JPS60168005A - 車両運転者位置認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、車両運転者の位置を認識する車両運私考位置
認識装置に関し、特に１つの２次元画像から運転者の車
室内における３次元位置を認識する車両運転者位置認識
装置に関する。

［従来技術］ 従来、例えば車間距離検出装置あるいは後方の障害物を
検出するバックソナー等、車外の物体を認識することに
より、乗員の目の補助役割を果たし、安全運転を確保す
る装置が開発されてきた。

ところで、近年、安全運転確保の見地から自動車等の車
両における操作性、快適性の向上が強くめられるように
なり、運転者にとって良好な車両の操作性、快適性を実
現する要素、例えば、バックミラーの角度調整やエアコ
ン吹出口の方向の調整、チルトハンドルのハンドルの高
さの調整などを個々の運転者に合わせて自動的に行うも
のが望まれるに至ってる。

この為には車両運転者の位置を知る必要があるが、従来
はせいぜい運転席の前後位置や高さ、あるいはリクライ
ニングの状態等を検出して、運転者の位置を推定してい
たにすぎず、ひとりひとり異なった運転者の身長や姿勢
を考慮して運転者の位置を正確に認識することはできな
いという問題があった。

［発明の目的］ そこで、本発明は、車室内に目を向け、車両運転者の位
置を画像により３次元位置として認識するという従来に
ない発想に基づき、前記画像を正確に検出し、良好な車
ｐ操作性を実現し、安全運転を促進する車両運転者位置
認識装置を提供することを目的としている。

［光量の構成］ かかる目的を達成するための本発明の構成は、第１図の
基本的構成図に示す如く、 車両運転者に光を照射する発光手段ａと、運転席の斜め
前方に配置され、前記発光手段ａの照射による前記車両
運転者からの反射光を画像情報として検知する画像検出
手段すと、前記反射光の強度に基づいて前記画像検出手
段すに入射する前記反射光の光量を制御する制御信号を
出力すると共に、前記車両運転者の位置が、前記運転席
の前後・上下方向のみに移動すると見なすことにより、
前記画像検出手段すにて検知された２次元画像に基づい
て、車室内における車両運転者の３次元位置を認識する
認識手段Ｃと、前記認識手段Ｃからの前記制御信号を入
力し、前記画像検出手段すに入射する前記反射光の光量
を制限する光量制御手段ｄと、 を備えた事を特徴とする車両運転者位置認識装置を要旨
としている。

［実施例］ 以下に本発明を、実施例を挙げて図面と共に説明する。

本実施例は、本発明が自動車用に適用された実施例であ
る。第２図、第３図は本実施例の光学系１の車室内への
取付図である。本実施例の光学系１は、発光手段と画像
検出手段に相当する。

図において光学系１から照射する光が、運転者２の頭部
の存在する蓋然性の高い範囲を照射し得る位置に光学系
１は設けられる。

本実施例では図示せぬ助手席の乗員に、照射づる光が遮
られない様に、助手席左上の取付けが簡単な位置、例え
ば車室内の角に、光学系１は、ボルト・ナツト等で固定
されている。３はステアリング、４は運転席、５は車体
、６はステアリング３の中心と、運転席４の中心を通る
中心線である。

ここで、車の前後方向、即ち、中心線６方向を×方向、
ノ［右方向をｙ方向、上下方向を１方向とする。

次に第４図、第５図は前述した光学系１の構成図である
。第４図は光学系１の平面図、第５図は光学系のＸ−Ｘ
断面図を表す。図において円筒形のホルダ１０の中心軸
に合致させて、レンズ１１がホルダ１０に接着剤等で固
定され、レンズ１１と同様、レンズ１１下部に画像検出
手段としての２次元囚体躍像素子１２が接着剤等で固定
されている。２次元固体搬像素子１２は本実施例にては
、２次元電荷結合素子（二次元Ｃ０Ｄ）が採用されてい
る。ホルダ１０は、ケース１３に接着剤又はねじ止め等
で固定されている。発光手段としての補助照明用の発光
素子１４８〜１４ｈは、略円筒形に形成され、ホルダ１
０の中心軸と平行に、ホシダ１０，２次元囚体撮像素子
１２から所定間隔をおいて、ケース１３に対し接着剤又
はねじ止め等で固定されかつ、８個周段されている。こ
れは均等に光を運転者２に照射するためである。

そして、この発光素子１４ａ〜１４１１は、高輝度型赤
外発光ダイオードが使用されている。発光素子１４ａ〜
１４１１は、複数本のリード線１５を介して制御手段を
兼ねている光学系制御回路１６に接続され、２次元囚体
踊像素子１２は、リード線１７を介して光学系制御回路
１６に接続されている。この光学系制御回路１６は、後
述Ｊる演算制御回路から画像読み出し同期信号を入力し
、２次元固体撮像素子１２の画像データを演算制御回路
へ出力する。また、発光素子１４ａ〜１４１１を駆動す
るための駆動電流の大きさを制御する駆動制御信号を、
リード線１５を介して発光素子１４ａ〜１４ｈへ出力す
る。

更にレンズ１１上部に液晶を用いた光量制御手段として
のフィルタ１８が接着剤等で、ホルダ１０の中心の軸に
合わせて固定され、フィルタ１８は複数本のリード線１
９を介して光学系制御回路１６と接続されている。そし
て光学系制御回路１６は演算制御回路からの信号に基づ
いてリード線１９を介して、フィルタ１８へ液晶を駆動
するための電圧値を指示する制御信号を出力する。２次
元固体囮像素子１２に入射する光量を最適に制御するた
めである。

次に第６図は、認識手段としての演算制御回路１００の
ブロック図である。演算制御手段は車両運転者位置認識
を行う。演算制御手段は車両運転者位置認識を行う。１
０１はＡ／Ｄ変換器、マルチプレクサ等が備えられた入
力ボート、１０２は中央処理演算装置（以下、ＣＰＵと
呼ぶ。）、１０３はＣＰＵ１０２より書き込まれたデー
タに従って所定間隔でＣＰＵ１０２に対し、タイマ割り
込みを発生させるタイマ、１０４は運転者２の画ｍｇ識
演算やアクチュエータを作動する処理プログラムを格納
するリードオンリメモリ、１０５は画像認識処理のデー
タを一時的に格納するためのランダムアクセスメモリ（
以下、単にＲＡＭと呼ぶ。）、１０６は光学系１及び駆
動回路１０７に制御信号を出力する出カポ−１へである
。

また、１０７はアクチュエータを駆動Ｊ−るアクチュエ
ータ駆動回路、１０８はアクチュエータ駆動回路１０７
からの信号に基づいて、車両装備の配置を調整するアク
チュエータである。このアクチュエータには、例えばフ
ェンダミラー調整装置、エアコン吹出口のダンパ、安全
枕調整装置、路側検知装置、チルトハンドル調整装置、
座席高さ自動調整装置が挙げられる。１０９は入力ポー
ト１０１、ＣＰＵ１０２、夕、１’ｖ１０３、ＲＯＭ１
０４、ＲＡＭ１０５、出力ボート１０６を相互に接続す
るパスライン、１１０はバッテリ１１１からの電源を、
キースイッチ１１２を介して演算制御回路１００に供給
する電源回路を各々表している。

また、これらはインタフェイス回路を有している。

以上述べた演算制御回路１００により実行される画像認
識処理について説明する。第７図にこの処理の制御プロ
グラムのフローチャートを示す。

エンジンのキーがアクセサリ−状１　（ＡＣＣ）又はイ
グニッション状態（ＩＧ）にされると、キースイッチが
閉じられ、電源回路１１から必要な電源が供給され処理
が開始される。詳細な処理の説明に入る前に、まず処理
の概略を説明する。画像認識処理は一般に観測、量子化
、前処理、特徴抽出、識別、後処理の各処理に分けられ
る。ステップ２０１ないしステップ２０３は観測、ステ
ップ２０４ないしステップ２１１は量子化、ステップ２
１２ないしステップ２１４は画像の変換、加工等の前処
理、ステップ２１５とステップ２１６は境界線抽出等の
特徴抽出、ステップ２１７ないしステップ２２０は後処
理を表す。これらの処理を行うことにより、画像認識処
理が行われる。

次にこの処理の詳細な説明に入る。ステップ２０１にお
いては、別途設けられた処理要求信号があるか否かを判
定゛する。この処理要求信号入力手段はＡＣＣ又はＩＧ
になると考えても良いが、図示せぬ要求スイッチ、例え
ばハンドルに付設された専用スイッチであっても良く、
ハンドルから手を離さずに操作し得る。尚、運転中、常
に行わねばなうぬアクチュエータ、例えばバックミラー
調！１！装置等の場合はキースイッチ連動が好まし、く
、座席高さ調整装置や特別なアクチュエータの場合は専
用スイッチを設ける方が好ましい。操作性が良いためで
ある。

−でしてこの処理要求がない場合はそのまま待機する。

一方、処理要求が入力ポート１０１に入力されるとＣＰ
Ｕ１０２は画像認識処理を開始する。

まず最初にステップ２０２においては、ＣＰＵ　１０２
内部のレジスタ等のクリアや、パラメータのセットの処
理を行う。例えばＲＡＭ１０５の画像メモリにストアさ
れる運転者の目の仲直の座標Ｐ（ｘ　、　ｙ　、　ｚ　
）の初期化により座標をＰ（０，０゜Ｏ）に設定する。

次のステップ２０３においては、出カポ−［・１０６を
介して発光素子１４ａ〜１４．ｈを発光させる制御信号
を光学系制御回路１６に出力し、光学系１を駆動する。

発光素子１４８〜１４ｈは制御信号を受けて直ちに発光
され、運転者２に赤外光が照射される。照射された赤外
光は、運転者２に当り反射りる。

続くステップ２０４においでは、フィルタ１Ｂが予め設
定された電圧で駆動される。当該反射光は、フィルタ１
８、レンズ１１を介して２次元固体撮像素子１２に取り
込まれる。従って、レンズ１１により２次元固体撮像索
子１２に運転者の画像が結ばれる。２次元固体踊像素子
１２は当該画像を５１２Ｘ４００の画素に分割する電荷
結合素子、即ら光電変換−電荷蓄積素子より成っており
、２次元固体＠像素子１２上の画像は、連続的な光量を
画素毎に決定された不連続な値にするいわゆるｍ子化が
行われ、素子に入射した反射光の光量に応じて光電変換
が行われた後、電荷として蓄積されてゆく。

続くステップ２０５にて前記蓄積された電荷は、画像読
み出し同期信号により、左上隅より逐次走査され、読み
出されてゆくが、電荷量は読み出しから次の読み出しま
でに、２次元固体撮像素子１２が受けとった光量に応じ
て蓄積されるので、読み出し間隔の間に素子が受け取っ
た光量の大きさに対応しており、読み出し順に時系列化
されたアナログ信号とし光学系制御回路１６を介して演
算制御回路１００の入力ポート１０１に出力される。

そして、入力ポート１０１にて、Ａ／Ｄ変換器により高
速でＡ／Ｄ変換が行われ、ディジタル信号に変換されて
、６ビツトあるいは８ビツトの画像情報としてＲＡＭ１
０５の所定エリア、（即ち画像メモリ）にストアされる
。当該画像メモリには、赤外光によって写しとられた時
貞での運転者２の上半身を含む画像の情報が残されたこ
とになる。この操作を画像を固定したという意味でフリ
ーズと呼ぶが、フリーズ後のＲＡＭ１０５の画像メモリ
上には第８図（イ）に承り如き画像情報が格納されたこ
とになる。

続くステップ２０６においては、この画像情報の明暗の
強度、つまり６ビツトあるいは８ピツ１〜の明暗の階調
（６ビツトなら６４階調、８ビツトなら２５６階調）を
示すデータによる度数分布をｉｔ　ｌ　する。画像が暗
いときのデータは小さい値で、明るいときのデータは大
きな値で示されるとすると、画像を取り込んだときは、
その明るさは様々であるが、例えば、第９図に示す如き
度数分布について考えることにする。図において横軸は
明暗の度合であり、縦軸は対応する画素の個数（頻度）
である。

例えば、データ８の明るさを示す画素数は１４個あり、
データ１６．１７の明るさを持つ画素数はそれぞれ°２
４個ずつ存在する。この場合、図から明らかな如く、明
るい方に分布が偏っていることから、入射光量が必要な
光量より多く、画像が明るすぎると判断される。このよ
うなときに画像を取り込／νで画像認識を行っても画像
が全体に薄く明暗がシよつきすせず良好な検出精麿が得
られない。そこで、フィルタ１８に入る光量を抑制して
、適正な明暗のコン１ヘラストにされた新たな画像を取
り込めば食い。このため、続くステップ２０７ないしス
テップ２１０の処理を行うのである。

ステップ２０７においては、明暗分布の偏りを胴枠し、
所定値以上か否かを判定する。例えば第９図にＪ３いて
頻度１５の所で横線を引き、頻度１５以上の部分の中心
線が真中より明暗いずれかに所定値以上偏っているか否
かを判定する。所定値以上偏っていたならば、ステップ
２０８へ移行し、所定仙より小さければ、ステップ２１
１へ移行する。

ステップ２０８においては、明暗分布の正規化演算を行
う。つまり明暗いずれかに偏っているならば、分布は全
体に中心へ移動され、正規分布に近似させるための補正
量が演算され、当該補正量に基づいて、必要どされる光
量が演算される。

続くステップ２０９においては、前述ステップ２０８に
てめられた光量に応じた制御信号が出ツノポート１０６
を介して光学系制御回路１６へ出ツノされ、更に同回路
１６にて液晶を駆動するための駆動信号を決定し、リー
ド線１９を介してフィルタ１８に駆動信号が出力され、
フィルタ１８に入射する赤外光の光量は制御される。こ
の制御方式については後に詳しく述べることにする。

続くステップ２１０にてステップ２０５と同様に再び画
像取り込みの処理が行われる。この結果、明ＩＩＱのく
っきりとした、適正なコントラストの画像が（ｑられる
。

続くステップ２１１においては、停止４３号が入ツノポ
ーｈ　１０１から光学系１へ出力され、光学系１は停止
され、不必要な電力を消費しないようにしステップ２１
２に移行づる。

ステップ２１２においては、スーアップ２０５又は２１
０にＣ得られた画像情報の、いわゆる前処理のうちまず
画像の強調を行う。画像強調処理はエッチ強調とも呼゛
ばれる処理であり、その処理の一例を第１０図にしめす
。縦３×横３の画素に関して、中心の画素の値ｐ＋、、
＋ととなり合う４つの画素の値Ｐｉ−＋、ｊ　、Ｐｉ　
、ｊ−１、Ｐｉ、ｊ＋１、Ｐｔ＋＋、ｊを加え中心の画
素の値Ｐｉ　、ｊの４イ８の値を引き、当該値を４で割
り、当該値を新たな中心の画素値Ｐｉ＋ｊとする。この
演算を周縁の画素を除く全ての画素に対して行う。これ
により明暗部が強調され第８図（ロ）に示す画像が得ら
れステップ２１３へ移行する。

ステップ２１３においては、前述ステップ２１２にて得
られた画像を設定された値で２値化゛４る処理が行われ
る。ここで、２値化の処理とは、画像が持つ濃淡、即ち
６ビツトあるいは８ビツトの階調の情報に対して、所定
のレベル〈スレッショルドレベル）を設定して比較を行
い、上記レベルよりも濃い部分を黒、即ち「０」レベル
に、上記レベルよりも淡い部分を白、即ち１゛１Ｊレベ
ルに、截然と分離する処理である。濃い部分は２次元固
体踊像素了１２において電荷があまり蓄積されなかった
部分であり、淡い部分は電荷が充分になされた部分であ
る。こうして、画像は１．０レベルに分かれ、第８図（
ハ）に示す如ぎ両像が得られる。

尚、２硝化された後の画像は、２　ｆｆｊ化の前記判定
レベルをどこに取るかで変化するが例えば液晶絞り素子
を２次元固体撮像素子１２上に設け、入射する光量を調
節して、運転化の顔を白レベルとし、背景を黒レベルと
するような判定レベルを設定しておくことは容易である
。

続くステップ２１４においては、前述ステップ２１３に
で２１ｉＩｌ化された画像の境界線を細線化する。この
処理は、第８図（ハ）における黒い部分の中心をめてゆ
くことにより、容易に実現され、第８図（ニ）に示す如
き画像が得られ、ステップ２１５へ移行する。

ステップ２１５においては、前述ステップ２１４にて得
られた画像に対し、画像の左上隅から横方向にスキャニ
ングを行い、画像の２Ｆ部にて図示する如きＸが最小か
つ接線の傾きが垂直である点の検出を行う。縦方向から
スキャニングして良い。

また、赤外光を斜め上から照射する為鼻の位置が位置特
定のためには一番良好であり、検出精度が高い。また本
実施例ではパターン認識のいわゆる形が何であるかの識
別処理を覆る時間はなく、複雑なアルゴリズムは処理時
間との兼ね合いもあり採用されず、簡単な特徴抽出が行
われているが、所定の条件により、例えば、めがねがあ
るとか髪の毛が長いどかの条件で、複雑な特徴抽出処理
につづいて、識別処理を行っても良い。こうして、運転
者の画像から周囲とその性質を異にでる部位（この場合
は鼻）を特異点として検出する。

続くステップ２１６においては、前記特異点の画像メモ
リ上の２次元座標Ｘ、ｚの値がめられる。この座標から
、車室内の目の３次元位置の座標をめる。即ち、光学系
１の位置が固定されていることから、予めＲＯＭ１０４
に格納された日本人の鼻と目の距離の平均値に基づいて
演算し、目の位置の座標がめられる。

第１１図は、車室内の運転者の目の３次元位置を示して
いる。３０２ａは原点を表し、３０２ｂは移動後め目の
３次元的位置を表している。第１２図は演算処理後の画
像メモリのイメージ３００を表している。３０２Ｃは画
像上での原点であり、３０２ｄは画像メモリ上で、移動
した後の目の位置を示している。したがって３０２８と
３０２０゜３０２ｂと３０２ｄとはそれぞれ１対１に対
応している。

ここで、運転者２はステアリング３と運転席４とにより
、横方向、即ちｙ軸方向の動きが制限される、つまりｙ
軸方向の動きが小さいものと考えられるため、中心線６
上を含み、運転席を中心として空間を左右に分ける面（
Ｘ−Ｚ平面）上にある、つまり運転席４の前後、上下方
向にのみ移動すると見なすことができる。したがって、
演算処理後の画像メ−しりのイメージ３００による運転
者２の目の位置３０２ｄはメモリの原点３０２０からの
座標（Ｘｔ、Ｚ＋）でめられるため、結局運転者の目の
３次元的位置Ｐ　（Ｘ　、　Ｏ，ｚ　）をめることがで
きる。

続くステップ２１７においては、前述ステップ２１５に
て得られた運転者の目の３次元位置Ｐ１（Ｘ、Ｏ，Ｚ）
と前回の処理にてめられた運転者の目の座標Ｐ−（Ｘ　
−、Ｏ，Ｚ−）との距離ＩＰ−Ｐ′ｌ、即ちＣＴＹ−ｘ
　Ｐ−１−（Ｚ　−ｚ　−）’を演算覆る。つまり、運
転者２の×ｚ平面上での動きを部枠する。

ステップ２１８においては、ＩＰ−Ｐ′ｌの値が、設定
値以上か否かを判定し、Ｉ　Ｐ−Ｐ′ｌが設定値以上と
判定されたならば、ステップ２１９へ移行し、ＩＰ−Ｐ
′ｌが設定値より小さいと判定されたならば、ステップ
２２０へ移行づる。このステップは、目の位置が小刻み
に動くのにつれて、アクチュエータと車両装備が小刻み
に動くことにより、走行フィーリングが悪くなるのを防
止づるため説けられている。

そして、ＩＰ−Ｐ′ｌが設定値以上と判定された場合に
処理されるステップ２１９においては、Ｐの値に基づい
て、アクチュエータ１０８の駆動量を演算し、アクチュ
エータ駆動開始路１０７を介して、出力ボート１０６か
らアクチュエータ１０８へ駆動信号が出力され、アクチ
ュエータ１０８が駆動され、ステップ２２０へ移行する
。

ステップ２１８にて、ＩＰ−Ｐ′ｌが設定値より小さく
アクチュエータ１０８を駆動する必要がない旨判定され
た場合、あるいは、ステップ２１９のアクチュエータ駆
動処理の後、処理が行われるステップ２２０においては
、ステップ２０１にて行われたと同様に、最終的に、処
理要求があるか否かを再び判定し、処理要求がある旨判
定された場合には、ステップ２０３に戻り、再度画像認
識のループ処理を行う。１回のループ処理にて、運転者
の３次元位置データが１つ演算され、当該演掠値に基づ
いて運転者２の目の位置の動きを検出し目の位置の変化
に従って、アクチュエータが駆動される。こうして処理
要求がある限り、繰り返しループ処理が行われる。また
、処理要求がない旨判定された場合は、本ルーチンの処
理を終了する。

次に、液晶のフィルタ３１０の構造について説明ザる。

第１３図は液晶の構造図である。このフィルタ３１０は
、液晶に印加づ゛る電圧の強度により透過光の強度を調
節する。３１１，３１２は互いに直交する偏波特性をも
った偏光板である。３１３は電極、３１４は液晶である
。３１５は液晶駆動用交流電源、３１６はＤ／Ａ変換器
、３０２はＣＰＵである。フローチャート２０９におい
て、２次元固体踊像素子１２への光量を制限する為に、
ＣＰＵ　１０２は入力ポートより、Ｄ／Ａ変換器３１６
に予め設定されたデジタル信号を送る。Ｄ／Ａ変換器３
１６は与えられたデジタル信号に対応するアナログ信号
を出力し、液晶駆動用交流電源３１５に設定値電圧を指
示している。これにより、液晶は設定された透過率をも
ち、２次元固体Ｒ像素子１２への光量を制限することが
できる。

次に第１４図（イ）、（ロ）は他の液晶フィルタ１８の
構造を示す説明図であって、第１４図（イ）は液晶とそ
の周辺装置、第１４図（ロ）はフィルタ３１８の断面図
である。図において、３２０．３２１は互いに直交する
偏光面を持った２つの偏光板、３２３，３２４は液晶３
２５を挟む透明電極である。光量を５段階に調節できる
よう、液晶３２５と透明電極３２３．３２４は同一の同
心円で外側より、液晶３２５は３２５ａ　、３２５ｂ　
、３２５ｃ　、３２５ｄに、透明電極３２３，３２４は
３２３ａ　（３２４ａ　＞、３２３ｂ　（３２４ｂ　）
、３２３ｃ　（３２４ｃ　）、３２３ｄ　（３２４ｄ）
に各々区分けされている。

又、区分けされた一対の電極毎に電源３２７よリアナロ
グスイッチ部３２８を介して電圧を印加できるように配
線がなされている。その接続は、図示する如く、電源３
２９によってアナログスイッチ部３２８の４つのスイッ
チ３２８ａ　、３２８ｂ　、３２８ｃ　、３２８ｄを駆
動するようになっており、液晶のフィルタ３１８の対向
する電極の多対（３２３ａ　−３２４ａ　、　３２３ｂ
−３２４ｂ　。

・・・）に外から順に電圧を印加するようになされてい
る。液晶３２５は電圧が印加されていない状態ではその
透過光の偏光面を９０’旋回させる性質を有しているの
で、偏光板３２０を透過して単偏光となった外光は、液
晶３２５で偏光面が９０゜旋回し、もうひとつの偏光板
３２１を通過し、レンズ３８１ａで集光されて２次元固
体撮像素子１２に達する。

しかしながら、電極３２３−３２４に電圧が印加される
と、液晶３２５は印加された電界によってその結晶の配
列方向を変えるので、偏光板３２０を透過した後の単偏
光の偏光面は液晶３２５によってはもはや９０″旋回さ
れることはなく、もうひとつの偏光板３２１に遮ぎられ
て、レンズ８１ａ側へ透過する光量は著しく減少する。

この為、アナログスイッチ３２８が３２８ａ’、３２８
ｂ・・・・・・と順次閉じてゆくと、液晶のフィルタ３
１８は外側のリング部より透過光量が低下し、通常の機
械的な絞りと同様な機能をはたして、２次元固体撤像素
子１２全体に集光される平均光量を一定にするよう働く
。

こうして光量を調整された光は、液晶のフィルタ３１８
による絞りの作用も得られるため、いわゆる被写体の深
度が深くなり、レンズ３８１ａによって２次元固体撤像
素子１２上に運転者２の鮮明な像が結ばれる。尚、液晶
のリングは例に示した様に４層である必要はなく、何層
になってもよい。

第１５図は、本実施例に適用されるバックミラーとその
駆動機構を示す。バックミラーには、単モータ式のアク
チユエータが備えられている。このアクチュエータは、
小型直流モータ４２１と減速歯車及びクラッチを有づ−
る機構部４２２とを怖え、ミラー４２０の背面に取り付
【ノられたミラーケース４２４を水平方向及び垂直方向
に角度調整できるＪ：うにされている。またポジション
センザ４２５．４２６により機構部４２２の位置を検出
し、フィードバック制御ＨするＪ：う構成されている。

そして、他の制御方式としては、ステップモータを使用
してＡ−ブンルーブ制御り−る方式あるいは、ＤＣサー
ボモータを使用してフィードバック制ｏｎ−ｙる方式等
がある。このようなバックミラーを使用し、運転者２の
目の位置に応じて、そのアクチュエータを作動すればバ
ックミラーが駆動されミラーを動かす煩しさがなくなる
。

以上詳述した如く、本実施例が構成されていることにＪ
、す、運転中は、運転者２は、ステアリング３と運転席
４によりｙ軸方向の動ぎが少なく、Ｘ−Ｚ平面上に運、
私考２の位置がある、つまり運転席の前後・」−上方向
にのみ移動すると児なずことができ、２次元固体撮像素
子１２を１個と複数個の発光素子１４とフィルタ１８と
を用いるのみで運転者の位置を３次元的に認識し得る。

即ち、運転者２の上半身の存在する蓋然性の高い範囲に
発光素子１４により赤外光を照射し、その反射光を１つ
の２次元固体撮像素了〈２次元Ｃ０Ｄ）１２によって画
像として検知し、該画像情報により運転者の目の２次元
位置を認識し、これより運転者の目の３次元位置を認識
している。このように、運転者２の目の位置をめること
ができるため、運転者の実際の３次元位置を精度良く知
ることができる。

しかも、車室内の明るさを問わず、常に鮮明なコントラ
ス１への画像を得ることができるため、ステップ２１２
にて画像の修正処理が省かれ車両運転者の位置検出のア
ルゴリズムの簡素化、演算の高速化、画像の検出精度の
向」−を図ることが可能となる。

この７ｊめ、ひとりひとり異なる運転者２の身長や運転
者２のＸ−Ｚ平面上での動きに左右されることなく、運
転者２の実際の３次元位置を正確に把握し、車室内の運
転者２の３次元位置に従って、アクチュエータを駆動で
きる。

例えば、フェンダミラー、ルームミラーの自動調整を行
い、調整の煩しさから開放１−ることがでる。運転者２
の位置へ空気調和装置のダンパを調整して空気調和装置
の吹出口を向けることにより冷暖房効果を促進すること
ができる。運転者２の周期的な運動を検出（）居眠りと
判断し、光、音の刺激などで警報し・、居眠り運転を防
止′Ｃ−きる。鼻の位置の検出から、脇見運転を防止で
きる。ダツシュボード上部からノ１ントガラス下部に光
を利用しＣスケール表示させ、個人差に応じた路側検知
を行うことができる。運転者の個人差に合ゼＣチルトハ
ンドルの調整を自動的に行い最適位置に設定できる。

このように個々の運転者に応じて良好な中肉操作性、快
適性を実現することが可能となる。（）たが・）で、運
転者をこれらアクチュエータ操作の煩しさから解放する
といった効果を奏する。また、運転者の運転を監視する
観点から、安全運転を促進することが可能となる。

そして、２次元固体撮像素子１２を用いているため、従
来の撤像管と較べて検出部を小型化することができ、可
動部がないため、耐娠動性に優れており、車両搭載用と
して高い信頼性を実現づることができる。

尚、本実施例にかかわらず、第７図のフローチト一トに
おいては、画像認識処理の要求信号は、ソフトウェアタ
イマ又はハードウェアタイマにて設定時間ごとに発生し
ても良い。つまりタイマ割込処理をしても良く、これに
より設定時間毎にアクチュエータの駆動ができ、目の位
置の動きに従った、アクチュエータの補正が可能とする
。

また、赤外発光素子１４より赤外光を照０４　して運転
者２の上半身を含む画像をフリーズした時、何らかの理
由、例えば、運転者が車両の一時停止時に横を見るとか
、運転上の必要から背後を振り向いた時など、目の位置
が検出できなかったとすれば画像認識処Ｊｑ！を保留Ｊ
るステップを段（）でし良い。

ぞして、ステップ２０１の処理要求は、車速パルスが所
定値以上になるとか、ニュー１〜ラルスイツヂがＡフす
ると開始するようにしても■送い。停止１３号等で一時
停止中に顔を動かしたりりることがあるからである。

また、赤外発光ダイオードの発光時間を連続としても良
く、発光・受光のタイミングをとる必要がない。又運転
者がまぶしさを感じない範囲で可視光を用いても良い。

次に、ステップ２０６ないしステップ２１０のラフ１〜
ウエア処理をハードウェアで実１！１する方式について
説明する。前述実施例にてはソフトウＩアに（１￥Ｊ　
ｌ１ｆｌの分布演算を行ったため処理の時間が必葭“Ｃ
あったが、この方式は、第６図にＪ３いて入力ボート１
０１とＣＰＵ１０２とにパスラインを介して接続された
複数個のカウンタを設けたものである。入力ポート１０
１ｈ１１らの信号より明暗分布の５１綿をカウンタによ
り即座に度数分布等の演のを行い、ぞの後ＣＰＵ１０２
にａ１算結果を出力づる。これにより高速な演算が可能
となる。

また、後８１５座席が明るすぎる場合は、例えばＪリア
セン１）を用いて、横方向に対しての度数分布を取り、
簡単な比較を行ったのち、８個ある発光素子の内、半分
だけ光量を減少させ、画像を適正なコントラストにして
も良い。つまり実施例の如く、画像の画素の縦、横全体
のデータを全部検出せず、５１２Ｘ４００個ある画素の
うち、画素を所定個検出し、次にはまた所定個検出し、
横軸に横のエリアを取ることにより明るい場所を検出し
ても良く、明暗の分布を広い意味で捉えることができる
。

前に述べた液晶のフィルタに代えて、フィルタの他の例
として機械的な光絞り機構あるいは可視光カットフィル
タを用いても良い。２次元固体搬像索子１２に大剣づる
光間を最適に制御づるためである。これにより鮮明な画
像が得られる。

そして、２次元固体撮像素子１２に集められる光量が一
定範囲に調量されており、一般に固体搬像索子に見Ｉう
れるブルーミング現象の発生を防ぐ効果をも奏する。

更に光量の絞り機構として、液晶絞り索子又は、通常の
機械的な光量の絞りの代わりに、セラミックの複屈折電
界依存性を利用した透明セラミック絞りを用いても良い
。透明セラミックは、優れた耐久性を有し、杼年変化が
少ないので、装置の信頼性を高めることができる。

次に発光手段として赤外ストロボを使用する発光手段の
他の例について説明覆る。

第１６図（イ）は赤外ストロボ５０５の側面図であるが
、５５０は赤外発光体、５５１は赤外光を広く運転者１
に照射ｊる為のレンズ、５５３は赤外光を透過し可視光
を通さない赤外フィルタ、５５５はケース、６５７はレ
ンズ５５１とフィルタ５５３をケースに固定するインチ
を各々表している。赤外ストロボ５０５はインストルメ
ントパネル５０４ａのほぼ中心にボルト５５８ａ、ナツ
ト５５８ｂにより固定されている。

また、赤外発光体５５０の発光スペクトルを第１６図（
ロ）に示したが、一般に赤外光発光体どいえども可視光
領域にもかなりの発光スペクトルを右Ｊるので、赤外フ
ィルタ５５３によって波長８００　ｎｍ以下の光はカッ
トし、赤外光のみを運転者２の１−半身に照射するよう
に構成しである。本実施例によれば運転者は赤外ストロ
ボ５０５が発光してもまぶしさを感じることもなく、９
Ｌだ画像が外乱の影響を受けることもないといつｌζ効
果がある。

尚、本発明の要旨を変更しない範囲で次のように、他の
構成を用いることもできる。

即ち、発光手段、画像検出手段は運転者の！ｉ上以外に
設置しても良く、運転者の上半身を身近にとらえる位置
、例えば１１両の右」二に設けても良い。

また発光手段は、発光素子がレンズ付きで照射範囲の設
定された光ビーム（例えば照射範囲は６０’）を持つ素
子、あるいは通常の広角な光ビームを持つ発光素子上に
、小型レンズを装置し、やや平行なビーム（照）ｊ範囲
は１０°）とし画像の感度を高めるようにしても良い。

尚、照射範囲の角度は適宜補正され得る。

イして、画像検出手段の一部に用いｌこ固体搬像索子と
して用いられた、電荷結合素子（ＣＯＤ）のかわりに７
４トダイＡ−ドアレイの出力を、Ｍｏ８１〜ランジスタ
を切換えて読み出すＭＯＳ型の固体搬像索子を用いても
良い。ＭＯＳ型の固体搬像索子は画像の読み出し回路が
簡単なので、画像信号制御回路を簡単・小型化すること
ができる。

また、認識手段にて行われるパターン認識の処理どして
は、２値化の処理のかわりに微分処理を行い、顔面の輪
郭線をめ、この輪郭線から目の位置をめでも良い。また
、顔面の二次元画像を白と黒の間部分、間部分に分け、
そこから目の位置をめても良い。つまり、最初白ですぐ
黒の存在りる所を２ケ所検出し、検出された位置を目の
位置として特定しても良い。

更に、目の位置を認識する場合に、目の位置の座標によ
り表現づ゛るのではなく、運転者の口、あるいはｔｉ’
４の部分を検出して、この座標で表現してし良い。更に
、座標表現の型式として、光学系１から見た座標位置で
はなく、例えば、バックミラーの位置を原点とづる極座
標の形式により表現し、位置を認識しても良い。バック
ミラーの角度を調整するＪ、うな場合には、演算が簡素
化され、特に有効だからであ・る。

１光明の効果］ 本発明に係る車両運転者位置認識装置は、車両運転者に
光を照射する発光手段と、 車両運転者に光を照射Ｊる発光手段と、運転席の斜め前
方に配置され、前記発光手段の照射による前記車両運転
者からの反射光を画像情報として検知する画像検出手段
と、 前記反射光の強度に基づいて前記画像検出手段に入射す
る前記反射光の光量を制御づる制御信号を出力すると共
に、前記車両運転者の位置が、前記運転席の前後・上下
方向のみに移動すると児なずことにより、前記画像検出
手段にて検知された２次元画像に基づいて、車室内にお
ける車両運転者の３次元位置を認識づる認識手段と、前
記認識手段からの前記制御信号を入力し、前記画像検出
手段に入射する前記反射光の光量を制限する光量制御手
段とを備えている。

このため運転者の個人差、あるいは前記面上の運転者の
動きに応じて運転者の実際の３次元位置を精度良く認識
し得る。しかも、車室内の明るさを問わず、常に鮮明な
コントラストの画像を得ることができるため、車両運転
者の位置検出のアルゴリズムの簡素化、演算の高速化、
画像の検出精度の向上を図ることが可能となる。このこ
とから、車両装備の位置を好適な位置に移動操作できる
。

つまり良好な車両操作性、快適性が実現し得る。

したがって、運転者は、より一層安全運転を確保りるこ
とが可能となる。また装置が簡単であり故障率が低減す
るといった副次的効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は実施例の自動
車への取付位置を承り取付位置平面図、第３図は同じく
取付位置正面図、第４図は実施例の光学系の正面図、第
５図はそのＸ−Ｘ断面図、第６図は実施例の概略系統図
、第７図は制御プログラムのフＤ−チト一ト、第８図〈
イ〉、（ロ）、（ハ）及び（ニ）は画像処理の一例を示
す説明図、第９図は画像の明暗分布の一例を示すグラフ
、第１０図は画素の階調をめる処理を示す説明図、第１
１図、第１２図は画像のメモリ内の運転者の目の位置の
動きの一例を示す説明図、第１３図は液晶のフィルタの
構造を示すブロック図、第１４図は他の液晶のフィルタ
の構造図、第１５図は実施例に適用されるアクチュエー
タの一例としてのフェンダミラーの構成図、第１６図（
イ）は赤外ストロボの部分断面図、第１６図（ロ）は赤
外発光体の発光スペクトルを示すグラフを夫々表す。 １・・・光学系 ２・・・運転者 ３・・・ステアリング ４・・・運転席 ５・・・中心線 １２・・・２次元固体撮像素子 １４、ａ〜１４ｈ・・・発光素子 １６・・・光学系制御回路 １８．３１０．３１８・・・フィルタ １００・・・演算制御回路 １０４・・・ＲＯＭ １０５・・・ＲＡＭ 代理人　弁理士　定立　勉 ばか１名 第１図 第２図 第４図 第５図 第８図 （イ） （ロ） 第８図 （ハ） 第９図 ↑ 口賃□明ゐ”ざ−一一一◆θ月 小←−−−〒゛−夕′　大 第１０図 第月図 第１２図 ↑ 第１３図 ３７に一−−−−イ〒− ３７３ζてニーＲ− ノ　巨＝ ３７４−’　、β− ３７２ノ 第１４図 （イ） 第１５図 ２０ １ノ ４２２４２６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車両運転者に光を照射する発光手段と、運転席の斜
   め前方に配置され、前記発光手段の照射による前記車両
   運転者からの反射光を画像情報として検知する画像検出
   手段と、 前記反射光の強度に基づいて前記画像検出手段に入射す
   る前記反射光の光はを制御する制御信号を出力りると共
   に、前記車両運転者の位置が、前記運転席の前後・上下
   方向のみに移動すると見なづことにより、前記画像検出
   手段にて検知された２次元画像に基づいて、車室内にお
   ける車両運転者の３次元位置を認識する認識手段と、前
   記認識手段からの前記制御信号を入力し、前記画像検出
   手段に入射する前記反射光の光量を制限する光量制御手
   段と、 を備えたことを特徴とする車両運転者位置認識装置。 ２、前記画像検出手段は、１個の２次元固体撮像索子を
   有する特許請求の範囲第１項記載の車両運転者位置認識
   装置。 ３、前記発光手段は、前記２次元固体層像素子と近接配
   置された赤外発光素子である特許請求の範囲第２項に記
   載の車両運転者位置認識装置。 ４、前記光量制御手段は、前記車両運転者と前記画像検
   出手段との間に設けられ、液晶により光量を制御する光
   １１１ｉ１Ｊ　ＩＩＩ機構である特許請求の範囲第１項
   ないし第３項のいずれかに記載の車両運転者位置認識装
   置。 ５、前記認識手段は、前記車両運転者の３次元位置の認
   識が開始される前に、前記２次元画像の明ｌｉ１の強度
   分布を検出し、当該強度分布を正規分布に補正すること
   により決定された１ｌｉｌＪ御信号を前記光量制御手段
   に出力Ｊる回路を有する特許請求の範囲第４項に記載の
   車両運転者位置認識装置。