JP3743420B2

JP3743420B2 - 車両用乗員検出装置

Info

Publication number: JP3743420B2
Application number: JP2002346263A
Authority: JP
Inventors: 康弘福山; 正樹廣田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: JP2004177349A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両内の乗員の有無を検出する乗員検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両内の乗員の有無を検出する乗員検出装置として、例えば、特開平１１−２９５４４０号公報（以下、特許文献１という）に記載されたものが知られている。
【０００３】
該特許文献１では、車室内に設定された赤外線エリアセンサによって、所定の検出対象領域の温度分布を検出し、この検出結果に基づいて熱画像データを作成する。そして、乗員が乗車または降車動作を実行したことが検出された際に、熱画像データを取得することにより乗員の有無及び位置を判断する。
【０００４】
赤外線エリアセンサは、車両のドアが開放された場合に、車外の温度分布を取得可能な方向に向けて取付けられているので、車両のドアが開放されたときには、乗員の背景が、車外の環境温度となるので、乗員と環境温度との区別が付け易くなり、乗員を確実に識別することができる。
【０００５】
また、乗員が車室内で移動するような場合は、乗員の移動により温度変化を生じることから、乗員を判断することはできる。しかし、背景と乗員との温度差が小さいときは、単位時間当りの温度変化は小さく、熱画像に基づく乗員の判断が難しくなる場合があり得る。このような場合には、乗員を判断のために要する時間を長く設定することにより、大きな温度変化が生じるいくつかの熱画像を取得し、異なる経過時間にて取得されたいくつかの熱画像の温度変化に基づいて乗員の有無を判断する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２９５４４０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された乗員検出装置では、乗員の乗車または降車動作において車両のドアが開放された場合に、赤外線エリアセンサによって車外の温度分布を取得し、この温度分布に基づいて乗員の有無を識別するので、走行中、即ち、ドアを開放することができない状況下では、背景と乗員との区別が困難となり、この場合の背景と乗員の分離法がない。
【０００８】
また、乗員が車室内で移動した場合には、大きな熱変化が生じる熱画像を取得するために長時間を要するので、乗員位置検出の即時性に欠けるという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、迅速且つ高精度に乗員の有無を検出することができる車両用乗員検出装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、車両に搭乗した乗員を検出する乗員検出装置において、乗員着座位置と車両が有するのウィンドウとが取得範囲となるように設置され、車室内の熱画像データを取得する熱画像取得手段と、前記熱画像取得手段より得られる熱画像データから、温度変化の境界を検出する境界検出手段と、前記境界検出手段の検出結果と人間の温度分布情報とに基づいて、乗員の有無を判断する乗員有無判断手段と、前記ウィンドウの温度を変更する背景温度変更手段と、を有し、前記背景温度変更手段は、前記境界検出手段の検出結果より、温度差による乗員と背景との区別ができない場合に、前記ウィンドウの温度を変更することを特徴とする。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、比較的表面の均一なウィンドウを背景とすることで、乗員の検出を容易に行うことができ、乗員と背景の区別が付かない場合であってもウィンドウの温度を変更することができるので、乗員と背景との境界を確実に検出することができ、高精度な乗員検出が可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両用乗員検出装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、該車両用乗員検出装置６は、赤外線カメラ（熱画像取得手段）１と、コントローラ２と、デフォッガ３と、エアコン４と、外気導入手段５と、を備えている。
【００１３】
コントローラ２は、赤外線カメラ１により取得された熱画像データを処理して、乗員の境界検出をすると共に、乗員の有無を判断し、乗員位置を検出する。境界検出が不可能な場合は、背景温度を変更するために、デフォッガ３、エアコン４、或いは外気導入手段５を制御する。
【００１４】
図２は、赤外線カメラ１の取り付け位置を示す説明図である。赤外線カメラ１は、その撮像範囲に乗員１１が入り、且つ、比較的表面が均一なウィンドウ１２が乗員１１の背景となる位置に取り付けられる。
【００１５】
図３は、本実施形態に係る車両用乗員検出装置６を機能的に示すブロック図であり、図３と前述した図１の構成とを対比させると、赤外線カメラ１が熱画像取得手段２１であり、コントローラ２が有するマイクロコンピュータ（図示省略）が実行するプログラムが境界検出手段２２、乗員有無判断手段２３、及び乗員位置検出手段２４であり、デフォッガ３、エアコン４、外気導入手段５が、背景温度変更手段２５（第１の温度変更手段２５１、第２の温度変更手段２５２）にそれぞれ対応する。
【００１６】
境界検出手段２２は、赤外線カメラ１で撮像された画像から、乗員と背景との境界を検出する。乗員有無判断手段２３は、乗員と背景との境界を検出することができたかどうかの結果に基づいて、乗員の有無を判断する。また、乗員位置検出手段２４は、乗員の位置、及び乗員の顔位置を検出する。
【００１７】
次に、本実施形態に係る車両用乗員検出装置６の動作を、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００１８】
まず、ステップＳ１において、乗員顔位置検出に必要なパラメータを初期設定する。
【００１９】
次に、ステップＳ２において、赤外線カメラ１より車室内の熱画像データを取得して処理領域に取り込む。図５は、この処理で取得される熱画像データの一例を示す説明図である。同図では、一人の乗員１１が一枚の画像に写されているが、赤外線カメラ１の画像一枚に複数の乗員１１が写るようにしても良い。本実施形態では、一台の赤外線カメラ１で乗員１１を一人写す場合について述べる。
【００２０】
次いで、図４のステップＳ３では、取得した熱画像データの中から、乗員の境界を検出する処理を行う。赤外線カメラ１より取得された熱画像データにおいて、例えば図５、図６に示すように、乗員１１に対し、背景となるウィンドウ１２の温度が低い場合（図５の場合）、或いは高い場合（図６の場合）には、乗員１１と背景であるウィンドウ１２との境界検出は可能である（ステップＳ４でＹＥＳ）。
【００２１】
一方、図７に示すように、乗員１１とその背景であるウィンドウ１２の温度が近接し、それらの分布に明確な差がない熱画像データでは、境界検出不可となる（ステップＳ４でＮＯ）。
【００２２】
そして、境界検出不可（ステップＳ４でＮＯ）と判定されると、ステップＳ５に進み、背景であるウィンドウ１２の温度を変更する処理を行い、乗員１１と、ウィンドウ１２との温度差を大きくして、乗員１１が検出可能となるようにする。
【００２３】
この際、背景温度の変更には、デフォッガ３、エアコン４、外気導入手段５を適宜使う。また、境界検出不可の状態が暫く続くと、その間、背景温度が上がり続けたり、下がり続けたりする場合があり、車室内の温度を大きく変化させることがある。このような場合には、例えば、乗員１１の温度（体温）を３６℃と仮定して、その温度から±５℃というようなリミッタを設定することにより、過剰な温度上昇や温度低下を防ぐことができる。
【００２４】
背景温度の変更によって、背景温度が上昇、または下降しているときに、背景温度が乗員１１の温度と一致すると、図７に示すように、乗員１１とウィンドウ１２の温度が同一となった熱画像が取得されることとなり、乗員１１の境界検出が不可能な状態が一時的に発生する。
【００２５】
そこで、背景温度が乗員１１の温度と一致する場合には、図８に示すように、背景に２つの異なる温度分布領域を設定することにより、乗員１１の境界検出不可能な状態となることを防ぐことができる。背景に２つの異なる温度分布領域を存在させる操作は、デフォッガ３とエアコン４の組み合わせや、エアコン４の暖房と冷房の組み合わせというように、２種の温度調整機構を用いて行うことができる。
【００２６】
また、デフォッガ３への通電時間を調整して、ウィンドウ１２（この場合は、リアウィンドウ）に温度の高い領域と温度の低い領域を作ってもよいし、図９〜図１１に示すように、デフォッガ３を２系統に分割し、２つの異なる温度分布領域を交互、上下、左右に作ってもよい。
【００２７】
つまり、図９の例では、デフォッガ３は、第１の温度変更手段２５１により温度変更が可能な第１の領域１２１、第２の温度変更手段２５２により温度変更が可能な第２の領域１２２の２系統に分岐され、各領域１２１，１２２は、交互に配置される。そして、例えば第１の領域１２１を高温部、第２の領域１２２を低温部とすることにより、ウィンド１２の温度、即ち、乗員１１の背景温度を縞状に設定することができる。
【００２８】
また、図１０の例では、ウィンドウ１２を上下に２分割し、上側を高温部、下側を低温部としており、このような設定においても、背景温度を変化させることができる。
【００２９】
更に、図１１の例では、ウィンドウ１２を左右に２分割し、右側を高温部、左側を低温部としており、このような設定においても、背景温度を変化させることができる。
【００３０】
そして、例えば、乗員１１の背景がリアウィンドウとなる位置に赤外線カメラ１が設置されている場合において、リアデフォッガによる背景温度変更によって乗員の境界検出が図６に示す、乗員１１の温度より背景温度が高く、境界検出が可能な状態となっているとする。
【００３１】
ここで、乗員１１が車室内の快適性の為、エアコン４を用いて車室内温度を下げることを考えると、境界検出可能な状態を維持するために、乗員１１の温度より背景を高温に保ち続けることは、乗員１１の快適性および経済性を損なう恐れがある。
【００３２】
このような場合、図６の乗員１１より背景温度が高い状態から、まず図８の２つの異なる温度分布領域を背景に作り、最後に図５の乗員１１より背景温度が低い状態になるようにする。この一連の動作によって、乗員１１の快適性と経済性を損なうことなく、常に乗員１１の境界検出が可能な状態を維持することができる。
【００３３】
また、図９に示したようにリアデフォッガが２系統となっているなら、同図の符号１２２に示す領域のデフォッガを通電させ、符号１２１に示す領域のデフォッガの通電を止めておく。すると、通電されない部分はエアコンによる冷気の影響によって冷却され、図８に示すように乗員１１の温度より高い領域と低い領域の二つの異なる温度領域が存在するようになる。この過程で、第１の領域１２１が乗員１１と等しい温度となる時点が存在する。
【００３４】
しかし、第２の領域１２２の温度分布によって、乗員１１の境界を検出することができる。その後、第２の領域１２２のデフォッガの通電を止めることで、領域１２２側もエアコンの冷気によって冷却され、最終的に図５に示すように、乗員１１の境界検出が可能な、乗員１１より背景温度が低い状態とすることができる。
【００３５】
また、サイドウィンドウのようにデフォッガ３を有しないウィンドウの場合であれば、例えば、エアコン４の冷暖房や外気導入手段５によって、２つの異なる温度分布領域を作ってもよい。
【００３６】
図４のステップＳ４で、境界検出可能と判断される場合は（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ６にて、境界検出の結果と人の温度分布情報に基づいて、乗員の有無を判断する。乗員でないと判断される場合は（ステップＳ７でＮＯ）、その境界が乗員でないという情報を保持して、ステップＳ２へと戻る。乗員であると判断される場合は（ステップＳ７でＹＥＳ）、ステップＳ８で乗員１１の顔の位置を検出し、次処理のためステップＳ２に戻る。これら一連の動作で、乗員１１の顔位置を検出することが可能である。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３８】
図１２は、第２の実施形態に係る車両用乗員検出装置の構成を示すブロック図であり、図３に示した構成と比較し、温度近接推定手段２６を追加した点で相違している。
【００３９】
この温度近接推定手段２６は、コントローラ２内の図示しないマイクロコンピュータによって実行されるプログラムである。なお、その他の構成は、図３に示したものと同様であるので、その構成説明を省略する。
【００４０】
以下、図１３に示すフローチャートを参照しながら、第２の実施形態の動作について説明する。同図に示すステップＳ８までの動作は、図４に示した第１の実施形態と同一であるので、その説明を省略する。
【００４１】
ステップＳ８で乗員１１の顔位置を検出した後、ステップＳ９にて、温度近接推定を行う。乗員１１と背景であるウィンドウ１２の温度が近接していると判断される場合は（ステップＳ１０でＹＥＳ）、ステップＳ１１で背景温度を変更し、次の処理のためステップＳ２へ戻る。一方、乗員１１と背景であるウィンドウ１２の温度が近接していると判断されない場合は（ステップＳ１０でＮＯ）は、ステップＳ１１の処理を行わず、次の処理のためステップＳ２に戻る。
【００４２】
この温度近接推定と背景温度変更によって、乗員１１の境界検出不可となる以前に、背景であるウィンドウ１２の温度を変更するので、乗員の検出が不可能になる状態になることを未然に防ぐことがでる。その結果、一度位置検出できた乗員を見失うことがなくなり、乗員位置検出の即時性を確保することができる。
【００４３】
このようにして、本実施形態においては、比較的表面の均一なウィンドウ１２が乗員１１の背景となるように赤外線カメラ１を設置することによって、乗員１１の検出を容易にすることができる。また、乗員１１と背景であるウィンドウ１２との温度が近接し境界検出不可の場合は、背景温度を変更することによって、乗員１１の境界検出、乗員有無判断、乗員位置検出を確実に行うことができる。
【００４４】
そして、背景であるウィンドウ１２の温度変更を行う際に、背景温度が乗員１１と同じ温度を通過する場合であっても、背景に２つの異なる温度分布領域を作り出せるので、常に境界検出が可能である。
【００４５】
更に、乗員位置検出後、乗員１１の境界検出が不可能となる前に、背景であるウィンドウ１２の温度を変更することで、乗員の検出が不可能となる状態を未然に防ぐことができ、これによって乗員位置検出の即時性を確保することができる。更に、乗員の位置に基づいて、該乗員の顔位置を検出することができる。
【００４６】
よって、本実施形態によれば、車両の停車時においても走行時においても、乗員位置検出が可能であるので、例えば、エアバッグ制御のために必要とされる位置検出の即時性や信頼性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車両用乗員検出装置のシステム構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る車両用乗員検出装置の、赤外線カメラの設置の例を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る車両用乗員検出装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係る車両用乗員検出装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】乗員の温度よりも背景温度の方が低く、乗員の境界検出が可能な場合の温度分布の例を示す説明図である。
【図６】乗員の温度よりも背景温度の方が高く、乗員の境界検出が可能な場合の温度分布の例を示す説明図である。
【図７】乗員の温度と背景温度が近接し、乗員の境界検出が不可能な場合の温度分布の例を示す説明図である。
【図８】背景に２つの異なる温度分布領域が存在し、乗員の境界検出が可能な場合の温度分布の例を示す説明図である。
【図９】背景に２つの異なる温度分布領域を交互に作り出すための、デフォッガ構造の例を示す説明図である。
【図１０】背景に２つの異なる温度分布領域を上下に作り出すための、デフォッガ構造の例を示す説明図である。
【図１１】背景に２つの異なる温度分布領域を左右に作り出すための、デフォッガ構造の例を示す説明図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る車両用乗員検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】第２の実施形態に係る車両用乗員検出装置の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１赤外線カメラ
２マイクロコンピュータ
３デフォッガ
４エアコン
５外気導入手段
６車両用乗員検出装置
１１乗員
１２ウィンドウ
１２１第１の領域
１２２第２の領域
２１熱画像取得手段
２２境界検出手段
２３乗員有無判断手段
２４乗員位置検出手段
２５背景温度変更手段
２５１第１の温度変更手段
２５２第２の温度変更手段
２６温度近接推定手段

Claims

車両に搭乗した乗員を検出する乗員検出装置において、
乗員着座位置と車両が有するのウィンドウとが取得範囲となるように設置され、車室内の熱画像データを取得する熱画像取得手段と、
前記熱画像取得手段より得られる熱画像データから、温度変化の境界を検出する境界検出手段と、
前記境界検出手段の検出結果と人間の温度分布情報とに基づいて、乗員の有無を判断する乗員有無判断手段と、
前記ウィンドウの温度を変更する背景温度変更手段と、
を有し、
前記背景温度変更手段は、前記境界検出手段の検出結果より、温度差による乗員と背景との区別ができない場合に、前記ウィンドウの温度を変更することを特徴とする車両用乗員検出装置。
前記背景温度変更手段は、第１の温度変更手段、及び第２の温度変更手段を備え、前記第１の温度変更手段、及び第２の温度変更手段を、前記ウィンドウの上下２分割、左右２分割、或いは交互に配置したことを特徴とする請求項１に記載の車両用乗員検出装置。
前記乗員と前記ウィンドウの温度の区別がつかなくなることを予測する温度近接推定手段を備え、当該温度近接推定手段により乗員とウィンドの温度区別がつかなくなることが予測された際には、事前に前記背景温度変更手段により前記ウィンドウの温度を変更することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両用乗員検出装置。
前記乗員有無判断手段にて乗員の存在が検出された際に、前記熱画像データに基づいて、当該乗員の顔の位置を検出する顔位置検出手段を具備したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両用乗員検出装置。
前記熱画像取得手段は、赤外線センサであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車両用乗員検出装置。