(57)【要約】【課題】外乱光に影響されることなく対象物の各部位を判別する。【解決手段】第１の波長域の光及び第２の波長域の光を対象物に照射し、第１の波長域の光で照明した状態で撮影した対象物の画像の画素値と光が照射されていない状態で撮影した対象物の画像の画素値との差（１１０）、及び第２の波長域の光で照明した状態で撮影した対象物の画像の画素値と光が照射されていない状態で撮影した対象物の画像の画素値との差（１１４）を演算することにより外乱光の影響を除去し、演算された差に基づいて、対象物の各部位、例えばドライバの肌、髪、眼球を判別する。【選択図】        図７
2006242909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長域の光及び第１の波長域と異なる第２の波長域の光を照射する照明手段と、
前記照明手段をオンオフ制御する制御手段と、
前記制御手段のオンオフ制御に同期して前記対象物を撮影する撮影手段と、
第１の波長域の光で照明した状態で撮影した対象物の画像の画素値と前記照明手段から光が照射されていない状態で撮影した対象物の画像の画素値との差、及び第２の波長域の光で照明した状態で撮影した対象物の画像の画素値と前記照明手段から光が照射されていない状態で撮影した対象物の画像の画素値との差を演算する演算手段と、
前記演算手段で演算された差に基づいて、前記対象物の各部位を判別する判別手段と、
を含む対象物の部位判別装置。
【請求項２】
前記対象物が外乱光によって照明されているか否かを検出する検出手段を設け、
前記制御手段は、前記対象物が外乱光によって照明されていない場合には、前記照明手段から光が照射されていない状態が発生する頻度が所定値以下になるように前記照明手段をオンオフ制御する請求項１記載の対象物の部位判別装置
【請求項３】
第１の波長域の光及び第１の波長域と異なる第２の波長域の光を照射する照明手段と、
前記照明手段をオンオフ制御する制御手段と、
前記制御手段のオンオフ制御に同期して前記対象物及び分光反射率が既知の物体を撮影する撮影手段と、
第１の波長域の光で照明した状態で撮影した対象物の画像の画素値、第１の波長域の光で照明した状態で撮影した前記物体の画像の画素値、第２の波長域の光で照明した状態で撮影した対象物の画像の画素値、及び第２の波長域の光で照明した状態で撮影した前記物体の画像の画素値を演算する演算手段と、
前記演算手段で演算された演算結果に基づいて、前記対象物の各部位を判別する判別手段と、
を含む対象物の部位判別装置。
【請求項４】
第１の波長域及び第２の波長域を含む波長域の光を照射する照明手段と、
前記照明手段をオンオフ制御する制御手段と、
前記制御手段のオンオフ制御に同期して前記対象物を第１の波長域と第１の波長域と異なる第２の波長域の光に分割して撮影する撮影手段と、
第１の波長域の光に分割して撮影した対象物の画像の画素値と前記照明手段をオフした状態で第１の波長域の光に分割して撮影した対象物の画像の画素値との差、及び第２の波長域の光に分割して撮影した対象物の画像の画素値と前記照明手段をオフした状態で第２の波長域の光に分割して撮影した対象物の画像の画素値との差を演算する演算手段と、
前記演算手段で演算された差に基づいて、前記対象物の各部位を判別する判別手段と、
を含む対象物の部位判別装置。
【請求項５】
第１の波長域及び第２の波長域を含む波長域の光を照射する照明手段と、
前記照明手段をオンオフ制御する制御手段と、
前記制御手段のオンオフ制御に同期して前記対象物及び分光反射率が既知の物体を第１の波長域と第１の波長域と異なる第２の波長域の光に分割して撮影する撮影手段と、
第１の波長域の光に分割して撮影した対象物の画像の画素値、前記照明手段をオフした状態で第１の波長域の光に分割して撮影した前記物体の画像の画素値、第２の波長域の光に分割して撮影した対象物の画像の画素値、及び前記照明手段をオフした状態で第２の波長域の光に分割して撮影した前記物体の画像の画素値を演算する演算手段と、
前記演算手段で演算された差に基づいて、前記対象物の各部位を判別する判別手段と、
を含む対象物の部位判別装置。
【請求項６】
前記判別手段は、前記演算手段で演算された第１の波長域の光で照明した状態で撮影した前記物体の画像の画素値と第２の波長域の光で照明した状態で撮影した前記物体の画像の画素値とが同一になるように前記照明手段を調整し、
前記照明手段を調整した後に得られた第１の波長域の光で照明した状態で撮影した対象物の画像の画素値と第２の波長域の光で照明した状態で撮影した対象物の画像の画素値とに基づいて、前記対象物の各部位を判別する請求項３記載の対象物の部位判別装置。
【請求項７】
前記照明手段から８００ｎｍ〜１１００ｎｍの近赤外領域の光を照射する請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の対象物の部位判別装置。
【請求項８】
前記第１の波長域を８００ｎｍ〜９７０ｎｍの間の波長域とし、前記第２の波長域を９７０ｎｍ〜１１００ｎｍの間の波長域とした請求項１〜請求項７のいずれか１項記載の対象物の部位判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の部位判別装置にかかり、特に、太陽光等の外乱光に影響されることなくドライバの頭部等の対象物の肌、髪、眼球等の部位を区別して判定することができる対象物の部位判別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、近赤外線スペクトルの上方帯域の光で人口材料で偽装した人物を検出する偽装検出器が開示されている。この偽装検出器では、近赤外線スペクトルの上方帯域である少なくとも１４００ｎｍ以上の波長域の光を使用している。しかしながら、通常用いられるシリコン半導体で構成された撮像素子では１４００ｎｍ以上に感度は有していないため、別の素材（例えばガリウム砒素）で構成された撮像素子を用いる必要がある。従って、ガリウム砒素を用いた近赤外上方帯域用カメラとシリコンを用いた近赤外下方帯域用カメラの２台のカメラが必要となり、経済性及び車両搭載性の点で車載で使用するには問題がある。
【０００３】
特許文献２には、光源で照明された物体からの中心波長が９７０ｎｍ付近の部分波長帯の強度を測定し、予め求めた検知対象物体の分光強度の特徴と比較することにより、生体物を検知する生体物検知装置が記載されている。特許文献２ではシリコン半導体で構成された撮像素子が有する感度に含まれる中心波長が９７０ｎｍ付近の部分波長帯の強度を測定してるので、特許文献１で発生する問題を解消することが可能である。
【０００４】
また、特許文献３には、メタリックペア印刷物に波長１及び波長２の近赤外線を透光し、フォトダイオードで反射光を受光し、メタリックインキである第１及び第２インキの近赤外線領域の性質を利用して真正なメタリックペア印刷物であるか否かを判別する判別方法が記載されている。特許文献３では２種類の波長の光源を使用しているが、各々の波長で反射率の異なる特殊なインクを対象としているため、車両のドライバ等の乗員の検出には使用することができず、判別可能な対象物が限定される。
【特許文献１】特表２００３−５３６３０３号公報
【特許文献２】特許第２８２３５６４号公報
【特許文献３】特開２０００−２９３７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１〜特許文献３のいずれにも外乱光に対する対策がなされておらず、外乱光が影響する環境下では対象物の材質等を判別して対象物の各部位を判別することが困難である、という問題がある。例えば、自動車のウィンドシールド及びサイド・ウィンドウは、１０００ｎｍ（１．０ミクロン）以下の領域ではかなりの量の近赤外光が透過する赤外線透過特性を有しており、透過した太陽光等の近赤外線が外乱光として作用する。強度等が未知の外乱光が存在する状況では、対象物からの分光強度を予め記憶領域に保持しておくことはできず、車載環境で対象物の各部位を判別するためには太陽光等の外乱光の影響を除去する工夫が必要となる。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、外乱光に影響されることなく対象物の各部位を判別することができる対象物の判別装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、第１の波長域の光及び第１の波長域と異なる第２の波長域の光を照射する照明手段と、前記照明手段をオンオフ制御する制御手段と、前記制御手段のオンオフ制御に同期して前記対象物を撮影する撮影手段と、第１の波長域の光で照明した状態で撮影した対象物の画像の画素値と前記照明手段から光が照射されていない状態で撮影した対象物の画像の画素値との差、及び第２の波長域の光で照明した状態で撮影した対象物の画像の画素値と前記照明手段から光が照射されていない状態で撮影した対象物の画像の画素値との差を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された差に基づいて、前記対象物の各部位を判別する判別手段と、を含んで構成されている。
【０００８】
本発明では、対象物に外乱光が照射された状態で撮影した対象物の画像の画素値に対応する照明手段から光が照射されていない状態で撮影した対象物の画像の画素値を用い、第１の波長域の光で照明した状態で撮影した対象物の画像の画素値と照明手段から光が照射されていない状態で撮影した対象物の画像の画素値との差、及び第２の波長域の光で照明した状態で撮影した対象物の画像の画素値と照明手段から光が照射されていない状態で撮影した対象物の画像の画素値との差に基づいて、対象物の各部位を判別しているため、外乱光に影響されることなく対象物の各部位を判別することができる
対象物が外乱光によって照明されていない場合には、対象物に外乱光が照射された状態で撮影した対象物の画像の画素値は必要性が少ないので、本発明では照明手段から光が照射されていない状態が発生する頻度が所定値以下になるように、例えば照明手段から光が照射されていない状態が発生しないようにすることができる。
【０００９】
本発明では、対象物に外乱光が照射された状態で撮影した対象物の画像の画素値に対応する画素値として、分光反射率が既知の物体を撮影したときの画像の画素値を用い、第１の波長域の光及び第１の波長域と異なる第２の波長域の光を照射する照明手段と、前記照明手段をオンオフ制御する制御手段と、前記制御手段のオンオフ制御に同期して前記対象物及び分光反射率が既知の物体を撮影する撮影手段と、第１の波長域の光で照明した状態で撮影した対象物の画像の画素値、第１の波長域の光で照明した状態で撮影した前記物体の画像の画素値、第２の波長域の光で照明した状態で撮影した対象物の画像の画素値、及び第２の波長域の光で照明した状態で撮影した前記物体の画像の画素値を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された演算結果に基づいて、前記対象物の各部位を判別する判別手段と、を含んで構成してもよい。
【００１０】
この場合、判別手段は、前記演算手段で演算された第１の波長域の光で照明した状態で撮影した前記物体の画像の画素値と第２の波長域の光で照明した状態で撮影した前記物体の画像の画素値とが同一になるように前記照明手段を調整し、前記照明手段を調整した後に得られた第１の波長域の光で照明した状態で撮影した対象物の画像の画素値と第２の波長域の光で照明した状態で撮影した対象物の画像の画素値とに基づいて、前記対象物の各部位を判別するようにすることができる。
【００１１】
また、第１の波長域の光及び第２の波長域の光を照射する照明手段に代えて、第１の波長域及び第２の波長域を含む波長域の光を照射する照明手段を用い、第１の波長域及び第２の波長域を含む波長域の光を照射する照明手段と、前記照明手段をオンオフ制御する制御手段と、前記制御手段のオンオフ制御に同期して前記対象物を第１の波長域と第１の波長域と異なる第２の波長域の光に分割して撮影する撮影手段と、第１の波長域の光に分割して撮影した対象物の画像の画素値と前記照明手段をオフした状態で第１の波長域の光に分割して撮影した対象物の画像の画素値との差、及び第２の波長域の光に分割して撮影した対象物の画像の画素値と前記照明手段をオフした状態で第２の波長域の光に分割して撮影した対象物の画像の画素値との差を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された差に基づいて、前記対象物の各部位を判別する判別手段と、を含んで構成してもよい。
【００１２】
また、第１の波長域及び第２の波長域を含む波長域の光を照射する照明手段と、前記照明手段をオンオフ制御する制御手段と、前記制御手段のオンオフ制御に同期して前記対象物及び分光反射率が既知の物体を第１の波長域と第１の波長域と異なる第２の波長域の光に分割して撮影する撮影手段と、第１の波長域の光に分割して撮影した対象物の画像の画素値、前記照明手段をオフした状態で第１の波長域の光に分割して撮影した前記物体の画像の画素値、第２の波長域の光に分割して撮影した対象物の画像の画素値、及び前記照明手段をオフした状態で第２の波長域の光に分割して撮影した前記物体の画像の画素値を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された差に基づいて、前記対象物の各部位を判別する判別手段と、を含んで構成することも可能である。
【００１３】
本発明の照明手段から、８００ｎｍ〜１１００ｎｍの近赤外領域の光を照射するようにすることが効果的であり、この場合、第１の波長域を８００ｎｍ〜９７０ｎｍの間の波長域とし、第２の波長域を９７０ｎｍ〜１１００ｎｍの間の波長域とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、外乱光に影響されることなく対象物の各部位を判別することができるという効果がえられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明をドライバの頭部の各部位を判別する車両用の判別装置に適用した実施の形態について詳細に説明する。第１の実施の形態には、図１に示すように、第１波長λ１域の光を照射するＬＥＤ等で構成された照明手段である第１光源１０、及び第２波長λ２域の光を照射するＬＥＤ等で構成された照明手段である第２光源１２から構成された照明装置と、照明装置で照明された対象物等を撮影するＣＣＤカメラ等で構成されたカメラ１４が設けられている。
【００１６】
第１光源１０、第２光源１２、及びカメラ１４は、第１光源１０及び第２光源１２のオンオフ制御に同期させてカメラのシャッタを開閉制御する光源・カメラ制御１６に接続されている。
【００１７】
また、カメラ１４には、カメラで撮影された画像の各画素の画像濃度値等の画素値を記憶するメモリで構成された画素値記憶装置１８、及び以下で説明する処理ルーチンに従って演算された画素値の差及びデータベース２２に記憶されている反射率データに基づいて対象物の各部位が何であるかを判定する演算・判定装置２０に接続されている。
【００１８】
なお、光源・カメラ制御装置１６及び演算・判定装置２０は、各々コンピュータで構成することができるが、１つのコンピュータで構成するようにしてもよい。
【００１９】
上記のＣＣＤとしては、近赤外域に感度を有するＸＣ−Ｅ１５０（ソニー（株）製、商品名）を使用している。このＣＣＤは、図２に示すように、４００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長域に感度を有している。
【００２０】
本実施の形態において、対象物を車両のドライバの頭部としてドライバの肌、髪、及び眼球の各部位を検出する場合を例に説明する。図３は肌の分光反射率、図４は髪の分光反射率、図５は眼球の分光透過率分布を示すものである。図３の符号３３は、明るい肌の人物の分光反射率、３４は暗い肌の人物の分光反射率である。肌の分光反射率及び髪の分光反射率について、波長８８０ｎｍと９７０ｎｍの分光反射率を比較すると、以下の関係になる。
【００２１】
・肌：８８０ｎｍでの反射率＞９７０ｎｍでの反射率
・髪：８８０ｎｍでの反射率＜９７０ｎｍでの反射率
分光透過率については、分光反射率＝１．０−（分光透過率）の関係にあるため、眼球の波長８８０ｎｍと９７０ｎｍの分光反射率に関しては以下の関係になる。
【００２２】
・眼球：８８０ｎｍでの反射率＜９７０ｎｍでの反射率
（８８０ｎｍでの透過率＞９７０ｎｍでの透過率）
従って、テンプレートマッチング等の画像処理でドライバの頭部領域を対象物として抽出し、撮像した画像の画素値を８８０ｎｍと９７０ｎｍの各々の波長において比較することで、頭部領域の中の肌、髪、及び眼球の各部位を判別することが可能となる。
【００２３】
なお、波長については、８８０ｎｍ及び９７０ｎｍに限定する必要はないが、以下の条件を満たす必要がある。
【００２４】
第１に、近赤外領域の光を用いることである。この理由は、車載で運転中に使用する場合には、運転者の気を散らさないために不可視光でドライバの顔を照明することになるが、紫外領域の光を用いると眼に害を与えるおそれがあり望ましくないからである。
【００２５】
第２に、１１００ｎｍ以下の波長の光を用いることである。この理由は、コスト、信頼性、及び応答性の点で優れているシリコン半導体で構成された撮像素子は、図２に例示したように１１０７ｎｍまでの波長にしか感度を有さないからである。
【００２６】
第３に、２つの波長λ１、λ２における反射率が、肌、髪、及び眼球の各々で異なることである。また、可視領域近傍の波長の光を照射する照明装置を用いると、光が可視領域に漏れる可能性があること、撮像素子の感度が１０００ｎｍ以上では殆ど無いことも考慮する必要がある。
【００２７】
特に、眼球の反射率が９７０ｎｍを境に急激に変化していることから眼球の検出を行うには、９７０ｎｍ以上の光と９７０ｎｍ未満の光を照射するのが好ましく、本実施の形態では、９７０ｎｍ以上の光（波長λ１の光）を照射する第１光源と９７０ｎｍ未満の光（波長λ２の光）を照射する第２光源の２つの照明装置を用いている。
【００２８】
また、本実施の形態では、データベース２２に、図３及び図４に示した分光反射率分布のデータ、及び図５の分光透過率分布を分光反射率分布に変換したデータが予め記憶されている。
【００２９】
次に、本実施の形態の演算・判定装置で実行される頭部の各部位を判別する処理について説明する。
【００３０】
まず、光源・カメラ制御装置１６では、図６に示すように、第１光源１０及び第２光源１２を交互にオンさせて点灯する（第１光源がオンで第２光源がオフの状態を状態Ａ、及び第１光源がオフで第２光源がオンの状態を状態Ｂ）と共に、交互に点灯した後第１光源１０及び第２光源１２をオフにして消灯する（状態Ｃ）ことを繰り返すように制御する。従って、２つの光源は、第１波長λ１の光のみ照射（状態Ａ）、第２波長λ２の光のみ照射（状態Ｂ）、第１光源及び第２光源共にオフ（状態Ｃ）の３つの状態をとる。
【００３１】
また、状態Ａ、状態Ｂ、及び状態Ｃの各々においてカメラにより対象物であるドライバの頭部が撮影されるように、第１光源１０及び第２光源１２のオンオフ制御に同期させてカメラのシャッタを開閉して対象物を撮影する。これにより、状態Ａ、状態Ｂ、及び状態Ｃの各々において対象物の画像が撮影される。
【００３２】
図７は、演算・判定装置２０における処理を示す流れ図であり、ステップ１００〜ステップ１０４の各々において状態Ｃか、状態Ａか、状態Ｂかを判断する。ステップ１００で状態Ｃと判断された場合には、ステップ１０６において状態Ｃでカメラで撮影された画像の画素値Ｖｎを演算して画素値記憶装置１８に記憶する。
【００３３】
また、ステップ１０２において状態Ａと判断された場合には、ステップ１０８において状態Ａでカメラで撮影された画像の各画素の画素値Ｖ（λ１）を演算して画素値記憶装置１８に記憶し、次のステップ１１０において状態Ａの各画素の画素値から状態Ｃの画像の対応する各画素の画素値を減算した差（Ｖ（λ１）−Ｖｎ）を演算して各画素毎に記憶する。このように状態Ａでの画素値から状態Ｃでの画素値を減算することで、第１波長のみの分光強度による画素値（Ｖ（λ１）−Ｖｎ）を得ることができ、外乱光の影響を除去することができる。
【００３４】
そして、ステップ１０４において状態Ｂと判断された場合には、ステップ１１２において状態Ｂでカメラで撮影された画像の各画素の画素値Ｖ（λ２）を演算して画素値記憶装置１８に記憶し、次のステップ１１４において状態Ｂの各画素の画素値から状態Ｃの画像の対応する各画素の画素値を減算した差（Ｖ（λ２）−Ｖｎ）を演算して各画素毎に記憶する。上記と同様に、状態Ｂでの画素値から状態Ｃでの画素値を減算することで、第２波長のみの分光強度による画素値（Ｖ（λ２）−Ｖｎ）を得ることができ、外乱光の影響を除去することができる。
【００３５】
以上の処理を行なうことにより、光源で対象物を照明しない状態を基準として各画素の画素値が演算される。
【００３６】
光源の明るさはあらかじめ分かっているので、データベースに状態Ａ、状態Ｂの時の肌、髪、眼の画素値の大小関係を記憶しておくことができる。データベースと各画素の差（Ｖ（λ１）−Ｖｎ）の値と差（Ｖ（λ２）−Ｖｎ）の値とを比較することで、各画素が髪、肌、眼球のいずれに属するかを判定することができる。
【００３７】
ステップ１１６では、各画素毎にデータベースに記憶された分光反射率の分布と差（Ｖ（λ１）−Ｖｎ）、差（Ｖ（λ２）−Ｖｎ）とを比較して、各画素が髪、眼球、及び肌のいずれの部位に属するかを判定する。例えば、差（Ｖ（λ１）−Ｖｎ）＜差（Ｖ（λ２）−Ｖｎ）で差（Ｖ（λ１）−Ｖｎ）と差（Ｖ（λ２）−Ｖｎ）との差が小さければ肌に属し、大きければ眼球に属す判断し、差（Ｖ（λ１）−Ｖｎ）＞差（Ｖ（λ２）−Ｖｎ）であれば髪に属すと判断することができ、各画素に判断した属性を与える。そして、ステップ１１８において各画素毎に与えられた属性を出力する。
【００３８】
以上のように、各画素毎に対象物のどの部位に属しているかが判断されるので、対象物の各部位を判断することができる。
【００３９】
なお、上記では、光源・カメラ制御装置１６によって、光源のオンオフに同期させてカメラのシャッタを開閉する例について説明したが、図８に示されるように、カメラのシャッタを開閉させる信号に同期させて第1光源及び第２光源をオンオフ制御するようにしてもよい。
【００４０】
次に第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、２つの光源に状態Ｃを生じさせることなく、第１光源のみオン（状態Ａ）、第２光源のみオン（状態Ｂ）の２つの状態を生じさせて対象物の各部位を判定するものである。第１光源及び第２光源は、図９に示すように交互に発光させた２つの光源に同期して、カメラのシャッタを開閉させるか、または図１０に示すように制御手段１６によってカメラのシャッタに同期させたタイミングで２つの光源を発光させる。
【００４１】
第２の実施の形態では、分光反射率が既知の標準白色板を用いると共に、データベースに波長λ１、λ２における対象物の分光反射率Ｏ（λ１）、Ｏ（λ２）の比Ｏ（λ１）／Ｏ（λ２）のデータを記憶した点が第１の実施の形態と異なっているが、その他の点は第１の実施の形態と同様であるので同様な部分については説明を省略する。
【００４２】
次に、図１１を参照して第２の実施の形態の対象物の各部位を判定する処理ルーチンについて説明する。
【００４３】
図９に示すタイミングで第１の光源及び第２の光源のオンオフ制御、及びカメラのシャッタの開閉が制御されている状態で標準白色板及び対象物を撮影し、図１１のステップ１２０で第１の光源をオンして標準白色板及び対象物を照明した状態（状態Ａ）での撮影か否かを判断すると共に、ステップ１２２で第２の光源をオンして標準白色板及び対象物を照明した状態（状態Ｂ）での撮影か否かを判断する。
【００４４】
状態Ａの場合には、ステップ１２１において標準白色板の領域を判断し、ステップ１２４において標準白色板の領域のデータを用いて標準白色板の撮影により得られた画像の画素値Ｖｓ（λ１）を演算して記憶し、標準白色板の領域以外の領域が対象物に相当するので、ステップ１３４において標準白色板の領域以外の領域のデータを用いて対象物の撮影により得られた画像の画素値Ｖ（λ１）を演算して記憶する。
【００４５】
状態Ｂの場合には、ステップ１２３において標準白色板の領域を判断し、ステップ１２６において標準白色板の領域のデータを用いて標準白色板の撮影により得られた画像の画素値Ｖｓ（λ２）を演算して記憶し、ステップ１３６において、標準白色板の領域以外の領域のデータを用いて対象物の撮影により得られた画像の画素値Ｖ（λ２）を演算して記憶する。
【００４６】
この時の第１波長の光と第２波長の光との分光強度の比（Ｅ（λ１）：Ｅ（λ２））は以下の（１）式で表わされる。
【００４７】
Ｅ（λ１）：Ｅ（λ２）
＝Ｖｓ（λ１）／Ｏｓ（λ１）：Ｖｓ（λ２）／Ｏｓ（λ２）
・・・（１）
ただし、Ｅ（λ１）、Ｅ（λ２）は、各々波長λ１、λ２での分光強度、Ｖｓ（λ１）、Ｖｓ（λ２）は各々上記の波長λ１、λ２での標準反射板の画素値、Ｏｓ（λ１）、Ｏｓ（λ２）は各々λ１、λ２でのリファレンス反射率である。
【００４８】
また、対象物の分光反射率の比Ｏ（λ１）：Ｏ（λ２）は、対象物の波長λ１、λ２での画素値Ｖ（λ１），Ｖ（λ２）を用いて以下の（２）式で表すことができる。
Ｏ（λ１）：Ｏ（λ２）
＝Ｖｓ（λ１）／Ｏｓ（λ１）：Ｖｓ（λ２）／Ｏｓ（λ２）／Ｖ（λ１）×Ｖ（λ２）
・・・（２）
従って、ステップ１３８では、上記（２）式に従って対象物の波長λ１、λ２での画素値Ｖ（λ１），Ｖ（λ２）、標準白色板の画素値Ｖｓ（λ１）、Ｖｓ（λ２）、リファレンス反射率Ｏｓ（λ１）、Ｏｓ（λ２）を用いて、対象物の異なる波長における分光反射率の比を演算し、ステップ１４０において演算された比とデータベースに記憶されている既知の対象物の各部位の分光反射率データとを比較することで各画素に髪、眼球、及び肌のいずれの属性を付与することができ、これにより対象物の各部位が髪、眼球、及び肌のいずれであるかを判別することができる。
【００４９】
なお、上記では標準白色板と対象物とを同時に撮影する例について説明したが、別々に撮影するようにしてもよい。
【００５０】
次に第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図１２に示すように、第２の実施の形態に第１光源及び第２光源の照明光量を調整する光源調整装置２６を設けたものである。本実施の形態では、各光源で対象物を照明して撮影する直前に標準白色板２４を撮影して得られた各画素の画素値Ｖｓ（λ１）、Ｖｓ（λ２）の値が等しくなるように照明調整手段２６によって第１光源及び第２光源の少なくとも一方の光量の強さを調整する。
【００５１】
これにより、波長λ１と波長λ２とで反射率が等しい標準白色板での画素値Ｖｓ（λ１）、Ｖｓ（λ２）が等しくなり、反射率が波長λ１と波長λ２とで異なる対象物に対してＶｓ（λ１）＞Ｖｓ（λ２）またはＶｓ（λ１）＜Ｖｓ（λ２）の２分類を簡単に行なうことができる。
【００５２】
そして、対象物を撮影して得られた対象物の各波長における画素値Ｖ（λ１）、Ｖ（λ２）の大小関係を調べることで対象物の各部位が髪、眼球、肌のいずれであるかを判別する。
【００５３】
次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、単一の光源を用い、カメラ側で第１波長λ１域の光と第２波長λ２域の光とに分割して撮影するようにしたものである。
【００５４】
本実施の形態には、図１３に示すように、第１波長λ１域の光を通過させるバンドパスフィルタ１４Ａ、及び第２波長λ２域の光を通過させるバンドパスフィルタ１４Ｂを備えたカメラ１４が設けられている。バンドパスフィルタ１４Ａ、及びバンドパスフィルタ１４Ｂは、図１４に示すように、交互に２次元状に配列することにより格子状に配列されて構成されている。
【００５５】
また光源としては第１波長λ１及び第２波長λ２を含む波長域の光を照射する単一の光源２８を用いている。光源２８には、光源をオンオフ制御する照明制御手段３０が接続されている。
【００５６】
次に、本実施の形態の対象物の各部位を判定する処理ルーチンについて図１５を参照して説明する。光源・カメラ制御手段によって光源２８がオンオフ制御されると共に、光源のオンオフに同期してカメラのシャッタが開閉され、光源オン時の対象物の画像及び光源オフ時の対象物の画像が撮影される。
【００５７】
ステップ１５０では光源がオンされたか否かを判断し、光源オンの場合は、ステップ１５２において光源オン時に第１波長のバンドパスフィルタ１４Ａを通過した光により得られた画像の画素値を演算して記憶すると共に、第２波長のバンドパスフィルタ１４Ｂを通過した光により得られた画像の画素値を演算して記憶し、光源オフの場合は、ステップ１５４において光源オフ時に第１波長のバンドパスフィルタ１４Ａを通過した光により得られた画像の画素値を演算して記憶すると共に、第２波長のバンドパスフィルタ１４Ｂを通過した光により得られた画像の画素値を演算して記憶する。
【００５８】
次のステップ１５６では、第１波長の光より得られた画素値について、各画素毎に光源オン時の画素値から光源オフ時の画素値を減算することで、第１波長の光のみの分光強度による画素値Ｖ（λ１）−Ｖｎ（λ１）を求めると共に、第２波長の光より得られた画素値について、各画素毎に光源オン時の画素値から光源オフ時の画素値を減算することで、第２波長の光のみの分光強度による画素値Ｖ（λ２）−Ｖｎ（λ２）を求める。
【００５９】
光源の分光強度は予め分かっているので、データベースに第１波長のバンドパスフィルタを通過した光により得られる肌、髪、眼球の画素値と第２波長のバンドパスフィルタを通過した光により得られる肌、髪、眼球の画素値との関係を記憶しておき、データベースに記憶されたデータと各画素の画素値Ｖ（λ１）−Ｖｎ（λ１）、Ｖ（λ２）−Ｖｎ（λ２）の値とを比較することで、対象物の部位が髪、肌、眼球のいずれであるかを判別することができる。
【００６０】
次に第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第４の実施の形態において、標準白色板を用い、第２の実施の形態と同様にして対象物の髪、肌、眼球を判定するようにしたものである。
【００６１】
図１７を参照して本実施の形態の対象物の髪、肌、眼球を判定するルーチンについて説明する。ステップ１６２では、光源により標準白色板を照明した状態でカメラにより標準白色板を撮影し、第１波長のバンドパスフィルタを通過した光により得られる画像の画素値Ｖｓ（λ１）を演算して記憶すると共に、第２波長のバンドパスフィルタを通過した光により得られる画像の画素値Ｖｓ（λ２）を演算して記憶する。
【００６２】
次のステップ１６６では、光源をオンして対象物を照明し、ステップ１６８において第１波長のバンドパスフィルタを通過した光により得られる画像の画素値Ｖ（λ１）を求めて記憶すると共に、第２波長のバンドパスフィルタを通過した光により得られる画像の画素値Ｖ（λ２）を求めて記憶する。
【００６３】
次のステップ１７０では対象物の分光反射率の比Ｏ（λ１）／Ｏ（λ２）を上記（２）式に基づいて演算し、ステップ１７２で対象物の分光反射率の比とデータベースに記憶されている既知の対象物の各部位の分光反射率データとを比較することで対象物の各部位を判別する。
【００６４】
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上記第１の実施の形態において環境の明るさに応じて状態Ｃが発生する頻度を変更するようにしたものである。図１８に示すように、本実施の形態には、太陽光を検出する太陽光センサ３６、及び車内灯が点灯しているか否かを検出する車内灯センサ３８で構成されて外界の明るさを検出する外部環境検出装置が設けられている。
【００６５】
なお、上記では車内灯センサを用いて明るさを判断する例について説明したが、車内灯センサを用いることなくカメラで撮影した画像から外界の明るさを検出するようにしてもよい。画像から外界の明るさを検出するには、例えば、第１の実施の形態の光源オフ時に撮影した画像の特定の領域（例えば、サイドウインドウが撮影されている領域）の画素値から明るさを判断したり、第１の実施の形態の光源オフ時に撮影した画像の周辺領域の平均画素値から明るさを判断すればよい。
【００６６】
本実施の形態では、太陽光センサ３６により外界の光（太陽光）が検出されなかったと判定され、かつ車内灯センサ３８により車内が消灯していると判定されたときは、対象物に外乱光が照射されていないと判断し、図１９に示すように、状態Ｃが発生する頻度を外界が明るい場合に比較して低減する。この場合、状態Ｃの発生頻度は０とし、状態Ｃを発生させないようにしてもよい。
【００６７】
なお、本実施の形態では、太陽光センサ３６に代えて時刻を計測する時計を設け、時刻により昼夜を判定して太陽光が車室内に照射されているか否かを判定するようにしてもよい。また、ＧＰＳセンサを設け、車両がトンネル内を走行しているか否かを判断し、トンネル内を走行しているときに太陽光が車室内に照射されていないと判断するようにしても良い。
【００６８】
以上説明したように、上記の各実施の形態によれば、外乱光に影響されることなくドライバの髪、肌、眼球の各部位を正確に判定することができる。なお、上記の各実施の形態では、ドライバの顔の各部位を判定する例について説明したが、例えば、シート布、プラスチック、衣服、眼鏡等の他の対象物の各部位の材質等の判定に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に使用されているカメラのＣＣＤの分光感度特性を示す線図である。
【図３】人間の肌の分光反射率特性を示す線図である。
【図４】人間の髪の分光反射率特性を示す線図である。
【図５】人間の眼球の分光透過率特性を示す線図である。
【図６】第１の実施の形態の対象物の各部位を判別するルーチンを示す流れ図である。
【図７】第１の実施の形態の光源のオンオフ状態とカメラのシャッタの開閉タイミングとの例を示す線図である。
【図８】第１の実施の形態の光源のオンオフ状態とカメラのシャッタの開閉タイミングとの他の例を示す線図である。
【図９】第２の実施の形態の光源のオンオフ状態とカメラのシャッタの開閉タイミングとの例を示す線図である。
【図１０】第２の実施の形態の光源のオンオフ状態とカメラのシャッタの開閉タイミングとの他の例を示す線図である。
【図１１】第２の実施の形態の対象物の各部位を判別するルーチンを示す流れ図である。
【図１２】第３の実施の形態を示すブロック図である。
【図１３】第４の実施の形態を示すブロック図である。
【図１４】第４の実施の形態のフィルタの平面の図である。
【図１５】第４の実施の形態の対象物の各部位を判別するルーチンを示す流れ図である。
【図１６】第５の実施の形態を示すブロック図である。
【図１７】第５の実施の形態の対象物の各部位を判別するルーチンを示す流れ図である。
【図１８】第６の実施の形態を示すブロック図である。
【図１９】第６の実施の形態の光源のオンオフ状態とカメラのシャッタの開閉タイミングとの例を示す線図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０  第１光源
１２  第２光源
１４  カメラ
１６  光源・カメラ制御装置
１８  記憶装置
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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