(57)【要約】【課題】  スリットの検出回数を低下させることなく、あるいはカメラの撮影回数を増やすことなく環境光の影響を低減させ、被検出物体の処理精度を向上させた顔向き検知装置を提供する。【解決手段】  スリット光をドライバの顔に投光するとともに、このドライバの顔に対する前記スリット光の投光角度を可変とする投光手段と、前記ドライバの顔に投光された前記スリット光の画像を撮影する撮影手段と、前記投光手段に対し投光指令をおよび投光角度指令を出力し、かつ前記撮影手段に前記画像の撮影タイミング指令を出力する制御手段とを備え、前記制御手段は、異なる時間に撮影され、かつ異なる投光角度で撮影された複数の前記スリット光画像を比較し、前記ドライバの顔向きを算出する画像処理手段を有することとした。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリット光をドライバの顔に投光するとともに、このドライバの顔に対する前記スリット光の投光角度を可変とする投光手段と、
前記ドライバの顔に投光された前記スリット光の画像を撮影する撮影手段と、
前記投光手段に対し投光指令をおよび投光角度指令を出力し、かつ前記撮影手段に前記画像の撮影タイミング指令を出力する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、異なる時間に撮影され、かつ異なる投光角度で撮影された複数の前記スリット光画像を比較し、前記ドライバの顔向きを算出する画像処理手段を有すること
を特徴とする顔向き検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の顔向き検知装置において、
前記画像処理手段は、複数の前記スリット光画像の輝度の差分値に基づき、前記ドライバの顔向きを算出すること
を特徴とする顔向き検知装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の顔向き検知装置において、
前記画像処理手段は、複数の前記スリット光画像を比較する範囲を限定すること
を特徴とする顔向き検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるドライバの顔向き検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されるドライバの顔向き検知装置にあっては、レーザによるスリット光を被検出物体に投光し、カメラによって撮影された反射光の画像を処理することで被検出物体を識別している。この技術にあっては、太陽など環境光の変動による誤差を低減するため、スリット光の投光時における画像と非投光時における画像の差分値をとることにより、環境光の影響を低減している。
【特許文献１】特開平６−１７４４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来技術にあっては、スリット光投光時の画像と非投光時の画像を交互に撮影するため、スリット投光画像はカメラの撮影回数の半分しか得られない。したがって被検出物体の処理精度が低下するという問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、スリットの検出回数を低下させることなく、あるいはカメラの撮影回数を増やすことなく環境光の影響を低減させ、被検出物体の処理精度を向上させた顔向き検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明では、スリット光をドライバの顔に投光するとともに、このドライバの顔に対する前記スリット光の投光角度を可変とする投光手段と、前記ドライバの顔に投光された前記スリット光の画像を撮影する撮影手段と、前記投光手段に対し投光指令をおよび投光角度指令を出力し、かつ前記撮影手段に前記画像の撮影タイミング指令を出力する制御手段とを備え、前記制御手段は、異なる時間に撮影され、かつ異なる投光角度で撮影された複数の前記スリット光画像を比較し、前記ドライバの顔向きを算出する画像処理手段を有することとした。
【発明の効果】
【０００６】
よって、スリットの検出回数を低下させることなく、あるいはカメラの撮影回数を増やすことなく環境光の影響を低減させ、被検出物体の処理精度を向上させた顔向き検知装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明の顔向き検知装置の実施の形態を、実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
［システム構成］
実施例１につき説明する。図１は本願顔向き検知装置１のシステム構成図、図２はスリット光源２０（投光手段）からのスリット投光をカメラ１０によって撮影するメカニズム、図３はスリット光源２０によるドライバの顔への投光を可変とするメカニズムである。スリット光源２０はドライバの顔へのスリット光投光角度を可変可能に設けられている。
【０００９】
顔向き検知装置１は車両に搭載され、ドライバ検知カメラ１０に接続する。顔向き検知装置１内にはコントロールユニットＣＵが設けられ、カメラ１０の撮影タイミング、スリット光源２０の投光指令および投光角度指令を出力する。
【００１０】
ドライバ検知カメラ１０は車室内のインパネ２の上部に設けられ、ドライバの顔面全体を撮影する。ドライバ検知カメラ１０をインパネ２の上部に設けることで、ステアリングホイール３によって遮られることなくドライバの顔面全体を撮影可能となっている。
【００１１】
スリット光源２０は光源２１および可動ミラー２２から構成される。光源２１はコントロールユニットＣＵからの指令に基づき１本のスリット光を出力し、可動ミラー２２はコントロールユニットＣＵからの指令に基づき回転して、ドライバの顔へのスリット光投光角度を制御する。
【００１２】
光源２１は内部にスリットを備え、スリットの透過光を可動ミラー２２に照射し、照射されたスリット光を可動ミラー２２が適宜角度を調整してドライバの顔に投光する。投光されたスリット光をカメラ１０によって撮影し、顔向き検知装置１内のコントロールユニットＣＵにおいて画像処理を行う。
【００１３】
なお、１回のスリット光投光に対するカメラ１０の撮影回数は１回である。また、可動ミラー２２は揺動することにより投光角度を変更し、可動ミラー２２の揺動の１周期でスリット光によるドライバの顔のスキャンが１回行われるものとする。
【００１４】
すなわち、可動ミラー２２の揺動周期の前半はドライバの顔の上方からスキャンが行われ、揺動周期の後半は顔の下方からスキャンが行われる。したがって、可動ミラー２２の揺動１周期に対し、ドライバの顔の同じ位置が２回スキャンされることとなる。
【００１５】
［制御ブロック図］
図４は顔向き検知装置１内に設けられたコントロールユニットＣＵの制御ブロック図である。顔向き検知装置１はスリット投光制御部１１０、カメラ同期制御部１２０、スリット検出処理部１３０、３次元座標変換部１４０、ドライバ顔向き算出部１５０を有する。なお、スリット検出処理部１３０、３次元座標変換部１４０、ドライバ顔向き算出部１５０によって画像処理手段ＣＵ１を構成する。
【００１６】
スリット投光制御部１１０は光源２１に対しスリットのＯＮ／ＯＦＦ指令を出力し、可動ミラー２２に対し回転角度指令を出力する。カメラ同期制御部１２０はカメラ１０に対しシャッタータイミングを出力する。
【００１７】
スリット検出処理部１３０はカメラ１０からの画像に基づきドライバの顔に投光されたスリット光の座標およびカメラ１０の撮影角度を３次元座標変換部１４０へ出力する。３次元座標変換部１４０は光切断法によりドライバの３次元顔座標を算出し、ドライバ顔向き算出部１５０へ出力する。ドライバ顔向き算出部１５０は、３次元顔座標に基づきドライバの顔向きを出力する。
【００１８】
ドライバの顔に投光されたスリット光は干渉フィルタ２３（バンドパスフィルタ）を介してカメラ１０に撮影される。干渉フィルタ２３は光源２１から投光と同じ波長のみを透過させるフィルタであり、これにより環境光によるノイズを低減する。
【００１９】
（スリット検出処理部）
図５はスリット検出処理部１３０の制御ブロック図である。スリット検出処理部１３０は、カメラ１０により撮影された画像Ａと、画像Ａの後に撮影された画像Ｂに基づきスリット座標およびスリット投光角度を算出する。この画像Ａ，Ｂは互いに異なる角度からスリット光を投光して得られた画像である。
【００２０】
スリット検出処理部１０３は、処理範囲計算部１３１、差分値計算部１３２、スリット座標算出部１３３を有する。
【００２１】
処理範囲計算部１３１は画像Ａ，Ｂのスリット投光角度、ドライバの顔までの距離に基づき処理範囲（図６〜図８参照）を計算して出力する。ドライバの顔までの距離は前回制御のスリット光画像に基づき演算され、この距離を用いて処理範囲を限定することによりコントロールユニットＣＵの演算負荷を低減する。
【００２２】
差分値計算部１３２は各スリット光画像Ａ，Ｂの画素ごとに輝度の差分値をとる。各スリット光画像Ａ，Ｂは環境光の影響が反映された輝度となっているため、差分値をとることにより環境光の影響をキャンセルする。
【００２３】
スリット光画像Ａ，Ｂではスリットの投光角度が変化しているため、時刻ｔ１に撮影されたスリット光画像Ａでのスリット部分は、スリット光画像Ｂではスリットから外れた暗部となる。逆に、時刻ｔ２（時刻ｔ１よりも後）に撮影されたスリット光画像Ｂでのスリット部分は、スリット光画像Ａでは暗部となる。スリット光画像ＡとＢにおける同一特定画素の差分値をとることで、スリットの有無の検出を行う（図６〜図８参照）。
【００２４】
（スリット光画像Ａのスリットが検出される場合）
例えば、スリット光画像Ａにおけるスリット部分の特定画素の輝度を１０とし、スリット光画像Ｂにおける同一画素の輝度を１とする（本来は０であるが環境光の影響により輝度１が出ているものとする）。この同一画素における輝度の差分値は１０−１＝９であり、スリット光画像Ａのスリットとして検出される。
【００２５】
（スリット光画像Ｂのスリットが検出される場合）
スリット光画像Ｂにおけるスリット部分の特定画素の輝度を１１とし、スリット光画像Ａにおける同一画素の輝度を２とする（本来は０であるが環境光の影響により輝度１が出ているものとする）。この同一画素における輝度の差分値は１−１１＝−１０であり、スリット光画像Ｂのスリットとして検出される。
【００２６】
（いずれの画像においてもスリットが検出されない場合）
いずれの画像の特定画素においてもスリットが存在しない場合、特定画素はいずれも暗部であって環境光による影響の輝度しか検出されない。したがって、特定画素におけるスリット光画像Ａの輝度を１、スリット光画像Ｂの輝度を２とする。この場合、差分値は１−２＝−１となる。その際、スリットを検出する輝度の閾値を例えば±４に設定することにより、スリットは検出されない。
【００２７】
すなわち、閾値±４よりも差分値が＋側に大きい場合、スリット光画像Ａにおけるスリットを検出する。逆に−側に大きい場合はスリット光画像Ｂにおけるスリットを検出する。閾値±４の範囲内の場合は、差分値をゼロとしてスリットを検出しない。
【００２８】
スリット座標算出部１３３は、差分値計算部１３２によって検出された差分値に基づき、光切断法を用いてスリット座標およびスリット投光角度を算出する。
【００２９】
この処理を繰り返すことにより、ドライバの顔全体をスキャンしてドライバの３次元顔形状を算出する。この３次元顔形状に基づき、ドライバの顔向きを算出するものである。
【００３０】
［顔向き算出フロー］
図９は顔向き算出フローである。以下、各ステップにつき説明する。
ステップＳ１ではスリット光源２０からスリット光を投光し、ステップＳ２へ移行する。
【００３１】
ステップＳ２ではカメラ１０によりスリット光の画像を撮影し、ステップＳ３へ移行する。
【００３２】
ステップＳ３では、処理範囲計算部１３１においてスリット光検出画像Ａ，Ｂにおける処理範囲を計算し、ステップＳ４へ移行する。
【００３３】
ステップＳ４では、差分値計算部１３２においてスリット光検出画像Ａ，Ｂにおける画素の差分値を演算し、ステップＳ５へ移行する。
【００３４】
ステップＳ５では、差分値に基づきスリットの有無を検出し、ステップＳ６へ移行する。
【００３５】
ステップＳ６ではスリット座標算出部１３３においてスリット座標を出力し、ステップＳ７へ移行する。また、スリット投光角度も出力する。
【００３６】
ステップＳ７では３次元座標変換部１４０においてドライバの３次元顔座標を求め、ステップＳ８へ移行する。
【００３７】
ステップＳ８ではドライバの顔形状を算出し、ステップＳ９へ移行する。
【００３８】
ステップＳ９ではドライバの顔向きを算出し、制御を終了する。
【００３９】
［実施例１の効果］
スリット光をドライバの顔に投光するとともに、このドライバの顔に対するスリット光の投光角度を可変とするスリット光源２０（投光手段）と、
ドライバの顔に投光されたスリット光の画像を撮影するカメラ１０（撮影手段）と、
スリット光源２０に対し投光指令および投光角度指令を出力し、かつカメラ１０に画像の撮影タイミング指令を出力するコントロールユニットＣＵ（制御手段）を備え、
コントロールユニットＣＵは、異なる時間に撮影され、かつ異なる投光角度で撮影された複数のスリット光画像Ａ，Ｂを比較し、ドライバの顔向きを算出する画像処理手段ＣＵ１を有することとした。
【００４０】
これにより、スリットの検出回数を低下させることなく、あるいはカメラの撮影回数を増やすことなく環境光の影響を低減させ、被検出物体の処理精度を向上させた顔向き検知装置を提供することができる。
【００４１】
（２）画像処理手段ＣＵ１は、複数のスリット光画像Ａ，Ｂの輝度の差分値に基づき、ドライバの顔向きを算出することとした。これにより、環境光の影響をより効果的にキャンセルすることができる。
【００４２】
（３）画像処理手段ＣＵ１は、複数のスリット光画像Ａ，Ｂを比較する範囲を限定することとした。処理範囲を限定することで、制御の演算負荷を低減することができる。
【００４３】
また、可動ミラー２２の揺動によってスリット光の投光角度を変更するため、スリット光を出力する光源２１そのものを動かす必要がない。光源２１には電気配線は接続されるため動かすことは耐久性の観点から好ましくないが、電気配線の接続されない可動ミラー２２を揺動させることで耐久性を向上させることができる。
【００４４】
（他の実施例）
以上、実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本願は、車両用であるが、その他移動体への利用は容易である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本願顔向き検知装置のシステム構成図である。
【図２】スリット投光をカメラによって撮影するメカニズムである。
【図３】ドライバの顔への投光角度を可変とするメカニズムである。
【図４】コントロールユニットの制御ブロック図である。
【図５】スリット検出処理部の制御ブロック図である。
【図６】スリット光画像Ａである。
【図７】スリット光画像Ｂである。
【図８】差分値の画像である。
【図９】顔向き算出フローである。
【符号の説明】
【００４７】
１    顔向き検知装置
１０    カメラ（撮影手段）
２０        スリット光源（投光手段）
ＣＵ    コントロールユニット（制御手段）
ＣＵ１        画像処理手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図９】
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【図６】
2010133790.tif 000009
【図７】
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【図８】
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