッグ装置に関するものである。このエアバッグ装置では、乗員が着座する座席をほぼ正面から撮像するエリアイメージセンサ装置を備えている。エリアイメージセンサ装置は、左右に所定間隔を隔てて車両の座席前方に装備され、座席をほぼ正面から撮像する一対のエリアイメージセンサ（撮像素子）を有している。エリアイメージセンサ装置の撮像動作で得られた乗員の画像情報に基づき、乗員各部の前後方向位置等の情報を得て、車両衝突時のエアバッグ展開の制御を実行する。特許文献１の車両用乗員保護装置では、立体視式乗員測距法を改善し、特に乗員の頭部の前後方向位置等を確実にかつ短時間に検出できるという利点を有している
特開２００３−１２７８２４号公報

車両の乗員検知装置によれば、使用されている撮像素子が正常に動作しているときには問題ない。しかし、撮像素子で異常な動作が生じると、得られた画像情報の信頼性が低下し、延いては装置自体の動作性能の信頼性が低下するという問題が生じる。そこで、事前に撮像素子の撮像動作の正常・異常の状態を判別し、乗員検知装置の機能不全を未然に防止することが望まれる。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、撮像素子の撮像動作の正常・異常の状態を判別し、装置の機能不全を未然に防止することができ、装置の機能不全を未然に通知することができる車両の乗員検知装置を提供することにある。

本発明に係る車両の乗員検知装置は、上記目的を達成するために、次のように構成される。

第１の車両の乗員検知装置（請求項１に対応）は、車室内の乗員を含む領域を撮像する撮像素子と、撮像素子の撮像領域を含む車室内に補助光を発光する発光素子とを備えた車両の乗員検知装置であり、さらに撮像素子で得られた撮像情報を記憶する記憶手段と、撮像素子による再度の撮像で得られた撮像情報と記憶手段に記憶された撮像情報とを比較する比較手段と、比較手段で得られた撮像情報の差分に基づき撮像情報の異常を判断する異常判定手段とを備えるように構成される。

上記乗員検知装置では、被撮像対象である乗員を撮像するとき補助光用発光素子の発光状態を異ならせて２回の撮像を行い、２回の撮像で得た撮像情報の差分で撮像情報の正常または異常を判定することが可能になり、これにより乗員検知装置の機能不全を未然に防止することが可能となる。

第２の車両の乗員検知装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、上記の発光素子を複数備え、比較手段は、発光素子の一部点灯状態での撮像素子による撮像情報と、発光素子の全部点灯状態での撮像素子による撮像情報とを比較することを特徴とする。この構成によれば、撮像素子による２回の撮像では、一部点灯状態と全部点灯状態で、発光素子から与えられる補助光の状態を異ならせ、撮像情報を差分を正確に取り出すことができる。

第３の車両の乗員検知装置（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは、比較手段は、少なくとも１つの発光素子の弱光量で点灯した状態での撮像素子による撮像情報と、少なくとも１つの発光素子を弱光量よりも大きな所定の光量で点灯した状態における撮像素子による撮像情報とを比較することを特徴とする。この場合には、撮像素子による２回の撮像で、弱光量の点灯状態と、弱光量よりも大きな所定の光量で点灯した状態とにより、発光素子から与えられる補助光の状態を異ならせ、撮像情報を差分を正確に取り出すことができる。

第４の車両の乗員検知装置（請求項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは、発光素子の全部点灯状態等の所定の点灯状態での撮像素子による撮像情報における輝度情報に基づいて、発光素子の異常を判定する発光素子異常判定手段を備えることを特徴とする。この構成によれば、撮像情報に含まれる輝度情報を利用して発光素子自体の正常・異常を判定することが可能となる。

第５の車両の乗員検知装置（請求項５に対応）は、上記の構成において、好ましくは、異常判定手段から出力される判定信号に基づき撮像情報の異常を報知する報知手段を備えることを特徴とする。乗員検知装置の機能不全を未然に通知することが可能となる。

第６の車両の乗員検知装置（請求項６に対応）は、上記の構成において、好ましくは、異常判定手段によって撮像情報が異常であると判定されたとき、乗員判定動作を無効化する無効化手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、車両の乗員検知装置において、乗員を撮像するとき補助光用発光素子の発光の状態を異ならせて２回の撮像を行い、２回の撮像で得た撮像情報の差分で撮像情報の正常または異常を判定するようにしたため、撮像素子の撮像動作の正常・異常の状態を確実に判別することができ、これにより乗員検知装置の機能不全を未然に防止することができ、さらに乗員検知装置の機能不全を未然に通知することができる。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

図１〜図３を参照して本発明に係る車両の乗員検知装置の実施形態を説明する。この乗員検知装置は、一例として運転席に着座する乗員（運転者）１１を撮像することにより当該乗員１１を検知する装置である。他の席に着座する乗員検知についても同様な構成が設けられる。

図１は、運転席に座った乗員１１を側面から見た図である。座席１２に座った乗員１１には、シートベルト装置１０のベルト（ウェビング）１３が着用された状態にある。シートベルト装置１０は、着用されたベルト１３によって、乗員１１の身体を座席１２に拘束する。

ベルト１３は、乗員１１の上体を拘束するベルト部分１３ａと、乗員１１の腰部を拘束するベルト部分１３ｂとから成る。ベルト部分１３ｂの一端はアンカープレート１４により車室下部の車体部分に固定されている。ベルト部分１３ａは、乗員１１の肩近傍の箇所に設けられたスルーアンカー１５で折り返され、その端部はリトラクタ１６のベルトリールに連結されている。ベルト１３の他方の共通端部にはタングプレート１７が取り付けられている。このタングプレート１７は、座席１２の下側縁部に固定されたバックル１８に着脱自在である。バックル１８には、タングプレート１７の連結を検出するバックルスイッチ１９が設けられている。

座席１２に着座した乗員１１に対して当該乗員を検知する乗員検知装置が設けられる。乗員検知装置は、図１に示されるごとく、車室内に位置する乗員１１を含む領域（車室内または車室外の領域）に向けて配置され、乗員１１等を撮像するための撮像素子２１と、車室内における撮像領域に対して補助光２３を発するための発光素子２２とを備える。撮像素子は２１は例えばＣＭＯＳカメラである。発光素子２２は、好ましくは、少なくとも２つ用意され、複数の発光素子２２が設けられる。発光素子２２が発する補助光２３は、撮像素子２１による撮像情報の正常・異常を判断するために使われるものである。撮像装置２１と複数の発光素子２２とは、カメラユニット２０として構成されている。

上記の構成において、撮像素子２１の個数は１つに限られない。車室内に複数の撮像領域または被撮像対象物を設定して、撮像領域または被撮像対象物ごとに撮像素子２１を設けることができる。また２つの発光素子２２は、本実施形態の場合には、後述するごとく撮像素子２１の撮像動作の正常・異常を判定するための補助光２３を発するためのものである。また発光素子２２は、必要に応じて、撮像素子２１による撮像の照明用の光源としても用いることができる。また発光素子２２以外に、通常の撮像で被撮像対象物に対して光（赤外光等）を照射する他の発光源を設けることもできる。さらに発光素子２２の個数は複数に限定されるものではなく、１つであってもよい。

撮像素子２１が被撮像対象物である乗員１１から反射された光を受光し、その後の画像信号処理で、照射された光（赤外光等）とその反射光との間の位相差を検出することにより被撮像対象物（乗員１１）との間の距離を検知することができる。

図２は、本実施形態に係る車両の乗員検知装置のシステム構成のブロック図を示す。図２では、代表的な構成例として、１つの撮像素子２１と２つの補助光用発光素子２２とを示している。撮像素子２１で得られた撮像信号は、画像信号処理部３０に入力される。画像信号処理部３０の入力段にはアナログ形式の撮像信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３１が設けられている。画像信号処理部３０は、撮像素子２１の撮像動作が正常であることを前提として通常の画像信号処理を行って乗員判定を行うための乗員判定ブロック３２と、撮像素子２１で得られた撮像画像が正常であるかまたは異常であるかを判定するための異常判定ブロック３３とを有している。

乗員判定ブロック３２は特徴抽出部３４と乗員判定部３５とから構成される。特徴抽出部３４は、撮像素子２１による撮像動作で得られた画像信号から、乗員１１の画像上の特徴を位置情報として抽出する機能を有している。乗員判定部３５は、乗員の有無、乗員の頭部位置、乗員の体格等の判定が行われる。乗員判定部３５から乗員判定に係る判定結果が出力される。乗員判定部３５から出力された判定結果信号は、さらに、通常ではオン状態にあるオン・オフ接続部３６を経由して乗員判定ブロック３２から出力される。

異常判定ブロック３３は、記憶部４１と比較部４２と異常判定部４３と警報報知部４４と乗員判定無効化部４５とから構成される。記憶部４１は、撮像素子２１から出力される画像信号（撮像信号）をＡ／Ｄ変換器３１でディジタル形式の画像データ（撮像情報）に変換した後、当該画像データを記憶する。比較部４２は、記憶部４１に記憶された前回撮像（または第１回撮像）の画像データと、撮像素子２１によるその後の再度の今回撮像（または第２回撮像）の画像データを比較し、撮像情報の差分を算出する比較手段である。異常判定部４３は、比較部４２で得られた撮像情報の差分（Ｄ）を予め用意された判断基準値（閾値（Ｄｔｈ）と比較し、撮像情報の正常・異常を判定する判定手段である。

比較部４２で比較される前回撮像の画像データと今回撮像の画像データは、同じ被撮像対象物である乗員１１の画像に関するデータであって、補助光用発光素子２２の発光状態を２つのパターンに異ならせることにより得られる画像データである。

上記の異常判定部４３において、撮像情報が異常であると判定された結果が出力される場合には、警報報知部４３は警報を報知する。さらに乗員判定無効化部４５は、撮像情報異常の信号を受けて、乗員判定ブロック３２における乗員判定部３５から出力される乗員判定の結果に係る信号を無効化する処理を実行する。

上記の２つの補助光用発光素子２２による補助光を発する発光動作は補助光制御部４６により制御される。発光素子２２の発光動作は、補助光制御部４６による制御に基づいて、前述した通り、前回撮像の画像データを得るための第１の発光状態パターンと、今回撮像の画像データを得るための第２の発光状態パターンとを生じるように制御される。第１の発光状態パターンでは、２つの発光素子２２の一方（または３以上の発光素子の場合には一部）を消灯させて補助光を発するという一部点灯の発光状態か、または２つの発光素子２２の一部または全部の発光レベル（輝度レベル）を弱くするという弱光量の発光状態に設定される。また第２の発光状態パターンでは、２つの発光素子２２の両方を共に通常の発光レベル（弱光量よりも大きな所定光量）で発光させる全部点灯の発光状態（「点灯状態」と記す）に設定される。なお、設けられる発光素子が１つの場合には、発光レベルを弱くした弱光量の発光状態（第１の発光状態パターン）と、通常の発光レベルの発光状態（第２の発光状態パターン）とが利用されることになる。

図２では本実施形態に係る車両の乗員検知装置のシステム構成をブロック図で示したが、当該システム構成での各機能要素について、画像信号処理部３０による乗員判定および異常判定の判定処理機能、および補助光制御部４６による補助光の発光動作の制御機能は、実際上の構成では、コンピュータでのプログラムの実行によってソフトウェア的に実現される。次に、図３のフローチャートを参照して、システム構成における上記の各機能要素についての処理または制御の手順を説明する。

最初のステップＳ１１では、２つの発光素子２２の発光動作を上記の第１の発光状態パターン（一部点灯の発光状態または弱光量の発光状態での撮像）に設定して撮像素子２１による乗員１１の撮像（前回または第１回の撮像）を行う。この撮像で得られた乗員１１に係る画像データは記憶部４１に記憶される（ステップＳ１２）。撮像素子２１の撮像動作で得られた撮像信号（アナログ画像信号）は、Ａ／Ｄ変換器３１でディジタルの画像データに変換され、ディジタル形式で記憶部４１に記憶される。画像データは、例えば画素ごとの情報が輝度ヒストグラムで表現されたデータである。

次のステップＳ１３では、２つの発光素子２２の発光動作を上記の第２の発光状態パターン（点灯状態での撮像）に設定して撮像素子２１による乗員１１の撮像（今回または第２回の撮像）を行う。この撮像で得られた乗員１１に係る画像データは、比較部４２に供給され、比較部４２において、今回撮像で得られた画像データと、記憶部４１に保存されている前回撮像の画像データとが比較される（ステップＳ１４）。比較部４２による今回撮像の画像データと前回撮像の画像データの比較では、撮像情報に関する差分（Ｄ）が算出される。差分Ｄは、通常、画素ごとの差データで構成され、ベクトル表現されるデータである。

上記の撮像情報の差分Ｄのデータは、２つの補助光用発光素子２２による発光状態を２つの発光状態パターンのそれぞれで、すなわち補助光が完全に存する場合の点灯状態の発光パターンと、補助光が減少される場合の発光パターンのそれぞれで、撮像素子２１で撮像することにより得られる２つの撮像状態の差異のデータである。

上記の撮像情報の差分Ｄは、次の判定ステップＳ１５で、閾値（Ｄｔｈ）と比較される
。差分Ｄにおける各画素ごとの差分値が閾値Ｄｔｈと比較される。差分Ｄが閾値Ｄｔｈ以下である場合には、撮像素子２１の撮像で得られた撮像情報が異常であると判定される（ステップＳ１６）。これは、仮に撮像素子２１が正常であるならば、補助光の条件を異ならせて撮像を行った結果得られた２つの画像データには所定の差分、すなわち閾値Ｄｔｈよりも大きな差分（Ｄ）が生じるはずであったにも拘らず、当該差分が生じないのは撮像情報に異常があると判断するのが妥当だからである。

判定ステップＳ１５で、差分ｄが閾値Ｄｔｈよりも大きい場合には撮像情報は正常であると判断される。この場合、通常では、上記の「異常判定」の処理は終了することもできる。本実施形態での制御フローでは、判定ステップＳ１５で撮像情報が正常と判断されたときには、その後さらに、判定ステップＳ１７で、発光素子２１の点灯状態での今回撮像で得られた画像データに基づいて、その輝度情報（Ｃ）が閾値（Ｃｔｈ）以下であるか否かが判定される。輝度情報Ｃが閾値Ｃｔｈ以下である場合には発光素子２１が異常であると判定される（ステップＳ１８）。輝度情報Ｃが閾値Ｃｔｈより大きい場合には発光素子２１は正常であると判定され、制御フローは終了する。

上記のステップＳ１５〜Ｓ１８の各処理内容は、前述した異常判定部４３で実行される。なおステップＳ１７，Ｓ１８を実行する処理機能部分として、異常判定部４３は発光素子異常判定手段を含んでいる。

上記のステップＳ１６またはステップＳ１８が実行された後には、ステップＳ１９に移行し、異常の報知が実行される。異常の報知は警報として報知される。異常の報知のステップＳ１９は前述の警報報知部４４で実行される。異常の警報報知の手段としては例えば警報用ＬＥＤの点灯である。

最後のステップＳ１９では、乗員判定ブロック３２での処理実行で得られた乗員１１の有無等の判定結果を無効化する処理が行われる。ステップＳ１９による乗員判定無効化処理は、上記の乗員判定無効化部４５によって実行される。乗員判定無効化部４５が無効化信号を出力すると、上記オン・オフ接続部３６がオフ状態にされ、乗員判定部３５から出力された乗員判定信号はオフされ、乗員判定ブロック３２から出力されることが阻止される。

図２に示したシステム構成および図３に示したフローチャートによれば、補助光を発する複数の発光素子２２の発光状態を、乗員１１に照射される補助光を２つのパターンに分けて調整することにより、前回撮像と今回撮像の２つの撮像情報を入手し、それを比較して差分（Ｄ）を得ることにより、撮像情報の正常・異常を判別し、異常の際には乗員判定を無効化したため、乗員判定装置の機能不全を未然に防止することができる。さらに、異常の際には、警報報知部４４より異常警報を報知するようにしたため、乗員判定装置の機能不全を未然に通知することができる。

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

本発明は、車両の乗員検知装置において装置の機能不全を未然に防止するのに利用される。

車両の運転席に着座する乗員に対して設けられた乗員検知装置を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る乗員検知装置のシステム構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る車両の乗員検知装置の動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ シートベルト装置
１１ 乗員
１２ 座席
１３ ベルト
２０ カメラユニット
２１ 撮像素子
２２ 発光素子
２３ 補助光
３０ 画像信号処理部
３２ 乗員判定ブロック
３３ 異常判定ブロック

Claims (6)

1. 車室内の乗員を含む領域を撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子の撮像領域を含む前記車室内に補助光を発光する発光素子とを備えた車両の乗員検知装置であって、
   前記撮像素子で得られた撮像情報を記憶する記憶手段と、
   前記撮像素子による再度の撮像で得られた撮像情報と、前記記憶手段に記憶された前記撮像情報とを比較する比較手段と、
   前記比較手段で得られた撮像情報の差分に基づき前記撮像情報の異常を判断する異常判定手段と、
   を備えることを特徴とする車両の乗員検知装置。
2. 前記発光素子を複数備え、
   前記比較手段は、前記発光素子の一部点灯状態での前記撮像素子による前記撮像情報と、前記発光素子の全部点灯状態での前記撮像素子による前記撮像情報とを比較することを特徴とする請求項１記載の車両の乗員検知装置。
3. 前記比較手段は、少なくとも１つの前記発光素子の弱光量で点灯した状態での前記撮像素子による前記撮像情報と、少なくとも１つの前記発光素子を前記弱光量よりも大きな所定の光量で点灯した状態における前記撮像素子による前記撮像情報とを比較することを特徴とする請求項１記載の車両の乗員検知装置。
4. 前記発光素子の所定の点灯状態での前記撮像素子による前記撮像情報における輝度情報に基づいて、前記発光素子の異常を判定する発光素子異常判定手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の乗員検知装置。
5. 前記異常判定手段から出力される判定信号に基づき前記撮像情報の異常を報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の乗員検知装置。
6. 前記異常判定手段によって前記撮像情報が異常であると判定されたとき、乗員判定動作を無効化する無効化手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両の乗員検知装置。

Images