JP2017168960A - Image processing apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image processing apparatus that does not have a movable part and picks up images in two different directions without dividing a region of an imaging element so as to identify an object from the picked up images.SOLUTION: An image processing apparatus 100 comprises: a first projection part T1 which projects light of a polarization component in a first direction on a first region A1; a second projection part T2 which projects light of a polarization component in a second direction orthogonal to the first direction on a second region A2; a first optical path P1 which guides the light from the first direction; a second optical path P2 which guides the light from the second direction; a luminous flux splitter LD which transmits the polarization component in the first direction and reflects the polarization component in the second direction; a third optical path P3 which guides reflected light of the light guided to the first optical path and reflected light of the light guided to the second optical path; a lens 21 which is arranged on the third optical path, and converges the reflected light and transmitted light; an imaging element 20 which receives light from the lens; and an image processing part which performs predetermined image processing on the basis of a signal of the imaging element.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、画像処理装置に関し、特に、人の顔を撮像した複数の顔画像に基づいて顔画像を処理する顔画像処理装置に関する。   The present invention relates to an image processing apparatus, and more particularly to a face image processing apparatus that processes a face image based on a plurality of face images obtained by imaging a human face.

従来から、複数方向の画像を1つの撮像装置で撮像する技術が知られている。例えば、特許文献1は、運転者が簡単に車両側方の交通情報を得ることを目的とした車両用側方監視装置を開示する。この車両用側方監視装置は、車両端部に車両の左右側方を写す反射部材と、この反射部材を介して車両の左右側方を撮像する1つの撮像カメラを備え、撮像カメラからの映像信号により車両側方の映像を車室内に設けた表示手段に映し出す。これにより、撮像カメラの右半分には右側方からの光が、左半分には左側方からの光が入射し、1つの撮像カメラで、車両の左右両方向を撮像できる。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for capturing images in a plurality of directions with a single imaging device is known. For example, Patent Literature 1 discloses a vehicle side monitoring device for the purpose of a driver to easily obtain vehicle side traffic information. The vehicle side monitoring device includes a reflection member that captures the left and right sides of the vehicle at the vehicle end, and one imaging camera that images the left and right sides of the vehicle via the reflection member, and an image from the imaging camera. An image of the side of the vehicle is displayed on the display means provided in the passenger compartment by the signal. Thereby, light from the right side is incident on the right half of the imaging camera, and light from the left side is incident on the left half, and the left and right directions of the vehicle can be imaged with one imaging camera.

また、特許文献2は、固定された単一のテレビカメラにより車体前方及び左右両方向の状況を視認することができる車両用視認補助装置を開示する。この車両用視認補助装置は、車体前端部に前方に向けたカメラと、そのカメラの前方に、前方から入射する光を透過させてそのままカメラに向かわせる第1のモードと、左右両方向から入射する光を反射して同時にカメラに向かわせる第2のモードとに機械的に切り換え可能な光学装置とを備える。見通しの悪い交差点に進入するときのような車両の低速時には、光学装置が第2のモードに切り換えられる。したがって、カメラにより左右それぞれの像が同時に撮影され、それがモニタテレビに表示される。   Further, Patent Document 2 discloses a vehicular visual aid device that can visually recognize the situation in the front and left and right directions of a vehicle body with a single fixed TV camera. This vehicular visual aid device is incident on the front end of the vehicle body, a first mode in which light incident from the front is transmitted in front of the camera and directed toward the camera as it is, and incident from both the left and right directions. And an optical device mechanically switchable to a second mode in which light is reflected and directed to the camera at the same time. At low speeds of the vehicle, such as when entering an intersection with poor visibility, the optical device is switched to the second mode. Therefore, the left and right images are simultaneously captured by the camera and displayed on the monitor television.

また、特許文献3は、1つの撮像素子を分割することなく、かつ手持ちによるステレオ画像の撮影を実現する撮像装置を開示する。この撮像装置は、2つの入射光学系を備える。第1の入射光学系は、2つの光路のうちの一方に配され、シャッターを有し、シャッターを所定時間開口し、第1の被写体光を撮像素子に露光・結像する。第2の入射光学系は、第1の入射光学系とは異なる光路に配され,シャッターを有し、シャッターを所定時間開口し、第2の被写体光を、第1の入射光学系で露光・結像した撮像素子上の電荷が撮像素子の転送路に転送されたタイミングで、かつ第1の入射光学系が遮光された状態で撮像素子に露光・結像する。   Patent Document 3 discloses an imaging device that realizes photographing of a stereo image by hand without dividing one imaging element. This imaging apparatus includes two incident optical systems. The first incident optical system is disposed on one of the two optical paths, has a shutter, opens the shutter for a predetermined time, and exposes and images the first subject light on the image sensor. The second incident optical system is arranged on an optical path different from that of the first incident optical system, has a shutter, opens the shutter for a predetermined time, and exposes the second object light by the first incident optical system. An image is exposed and imaged on the image sensor at the timing when the charges on the imaged image sensor are transferred to the transfer path of the image sensor and the first incident optical system is shielded from light.

また、特許文献4は、車両の進行方向の左右両側の画像を1つの撮像素子全域を使って取得して車両の進行方向の左右両側の情報を精度良く得ることを目的としたフロントモニタカメラ装置及び車両左右両側確認装置を開示する。この装置では、フロントモニタカメラ装置で左右両側を撮影するとき、第1のレンズを透過した光は反射ミラーと偏光ビームスプリッタから領域分割フィルタの偏光子領域Aを介してS偏光成分の光だけが撮像素子に受光される。また、第2のレンズを透過した光は、偏光ビームスプリッタと領域分割フィルタの偏光子領域Bを介してP偏光成分の光だけが撮像素子で受光される。撮像素子でS偏光成分とP偏光成分の光を受光するとき、偏光子領域Aと偏光子領域Bを交互に複数配列して撮像範囲として撮像素子の全体を利用することができ、広い視野を確保することができる。   Further, Patent Document 4 discloses a front monitor camera device for obtaining images on both the left and right sides in the traveling direction of the vehicle by acquiring images on both the left and right sides in the traveling direction of the vehicle by using the entire image pickup device. And the vehicle right-and-left both-sides confirmation apparatus is disclosed. In this device, when the left and right sides are photographed by the front monitor camera device, the light transmitted through the first lens is only the light of the S polarization component from the reflection mirror and the polarization beam splitter through the polarizer region A of the region dividing filter. Light is received by the image sensor. Further, only the light of the P-polarized component is received by the image sensor through the polarizing beam splitter and the polarizer region B of the region dividing filter. When the S- and P-polarized light components are received by the imaging device, the entire imaging device can be used as an imaging range by arranging a plurality of polarizer regions A and polarizer regions B alternately. Can be secured.

実開平01−109447号公報Japanese Utility Model Publication No. 01-109447 特開平06−278531号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-278531 特開平11−285026号公報JP-A-11-285026 特開2010−254085号公報JP 2010-254085 A

上述したように、コスト低減や小型化のために、車両外の複数方向の画像を1つの撮像装置で撮像する技術が知られているところ、車両内においても、運転者だけでなく助手席に座る者も監視する必要がある場合がある。
しかし、特許文献1と4の従来技術では、各方向が撮像素子の半分を用いて撮像されるために、対象物を識別することを目的とした場合には画像が粗いという問題がある。また、特許文献2と3の従来技術では、反射鏡やシャッターなどの可動部が必要となり、コストや寿命に課題がある。
そこで、本発明は、可動部がなく、撮像素子の領域を分割することなく異なる2方向を撮像し、撮像した画像から対象物を識別する画像処理装置を提供するものである。
As described above, in order to reduce costs and reduce the size, a technique for capturing images in a plurality of directions outside the vehicle with a single imaging device is known. Sitting persons may also need to be monitored.
However, in the prior arts of Patent Documents 1 and 4, since each direction is imaged using half of the image sensor, there is a problem that the image is coarse when the object is to be identified. Moreover, in the prior arts of Patent Documents 2 and 3, movable parts such as a reflecting mirror and a shutter are required, and there are problems in cost and life.
Therefore, the present invention provides an image processing apparatus that has no movable part, images two different directions without dividing the area of the image sensor, and identifies an object from the captured image.

上記課題を解決するために、第1方向の偏光成分の光を第1領域に投光する第1投光部と、第1方向と直交する第2方向の偏光成分の光を第2領域に投光する第2投光部と、第1領域の方向からの光を導く第1光路と、第2領域の方向からの光を導く第2光路と、第1面が第1光路に面し、第2面が第2光路に面するように配置され、第1方向の偏光成分を透過し、第2方向の偏光成分を反射する光束分割器と、第1光路に導かれた光が第1面で反射した反射光と、第2光路に導かれた光が第2面から第1面へ透過した透過光とを導く第3光路と、第3光路上に配置され、反射光と透過光を集光するレンズと、レンズから光を受光する撮像素子と、撮像素子の信号に基づいて、所定の画像処理を行う画像処理部と、を備える画像処理装置が提供される。
これによれば、直交する偏光成分を有する光を、偏光子である光束分割器を介して、異なる2方向から撮像することで、可動部がなく、撮像素子の領域を分割することなく異なる2方向を撮像し、撮像した画像から対象物を識別する画像処理装置を提供することができる。また、眼鏡をかけた人を撮像した場合に、眼鏡の正反射の影響を軽減することができ、眼の識別や眼の状況の判定に有効である。
In order to solve the above problem, a first light projecting unit that projects light having a polarized light component in a first direction onto a first region, and a light having a polarization component in a second direction perpendicular to the first direction is directed to a second region. A second light projecting unit for projecting light, a first optical path for guiding light from the direction of the first region, a second optical path for guiding light from the direction of the second region, and a first surface facing the first optical path. The light beam splitter is disposed so that the second surface faces the second optical path, transmits the polarization component in the first direction, and reflects the polarization component in the second direction, and the light guided to the first optical path is A third optical path for guiding reflected light reflected by one surface and transmitted light transmitted from the second surface to the first surface by light guided to the second optical path, and disposed on the third optical path, and reflected light and transmitted light. An image processing apparatus comprising: a lens that collects light; an image sensor that receives light from the lens; and an image processing unit that performs predetermined image processing based on a signal from the image sensor. It is.
According to this, light having orthogonal polarization components is imaged from two different directions via a light beam splitter, which is a polarizer, so that there is no movable part, and the two different without dividing the region of the image sensor. It is possible to provide an image processing apparatus that captures a direction and identifies an object from the captured image. Further, when an image of a person wearing spectacles is taken, the effect of specular reflection of the spectacles can be reduced, which is effective for eye identification and eye condition determination.

さらに、第1投光部と第2投光部の消灯/点灯、撮像素子の撮像、および画像処理部の画像処理を制御する制御部と、撮像素子により撮像した画像を記憶する記憶部と、をさらに備え、制御部は、第1投光部と第2投光部を消灯し、第1領域と第2領域を撮像素子により第1画像として撮像すると共に記憶部に第1画像を記憶し、第1投光部と第2投光部の内一方を点灯し、他方を消灯し、第1領域と第2領域を撮像素子により第2画像として撮像すると共に記憶部に第2画像を記憶し、第1投光部と第2投光部の内の一方を消灯し、他方を点灯し、第1領域と第2領域を撮像素子により第3画像として撮像すると共に記憶部に第3画像を記憶し、第1画像、第2画像、および第3画像が記憶部に記憶された場合に画像処理部に画像処理を指示し、画像処理の指示を受けた画像処理部は、第1画像と第2画像の差分画像を第1差分画像として生成し、第1画像と第3画像の差分画像を第2差分画像として生成することを特徴としてもよい。
これによれば、差分画像を生成することで、元の画像に共通している反射光による影響が相殺されて、投光部により投光された光の反射光に基づいて画像が生成されるので、異なる2領域からの反射光の内必要な領域からの反射光に基づいた明瞭な画像を取得することができる。
And a controller that controls the turning off / lighting of the first light projecting unit and the second light projecting unit, imaging of the image sensor, and image processing of the image processing unit, and a storage unit that stores an image captured by the image sensor, The control unit turns off the first light projecting unit and the second light projecting unit, images the first region and the second region as a first image by the image sensor, and stores the first image in the storage unit. One of the first light projecting unit and the second light projecting unit is turned on, the other is turned off, the first area and the second area are imaged as a second image by the image sensor, and the second image is stored in the storage unit. Then, one of the first light projecting unit and the second light projecting unit is turned off, the other is turned on, and the first area and the second area are imaged as the third image by the image sensor and the third image is stored in the storage unit. When the first image, the second image, and the third image are stored in the storage unit, the image processing unit is instructed to perform image processing. In response to the image processing instruction, the image processing unit generates a difference image between the first image and the second image as the first difference image, and generates a difference image between the first image and the third image as the second difference image. It may be characterized by.
According to this, by generating the difference image, the influence of the reflected light common to the original image is offset, and the image is generated based on the reflected light of the light projected by the light projecting unit. Therefore, it is possible to obtain a clear image based on the reflected light from a necessary area among the reflected lights from two different areas.

本発明によれば、可動部がなく、撮像素子の領域を分割することなく異なる2方向を撮像し、撮像した画像から対象物を識別する画像処理装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide an image processing apparatus that has no movable part, images two different directions without dividing the area of the image sensor, and identifies an object from the captured image.

本発明に係る第一実施例の顔画像処理装置の外観図。1 is an external view of a face image processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明に係る第一実施例の顔画像処理装置を車両に設けた場合の、(A)側方から見た場合の説明図、(B)上方からみた場合の説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS When the face image processing apparatus of 1st Example which concerns on this invention is provided in a vehicle, (A) Explanatory drawing when it sees from a side, (B) Explanatory drawing when it sees from upper direction. 本発明に係る第一実施例の顔画像処理装置の光学系の内部構造を示す透視図。1 is a perspective view showing an internal structure of an optical system of a face image processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明に係る第一実施例の顔画像処理装置の光学系の内部構造を示す図(上から見た場合)。The figure which shows the internal structure of the optical system of the face image processing apparatus of 1st Example which concerns on this invention (when seen from the top). 本発明に係る第一実施例の顔画像処理装置のブロック図。1 is a block diagram of a face image processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明に係る第一実施例の顔画像処理装置における撮像のタイミングチャート。The timing chart of the imaging in the face image processing apparatus of 1st Example which concerns on this invention. 本発明に係る第一実施例の顔画像処理装置における全体的な動作を示すフローチャート。The flowchart which shows the whole operation | movement in the face image processing apparatus of 1st Example which concerns on this invention. 本発明に係る第一実施例の顔画像処理装置において、両方の投光部が消灯している場合に第1画像を撮像することを説明する説明図。Explanatory drawing explaining taking a 1st image in the face image processing apparatus of 1st Example which concerns on this invention, when both light projection parts are light-extinguished. 本発明に係る第一実施例の顔画像処理装置において、第1投光部が点灯し第2投光部消灯している場合に第2画像を撮像することを説明する説明図。Explanatory drawing explaining taking a 2nd image, when the 1st light projection part is lighted and the 2nd light projection part is light-extinguished in the face image processing apparatus of the 1st Example which concerns on this invention. 本発明に係る第一実施例の顔画像処理装置において、第1投光部が消灯し第2投光部点灯している場合に第3画像を撮像することを説明する説明図。Explanatory drawing explaining taking a 3rd image in the face image processing apparatus of 1st Example which concerns on this invention, when the 1st light projection part is light-extinguished and the 2nd light projection part is lighted. 本発明に係る第一実施例の顔画像処理装置で撮像した第1画像の画像処理を説明する説明図。Explanatory drawing explaining the image processing of the 1st image imaged with the face image processing apparatus of the 1st Example which concerns on this invention. 本発明に係る第一実施例の顔画像処理装置で撮像した第2画像の画像処理を説明する説明図。Explanatory drawing explaining the image processing of the 2nd image imaged with the face image processing apparatus of the 1st Example which concerns on this invention. 本発明に係る第一実施例の顔画像処理装置における第1画像と第2画像の差分画像を説明する説明図。Explanatory drawing explaining the difference image of the 1st image and 2nd image in the face image processing apparatus of 1st Example which concerns on this invention. 本発明に係る第一実施例の顔画像処理装置でメガネをかけた人物を撮像した場合であって、(A)偏光を行わない場合の画像、(B)偏光を行った場合の画像。FIG. 3A is a case where a person wearing glasses is imaged by the face image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention, and (A) an image when polarization is not performed, and (B) an image when polarization is performed.

以下では、図面を参照しながら、本発明に係る実施例について説明する。
<第一実施例>
図1〜図2を参照し、本実施例における顔画像処理装置100を説明する。顔画像処理装置100は、車両CのハンドルWLの後にある運転席に座る運転者DRおよび助手席に座る者の顔を撮像して運転者DRの運転状態や助手席に座る者の状態を検出する。そのために、顔画像処理装置100は、運転者DR等の前方から顔を中心とした上半身に向けて光を照射し、撮像するように設けられている。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
<First Example>
A face image processing apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. The face image processing device 100 detects the driving state of the driver DR and the state of the person sitting in the passenger seat by imaging the face of the driver DR sitting in the driver seat and the passenger seat behind the steering wheel WL of the vehicle C. To do. Therefore, the face image processing apparatus 100 is provided so as to irradiate light from the front of the driver DR or the like toward the upper body centered on the face and take an image.

顔画像処理装置100は、運転者DRおよび助手席に座る者の前方中央(たとえばバックミラーやインパネ上の位置)に配置されて両者を撮像できるように、運転席(第1領域A1)および助手席(第2領域A2)に向けて光を投光する第1投光部T1および第2投光部T2と、それぞれの領域からの反射光を内部に入射させる第1光路入射口O1および第2光路入射口O2とを備える。   The face image processing apparatus 100 is arranged at the front center (for example, a position on the rearview mirror or the instrument panel) of the driver DR and the person sitting in the front passenger seat so that both can be photographed, and the driver seat (first area A1) and the assistant A first light projecting unit T1 and a second light projecting unit T2 that project light toward the seat (second region A2), and a first light path entrance O1 and a first light projecting unit O1 that allow reflected light from the respective regions to enter the interior. And a two-light path entrance O2.

図3〜図5を参照し、本実施例における顔画像処理装置100の構成要素について説明する。顔画像処理装置100は、光を第1領域A1および第2領域A2に光を投光するものとして、第1投光部T1および第2投光部T2を備える。第1投光部T1は、第1赤外線発光器T1Lと第1偏光子T1Fを備え、第2投光部T2は、第2赤外線発光器T2Lと第2偏光子T2Fを備える。第1赤外線発光器T1Lおよび第2赤外線発光器T2Lは、赤外線を発光する発光ダイオードである。赤外線が用いられるのは、昼間だけでなく夜間の暗い時であっても暗視できるからであるが、所定の波長の光であればよく、特に赤外線に限定されるものではない。   With reference to FIGS. 3 to 5, components of the face image processing apparatus 100 in the present embodiment will be described. The face image processing apparatus 100 includes a first light projecting unit T1 and a second light projecting unit T2 that project light onto the first region A1 and the second region A2. The first projector T1 includes a first infrared emitter T1L and a first polarizer T1F, and the second projector T2 includes a second infrared emitter T2L and a second polarizer T2F. The first infrared light emitter T1L and the second infrared light emitter T2L are light emitting diodes that emit infrared light. Infrared rays are used because night vision can be performed not only in the daytime but also in the dark at night. However, light having a predetermined wavelength may be used, and is not particularly limited to infrared rays.

第1投光部T1の第1偏光子T1Fは、第1赤外線発光器T1Lの前面に配置され、第1赤外線発光器T1Lが発光した赤外線を第1方向に偏光し、第2投光部T2の第2偏光子T2Fは、第2赤外線発光器T2Lの前面に配置され、第2赤外線発光器T2Lが発光した赤外線を第2方向に偏光する。すなわち、第1投光部T1および第2投光部T2は、赤外線を投光する際それぞれの方向に偏光して第1領域A1および第2領域A2に赤外線を投光する。偏光子は、所定の方向に偏光面を有し、自然光の中から所定の方向の光のみを透過する典型的には偏光板である。本実施例では、第1偏光子T1Fは、第1方向に偏光を行い、第2偏光子T2Fは、第1方向と直交する第2方向に偏光を行う。なお、説明の便宜上、第1偏光子T1Fは、水平方向の光成分を透過し、第2偏光子T2Fは、垂直方向の光成分を透過するものとするが、これに限定されるものではない。   The first polarizer T1F of the first light projecting unit T1 is disposed in front of the first infrared light emitter T1L, polarizes the infrared light emitted by the first infrared light emitter T1L in the first direction, and the second light projecting unit T2. The second polarizer T2F is disposed in front of the second infrared light emitter T2L and polarizes the infrared light emitted by the second infrared light emitter T2L in the second direction. That is, the first light projecting unit T1 and the second light projecting unit T2 are polarized in the respective directions when projecting infrared light, and project the infrared light into the first region A1 and the second region A2. The polarizer is typically a polarizing plate having a polarization plane in a predetermined direction and transmitting only light in a predetermined direction from natural light. In the present embodiment, the first polarizer T1F performs polarization in the first direction, and the second polarizer T2F performs polarization in the second direction orthogonal to the first direction. For convenience of explanation, it is assumed that the first polarizer T1F transmits a light component in the horizontal direction and the second polarizer T2F transmits a light component in the vertical direction, but is not limited thereto. .

顔画像処理装置100は、上述した水平方向の偏光成分の赤外光を第1領域A1に投光する第1投光部T1と、垂直方向の偏光成分の赤外光を第2領域A2に投光する第2投光部T2に加え、それぞれの領域からの光を内部に入射させる第1光路入射口O1および第2光路入射口O2の背後に光を受光するための以下の構成要素を備える。すなわち、顔画像処理装置100は、第1領域A1の方向からの光を導く第1光路P1と、第2領域A2の方向からの光を導く第2光路P2と、光束分割器LDと、第3光路P3と、レンズ21と、撮像素子20とを備える。   The face image processing apparatus 100 includes a first light projecting unit T1 that projects the infrared light having the horizontal polarization component to the first region A1, and an infrared light having the vertical polarization component to the second region A2. In addition to the second light projecting portion T2 that projects light, the following components for receiving light behind the first optical path incident port O1 and the second optical path incident port O2 that allow light from the respective regions to enter the inside are included. Prepare. That is, the face image processing apparatus 100 includes a first optical path P1 that guides light from the direction of the first area A1, a second optical path P2 that guides light from the direction of the second area A2, a light beam splitter LD, 3 optical path P3, the lens 21, and the image pick-up element 20 are provided.

第1光路P1は、第1領域A1の方向からの、第1投光部T1が投光した赤外光の反射光や自然光の反射光を、顔画像処理装置100の内部に導く光路である。同様に、第2光路P2は、第2領域A2の方向からの、第2投光部T2が投光した赤外光の反射光や自然光の反射光を、顔画像処理装置100の内部に導く光路である。第1光路P1および第2光路P2が導いた光は、光束分割器LDに到達する。なお、第1光路P1および第2光路P2には、好ましくは第1光路入射口O1および第2光路入射口O2の位置に、可視光を遮断する第1可視光カットフィルタO1Fおよび第2可視光カットフィルタO2Fを備えてもよい。第1投光部T1および第2投光部T2が投光した赤外光をより明瞭に受光することができる。   The first optical path P1 is an optical path that guides the reflected light of the infrared light and the reflected light of the natural light projected from the direction of the first region A1 to the inside of the face image processing apparatus 100. . Similarly, the second optical path P2 guides the reflected light of the infrared light and the reflected light of the natural light projected by the second light projecting unit T2 from the direction of the second region A2 to the inside of the face image processing apparatus 100. It is an optical path. The light guided by the first optical path P1 and the second optical path P2 reaches the light beam splitter LD. In the first optical path P1 and the second optical path P2, the first visible light cut filter O1F and the second visible light that block visible light are preferably located at the positions of the first optical path entrance O1 and the second optical path entrance O2. A cut filter O2F may be provided. The infrared light projected by the first light projecting unit T1 and the second light projecting unit T2 can be received more clearly.

光束分割器LDは、第1面LD1が第1光路P1に面し、第2面LD2が第2光路P2に面するように配置される。光束分割器LDは、偏光子であり、第1方向(水平方向)の偏光成分を透過し、第2方向(垂直方向)の偏光成分を反射する。すなわち、光束分割器LDは、第1光路P1および第2光路P2に導かれ到達した光の内、水平方向の偏光成分の光を透過し、垂直方向の偏光成分の光を反射する。光束分割器LDを透過した光および光束分割器LDで反射した光の一部は、第3光路P3を介してレンズ21および撮像素子20に到達するように構成される。   The beam splitter LD is arranged such that the first surface LD1 faces the first optical path P1 and the second surface LD2 faces the second optical path P2. The light beam splitter LD is a polarizer, and transmits the polarization component in the first direction (horizontal direction) and reflects the polarization component in the second direction (vertical direction). In other words, the light beam splitter LD transmits the light of the polarization component in the horizontal direction and reflects the light of the polarization component in the vertical direction among the light guided and arrived at the first optical path P1 and the second optical path P2. A part of the light transmitted through the light beam splitter LD and the light reflected by the light beam splitter LD is configured to reach the lens 21 and the imaging device 20 via the third optical path P3.

第3光路P3は、本実施例では、第1光路P1に導かれた光が光束分割器LDの第1面LD1で反射した反射光と、第2光路P2に導かれた光が第2面LD2から第1面LD1へ透過した透過光とを導くように構成されている。すなわち、第3光路P3は、中央に配置された遮光壁80に対して第1光路P1側に配置され、第1光路入射口O1から入射された光が光束分割器LDの第1面LD1で反射して進む方向に備えられ、かつ、第2光路入射口O2から入射された光が光束分割器LDの第2面LD2から第1面LD1へ透過して進む方向に備えられる。   In the present embodiment, the third optical path P3 is the reflected light reflected by the first surface LD1 of the beam splitter LD and the light guided to the second optical path P2 is the second surface. The light transmitted from the LD 2 to the first surface LD 1 is guided. That is, the third optical path P3 is arranged on the first optical path P1 side with respect to the light shielding wall 80 arranged in the center, and the light incident from the first optical path entrance O1 is the first surface LD1 of the light beam splitter LD. It is provided in a direction in which it travels by reflection, and in a direction in which light incident from the second optical path entrance O2 is transmitted through the second surface LD2 of the light beam splitter LD to the first surface LD1.

第3光路P3に入射された、第1光路P1から第1面LD1で反射した反射光と、第2光路P2からの第2面LD2から第1面LD1へ透過した透過光は、第3光路P3により導かれてレンズ21に到達する。レンズ21は、第3光路P3上に配置され、これらの反射光と透過光を集光し、単一の撮像素子20に受光させる。撮像素子20は、可視光および赤外線を撮像できるCCD(Charge−Coupled Device)カメラが用いられるが、無論、これに限定されるものではない。   The reflected light incident on the third optical path P3 and reflected from the first surface LD1 from the first optical path P1 and the transmitted light transmitted from the second surface LD2 to the first surface LD1 from the second optical path P2 are transmitted through the third optical path. The lens 21 is guided by P3. The lens 21 is disposed on the third optical path P3, collects the reflected light and the transmitted light, and causes the single image sensor 20 to receive the light. The image pickup device 20 is a CCD (Charge-Coupled Device) camera that can pick up visible light and infrared rays, but is not limited to this.

撮像素子20は、第1投光部T1が投光した水平成分の赤外光の反射光や自然光の反射光を、光束分割器LDの第1面LD1で反射した水平成分を除く光成分として受光する。また、同時に、撮像素子20は、第2投光部T2が投光した垂直成分の赤外光の反射光や自然光の反射光を、光束分割器LDの第2面LD2から第1面LD1へ透過した水平成分の光成分として受光する。かかる顔画像処理装置100によれば、直交する偏光成分を有する光を、偏光子である光束分割器LDを介して、異なる2方向から撮像することで、可動部がなく、撮像素子の領域を分割することなく異なる2方向を撮像し、撮像した画像から対象物を識別する画像処理装置を提供することができる。また、後述するように、眼鏡をかけた運転者DR等を撮像した場合に、眼鏡の正反射の影響を軽減することができ、眼の識別や眼の状況の判定に有効である。   The imaging device 20 uses the reflected light of the infrared light and the reflected light of the horizontal component projected by the first light projecting unit T1 as the light component excluding the horizontal component reflected by the first surface LD1 of the light beam splitter LD. Receive light. At the same time, the imaging device 20 transmits the reflected light of the infrared light of the vertical component and the reflected light of the natural light projected by the second light projecting unit T2 from the second surface LD2 of the light beam splitter LD to the first surface LD1. Light is received as the light component of the transmitted horizontal component. According to the face image processing apparatus 100, the light having orthogonal polarization components is imaged from two different directions via the light beam splitter LD, which is a polarizer, so that there is no moving part, and the region of the image sensor can be obtained. It is possible to provide an image processing apparatus that images two different directions without being divided and identifies an object from the captured images. As will be described later, when a driver DR wearing glasses is imaged, the influence of specular reflection of glasses can be reduced, which is effective for eye identification and eye condition determination.

顔画像処理装置100は、さらに、撮像素子20が撮像した画像を記憶する記憶部50と、記憶部50が記憶した画像に基づいて運転者DR等を検出するために所定の画像処理する画像処理部30と、画像処理部30が処理した結果を使用する外部機構に出力するための外部出力部60と、第1投光部T1と第2投光部T2の消灯/点灯、撮像素子20の撮像、および画像処理部30の画像処理を制御する制御部40と、イグニションスイッチから入力を受ける電源部70と、を備える。記憶部50は、たとえば半導体メモリであり、外部出力部60および制御部40はマイコンおよびそのマイコンで処理される制御ロジックである。   The face image processing apparatus 100 further includes a storage unit 50 that stores an image captured by the image sensor 20 and image processing that performs predetermined image processing to detect a driver DR and the like based on the image stored by the storage unit 50. Unit 30, the external output unit 60 for outputting the result processed by the image processing unit 30 to the external mechanism, turning off / lighting of the first light projecting unit T1 and the second light projecting unit T2, and the imaging device 20 A control unit 40 that controls imaging and image processing of the image processing unit 30 and a power supply unit 70 that receives an input from an ignition switch are provided. The storage unit 50 is, for example, a semiconductor memory, and the external output unit 60 and the control unit 40 are a microcomputer and control logic processed by the microcomputer.

なお、画像処理部30における画像処理は、撮像素子20に信号に基づいて行うものであり、記憶部50を介さずに画像処理を行ってもよいし、一旦記憶部50に記憶された撮像素子20の信号に基づいて画像処理を行ってもよい。なお、所定の画像処理とは、後述するように撮像した複数の画像の差分画像を生成することを含み、さらに撮像した画像や生成した画像に基づいて運転者DR等の存在の有無の検出、運転者DRの眼などの状態の検出などを含むものである。電源部70は、イグニションスイッチがオンになると各構成要素に電源が供給され、動作が開始できるように構成される。   Note that the image processing in the image processing unit 30 is performed on the image sensor 20 based on the signal, and the image processing may be performed without using the storage unit 50, or the image sensor once stored in the storage unit 50. Image processing may be performed based on the 20 signals. Note that the predetermined image processing includes generating a differential image of a plurality of images captured as described later, and further detecting the presence or absence of a driver DR or the like based on the captured images or the generated images. This includes detection of the state of the driver DR and the like. The power supply unit 70 is configured such that when the ignition switch is turned on, power is supplied to each component and operation can be started.

図6を参照し、顔画像処理装置100が画像を撮像するタイミングについて説明する。顔画像処理装置100の制御部40は、第1領域A1(運転席側)に投光する第1投光部T1と第2領域A2(助手席側)に投光する第2投光部T2を消灯している間に、撮像素子20に運転者DRと助手席の者の顔などを撮像させて第1画像を取得し、記憶部50に記憶させる。また、制御部40は、第1領域A1に投光する第1投光部T1の第1赤外線発光器T1Lに赤外線を発光させ、第1領域A1の運転者DRの顔などに投光している間に、撮像素子20に運転者DRと助手席の者の顔などを撮像させて第2画像を取得し、記憶部50に記憶させる。そして、制御部40は、引き続いて、第1投光部T1の第1赤外線発光器T1Lの発光を止めた後に、第2領域A2に投光する第2投光部T2の第2赤外線発光器T2Lに赤外線を発光させ、第2領域A2の助手席の者の顔などに投光している間に、撮像素子20に運転者DRと助手席の者の顔などを撮像させて第3画像を取得し、記憶部50に記憶させる。第1画像、第2画像、および第3画像を記憶部50に記憶した後、画像処理部30は、3つの画像に基づいて画像を処理する。   The timing at which the face image processing apparatus 100 captures an image will be described with reference to FIG. The control unit 40 of the face image processing apparatus 100 projects a first light projecting unit T1 that projects light to the first region A1 (driver's seat side) and a second light projecting unit T2 that projects light to the second region A2 (passenger seat side). The first image is acquired by causing the image sensor 20 to capture the face of the driver DR and the passenger in the front passenger seat, and stored in the storage unit 50. In addition, the control unit 40 causes the first infrared light emitter T1L of the first light projecting unit T1 that projects light to the first area A1 to emit infrared light, and projects the face of the driver DR in the first area A1. The second image is acquired by causing the image sensor 20 to capture the face of the driver DR and the passenger in the front passenger seat, and stored in the storage unit 50. Then, the control unit 40 subsequently stops the light emission of the first infrared light emitter T1L of the first light projecting unit T1, and then projects the second infrared light emitter of the second light projecting unit T2 that projects the second region A2. While T2L emits infrared light and projects the face of the passenger seat in the second area A2, the image sensor 20 causes the driver DR and the passenger seat face to capture the third image. Is stored in the storage unit 50. After storing the first image, the second image, and the third image in the storage unit 50, the image processing unit 30 processes the image based on the three images.

図7を参照して、顔画像処理装置100における動作を説明する。なお、フローチャートにおけるSはステップを意味する。顔画像処理装置100の制御部40は、S100において、第1領域A1(運転席側)を照射する第1赤外線発光器T1Lと、第2領域A2(助手席側)を照射する第2赤外線発光器T2Lを消灯する。制御部40は、S102において、両発光器が消灯している間に自然光のみで撮像素子20に撮像させる。制御部40は、S104において、撮像素子20が撮像した画像を第1画像として記憶部50に記憶させる。   The operation in the face image processing apparatus 100 will be described with reference to FIG. In the flowchart, S means a step. In S100, the control unit 40 of the face image processing apparatus 100 irradiates the first infrared light emitter T1L that irradiates the first area A1 (driver's seat side) and the second infrared light emission that irradiates the second area A2 (passenger seat side). The device T2L is turned off. In step S102, the control unit 40 causes the image sensor 20 to capture an image using only natural light while both the light emitters are turned off. In S104, the control unit 40 causes the storage unit 50 to store the image captured by the image sensor 20 as the first image.

制御部40は、S106において、第1赤外線発光器T1Lを点灯し第1領域A1に投光する。制御部40は、S108において、第1赤外線発光器T1Lが点灯し、第2赤外線発光器T2Lを消灯している間に、撮像素子20に撮像させる。制御部40は、S110において、第1赤外線発光器T1Lを消灯する。制御部40は、S112において、撮像素子20がS108において撮像した画像を第2画像として記憶部50に記憶させる。   In S106, the control unit 40 turns on the first infrared light emitter T1L and projects it onto the first area A1. In S108, the control unit 40 causes the image sensor 20 to capture an image while the first infrared emitter T1L is turned on and the second infrared emitter T2L is turned off. In S110, the control unit 40 turns off the first infrared light emitter T1L. In S112, the control unit 40 causes the storage unit 50 to store the image captured by the imaging element 20 in S108 as the second image.

制御部40は、S114において、第2赤外線発光器T2Lを点灯し第2領域A2に投光する。制御部40は、S116において、第1赤外線発光器T1Lが消灯し、第2赤外線発光器T2Lを点灯している間に、撮像素子20に撮像させる。制御部40は、S118において、第2赤外線発光器T2Lを消灯する。制御部40は、S120において、撮像素子20がS116において撮像した画像を第3画像として記憶部50に記憶させる。   In S114, the controller 40 turns on the second infrared light emitter T2L and projects the light onto the second area A2. In S116, the control unit 40 causes the image sensor 20 to capture an image while the first infrared light emitter T1L is turned off and the second infrared light emitter T2L is turned on. In S118, the control unit 40 turns off the second infrared light emitter T2L. In S120, the control unit 40 causes the storage unit 50 to store the image captured by the image sensor 20 in S116 as a third image.

3つの画像が記憶部50に記憶されたら、画像処理部30は、S122において、第1画像と第2画像の差分の画像(第1差分画像)を生成する。また、画像処理部30は、S124において、第1画像と第3画像の差分の画像(第2差分画像)を生成する。差分の画像を得るのは、第1画像〜第3画像に共通する光すなわち赤外線を照射している際にも存する自然光による反射光によって得られた画像部分を相殺でき精細な画像が得られる点で好ましい。したがって、本ステップの差分画像を生成するのは選択的なものである。   When the three images are stored in the storage unit 50, the image processing unit 30 generates a difference image (first difference image) between the first image and the second image in S122. Further, in S124, the image processing unit 30 generates a difference image (second difference image) between the first image and the third image. The difference image is obtained because the image portion obtained by the reflected light by the natural light existing even when irradiating the light common to the first image to the third image, that is, infrared rays can be offset, and a fine image can be obtained. Is preferable. Therefore, the generation of the difference image in this step is selective.

画像処理部30は、S126において、第2差分画像を用いて、助手席の状況、たとえば助手席に人が居るか否かを検出し判定を行う。第2差分画像は、自然光のみの第1画像と、助手席側の第2赤外線発光器T2Lを点灯している間に撮像した第3画像との差分の画像であるから助手席の状況が明瞭に表れるので、画像処理部30は、第2差分画像を用いて助手席の状況を検出する。外部出力部60は、S128において、画像処理部30が判定した助手席の状況を出力する。なお、第2差分画像を用いた判定は、イグニションスイッチがオンされた後に一回だけ行われるようにしてもよい。走行開始時であるイグニションがオンされた時には、助手席には人が乗っているのかを監視するだけで良いという場合がある。例えば、シートベルト警告を行うシステムが搭載されている車両においては、助手席のシートベルトが装着されていない場合であっても、人が座っていないのであれば警告を停止することができる。他にも例えば、大人か子供を識別できれば、エアバッグを展開する時の爆発力を調整するような事にも利用することができるし、エアコンディショナの風向きの調整に利用することできる。   In S126, the image processing unit 30 uses the second difference image to detect and determine whether there is a passenger seat situation, for example, whether there is a person in the passenger seat. Since the second difference image is a difference image between the first image with only natural light and the third image captured while the second infrared light emitter T2L on the passenger seat side is lit, the situation of the passenger seat is clear. Therefore, the image processing unit 30 detects the situation of the passenger seat using the second difference image. The external output unit 60 outputs the situation of the passenger seat determined by the image processing unit 30 in S128. Note that the determination using the second difference image may be performed only once after the ignition switch is turned on. When the ignition at the start of running is turned on, there is a case where it is only necessary to monitor whether a passenger is on the passenger seat. For example, in a vehicle equipped with a seat belt warning system, even if the passenger seat belt is not worn, the warning can be stopped if no person is sitting. In addition, for example, if an adult or a child can be identified, it can be used for adjusting the explosive force when the airbag is deployed, and can be used for adjusting the air direction of the air conditioner.

画像処理部30は、S130において、第1差分画像を用いて、運転席の状況、たとえば運転者DRの状況を検出し判定を行う。第1差分画像は、自然光のみの第1画像と、運転席側の第1赤外線発光器T1Lを点灯している間に撮像した第2画像との差分の画像であるから運転席にいる運転者DRの状況が明瞭に表れるので、画像処理部30は、第1差分画像を用いて運転者DRの状況を検出する。   In S130, the image processing unit 30 uses the first difference image to detect and determine the situation of the driver's seat, for example, the situation of the driver DR. The first difference image is a difference image between the first image with only natural light and the second image captured while the first infrared light emitter T1L on the driver's seat is turned on, so the driver in the driver's seat Since the DR situation appears clearly, the image processing unit 30 detects the situation of the driver DR using the first difference image.

制御部40は、S132において、過去の第1差分画像と比較することにより、運転者DRが所定の時間同じ状況であるか否かを検査する。例えば、ずっと眼を閉じている状態が継続している場合には居眠りであると判定する。あるいは、顔が下向きの状態が続いている場合にも、居眠りであると判定する。制御部40は、運転者DRが所定の時間同じ状況でない場合、S134において、休止時間Tが経過するのを待って、再度S100〜S130を行う。制御部40は、運転者DRが所定の時間同じ状況である場合、S136において、外部出力部60に画像処理部30が判定した運転者DRの状況を出力する。   In S132, the control unit 40 checks whether or not the driver DR is in the same state for a predetermined time by comparing with the past first difference image. For example, if the eye is kept closed for a long time, it is determined that the patient is dozing. Alternatively, it is determined that the patient is dozing even when the face continues to face downward. When the driver DR is not in the same situation for a predetermined time, the control unit 40 waits for the suspension time T to elapse in S134 and performs S100 to S130 again. When the driver DR is in the same situation for a predetermined time, the control unit 40 outputs the situation of the driver DR determined by the image processing unit 30 to the external output unit 60 in S136.

上述したように、制御部40は、第1投光部T1と第2投光部T2を消灯し、第1領域A1(運転席側)と第2領域A2(助手席側)を撮像素子20により第1画像として撮像すると共に記憶部50に第1画像を記憶する。また、制御部40は、第1投光部T1と第2投光部T2の内一方を点灯し、他方を消灯し、第1領域A1と第2領域A2を撮像素子20により第2画像として撮像すると共に記憶部50に第2画像を記憶する。また、制御部40は、第1投光部T1と第2投光部T2の内のその一方を消灯し、その他方を点灯し、第1領域A1と第2領域A2を撮像素子20により第3画像として撮像すると共に記憶部50に第3画像を記憶する。   As described above, the control unit 40 turns off the first light projecting unit T1 and the second light projecting unit T2, and sets the first region A1 (driver's seat side) and the second region A2 (passenger seat side) to the image sensor 20. Thus, the first image is captured and the first image is stored in the storage unit 50. In addition, the control unit 40 turns on one of the first light projecting unit T1 and the second light projecting unit T2, turns off the other, and makes the first region A1 and the second region A2 as a second image by the imaging device 20. The second image is stored in the storage unit 50 while taking an image. In addition, the control unit 40 turns off one of the first light projecting unit T1 and the second light projecting unit T2, turns on the other, and sets the first region A1 and the second region A2 by the image sensor 20. The third image is stored in the storage unit 50 while being captured as three images.

そして、制御部40は、第1画像、第2画像、および第3画像が記憶部50に記憶された場合に、画像処理部30に画像処理を指示する。この画像処理の指示を受けた画像処理部30は、第1画像と第2画像の差分画像を第1差分画像として生成し、第1画像と第3画像の差分画像を第2差分画像として生成する。このように差分画像を生成することで、元の画像に共通している自然光の反射光による影響が相殺されて、投光部により投光された赤外光の反射光に基づいて画像が生成されるので、異なる2領域からの反射光の内必要な領域からの反射光に基づいた明瞭な画像を取得することができる。   Then, when the first image, the second image, and the third image are stored in the storage unit 50, the control unit 40 instructs the image processing unit 30 to perform image processing. Upon receiving this image processing instruction, the image processing unit 30 generates a difference image between the first image and the second image as the first difference image, and generates a difference image between the first image and the third image as the second difference image. To do. By generating the difference image in this way, the influence of the reflected natural light common to the original image is offset, and the image is generated based on the reflected infrared light projected by the light projecting unit. Therefore, it is possible to obtain a clear image based on the reflected light from a necessary area among the reflected lights from two different areas.

図8〜図10を参照して、第1画像〜第3画像の撮像について具体的に説明する。図8は、第1画像の撮像を示す。第1画像の撮像時には、第1赤外線発光器T1Lと第2赤外線発光器T2Lは消灯されており、撮像素子20は、車両Cの外部からの自然光が、第1領域A1にいる運転者DRと第2領域A2にいる助手席の者の顔の皮膚等に当たって乱反射した光に基づいて撮像する。第1領域A1にいる運転者DRに当たって乱反射した光(点線)は、光束分割器LDの第1面LD1に当たり、水平成分を除く光成分のみが反射して撮像素子20に到達し、水平成分の光成分は、第1面LD1から第2面LD2へ透過する。   The imaging of the first image to the third image will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 8 shows imaging of the first image. At the time of capturing the first image, the first infrared light emitter T1L and the second infrared light emitter T2L are turned off, and the image sensor 20 is connected to the driver DR in which natural light from the outside of the vehicle C is in the first region A1. An image is picked up based on the light irregularly reflected upon the skin of the face of the passenger seat in the second area A2. The light (dotted line) that is diffusely reflected upon hitting the driver DR in the first region A1 hits the first surface LD1 of the light beam splitter LD, and only the light component excluding the horizontal component is reflected and reaches the image sensor 20, and the horizontal component The light component is transmitted from the first surface LD1 to the second surface LD2.

また、第2領域A2にいる助手席の者に当たって乱反射した光(一点鎖線)は、光束分割器LDの第2面LD2に当たり、水平成分を除く光成分は反射し、水平成分の光成分のみが第2面LD2から第1面LD1へ透過して撮像素子20に到達する。このようにして、撮像素子20は、自然光が運転者DRで乱反射した光の内の水平成分を除く光成分と、自然光が助手席の者で乱反射した光の内の水平成分の光成分とを受光し撮像する。   In addition, the light (dash-and-dash line) diffused and reflected by the passenger seat in the second area A2 hits the second surface LD2 of the light beam splitter LD, the light component except the horizontal component is reflected, and only the light component of the horizontal component is reflected. The light passes from the second surface LD2 to the first surface LD1 and reaches the image sensor 20. In this way, the image sensor 20 removes the light component excluding the horizontal component of the light in which natural light is irregularly reflected by the driver DR and the light component of the horizontal component in the light in which natural light is irregularly reflected by the passenger. Receive light and image.

図9は、第2画像の撮像を示す。第2画像の撮像時には、第1赤外線発光器T1Lが点灯、第2赤外線発光器T2Lは消灯されており、撮像素子20は、車両Cの外部からの自然光が、第1領域A1にいる運転者DRと第2領域A2にいる助手席の者の顔の皮膚等に当たって乱反射した光と、第1赤外線発光器T1Lが投光した水平成分の赤外光が運転者DRの顔の皮膚等に当たって乱反射した光とに基づいて撮像する。運転者DRの皮膚に当たって乱反射した光(点線)は、光束分割器LDの第1面LD1に当たり、水平成分を除く光成分のみが反射して撮像素子20に到達し、水平成分の光成分は、第1面LD1から第2面LD2へ透過する。   FIG. 9 shows the imaging of the second image. At the time of capturing the second image, the first infrared light emitter T1L is turned on, the second infrared light emitter T2L is turned off, and the image sensor 20 is a driver whose natural light from the outside of the vehicle C is in the first area A1. The light reflected irregularly on the face and the like of the face of the passenger seat in the DR and the second area A2, and the infrared light of the horizontal component projected by the first infrared light emitter T1L hits the skin etc. of the face of the driver DR and diffused. An image is taken based on the light. The light (dotted line) diffusely reflected upon the skin of the driver DR hits the first surface LD1 of the light beam splitter LD, and only the light component excluding the horizontal component is reflected and reaches the imaging device 20, and the light component of the horizontal component is The light passes from the first surface LD1 to the second surface LD2.

また、助手席の者の皮膚に当たって乱反射した光(一点鎖線)は、光束分割器LDの第2面LD2に当たり、水平成分を除く光成分は反射し、水平成分の光成分のみが第2面LD2から第1面LD1へ透過して撮像素子20に到達する。このようにして、撮像素子20は、自然光と第1赤外線発光器T1Lが投光した赤外光が運転者DRの皮膚で乱反射した光の内の水平成分を除く光成分と、自然光が助手席の者の皮膚で乱反射した光の内の水平成分の光成分とを受光し撮像する。   In addition, the light (dash-dotted line) that is diffusely reflected upon the skin of the passenger seat hits the second surface LD2 of the light beam splitter LD, the light component excluding the horizontal component is reflected, and only the light component of the horizontal component is reflected on the second surface LD2. To the first surface LD1 to reach the image sensor 20. In this manner, the image sensor 20 has natural light and a light component excluding the horizontal component of the light that the infrared light projected by the first infrared light emitter T1L is irregularly reflected on the skin of the driver DR, and the natural light is the passenger seat. The light component of the horizontal component of the light irregularly reflected by the person's skin is received and imaged.

なお、運転者DRが眼鏡を掛けている場合、第1偏光子T1Fを通った水平成分の光が眼鏡に当たって正反射する反射光は、皮膚の反射光とは異なり、水平成分の光が主となる。そうすると、眼鏡に当たって正反射する反射光は、第1面LD1から第2面LD2へ透過し、第1面LD1では反射しないので、撮像素子20に到達しない。通常、偏光せずに眼鏡に投光して正反射した部分を撮像すると高輝度で白飛びが生じてしまい、特に眼の状態を検出し難くなってしまう(図14(A))。しかし、本実施例のように、水平成分の光成分を投光し、水平成分を除く光成分を反射する光束分割器LDを介して撮像すると、白飛びを起こすような反射光は、光束分割器LDを通過してしまい撮像素子20に到達しないので、図14(B)に示すように、白飛びがない明瞭な画像を撮像することができる。これにより、運転者DRが眼鏡を掛けていても、眼の状態を検出することができる。   When the driver DR is wearing glasses, the reflected light that is specularly reflected when the light of the horizontal component that has passed through the first polarizer T1F hits the glasses is different from the reflected light of the skin, and mainly the light of the horizontal component. Become. Then, the reflected light that is specularly reflected by the spectacles is transmitted from the first surface LD1 to the second surface LD2 and is not reflected by the first surface LD1, and thus does not reach the image sensor 20. Usually, if a portion that is specularly reflected by being projected onto spectacles without being polarized is imaged, whiteout occurs with high brightness, and it becomes particularly difficult to detect the eye state (FIG. 14A). However, as in the present embodiment, when imaging is performed through the light beam splitter LD that projects the light component of the horizontal component and reflects the light component excluding the horizontal component, the reflected light that causes overexposure is divided into the light beams. Since it passes through the detector LD and does not reach the image sensor 20, it is possible to capture a clear image without whiteout as shown in FIG. Thereby, even if the driver DR is wearing glasses, the state of the eyes can be detected.

図10は、第3画像の撮像を示す。第3画像の撮像時には、第1赤外線発光器T1Lが消灯、第2赤外線発光器T2Lは点灯されており、撮像素子20は、車両Cの外部からの自然光が、第1領域A1にいる運転者DRと第2領域A2にいる助手席の者の顔の皮膚等に当たって乱反射した光と、第2赤外線発光器T2Lが投光した垂直成分の赤外光が助手席の者の顔の皮膚等に当たって乱反射した光とに基づいて撮像する。運転者DRの皮膚に当たって乱反射した光(点線)は、光束分割器LDの第1面LD1に当たり、水平成分を除く光成分のみが反射して撮像素子20に到達し、水平成分の光成分は、第1面LD1から第2面LD2へ透過する。   FIG. 10 shows the imaging of the third image. When the third image is captured, the first infrared light emitter T1L is turned off, the second infrared light emitter T2L is turned on, and the image sensor 20 is a driver in which natural light from the outside of the vehicle C is in the first area A1. DR and the light reflected diffusely on the face of the passenger in the second area A2 and the infrared light of the vertical component projected by the second infrared light emitter T2L hit the skin on the face of the passenger. Imaging is performed based on the irregularly reflected light. The light (dotted line) diffusely reflected upon the skin of the driver DR hits the first surface LD1 of the light beam splitter LD, and only the light component excluding the horizontal component is reflected and reaches the imaging device 20, and the light component of the horizontal component is The light passes from the first surface LD1 to the second surface LD2.

また、助手席の者の皮膚に当たって乱反射した光(一点鎖線)は、光束分割器LDの第2面LD2に当たり、水平成分を除く光成分は反射し、水平成分の光成分のみが第2面LD2から第1面LD1へ透過して撮像素子20に到達する。このようにして、撮像素子20は、自然光が運転者DRの皮膚で乱反射した光の内の水平成分を除く光成分と、自然光と第2赤外線発光器T2Lが投光した赤外光が助手席の者の皮膚で乱反射した光の内の水平成分の光成分とを受光し撮像する。   In addition, the light (dash-dotted line) that is diffusely reflected upon the skin of the passenger seat hits the second surface LD2 of the light beam splitter LD, the light component excluding the horizontal component is reflected, and only the light component of the horizontal component is reflected on the second surface LD2. To the first surface LD1 to reach the image sensor 20. In this manner, the image sensor 20 is configured to receive the light component excluding the horizontal component of the light in which the natural light is diffusely reflected on the skin of the driver DR, and the infrared light projected by the natural light and the second infrared light emitter T2L. The light component of the horizontal component of the light irregularly reflected by the person's skin is received and imaged.

また、助手席の者が眼鏡を掛けている場合、第2偏光子T2Fを通った垂直成分の光が眼鏡に当たって正反射する反射光は、皮膚の反射光とは異なり、垂直成分の光が主となる。そうすると、眼鏡に当たって正反射する反射光は、第2面LD2では反射し、第2面LD2から第1面LD1へ透過しないので、撮像素子20に到達しない。上記と同様に、垂直成分の光成分を投光し、水平成分を透過する光束分割器LDを介して撮像すると、白飛びを起こすような反射光は、光束分割器LDの第2面LD2で反射されてしまい撮像素子20に到達しないので、白飛びがない明瞭な画像を撮像することができる。   Further, when the passenger seats wearing glasses, the reflected light that is specularly reflected when the light of the vertical component that has passed through the second polarizer T2F hits the glasses is different from the reflected light of the skin. It becomes. Then, the reflected light that is specularly reflected by the spectacles is reflected by the second surface LD2 and does not pass from the second surface LD2 to the first surface LD1, and therefore does not reach the image sensor 20. In the same manner as described above, when imaging is performed through the light beam splitter LD that projects the light component of the vertical component and transmits the horizontal component, reflected light that causes whiteout is reflected on the second surface LD2 of the light beam splitter LD. Since it is reflected and does not reach the image sensor 20, it is possible to capture a clear image without whiteout.

図11〜図13を参照して、第1画像〜第3画像の画像処理について説明する。なお、本図は、運転席には運転者DRが座り、助手席には誰も居ない場合の例である。つまり、助手席側では座席が撮像されることになる。図11は、第1画像の画像処理を示す。図11(A)は、撮像素子20が光束分割器LDの第1面LD1で反射した水平成分を除く光成分に基づいて撮像した第1領域A1の運転席側の画像である。図11(B)は、撮像素子20が光束分割器LDの第2面LD2から第1面LD1へ透過した水平成分の光成分に基づいて撮像した第2領域A2の助手席側の画像である。いずれの画像も自然光なので、全体的に輝度の低い画像となる。撮像素子20は、この2つの画像を同時に受光するので、図11(C)に示すような2つの画像が重なった画像を撮像する。   Image processing of the first image to the third image will be described with reference to FIGS. This figure is an example in which the driver DR sits in the driver's seat and no one is in the passenger seat. That is, the seat is imaged on the passenger seat side. FIG. 11 shows image processing of the first image. FIG. 11A is an image on the driver's seat side of the first region A1 captured based on the light component except the horizontal component reflected by the image sensor 20 on the first surface LD1 of the light beam splitter LD. FIG. 11B is an image on the passenger seat side of the second region A2 that is imaged based on the horizontal light component transmitted from the second surface LD2 of the light beam splitter LD to the first surface LD1. . Since all the images are natural light, the overall image is low in luminance. Since the image sensor 20 receives the two images simultaneously, the image sensor 20 captures an image in which the two images overlap as shown in FIG.

図12は、第2画像の画像処理を示す。図12(A)は、第1投光部T1が投光した状態で、撮像素子20が光束分割器LDの第1面LD1で反射した水平成分を除く光成分に基づいて撮像した第1領域A1の運転席側の画像である。図12(B)は、自然光のみで、撮像素子20が光束分割器LDの第2面LD2から第1面LD1へ透過した水平成分の光成分に基づいて撮像した第2領域A2の助手席側の画像である。図12(A)の画像は、第1投光部T1が投光しているので、全体として輝度の高い画像となる。撮像素子20は、この2つの画像を同時に受光するので、図12(C)に示すような2つの画像が重なった画像を撮像する。図12(C)は、図11(C)に比べると、第1投光部T1が投光した状態で撮像している分、全体的に輝度が高くなる。   FIG. 12 shows image processing of the second image. FIG. 12A shows a first region in which the imaging device 20 captures an image based on a light component excluding a horizontal component reflected by the first surface LD1 of the light beam splitter LD in a state where the first light projecting unit T1 projects. It is an image on the driver's seat side of A1. FIG. 12B illustrates only the natural light, and the passenger side of the second region A2 that is imaged based on the horizontal light component transmitted from the second surface LD2 of the light beam splitter LD to the first surface LD1. It is an image. The image in FIG. 12A is an image with high brightness as a whole because the first light projecting unit T1 projects the light. Since the image sensor 20 receives the two images simultaneously, the image sensor 20 captures an image in which the two images overlap as shown in FIG. Compared to FIG. 11C, FIG. 12C has a higher overall brightness because the first light projecting unit T <b> 1 is imaging.

図13は、第1差分画像の生成を示す。図13(A)は、図11(C)で示した第1画像を示し、図13(B)は、図12(C)で示した第2画像を示す。第1画像と第2画像は、自然光の反射光を撮像している点で共通しているが、第2画像は、第1投光部T1が投光した赤外光の反射光を含んでいる点で、第1画像に比べて輝度が高く、差異がある。図13(C)は、この差異を際立たせるために、両画像に共通している自然光の反射光の部分は相殺した差分画像であり、第1投光部T1が投光した赤外光による撮像された画像である。   FIG. 13 shows the generation of the first difference image. FIG. 13 (A) shows the first image shown in FIG. 11 (C), and FIG. 13 (B) shows the second image shown in FIG. 12 (C). The first image and the second image are common in that the reflected light of natural light is imaged, but the second image includes the reflected light of the infrared light projected by the first light projecting unit T1. In that respect, the brightness is higher than that of the first image and there is a difference. FIG. 13C shows a difference image in which the reflected light portion of the natural light common to both images is canceled in order to make this difference stand out, and is based on the infrared light projected by the first light projecting unit T1. This is a captured image.

たとえば、図11(B)の助手席側の画像と図12(B)の助手席側の画像は、いずれも自然光の反射光を撮像した点で共通しているので、差分画像では消えてしまう。その結果、図13(C)の差分画像では、赤外光を投光した際に撮像した運転席側の画像が明瞭に現れる。このようにすることで、異なる2領域からの反射光の内必要な領域からの反射光に基づいた明瞭な画像を取得することができる。なお、第1画像と第3画像から生成される第2差分画像も同様である。   For example, the image on the passenger seat side in FIG. 11B and the image on the passenger seat side in FIG. 12B are the same in that the reflected light of natural light is imaged, and thus disappear in the difference image. . As a result, in the difference image of FIG. 13C, the driver's side image captured when infrared light is projected appears clearly. By doing in this way, a clear image based on the reflected light from a necessary area among the reflected lights from two different areas can be acquired. The same applies to the second difference image generated from the first image and the third image.

なお、本発明は、例示した実施例に限定するものではなく、特許請求の範囲の各項に記載された内容から逸脱しない範囲の構成による実施が可能である。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。   In addition, this invention is not limited to the illustrated Example, The implementation by the structure of the range which does not deviate from the content described in each item of a claim is possible. That is, although the present invention has been particularly illustrated and described with respect to particular embodiments, it should be understood that the present invention has been described in terms of quantity, quantity, and amount without departing from the scope and spirit of the present invention. In other detailed configurations, various modifications can be made by those skilled in the art.

100 顔画像処理装置
T1 第1投光部
T1L 第1赤外線発光器
T1F 第1偏光子
T2 第2投光部
T2L 第2赤外線発光器
T2F 第2偏光子
P1 第1光路
P2 第2光路
P2 第3光路
O1 第1光路入射口
O1F 第1可視光カットフィルタ
O2 第2光路入射口
O2F 第2可視光カットフィルタ
LD 光束分割器
LD1 第1面
LD2 第2面
20 撮像素子
21 レンズ
30 画像処理部
40 制御部
50 記憶部
60 外部出力部
70 電源部
80 遮光壁
DR 運転者
WL ハンドル
C 車両
A1 第1領域(運転席)
A2 第2領域(助手席)
100 face image processing device T1 first light projecting unit T1L first infrared light emitter T1F first polarizer T2 second light projecting unit T2L second infrared light emitter T2F second polarizer P1 first light path P2 second light path P2 third Optical path O1 First optical path entrance port O1F First visible light cut filter O2 Second optical path entrance port O2F Second visible light cut filter LD Beam splitter LD1 First surface LD2 Second surface 20 Imaging element 21 Lens 30 Image processing unit 40 Control 50 Storage unit 60 External output unit 70 Power supply unit 80 Light shielding wall DR Driver WL Handle C Vehicle A1 First area (driver's seat)
A2 Second area (passenger seat)

Claims (2)

第1方向の偏光成分の光を第1領域に投光する第1投光部と、
前記第1方向と直交する第2方向の偏光成分の光を第2領域に投光する第2投光部と、
前記第1領域の方向からの光を導く第1光路と、
前記第2領域の方向からの光を導く第2光路と、
第1面が前記第1光路に面し、第2面が前記第2光路に面するように配置され、前記第1方向の偏光成分を透過し、前記第2方向の偏光成分を反射する光束分割器と、
前記第1光路に導かれた光が前記第1面で反射した反射光と、前記第2光路に導かれた光が前記第2面から前記第1面へ透過した透過光とを導く第3光路と、
前記第3光路上に配置され、前記反射光と前記透過光を集光するレンズと、
前記レンズから光を受光する撮像素子と、
前記撮像素子の信号に基づいて、所定の画像処理を行う画像処理部と、
を備える、
画像処理装置。
A first light projecting unit that projects light of a polarization component in the first direction onto the first region;
A second light projecting unit that projects light of a polarization component in a second direction orthogonal to the first direction onto a second region;
A first optical path for guiding light from the direction of the first region;
A second optical path for guiding light from the direction of the second region;
A light beam that is disposed so that the first surface faces the first optical path and the second surface faces the second optical path, transmits the polarization component in the first direction, and reflects the polarization component in the second direction. A divider,
A third light guides the reflected light reflected on the first surface by the light guided to the first optical path and the transmitted light transmitted from the second surface to the first surface by the light guided to the second optical path. The optical path,
A lens disposed on the third optical path and collecting the reflected light and the transmitted light;
An image sensor for receiving light from the lens;
An image processing unit that performs predetermined image processing based on a signal of the image sensor;
Comprising
Image processing device.
前記第1投光部と前記第2投光部の消灯/点灯、前記撮像素子の撮像、および前記画像処理部の画像処理を制御する制御部と、
前記撮像素子により撮像した画像を記憶する記憶部と、
をさらに備え、
前記制御部は、
前記第1投光部と前記第2投光部を消灯し、前記第1領域と前記第2領域を前記撮像素子により第1画像として撮像すると共に前記記憶部に前記第1画像を記憶し、
前記第1投光部と前記第2投光部の内一方を点灯し、他方を消灯し、前記第1領域と前記第2領域を前記撮像素子により第2画像として撮像すると共に前記記憶部に前記第2画像を記憶し、
前記第1投光部と前記第2投光部の内の前記一方を消灯し、前記他方を点灯し、前記第1領域と前記第2領域を前記撮像素子により第3画像として撮像すると共に前記記憶部に前記第3画像を記憶し、
前記第1画像、前記第2画像、および前記第3画像が前記記憶部に記憶された場合に前記画像処理部に画像処理を指示し、
前記画像処理の指示を受けた前記画像処理部は、
前記第1画像と前記第2画像の差分画像を第1差分画像として生成し、
前記第1画像と前記第3画像の差分画像を第2差分画像として生成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
A controller that controls turning off / lighting of the first light projecting unit and the second light projecting unit, imaging of the image sensor, and image processing of the image processing unit;
A storage unit for storing an image captured by the image sensor;
Further comprising
The controller is
The first light projecting unit and the second light projecting unit are turned off, the first area and the second area are imaged as a first image by the image sensor, and the first image is stored in the storage unit,
One of the first light projecting unit and the second light projecting unit is turned on, the other is turned off, and the first area and the second area are imaged as a second image by the imaging device and stored in the storage unit. Storing the second image;
The one of the first light projecting unit and the second light projecting unit is turned off, the other is turned on, and the first area and the second area are imaged as a third image by the imaging element, and Storing the third image in a storage unit;
Instructing the image processing unit to perform image processing when the first image, the second image, and the third image are stored in the storage unit;
Upon receiving the image processing instruction, the image processing unit
Generating a difference image between the first image and the second image as a first difference image;
Generating a difference image between the first image and the third image as a second difference image;
The image processing apparatus according to claim 1.
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