JPH1143009A - Vehicle optical recognizing and monitoring system making use of pattern recognition - Google Patents
Vehicle optical recognizing and monitoring system making use of pattern recognitionInfo
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- JPH1143009A JPH1143009A JP8202848A JP20284896A JPH1143009A JP H1143009 A JPH1143009 A JP H1143009A JP 8202848 A JP8202848 A JP 8202848A JP 20284896 A JP20284896 A JP 20284896A JP H1143009 A JPH1143009 A JP H1143009A
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- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
- B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
- B60R21/015—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting the presence or position of passengers, passenger seats or child seats, and the related safety parameters therefor, e.g. speed or timing of airbag inflation in relation to occupant position or seat belt use
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Air Bags (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Description
【0001】関連出願の相互参照 本出願は、1992年5月5日出願の米国特許出願第0
7/878,571号(現在放棄)、ならびに1993
年3月31日出願の系属中の米国特許出願第08/04
0,978号、1994年5月23日出願の系属中の米
国特許出願第08/247,760号および1994年
5月9日出願の系属中の米国特許出願第08/239,
978号の一部継続出願であり、最後の3つを参照文献
としてここに援用する。CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS [0001]
7 / 878,571 (currently abandoned), and 1993
U.S. Patent Application Serial No. 08/04, filed March 31, 2016
No. 0,978, U.S. patent application Ser. No. 08 / 247,760, filed May 23, 1994, and U.S. patent application Ser.
No. 978, which is a continuation-in-part application, the last three being incorporated herein by reference.
【0002】[0002]
【発明の属する技術分野】本発明は、パターン認識を利
用した車両用光学式確認および監視システムに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical confirmation and monitoring system for vehicles using pattern recognition.
【0003】[0003]
1.所定位置に座っていない乗員および背面式子供用シ
ートに関する先行技術 エアバッグによって何千という人命が救われている一方
で、エアバッグの展開によって多くの人が負傷し、ある
ものは重傷を負っている。したがってこの点における大
幅な改善が望まれている。参照文献である系属中の米国
特許出願第08/040,978号および第08/23
9,978号で詳細を議論しているように、車両乗員は
種々の理由によってエアバッグが展開する前にエアバッ
グにあまりにも接近しすぎており、そのためエアバッグ
の展開により重傷を負ったり、死亡したりすることがあ
る。また、右前部助手席に置かれる背面式(後ろ向き)
子供用シートの子供は、もし助手席エアバッグが展開し
た場合激しい損傷を受ける危険性がある。これらの理由
と、1993年にカナダで行われたシートベルトに関す
る国際会議(International Conference on Seatbelts
and Airbags )においてディー・エス・ブリード(Bree
d, D. S.)により提示された“エアバッグはどのように
働くか (How Airbags Work) ”によって初めて発表され
たように、乗員の位置の検出および背面式子供用シート
の検知が必要とされている。1. Prior Art Regarding Occupants Not Sitting in Place and Back Seats for Children While airbags have saved thousands of lives, deployment of airbags has injured many, some seriously injured. I have. Therefore, a significant improvement in this regard is desired. REFERENCES U.S. Patent Application Ser.
As discussed in detail in US Pat. No. 9,978, vehicle occupants may be too close to the airbag before the airbag deploys for various reasons, resulting in serious injury from the deployment of the airbag, Or death. In addition, the rear type (rear-facing) placed in the right front passenger seat
Children in child seats are at risk of severe damage if the passenger airbag is deployed. For these reasons and the 1993 International Conference on Seatbelts in Canada,
and Airbags)
d, DS) requires the detection of the occupant position and the detection of the rear child seat, as first announced by "How Airbags Work" presented by .
【0004】もともとこれらのシステムは、現在のエア
バッグシステムに関連した、所定位置に座っていない乗
員および背面式子供用シートの問題点を解決し、前部座
席に人がいないときに不必要なエアバッグの展開を防止
するためのものである。しかしながら、現在、車両衝突
時に後部座席の乗員を保護し、側面衝撃を受けたときに
すべての乗員を保護するためのエアバッグの開発が進め
られている。したがって乗員の存在を検知し、乗員が所
定位置から移動しているかどうかを判別し、また後部座
席に背面式子供用シートが存在するかどうかを確認する
システムが必要となろう。将来の自動車は、後部座席乗
員の保護と側面衝撃からの保護が追求されていることか
ら、8個ないしそれ以上のエアバッグが取り付けられる
ことになるものと考えられている。不必要なエアバッグ
の展開による混乱と予想される危害を排除するというこ
とに加えて、もし事故の場合に不必要にすべてのエアバ
ッグが展開するとなると、これらエアバッグの取替費用
は過大なものとなる。[0004] Originally, these systems solve the problems of unoccupied occupants and back seats associated with current airbag systems, and are unnecessary when there are no people in the front seats. This is for preventing the deployment of the airbag. However, at present, development of an airbag for protecting a rear seat occupant in the event of a vehicle collision and protecting all occupants in the event of a side impact is being pursued. Therefore, a system that detects the presence of an occupant, determines whether or not the occupant has moved from a predetermined position, and confirms whether or not a rear-type child seat is present in the rear seat will be needed. It is believed that future vehicles will be equipped with eight or more airbags due to the pursuit of protection for rear seat occupants and protection from side impacts. In addition to eliminating confusion and possible harm from unnecessary airbag deployment, the cost of replacing these airbags would be excessive if all airbags were unnecessarily deployed in the event of an accident. It will be.
【0005】現在、乗員の大きさと位置、ならびに事故
の程度を考慮にいれてエアバッグに流入するガス量を調
節するインフレーターがある。米国特許出願第08/2
39,978号で議論されている車両の確認および監視
システム(VIMS)は、車両の乗員または背面式子供
用シートの存在および位置に応じて、インフレーターを
コントロールするものである。本発明はそのようなVI
MSシステムの改良であり、訓練されたニューラルネッ
トワーク式パターン認識システムと組み合わせた1つま
たはそれ以上のCCDアレイ(電荷結合素子アレイ)と
照明源を含む先進の光学システムを使用するものであ
る。At present, there is an inflator for adjusting the amount of gas flowing into an airbag in consideration of the size and position of an occupant and the degree of an accident. US Patent Application 08/2
A vehicle identification and monitoring system (VIMS), discussed in 39,978, controls an inflator depending on the presence and location of a vehicle occupant or rear-facing child seat. The present invention relates to such a VI
An improvement to the MS system, which uses an advanced optical system including one or more CCD arrays (charge coupled device arrays) and illumination sources in combination with a trained neural network based pattern recognition system.
【0006】乗員の所定位置から動いていることを検出
するセンサの必要性については他の人がすでに指摘して
おり、車両乗員の位置を確認するいくつかの方法がすで
に米国特許に開示されている。しかしながらこれらのシ
ステムには、いずれも重大な限界がある。例えば、ホワ
イト(White )ら(米国特許第5,071,160号)
においては、単一の音響センサ・検知器が開示されてお
り、図示されているようにそれがハンドルより低い位置
に装着されている。ホワイトらは、乗員の一人がラジオ
のコントロールつまみを調節する場合にそれらのセンサ
が誤作動し、エアバッグが間違って展開することがあり
得ることを正しく認識しており、したがってそのような
センサを複数個使用することを勧めている。Others have already pointed out the need for a sensor to detect that the occupant is moving from a predetermined position, and several methods for ascertaining the position of a vehicle occupant have already been disclosed in US patents. I have. However, each of these systems has significant limitations. For example, White et al. (U.S. Pat. No. 5,071,160)
Discloses a single acoustic sensor / detector, which is mounted below the handle as shown. White et al. Correctly recognize that if one of the occupants adjusts the control knob on the radio, those sensors could malfunction and the airbag could be deployed incorrectly, thus eliminating such sensors. We recommend using more than one.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】マテス(Mattes)ら
(米国特許第5,118,134号)は乗員の位置の変
化を測定する方法として、超音波、能動的または受動的
赤外線および超短波レーダセンサ、ならびにエレクトリ
ックアイ(電気の眼)などの種々の方法を開示してい
る。彼らがこれらのセンサ類を使用するのは、衝突時の
乗員の位置の変化を測定し、それらの情報から衝突の程
度を知り、そしてエアバッグを展開させるか否かを決定
するためである。したがって彼らは乗員の動きを、衝突
センサとして使用しているわけである。参照文献として
挙げた特許出願で開示しているような、乗員が所定位置
から動いた状態を検出することおよび乗員の監視につい
ての他の特徴についてはなんら言及していない。乗員の
位置を測定するために能動または受動的赤外線をどのよ
うに使用するかについてマテスらがまったく触れていな
いことも不思議である。参照文献として挙げた特許出願
で指摘されているように、受動的赤外線に基づく乗員位
置の直接測定はおそらく不可能であり、高価なGaAs
赤外線レーザの変調を必要とする能動的赤外線も、ごく
最近になるまで非常に難しくかつ高価なものであった。
これらの問題点についてはまったく言及されていないこ
とから、マテスらが考えた使用方法は、乗員が長手方向
に間隔を置いて並べられた複数のセンサを通過するとき
に間接的に乗員の位置を測定するエレクトリックアイの
概念に類似したものであろう。Mattes et al. (U.S. Pat. No. 5,118,134) disclose ultrasonic, active or passive infrared and ultrashort wave radar sensors as a method of measuring changes in occupant position. And various methods, such as an electric eye. They use these sensors to measure changes in the position of the occupant during a crash, to determine the extent of the crash from that information, and to determine whether to deploy the airbag. Therefore, they use the occupant's movement as a collision sensor. No mention is made of any other features relating to detecting the occupant's movement from a predetermined position and monitoring the occupant, as disclosed in the patent application cited by reference. It is also strange that Matthes et al. Did not mention at all how to use active or passive infrared to determine the position of the occupant. As pointed out in the referenced patent application, direct measurement of occupant position based on passive infrared is probably not possible, and expensive GaAs
Active infrared, which requires modulation of an infrared laser, has also been very difficult and expensive until very recently.
Since none of these issues were mentioned, the method of use considered by Matthes et al. Was to indirectly determine the position of the occupant when passing through a plurality of longitudinally spaced sensors. It would be similar to the concept of an electric eye to measure.
【0008】乗員が所定位置から動いたことを検出する
センサの目的は、重傷につながる可能性があるのは頭ま
たは胸と展開するエアバッグとの衝撃であることから、
エアバッグに対する乗員の頭および/または胸の相対的
な位置を測定することにある。ホワイトらおよびマテス
らはともに、それらのセンサをダッシュボードの上また
はハンドルの下部のような乗員の前方に装着するという
低い装着場所だけを開示している。そのような低い装着
場所はいずれも、特に乗員の手、腕および脚の位置によ
る検出誤認を引き起こしやすい。この場合、少なくとも
3つ、好ましくはそれ以上のそうしたセンサおよび検知
器と適切な論理回路、例えば、運転者の腕が2つのセン
サに最も近い物体となるような場合などに、いくつかの
センサの読み取り値が互いに一致しないような時には、
それらの読み取り値を無視するような論理回路、を必要
とするであろう。[0008] The purpose of a sensor that detects when an occupant has moved from a predetermined position is that the impact between the head or chest and the deploying airbag can cause serious injury,
It consists in measuring the position of the occupant's head and / or chest relative to the airbag. Both White et al. And Mattes et al. Disclose only low mounting locations where the sensors are mounted in front of the occupant, such as on a dashboard or under a steering wheel. All such low mounting locations are prone to false detections, especially due to the position of the occupant's hands, arms and legs. In this case, at least three, and preferably more, of such sensors and detectors and appropriate logic circuits, for example, some of the sensors, such as when the driver's arm is the closest object to the two sensors. When the readings don't match each other,
You would need logic to ignore those readings.
【0009】また、ホワイトらは、乗員がラジオのつま
みを調節するような場合における乗員の一人の手の速度
と他の乗員の手の速度を区別するためにエラー訂正回路
を使用することを開示しているが、回路は定義されてお
らず、図示もされていない。ホワイトらが開示した形式
の3つの超音波センサは、ある場合には、それらを区別
することができるものであろう。つまり、もしそれらセ
ンサの2つが乗員が動いていないことを示し、3つ目の
センサが乗員が動いていることを示す場合には区別でき
るであろう。しかしながらそのような組み合わせでは、
手と腕の両方が超音波発信器の通過路にあって、乗員の
頭または胸のほとんどを遮蔽するような位置にある場合
には、乗員を区別することはできない。乗員の大きさや
運転位置は極端に変わるものであるので、乗員が極端な
位置に動いたことによって邪魔されることなく乗員を測
定するための良好な視野が保証されない場合には、ニュ
ーラルネットワークのような訓練されたパターン認識シ
ステムが要求される。Also disclose the use of an error correction circuit to distinguish between the speed of one occupant's hand and the speed of another occupant's hand when the occupant adjusts the radio knob. However, the circuit is not defined and is not shown. Three ultrasonic sensors of the type disclosed by White et al. Would be able to distinguish them in some cases. That is, if two of the sensors indicate that the occupant is not moving, and the third sensor indicates that the occupant is moving, it will be possible to distinguish. However, in such a combination,
If both hands and arms are in the path of the ultrasound transmitter and are in a position that shields most of the occupant's head or chest, the occupant cannot be distinguished. The size and operating position of the occupant can vary dramatically, so if the occupant moves to an extreme position and does not guarantee a good view of the occupant without being disturbed, a neural network can be used. A well-trained pattern recognition system is required.
【0010】フジタ(Fujita)らは米国特許第5,07
4,583号において、乗員の位置を測定する別の方法
を説明しているが、しかしその方法では、乗員が所定位
置から動いた場合にはエアバッグの展開を阻止するため
にその測定情報を利用していない。実際のところフジタ
の特許によれば、乗員がエアバッグに近づくほど、エア
バッグの展開速度は早くなり、それによって乗員を負傷
させる可能性が高くなるのである。フジタらは乗員を直
接測定するのではなく、座席の位置と座席に対する乗員
の高さ方向の大きさの測定値から乗員の位置を間接的に
求めている。この乗員の高さは、乗員の真上に装着され
た超音波変位センサを使用して求められる。[0010] Fujita et al. In US Pat.
U.S. Pat. No. 4,583 describes another method of measuring the position of an occupant, but in that method, if the occupant moves out of position, the measurement information is used to prevent the deployment of the airbag. Not used. In fact, according to the Fujita patent, the closer the occupant is to the airbag, the faster the airbag deploys, thereby increasing the likelihood of injury to the occupant. Fujita et al. Do not directly measure the occupant, but indirectly determine the position of the occupant from the measured position of the seat and the height of the occupant with respect to the seat. The height of the occupant is determined using an ultrasonic displacement sensor mounted just above the occupant.
【0011】上で議論したように、本明細書に記載の光
学システムは、参照文献として挙げた系属中の米国特許
出願第08/239,978号に記述されているような
衝突前の感知、インテリジェント前照灯調節システムお
よびブラインドスポット(盲点)監視装置のような、車
室の内部および外部で使用されるその他の多くの検出ア
プリケーションに適用できる。[0011] As discussed above, the optical system described herein employs pre-impact sensing as described in US patent application Ser. Applicable to many other detection applications used inside and outside the cabin, such as intelligent headlight adjustment systems and blind spot (blind spot) monitoring devices.
【0012】2. 定義 パターン認識の利用が本発明ならびに参照文献として挙
げた特許出願の中心をなすものである。先行技術にはど
こにも、ニューラルネットワークの利用で例示されるよ
うな訓練に基づくパターン認識を、車の内外の環境を監
視するために利用することについて言及されていない。
本明細書中での“パターン認識”という語は、物体がど
の分類に属するものであるかを決定するために、物体か
ら発せられかまたは物体との相互作用によって変調され
た信号を処理するシステムを意味する。そのようなシス
テムは、物体がある特定の分類の一員であるか否かを判
断するか、あるいは物体を複数の分類を含む分類グルー
プの中の特定の分類に当てはめるようにするか、または
分類グループの中の何れの分類にも該当しないものであ
ることを判別するだけである。処理された信号は通常、
音または電磁放射に感応する変換器から出力される電気
信号であり、もし電磁の場合には可視光、赤外光、紫外
光またはレーダのいずれかとすることもできる。ここで
使用されている訓練可能または訓練されたパターン認識
システムとは、そのシステムを種々の例に適用すことに
よって、各種のパターンを教えこまれたパターン認識シ
ステムを意味する。最も優れた結果をもたらすシステム
はニューラルネットワークである。2. Definition The use of pattern recognition is central to the invention and to the patent applications cited as references. Nowhere in the prior art does the use of training-based pattern recognition, as exemplified by the use of neural networks, be used to monitor the environment inside and outside the car.
The term "pattern recognition" as used herein refers to a system that processes signals emitted from or modulated by interaction with an object to determine to which class the object belongs. Means Such a system may determine whether an object is a member of a particular classification, or may apply the object to a particular classification in a classification group containing multiple classifications, or It is only determined that the category does not correspond to any of the categories. The processed signal is usually
An electrical signal output from a transducer that is responsive to sound or electromagnetic radiation and, if electromagnetic, can be any of visible light, infrared light, ultraviolet light, or radar. As used herein, a trainable or trained pattern recognition system refers to a pattern recognition system that has been taught various patterns by applying the system to various examples. The system that gives the best results is a neural network.
【0013】本明細書中での“確認する”という語は、
物体が特定の分類または分類グループに属することを判
別することを意味する。分類とは、例えば、その目的に
応じて、全ての背面式子供用シートを含んでいる分類、
全ての乗員を含む分類、背面式子供用シートに座ってい
ない全ての乗員を含む分類、といったように分類された
ものである。特定の人を認識すべき場合には、その分類
またはその親分類は1つの要素だけ、つまり認識される
べき人だけを含むものとなる。As used herein, the term "verify" means:
This means determining that an object belongs to a specific classification or classification group. The classification is, for example, a classification that includes all back-type child seats, depending on the purpose.
The classification includes all occupants, the classification including all occupants not sitting on the back-type child seat, and the like. If a particular person is to be recognized, the classification or its parent classification will include only one element, the person to be recognized.
【0014】座席の“占有物”とは、人間または犬のよ
うな生命のあるものか、あるいは植物のようなその他の
生物ないしは野菜の箱や袋のような生命のない物体であ
る。The "occupancy" of the seat is a living thing, such as a human or a dog, or a non-living object, such as a box or bag of other living things such as plants or vegetables.
【0015】予知感知に関する本明細書の説明では、物
体または車が他のものに接近するという説明で使用され
る“接近する”という用語は、物体が予知感知システム
を有する車両に相対的に近づく動きを意味する。したが
って、木への側面衝突の場合には、木が車両の側面に接
近し、車両に衝突するものと見なされる。換言すれば、
一般的に使用されている座標系が標的となる車両上の座
標系に適用されるということである。“標的”車両とは
衝突される側の車両である。この取り決めによって全て
のケース、つまり(i)動いている車両が静止している
車両の側面に衝突する場合、(ii)衝突時に両方の車
両が動いている場合、あるいは(iii)静止している
車両、木または壁に対して車両が横方向に動く場合など
を一般的な記述でカバーできることになる。In the description herein relating to predictive sensing, the term "approaching" as used in the description of an object or vehicle approaching another refers to an object approaching a vehicle having a predictive sensing system relatively. Means movement. Thus, in the case of a side impact on a tree, the tree is considered to approach the side of the vehicle and collide with the vehicle. In other words,
This means that the commonly used coordinate system applies to the coordinate system on the target vehicle. The "target" vehicle is the vehicle on the side of the collision. By this arrangement, in all cases, i.e. (i) a moving vehicle collides with the side of a stationary vehicle, (ii) both vehicles are moving at the time of the collision, or (iii) stationary A general description can cover, for example, the case where the vehicle moves laterally with respect to the vehicle, a tree, or a wall.
【0016】3. パターン認識の先行技術 ウエノ(Ueno)の特開平第3−42337号は、車両運
転者の運転状態を検出する装置を開示している。この装
置は、運転者の顔を照射する光発信器と運転者の像を受
信し、後で分析するためにそれを記憶する手段とを含む
ものである。運転者の眼、次いで眼の瞳孔の位置を確定
し、さらには運転者が脇見をしているか、寝ているかを
判別する手段が提供されている。ウエノは車室内の他の
部分に対する眼の位置を相対的に判別するのではなく、
眼の状態を測定している。そのようなシステムは、運転
者が眼鏡、特にサングラスや、その他、運転者を測定す
るための視野を遮る光学式器具を着装している場合には
機能しないことになる。ニューラルネットワークのよう
なパターン認識技術は使用されていない。3. 2. Prior Art of Pattern Recognition Ueno, JP-A-3-42337, discloses an apparatus for detecting a driving state of a vehicle driver. The apparatus includes a light transmitter for illuminating the driver's face and means for receiving an image of the driver and storing it for later analysis. Means are provided to determine the position of the driver's eye, then the pupil of the eye, and to determine whether the driver is looking aside or sleeping. Ueno does not determine the position of the eye relative to the rest of the cabin,
Measuring eye condition. Such a system will not work if the driver is wearing eyeglasses, especially sunglasses, or other optical devices that obstruct the field of view for measuring the driver. No pattern recognition techniques such as neural networks are used.
【0017】アンドー(Ando)に対して許可された米国
特許第5,008,946号は運転者の眼と口を分離す
るために複雑な一連のルールを使用し、この情報を例え
ば、運転者が眼および/または口を動かすことによって
ラジオや他のシステムをコントロールするのに使用す
る。アンドーは自然光を使用し、運転者の頭だけに照射
している。彼もまたニューラルネットワークのような訓
練されたパターン認識システムを使用しておらず、ある
いは車内の内容物を確認したり、車室に対するそれらの
相対位置を確認するような試みはしていない。むしろ、
アンドーの特許は専ら運転者の口と眼の動きに反応する
車両用器具のコントロールに限定されたものである。US Pat. No. 5,008,946 granted to Ando uses a complex set of rules to separate the driver's eyes and mouth, and uses this information, for example, in the driver's eyes. Used to control radios and other systems by moving the eyes and / or mouth. Ando uses natural light to irradiate only the driver's head. He also does not use a trained pattern recognition system, such as a neural network, or attempts to identify the contents of the vehicle or their relative position to the cabin. Rather,
Ando's patent is exclusively limited to controlling vehicle equipment that responds to the driver's mouth and eye movements.
【0018】チェン(Chen)に対して許可された米国特
許第5,298,732号もまた、太陽や対向車両の光
のような光源と運転者の眼の間に光フィルタを位置させ
るように、運転者の眼の位置を検出することに重点を置
いている。チェンはいかにして眼の位置を検出するかに
ついての詳細は説明していないが、キャリブレーション
システムを提供し、それによって運転者はフィルタを眼
に対して適切な位置に来るように調節することができる
ようにしている。チェンの参考文献は眼の位置を測定す
る自動装置を使用することは述べているが、この装置が
どのように作動するかについては説明していない。いず
れにせよ、眼の位置を監視すること以外は、乗員の位置
を監視すること、車室に対する眼の相対位置を測定する
こと、または運転者の眼以外の車中の他の物体を確認す
ることについては全くふれていない。これもまた、訓練
可能なパターン認識システムの使用については言及して
いない。US Pat. No. 5,298,732, issued to Chen, also discloses an optical filter positioned between a light source, such as the sun or the light of an oncoming vehicle, and the driver's eyes. The emphasis is on detecting the position of the driver's eyes. The chain does not provide details on how to detect the position of the eye, but provides a calibration system whereby the driver can adjust the filter to the correct position for the eye. I can do it. The Chen reference mentions the use of an automatic device for measuring the position of the eye, but does not describe how this device works. In any case, except for monitoring the position of the eyes, monitor the position of the occupant, measure the position of the eyes relative to the cabin, or identify other objects in the vehicle other than the driver's eyes I haven't mentioned anything at all. Again, this does not mention the use of a trainable pattern recognition system.
【0019】ファリス(Faris)に対して許可された米
国特許第5,305,012号もまた、対向車両両の前
照灯のギラツキを減らすシステムについて説明してい
る。ファリスは運転者の眼からの受動的赤外線放射を利
用する2つの間隔を開けた赤外線カメラを使用すること
によって、乗員の眼の位置を確定している。また、ファ
リスは太陽または対向前照灯に対する運転者の相対的な
眼の位置に関心を示しているだけであり、乗員を確認ま
たは監視したり、車室またはエアバッグに対する乗員の
相対的位置を検出したりしていない。またファリスは、
ニューラルネットワークのような訓練可能なパターン認
識技術も使用していない。実際のところファリスは、乗
員の眼の位置をいかにして検出するかという点について
さえ示しておらず、マサチューセッツ州ケンブリッジの
MITプレスから出版されているバートホールド・ホー
ン(Berthold Horn )著“ロボットビジョン(1991
年)”と題された書籍を参照するように述べている。ま
た、ファリスは、本発明において行っているような能動
的な赤外線照射(より一般的には電磁放射)は使用せず
に、受動的な赤外線照射を使用している。[0019] US Patent No. 5,305,012, granted to Faris, also describes a system for reducing glare in headlamps of both oncoming vehicles. Faris determines the position of the occupant's eyes by using two spaced infrared cameras that utilize passive infrared radiation from the driver's eyes. Faris is also only interested in the driver's eye position relative to the sun or oncoming headlights, and can identify or monitor the occupant, or determine the occupant's relative position to the cabin or airbag. Not detected. Faris also
It does not use trainable pattern recognition techniques such as neural networks. In fact, Farris did not even show how to detect the position of the occupant's eye, and he described "Robot Vision" by Berthold Horn, published by the MIT Press in Cambridge, Mass. (1991
References to a book entitled "Year)", and Faris did not use active infrared radiation (more generally, electromagnetic radiation) as in the present invention, Uses passive infrared radiation.
【0020】パターン認識技術としてニューラルネット
ワークを使用するのが本発明の中心をなすものである
が、これはそれによって監視システムを丈夫で、信頼性
の高い、かつ実用的なものとすることができるからであ
る。ニューラルネットワークプログラムによって作り出
されるアルゴリズムは、通常Cコンピュータ言語で書か
れた数行のコードで済むのに対し、前述のアンドー、チ
ェンおよびファリスの技術を実施する場合には典型的に
は何百行にもなる。その結果、でき上がったシステムは
低コストで実施容易なものとなり、自動車への適用では
実用的なものとなる。例えばCCDアレイはごく最近ま
で極めて高価であり、それらをVIMSに使用するのは
実際的なものではなかった。同様に、上記参照特許の技
術を実施するためには高価なマイクロプロセッサを必要
とするのに対し、ニューラルネットワークおよび類似の
訓練可能なパターン認識技術の実施には、通常5ドル以
下の安価なマイクロプロセッサを使用できる。The use of neural networks as a pattern recognition technique is central to the present invention, which makes the surveillance system robust, reliable and practical. Because. The algorithms produced by the neural network programs typically require only a few lines of code written in the C computer language, while the aforementioned Ando, Chen and Farris techniques typically involve hundreds of lines. Also. As a result, the resulting system is low cost and easy to implement, making it practical for automotive applications. For example, CCD arrays, until very recently, were extremely expensive, and their use in VIMS was impractical. Similarly, implementing the techniques of the above referenced patents requires expensive microprocessors, while implementing neural networks and similar trainable pattern recognition techniques typically requires less than $ 5 inexpensive microprocessors. Processor is available.
【0021】本発明はニューラルネットワークのような
高度な訓練可能なパターン認識能力を使用するものであ
る。以下に議論するように、データは通常各種の特性抽
出を使用して予備処理される。ソナー信号についてニュ
ーラルネットワークを使用したパターン認識システムの
一例が次の2つの文献で議論されている:アール・ピー
・ゴーマン(Gorman, R. P. )およびティー・ジェー・
セジュノースキー(Sejnowski, T. J.)“ソナー標的を
分類するように訓練された層化ネットワーク中の隠れユ
ニットの分析(Analysis of Hidden Units in a Layere
d Network Trained to Classify Sonar Targets )”,
Neural Networks,第1巻,75〜89
頁,1988年、ならびに“大量のパラレルネットワー
クを使用して学習したソナー標的の分類(Learned Clas
sification of Sonar Targets Using a Massively Para
llel Network)”,IEEE Transaction
son Acoustics Speech,and
Signal Processing,第36巻,第7
号,1988年7月。特性抽出技法の事例は、“画像と
ディスプレイにおいて特徴を自動的に検出し抽出する方
法と装置(Process and Apparatus for the Automatic
Detection and Extraction of Features in Images and
Displays )”と題されたグリーン(Green )らに対し
て許可された米国特許第4,906,940号に見られ
る。その他、より進んだ効率的なパターン認識技法は、
“人工神経とその使用法(Artificial Neuron and Meth
od of Using Same)”と題されたエス・ティー・ワン
(Wang,S. T. )に対して許可された米国特許第5,3
90,136号および“ニューラルネットワークとその
使用法(Neural Network and Method of Using Same
)”と題された米国特許出願第08/076,601
号に見られる。その他の例としては、米国特許第5,2
35,339号(モリソン(Morrison)ら)、第5,2
14,744号(シュワイツァー(Schweizer )ら)、
第5,181,254号(シュワイツァー(Schweizer
)ら)および第4,881,270号(ネフト(Knech
t)ら)などもある。上記の文献は全て参照文献として本
明細書に含める。The present invention uses advanced trainable pattern recognition capabilities such as neural networks. As discussed below, the data is typically pre-processed using various feature extractions. Examples of pattern recognition systems using neural networks for sonar signals are discussed in the following two documents: Gorman, RP and TJ.
Sejnowski, TJ “Analysis of Hidden Units in a Layere Trained to Classify Sonar Targets
d Network Trained to Classify Sonar Targets) ”,
Neural Networks, Volume 1, 75-89
1988, and "Classification of Sonar Targets Trained Using Massive Parallel Networks (Learned Clas
sification of Sonar Targets Using a Massively Para
llel Network) ”, IEEE Transaction
son Acoustics Speech, and
Signal Processing, Vol. 36, No. 7
No., July 1988. An example of a feature extraction technique is “Process and Apparatus for the Automatic Detection and Extraction of Features in Images and Displays.
Detection and Extraction of Features in Images and
No. 4,906,940, issued to Green et al., Entitled "Displays"). Other more efficient and efficient pattern recognition techniques include:
“Artificial Neuron and Meth
U.S. Pat. No. 5,33 granted to Wang, ST, entitled "Od of Using Same".
No. 90,136 and "Neural Network and Method of Using Same
U.S. patent application Ser. No. 08 / 076,601, entitled "
Seen in the issue. As another example, see US Pat.
35,339 (Morrison et al.), No. 5,2
14,744 (Schweizer et al.),
No. 5,181,254 (Schweizer
No. 4,881,270 (Knech)
t) et al.). All of the above references are incorporated herein by reference.
【0022】4. 光学式装置 光学式装置は車室内を監視するのにいくつかの構成で使
用することができる。公知の1つの方法では、瞬間的に
物体、乗員または子供用シートを照射するためにGaA
s赤外線レーザビームがレーザ光学式システムで使用さ
れている。このGaAs赤外線レーザビームは、参照文
献として挙げた系属中の米国特許出願第08/040,
978号の図8に記載して説明した方法で使用されてい
る。反射光を受けるために、受光部(受信器)は電荷結
合素子、つまりCCD(TVカメラの一種)とすること
ができる。レーザは走査モードで使用することもでき、
またレンズを使用することによって、物体のかなりの部
分をカバーする円錐形の光を作り出すこともできる。こ
れらの構成においては、光を車内の物体の特定の位置だ
けに照射するように精密にコントロールすることができ
る。走査モードにおいては受信器は1つまたは数個の能
動エレメントだけで構成されたものでよいが、円錐形の
光の場合は能動エレメントの配列(アレイ)が必要とな
る。レーザシステムは、米国特許出願08/040,9
78号に開示されているように、照射物体までの距離を
判別できるという付加的な重要な利点も有する。4. Optical Devices Optical devices can be used in several configurations to monitor a passenger compartment. One known method uses GaAs to illuminate an object, occupant or child seat momentarily.
Infrared laser beams are used in laser optical systems. This GaAs infrared laser beam is disclosed in U.S. patent application Ser.
978 in the manner described and illustrated in FIG. In order to receive the reflected light, the light receiving part (receiver) can be a charge-coupled device, that is, a CCD (a type of TV camera). The laser can also be used in scanning mode,
The use of lenses can also create conical light that covers a significant portion of the object. In these configurations, it is possible to precisely control the light to irradiate only a specific position of an object in the vehicle. In the scanning mode, the receiver may consist of only one or a few active elements, but in the case of conical light, an array of active elements is required. The laser system is disclosed in US patent application Ser.
As disclosed in US Pat. No. 78, it also has the additional important advantage of being able to determine the distance to the illuminated object.
【0023】単純な方式においては、望ましい領域を照
射するのに非干渉性発光ダイオードによって作られる光
が使用される。この場合、カバーされる領域は正確には
コントロールされないため、大きなCCDアレイが必要
となる。しかしながら最近、CCDアレイのコストは著
しく下がり、発信器から物体までの距離の測定が必要と
されない場合には、この構成が車室を監視するための最
も経済効果の高いシステムとなっている。もしこの距離
が必要とされる場合には、レーザシステム、立体図形シ
ステム、焦点システム、または超音波・光学混成システ
ムのいずれかが必要となる。いくつかのカメラシステム
で使用されているような機械式焦点システムは、乗員の
当初の位置を測定することはできるが、衝突時の乗員の
位置を監視するためには低速すぎる。焦点合わせシステ
ムをベースとした距離測定システムは米国特許第5,1
93,124号(スバラオ[Subbarao])に記述されてお
り、これは機械式焦点システムまたは2台のカメラのい
ずれかと組み合わせて使用することができ、後者の組み
合わせの場合には十分に高速なものである。スバラオの
特許はカメラの焦点技術に関する素晴らしい議論を提供
しており、したがってここに参照文献として採用する
が、本発明の実施に必要なものよりはるかに複雑なシス
テムである。事実、別々のカメラ設定、即ち2つの隣接
するCCDおよび異なった特性を有するレンズで撮影さ
れた2つの像に基づいて距離を測定するためにニューラ
ルネットワークを訓練することもできる。本発明の目的
の範囲では、スバラオに開示されているカメラによって
上記の技術が実用化されるからである。また米国特許第
5,003,166号(ジロー(Girod )に開示された
システムにより、物体に投影された構造化した光のパタ
ーンを拡散または散乱させることにより、距離を測定す
ることもできる。In a simple manner, light produced by incoherent light emitting diodes is used to illuminate a desired area. In this case, a large CCD array is required because the area covered is not precisely controlled. Recently, however, the cost of CCD arrays has dropped significantly, and this arrangement has become the most economical system for monitoring the passenger compartment when distance measurements from the transmitter to the object are not required. If this distance is required, either a laser system, a stereographic system, a focusing system, or a hybrid ultrasound and optical system is required. Mechanical focus systems, such as those used in some camera systems, can measure the occupant's initial position, but are too slow to monitor the occupant's position during a collision. A distance measurement system based on a focusing system is disclosed in US Pat.
No. 93,124 (Subbarao), which can be used in conjunction with either a mechanical focusing system or two cameras, and which is sufficiently fast in the latter case It is. The Subaruo patent provides a great discussion of camera focus technology, and thus is incorporated herein by reference, but is a much more complex system than is necessary to practice the present invention. In fact, it is also possible to train a neural network to measure distances based on separate camera settings, i.e. two images taken with two adjacent CCDs and lenses with different characteristics. This is because, within the scope of the object of the present invention, the above technique is put to practical use by the camera disclosed in Subaru. Distance can also be measured by the system disclosed in U.S. Pat. No. 5,003,166 (Girod) by diffusing or scattering a structured light pattern projected onto an object.
【0024】上記の何れの場合においても、使用される
距離測定システムには関係なく、上に定義した訓練され
たパターン認識システムが、照射物体およびその構成部
分の確認および分類だけでなく、いくつかの場合には位
置検出を行うために本発明に使用される。In any of the above cases, regardless of the distance measurement system used, a trained pattern recognition system as defined above will not only identify and classify the illuminated object and its components, but also some Is used in the present invention to perform position detection.
【0025】5. 光学式および音響式装置 上述のレーザシステムは、例えばもしエアバッグから乗
員までの距離を測定する必要がある場合には、高い周波
数で変調する必要があるために高価なものとなる。レー
ザおよび非レーザ式の光学システムは両方とも一般的
に、二次元平面内での物体の位置を測定するには好適な
ものであり、また変調レーザシステムは走査モードにお
いて、像の各部分の受信器からの距離を測定することが
できる。非レーザシステムによっても、上で議論したよ
うに焦点方式によるか、もしくはもし2つの間隔を空け
た受信器を使用する場合には立体映像的に距離を測定す
ることが可能であり、ある場合には、例えばエアバッグ
に対する相対位置を推定するために視界中の位置だけを
使用することもできる。最後に、最近開発されたパルス
化量子井戸ダイオードレーザは、以下に議論するように
安価な距離測定法を提供するものである。[5] Optical and Acoustic Devices The laser systems described above are expensive, for example, if the distance from the airbag to the occupant needs to be measured, due to the need to modulate at a high frequency. Both laser and non-laser optical systems are generally suitable for measuring the position of an object in a two-dimensional plane, and a modulated laser system is capable of receiving each part of an image in a scanning mode. The distance from the vessel can be measured. With non-laser systems, it is also possible to measure the distance by a focus method as discussed above, or stereoscopically if two spaced receivers are used, in some cases. Could use only the position in view, for example, to estimate the position relative to the airbag. Finally, recently developed pulsed quantum well diode lasers provide an inexpensive distance measurement method, as discussed below.
【0026】音響システムもまた距離測定に極めて効果
的なものであるが、これは音が比較的低速であることか
ら、単純な電子回路を設計すればよく、またマイクロプ
ロセッサの能力も最低限でよいからである。もし変換器
から乗員までの距離をz軸とする座標系を使用する場
合、音響はz方向の測定に好適であり、一方、単一のC
CDを使用した単純な光学システムはxy平面での測定
するのに好適なものとなる。したがって音響式システム
と光学式システムの組み合わせによって低コストの構成
機器で三次元の測定を全て行うことができることにな
る。Acoustic systems are also very effective at measuring distance, but because of the relatively slow speed of sound, simple electronic circuits need to be designed and the ability of the microprocessor is minimal. Because it is good. If a coordinate system is used where the z-axis is the distance from the transducer to the occupant, the sound is suitable for measurement in the z-direction, while a single C
A simple optical system using a CD would be suitable for measuring in the xy plane. Therefore, the combination of the acoustic system and the optical system makes it possible to perform all three-dimensional measurements with low-cost components.
【0027】こうしたアイデアを用いたシステムの一例
は、乗員座席に赤外光線を当て、反射光を受けてディス
プレイするレンズとCCDアレイを組み合わせた光学シ
ステムと、CCDの出力をデジタル化し、分析のために
人工ニューラルネットワーク(ANN)またはその他の
パターン認識システムへ送り込むアナログ−デジタル変
換器(ADC)を組み合わせたものである。このシステ
ムでは座席上の物体までの距離を測定するために超音波
発信器および受信器を使用する。受信変換器はデータを
ADCに供給し、そこからANNへ送り込む。この両方
のシステムに同一のANNを使用することができ、これ
によってANNで分析する全ての三次元データを供給す
ることができる。この低コスト構成機器を使用したシス
テムは、それぞれ単独のシステムでは達成することので
きない正確な確認および距離測定を行うことができるこ
とになる。もしこのシステムの音響部分に、系属中の米
国特許出願(ATI−102)に開示されているように
位相アレイシステムを付け加えると、この光学部分によ
って、例えば運転者の耳の位置を測定することができ、
かつ位相アレイは乗員の耳へ狭いビームを当てることが
でき、その距離を測定することができる。An example of a system using such an idea is an optical system in which a passenger seat is irradiated with infrared light and a reflected light is displayed and a lens and a CCD array are combined, and the output of the CCD is digitized and analyzed. Combined with an analog-to-digital converter (ADC) that feeds into an artificial neural network (ANN) or other pattern recognition system. This system uses an ultrasonic transmitter and receiver to measure the distance to an object on the seat. The receiving converter supplies the data to the ADC and from there to the ANN. The same ANN can be used for both systems, so that all three-dimensional data to be analyzed by the ANN can be provided. A system using this low-cost component can perform accurate confirmation and distance measurement that cannot be achieved by a single system. If the acoustic portion of the system is supplemented with a phased array system as disclosed in the co-pending U.S. Patent Application (ATI-102), the optics may be used, for example, to determine the position of the driver's ear. Can be
And the phased array can direct a narrow beam to the occupant's ear and measure its distance.
【0028】6. 用途 この技術の応用は、前記系属中の米国特許出願に記述し
たように非常に多くのものがある。それらには:(i)
エアバッグ展開により引き起こされる負傷を防止するよ
う安全目的のために乗員を監視する、(ii)バックミ
ラーを自動的に調節するために乗員の眼の位置を測定す
る、(iii)夜間映像システムのヘッドアップディス
プレイのパララックス(視差)をなくすために、眼を適
切な位置に置くための座席の位置を検出する、(iv)
娯楽システムを最適に調節するために乗員の耳の位置を
検出する、(v)保安上の理由で乗員を確認する、(v
i)扉または窓の閉止経路上の障害物の測定、(vi
i)乗員に最善の保護を与えるためにシートベルト固定
位置を調節できるように乗員の肩の位置を測定する、
(viii)後方衝突時のムチ打ち負傷を少なくするた
めに、ヘッドレストを調節できるよう乗員の後頭部の位
置を測定する、(ix)衝突予知感知、(x)ブライン
ドスポット(盲点)検知、(xi)インテリジェント式
前照灯減光など。実際に、自動車またはトラックの車室
内の物体およびそれらの部分を確認・監視する能力に基
づく製品だけでも、40以上のものが確認されている。6. Applications The applications of this technology are numerous, as described in the above-mentioned U.S. patent applications. For them: (i)
Monitoring the occupants for safety purposes to prevent injuries caused by airbag deployment, (ii) measuring the position of the occupants' eyes to automatically adjust the rearview mirror, (iii) night vision systems. Detecting the position of the seat for placing the eye in an appropriate position in order to eliminate parallax (parallax) of the head-up display, (iv)
Detecting the position of the occupant's ear to optimally adjust the entertainment system; (v) identifying the occupant for security reasons; (v
i) measurement of obstacles on closed paths of doors or windows, (vi
i) measuring the position of the occupant's shoulder so that the seat belt fastening position can be adjusted to provide the occupant with the best protection;
(Viii) Measuring the position of the back of the occupant so that the headrest can be adjusted in order to reduce whiplash injury during a rear-end collision, (ix) collision prediction detection, (x) blind spot (blind spot) detection, (xi) Intelligent headlight dimming, etc. In fact, more than 40 products have been identified based solely on the ability to identify and monitor objects and their parts in the interior of a car or truck cabin.
【0029】[0029]
【課題を解決するための手段】本発明は、自動車または
トラックのような車の車室内の乗員またはその一部分、
車室内のその他の物体、および車外の物体の確認、位置
検出および監視を行うシステムである。本システムで
は、車の内容物および車外の物体を電磁放射、特に赤外
線を照射し、1つまたはそれ以上のレンズを使用して内
容物の像を1つまたはそれ以上の電荷結合素子(CCD
アレイ)の上に結ばせる。CCDアレイからの出力は、
訓練されたパターン認識システムを採用した適切なコン
ピューター的手段により、内容物または外部の物体の分
類、確認または位置確認を行う。通常、この確認および
監視システムで得られた情報は、車両内の他のシステム
の動作に影響を及ぼすために使用される。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to an occupant or a portion thereof in the interior of a vehicle such as an automobile or truck,
This is a system for confirming, detecting, and monitoring other objects in the vehicle interior and objects outside the vehicle. The system illuminates the contents of the vehicle and objects outside the vehicle with electromagnetic radiation, particularly infrared light, and uses one or more lenses to image the contents using one or more charge-coupled devices (CCDs).
Array). The output from the CCD array is
Classify, verify or locate content or external objects by appropriate computerized means employing a trained pattern recognition system. Typically, the information obtained from this verification and monitoring system is used to affect the operation of other systems in the vehicle.
【0030】本発明の車内監視システムが、膨張可能な
エアバッグのような乗員保護装置を備えた自動車の車室
内に設置され、その車が相当程度の衝突、つまり衝突セ
ンサが保護装置を使用すべきであると判断する程度の衝
突にさらされた場合、本発明に基づくシステムは車の乗
員のエアバッグに対する相対的な位置を測定し、そして
乗員がエアバッグの展開によって負傷しそうな位置にあ
る場合には、エアバッグの展開を不可能なものとする。The in-vehicle monitoring system of the present invention is installed in the interior of a vehicle equipped with an occupant protection device such as an inflatable airbag, and the vehicle is subjected to a considerable degree of collision, that is, the collision sensor uses the protection device. When exposed to a collision that determines that it should, the system according to the invention measures the position of the vehicle occupant relative to the airbag, and the occupant is likely to be injured by the deployment of the airbag. In such a case, it is impossible to deploy the airbag.
【0031】本発明のいくつかの実施態様においては、
発信器/受信器から物体までの距離の測定を行うため
に、1つまたはそれ以上の超音波発信器および受信器が
付け加えられる。これらの実施態様のいくつかにおいて
は、超音波発信器からの超音波が物体の特定の位置で狭
く焦点を合わせるようにするために、位相アレイシステ
ムが使用される。他の実施態様では、反射点までの距離
の正確な測定を行わせるために、赤外線光源として変調
レーザが使用される。さらに他の実施態様では、物体ま
での距離を測定するために焦点システムが使用される。
最後に、さらに他の実施態様では対象となる点までの距
離を直接測定するためにGaAsパルス化量子井戸レー
ザシステムが使用される。In some embodiments of the present invention,
One or more ultrasonic transmitters and receivers are added to make a distance measurement from the transmitter / receiver to the object. In some of these embodiments, a phased array system is used to cause the ultrasound from the ultrasound transmitter to be narrowly focused at a particular location on the object. In another embodiment, a modulated laser is used as an infrared light source to provide an accurate measurement of the distance to the point of reflection. In yet another embodiment, a focus system is used to measure the distance to the object.
Finally, in yet another embodiment, a GaAs pulsed quantum well laser system is used to directly measure the distance to the point of interest.
【0032】本発明に基づく光学式感知システムの基本
的な目的は以下の通りである。 1.自動車の特定の座席上の人間の存在を認識し、この
情報をエアバッグ、暖房および空調、または娯楽システ
ムなど車両内の他のシステムの動作に影響を及ぼすため
に使用する。 2.自動車の特定の座席上の人間の存在を認識してその
位置を判別し、この位置情報を車両内の他のシステムの
動作に影響を及ぼすために使用する。 3.自動車の中の乗員の位置、速度または大きさを測定
し、この情報をエアバッグ膨張システムにより発生する
ガスの発生速度、またはガスの量をコントロールするた
めに使用する。 4.車の中の後部座席における乗員の存在または位置を
判別し、この情報を正面衝突の場合の後部座席保護エア
バッグの動作に影響を及ぼすために使用する。 5.自動車の特定の座席上の背面式子供用シートの存在
を認識し、この情報をエアバッグシステムのような車両
内の他のシステムの動作に影響を及ぼすために使用す
る。 6.運転者の眼のおよその位置を測定し、この情報を車
のバックミラーの位置をコントロールするために使用す
る。 7.車両運転者の頭の位置を監視し、運転者が寝入って
いるか、さもなくば具合が悪くなって車が制御できなく
なっているかを判別し、この情報を車両内の別のシステ
ムに影響を及ぼすために使用する。 8.乗員が所定位置外にいるか、または所定位置から移
動しそうになって、エアバッグの展開で負傷する可能性
があることを、高信頼度で適切な時期に判定し、そして
エアバッグの展開を抑さえるための信号を出力する乗員
位置センサを提供する。 9.雪および/または霧が存在するときに、車内に配置
されたセンサが衝突しそうになる物体を正確に確認する
ことができる予知センサを提供する。 10.対向車両の前照灯または先行車の尾灯を感知し、
これらの光を信号灯または路面からの反射と区別し、前
照灯を減光する信号を送り出すインテリジェント式前照
灯減光システムを提供する。 11.運転者のブラインドスポットにある物体を検知・
分類し、例えば運転者が走行レーンを変えようとすると
きに、運転者に警告を与えたり、または運転者にブライ
ンドスポットの占有物の状態を継続的に知らせるブライ
ンドスポット検知器を提供する。The basic objects of the optical sensing system according to the present invention are as follows. 1. It recognizes the presence of a person on a particular seat in a vehicle and uses this information to affect the operation of other systems in the vehicle, such as airbags, heating and air conditioning, or entertainment systems. 2. It recognizes the presence of a person on a particular seat in a vehicle and determines its position, and uses this position information to affect the operation of other systems in the vehicle. 3. The position, speed or size of the occupant in the vehicle is measured and this information is used to control the rate or amount of gas generated by the airbag inflation system. 4. The presence or location of the occupant in the rear seat of the vehicle is determined and this information is used to affect the operation of the rear seat protection airbag in the event of a head-on collision. 5. It recognizes the presence of a rear-facing child seat on a particular seat in a car and uses this information to affect the operation of other systems in the vehicle, such as airbag systems. 6. The approximate position of the driver's eye is measured and this information is used to control the position of the car's rearview mirror. 7. Monitors the position of the vehicle driver's head to determine if the driver is asleep or otherwise ill and unable to control the car, and uses this information to affect other systems in the vehicle Use to 8. A reliable and timely determination that the occupant is out of or about to move out of position and could be injured by the deployment of the airbag, and to suppress deployment of the airbag. An occupant position sensor that outputs a signal for restraining the occupant is provided. 9. Provided is a predictive sensor capable of accurately confirming an object which is likely to collide with a sensor arranged in a vehicle when snow and / or fog is present. 10. Detects the headlight of an oncoming vehicle or the taillight of a preceding vehicle,
An intelligent headlight dimming system is provided that distinguishes these lights from signal lights or reflections from the road surface and sends a signal to dimming the headlight. 11. Detects objects in the driver's blind spot
A blind spot detector is provided that classifies and alerts the driver, for example, when the driver is changing lanes, or continuously informs the driver of the condition of the blind spot occupancy.
【0033】これらおよびその他の目的および利点は、
本発明の車両の確認および監視システムの好ましい実施
態様に関する下記の説明でより明かなものとなるであろ
う。These and other objects and advantages are:
The following description of a preferred embodiment of the vehicle identification and monitoring system of the present invention will become more apparent.
【0034】[0034]
【発明の実施の形態】図面を参照すると、自動車の車室
の一部が100として図1から図5に示されている。車
の運転者101が、エアバッグ装置104を含むハンド
ル103の後ろの座席102に座っている。5つの発信
器組立体および/または受信器組立体110、111、
112、113および114が、運転車の頭、胸および
胴のエアバッグに対する相対位置を測定するため、もし
くは車室の内部を監視するために、車室内のさまざまな
場所に置かれている。コントロール回路120が発信器
/受信器110〜114に連結されており、発信器から
の発信をコントロールし、また受信器からのリターン信
号を捕捉する。コントロール回路120は通常、アナロ
グ−デジタル変換器(ADC)、充分なメモリとパター
ン認識アルゴリズムなどの適切なソフトウェアを含むマ
イクロプロセッサ、ならびにその他適切なドライバー、
信号調節器、信号発生器などを含む。どのような実施態
様においても通常、下記に説明するように取り付け位置
に応じて1つまたは2つの発信器および受信器だけが使
われることになる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to the drawings, a portion of a cabin of an automobile is shown as 100 in FIGS. A driver 101 of a car is sitting on a seat 102 behind a handle 103 including an airbag device 104. Five transmitter and / or receiver assemblies 110, 111,
112, 113 and 114 are located at various locations in the cabin to determine the relative position of the head, chest and torso of the driving car with respect to the airbag, or to monitor the interior of the cabin. A control circuit 120 is coupled to the transmitters / receivers 110-114 to control the transmission from the transmitter and capture the return signal from the receiver. The control circuit 120 typically includes an analog-to-digital converter (ADC), a microprocessor including appropriate software such as sufficient memory and pattern recognition algorithms, and other suitable drivers;
Includes signal conditioners, signal generators, etc. In any embodiment, typically only one or two transmitters and receivers will be used, depending on the mounting location, as described below.
【0035】図1は発信器/受信器114からの超音波
の典型的な波動パターンを示す。この実施態様において
は発信器/受信器114は超音波変換器を含み、これは
通常110、112および113で示されているような
光学式発信器およびCCDアレイとともに使用される。
この光学システム、つまり光学発信器およびCCDアレ
イは、乗員、物体およびそれらの特徴部位の場所を、C
CDアレイにより二次元映像としてマップ化し、また超
音波発信器/受信器114はセンサから乗員までの距離
を測定する。客座席を監視するために使用する場合、光
学システム110は座席が占有されていることを判別
し、また占有している物を確認し、そして114のよう
な超音波システムがエアバッグに対する乗員の相対的位
置を確定する。この光学システムは超音波システムが測
定しているものが何であるかを確認し、また乗員の頭ま
たは胸からの反射を、その他の物体からの反射と区別す
る。この発信器/受信器114はバックミラー105に
装着することができる。FIG. 1 shows a typical wave pattern of an ultrasonic wave from the transmitter / receiver 114. In this embodiment, transmitter / receiver 114 includes an ultrasonic transducer, which is typically used with an optical transmitter and CCD array as shown at 110, 112 and 113.
This optical system, the optical transmitter and the CCD array, locates occupants, objects and their features,
It is mapped as a two-dimensional image by the CD array, and the ultrasonic transmitter / receiver 114 measures the distance from the sensor to the occupant. When used to monitor a passenger seat, the optical system 110 determines that the seat is occupied, identifies what is occupied, and an ultrasonic system, such as 114, controls the occupant's access to the airbag. Determine the relative position. This optical system determines what the ultrasound system is measuring and distinguishes reflections from the occupant's head or chest from those from other objects. This transmitter / receiver 114 can be mounted on the rearview mirror 105.
【0036】図1に示す場合、発信器/受信器114か
ら出た超音波は運転者の頭および胸で跳ね返って発信器
/受信器114に戻る。この装置はコントロール回路1
20の命令に従がって定期的に、例えば約50キロヘル
ツの超音波のバーストを発信し、その反射信号を同じ装
置または異なる装置で検出する。付随する電子回路また
はコントロール回路120の中のアルゴリズムが、超音
波の発信と受信の間の時間を測定し、これにより発信器
/受信器から運転者、乗員またはその他の占有物までの
距離を、音の速さに基づいて測定する。この情報は次に
同じく回路120の中に設けられている衝突センサおよ
び診断回路に送られ、そこでエアバッグの展開による負
傷の方が事故自体で引き起こされる負傷より大きくなる
ほど乗員がエアバッグに近すぎていないかどうかを判別
する。そのような場合、この回路はエアバッグシステム
を作動できないようにし、これによりその展開を未然に
防止する。別のケースでは、センサアルゴリズムがエア
バッグを必要とする衝突が起きている可能性を計算し、
その可能性が乗員の位置に応じて変化する値を超えるま
で待つ。このようにして、例えば、もし乗員がエアバッ
グに近づいているために即座に決定しなければならない
場合は、このセンサは必要の可能性評価が50%でエア
バッグを展開させることを決定するが、より離れた乗員
についてはその可能性が95%に上がるまで待つ。運転
者用のシステムが図示されているが、前部および後部乗
員システムも同様のものとなろう。In the case shown in FIG. 1, the ultrasonic wave emitted from the transmitter / receiver 114 bounces off the driver's head and chest and returns to the transmitter / receiver 114. This device has a control circuit 1
According to the 20 instructions, a burst of ultrasound, for example about 50 kilohertz, is transmitted periodically and the reflected signal is detected by the same or a different device. An algorithm in the associated electronics or control circuit 120 measures the time between transmission and reception of the ultrasound, thereby determining the distance from the transmitter / receiver to the driver, occupant or other occupant. Measure based on the speed of sound. This information is then sent to a crash sensor and diagnostic circuit, also located in circuit 120, where the occupant is too close to the airbag so that the injury caused by the deployment of the airbag is greater than the injury caused by the accident itself. Determine if it is not. In such a case, this circuit would render the airbag system inoperable, thereby preventing its deployment. In another case, a sensor algorithm calculates the likelihood of a collision requiring an airbag,
Wait until the probability exceeds a value that changes depending on the position of the occupant. In this way, for example, if the occupant is approaching the airbag and must make an immediate decision, this sensor will decide to deploy the airbag with a 50% likelihood assessment. For more distant occupants, wait until the probability rises to 95%. Although a system for the driver is shown, the front and rear occupant systems would be similar.
【0037】別の実施例においては、センサアルゴリズ
ムがエアバッグを膨張させる速度に影響を及ぼすガスの
発生速度を決定するようにしてもよい。これら全てのケ
ースにおいて、乗員の位置がエアバッグの展開に影響を
与えるために利用される。即ち、エアバッグを完全に展
開させるべきか否か、あるいは展開時期または膨張速度
が乗員の位置に応じて決定される。In another embodiment, a sensor algorithm may determine the rate of gas generation that affects the rate at which the airbag is inflated. In all these cases, the position of the occupant is used to influence the deployment of the airbag. That is, whether or not the airbag should be completely deployed, or the deployment timing or inflation speed is determined according to the position of the occupant.
【0038】光学式赤外線発信器・受信器組立体の全体
が図2において112で示されており、フロントウイン
ドに向き合った計器パネル上に装着されている。拡大し
て示されている装置112は、赤外線放射源、またはそ
の他の形の電磁放射源、および典型的には160ピクセ
ル×160ピクセルの電荷結合素子アレイ(CCDアレ
イ)を含む。この実施態様においては、赤外線照射によ
り供給される照射光ならびに車室内の物体により反射さ
れる光を反射するためにフロントウインドが使用されて
いるが、これはいくつかの車種で現在提供されている
“ヘッドアップ”ディスプレイと同様の形のものであ
る。この“ヘッドアップ”ディスプレイはもちろん、運
転者に情報を提示するためだけに現在使用されており、
運転者から受信器へ光を反射するためには使用されてい
ない。ここで再び、次に説明するような距離測定システ
ムの1つが使用されない限り、このシステム単体では物
体からセンサまでの距離を測定できない。その主たる目
的は物体の確認と監視である。The entire optical infrared transmitter / receiver assembly is shown at 112 in FIG. 2 and is mounted on an instrument panel facing the front window. The device 112 shown in enlarged form includes an infrared radiation source, or other form of electromagnetic radiation source, and a typically 160 pixel by 160 pixel charge coupled device array (CCD array). In this embodiment, a front window is used to reflect the illumination light provided by the infrared illumination as well as the light reflected by objects in the cabin, which is currently provided in some car models. It is similar in shape to a "heads-up" display. This “heads-up” display, of course, is currently only used to present information to the driver,
It is not used to reflect light from the driver to the receiver. Here again, unless one of the distance measurement systems described below is used, this system alone cannot measure the distance from the object to the sensor. Its main purpose is to identify and monitor objects.
【0039】装置112は実際には直径約2cmである
が、図2ではかなり拡大して示されている。また、フロ
ントウインド上の反射領域は図で示されているより相当
小さく、ヘッドアップディスプレイが使用される場合に
通常行われているのと同様に、フロントウインドのこの
領域が平坦かつ反射可能なものとなるように特別の工夫
が施されている。Although the device 112 is actually about 2 cm in diameter, it is shown in FIG. Also, the reflective area on the front window is much smaller than shown, so that this area of the front window is flat and reflective, as is usually done when a head-up display is used. Special ingenuity has been applied so that
【0040】図2に示されているシステムは単一のCC
Dアレイを使用しており、この装置は小さいものである
ことから、一般的には立体映像を作るために用いること
はできず、したがって物体までの距離を判別するために
は何か別の方法が必要となる。しかし、もし間隔を空け
た2つのCCDアレイを使用すれば、車室内の種々の物
体までの距離は、2つの映像上の類似の特徴を探し、そ
れらの相対位置を求める簡単なアルゴリズムにより求め
ることができる。これに代わる方法としては、短焦点の
レンズを使用するものである。この場合、最も明瞭な像
が測定できるように機械的にレンズの焦点を合わせ、そ
れにより物体までの距離を求める。これは日本のフジフ
ィルム株式会社が製造しているようなある種のカメラの
自動焦点システムと同じようなものである。もちろん、
参照文献として取り上げた特許に記述されているその他
の方法も使用することができる。The system shown in FIG. 2 has a single CC
Due to the use of a D-array and the small size of this device, it cannot generally be used to create stereoscopic images, and therefore some other way to determine the distance to an object Is required. However, if two spaced CCD arrays are used, the distance to various objects in the cabin can be determined by a simple algorithm that looks for similar features on the two images and finds their relative positions. Can be. An alternative is to use a short focus lens. In this case, the lens is mechanically focused so that the clearest image can be measured, thereby determining the distance to the object. This is similar to the autofocus system for certain cameras, such as those manufactured by Fujifilm Corporation of Japan. of course,
Other methods described in the patents mentioned as references can also be used.
【0041】車内監視システムにニューラルネットワー
クのような高度なパターン認識システムを採用すると、
時間の経過に対する運転者の動きならびに種々の刺激に
対する反応を監視することができ、運転車が寝入ってい
ないか、さもなくば運転不能の状態に陥ったりしていな
いかどうかを判別することができる。そのような場合、
さまざまな方法で車を対応させることができる。そのよ
うなシステムの1つが図1Bに示されているが、このシ
ステムは変換装置112と、マイクロプロセッサが組み
込まれたコントロール回路120とで構成されている。
マイクロプロセッサは、時間の経過に対する運転者の動
きを比較するようにプログラムされ、また運転不能にな
ったことを表す挙動の変化を認識するように訓練されて
いる。もしこのシステムが、例えば運転者が寝入った可
能性が高いと判断した場合、このシステムは図中124
で示されている警告灯を点灯するか、または警告音を送
り出す。もし運転者がこの警告に対して、例えばボタン
122を押すなどの反応を示さない場合、他の車両に対
して警告を発するような形で警笛やライトを作動させ、
かつ車を停止させるようにすることができる。もちろん
その他の応答もプログラムすることができ、また運転者
の眼の動きを監視する方法に頼らずに、運転者の注意力
を診るその他のテスト方法を使用することもできる。When an advanced pattern recognition system such as a neural network is adopted in the vehicle interior monitoring system,
The movement of the driver over time and the response to various stimuli can be monitored, and it can be determined whether the driving car has fallen asleep or otherwise has become inoperable. . In such a case,
You can adapt the car in various ways. One such system is shown in FIG. 1B, which comprises a converter 112 and a control circuit 120 incorporating a microprocessor.
The microprocessor is programmed to compare the driver's movement over time and is trained to recognize changes in behavior indicative of loss of service. If the system determines that the driver is likely to fall asleep, for example,
Turn on the warning light or send out a warning sound. If the driver does not respond to this warning, for example pressing the button 122, he activates a horn or light in such a way as to warn other vehicles,
In addition, the vehicle can be stopped. Of course, other responses can also be programmed, and other testing methods for assessing the driver's attention can be used without resorting to monitoring the driver's eye movements.
【0042】運転者の挙動を監視するさらに高度なシス
テムは、フレイドマン(Freidman)らによる“アイトレ
ーサコミュニケーションシステム(Eye Tracker Commun
ication System)“と題された米国特許第4,648,
052号、ヘイナー(Heyner)らによる”眼位置センサ
(Eye Position Sensor )“と題された米国特許第4,
720,189号、ハッチンソン(Hutchinson)による
“眼の動き検知器(Eye Movement Detector)”と題さ
れた米国特許第4,836,670号、およびハッチン
ソンによる“キャリブレーションおよび速度を改良した
眼の動き検知器(Eye Movement Detector With Improve
d Calibration and Speed)”と題された米国特許第
4,950,069号に記載された各種技法を使用して
運転者の眼の動きを追跡するものであり、これらは前に
参照文献として取り上げた米国特許第5,008,94
6号および米国特許第5,305,012号とともに参
照文献として全てここに援用する。不具合の起きた運転
者の検知は特にこれらの技法によって最もよく判別する
ことができる。これらのシステムは高度なパターン認識
技法を利用するが、それに加えて多くの場合、参照文献
として挙げた特許で議論されているように、運転者の眼
の角膜の反射が検知できるように、発信器とCCD受信
器を適切な位置に配置する必要がある。その場所は、こ
こで使用されるCCDアレイのサイズの関係、時には反
射フロントウインドとの関係で、この角膜反射を検知す
るのが少し困難なところにならざるを得ないことがあ
る。サングラスがこの方法に障害をもたらすのは当然の
ことである。A more sophisticated system for monitoring driver behavior is described in "Eye Tracker Communication System" by Freidman et al.
U.S. Patent No. 4,648, entitled "Communication System".
No. 052, U.S. Pat. No. 4, entitled "Eye Position Sensor" by Heyner et al.
No. 720,189, U.S. Pat. No. 4,836,670 entitled "Eye Movement Detector" by Hutchinson, and "Eye Movement with Improved Calibration and Speed" by Hutchinson. Eye Movement Detector With Improve
d. Calibration and Speed), using various techniques described in U.S. Pat. No. 4,950,069, which track driver's eye movements, which were previously incorporated by reference. US Patent No. 5,008,94
No. 6 and US Pat. No. 5,305,012, all of which are incorporated herein by reference. The detection of a faulty driver can be best determined in particular by these techniques. These systems make use of advanced pattern recognition techniques, but in addition, often transmit signals so that the reflection of the cornea of the driver's eye can be detected, as discussed in the referenced patents. It is necessary to arrange the device and the CCD receiver at appropriate positions. The location may have to be a bit difficult to detect this corneal reflection due to the size of the CCD array used here, and sometimes to the reflection front window. It goes without saying that sunglasses hinder this approach.
【0043】上で議論した眼の追跡システムは本発明に
よって容易なものとなるが、これは運転者の眼の位置
を、訓練されたパターン認識技法で直接探すか、あるい
は運転者の頭の位置からその眼の位置を推測するかのい
ずれかで判断する主目的の一つは、運転者の眼を“眼の
楕円”内に入るように座席を自動的に位置決めできるよ
うにすることにあるからである。眼の楕円は車の運転を
最適に行うための運転者の眼にとって、また鏡の位置な
どにとって適切な位置である。このように、もし運転者
の眼がどこにあるかを知ることができれば、運転者の眼
が正確に眼の楕円内におさまるように運転者の位置を持
ってくることができ、眼の反射の小さいアイトラッカ
(眼追跡装置)を用いてモニターできる。また、運転者
の眼の位置を確認することによって、バックミラーを最
適の位置に調節するようにバックミラー位置決め装置を
コントロールすることもできる。The eye tracking system discussed above is facilitated by the present invention, which either locates the driver's eye directly using trained pattern recognition techniques, or uses the driver's head position. One of the main purposes of determining, either by inferring the position of the eye from the eye, is to be able to automatically position the seat so that the driver's eye is within the "eye oval" Because. The oval of the eye is an appropriate position for the driver's eyes for optimal driving of the car and for the position of the mirror. Thus, if it is possible to know where the driver's eyes are, it is possible to bring the driver's position so that the driver's eyes fall exactly within the oval of the eyes, and to observe the reflection of the eyes. It can be monitored using a small eye tracker (eye tracker). Further, by confirming the position of the driver's eye, the rearview mirror positioning device can be controlled so as to adjust the rearview mirror to an optimum position.
【0044】車室内の特定の物体、またはそれらの一部
までの距離測定を行うためのより正確な音響システム
が、図3の変換器111で例示されている。この場合に
は、車のAピラー上に間隔をあけて3つの超音波発信器
/受信器が取り付けられているのが示されている。Aピ
ラーは最前部の屋根支持ピラーであり、またフロントウ
インドを支えるものでもある。波長の関係で、限られた
領域の高周波または大きな変換器を使用しない限り、超
音波を使用して狭角ビームを得るのは困難である。例え
ば、一般的に入手できる40kHzの変換器は直径約1
cmで、約60度の角度に拡がる音波を発する。この角
度を小さくするためには変換器の直径を大きくしなけれ
ばならない。これに代わる解決策は、いくつかの変換器
を用いて発信を位相化し、標的の目的とする部分に同じ
位相で到達するようにする。これにより標的の選択され
た部分からの反射が強められ、一方隣接部位からの反射
は干渉を受けるようにして、目的とする範囲内の最も強
度が強い部分までの距離を測定できるようにする。3つ
の変換器111からの発信の位相を変えることにより、
曲線上にある反射源の位置を特定することができる。空
間にある反射源を特定するためには、少なくとも1つの
追加発信器/受信器、ただし他のものと直線的な関係に
ないもの、を必要とする。測定の精度は、位相アレイレ
ーダの分野の当業者であれば関係式を適用して求めるこ
とができる。図3に示されている3つの変換器111か
ら出てくる波動は、実は空間にある望ましい点に同じ位
相で到達する波動のごく一部分のものである。これらの
波動の効果的な伝播方向は3つの発信器の発信位相を変
化させることによって変えることができる。乗員上の対
象点の概略位置の測定は、CCDアレイと適切な解析に
よって行うことができ、また超音波発信器の位相化は必
要とされる点までの距離を測定できるように決定され
る。A more accurate acoustic system for making distance measurements to certain objects, or parts thereof, in a vehicle compartment is illustrated by the transducer 111 in FIG. In this case, three spaced-apart ultrasound transmitters / receivers are shown mounted on the A-pillar of the car. The A-pillar is the frontmost roof support pillar and also supports the front window. Due to wavelength, it is difficult to obtain a narrow beam using ultrasound unless a limited range of high frequencies or large transducers are used. For example, a commonly available 40 kHz transducer has a diameter of about 1 mm.
In cm, it emits sound waves that spread at an angle of about 60 degrees. To reduce this angle, the diameter of the transducer must be increased. An alternative solution uses several transducers to phase the emission so that the intended part of the target arrives at the same phase. This enhances reflections from selected portions of the target, while making reflections from adjacent sites interfere, so that the distance to the strongest portion within the intended range can be measured. By changing the phase of the transmission from the three converters 111,
The position of the reflection source on the curve can be specified. Identifying a reflector in space requires at least one additional transmitter / receiver, but not in a linear relationship with the others. The measurement accuracy can be determined by those skilled in the field of phased array radar by applying a relational expression. The waves coming out of the three transducers 111 shown in FIG. 3 are actually just a fraction of the waves that arrive at the desired point in space with the same phase. The effective propagation direction of these waves can be changed by changing the transmission phases of the three transmitters. Measurement of the approximate position of the point of interest on the occupant can be performed by a CCD array and appropriate analysis, and the phasing of the ultrasound transmitter is determined so that the distance to the required point can be measured.
【0045】図4は赤外線放射およびCCDアレイ受信
器をそれぞれ備えた2つの光学システムを示したもので
ある。CCDアレイの価格は近年劇的に低下し、車内監
視用として実用的なものとなった。変換器110および
113は160x160ピクセルのCCDアレイであ
り、それらはほぼ球体レンズでカバーされている。これ
によって“魚眼”効果が生まれ、それによってさまざま
な角度からの光を捕捉することができる。天井灯のよう
な車の屋根の中心位置に置かれた113で示すセンサ
は、車内全体を充分な解像度で監視し、例えば車内の占
有状態を判別することができる。ここで使用されている
ようなCCDはカリフォルニア州カルバーシティ(Culv
er City, CA)のマーシャル・エレクトリック社(Marsh
all Electronics Inc.)から入手することができる。魚
眼レンズとは“約180度の角度をカバーする広角の写
真レンズであり、中心部の奥行きが過度に縮められ、周
辺に近づくにつれ歪みが大きくなる円形映像を作り出す
もの”(ホートンミフリン社(Houghton Mifflin Compa
ny)刊、The American Heritage Dictionary of the En
glish Language、第3版、1992年)である。魚眼レ
ンズの歪みはレンズの形を変えることによって相当変え
ることができ、これにより車室内の特定の部分を観察で
きる。また多くの場合、180度全域が必要とされるこ
とはなく、より小さい角度を捕えるレンズが使用される
であろう。本明細書では主として球形レンズが示されて
いるが、車内の位置および特定の受信器の目的に応じ
て、特定のレンズデザインが用いられることになる。FIG. 4 shows two optical systems with infrared radiation and a CCD array receiver, respectively. The price of CCD arrays has dropped dramatically in recent years, making them practical for in-car surveillance. Transducers 110 and 113 are CCD arrays of 160 × 160 pixels, which are almost covered by a spherical lens. This creates a “fisheye” effect, which allows light from different angles to be captured. A sensor, such as a ceiling light, indicated at 113 located at the center of the roof of the car can monitor the entire interior of the car with sufficient resolution, for example, to determine the state of occupancy in the car. CCDs such as those used here are in Culver City, California
er City, CA)
all Electronics Inc.). A fisheye lens is a "wide-angle photographic lens that covers an angle of about 180 degrees, and produces a circular image in which the depth of the center is excessively reduced and the distortion increases as the distance to the periphery increases." (Houghton Mifflin Mifflin Compa
ny), published by The American Heritage Dictionary of the En
glish Language, 3rd edition, 1992). The distortion of the fisheye lens can be significantly changed by changing the shape of the lens, so that certain parts of the cabin can be observed. Also, in many cases, a full 180 degree range is not required, and lenses that capture smaller angles will be used. Although a spherical lens is shown primarily herein, a particular lens design will be used depending on the location in the vehicle and the purpose of the particular receiver.
【0046】CCDアレイは例えば映像を電気信号に変
換するためにテレビジョンカメラで一般的に使用されて
いる。本発明での目的のために使用されるCCDには、
赤外線および紫外線を含む光周波数を電気信号に変換す
る能力を有する全ての装置が含まれる。本明細書で開示
する用途の多くに使用される特定のCCDアレイは、直
径2cm以下の単一チップ上に作られる。CCDアレイ
からのデータはデジタル化されデジタル化されたデータ
を解析するためのマイクロプロセッサを含む電子回路1
20にシリアルで送られる。記憶が必要となるデータの
量を少なくするために、映像データの最初の処理はCC
Dアレイから受信している間に行う。CCD arrays are commonly used in television cameras, for example, to convert video into electrical signals. CCDs used for the purposes of the present invention include:
All devices capable of converting optical frequencies, including infrared and ultraviolet light, into electrical signals are included. Certain CCD arrays used for many of the applications disclosed herein are fabricated on a single chip that is 2 cm or less in diameter. The data from the CCD array is digitized and an electronic circuit 1 including a microprocessor for analyzing the digitized data.
Sent to 20 serially. To reduce the amount of data that needs to be stored, the first processing of the video data is CC
This is performed while receiving from the D array.
【0047】距離測定器(レンジファインダー)に頼ら
ずに物体までの距離を直接測定する方法の1つは、機械
式の焦点システムを使用することである。しかしながら
そのような装置の使用は面倒であり、高価で遅く、かつ
信頼性にも疑問がある。代わりの方法としては、参照文
献として挙げた米国特許第5,193,124号および
第5,003,166号に記述されている焦点システム
を使用することであるが、そのようなシステムは高価な
ハードウェアおよび/または複雑なアルゴリズムを必要
とする。もう1つの別の方法が図5に示されており、そ
こでは変換器116を前部運転者席に存在する全ての物
体を照射するような広い発信角度を持つ赤外線光源とし
ている。受光CCD変換器117および118が間隔を
空けて設けられており、コントロール回路120により
立体映像分析を行うことができ、この回路120は適切
なパターン認識アルゴリズムを含むマイクロプロセッサ
とともに、前述のその他の回路も含む。この場合、位置
を検出するための望ましい特徴部位は、先ずCCD変換
器117および118から送り返される2つの映像のう
ちのいずれか1つから選定される。そしてソフトウェア
がもう1つの映像上の同じの特徴部位の位置を測定し、
当業者に知られた分析によって特徴部位の変換器からの
距離を測定する。One method of directly measuring the distance to an object without resorting to a distance finder (range finder) is to use a mechanical focusing system. However, the use of such devices is cumbersome, expensive, slow, and unreliable. An alternative is to use the focusing system described in US Pat. Nos. 5,193,124 and 5,003,166, which are cited, but such systems are expensive. Requires hardware and / or complex algorithms. Another alternative is shown in FIG. 5, where the transducer 116 is an infrared light source having a wide emission angle to illuminate all objects present in the front driver's seat. Receiving CCD converters 117 and 118 are provided at a distance so that stereoscopic image analysis can be performed by the control circuit 120. The circuit 120 includes a microprocessor including an appropriate pattern recognition algorithm, as well as other circuits described above. Including. In this case, the desired feature for detecting the position is first selected from one of the two images sent back from the CCD converters 117 and 118. And the software measures the position of the same feature on another image,
The distance of the feature from the transducer is determined by analysis known to those skilled in the art.
【0048】変換器116〜118が車のAピラー上に
装着されているのが示されている。これら変換器は典型
的には直径約2cmまたはそれ以下と非常に小さいの
で、それらをフロントウインドそのもの、または監視す
べき車室部分の鮮明な視野が得られる他の都合のよい場
所に取り付けることも可能である。Transducers 116-118 are shown mounted on the A-pillars of the car. Since these transducers are typically very small, about 2 cm or less in diameter, they can be mounted on the front window itself or other convenient location that provides a clear view of the cabin part to be monitored. It is possible.
【0049】特に、新しい形態のレーザ式距離計測器を
本発明に適用できる。この製品はカリフォルニア州サニ
ーベールのパワースペクトラ社(Power Spectra Inc.)
で製造されているGaAsパルス式レーザ装置で、これ
は30mまでを精度<2cmおよび分解能<1cmで測
定することができる。このシステムを変換器116と組
み合わせて使用することができ、それによって受信変換
器117または118の1つを除くことができる。車室
内の占有物の特定の特徴部位の位置が検出された後、レ
ーザビームをその特定の特徴部位に当てる適切な投写機
構とともにこの装置を使用する。これにより特徴部位ま
での距離を2cm以内の精度でき、またキャリブレーシ
ョンを行うことによりもっと正確に測定できる。この装
置は車室内での測定だけでなく、車外での予知感知およ
びブラインドスポット監視用途にも特定の用途がある。In particular, a new type of laser distance meter can be applied to the present invention. This product is powered by Power Spectra Inc. of Sunnyvale, California
Is a GaAs pulsed laser device, manufactured by the company, which can measure up to 30 m with an accuracy of <2 cm and a resolution of <1 cm. This system can be used in combination with transducer 116, thereby eliminating one of the receiving transducers 117 or 118. After the location of a particular feature of the vehicle occupant has been detected, the device is used with an appropriate projection mechanism that directs a laser beam at that particular feature. As a result, the distance to the characteristic portion can be adjusted within 2 cm, and more accurate measurement can be performed by performing calibration. This device has particular application not only for in-car measurements, but also for predictive sensing and blind spot monitoring applications outside the vehicle.
【0050】図6は車室の一部切り欠き側面図で、光学
式車内監視センサ110、113、210〜214の好
ましい取り付け位置を示している。これらの装置はそれ
ぞれ魚眼レンズを備えていることが示されており、分か
りやすくするために拡大して示されている。典型的な実
際の装置ではレンズの直径が約2cmで、取付面から約
1cm突出している。これらの装置はサイズが小さいた
めに、車の乗員にほとんど気づかれないものにすること
ができる。これらの装置は光学的なものであるため、レ
ンズ表面を比較的清浄に保つことが重要であることに留
意しなければならない。コントロール回路120は自己
診断特性を備えており、変換器の1つから送り返される
像を記憶された像と比較し、主要なかぎとなる特徴の存
在を確認する。もし受信器が特徴の存在を確認できなか
った場合、運転者に対してレンズ表面を清掃する必要が
ある旨の警告がディスプレイされる。図6に示された技
術は、本明細書中に説明されている監視機能だけでな
く、次のような多くの目的に使用することができる:
(i)背面式子供用シート230の存在の確認、(i
i)乗員の後頭部242の監視、(iii)乗員240
の位置の確認、(iv)乗員の膝241の位置の確認、
および(v)変換器113を使用しての乗員の高さの測
定。FIG. 6 is a partially cutaway side view of the cabin, showing a preferred mounting position of the optical in-vehicle monitoring sensors 110, 113, 210-214. Each of these devices is shown to have a fisheye lens and is shown enlarged for clarity. A typical practical device has a lens diameter of about 2 cm and protruding about 1 cm from the mounting surface. Due to their small size, these devices can be made almost invisible to the occupants of the vehicle. It should be noted that since these devices are optical, it is important to keep the lens surface relatively clean. The control circuit 120 has a self-diagnostic characteristic and compares the image returned from one of the transducers with the stored image to confirm the presence of key features. If the receiver fails to confirm the presence of the feature, a warning is displayed to the driver indicating that the lens surface needs to be cleaned. The technique shown in FIG. 6 can be used for many purposes, in addition to the monitoring functions described herein, such as:
(I) Confirmation of the existence of the back type child seat 230, (i)
i) monitoring of the back of the occupant 242, (iii) occupant 240
(Iv) confirmation of the position of the knee 241 of the occupant;
And (v) occupant height measurement using transducer 113.
【0051】乗員位置センサはどのような形のものであ
れ、図7に模式的に示したエアバッグシステムの回路に
組み込まれる。この実施例においては、乗員位置センサ
はインテリジェント式電子センサ・診断システムの入力
として使用されている。この電子センサは車の加速衝突
パルス、または衝突部分に装着された衝突センサに基づ
いてエアバッグを展開すべきかどうかを決定し、また乗
員位置センサは乗員がエアバッグに近づきすぎていない
かどうか、したがってエアバッグの展開を行うべきでは
ないかどうかを決定する。図7において、センサ・診断
ユニット内にある電子式衝突センサは、衝突がエアバッ
グの展開を必要とするほど激しいものであるかどうかを
判定する。乗員位置センサはエアバッグに対する車の乗
員の相対位置を測定し、この情報をセンサ・診断ユニッ
トに送り、そこでエアバッグを展開しても安全かどうか
を決定する。作動準備センサもまた、そこで車の衝突が
発生しているかどうかを確認する。もしセンサ・診断ユ
ニットならびに作動準備アーミングセンサの両方が、エ
アバッグを必要とする衝突が起こりつつあり、位置セン
サが、乗員がエアバッグから安全な位置に離れていると
確認した場合、エアバッグ即ち膨張拘束システムが展開
される。The occupant position sensor, whatever its shape, is incorporated into the circuit of the airbag system shown schematically in FIG. In this embodiment, the occupant position sensor is used as an input to an intelligent electronic sensor and diagnostic system. The electronic sensor determines whether to deploy the airbag based on the vehicle's accelerating collision pulse or a collision sensor mounted on the collision area, and the occupant position sensor determines whether the occupant is too close to the airbag, Therefore, it is determined whether or not the airbag should be deployed. In FIG. 7, an electronic crash sensor in the sensor and diagnostic unit determines whether the crash is severe enough to require deployment of the airbag. The occupant position sensor measures the position of the vehicle occupant relative to the airbag and sends this information to a sensor and diagnostic unit, which determines whether it is safe to deploy the airbag. The ready sensor also checks to see if a vehicle collision has occurred there. If both the sensor / diagnosis unit and the arming sensor ready for operation are encountering a collision requiring an airbag and the position sensor determines that the occupant has left the airbag in a safe position, the airbag or The inflation restraint system is deployed.
【0052】赤外線を使用した乗員位置センサが0から
2mの範囲(信号は乗員との間を往復しなければならな
いので0から1mの乗員位置に相当)の詳細な例が図8
のブロック回路図に示されている。その作動は次のとお
りである。水晶発信器401により48MHzの信号f
1が作られ、周波数三倍器402に送られ、そこで14
4MHzの出力信号が作り出される。この144MHz
信号は次に赤外線ダイオードドライバ403に送り込ま
れ、これにより赤外線ダイオード404が144MHz
で基準位相角0度に変調された赤外光を発するように駆
動される。赤外線ダイオード404は車の乗員に向けら
れている。信号f1よりも僅かに高い周波数(48.0
5MHz)の2番目の信号f2は、上記と同様に周波数
三倍器406に送り込まれ、144.15MHzの周波
数が作り出される。この信号は次にミキサ407に送り
込まれ、そこで周波数三倍器402からの144MHz
信号と混合される。ミキサ407から出力される混合信
号は、フィルタ408に送られ、そこでf1の3倍の周
波数とf2の3倍の周波数との間の差分、つまりビート
周波数である150kHz以外の全ての信号が除去され
る。乗員から反射される赤外線信号は受信器409で受
けられ、前置増幅器411に送り込まれる。受信器40
9と増幅器411の間の接続部にはバイアス用抵抗41
0が結合されている。この信号は発信信号と同じ変調周
波数144MHzを有するが、信号が発信器から乗員そ
して受信器へ戻る経路を通るために発信信号に対して角
度xの位相ずれが生じている。前置増幅器411からの
出力は周波数三倍器406からの144.15MHz信
号とともに第2ミキサ412に送られる。ミキサ412
からの出力は次に自動利得調節増幅器413により増幅
され、フィルタ414へ送り込まれる。フィルタ414
は、フィルタ408と同様に、150kHzの差分周波
数、即ちビート周波数以外の全ての周波数を取り除く。
しかしながらこのようにして得られた周波数が150k
Hzの信号は、フィルター408からの信号に対して位
相角xを有する。この両方の150kHz信号は位相検
知器415に送られ、そこで位相角xの大きさが測定さ
れる。発信ダイオードから乗員までの距離は上記の値を
用いてx/345.6という数式で表すことができる。
ここでxは測定された角度であり、距離はメートルであ
る。FIG. 8 shows a detailed example of the occupant position sensor using infrared rays in the range of 0 to 2 m (corresponding to the occupant position of 0 to 1 m since the signal has to reciprocate with the occupant).
Is shown in the block circuit diagram of FIG. The operation is as follows. 48 MHz signal f by the crystal oscillator 401
1 is made and sent to the frequency tripler 402 where 14
A 4 MHz output signal is created. This 144MHz
The signal is then sent to infrared diode driver 403, which causes infrared diode 404 to operate at 144 MHz.
Is driven to emit infrared light modulated to the reference phase angle of 0 degree. Infrared diode 404 is aimed at the occupant of the car. Slightly higher frequency than signal f1 (48.0
The second signal f2 of 5 MHz) is sent to the frequency tripler 406 in the same manner as described above, and a frequency of 144.15 MHz is created. This signal is then fed to mixer 407, where 144 MHz from frequency tripler 402
Mixed with the signal. The mixed signal output from the mixer 407 is sent to the filter 408, where the difference between the frequency of three times f1 and the frequency of three times f2, that is, all signals other than the beat frequency of 150 kHz are removed. You. The infrared signal reflected from the occupant is received by the receiver 409 and sent to the preamplifier 411. Receiver 40
9 and the amplifier 411 are connected to a bias resistor 41.
0 is connected. This signal has the same modulation frequency, 144 MHz, as the outgoing signal, but is out of phase by an angle x with respect to the outgoing signal as the signal travels from the transmitter back to the occupant and to the receiver. The output from the preamplifier 411 is sent to the second mixer 412 together with the 144.15 MHz signal from the frequency tripler 406. Mixer 412
Are then amplified by automatic gain control amplifier 413 and fed to filter 414. Filter 414
Removes the difference frequency of 150 kHz, that is, all frequencies other than the beat frequency, similarly to the filter 408.
However, the frequency thus obtained is 150k
The Hz signal has a phase angle x with respect to the signal from filter 408. Both 150 kHz signals are sent to a phase detector 415, where the magnitude of the phase angle x is measured. The distance from the transmitting diode to the occupant can be expressed by the formula x / 345.6 using the above values.
Where x is the measured angle and the distance is meters.
【0053】ここに述べた応用は車の運転者を検出する
場合を例にして説明してきた。当然のことながらエアバ
ッグに対する乗員の相対的位置を測定する同じシステム
は、助手席または後部座席の乗員に対しても、少しの修
正が必要となることもあるが適用しうるものである。乗
員の位置に依存するセンサのトリガー時期は、運転者と
他の乗員で異なる場合がある。現在のシステムは基本的
に運転者をベースとしたものであり、その結果、エアバ
ッグを展開するのが遅すぎるか、エアバッグの展開がな
されないことによって乗員が負傷する可能性が必然的に
高くなる。これは、運転者はエアバッグの展開を必要と
する位置にいないのに他乗員がそれを必要とする位置に
いる場合である。乗員位置センサを乗員と運転者双方に
対して使用することによって、エアバッグシステムは個
々の乗員に対してそれぞれ最適化することができ、その
結果著しい負傷の減少をもたらすことができる。特に、
もし運転者または乗員のいずれか一方が所定位置外にい
る場合には、運転者または乗員用システムのいずれかだ
けを展開させないことができるのである。The application described herein has been described by taking as an example the case of detecting the driver of a car. Of course, the same system for measuring the occupant's relative position with respect to the airbag is applicable to passengers in the passenger or rear seats, although some modifications may be required. The trigger timing of the sensor depending on the position of the occupant may be different between the driver and other occupants. Current systems are basically driver-based, which can result in airbags being deployed too late or injuries to occupants due to the lack of airbag deployment. Get higher. This is the case when the driver is not in a position where deployment of the airbag is required but another occupant is in a position where it is required. By using occupant position sensors for both the occupant and the driver, the airbag system can be optimized for each individual occupant, resulting in a significant reduction in injury. Especially,
If either the driver or the occupant is out of position, only the driver or the occupant system may not be deployed.
【0054】エアバッグが必要とされる事故において
は、車にはほとんど常に運転者が存在する。しかしなが
ら、これらの車両のわずか約30%だけが同乗者を乗せ
ている。もし同乗者がいない場合には、通常、同乗者側
のエアバッグを展開する必要はない。乗員監視システム
を適切なパターン認識回路と組み合わせて同乗者に使用
した場合、座席が占有されているか否かを確実に知るこ
とができる。同乗者がいない場合に同乗者側のエアバッ
グの展開を不能とすることができ、これによりエアバッ
グの取替えコストを節減できる。この同じ戦略を車の後
部座席の監視にも適用することができる。またここで使
用されているように訓練可能なパターン認識システム
は、例えば乗員と野菜の袋の差を区別することもでき
る。最後に、衝突前のブレーキ操作などによって立った
状態となるか、エアバッグに近接した位置に移動した所
定位置外の子供についても多くのことが論じられてい
る。当然のことながら、ここに説明した乗員位置センサ
はこのような状態、ならびに前記のような背面式子供用
シートの状態において、エアバッグの展開を未然に防ぐ
ことができる。In an accident requiring an airbag, there is almost always a driver in the car. However, only about 30% of these vehicles carry passengers. If there is no passenger, there is usually no need to deploy the passenger's airbag. When the occupant monitoring system is used for a fellow passenger in combination with an appropriate pattern recognition circuit, it is possible to reliably know whether or not the seat is occupied. When there is no passenger, the deployment of the airbag on the passenger side can be disabled, thereby reducing the cost of replacing the airbag. This same strategy can be applied to monitoring the rear seats of a car. A trainable pattern recognition system, as used herein, can also distinguish between occupants and vegetable bags, for example. Finally, much has been discussed about children who are standing up by a brake operation or the like before a collision or have moved to a position close to the airbag and are out of a predetermined position. It should be understood that the occupant position sensor described herein can prevent the deployment of the airbag in such a state, as well as in the state of the back-type child seat as described above.
【0055】ニューラルネットワークのような訓練可能
なパターン認識技術の使用が本発明の重要な部分であ
る。これらの技術は、実例のパターンを分析する高度な
コンピュータプログラムを使用して異なった種類の物体
の差異を判別するために実施される。これらのコンピュ
ータプログラムは訓練期間中に集められた代表的なデー
タ、つまり訓練セットと呼ばれるデータを用いて訓練さ
れる。訓練の後、このコンピュータプログラムは、車両
に設置した後に得られるデータに基づいて物体の分類を
可能とするルールを含む、コンピュータアルゴリズムを
出力する。このアルゴリズム形式のルールが車に取り付
けられるシステムの中に組み込まれる。こうしたルール
の策定が本発明に使用するパターン認識技法の中心であ
る。現在までのところ人工ニューラルネットワークがル
ール決定方法として最も成功しているものである。しか
し現在、訓練による学習のようなニューラルネットワー
クの多くの利点を取り入れ、かつネットワークの理解不
能および最善の結論に収束しない可能性といったような
欠陥のない新しいシステムの開発が進んでいる。The use of trainable pattern recognition techniques, such as neural networks, is an important part of the present invention. These techniques are implemented to determine the differences between different types of objects using sophisticated computer programs that analyze example patterns. These computer programs are trained using representative data collected during the training period, data called a training set. After training, the computer program outputs computer algorithms, including rules that allow classification of objects based on data obtained after installation in the vehicle. This algorithmic rule is built into the system mounted on the car. Formulation of such rules is central to the pattern recognition technique used in the present invention. To date, artificial neural networks have been the most successful rule decision method. However, new systems are now being developed that incorporate many of the benefits of neural networks, such as learning by training, and are free from imperfections such as the inability to understand the network and the possibility of converging to the best conclusions.
【0056】例えば次に述べるような、閉じつつあるウ
インドウの経路に障害物が存在するのを判別するという
ような本発明のいくつかの実施態様においては、訓練さ
れた研究者であれば戻ってくる光学または音響信号を見
て必要な決定を下すアルゴリズムを工夫することができ
るというように、ルールは十分に明解なものである。そ
の他のケース、例えば背面式子供用シートまたは乗員の
存在を判別するような場合には、人工ニューラルネット
ワークがルールの決定に利用される。パターン認識ルー
ルを決定するためのそのようなニューラルネットワーク
ソフトウェアのセットの1つは、ペンシルバニア州ピッ
ツバーグのニューラルウェア社(NeuralWare Corporati
on)から入手できる。別のネットワークパターン認識技
術がモトローラ(Motorola)社の参照文献として挙げた
特許に開示されている。500以上の米国特許を含む数
多くの文献がニューラルネットワークについて詳細を記
述しており、したがってこの技術の理論および応用につ
いては周知でありここで繰り返さない。特別な問題を解
決するためにニューラルネットワークを使用した数少な
い特殊なケースを除いて、ニューラルネットワークは現
在まで自動車やトラックに応用されていない。In some embodiments of the present invention, such as to determine the presence of an obstacle in the path of a closing window, as described below, a trained researcher may return. The rules are simple enough so that you can devise algorithms that look at the incoming optical or acoustic signal and make the necessary decisions. In other cases, for example, when determining the presence of a rear-type child seat or an occupant, an artificial neural network is used to determine rules. One such set of neural network software for determining pattern recognition rules is NeuralWare Corporati, Pittsburgh, PA.
on). Another network pattern recognition technique is disclosed in the patents cited by Motorola. Numerous documents, including more than 500 U.S. patents, detail neural networks, so the theory and application of this technology is well known and will not be repeated here. Except for a few special cases where neural networks have been used to solve special problems, neural networks have not been applied to cars and trucks to date.
【0057】背面式子供用シート、乗員、あるいは空席
の存在を確定するために本発明で使用されるシステム
は、人工的なニューラルネットワークである。この場合
に、このネットワークは例えば図9の変換器521およ
び522で検出された時にCCDアレイから戻ってくる
信号によって作動される。例えば前部座席の場合、訓練
期間を通してこのシステムは3つのケースの区別を教え
込まれる。この訓練は車の前部座席に子供用シートを、
さまざまな位置および向きに置いて、数多くの実験によ
り行われる。同様に、乗員および野菜の箱や袋その他の
物体についても、十分に多くの実験が繰り返される。ニ
ューラルネットワークが十分に訓練されるまでには、そ
のような実験が1000回位実施され、それにより3つ
のケースにおける区別が可能となり、また非常に高い確
度で正しい決定を出力することができるようになる。The system used in the present invention to determine the presence of a backside child seat, occupant, or vacancy is an artificial neural network. In this case, the network is activated by signals returning from the CCD array when detected, for example, by the converters 521 and 522 of FIG. For example, in the case of a front seat, throughout the training period the system is taught to distinguish between three cases. This training includes a child seat in the front seat of the car,
Performed by a number of experiments at various positions and orientations. Similarly, a sufficient number of experiments are repeated with occupants and vegetable boxes, bags, and other objects. By the time the neural network is fully trained, such experiments have been performed about a thousand times, so that a distinction can be made in three cases and that the correct decision can be output with very high accuracy. Become.
【0058】ひとたびネットワークが決定されると、例
えばニューラルウェア社(NeuralWare)から供給される
ツールを使用して結果を検討することが可能となり、ト
ライアンドエラーの結果、最終的なルールが決定され
る。その場合、それらのルールは次にプログラム化して
マイクロプロセッサに入れることができる。あるいは代
わりに、ネットを直接作るためにニューラルコンピュー
タを使用することもできる。どちらの場合も、これらは
ニューラルネットワークを使用したパターン認識技術の
分野の当業者によって実施することができる。もしマイ
クロプロセッサを使用する場合は、受信変換器からのデ
ータをデジタル化するアナログ−デジタル変換器からの
データを蓄積するメモリ装置も必要となる。一方もしニ
ューラルネットワークコンピュータが使用される場合
は、アナログ信号を変換器から直接ニューラルネットワ
ークの入力ノードに送り込むことができ、中間メモリは
必要とされない。マイクロプロセッサシステムの場合に
はコンピュータプログラムを蓄積するためにある種のメ
モリが必要となり、またもしニューラルコンピュータが
1つ以上のタスクに使用される場合には、各タスクに関
係したネットワークの特異値を蓄積するためにメモリが
必要となる。Once the network is determined, the results can be examined using, for example, tools supplied by NeuralWare, and the final rule is determined as a result of the trial and error. . If so, those rules can then be programmed into the microprocessor. Alternatively, a neural computer can be used to create the net directly. In either case, they can be implemented by those skilled in the art of pattern recognition technology using neural networks. If a microprocessor is used, a memory device for storing data from the analog-to-digital converter that digitizes data from the receiving converter is also required. On the other hand, if a neural network computer is used, the analog signals can be fed directly from the converter to the input nodes of the neural network, and no intermediate memory is required. In the case of microprocessor systems, some memory is required to store computer programs, and if a neural computer is used for more than one task, the singular value of the network associated with each task is determined. Memory is required to store.
【0059】運転者の高さを測定して、自動的に座席を
調節したり、またはシートベルト固定点を調節するため
にはいくつかの方法がある。いくつかの案が図9の側面
平面図に示されているが、そこでは2つの高さ測定セン
サ、つまり乗員の頭上のヘッドライナーに装着された5
21と、Aピラーに取り付けられた別のセンサ520が
示されている。これらの変換器はすでに本明細書中で述
べた他の車室内確認・監視システムの実施例で使用され
ているものである。There are several ways to measure the height of the driver and automatically adjust the seat or adjust the seat belt fixing point. Several alternatives are shown in the side plan view of FIG. 9, where two height-measuring sensors are mounted, i.
21 and another sensor 520 mounted on the A-pillar. These transducers have already been used in the other vehicle interior identification and monitoring system embodiments described herein.
【0060】参照文献として挙げた特許出願において
は、超音波が乗員の高さを測定するための主たる技術で
あった。この技術では通常少なくとも2つの変換器が必
要となるが、これは例えば変換器521を単独で使用し
た場合、この変換器は頭がどちらの方向を向いているか
には関係なしに頭までの距離を測定することになるた
め、頭の正確な位置が不明確なものとなる。頭から変換
器520までの距離を知ることによってこの不明瞭さは
かなり少なくなる。In the patent application cited as a reference, ultrasound was the main technique for measuring occupant height. This technique usually requires at least two transducers, for example, if transducer 521 is used alone, this transducer will have a distance to the head regardless of which direction the head is facing. The exact position of the head is unclear. Knowing the distance from the head to the transducer 520 significantly reduces this ambiguity.
【0061】CCDアレイを使用した光学式変換器は今
や価格競争が激しく、前述のようにいずれ車室内監視用
技術として選択されるものになろう。例えば160x1
60ピクセルの1つのCCDアレイと適切な訓練された
パターン認識ソフトウェアとの組み合わせを、乗員の頭
の映像を作るため、また本発明の目的用に頭の位置を正
確に検出するために使用できる。Optical converters using CCD arrays are now intensely price competitive and will eventually become the technology of choice for vehicle interior monitoring as described above. For example 160x1
The combination of a single 60 pixel CCD array with appropriate trained pattern recognition software can be used to create an image of the occupant's head and to accurately detect head position for the purposes of the present invention.
【0062】後頭部検知器534もまた図9に示されて
いる。この検知器はヘッドレストから乗員の頭の最後部
の位置までの距離を測定し、また後方衝撃の場合に最適
の支持を提供するために、乗員の頭の後ろに適切に位置
させるようにヘッドレストの位置をコントロールするた
めに使用される。ほとんどの車のヘッドレストは調節可
能なものとなっているが、乗員が適切な位置にしている
ことは、全くないわけではないが、稀なことである。毎
年、車の衝突によるムチ打ち負傷が400,000件以
上あり、そのうちおよそ90,000件は後方衝突によ
るものである(出展:National Highway Traffic Safet
y Administration(NHTSA))。適切な位置に調節
されたヘッドレストはそのような負傷の頻度を著しく減
らすことができるが、これは本発明の頭検知によって達
成することができるはずである。頭検知器534がヘッ
ドレストコントロール機構および回路540に接続され
ているのが概略的に示されている。この機構はヘッドレ
ストを上下に、ある場合には前後に回転させることがで
きるものである。ドアに装着されたエアバッグシステム
とともに使用される側面衝突のための乗員位置センサが
図9において530で示されている。The occipital region detector 534 is also shown in FIG. This detector measures the distance from the headrest to the rearmost position of the occupant's head, and also ensures that the headrest is properly positioned behind the occupant's head to provide optimal support in the event of a rear impact. Used to control position. While most vehicles have adjustable headrests, occupants are rarely, if not completely, in the wrong position. Each year, there are more than 400,000 whip injuries due to car collisions, of which about 90,000 are due to rear collisions (Source: National Highway Traffic Safet)
y Administration (NHTSA)). A properly positioned headrest can significantly reduce the frequency of such injuries, but this could be achieved with the head detection of the present invention. A head detector 534 is shown schematically connected to a headrest control mechanism and circuit 540. This mechanism allows the headrest to be turned up and down, and in some cases back and forth. An occupant position sensor for side impact used with a door mounted airbag system is shown at 530 in FIG.
【0063】シートベルトは、車への上部取付け点の垂
直方向の位置が乗員の肩に近い所にあるときが最も効果
的である。取付け点が低すぎると、ベルトが肩を擦るた
め乗員に不快感を与える。高すぎる場合には、ベルトが
首を擦るため乗員に不快感を与え、また衝突時にかなり
前方へ動くことになり、それによって乗員の頭がハンド
ルに打ち付けられる結果を招く。こうした理由によっ
て、シートベルトの上部取付け点は乗員の肩の少し上と
するのが望ましい。これをさまざまな大きさの乗員に対
して達成するためには、乗員の肩の位置を知らなければ
ならないが、これはここに述べてきた車室内監視システ
ムによって達成することができる。[0063] The seat belt is most effective when the vertical position of the upper attachment point to the vehicle is close to the occupant's shoulder. If the attachment point is too low, the belt will rub the shoulders, causing occupant discomfort. If it is too high, the belt will rub the neck and cause discomfort to the occupant, and will move significantly forward in the event of a collision, which will result in the occupant's head being hit against the steering wheel. For these reasons, it is desirable that the upper attachment point of the seat belt be slightly above the occupant's shoulder. To achieve this for occupants of various sizes, the position of the occupant's shoulder must be known, which can be achieved by the cabin monitoring system described herein.
【0064】そのようなシステムが図10に示されてい
るが、これはシートベルト固定調節システムの側面平面
図である。このシステムにおいては、赤外線発信器/C
CDアレイ受信器620が、乗員の肩の上方かつ外側に
位置するヘッドライナー上の都合の良い位置に配置され
る。そして前述のような適切なパターン認識システム
が、肩の位置を測定するために使用される。この情報は
略図で示されているシートベルト固定高さ調節システム
632へ送られ、これが取付け点631を最適の垂直位
置へ動かしてシートベルと630を適切な位置へ置く。Such a system is shown in FIG. 10, which is a side plan view of the seat belt securing and adjusting system. In this system, the infrared transmitter / C
A CD array receiver 620 is conveniently located on the headliner located above and outside the occupant's shoulders. A suitable pattern recognition system as described above is then used to measure shoulder position. This information is sent to the seat belt fixed height adjustment system 632, shown schematically, which moves the attachment point 631 to an optimal vertical position to position the seat bell and 630 in place.
【0065】図11は近接する車720によって側面に
衝突されそうになっている車710を斜め上方から見た
透視図であり、車710には予知センサシステムが備え
られており、発信器730が赤外波を車720に向かっ
て発信しているところが示されている。発信器730は
電子モジュール740に接続されている。モジュール7
40は発信器730を駆動する回路742と、受信器7
34および736から戻ってくる信号を処理するための
回路744を含んでいる。回路744はニューラルコン
ピューター745を含み、これが受信器734および7
36からの信号に基づいてパターン認識決定を行う。受
信器734および736は車のBピラーに取り付けら
れ、保護用透明カバーで覆われている。別の取り付け位
置が738として示されているが、これはドアウインド
のトリムパネル部で、ここにはしばしばバックミラー
(図示せず)が取り付けられる場所である。このシステ
ムのもう1つの利点は赤外線が霧の中を透過できること
であり、これによりこの技術は予知感知用途に特に適し
たものとなる。FIG. 11 is a perspective view of a vehicle 710, which is about to be collided with the side by an adjacent vehicle 720, as viewed obliquely from above. The vehicle 710 is provided with a predictive sensor system, and The transmission of the infrared wave toward the car 720 is shown. The transmitter 730 is connected to the electronic module 740. Module 7
40 is a circuit 742 for driving the transmitter 730 and the receiver 7
34 and includes circuitry 744 for processing the signals returning from 736. Circuit 744 includes a neural computer 745, which includes receivers 734 and 734.
A pattern recognition decision is made on the basis of the signal from. Receivers 734 and 736 are mounted on the car's B-pillar and are covered with a protective clear cover. Another mounting location is shown as 738, which is the trim panel of the door window, where the rearview mirror (not shown) is often mounted. Another advantage of this system is that infrared light can pass through the fog, making the technology particularly suitable for predictive sensing applications.
【0066】また、上記システムは、例えば運転者が走
行レーンを変えようとするときに、車のブラインドスポ
ットにある物体を検知してこの物体の像を運転者が見る
ことのできるように表示したり、または警告システムを
作動させたりするのに使用できる。この場合は、車71
0の横を通り抜けようとする車をとらえるために、車の
側面に沿って良好な視界を与えることができるように取
付け位置を選択しなければならない。734、736お
よび730の場所はそれぞれこの用途に充分な視界を提
供することができるが、車に近接した部分の空間は写し
だされない。これらに代わる位置としては、外側のバッ
クミラーの上、あるいは後部ウインドまたはCピラーへ
のユニット取付けがある。しかしながらミラーに取付け
た場合、装置が氷、雪またはほこりに覆われるという難
点がある。In addition, the system detects an object in a blind spot of a car and displays the image of the object so that the driver can see it when, for example, the driver tries to change the driving lane. Or to activate a warning system. In this case, the car 71
In order to catch a car trying to pass through the side of 0, the mounting position must be selected so that good visibility can be provided along the side of the car. The locations 734, 736 and 730 can each provide sufficient visibility for this application, but the space in the vicinity of the car is not imaged. Alternative locations include mounting the unit on the outer rearview mirror or on the rear window or C-pillar. However, when mounted on a mirror, the disadvantage is that the device is covered with ice, snow or dust.
【0067】予知センサおよびブラインドスポット検知
器両方のケースとも、赤外線発信器およびCCDアレイ
システムは主として車710の近傍にある物体を認識さ
せる画像情報を提供するものである。この処理を完全な
ものとするためには、速度情報とともに距離情報もまた
必要となるが、これは通常位置データを微分することに
よって得られる。これは前述のいずれかの方法ならびに
レーダシステムによって達成することができる。レーダ
システムは車内での使用には適さないものであるが、車
外での感知用途には一般的に使用されており、警察用レ
ーダがよく知られている例である。現在、安価でかつ限
られたスペースに適合する小型のレーダシステムを入手
できる。この用途におけるレーダのもう1つの利点は、
望ましい拡散角度を有する発信器を入手するのが容易な
ことであり、このためその装置を標的に向ける必要がな
いことである。これらのケースで本発明の最良の実施形
態はレーダを使用することであり、次善の方法はパルス
式のGaAsレーザシステムをCCDアレイとともに使
用することである。ただし2つのCCDアレイまたは音
響システムを使用するのもまた良い選択である。音響シ
ステムおよび2つのCCDアレイを使用する立体システ
ムは両方ともGaAs装置よりも速度が遅いという欠点
を有し、さらに作動表面に堆積物が蓄積して影響を受け
かねない車外の追加音響システムを取り付けなければな
らないことである。In both the case of the predictive sensor and the blind spot detector, the infrared transmitter and the CCD array system provide image information primarily for recognizing objects near the vehicle 710. To complete this process, distance information as well as velocity information is also required, which is usually obtained by differentiating position data. This can be achieved by any of the methods described above as well as radar systems. Although radar systems are not suitable for use inside vehicles, they are commonly used for sensing applications outside vehicles and are a well-known example of police radar. Currently, small radar systems are available that are inexpensive and fit into limited space. Another advantage of radar in this application is that
It is easy to obtain a transmitter with the desired divergence angle, so that the device does not have to be aimed at the target. In these cases, the best embodiment of the invention is to use radar, and the sub-optimal method is to use a pulsed GaAs laser system with a CCD array. However, using two CCD arrays or acoustic systems is also a good choice. Both acoustic systems and stereo systems using two CCD arrays have the disadvantage that they are slower than GaAs devices, and also have additional acoustic systems outside the vehicle, where deposits can accumulate and be affected on the working surface. That is something that must be done.
【0068】好ましい実施態様においては発信器730
は赤外線発信器であり、受信器734、736および7
38はCCD変換器で車720からの反射赤外波を受け
る。図11に示されている実施方法においては、外部エ
アバッグ790が示されているが、これは参照文献とし
て挙げた系属中の米国特許出願第08/247,760
号に記述されているように側面衝突が起こりそうになっ
たときに展開する。In a preferred embodiment, transmitter 730
Is an infrared transmitter and receivers 734, 736 and 7
Reference numeral 38 denotes a CCD converter which receives reflected infrared waves from the car 720. In the implementation shown in FIG. 11, an external airbag 790 is shown, which is described in U.S. patent application Ser.
Deploy when a side impact is about to occur, as described in the issue.
【0069】図12は、対向車両の前照灯または車81
0の前にある車の尾灯を検知するために使用する外部監
視システムが描かれている。この実施態様においては、
CCDアレイが可視光を感知するようになっており、別
の照明源は使用されていない。ここでもまた、この技術
の鍵は訓練されたパターン認識アルゴリズムと、特に人
工ニューラルネットワークの使用にある。前述のその他
のケースや参照文献として挙げた係属中の米国特許出願
にあるように、このパターン認識システムは対向車両の
前照灯のパターンまたは車810の先行車の尾灯のパタ
ーンを認識するように訓練され、そしてこうした条件の
いずれかが感知された場合に前照灯を減光する。これは
また、広告看板や道路からのその他の反射光に対しては
減光しないように訓練される。1つの問題は、減光が必
要とされる尾灯を、減光が必要とされない遠くの前照灯
と区別することである。これには3つの手法が使用され
る:(i)複数の光源の間隔の測定、(ii)車に対す
る複数の光源の相対的位置の判定、および(iii)フ
ィルターを通した光源の明るさとフィルターを通さない
場合の明るさを比較する赤色フィルターを使用する。尾
灯の場合には、赤色フィルターを通した明るさとフィル
ターを通さない場合の明るさはほぼ同じであるのに対し
て、前照灯の場合には著しい差がある。この場合、2つ
のCCDアレイを使用して一方をフィルタ付きとする
か、液晶のようなものを使用して電気的に、または機械
的に取り除くことができるフィルタを使用する。FIG. 12 shows a headlight or a vehicle 81 of an oncoming vehicle.
An external monitoring system used to detect the taillight of a car in front of zero is depicted. In this embodiment,
The CCD array is sensitive to visible light, and no separate illumination source is used. Again, the key to this technique lies in the use of trained pattern recognition algorithms and, in particular, artificial neural networks. As in the other cases mentioned above and in the pending U.S. patent application cited above, the pattern recognition system is adapted to recognize the pattern of the headlights of an oncoming vehicle or the pattern of the taillights of the preceding vehicle of car 810. The headlight is dimmed when trained and any of these conditions are sensed. It is also trained to not dimming advertising billboards or other reflected light from the road. One problem is to distinguish taillights that require dimming from distant headlights that do not require dimming. Three techniques are used for this: (i) measuring the spacing of the light sources, (ii) determining the relative positions of the light sources with respect to the car, and (iii) filtering and filtering the light sources. Use a red filter to compare the brightness without passing through. In the case of the taillight, the brightness through the red filter and the brightness without the filter are almost the same, whereas in the case of the headlight, there is a significant difference. In this case, two CCD arrays are used, one with a filter, or a filter that can be removed electrically or mechanically using something like liquid crystal.
【0070】以上、車両の内部および外部を監視する監
視システムとして、1つまたはそれ以上のCCDアレイ
ならびに本発明の目的および利点を満たすその他関連装
置を使用した光学システムを示して説明してきた。しか
しながら、本発明の多くの変更、変形および変種、なら
びにその他の使用方法および用途は、上記の好適な実施
態様を開示する本明細書と添付図面を検討することによ
って当業者に明白なものとなるであろう。本発明の精神
および範囲から逸脱しない全ての変更、変形および変種
は、ならびに使用方法および用途は、特許請求範囲に定
義された本発明に包含されるものである。The foregoing has shown and described an optical system that uses one or more CCD arrays and other related devices that meet the objects and advantages of the present invention as a monitoring system for monitoring the interior and exterior of a vehicle. However, many modifications, variations and variations of the present invention, as well as other uses and uses, will become apparent to those skilled in the art from a review of this specification and the accompanying drawings, which disclose the preferred embodiments described above. Will. All changes, modifications and variations that do not depart from the spirit and scope of the invention, as well as methods of use and uses, are intended to be covered by the invention as defined in the appended claims.
【0071】[0071]
【発明の効果】本発明は以下の効果を有する。 1.自動車の特定の座席上の人間の存在を認識し、この
情報をエアバッグ、暖房および空調、または娯楽システ
ムなど車両内の他のシステムの動作に影響を及ぼすため
に使用できる。 2.自動車の特定の座席上の人間の存在を認識してその
位置を判別し、この位置情報を車両内の他のシステムの
動作に影響を及ぼすために使用できる。 3.自動車の中の乗員の位置、速度または大きさを測定
し、この情報をエアバッグ膨張システムにより発生する
ガスの発生速度、またはガスの量をコントロールするた
めに使用できる。 4.車の中の後部座席における乗員の存在または位置を
判別しこの情報を正面衝突の場合の後部座席保護エアバ
ッグの動作に影響を及ぼすために使用できる。 5.自動車の特定の座席上の背面式子供用シートの存在
を認識し、この情報をエアバッグシステムのような車両
内の他のシステムの動作に影響を及ぼすために使用でき
る。 6.運転者の眼のおよその位置を測定し、この情報を車
のバックミラーの位置をコントロールするために使用で
きる。 7.車両運転者の頭の位置を監視し、運転者が寝入って
いるか、さもなくば具合が悪くなって車が制御できなく
なっているかを判別し、この情報を車両内の別のシステ
ムに影響を及ぼすために使用できる。 8.乗員が所定位置外にいるか、または所定位置から移
動しそうになって、エアバッグの展開で負傷する可能性
があることを、高信頼度で適切な時期に判定し、そして
エアバッグの展開を抑さえるための信号を出力する乗員
位置センサを提供できる。 9.雪および/または霧が存在するときに、車内に配置
されたセンサが衝突しそうになる物体を正確に確認する
ことができる予知センサを提供できる。 10.対向車両の前照灯または先行車の尾灯を感知し、
これらの光を信号灯または路面からの反射と区別し、前
照灯を減光する信号を送り出すインテリジェント式前照
灯減光システムを提供できる。 11.運転者のブラインドスポットにある物体を検知・
分類し、例えば運転者が走行レーンを変えようとすると
きに、運転者に警告を与えたり、または運転者にブライ
ンドスポットの占有物の状態を継続的に知らせるブライ
ンドスポット検知器を提供できる。The present invention has the following effects. 1. Recognizing the presence of a person on a particular seat in a car, this information can be used to affect the operation of other systems in the vehicle, such as airbags, heating and air conditioning, or entertainment systems. 2. It recognizes the presence of a person on a particular seat in a vehicle and determines its position, and this position information can be used to affect the operation of other systems in the vehicle. 3. The position, speed or size of the occupant in the vehicle can be measured and this information can be used to control the rate or amount of gas generated by the airbag inflation system. 4. This information can be used to determine the presence or location of the occupant in the backseat of the vehicle and to affect the operation of the backseat protection airbag in the event of a head-on collision. 5. Recognizing the presence of a rear-facing child seat on a particular seat in an automobile, this information can be used to affect the operation of other systems in the vehicle, such as airbag systems. 6. The approximate position of the driver's eye can be measured and this information can be used to control the position of the car's rearview mirror. 7. Monitors the position of the vehicle driver's head to determine if the driver is asleep or otherwise ill and unable to control the car, and uses this information to affect other systems in the vehicle Can be used for 8. A reliable and timely determination that the occupant is out of or about to move out of position and could be injured by the deployment of the airbag, and to suppress deployment of the airbag. An occupant position sensor that outputs a signal for suppressing the occupant position can be provided. 9. When snow and / or fog are present, it is possible to provide a predictive sensor capable of accurately confirming an object that is likely to collide with a sensor disposed in a vehicle. 10. Detects the headlight of an oncoming vehicle or the taillight of a preceding vehicle,
An intelligent headlight dimming system can be provided which distinguishes these lights from signal lights or reflections from the road surface and sends out a signal for dimming the headlights. 11. Detects objects in the driver's blind spot
A blind spot detector can be provided that categorizes, for example, alerts the driver when the driver attempts to change lanes, or continuously informs the driver of the condition of the blind spot occupancy.
【図1】車室の一部の切り欠き側面平面図であり、監視
センサの好ましい取り付け位置、特に自動車運転者を検
出するのに好ましい位置を示し、また鏡に取り付けた超
音波位置センサからの波動パターンを示したものであ
る。FIG. 1 is a cutaway side plan view of a portion of a passenger compartment, showing a preferred mounting position of a monitoring sensor, in particular a preferred position for detecting an automobile driver, and a view from an ultrasonic position sensor mounted on a mirror; It shows a wave pattern.
【図2】図1と同様の図で、赤外線光源を使用した光学
システムからの波動パターン、およびフロントウインド
を反射表面として使用するCCDアレイ受信器を示して
おり、本発明の車内監視システムと、計器パネルに取り
付けられた不注意警告灯またはブザー、およびリセット
ボタンとの間のインターフェースを模式的に示したもの
である。FIG. 2 is a view similar to FIG. 1, showing a wave pattern from an optical system using an infrared light source, and a CCD array receiver using a front window as a reflective surface; Figure 3 schematically illustrates the interface between a careless light or buzzer mounted on the instrument panel and a reset button.
【図3】図1と同様の図で、一組の超音波発信器/受信
器からの波動パターンを示しており、この場合、間隔を
あけた変換器と信号の位相により超音波ビームの正確な
焦点合わせができ、したがって運転者の表面の特定の点
を正確に測定することができる。FIG. 3 is a view similar to FIG. 1 showing the wave pattern from a set of ultrasound transmitters / receivers, where the accurate spacing of the ultrasound beam by the spaced transducers and the phase of the signal; Focus and thus a specific point on the driver's surface can be measured accurately.
【図4】図1と同様の図で、赤外線光源を使用した光学
システム波動パターン、およびフロントウインドを反射
表面として使用するCCDアレイ受信器を表しており、
この場合、CCDアレイ受信器は魚眼レンズで覆われて
おり、車室の内容物を広角視野で捕らえることができ
る。FIG. 4 is a view similar to FIG. 1, but showing an optical system wave pattern using an infrared light source and a CCD array receiver using a front window as a reflective surface;
In this case, the CCD array receiver is covered with a fisheye lens, and can capture the contents of the cabin in a wide-angle view.
【図5】図1と同様の図で、一対の小型CCDアレイ受
信器および1つの赤外線発信器からの波動パターンを表
しており、この場合、間隔を空けたCCDアレイにより
乗員の特徴部位までの距離を正確に測定できる。FIG. 5 is a view similar to FIG. 1, showing the wave pattern from a pair of small CCD array receivers and one infrared transmitter, in which case spaced CCD arrays to the occupant features; The distance can be measured accurately.
【図6】車室の一部切り欠き側面図であり、光学式車内
監視センサの好ましい取り付け位置を示している。FIG. 6 is a partially cutaway side view of the cabin, showing a preferred mounting position of the optical in-vehicle monitoring sensor.
【図7】乗員位置センサとして使われている車内監視セ
ンサを展開抑止システムの残りの部分とともに模式的に
示したものである。FIG. 7 schematically shows an in-vehicle monitoring sensor used as an occupant position sensor together with the rest of the deployment suppression system.
【図8】変調赤外線信号、ビート周波数および位相検知
システムを使用した乗員位置感知装置の回路を示す模式
図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing a circuit of an occupant position sensing device using a modulated infrared signal, beat frequency and phase sensing system.
【図9】車両の一部切り欠き側面平面図であり、運転者
を含む車の車室を示すとともに、側面衝突用の乗員位置
センサの好ましい取り付け位置ならびに後面衝突による
ムチ打ち負傷を減らすためのヘッドレスト調節システム
用とともに用いる乗員後頭部位置検出器を示したもので
ある。FIG. 9 is a partially cut-away side plan view of the vehicle, showing a cabin of the vehicle including the driver, a preferable mounting position of an occupant position sensor for side collision, and reducing whiplash injury due to rear collision. Figure 2 shows an occupant back head position detector for use with a headrest adjustment system.
【図10】2つの乗員高さ測定センサを備えた自動車の
内部を示す一部切り欠き側面平面図であり、一方のセン
サは乗員の頭上のヘッドライナーに取り付けられてお
り、他方のセンサはAピラーの上に取り付けられてい
る。また、座席に取り付けられたシートベルトも示され
ており、このシートベルトは乗員の高さに応じて自動的
に調節される調節可能な上部固定点を有している。FIG. 10 is a partially cut-away side plan view showing the interior of an automobile with two occupant height measurement sensors, one sensor attached to a headliner above the occupant, and the other sensor A Mounted on pillars. Also shown is a seat belt attached to the seat, the seat belt having an adjustable upper fastening point that is automatically adjusted according to the occupant's height.
【図11】他の車両の側面に衝突しそうになっている車
両の斜視図であり、本発明の予知感知システムの各種部
品の位置が示されている。FIG. 11 is a perspective view of a vehicle that is about to collide with a side surface of another vehicle, showing the positions of various components of the predictive sensing system of the present invention.
【図12】車室の一部切り欠き側面平面図であり、前照
灯自動減光システムとともに使用される、対向車両の前
照灯および/または先行車の尾灯を感知するセンサを示
している。FIG. 12 is a partially cut-away side plan view of a cabin showing a sensor for sensing oncoming headlights and / or taillights of a preceding vehicle used with an automatic headlight dimming system. .
110、112、113、114 発信器/受信器 116 赤外線光源 117、118 CCD変換器 120 コントロール回路 520、521 センサ 530 乗員位置センサ 620 CCDアレイ受信
器 632 シートベルト固定
点調節システム 730 発信器 734 受信器 745 ニューラルコンピ
ュータ110, 112, 113, 114 Transmitter / Receiver 116 Infrared Light Source 117, 118 CCD Converter 120 Control Circuit 520, 521 Sensor 530 Occupant Position Sensor 620 CCD Array Receiver 632 Seat Belt Fixed Point Adjustment System 730 Transmitter 734 Receiver 745 Neural computer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウエンデル・シー・ジョンソン アメリカ合衆国カリホルニア州90505トー ランス・フジタストリート3165 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Wendell Sea Johnson 90165 Torrance Fujita Street, California, USA 3165
Claims (36)
する少なくとも1つの占有物を含む車室を有する自動車
における内部監視システムであって、 a)前記少なくとも1つの占有物が存在する可能性があ
る前記車室の一部を電磁放射により照射する照射手段
と、 b)CCDアレイを含み、前記車室内の前記少なくとも
1つの占有物の表面から反射される電磁照射を受信する
受信器手段と、 c)前記受信器手段に結合され、前記の受信照射を処理
してそれに基づいて前記車室内の前記少なくとも1つの
占有物の前記表面を表す電子信号を発生する演算処理手
段と、 d)前記演算処理手段に結合されるとともに訓練された
パターン認識アルゴリズムを含み、前記少なくとも1つ
の占有物を確認するために前記電子信号を分類する分類
手段と、 e)前記分類手段に結合され、前記少なくとも1つの占
有物の前記確認に応じて当該車の別のシステムに影響を
及ぼす出力手段とを備えたシステム。1. An internal monitoring system in a motor vehicle having a passenger compartment that includes a passive occupant protection system and at least one occupant having a surface, wherein: a) said at least one occupancy may be present. Irradiating means for irradiating a portion of the cabin with electromagnetic radiation; b) receiver means including a CCD array for receiving electromagnetic radiation reflected from a surface of the at least one occupant in the cabin; c) Processing means coupled to said receiver means for processing said received radiation and generating based thereon an electronic signal representative of said surface of said at least one occupant in said cabin; d) said processing means Classification means coupled to and comprising a trained pattern recognition algorithm for classifying the electronic signal to identify the at least one occupant; ) The classification means coupled to a said at least one influencing output means to another system of the vehicle in response to the confirmation of the occupiers system.
記受動的保護手段が膨張可能なエアバッグを含み、かつ
前記少なくとも1つの占有物が乗員であり、前記電子信
号が、前記表面から判断される車の乗員の位置を表すも
のであり、前記出力手段が前記乗員の位置に応じて前記
膨張可能なエアバッグの膨張を開始する時期を修正する
手段を含むシステム。2. The system of claim 1, wherein said passive protection means comprises an inflatable airbag, said at least one occupant being an occupant, and wherein said electronic signal is transmitted from said surface. A system for indicating a position of an occupant of a vehicle to be determined, the system including means for modifying a timing at which the output means starts inflation of the inflatable airbag according to the position of the occupant.
動的保護手段が膨張可能なエアバッグを含み、かつ前記
少なくとも1つの占有物が乗員であり、前記電子信号
が、前記表面から判断される車の乗員の位置を表すもの
であり、前記出力手段が前記乗員の位置に応じて前記膨
張可能なエアバッグを膨張させる速度を修正する手段を
含むシステム。3. The system of claim 1, wherein the passive protection means comprises an inflatable airbag, and wherein the at least one occupant is an occupant, and wherein the electronic signal is determined from the surface. A system for indicating the position of an occupant of the vehicle to be operated, the output means including means for modifying the rate at which the inflatable airbag is inflated in response to the position of the occupant.
を含み、かつ前記少なくとも1つの占有物が乗員であ
り、前記電子信号が、前記表面から判断される車の乗員
が存在することに特徴的ものであり、前記出力手段が前
記乗員が存在しない場合に前記膨張可能なエアバッグの
展開を抑制する手段を含むシステム。4. The passive protection means comprises an inflatable airbag, and said at least one occupant is an occupant, and wherein the electronic signal is determined from the surface by a vehicle occupant. And wherein the output means includes means for inhibiting deployment of the inflatable airbag in the absence of the occupant.
記少なくとも1つの占有物が乗員の頭であり、前記電子
信号が前記表面から判断される乗員の頭の位置を表すも
のであり、前記訓練されたパターン認識手段が時間の経
過に対する乗員の頭の動きを分類する手段を含み、前記
パターン認識手段に結合された前記応答手段が時間の経
過に対する乗員の頭の動きの分類に応答して当該車の別
のシステムに影響を及ぼすものであるシステム。5. The system of claim 1, wherein the at least one occupant is an occupant's head, and wherein the electronic signal is indicative of a position of the occupant's head determined from the surface. The trained pattern recognition means includes means for classifying occupant head movement over time, and the responsive means coupled to the pattern recognition means is responsive to the classification of occupant head movement over time. System that affects another system of the vehicle.
記別のシステムが警報器を含むシステム。6. The system of claim 5, wherein said another system includes an alarm.
記別のシステムが前記車の速度を制限するための制限手
段を含むシステム。7. The system of claim 5, wherein said another system includes limiting means for limiting the speed of said vehicle.
記訓練されたパターン認識手段がニューラルネットワー
クを含むシステム。8. The system of claim 1, wherein said trained pattern recognition means comprises a neural network.
記車がさらに座席を含みかつ前記少なくとも1つの占有
物が当該車の当該座席に置かれた背面式子供用シートで
あり、また前記車両内の別のシステムがエアバッグを含
むシステム。9. The system of claim 1, wherein the car further includes a seat, and wherein the at least one occupant is a rear-facing child seat located in the seat of the car. A system in which another system in the vehicle includes an airbag.
当該車の外部の少なくとも1つの物体を監視するシステ
ムであって、 a)外部の物体を照射するために電磁波を発信する発信
手段と、 b)CCDアレイを含み、前記外部の物体からの反射さ
れた電磁照射を受信する受信手段と、 c)前記受信手段に結合され、前記受信照射を処理して
それに基づいて前記外部の物体を表す電子信号を作り出
す演算処理手段と、 d)前記演算処理手段に結合されるとともに、パターン
認識アルゴリズムを含み、前記電子信号を分類する分類
手段と、 e)前記分類手段に結合され、前記少なくとも1つの占
有物の前記確認に応じて当該車の別のシステムに影響を
及ぼす出力手段とを含むシステム。10. A system for monitoring at least one object outside a vehicle in a vehicle having an interior and an exterior, comprising: a) emission means for emitting an electromagnetic wave to irradiate an external object; and b) CCD. Receiving means including an array for receiving reflected electromagnetic radiation from the external object; c) coupled to the receiving means for processing the received radiation and generating an electronic signal representative of the external object based thereon. E) a classifying means coupled to said computing means and including a pattern recognition algorithm for classifying said electronic signal; and e) a classifying means coupled to said classifying means for producing said at least one occupant. Output means for affecting another system of the vehicle in response to said confirmation.
て、前記外部の物体から前記車までの距離を測定するた
めの測定手段を更に含み、当該測定手段がレーダを含む
システム。11. The system according to claim 10, further comprising measuring means for measuring a distance from said external object to said vehicle, said measuring means including radar.
て、前記外部の物体から前記車までの距離を測定するた
めの測定手段を更に含み、当該測定手段がパルス化レー
ザを含むシステム。12. The system according to claim 10, further comprising measuring means for measuring a distance from said external object to said vehicle, said measuring means comprising a pulsed laser.
て、前記別のシステムが、前記外部の物体が前記車に対
して特定の範囲に入り、かつ前記車の運転者が前記外部
の物体との衝突の可能性を高める動作を始める時に作動
される警告システムであるシステム。13. The system according to claim 10, wherein said another system is arranged such that said external object is within a specific range for said vehicle and said driver of said vehicle is in contact with said external object. A system that is a warning system that is activated when an action is taken to increase the likelihood of a collision.
て、前記別のシステムが、前記外部の物体が前記車に対
して特定の範囲に入り、かつ前記演算処理手段が前記外
部の物体との高い衝突の可能性があると判断した時に作
動される側面衝突エアバッグシステムであるシステム。14. The system according to claim 10, wherein the another system is arranged so that the external object enters a specific range with respect to the vehicle, and the arithmetic processing unit performs a communication with the external object. A system that is a side impact airbag system that is activated when it determines that there is a high potential for collision.
て、前記演算処理手段がニューラルネットワークアルゴ
リズムを含むシステム。15. The system according to claim 10, wherein said arithmetic processing means includes a neural network algorithm.
前照灯減光システムであって、 a)CCDアレイを含み、外部の物体からの反射された
電磁照射を受信する受信手段と、 b)前記受信手段に結合され、前記受信照射を処理して
受信した照射を表す電子信号を作り出す演算処理手段
と、 c)前記演算処理手段に結合されるとともに、訓練され
たパターン認識アルゴリズムを含み、前記電子信号を対
向車両の前照灯からの照射およびその他の照射の区分に
分類する分類手段と、 d)前記分類手段に結合され、前記区分に応じて前記車
両の前照灯を減光する出力手段とを含む前照灯減光シス
テム。16. A headlight dimming system in a vehicle having an interior and an exterior, comprising: a) receiving means including a CCD array for receiving reflected electromagnetic radiation from an external object; and b) receiving. Processing means coupled to the means for processing the received radiation to produce an electronic signal representative of the received radiation; c) coupled to the processing means and comprising a trained pattern recognition algorithm, the electronic signal comprising: And d) output means coupled to the classification means for dimming the headlights of the vehicle according to the classification. Including headlight dimming system.
て、前方車両の尾灯からの放射をさらに前記区分に含む
システム。17. The system according to claim 16, further comprising radiation from taillights of a preceding vehicle in said section.
て、前記訓練されたパターン認識アルゴリズムがニュー
ラルネットワークを含むシステム。18. The system according to claim 16, wherein the trained pattern recognition algorithm comprises a neural network.
有する少なくとも1つの占有物を含む車室を有する自動
車における内部監視システムであって、 a)前記少なくとも1つの占有物が存在する可能性があ
る前記車室の一部を電磁放射により照射する照射手段
と、 b)CCDアレイを含み、前記車室内の前記少なくとも
1つの占有物の表面から反射される電磁照射を受信する
受信器手段と、 c)前記受信器手段に結合され、前記の受信照射を処理
してそれに基づいて前記車室内の前記少なくとも1つの
占有物の前記表面を表す電子信号を発生する演算処理手
段と、 d)前記CCDアレイから前記少なくとも1つの占有物
までの距離を測定する手段と、 e)前記演算処理手段に結合されるとともに、訓練され
たパターン認識アルゴリズムを含み、前記少なくとも1
つの占有物を確認するために前記電子信号を分類する分
類手段と、 f)前記分類手段および前記距離測定手段に結合され、
前記少なくとも1つの占有物の前記確認に応じて当該車
の別のシステムに影響を及ぼす出力手段とを含むシステ
ム。19. An internal monitoring system in a motor vehicle having a passenger occupant including a passive occupant protection system and at least one occupant having a surface, wherein: a) said at least one occupancy may be present. Irradiating means for irradiating a portion of the cabin with electromagnetic radiation; b) receiver means including a CCD array for receiving electromagnetic radiation reflected from a surface of the at least one occupant in the cabin; c) Processing means coupled to said receiver means for processing said received radiation and for generating electronic signals representative thereof of said surface of said at least one occupant in said cabin; d) from said CCD array Means for measuring a distance to said at least one occupant; e) a trained pattern recognition algorithm coupled to said processing means. Look, said at least 1
Classification means for classifying said electronic signal to identify two occupants; f) coupled to said classification means and said distance measurement means;
Output means for affecting another system of the vehicle in response to the confirmation of the at least one occupant.
て、前記位置測定手段が少なくとも2つの電荷結合素子
を含むシステム。20. The system according to claim 19, wherein said position measuring means comprises at least two charge coupled devices.
て、前記別のシステムが膨張可能な受動的保護装置であ
り、かつ前記分析手段が当該膨張可能な受動的保護装置
の展開を不能とさせるための回路を含むシステム。21. The system according to claim 19, wherein said another system is an inflatable passive protector, and wherein said analyzing means disables deployment of said inflatable passive protector. A system that includes circuits for:
て、車のフロントウインドから反射される波動を利用す
る手段を更に含むシステム。22. The system of claim 19, further comprising means for utilizing waves reflected from a front window of the vehicle.
有する少なくとも1つの占有物を含む車室を有する自動
車における内部監視システムであって、 a)前記少なくとも1つの占有物に向けて赤外波を発信
するための少なくとも1つの赤外線発信器と、 b)前記発信波を第1周波数の第1信号で変調する変調
手段と、 c)前記第1信号と僅かに異なる第2周波数を有する第
2信号を発生する発生手段と、 d)前記少なくとも1つの発信器から発信され、前記少
なくとも1つの占有物から反射される赤外波を受信し、
前記第1信号と同じ周波数で位相が異なる第3信号を出
力する1つの赤外線受信器と、 e)前記第1信号を前記第2信号と混合して第1ビート
信号を作る第1混合手段と、 f)前記第3信号を前記第2信号と混合して第2ビート
信号を作る第2混合手段と、 g)前記第1ビート信号と前記第2ビート信号の位相差
を前記少なくとも1つの発信器から前記少なくとも1つ
の占有物までの距離の測定値として検出する検出手段と
を含むシステム。23. An internal monitoring system in a motor vehicle having a passenger occupant protection system and a cabin including at least one occupant having a surface, the system comprising: a) emitting an infrared wave toward the at least one occupancy. B) modulating means for modulating said oscillating wave with a first signal of a first frequency; c) converting a second signal having a second frequency slightly different from said first signal. Generating means for generating; d) receiving infrared waves emitted from said at least one transmitter and reflected from said at least one occupant;
One infrared receiver for outputting a third signal having the same frequency as the first signal and having a different phase; e) first mixing means for mixing the first signal with the second signal to generate a first beat signal; F) second mixing means for mixing the third signal with the second signal to form a second beat signal; and g) transmitting the phase difference between the first beat signal and the second beat signal to the at least one signal. Detecting means as a measure of the distance from a vessel to the at least one occupant.
を含む車室を有する自動車において前記車室に対する前
記少なくとも1つの占有物の位置を測定するシステムで
あって、 a)前記車室の一部を電磁放射により照射する照射手段
と、 b)各々がCCDアレイを含み、前記車室内の前記表面
から反射される電磁照射を受信する少なくとも2つの離
間した受信器手段と、 c)前記少なくとも2つの受信器手段に結合され、前記
少なくとも2つの受信器手段のそれぞれから受けた前記
受信照射を処理して前記車室内の内容物を表すな電子信
号を作る演算処理手段と、 d)前記少なくとも2つの受信器から受けた信号を比較
して前記少なくとも2つの受信器に対する前記少なくと
も1つの占有物の位置を測定する手段と、 e)前記比較手段に結合され、前記少なくとも1つの占
有物の位置に応じて当該車の別のシステムに影響を及ぼ
す出力手段とを含むシステム。24. A system for measuring the position of said at least one occupant with respect to said cabin in a motor vehicle having a cabin including at least one occupancy having a surface, said system comprising: Irradiating means for irradiating with electromagnetic radiation; b) at least two spaced receiver means, each comprising a CCD array, for receiving electromagnetic radiation reflected from said surface in said cabin; c) said at least two receiving means. Processing means coupled to the at least two receiver means for processing the received radiation received from each of the at least two receiver means to produce an electronic signal representative of the contents of the vehicle interior; d) the at least two receivers Means for comparing the signals received from the devices to determine the position of the at least one occupant relative to the at least two receivers; e) coupled to the comparing means. Is, the system including at least one influencing output means to another system of the vehicle according to the position of the occupiers.
を含む車室を有する自動車において、前記少なくとも1
つの占有物の位置を測定するシステムであって、 a)前記車室の一部を電磁放射により照射する照射手段
と、 b)CCDアレイを含み、前記車室内の前記表面から反
射される電磁照射を受信する受信器手段と、 c)前記CCDアレイと組み合わされ、前記CCDアレ
イから前記少なくとも1つの表面までの距離情報を得る
手段と、 d)前記受信器手段に結合され、前記受信器手段から受
けた前記受信照射を処理して前記CCDアレイから前記
少なくとも1つの前記表面までの距離を表す電子信号を
作る演算処理手段と、 e)前記少なくとも1つの占有物の位置に応じて当該車
の別のシステムに影響を及ぼすための出力手段とを含む
システム。25. An automobile having a cabin including at least one occupant having a surface, wherein the at least one occupant has a surface.
A system for measuring the position of two occupants, comprising: a) irradiating means for irradiating a part of the cabin with electromagnetic radiation; b) electromagnetic irradiation comprising a CCD array and reflected from the surface in the cabin. C) means for combining with the CCD array to obtain distance information from the CCD array to the at least one surface; and d) coupled to the receiver means and from the receiver means. Processing means for processing the received radiation to produce an electronic signal representative of the distance from the CCD array to the at least one surface; e) differentiating the vehicle according to the position of the at least one occupant. Output means for influencing the system.
て、前記CCDアレイがさらに魚眼レンズを含むシステ
ム。26. The system according to claim 25, wherein the CCD array further comprises a fisheye lens.
て、距離情報を得る前記手段がさらに焦点合わせ可能な
レンズを含むシステム。27. The system of claim 25, wherein said means for obtaining distance information further comprises a focusable lens.
て、距離情報を得る前記手段がさらにパルス化レーザ含
むシステム。28. The system of claim 25, wherein said means for obtaining distance information further comprises a pulsed laser.
て、距離情報を得る前記手段がさらに構造化光を含むシ
ステム。29. The system of claim 25, wherein the means for obtaining distance information further comprises structured light.
て、距離情報を得る前記手段がさらに超音波発信器と受
信器を含むシステム。30. The system according to claim 25, wherein said means for obtaining distance information further comprises an ultrasonic transmitter and a receiver.
て、前記超音波発信器手段が位相化アレイを含むシステ
ム。31. The system according to claim 30, wherein said ultrasonic transmitter means comprises a phased array.
て、前記演算処理手段がさらにパターン認識手段を含む
システム。32. The system according to claim 25, wherein said arithmetic processing means further includes pattern recognition means.
て、前記少なくとも1つの占有物が、眼、耳、頭および
胸で構成されるグループから選ばれる人間の部分である
システム。33. The system of claim 25, wherein said at least one occupant is a human part selected from the group consisting of an eye, an ear, a head, and a chest.
て、前記車が運転者およびバックミラーを有し、前記別
の車システムがバックミラーの運転者の眼に対して位置
決めするための位置決め手段を含むシステム。34. The system according to claim 32, wherein the vehicle has a driver and a rearview mirror, and wherein the another vehicle system positions the rearview mirror with respect to the driver's eye. Including system.
て、前記占有物が人間であり、前記車が少なくとも1つ
のエアバッグを有し、かつ前記別の車システムが前記少
なくとも1つのエアバッグの膨張をコントロールする手
段を含むシステム。35. The system according to claim 25, wherein the occupant is a human, the vehicle has at least one airbag, and the another vehicle system is a vehicle for the at least one airbag. A system that includes means for controlling inflation.
を有する自動車における乗員位置センサであって、 a)前記占有物に向かって電磁放射を発信し前記占有物
のほとんどの部分を照射する少なくとも1つの発信器
と、 b)電荷結合素子とパターン認識手段とを有して前記占
有物の位置を測定する測定手段を含み、前記占有物から
反射される放射を受信するための少なくとも1つの受信
器と、 c)前記少なくとも1つの発信器と前記少なくとも1つ
の受信器を前記車の上に取付ける手段と、 d)前記少なくとも1つの受信器の前記位置測定手段に
結合され、前記占有物の前記位置に応じて前記車の別の
システムに影響を及ぼす分析手段とを含むセンサ。36. An occupant position sensor in a motor vehicle having an occupant and a passive occupant protection system, comprising: a) at least one radiating electromagnetic radiation towards said occupant to illuminate most of said occupant. A transmitter; b) at least one receiver for receiving radiation reflected from said occupant, comprising measuring means for measuring the position of said occupant having a charge coupled device and pattern recognition means; C) means for mounting the at least one transmitter and the at least one receiver on the vehicle; d) coupled to the position measuring means of the at least one receiver and at the position of the occupant Analysis means responsive to another system of the vehicle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8202848A JPH1143009A (en) | 1996-07-13 | 1996-07-13 | Vehicle optical recognizing and monitoring system making use of pattern recognition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8202848A JPH1143009A (en) | 1996-07-13 | 1996-07-13 | Vehicle optical recognizing and monitoring system making use of pattern recognition |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1143009A true JPH1143009A (en) | 1999-02-16 |
Family
ID=16464202
Family Applications (1)
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JP (1) | JPH1143009A (en) |
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