JP2013141950A - 車両用衝突安全制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】新規な車両用衝突安全制御装置を提供する。
【解決手段】車両の乗員の顔を含む画像を取得する画像取得手段３と、前記画像に基づき、前記乗員の顔の３次元空間における位置を取得する顔の位置取得手段７と、前記顔の３次元空間における位置と、前記車両において前記顔よりも前方に位置する基準点との距離を算出する距離算出手段９と、前記車両における衝撃を検知した場合、エアバック１０１内の圧力を所定の圧力まで高めるエアバック作動手段９と、前記衝撃を検知してから、前記エアバック１０１内の圧力が前記所定の圧力に達するまでの時間を、前記距離が小さいほど短くなるように、設定する設定手段９と、を備えることを特徴とする車両用衝突安全制御装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用衝突安全制御装置に関する。
従来、車両が衝突した際の安全性を向上させるために、エアバックが使用されている。このエアバックに関し、大人、子供といった乗員の種類に応じて車両衝突時の制御を変更する技術が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００４−５３３２４号公報
エアバックの制御に関し、以下のような問題があった。エアバック内の圧力は、車両に対する衝撃の検知後、まず、時間の経過とともに増加し、やがて最大圧力に達し、その後、時間の経過とともに減少する。ドライバの顔とハンドルとの距離ｄが小さい場合、エアバックが充分膨らむ前に、ドライバの顔がハンドルにぶつかってしまうおそれがある。また、距離ｄが大きい場合、ドライバの顔がハンドルにぶつかったときに、既にエアバックの圧力が最大圧力よりも減少してしまっているおそれがある。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、上記の課題を解決できる車両用衝突安全制御装置を提供することを目的とする。
本発明の車両用衝突安全制御装置は、画像取得手段により、車両の乗員の顔を含む画像を取得し、顔の位置取得手段により、その画像に基づき、乗員の顔の３次元空間における位置を取得し、距離算出手段により、顔の３次元空間における位置と、車両において顔よりも前方に位置する基準点との距離ｄを算出し、設定手段により、衝撃を検知してから、エアバック内の圧力が所定の圧力に達するまでの時間Tを、距離dが小さいほど短く設定し、車両における衝撃を検知した場合、エアバック動作手段により、例えば火薬を爆発させることでエアバック内にガスを発生させ、エアバック内の圧力を所定の圧力まで高める。
本発明の車両用衝突安全制御装置は、距離ｄが小さいほど、エアバック内の圧力が所定の圧力に達するまでの時間Ｔを短くするので、例えば、距離ｄが小さい場合でも、エアバックが膨らむ前に、乗員の顔がハンドルにぶつかってしまうようなことがない。
また、距離ｄが大きい場合は、エアバック内の圧力が所定の圧力に達するまでの時間Ｔが長くなるので、ドライバがハンドルにぶつかったときに、既にエアバック内の圧力が予定の圧力よりも減少してしまっているようなことがない。
本発明の車両用衝突安全制御装置は、例えば、乗員が座るシートの位置を検出するシート位置検出手段を備え、顔の位置取得手段は、画像の面内における顔の位置と、シートの位置とから、顔の３次元空間における位置を取得することが好ましい。こうすることにより、顔の３次元空間における位置を容易に取得することができる。
本発明の車両用衝突安全制御装置は、顔の３次元空間における位置の変化を検出する顔の位置変化検出手段を備え、設定手段は、その位置の変化を検出することを条件として、時間Ｔを再設定することが好ましい。こうすることにより、顔の位置が変化していない場合は時間Ｔを再設定しないので、車両用衝突安全制御装置が実行する処理を単純化することができる。
前記基準点は、車両において顔よりも前方に位置する任意の点とすることができ、例えば、ハンドル上の点とすることができる。
車両用衝突安全制御装置１の構成を表すブロック図である。 車両用衝突安全制御装置１の一部の構成について車両における配置を表す説明図である。 車両用衝突安全制御装置１が所定時間ごとに繰り返し実行する処理を表すフローチャートである。 カメラ１１が撮像した画像１１３を表す説明図である。 カメラ１１が撮像する時間帯とフレーム番号との関係を表す説明図である。 画像１１３において顔の中心位置Ｃを算出する方法を表す説明図である。 顔１０７の位置に変化があるか否かを判断する方法を表す説明図である。 エアバック１０１内の圧力の推移を表す説明図である。
本発明の実施形態を説明する。
１．車両用衝突安全制御装置１の構成
車両用衝突安全制御装置１の構成を図１〜図２、及び図８に基づいて説明する。図１は、車両用衝突安全制御装置１の構成を表すブロック図であり、図２は、車両用衝突安全制御装置１の一部の構成について車両における配置を表す説明図であり、図８は、後述するエアバック１０１内の圧力の推移を表す説明図である。
車両用衝突安全制御装置１は、車両に搭載される車載装置であって、エアバック１０１内の圧力を制御する機能を有する。車両用衝突安全制御装置１は、画像取得部（画像取得手段）３、シート位置検出部（シート位置検出手段）５、画像処理部（顔の位置取得手段、顔の位置変化検出手段）７、及びエアバック圧力制御部（エアバック作動手段、距離算出手段、設定手段）９を備える。
画像取得部３は、カメラ１１と投光器１３とから成る。画像取得部３は、図２に示すように、車両のハンドル１０３の背面側（ドライバ１０５の顔１０７から見て、ハンドル１０３の向こう側）に設けられている。カメラ１１は、ＣＣＤやＣＭＯＳにより構成されるカメラであり、ドライバ１０５の顔１０７を含む撮像範囲１０９の画像を撮像可能である。カメラ１１は、撮像した画像の画像信号を、画像処理部７に出力する。また、投光器１３は、ドライバ１０５の顔１０７に光を照射する。
シート位置検出部５は、車両の前後方向（図２における左右方向）に位置を調整可能なドライバ１０５用のシート１１１の位置を検出し、その検出結果（シート位置情報）を、エアバック圧力制御部９に出力する。
画像処理部７及びエアバック圧力制御部９は、カメラ１１から入力した画像信号と、シート位置検出部５から入力したシート位置情報とを用いて、後述する処理を実行する。
また、エアバック圧力制御部９は、車両の衝撃を検知した場合、図８に示すように、エアバック１０１内の圧力を制御する。すなわち、衝撃の検知後、まず、時間の経過とともに、エアバック１０１内の圧力を増加させ、やがて最大圧力Ｐmaxに達し、その後、時間の経過とともに圧力を減少させる。
また、図２に示すように、ハンドル１０３において、ドライバ１０５の顔１０７と対向する面の中心を、基準点１０３ａとする。
２．車両用衝突安全制御装置１が実行する処理
車両用衝突安全制御装置１が実行する処理を、図１、図２、及び図８に加えて、図３〜図７に基づいて説明する。図３は、車両用衝突安全制御装置１が所定時間ごとに繰り返し実行する処理を表すフローチャートであり、図４は、カメラ１１が撮像した画像を表す説明図であり、図５は、カメラ１１が撮像する時間帯とフレーム番号との関係を表す説明図であり、図６は、画像において顔の中心位置Ｃを算出する方法を表す説明図であり、図７は、顔の位置に変化があるか否かを判断する方法を表す説明図である。
図３のステップ１０において、カメラ１１を用いて、３Δｔの時間内に、３Ｎ枚の画像を撮影する（Ｎは１以上の自然数）。画像の撮影は、一定の時間ごとに行う。図４に示すように、それぞれの画像１１３は、ドライバ１０５の顔１０７を含んでいる。３Ｎ枚の画像のそれぞれに対し、撮影した順番に付した番号（以下、フレーム番号とする）を、Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3・・・Ｆ3Nとする。図５に示すように、ｔ0〜ｔ0+Δｔの時間帯に撮影された画像のフレーム番号は、Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3・・・ＦNであり、ｔ0+Δｔ〜ｔ0+２Δｔの時間帯に撮影された画像のフレーム番号は、ＦN+1、ＦN+2、ＦN+3・・・Ｆ2Nであり、ｔ0+２Δｔ〜ｔ0+３Δｔの時間帯に撮影された画像のフレーム番号は、Ｆ2N+1、Ｆ2N+2、Ｆ2N+3・・・Ｆ3Nである。なお、ｔ0は、撮影を開始する時刻である。全ての画像１１３の画像信号は、画像処理部７に出力される。
ステップ２０では、シート位置検出部５により、シート１１１の前後方向における位置を検出し、シート位置情報を、エアバック圧力制御部９に出力する。
ステップ３０では、画像処理部７が、以下のようにして、顔１０７の中心位置に変化が有ったか否かを判断する。まず、前記ステップ１０で取得した全ての画像１１３について、顔１０７の中心位置Ｃを算出する。具体的には、図６に示すように、画像１１３において、顔１０７の上端を通る水平線Ｌ1、顔１０７の下端を通る水平線Ｌ2、顔１０７の右端を通る鉛直線Ｌ3、顔１０７の左端を通る鉛直線Ｌ4を引き、さらに、Ｌ1とＬ3の交点、及びＬ2とＬ4の交点を通る対角線Ｌ5と、Ｌ1とＬ4の交点、及びＬ2とＬ3の交点を通る対角線Ｌ6を引き、Ｌ5とＬ6との交点を顔１０７の中心位置Ｃとする。なお、図６におけるｘ方向は、水平方向であり、ｙ方向は鉛直方向である。
そして、フレーム番号がＦ1、Ｆ2、Ｆ3・・・ＦNである画像１１３における中心位置Ｃの平均を平均中心位置Ｃ1とし、フレーム番号がＦN+1、ＦN+2、ＦN+3・・・Ｆ2Nである画像１１３における中心位置Ｃの平均を平均中心位置Ｃ2とし、フレーム番号がＦ2N+1、Ｆ2N+2、Ｆ2N+3・・・Ｆ3Nである画像１１３における中心位置Ｃの平均を平均中心位置Ｃ3とする。図７に、画像１１３における平均中心位置Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3の分布例を示す。なお、Ｃpは、最も直近に、距離ｄを算出したときにおける顔１０７の中心位置である。
次に、以下の数式（１）〜（４）の全てが成立するか否かを判断する。
（１） Ｄ（Ｃ1−Ｃp）＞TH１
（２） Ｄ（Ｃ2−Ｃp）＞TH１
（３） Ｄ（Ｃ3−Ｃp）＞TH１
（４） Ｄmax（Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3）＜TH2
ここで、Ｄ（Ｃ1−Ｃp）は、画像１１３上におけるＣ1とＣpとの距離であり、Ｄ（Ｃ2−Ｃp）は、画像１１３上におけるＣ2とＣpとの距離であり、Ｄ（Ｃ3−Ｃp）は、画像１１３上におけるＣ3とＣpとの距離である。また、Ｄmax（Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3）は、Ｃ1とＣ2との距離、Ｃ2とＣ3との距離、及びＣ3とＣ1との距離の中の最大値である。また、TH1、TH2は、予め設定されている閾値（固定値）である。
式（１）〜（３）が成立するということは、平均中心位置Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3と、前回距離ｄを算出したときにおける顔の中心位置Ｃpとの距離が大きい（すなわち顔１０７の位置に変化が有った）ことを意味する。また、式（４）が成立するということは、フレーム番号Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3・・・Ｆ3Nの画像１１３において、顔の中心位置Ｃのばらつきが小さいことを意味する。
式（１）〜（４）の全てが成立する場合はステップ４０に進み、式（１）〜（４）のうちの一つでも成立しない場合は本処理を終了する。
ステップ４０では、画像処理部７が、平均中心位置Ｃ3を、画像１１３の面内における顔１０７の中心位置として、エアバック圧力制御部９に出力する。なお、このＣ3は、前記ステップ３０の処理を次回実行するときのＣpとなる。
また、エアバック圧力制御部９は、画像処理部７から入力した顔１０７の中心位置Ｃ3と、前記ステップ２０で取得した、シート１１１の前後方向における位置とから、顔１０７の３次元空間における中心位置を取得する。ここで、３次元空間とは、画像１１３の面内方向（２次元）と、車両の前後方向（１次元）とから構成される空間である。なお、エアバック圧力制御部９は、画像１１３の面内における顔１０７の中心位置と、シート１１１の前後方向における位置とを入力すると、顔１０７の３次元空間における中心位置を出力するマップを予め備えている。さらに、エアバック圧力制御部９は、顔１０７の３次元空間における中心位置と、ハンドル１０３の基準点１０３ａとの距離ｄを算出する。なお、エアバック圧力制御部９は、顔１０７の３次元空間における中心位置と、ハンドル１０３の基準点１０３ａの位置とを入力すると、距離ｄを出力するマップを予め備えている。
ステップ５０では、エアバック圧力制御部９が、車両における衝撃を検知してから、エアバック１０１内の圧力が最大圧力に達するまでの時間Ｔを、距離ｄが小さいほど短くなるように設定する。
前記３次元空間におけるドライバ１０５の顔１０７の中心位置を出力するマップは、画像１１３の面内における顔１０７の位置とシートの前後方向における位置を変えながら、その時々に対応した３次元空間における顔１０７の位置を対応付けすることで作成できる。また，距離dを出力するマップは、基準点１０３ａ３次元空間における位置が登録されており、前記ドライバ１０５の顔１０７の中心位置を出力するマップと同一座標系であるため、簡単に距離dを求めることができる。
すなわち、車両の衝撃を検知した場合、図８に示すように、エアバック１０１内の圧力は、まず、時間の経過とともに増加し、やがて最大圧力Ｐmaxに達し、その後、時間の経過とともに減少するが、エアバック１０１内の圧力が最大圧力Ｐmaxに達するまでの時間Ｔは、距離ｄが小さいほど、短くなるように設定される。時間Ｔは、火薬を爆発させるタイミングを距離dに応じて調整することにより変化させることができる。
例えば、図８に示すように、距離ｄがｄ1の場合とｄ2（＞ｄ1）の場合とを想定し、それぞれの場合において、エアバック１０１内の圧力が最大圧力Ｐmaxに達するまでの時間ＴをＴ1、Ｔ2とすると、Ｔ1＜Ｔ2である。
３．車両用衝突安全制御装置１が奏する効果
車両用衝突安全制御装置１は、距離ｄが小さいほど、エアバック１０１内の圧力が最大圧力Ｐmaxに達するまでの時間Ｔを短くする。そのため、距離ｄが小さい場合でも、エアバック１０１が膨らむ前に、ドライバ１０５の顔１０７がハンドル１０３にぶつかってしまうようなことがない。
また、距離ｄが大きい場合は、エアバック１０１内の圧力が最大圧力Ｐmaxに達するまでの時間Ｔが長くなるので、ドライバ１０５がハンドル１０３にぶつかったときに、既にエアバック１０１内の圧力が減少してしまっているようなことがない。
車両用衝突安全制御装置１は、顔１０７の３次元空間における中心位置が変化したこと（前記ステップ３０でＹＥＳと判断したこと）を条件として、時間Ｔを再設定する。そのため、顔１０７の３次元空間における中心位置が変化していない場合は時間Ｔを再設定しないので、車両用衝突安全制御装置１が実行する処理を単純化することができる。
尚、本発明は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、車両用衝突安全制御装置１は、ドライバ以外の乗員用のエアバックにも適用することができる。
また、前記ステップ１０において、画像１１３は３つのグループに分けられているが、グループの数は３には限定されず、任意の複数（例えば、２、４、５、６・・・）としてもよい。
また、前記ステップ３０において、顔における特定の部位（例えば、鼻、眼、口等）の位置を顔の中心位置としてもよい。顔における特定の部位は、周知の画像認識技術により検出することができる。
また、前記ステップ４０において、全画像（フレーム番号がＦ1、Ｆ2、Ｆ3・・・Ｆ3Nである画像）の平均中心位置を、画像１１３の面内における顔１０７の中心位置として、エアバック圧力制御部９に出力してもよい。
また、シート１１１の前後方向における位置を用いずに、画像１１３のみから、顔１０７の３次元空間における中心位置を取得してもよい。この場合、例えば、顔１０７における特定の部位同士の間隔（例えば、両目の間隔、両眉の間隔、両耳の間隔等）から、車両の前後方向における顔１０７の位置を検出することができる。例えば、両目等の間隔が広いほど、顔１０７の前後方向における位置は前方となり、両目等の間隔が狭いほど、顔１０７の前後方向における位置は後方となる。
１・・・車両用衝突安全制御装置、３・・・画像取得部、
５・・・シート位置検出部、７・・・画像処理部、
９・・・エアバック圧力制御部、１１・・・カメラ、
１３・・・投光器、１０１・・・エアバック、１０３・・・ハンドル、
１０３ａ・・・基準点、１０５・・・ドライバ、１０７・・・顔、
１０９・・・撮像範囲、１１１・・・シート、１１３・・・画像

Claims (3)

  1. 車両の乗員の顔を含む画像を取得する画像取得手段と、
    前記画像に基づき、前記乗員の顔の３次元空間における位置を取得する顔の位置取得手段と、
    前記顔の３次元空間における位置と、前記車両において前記顔よりも前方に位置する基準点との距離ｄを算出する距離算出手段と、
    前記車両における衝撃を検知した場合、エアバック内の圧力を所定の圧力まで高めるエアバック作動手段と、
    前記衝撃を検知してから、前記エアバック内の圧力が前記所定の圧力に達するまでの時間Ｔを、前記距離ｄが小さいほど短くなるように設定する設定手段と、
    を備えることを特徴とする車両用衝突安全制御装置。
  2. 前記乗員が座るシートの位置を検出するシート位置検出手段を備え、
    前記顔の位置取得手段は、前記画像の面内における前記顔の位置と、前記シートの位置とから、前記顔の３次元空間における位置を取得することを特徴とする請求項１記載の車両用衝突安全制御装置。
  3. 前記顔の３次元空間における位置の変化を検出する顔の位置変化検出手段を備え、
    前記設定手段は、前記位置の変化を検出することを条件として、前記時間Ｔを再設定することを特徴とする請求項１又は２記載の車両用衝突安全制御装置。
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