KR20040095479A - Passenger Sensing System and Method Thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A system and method for sensing a passenger is provided to control the inflation of an airbag according to the existence/nonexistence and height of the passenger by detecting the position of the face of the passenger. CONSTITUTION: A system for sensing a passenger is composed of a camera(100) installed at the inside of a vehicle and observing a driver seat and the seat next to the driver simultaneously, an image processing unit(200), a control unit(300), and an airbag control unit(400). The image processing unit receives an image signal from the camera, and detects the face section of a driver or passenger through the variation of color section to measure the height of the driver or the passenger. The control unit determines the inflation of an airbag according to data about the face section and the height of the driver or passenger. The airbag control unit inflates the airbag according to the output of the control unit.

Description

승객 감지 시스템 및 그의 방법{Passenger Sensing System and Method Thereof}Passenger Sensing System and Method Thereof}

본 발명은 승객 감지 시스템 및 그의 방법에 관한 것으로, 특히, 탑승자 안전 억제물(에어백 장치)이 설치된 차량에서의 전개를 최적화하도록 탑승자 착석 상태를 검출하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a passenger sensing system and method thereof, and more particularly, to a system and method for detecting occupant seating status to optimize deployment in a vehicle equipped with a occupant safety restraint (airbag device).

일반적으로, 에어백 장치는 자동차 충돌 사고 시 승객이 겪는 충격을 완화시키기 위해 사용된다. 따라서, 에어백은 자동차 내에 안정한 조건으로 저장되어야 한다. 에어백은 운전자와 승객 좌석 전면에 설치된다. 다른 위치에 에어백이 설치될 수도 있다.In general, airbag devices are used to mitigate the impact passengers experience in a car crash. Therefore, the airbag must be stored in a stable condition in the vehicle. Airbags are installed in front of the driver and passenger seats. Air bags may be installed at other locations.

승객용 에어백은 승객용 앞좌석에 자리한 성인 승객의 몸통 전면에 전개되도록 설계된다. 후방 지향 유아용 가좌석(RFIS, rear facing infant seat)이 설치될 경우, 그리고 전방 지향 아동용 가좌석(FFIS, forward facing child seat)승객용 에어백이 전개되지 않는 것이 바람직하다.Passenger airbags are designed to be deployed in front of the torso of an adult passenger seated in the passenger front seat. It is preferable that a rear facing infant seat (RFIS) is installed, and that a forward facing child seat (FFIS) passenger airbag is not deployed.

FFCS나 RFIS를 감지하기 위해 여러 종류의 승객 감지 센서가 제시되어 있다. 이러한 센서들은 1) 중량 센서와 2) 광학 센서 및 이미지 프로세서를 포함한다.Several types of passenger sensors are presented to detect FFCS or RFIS. Such sensors include 1) weight sensors and 2) optical sensors and image processors.

이중, 중량 센서는 무거운 아동을 오감지하거나 가벼운 성인의 감지에 실패할 수 있다. 더욱이, 무거운 물체가 좌석에 위치할 경우, 에어백 장치가 사고시에 불필요하게 전개될 수 있다.Among these, the weight sensor may misdetect a heavy child or fail to detect a light adult. Moreover, if a heavy object is placed in the seat, the airbag device may be unnecessarily deployed in case of an accident.

또한, 적외선 카메라를 이용한 이미지 프로세서를 사용하여 승객의 탐승 여부 또는 유아시트의 존재 유무를 판단하여 에어백 전개 유무 등을 결정하는 시스템이 있다. 이 시스템은 특정 가상 그리드(grid)를 그려서 그 그리드에 물체가 있으면 승객이 있음을 판단하거나, 메모리에 이미지데이터를 저장하고 입력된 카메라 영상과 그 데이터를 비교하여 일치할 경우 승객이 있음을 결정한다. 그러나 이 시스템에서 이미지 데이터를 비교하는 경우에는 정확한 판단을 위해서 많은 양의 이미지 데이터가 필요하여 추가의 이미지 데이터 저장용 메모리가 필요하며, 또한 그리드를 이용하는 경우에는 그 그리드와 입력 영상과의 상관 관계 처리를 위한 이미지 처리시간이 필요하여 많은 연산시간이 소모되는 등의 문제점이 있었다.In addition, there is a system for determining the presence or absence of the passenger seat or the presence of the infant seat using an image processor using an infrared camera to determine the presence or absence of airbag deployment. The system draws a specific virtual grid to determine if there is an object on the grid, or to determine if there is a passenger, or to store the image data in memory and compare it with the input camera image to determine if there is a passenger. . However, when comparing the image data in this system, a large amount of image data is required for accurate judgment, and additional memory for storing image data is required, and in the case of using a grid, correlation between the grid and the input image is processed. There was a problem such that a large amount of computation time is consumed because the image processing time for.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 카메라로 촬영한 영상에서 살색정보를 추출하고, 이를 이용하여 승객의 얼굴 위치를 파악하여 승객의 탑승 유무 및 승객의 신장을 파악하여 에어백을 전개하도록 하는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was devised to solve the above-mentioned conventional problems, extracting flesh color information from an image taken by a camera, and using this to determine the position of the passenger's face to determine whether the passenger is on board and the height of the passenger. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for identifying and deploying an airbag.

도 1은 본 발명에 따른 승객 감지 시스템의 블록 구성을 보인 예시도,1 is an exemplary view showing a block configuration of a passenger detection system according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 승객 감지 동작의 흐름을 보인 예시도,2 is an exemplary view showing a flow of a passenger sensing operation according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 얼굴 영역 검출 방법을 보인 예시도,3 is an exemplary view showing a face region detection method according to the present invention;

도 4는 본 발명에 적용되는 CIE UV 좌표계에서의 살색 분포를 보인 예시도이다.4 is an exemplary view showing a skin color distribution in a CIE UV coordinate system applied to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 카메라 200 : 영상처리부100: camera 200: image processing unit

210 : 색영역변환부 220 : 얼굴영역검출부210: color gamut conversion unit 220: face area detection unit

230 : 신장검출부 300 : 제어수단230: kidney detection unit 300: control means

400 : 에어백 제어기400: airbag controller

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 승객 감지 시스템은, 차량 탑승자의 유형 및 차량내에 고정된 구조체에 따른 에어백의 전개 유무를 결정하는 시스템에 있어서, 전방 운전자측 좌석 및 전방 승객측 좌석이 둘 다 동시에 관측 가능한차량내부의 단일 위치에 장착되고, 소정 시계(view field) 내에 위치된 어느 물체의 순시 위치라도 나타내는 출력신호를 발생시키는 촬영수단과; 상기 촬영수단으로부터 입력되는 영상신호에서 색영역 변환을 통해 얼굴 영역을 검출하고, 이 검출한 얼굴 영역에 따라 승객의 신장을 검출하는 영상처리수단; 및 상기 영상처리수단에서 검출한 얼굴 영역 및 승객의 신장 데이터에 따라 에어백 전개 유무를 판단하는 제어수단으로 구성한 것을 특징으로 한다.The passenger detection system of the present invention for achieving the above object, in the system for determining the deployment of the airbag according to the type of the vehicle occupant and the structure fixed in the vehicle, both the front driver side and the front passenger side seat at the same time Photographing means mounted at a single position within the observable vehicle and generating an output signal representing an instantaneous position of any object located within a predetermined view field; Image processing means for detecting a face region through color gamut conversion from an image signal input from the photographing means, and detecting a height of a passenger according to the detected face region; And control means for determining whether an airbag is deployed according to the face region detected by the image processing means and the height data of the passenger.

그리고, 방법에 있어서는 입력되는 영상에서 살색에 의한 얼굴 영역이 있는가를 검출하는 얼굴영역검출단계와; 상기 얼굴영역검출단계에서 검출 결과 얼굴 영역이 있는 경우 승객이 탑승한 걸로 판단하여 얼굴 영역의 위치를 파악하는 위치판단단계와; 상기 위치판단단계에서 판단결과 얼굴 영역의 위치가 에어백 전개에 적합한 신장 이상인가를 판단하는 신장판단단계; 및 상기 신장판단단계의 판단결과에 따라 사고 시 에어백 전개의 유무를 결정하는 전개유무결정단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the method includes a face region detecting step of detecting whether there is a face region due to skin color in an input image; A position determination step of determining the position of the face area by determining that the passenger is on the board if there is a face area as a result of the detection in the face area detection step; A kidney determination step of determining whether the position of the face region is a height or more suitable for airbag deployment as a result of the determination in the position determination step; And deploying or not determining step of determining whether there is an airbag deployment in case of an accident according to the determination result of the kidney determining step.

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 승객 감지 시스템의 블록 구성을 보인 예시도이다.1 is an exemplary view showing a block configuration of a passenger detection system according to the present invention.

도 1을 참조하면, 전방 운전자측 좌석 및 전방 승객측 좌석이 둘 다 동시에 관측 가능한 차량내부의 단일 위치에 장착되고, 소정 시계(view field) 내에 위치된 어느 물체의 순시 위치라도 나타내는 출력신호를 발생시키는 카메라(100)와; 상기 카메라(100)로부터 입력되는 영상신호에서 색영역 변환을 통해 얼굴 영역을 검출하고, 이 검출한 얼굴 영역에 따라 승객의 신장을 검출하는 영상처리수단(200); 및 상기 영상처리수단(200)에서 검출한 얼굴 영역 및 승객의 신장 데이터에 따라 에어백 전개 유무를 판단하는 제어수단(300); 및 상기 제어수단(300)의 판단에 따라 에어백을 전개 또는 보류하는 에어백 제어기(400)로 구성한다.Referring to Fig. 1, both the front driver's seat and the front passenger's seat are mounted at a single position in a vehicle that can be simultaneously observed and generate an output signal indicating the instantaneous position of any object located within a predetermined field of view. A camera 100; Image processing means (200) for detecting a face region through color gamut conversion from an image signal input from the camera (100) and detecting a height of a passenger according to the detected face region; And control means (300) for determining whether an airbag is deployed according to the face region detected by the image processing means (200) and the height data of the passenger. And an airbag controller 400 for deploying or withholding the airbag according to the determination of the control means 300.

그리고, 상기 영상처리수단(200)은 상기 카메라(100)로부터 입력되는 영상의 알지비(RGB)를 매트릭스 변환에 따라 밝기(Luminance)인 Y성분과 색상(Chrominance)인 U와 V 성분으로 변환하는 색영역변환부(210)와, 상기 색영역변환부(210)에서 변환한 색상(Chrominance)인 U와 V 성분을 이용하여 얼굴 영역을 추출하는 얼굴영역 추출부(220); 및 상기 얼굴영역 추출부(220)에서 추출한 얼굴 영역의 위치가 특정 부분 위에 위치하는 경우 에어백 전개에 적합한 신장으로 판단하는 신장검출부(230)로 구성한다.The image processing means 200 converts an RGB ratio of an image input from the camera 100 into a Y component having luminance and a U and V component having chroma. A face region extracting unit 220 for extracting a face region using a color gamut converting unit 210 and U and V components which are colors converted by the color gamut converting unit 210; And a height detector 230 that determines that the height of the face region extracted by the face region extractor 220 is suitable for the deployment of the airbag when the position of the face region is located above a specific portion.

이와 같이 구성한 본 발명에 따른 일실시예의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the embodiment according to the present invention configured as described above are as follows.

도 2는 본 발명에 따른 승객 감지 동작의 흐름을 보인 예시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 얼굴 영역 검출 방법을 보인 예시도이다.2 is an exemplary view showing the flow of a passenger detection operation according to the present invention, Figure 3 is an exemplary view showing a face area detection method according to the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 먼저 카메라(100)를 통해 입력되는 승객측 좌석 영상의 알지비(RGB)를 색영역변환부(210)에서 매트릭스 변환에 따라 밝기(Luminance)인 Y성분과 색상(Chrominance)인 U와 V 성분으로 변환하는데, 이때에 YUV 값은 [수학식 1]에 따라 변환한다(S100).2 and 3, the Y component and the color, which is the luminance (Luminance) in accordance with the matrix transformation, of the RGB image of the passenger-side seat image input through the camera 100, first, in the color gamut conversion unit 210. (Crominance) is converted into U and V components, where the YUV value is converted according to [Equation 1] (S100).

Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B,Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B,

U = (B-Y) x 0.493,U = (B-Y) x 0.493,

V = (R-Y) x 0.877V = (R-Y) x 0.877

이후, 상기에서 변환된 값 중 색상(U, V)을 좌표계로 변환한 다음 얼굴영역검출부(220)에서 [수학식 2]를 통해 색정보 값을 비교한다(S110 ~ S130).Subsequently, color (U, V) of the converted values is converted into a coordinate system, and the face region detection unit 220 compares the color information values through [Equation 2] (S110 to S130).

(여기서, S는 타원,는 타원(S)의 장축길이,는 타원(S)의 단축길이,는 타원(S)의 중심)Where S is an ellipse, Is the long axis length of the ellipse (S), Is the shortened length of the ellipse (S), Is the center of the ellipse (S)

상기 단계(S130)의 비교결과 비교값이 살색영역에 포함되면 살색으로 간주하는데, 그 이유는 도 4에 도시한 바와 같이 사람의 살색은 인종에 상관없이 색 좌표(U, V)에서 일정한 영역 내부에 분포한다. 즉, 사람의 살색에 의한 인종구분(예를 들어 백인, 흑인, 황인종)은 살색에서 흑백부분의 밝기 정도의 차이에 따라 구분하는 것이며, 살색 영역은 도 4에서처럼 일정한 영역에 존재한다.When the comparison result of the comparison of the step (S130) is included in the flesh color region, it is regarded as flesh color, as shown in FIG. 4 because the flesh color of a person is in a constant region at color coordinates (U, V) regardless of race. Distributed in. That is, racial classification (eg, white, black, yellow race) according to the flesh color of a person is classified according to the difference in the degree of brightness of the black and white portion in the flesh color, and the flesh area exists in a constant region as shown in FIG. 4.

이후, 상기에서 비교값이 살색영역에 포함되는 화소값들을 하나의 영역으로 나타내고, 이에 따른 얼굴 영역의 위치를 신장검출부(230)에서 파악한다(S140 ~ S150).Subsequently, the pixel values included in the skin region are compared as the comparison values as one region, and the position of the face region is detected by the kidney detector 230 (S140 to S150).

상기 신장검출부(230)에서 파악한 결과 얼굴 영역의 위치가 에어백 전개에 적합한 신장 이상인가를 제어수단(300)에서 판단하고(S160), 이 판단결과 이상이면 사고 시 에어백 전개를 결정한다(S170).The control unit 300 determines whether the position of the face region is a kidney abnormality suitable for deploying the airbag, as determined by the kidney detection unit 230 (S160). If the determination result is abnormal, the airbag deployment is determined (S170).

상기한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였다. 본 발명은 상기 실시예에만 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위와 상세한 설명, 첨부도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이 당연하다.As described above, the preferred embodiment of the present invention has been described. The present invention is not limited to the above embodiments, but can be modified and practiced in various ways within the scope of the claims, the detailed description, and the accompanying drawings, which also naturally belong to the scope of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 승객 감지 시스템 및 그의 방법은, 사고 시에 에어백이 강하고 급격하게 전개되기 때문에, 승객이 바람직한 위치에 있는 지 바람직하지 않은 위치에 있는 지 결정하여 에어백의 전개를 결정함으로써 부상을 방지할 수 있으며, 또한 승객이 없을 때 에어백 전개를 방지함으로서, 교체 비용 발생을 억제할 수 있는 등의 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the passenger detection system and the method thereof are injured by determining the deployment of the airbag by determining whether the passenger is in a desirable position or an undesired position because the airbag is strongly and rapidly deployed at the time of an accident. It is possible to prevent, and also by preventing the deployment of airbags when there are no passengers, there is an effect such as to suppress the occurrence of replacement costs.

Claims (5)

차량 탑승자의 유형 및 차량내에 고정된 구조체에 따른 에어백의 전개 유무를 결정하는 시스템에 있어서,In the system for determining the deployment of the airbag according to the type of vehicle occupant and the structure fixed in the vehicle, 전방 운전자측 좌석 및 전방 승객측 좌석이 둘 다 동시에 관측 가능한 차량내부의 단일 위치에 장착되고, 소정 시계(view field) 내에 위치된 어느 물체의 순시 위치라도 나타내는 출력신호를 발생시키는 촬영수단과;Photographing means for mounting both the front driver's seat and the front passenger's seat at a single position within the vehicle that can be simultaneously observed and generating an output signal indicating an instantaneous position of any object located in a predetermined field of view; 상기 촬영수단으로부터 입력되는 영상신호에서 색영역 변환을 통해 얼굴 영역을 검출하고, 이 검출한 얼굴 영역에 따라 승객의 신장을 검출하는 영상처리수단; 및Image processing means for detecting a face region through color gamut conversion from an image signal input from the photographing means, and detecting a height of a passenger according to the detected face region; And 상기 영상처리수단에서 검출한 얼굴 영역 및 승객의 신장 데이터에 따라 에어백 전개 유무를 판단하는 제어수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 승객 감지 시스템.And a control means for determining the presence or absence of an airbag according to the face region detected by the image processing means and the height data of the passenger. 제1항에 있어서, 상기 영상처리수단은The method of claim 1, wherein the image processing means 상기 촬영수단으로부터 입력되는 영상의 알지비(RGB)를 매트릭스 변환에 따라 밝기(Luminance)인 Y성분과 색상(Chrominance)인 U와 V 성분으로 변환하는 색영역변환부와,A color gamut conversion unit for converting an RGB ratio of an image input from the photographing means into a Y component having a brightness and a U and V component having a color according to a matrix conversion; 상기 색영역변환부에서 변환한 색상(Chrominance)인 U와 V 성분을 이용하여 얼굴 영역을 추출하는 얼굴영역 추출부; 및A face region extracting unit extracting a face region using U and V components, which are colors converted by the color gamut conversion unit; And 상기 얼굴영역 추출부에서 추출한 얼굴 영역의 위치가 특정 부분 위에 위치하는 경우 에어백 전개에 적합한 신장으로 판단하는 신장검출부로 이루어진 것을 특징으로 하는 승객 감지 시스템.And a height detection unit configured to determine that the height of the face region extracted by the face region extracting unit is a height suitable for the deployment of an air bag when the position of the face region is extracted over a specific portion. 입력되는 영상에서 살색에 의한 얼굴 영역이 있는가를 검출하는 얼굴영역검출단계와;A face region detection step of detecting whether there is a face region due to skin color in the input image; 상기 얼굴영역검출단계에서 검출 결과 얼굴 영역이 있는 경우 승객이 탑승한 걸로 판단하여 얼굴 영역의 위치를 파악하는 위치판단단계와;A position determination step of determining the position of the face area by determining that the passenger is on the board if there is a face area as a result of the detection in the face area detection step; 상기 위치판단단계에서 판단결과 얼굴 영역의 위치가 에어백 전개에 적합한 신장 이상인가를 판단하는 신장판단단계; 및A kidney determination step of determining whether the position of the face region is a height or more suitable for airbag deployment as a result of the determination in the position determination step; And 상기 신장판단단계의 판단결과에 따라 사고 시 에어백 전개의 유무를 결정하는 전개유무결정단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 승객 감지 방법Passenger detection method characterized in that the deployment decision step of determining whether the deployment of the airbag in the event of an accident according to the determination result of the height determination step 제3항에 있어서, 상기 얼굴영역검출단계는The method of claim 3, wherein the face area detection step 입력되는 영상의 알지비(RGB)를 매트릭스 변환에 따라 밝기(Luminance)인 Y성분과 색상(Chrominance)인 U와 V 성분으로 변환하는 제1 단계와;Converting the RGB image of the input image into a Y component having a luminance and a U and V component having a chroma according to a matrix transformation; 상기 제1 단계에서 변환된 색상(U, V)을 좌표계로 변환한 후 소정의 수학식을 통해 색정보 값을 비교하는 제2 단계와;A second step of converting the colors (U, V) converted in the first step into a coordinate system and comparing color information values through a predetermined equation; 상기 제2 단계의 비교결과 비교값이 살색영역에 포함되면 살색으로 간주한 후, 그 살색영역에 포함되는 화소값들을 하나의 영역으로 나타내는 제3 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 승객 감지 방법.And a third step of representing the pixel values included in the skin region as one region after considering the comparison value in the skin region and comparing the pixel values included in the skin region to one region. 제4항에 있어서, 상기 소정의 수학식은The method of claim 4, wherein the predetermined equation is (여기서, S는 타원,는 타원(S)의 장축길이,는 타원(S)의 단축길이,는 타원(S)의 중심)Where S is an ellipse, Is the long axis length of the ellipse (S), Is the shortened length of the ellipse (S), Is the center of the ellipse (S) 인 것을 특징으로 하는 승객 감지 방법.Passenger detection method characterized in that.
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