JP2009214835A - シートベルトのねじれ判定装置、及びベルト巻取り力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シートベルトのねじれを検出することが可能なシートベルトのねじれ判定装置、及びこれを備えたベルト巻取り力制御装置を提供すること。
【解決手段】運転者Ｄに装着されたシートベルト３４の撮像画像を入力し、入力された撮像画像に基づいて、シートベルト３４の長手方向に延在する両端部３４ａ，３４bに起因する一対の直線成分Ｅ，Ｆを取得する。そして、取得された一対の直線成分Ｅ，Ｆの交点Ｐを検出し、この交点Ｐの位置に基づいてシートベルト３４のねじれ状態を判定する。シートベルト３４にねじれが有る場合と、シートベルト３４にねじれが無い場合とでは、シートベルト３４の長手方向に延在する両端部３４ａ，３４ｂに起因する一対の直線成分Ｅ，Ｆの交点は、互いに異なる位置となるため、一対の直線成分Ｅ，Ｆの交点Ｐを検出することで、シートベルトのねじれ状態を判定することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、シートベルトのねじれ判定装置、及びベルト巻取り力制御装置に関するものである。

従来、車両の運転者が装着するシートベルトの引き出し量に基づいて、運転者の顔位置を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、シートベルトの引き出し量に基づいて、運転者の体格を推定し、推定された体格に応じて、シートベルトの張力を制御する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−６６０２３号公報 特開２００４−３３８５１７号公報

しかしながら上記従来技術では、シートベルトの引き出し量の応じた制御を行っているため、シートベルトにねじれが生じた場合に、適切な制御が行えないおそれがあった。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、シートベルトのねじれを検出することが可能なシートベルトのねじれ判定装置、及びこれを備えたベルト巻取り力制御装置を提供することを目的とする。

本発明によるシートベルトのねじれ判定装置は、運転者に装着されたシートベルトの撮像画像を入力し、入力された撮像画像に基づいて、シートベルトの長手方向に延在する両端部に起因する一対の直線成分を取得する直線成分取得手段と、一対の直線成分が互いに交わる交点を検出する交点検出手段と、交点検出手段によって検出された交点の位置に基づいてシートベルトのねじれ状態を判定するねじれ判定手段と、を備えることを特徴としている。

このようなシートベルトのねじれ判定装置によれば、運転者に装着されたシートベルトの撮像画像を入力し、入力された撮像画像に基づいて、シートベルトの長手方向に延在する両端部に起因する一対の直線成分を取得する。そして、取得された一対の直線成分の交点を検出し、この交点の位置に基づいてシートベルトのねじれ状態を判定する。シートベルトにねじれが有る場合と、シートベルトにねじれが無い場合とでは、シートベルトの長手方向に延在する両端部に起因する一対の直線成分の交点は、互いに異なる位置となるため、一対の直線成分の交点を検出することで、シートベルトのねじれ状態を判定することができる。また、このねじれ状態の判定手法によれば、既存の顔向き判定装置を利用して実行可能であるため、特別なハードウエアを追加することなく、簡素な構成でシートベルトのねじれの有無を検出することができる。

また、一対の直線成分を横切る他の直線成分である横切直線成分を取得する横切直線成分取得手段を更に備え、ねじれ判定手段は、横切直線成分の取得の有無に基づいてシートベルトのねじれ状態を判定することが好ましい。シートベルトにねじれが生じた場合には、一対の直線成分を横切る横切り直線成分を検出する可能性が高いため、横切直線成分を取得した場合には、シートベルトのねじれが有ると判定することができる。

また、ねじれ判定手段は、設定された判定領域内に交点が存在するか否かを判定し、判定領域内に交点が存在しない場合に、シートベルトのねじれが有ると判定することが好ましい。

また、本発明のベルト巻取り力制御装置は、上記のシートベルトのねじれ判定装置と、シートベルトを巻き取るベルト巻取り力を制御する巻取り力制御手段と、を備え、巻取り力制御手段は、ねじれ判定手段によって、ねじれ有りと判定された場合には、ねじれ無しと判定された場合と比較して、ベルト巻取り力を大きくすることを特徴としている。

このようなベルト巻取り力制御装置によれば、運転者に装着されたシートベルトの撮像画像を入力し、入力された撮像画像に基づいて、シートベルトの長手方向に延在する両端部に起因する一対の直線成分を取得する。そして、取得された一対の直線成分の交点を検出し、この交点の位置に基づいてシートベルトのねじれ状態を判定する。シートベルトにねじれが有る場合と、シートベルトにねじれが無い場合とでは、シートベルトの長手方向に延在する両端部に起因する一対の直線成分の交点は、異なる位置となるため、一対の直線成分の交点を検出することで、シートベルトのねじれ状態を判定することができる。また、このねじれ状態の判定手法によれば、既存の顔向き判定装置を利用して実行可能であるため、特別なハードウエアを追加することなく、簡素な構成でシートベルトのねじれの有無を検出することができる。また、ねじれ有りと判定された場合には、ねじれ無しと判定された場合と比較して、ベルト巻取り力を大きくする巻取り力制御手段を備えているため、シートベルトのねじれ状態に応じて、好適に巻取り力を制御することができる。

本発明によれば、簡素な構成でシートベルトのねじれを検出することが可能なシートベルトのねじれ判定装置、及びこれを備えたベルト巻取り力制御装置を提供することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態では、本発明のシートベルトのねじれ判定装置及びベルト巻取り力制御装置を有する車両制御装置（車両状態取得装置）について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車両制御装置を示す概略構成図である。

図１に示す車両制御装置１０は、車両（以下、「自車両」ともいう）に搭載され運転者Ｄが装着しているシートベルトの画像（以下、「シートベルト画像」という）を検出し、検出されたシートベルト画像に基づいて、シートベルトのねじれを判定する機能、及び、シートベルトの巻取り力を制御する機能を有している。

この車両制御装置１０は、運転者Ｄの顔画像を撮像する顔画像撮像カメラ１２、この顔画像撮像カメラ１２からの画像信号に基づいて画像処理を行う顔画像処理電子制御ユニット（以下、「顔画像処理ＥＣＵ」という）１４、自車両の衝突判定を行う衝突判定ＥＣＵ１６、シートベルト巻取り力を制御するシートベルトＥＣＵ１８、及びシートベルトを巻き取るシートベルトアクチュエータ２０を備えている。

また、これらの顔画像処理ＥＣＵ１４、衝突判定ＥＣＵ１６、及びシートベルトＥＣＵ１８は、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回路で接続されることにより、相互にデータ交換が可能な構成とされている。また、顔画像処理ＥＣＵ１４、衝突判定ＥＣＵ１６、及びシートベルトＥＣＵ１８は、演算処理を行うＣＰＵ、記憶部となるＲＯＭ及びＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成されている。

顔画像撮像カメラ１２は、例えばコラムカバー２２の上面に設置され、運転者Ｄの顔画像を取得するものであり、顔画像処理ＥＣＵ１４と電気的に接続されている。顔画像撮像カメラ１２は、例えば近赤外線カメラであり、近赤外線投射装置（不図示）から照射された近赤外線光が物体（運転者Ｄの顔）に反射した反射光を受光することによって、運転者Ｄの顔を撮像する。顔画像撮像カメラ１２では、例えば、毎秒３０フレームの画像を取得することができる。そして、顔画像撮像カメラ１２によって取得された運転者Ｄの顔画像に関する画像信号は、顔画像処理ＥＣＵ１４に送信される。なお、顔画像撮像カメラ１２によって撮像された顔画像には、運転者Ｄが装着しているシートベルトも同時に撮像されている。

衝突判定ＥＣＵ１６は、図示しない各種センサと電気的に接続され、各種センサにより検出されたデータに基づいて自車両と対象物（他車両）との衝突の可能性を判定する衝突判定を行う。この衝突判定ＥＣＵ１６は、衝突の可能性が有ると判定した場合には、シートベルトＥＣＵ１８に指令信号を送信して、予めシートベルトを巻き取ることでシートベルトのたるみを除去するプリテンショナーの効果を高めるＰＳＢ（pre crush seat belt）機能を作動させる。

シートベルトＥＣＵ１８は、シートベルトアクチュエータ（例えばモータ）２０を制御するものであり、シートベルトアクチュエータ２０は、シートベルトＥＣＵ１８からの指令信号に従って、シートベルトを巻取り、たるみを除去する。そして、このシートベルトＥＣＵ１８は、顔画像処理ＥＣＵ１４によって、シートベルトにねじれ有りと判定された場合に、シートベルト巻取り力を増加可能な構成とされている。なお、シートベルトＥＣＵは、図示しない制動装置を制御するブレーキＥＣＵからの信号に基づいて、急制動時にＰＳＢ機能を作動させてもよい。

顔画像処理ＥＣＵ１４は、顔画像撮像カメラ１２から入力された画像信号について画像処理を行い運転者Ｄの顔画像を検出する。検出された顔画像は、例えば、運転者Ｄの覚醒度判定、脇見判定等に利用される。また、この顔画像処理ＥＣＵ１４は、顔画像撮像カメラ１２によって取得された顔画像と同時に取得されたシートベルト画像を認識し、シートベルトのねじれ判定を行う。

顔画像処理ＥＣＵ１４のＣＰＵでは、記憶部に記憶されているプログラムを実行することで、顔特徴点抽出部２４、領域設定部２６、ベルトエッジ線検出部２８、ベルトエッジ線交点検出部３０、ねじれ判定部３２が構築される。

顔画像処理ＥＣＵ１４の記憶部には、ＣＰＵを作動させるためのプログラムのほかに、複数の３次元顔モデルが記憶されている。また、記憶部は、撮像された画像データ、顔特徴点に関するデータを記憶する記憶手段として機能する。また、記憶部には、シートベルトの形状に関するデータなどが記憶されている。

顔特徴点抽出部２４は、入力された画像信号に基づいて画像処理を行い、例えば、エッジベース手法、パターン認識手法等を用いて、顔の横幅、顔中心位置を検出する。例えば、顔中心位置は、鼻、口の位置に基づいて検出される。また、顔特徴点抽出部２４は、取得された画像全体について、Ｓｏｂｅｌフィルタ処理、Ｐｒｅｗｉｔｔフィルタ処理などを実行して、横方向に延在する水平エッジ、縦方向に延在する垂直エッジを抽出する。そして、顔特徴点抽出部２４は、検出された顔の横幅、顔中心位置、水平エッジ、垂直エッジ等に基づいて、顔の正面を取り囲む顔領域（枠体）Ａ（図２参照）を設定する。

図２は、取得された画像の一例を示す図であり、シートベルトがねじれていない状態の図、図３は、ベルト上部エッジ直線、及びベルト下部エッジ直線を示す概略図である。領域設定部２６は、図２及び図３に示すように、取得された画像内のシートベルト３４を探索するための領域であるシートベルト探索領域Ｂ、後述するシートベルト３４のねじれ判定に利用される領域であるねじれ判定領域Ｃを設定する。シートベルト探索領域Ｂ及びねじれ判定領域Ｃは、例えば、顔領域Ａの位置、大きさ等に基づいて設定され、シートベルト３４が正常に装着された正常状態、シートベルト３４にねじれがあるねじれ状態を判別するための領域である。シートベルト探索領域Ｂ内には、正常に装着されたシートベルト３４の一部（運転者Ｄの右肩近傍部分）が存在する。ねじれ判定領域Ｃ内には、正常に装着されたシートベルト３４に基づいて設定されたベルト上部エッジ直線及びベルト下部エッジ直線の交点（後述）が存在する。

ベルトエッジ線検出部２８は、図３に示すように、領域設定部２６によって設定されたシートベルト探索領域Ｂ内のエッジ（エッジ値）を利用し、例えばハフ変換などの直線検出手法を適用して、ベルト上部エッジ直線Ｅ、及びベルト下部エッジ直線Ｆを抽出する。ベルト上部エッジ直線Ｅ及びベルト下部エッジ直線Ｆは、シートベルト３４の長手方向に延在する両端部（両側部）３４ａ，３４ｂ（図２参照）に起因する直線成分であり、シートベルト３４の上側の端部３４ａに起因する直線成分をベルト上部エッジ直線Ｅ、シートベルト３４の下側の端部３４ｂに起因する直線成分をベルト下部エッジ直線Ｆと設定する。以下の説明において、ベルト上部エッジ直線Ｅ及びベルト下部エッジ直線Ｆを区別する必要がない場合には、一対のベルトエッジ直線Ｅ，Ｆと記す。

ベルトエッジ線交点検出部３０は、ベルトエッジ線検出２８によって設定された一対のベルトエッジ直線Ｅ，Ｆの交点Ｐを検出する。

ねじれ判定部３２は、運転者Ｄが装着しているシートベルト３４にねじれが有るか否か判定する。具体的には、一対のベルトエッジ直線Ｅ，Ｆの交点Ｐが、ねじれ判定領域Ｃ内に存在するか否かを判定する。交点Ｐが領域Ｃ内に存在する場合には、シートベルトにねじれ無しと判定し、交点Ｐが領域Ｃ内に存在しない場合には、シートベルトにねじれ有りと判定する。

そして、顔画像処理ＥＣＵ１４は、シートベルト３４にねじれ有りと判定した場合には、シートベルトＥＣＵ１８に指令信号を送信し、シートベルトアクチュエータ２０によるシートベルトの巻取り力を変更させる。具体的には、シートベルト３４にねじれがある場合には、シートベルト３４にねじれがない場合に比して、シートベルト３４の巻取り力を大きくするように変更する。また、顔画像処理ＥＣＵ１４は、シートベルト３４にねじれが有る場合に、図示しない報知手段（例えば、スピーカ、表示装置）を用いて、シートベルト３４にねじれが有ることを運転者Ｄに対して報知することが好ましい。

次に、このように構成された車両制御装置１０の作用について説明する。図４は、本発明の第１実施形態に係る顔画像処理ＥＣＵで実行される処理手順を示すフローチャートである。図４に示す制御処理は、顔画像処理ＥＣＵ１４の電源がオンされてからオフされるまでの間、所定のタイミングで繰り返し実行される。

まず、顔画像処理ＥＣＵ１４では、顔画像撮像カメラ１２から画像信号を入力し、入力した画像信号に基づいて、フィルタ処理を行い、水平エッジ、垂直エッジの抽出を行うとともに、顔特徴点の抽出を行う（Ｓ１）。次に、顔画像処理ＥＣＵ１４は、抽出された水平エッジ、垂直エッジ、顔特徴点に基づいて、運転者Ｄの顔を認識して、顔領域Ａを設定する（Ｓ２）。

次に、顔画像処理ＥＣＵ１４は、ステップ２で設定された顔領域Ａに基づいて、シートベルト探索領域Ｂ、ねじれ判定領域Ｃを設定する（Ｓ３）。続いて、顔画像処理ＥＣＵ１４は、ステップ３で設定されたシートベルト探索領域Ｂ内のエッジ値を利用して、ハフ変換（直線検出手法）を行い、シートベルト３４の長手方向の縁３４ａ，３４ｂに沿う直線成分（一対のベルトエッジ直線Ｅ，Ｆ）を検出する（Ｓ４）。

次に、顔画像処理ＥＣＵ１４は、ステップ４で検出された一対のベルトエッジ直線Ｅ，Ｆの交点Ｐを算出し（Ｓ５）、算出された一対のベルトエッジ直線Ｅ，Ｆの交点Ｐが、ステップ３で設定されたねじれ判定領域Ｃ内に存在するか否かを判定する（Ｓ６）。交点Ｐがねじれ判定領域Ｃ内に存在する場合には、ステップ７に進み、「シートベルトのねじれ無し（正常状態である）」と判定し、処理を終了する。

一方、ステップ６で、交点Ｐがねじれ判定領域Ｃ内に存在しないと判定された場合には、ステップ８に進み、「シートベルトのねじれ有り」と判定する。続く、ステップ９では、顔画像処理ＥＣＵ１４は、ＰＳＢ作動時のシートベルトアクチュエータ２０による巻取り力を通常状態に比して増大させるように、シートベルトＥＣＵ１８に指令信号を送信し、処理を終了する。

このような車両制御装置１０によれば、入力された撮像画像に基づいて、シートベルト３４の長手方向に延在する両端部３４ａ，３４ｂに起因する一対のベルトエッジ直線Ｅ，Ｆを取得し、取得された一対のベルトエッジ直線Ｅ，Ｆの交点Ｐを検出し、この交点Ｐの位置に基づいてシートベルト３４のねじれ状態が判定される。シートベルト３４にねじれが有る場合と、シートベルト３４にねじれが無い場合とでは、一対のベルトエッジ直線Ｅ，Ｆの交点Ｐは、互いに異なる位置となる。車両制御装置１０では、一対のベルトエッジ直線Ｅ，Ｆの交点Ｐの位置に基づいて、シートベルト３４のねじれの有無を判定することができる。また、このねじれ状態の判定手法によれば、既存の顔向き判定装置を利用して実行可能であるため、特別なハードウエアを追加することなく、簡素な構成でシートベルト３４のねじれの有無を検出することができる。また、この車両制御装置１０では、ねじれの有無に応じて、シートベルト３４の巻取り力を調整するため、シートベルト３４にねじれが発生している場合であっても、シートベルト３４の巻取り力を増大させて、好適にＰＳＢを作動させることが可能となる。

次に、本発明の第２実施形態に係る車両制御装置について、図面を参照して説明する。図５は、ベルト上部エッジ直線及びベルト下部エッジ直線間を横断する横断エッジ直線を示す概略図である。

第２実施形態の車両制御装置が第１実施形態の車両制御装置１０と違う点は、顔画像処理ＥＣＵで実行される処理が異なる点であり、具体的には、一対のベルトエッジ直線Ｅ，Ｆを横断する横切りエッジ直線Ｇを検出する処理を行う点である。なお、第２実施形態に係る車両制御装置の装置構成は、第１実施形態の車両制御装置１０と略同一である。

第２実施形態の車両制御装置の顔画像処理ＥＣＵでは、一対のベルトエッジ直線Ｅ，Ｆを横断する横切りエッジ直線Ｇ（横切り直線成分）を検出する横切直線成分取得部を更に備えている。この横切直線成分取得部では、シートベルト探索領域Ｂ内のエッジ（エッジ値）を利用し、例えばハフ変換などの直線検出手法を適用して、一対のベルトエッジ直線Ｅ，Ｆ間を横断する横切りエッジ直線Ｇを検出する。

次に、第２実施形態の車両制御装置の動作について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る顔画像処理ＥＣＵで実行される処理手順を示すフローチャートである。図６に示す制御処理は、顔画像処理ＥＣＵの電源がオンされてからオフされるまでの間、所定のタイミングで繰り返し実行される。なお、第１実施形態の制御処理と同一の説明については、省略する。

第２実施形態の顔画像処理ＥＣＵでは、ステップ６において、交点Ｐがねじれ判定領域Ｃ内に存在しないと判定された場合には、ステップ１０に進む。このステップ１０では、顔画像処理ＥＣＵは、横切りエッジ直線（横断エッジ直線）Ｇの探索を行い、横切りエッジ直線Ｇが検出された場合には、ステップ９に進み、「シートベルトのねじれ有り」と判定する。一方、横切りエッジ直線Ｇが検出されなかった場合には、処理を終了する。

このような第２実施形態の車両制御装置によれば、第１実施形態の車両制御装置と同様な作用、効果を奏する。さらに、第２実施形態の車両制御装置では、横切りエッジ直線Ｇの検出することで、シートベルトのねじれ状態の判定精度の向上が図られている。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるもではない。上記実施形態では、顔領域Ａ、シートベルト探索領域Ｂ、ねじれ判定領域Ｃを設定しているが、これらの顔領域Ａ、シートベルト探索領域Ｂ、ねじれ判定領域Ｃを設定しなくてもよい。要は、一対のベルトエッジ直線Ｅ，Ｆの交点Ｐの位置に基づいて、シートベルトのねじれ状態を判定すればよい。

本発明の実施形態に係る車両制御装置を示す概略構成図である。 取得された画像の一例を示す図であり、シートベルトがねじれていない状態の図である。 ベルト上部エッジ直線、及びベルト下部エッジ直線を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る顔画像処理ＥＣＵで実行される処理手順を示すフローチャートである。 ベルト上部エッジ直線及びベルト下部エッジ直線間を横断する横断エッジ直線を示す概略図である。 本発明の第２実施形態に係る顔画像処理ＥＣＵで実行される処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…車両制御装置、１２…顔画像撮像カメラ、１４…顔画像処理ＥＣＵ、１６…衝突判定ＥＣＵ、１８…シートベルトＥＣＵ、２０…シートベルトアクチュエータ、２２…コラムカバー、２４…顔特徴点抽出部、２６…領域設定部、２８…ベルトエッジ線検出部、３０…ベルトエッジ線交点検出部、３２…ねじれ判定部、３４…シートベルト、Ａ…顔領域、Ｂ…シートベルト探索領域、Ｃ…ねじれ判定領域、Ｄ…運転者、Ｅ…ベルト上部エッジ直線、Ｆ…ベルト下部エッジ直線、Ｇ…横切りエッジ直線。

Claims (4)

1. 運転者に装着されたシートベルトの撮像画像を入力し、入力された前記撮像画像に基づいて、前記シートベルトの長手方向に延在する両端部に起因する一対の直線成分を取得する直線成分取得手段と、
   前記一対の直線成分が互いに交わる交点を検出する交点検出手段と、
   前記交点検出手段によって検出された前記交点の位置に基づいて前記シートベルトのねじれ状態を判定するねじれ判定手段と、
   を備えることを特徴とするシートベルトのねじれ判定装置。
2. 前記一対の直線成分を横切る他の直線成分である横切直線成分を取得する横切直線成分取得手段を更に備え、
   前記ねじれ判定手段は、前記横切直線成分の取得の有無に基づいて前記シートベルトのねじれ状態を判定することを特徴とする請求項１記載のシートベルトのねじれ判定装置。
3. 前記ねじれ判定手段は、設定された判定領域内に前記交点が存在するか否かを判定し、前記判定領域内に前記交点が存在しない場合に、前記シートベルトのねじれが有ると判定することを特徴とする請求項１又は２記載のシートベルトのねじれ判定装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のシートベルトのねじれ判定装置と、
   前記シートベルトを巻き取るベルト巻取り力を制御する巻取り力制御手段と、を備え、
   前記巻取り力制御手段は、前記ねじれ判定手段によって、ねじれ有りと判定された場合には、ねじれ無しと判定された場合と比較して、前記ベルト巻取り力を大きくすることを特徴とするベルト巻取り力制御装置。

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