(57)【要約】【課題】  乗員の有無および乗員の姿勢を含む、着座状態を正確に判定すること。【解決手段】  撮影の対象となるマークが付されたシートベルトと、前記シートベルトに付された前記マークを撮影する撮影部と、前記撮影部により撮影された前記マークに基づいて乗員の着座状態を判定する着座状態判定部と、を備える。【選択図】  図１
2006008110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影の対象となる標識の列を有するシートベルトと、
前記シートベルトが有する前記標識の列を撮影するカメラと、
前記カメラにより撮影された画像上での前記標識の列の配置に基づいて、前記シートベルトを装着した乗員の着座状態を推定する推定部と、
を備える乗員検知装置。
【請求項２】
前記推定部は、前記画像上での前記標識の列の配置に基づいて前記シートベルトを装着した乗員と予め定められた位置との間の距離を求める距離推定部を備え、
前記推定部は、前記距離を前記着座状態として出力する、
請求項１に記載の乗員検知装置。
【請求項３】
前記推定部は、前記画像上での前記標識の列の配置に基づいて前記シートベルトを装着した乗員の有無および姿勢を推定する着座推定部を備え、
前記推定部は、推定結果を前記着座状態として出力する、
請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の乗員検知装置。
【請求項４】
前記推定部は、
前記画像上での前記標識の列の配置に基づいて前記シートベルトを装着した乗員の有無および姿勢を判定する判定部と、
前記判定部が特定の判定結果を出力した場合に、前記画像上での前記標識の列の配置に基づいて前記シートベルトを装着した乗員と予め定められた位置との間の距離を求める距離推定部と、
を備え、
前記推定部は、前記判定部の判定結果と前記距離推定部により求められた距離とを前記着座状態として出力する、
請求項１に記載の乗員検知装置。
【請求項５】
前記推定部は、前記シートベルトを装着した乗員の有無および姿勢と前記画像上での前記標識の列の配置のパターンとの対応関係を記憶する記憶部を備え、
前記推定部の前記判定部は、前記対応関係と前記画像上での前記標識の列の配置とを照合することにより、前記シートベルトを装着した乗員の有無および姿勢を判定する、
請求項３または請求項４のいずれか一項に記載の乗員検知装置。
【請求項６】
前記シートベルトは標識の間隔が異なる複数の標識の列を有し、
前記推定部は、
前記複数の標識の列の各々を前記画像から抽出する抽出部と、
抽出された標識の列の各々の一部分を、他の抽出された標識の列を用いて推測する推測部と、
を備える、
請求項１に記載の乗員検知装置。
【請求項７】
前記シートベルトは連続的な標識の列を有し、
前記推定部は、
前記画像から連続的な標識の列を抽出する抽出部と、
抽出された連続的な標識の列の折れ曲がり点を求める折れ曲がり点検出部と、
を有し、
前記推定部は、検出された折れ曲がり点に基づいて前記シートベルトを装着した乗員の着座状態を推定する、
請求項１に記載の乗員検知装置。
【請求項８】
前記シートベルトは連続的な標識の列と離散的な標識の列とを有し、
前記推定部は、
前記画像から連続的な標識の列を抽出する第１抽出部と、
前記画像から離散的な標識の列を抽出する第２抽出部と、
前記連続的な標識の列の情報を用いて前記離散的な標識の列の一部を推定するとともに、離散的な標識の列の情報を用いて、連続的な標識の列の一部を推定する列推定部と、
抽出された連続的な標識の列の配置および抽出された離散的な標識の列の配置に基づいて、前記シートベルトを装着した乗員と予め定められた位置との間の距離を求める距離推定部と、
を備え、
前記推定部は、推定された距離を前記着座状態として出力する、
請求項１に記載の乗員検知装置。
【請求項９】
前記シートベルトを照らす光源を備え、
前記シートベルトが有する前記標識は前記光源からの光を前記シートベルトよりも強く反射する素材で形成されている、
請求項１から請求項８までのいずれか一項の乗員検知装置。
【請求項１０】
前記光源は赤外線の光源であり、
前記カメラは赤外線で撮影可能である、
請求項９に記載の乗員検知装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の乗員検知装置と、
膨張量または膨張速度の調節機構を有するエアバッグと、
前記推定部により推定された乗員の着座状態に応じて前記エアバッグの膨張量または膨張速度を制御する制御部と、
を備えるエアバッグ装置。
【請求項１２】
撮影の対象となる標識の列を有するシートベルトと、
前記シートベルトに付けられた前記標識の列を撮影するカメラと、
膨張量または膨張速度の調節機構を有するエアバッグと、
プロセッサと、
前記プロセッサがアクセス可能なメモリとを備え、
前記メモリは、前記プロセッサに、
前記カメラにより撮影された画像上での前記標識の列の配置に基づいて、前記シートベルトを装着した乗員の着座状態を推定する推定ステップと、
前記推定部により推定された乗員の着座状態に応じて前記エアバッグの膨張量または膨張速度を制御する制御ステップと、
を実行させるプログラムを記憶する、
エアバッグ装置。
【請求項１３】
前記メモリが記憶するプログラムの推定ステップでは、前記画像上での前記標識の列の配置に基づいて前記シートベルトを装着した乗員と予め定められた位置との間の距離を求め、
前記メモリが記憶するプログラムの制御ステップでは、前記着座状態として求められた距離を用いる、
請求項１２に記載のエアバッグ装置。
【請求項１４】
前記メモリが記憶するプログラムの推定ステップでは、前記画像上での前記標識の列の配置に基づいて前記シートベルトを装着した乗員の有無および姿勢を推定し、
前記メモリが記憶するプログラムの制御ステップでは、推定結果を前記着座状態として用いる、
請求項１２に記載のエアバッグ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗員の着座状態を判定する乗員検知装置および着座状態に基づいてエアバッグの動作を制御するエアバッグ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、検出対象物と予め決められた位置との距離を検出する装置、方法としては種々のものが用いられており、その検出結果が種々の制御パラメータとして用いられている。例えば、車両の衝突時にエアバッグを展開させて乗員を保護するエアバッグシステムにおけるエアバッグ動作の制御のために座席にいる乗員との距離を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
エアバッグシステムでは、自動車の衝突を検出すると、一定の爆発力により風船を膨らませるといった動作が行われるというものである。特許文献１に記載された技術では、乗員の座席姿勢などによってエアバッグと乗員との間の距離が小さい場合にエアバッグが展開するとエアバッグによって乗員が負傷してしまうおそれがあることに鑑み、ある位置（乗員の前方側の位置）と乗員との間の距離を測定し、測定した距離に基づいてエアバッグの動作を制御する。
【特許文献１】特開２００１−２１３２６８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載された技術では、スポットビーム光を座席にいる乗員に照射し、そのビーム光が照射された乗員を撮影した画像に基づいて、つまり画像中に写ったビーム光の位置に基づいて乗員までの距離検出を行っている。したがって、当該技術では、乗員の体の中でビーム光が照射されている部分までの距離を検出することはできるが、他の体の部分までの距離を検出することができないため、座席にいる乗員の正確な着座状態が判定できない。
【０００５】
つまり、距離検出対象が車両の座席にいる乗員のように様々な姿勢をとることができる場合、検出対象の部分的な位置までの距離を特定することはできても、当該検出対象の他の部位までの距離を特定することができない。このような距離検出方法では、座席にいる乗員の正確な着座状態を判定することができず、さらには着座状態に応じた適切なエアバッグ制御ができなくなるおそれもある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、乗員が種種の姿勢を取った場合でも正確な着座状態を判定することができる乗員検知装置、および正確に着座状態を判定することにより、乗員が種種の姿勢を取ったり、所有物を持った状態で着座した場合においても、エアバッグの膨張量の適切な制御が可能なエアバッグ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、撮影の対象となる標識が付され、着座している状態で乗員を固定する着座状態固定手段と、前記乗員固定手段に付された前記標識を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された前記標識に基づいて、前記着座状態固定手段により固定された乗員の着座状態を判定する着座状態判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、撮影の対象となる標識が付されたシートベルトと、前記シートベルトに付された前記標識を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された前記標識に基づいて、前記シートベルトを装着した乗員の着座状態を判定する着座状態判定手段と、膨張量の制御が可能なエアバッグと、前記着座状態判定手段により判定された乗員の着座状態に基づいて前記エアバッグの膨張量を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、撮影の対象となる標識が付されたシートベルトと、前記シートベルトに付された前記標識を撮影する撮影手段と、前記撮影手段で撮影された前記標識に基づいて、前記シートベルトを装着した乗員と予め定められた位置との間の距離を算出する算出手段と、膨張量の制御が可能なエアバッグと、前記算出手段により算出された距離に基づいて前記エアバッグの膨張量を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、撮影の対象となる標識が付されたシートベルトと、前記シートベルトに付された前記標識を撮影する撮影手段と、膨張量の制御が可能なエアバッグと、プロセッサと、プログラムを記憶し、前記プロセッサがアクセス可能なメモリとを備え、前記プログラムは、前記プロセッサを、前記撮影手段により撮影された前記標識に基づいて、前記シートベルトを装着した乗員の着座状態を判定する着座状態判定手順と、前記着座状態判定手順により判定された乗員の着座状態に基づいてエアバッグの膨張量を制御する制御手順として機能させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、撮影の対象となる標識が付されたシートベルトと、前記シートベルトに付された前記標識を撮影する撮影手段と、膨張量の制御が可能なエアバッグと、プロセッサと、プログラムを記憶し、前記プロセッサがアクセス可能なメモリとを備え、前記プログラムは、前記プロセッサを、前記撮影手段により撮影された前記標識に基づいて、前記シートベルトを装着した乗員と予め定められた位置との間の距離を算出する算出する算出手順と、前記算出手順により算出された距離に応じてエアバッグの膨張量を制御する制御手順として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、着座状態固定手段に付された標識を撮影し、この撮影された標識に基づいて乗員の着座状態を判定するため、判定対象である着座状態固定手段で固定された乗員の部位は着座状態を変動させることなしに動かすことができない部位であるので、この部位の変動から着座状態の変動の検出できることとなり、したがって着座状態固定手段の変動を着座状態の変動とみなすことができるので、乗員の身体の一部や所持品の有無等にかかわらず、乗員の着座状態を正確に判定することが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる乗員検知装置及びエアバッグ装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）  
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる乗員検知装置の機能を備えたエアバッグ装置の構成を示すブロック図である。同図に示すようにエアバッグ装置１００は、赤外線照射部１０１と、シートベルト１０２と、撮影部１０３と、着座状態判定部１０４と、距離算出部１０５と、エアバッグ制御部１０６と、エアバッグ１０７と記憶部１０８を備え、記憶部１０８は着座状態判定テーブル１０９を有する。また本実施の形態においては、着座状態判定部１０４による着座状態の判定及び距離算出部１０５による乗員２０３とエアバッグ１０７の間の距離の算出は常に行っており、事故発生時には既に判定された着座状態及び算出された距離に基づいてエアバッグ１０７を制御するが、本発明をこの処理手順に制限するものではない。なお、着座状態は乗員の有無、乗員の姿勢、および、基準位置から乗員までの距離を含む。
【００１５】
赤外線照射部１０１は、本発明の照射手段に相当し、乗員２０３が装着したシートベルト１０２に赤外線を照射する。本実施の形態では、座席に着座した乗員２０３の前方の位置から座席の幅方向のほぼ中央に向けた方向に向けて光を照射する。赤外線照射部１０１が光を照射し、後述する撮影部１０３で撮影することで外光に左右されず常に乗員２０３の着座状態を判定することが可能となる。また赤外線を照射することで、乗員２０３は光が照射されていることを気にする必要もなく、着座状態の判定が可能となる。なお、本実施の形態は、本発明の照射手段の設置する位置を制限するものではなく、光をシートベルト１０２全体に照射することが可能な位置であれば何処に設置してもよい。また、本実施の形態では赤外線照射部１０１による赤外線の照射は常に行われているものとするが、これに制限するものではなく撮影部１０３による撮影時において赤外線を照射していれば良い。
【００１６】
シートベルト１０２は、本発明の着座状態固定手段に相当し、赤外線を反射する標識が付され、乗員２０３をシートに着座した状態で固定する。そして乗員２０３の上体の位置に応じてシートベルト１０２が引っ張られる等するため、乗員２０３の姿勢等によりシートベルト１０２の状態が異なることとなる。また、シートベルト１０２を装着して固定された乗員２０３の部位は着座状態を変更することなしには動かすことができない部位であるため、シートベルト１０２は着座状態の変更に応じて変動することとなる。なお、着座状態固定手段をシートベルト１０２に制限するものではないが、着座した状態の乗員２０３の腕を除いた上半身に装着され、かつ乗員２０３の姿勢に応じて変化するものである必要がある。
【００１７】
またシートベルト１０２に付されたマークは、本発明の標識に相当し、赤外線を反射する素材で形成され、あるいは赤外線を反射する塗料が塗られているものする。またマークの形状に特に制限は無いが、着座状態判定部１０４が、撮影されたマークを着座状態の判定に用いられるマークと認識できるようにする必要がある。本実施の形態では黒丸の形状とする。この黒丸の形状が、本発明の予め定められた形状に相当し、一定間隔毎にシートベルト１０２に付されていることとする。このマーク間の距離をｄとする。なおマークが反射する光を赤外線に制限するものではなく、本発明の照射手段により照射された光を反射できればよい。
【００１８】
撮影部１０３は、本発明の撮影手段に相当し、赤外線照射部１０１から照射された光の、シートベルト１０２に付されたマークによる反射光を用いて、シートベルト１０２に付されたマークの撮影を行う。本実施の形態では、座席に着座した乗員２０３の前方の位置から座席の幅方向のほぼ中央に向けた方向に対して撮影を行う。上述したとおり、乗員２０３の姿勢などの着座状態の違いによりシートベルト１０２の状態が異なるため、撮影部１０３により撮影されるシートベルト１０２に付されたマークの状態も異なることとなる。本実施の形態では、赤外線のみ撮影することができるテレビカメラとし、赤外線照射部１０１により照射された赤外線がシートベルト１０２に付されたマークで反射され、撮影部１０３は赤外線のみ撮影が可能なため、マークと他の像との識別が容易となる。なお、本実施の形態では撮影部１０３は赤外線のみ撮影できるものとしたが、シートベルト１０２に付されたマークを撮影することが可能であればどんな撮影手段を用いてもよい。また、本発明の撮影手段の設置する位置を制限するものではなく、シートベルト１０２に付されたマークを撮影することが可能な位置であれば何処に設置してもよい。
【００１９】
図２は、赤外線照射部１０１による赤外線照射範囲２０５と、撮影部１０３による撮影範囲２０４と、シート２０１に着座し、シートベルト１０２を装着している乗員２０３の関係を上から示した図である。赤外線照射部１０１による赤外線照射範囲２０５と、撮影部１０３による撮影範囲２０４は一致させる必要は無いが、必ずシートベルト１０２の点Ａ、点Ｂおよびこれらの間にあるマークが赤外線照射範囲２０５及び撮影範囲２０４に含まれるように赤外線照射範囲２０５及び撮影範囲２０４を決定する必要がある。また、シートベルト１０２の点Ａは通常、乗員２０３の肩より上方の車本体に設置され、そして点Ｂは座席に設置され、乗員２０３の姿勢などの変化にかかわらずそれぞれ位置が固定されているものとし、撮影部１０３までの距離は常に一定に保持されているものとする。
【００２０】
図３は、赤外線照射部１０１による赤外線照射範囲２０５と、撮影部１０３による撮影範囲２０４を、乗員２０３の正面から示した図である。上述したように撮影範囲２０４及び赤外線照射範囲２０５は点Ａ及び点Ｂとその間のシートベルト１０２に付されたマークが写るように設置されている。
【００２１】
図１に戻り、着座状態判定部１０４は、本発明の着座状態判定手段に相当し、撮影部１０３で撮影されたシートベルト１０２に付されたマークに基づいて、乗員２０３の姿勢等を示す着座状態を判定する。また本実施の形態において、着座状態判定部１０４により判定される着座状態は、『前傾姿勢』、『通常姿勢』、『リクライニング』、『乗員なし』、『チャイルドシート』等とし、本発明の予め定められた着座状態は『前傾姿勢』とする。なお、本発明の予め定められた着座状態を『前傾姿勢』に制限するものではない。
【００２２】
また、本実施の形態において着座状態とは、乗員２０３の姿勢のみならず、シート２０１に乗員２０３がいない『乗員なし』やシート２０１にシートベルト１０２でチャイルドシートを固定している『チャイルドシート』等、シート２０１の使用状況も含むものとする。
【００２３】
図４は、撮影部１０３で撮影され、着座状態判定部１０４に入力された画像の一例を示す図である。着座状態判定部１０４は、この入力された画像に対して一般的な２値化手法により２値化を行い、シートベルト１０２に付されている、予め定められたマークの形状を抽出する。本実施の形態の場合マークが黒丸のため、黒画素の連結した領域を抽出し、この領域が予め定められた閾値の範囲内の大きさに収まっていればマークと判断し、マークの重心を示す座標を求める。重心を示す座標を求める以外の方法としては抽出されたマークの図形の輪郭を抽出し、円近似を行って、中心座標を求めても良い。また各マークの他に、点Ａと点Ｂの重心座標も求めておく。図５は、図４で得られた画像を上述した手法により得られたマークの重心座標の一例を示した図である。なお、黒画素の連結した領域がマークか否か判断するための閾値は、マークの大きさ及び撮影部１０３からシートベルト１０２までの距離に基づいて定めるものとする。
【００２４】
そして着座状態判定部１０４は、このようにして得られた画像上の各マークの重心座標間の距離のパターンを、後述する着座状態判定テーブル１０９で保持されたマーク間の距離のパターンと比較する。そして、比較の結果、もっとも近似したマーク間の距離のパターンと対応付けられた乗員２０３の着座状態を、現在の乗員２０３の着座状態と判定する。
【００２５】
次に、画像上の各マークの重心座標間の距離のパターンと着座状態判定テーブル１０９で保持されたマーク間の距離のパターンの比較により乗員２０３の着座状態が求めることが可能な理由について説明する。なお、以下の図は説明のため単純化したものを使用する。
【００２６】
図６(a)は、乗員２０３が背もたれ２０２に寄りかかった状態で装着されたシートベルト１０２を上から示した概念図であり、図６(b)がこの状態のシートベルト１０２を正面から示した概念図である。図６(a)で示されるように、乗員２０３が背もたれ２０２に寄りかかった状態を上から確認すると、シートベルト１０２は点Ａから点Ｂまでほぼまっすぐな線となる。よって図６(b)で示されるように、正面から確認すると各マーク間の距離ｄ１’からｄ５’は、ほぼ等しくなる。
【００２７】
これに対し、図７(a)は、乗員２０３が背もたれ２０２に寄りかからず前傾姿勢を取っている状態で装着されたシートベルト１０２を上から示した概念図であり、図７(b)がこの状態のシートベルト１０２を正面から示した概念図である。図７(a)で示されるように、乗員２０３が前傾姿勢を取っている状態を上から確認すると、シートベルト１０２は乗員２０３に引っ張られるため、数カ所で折れ曲がる。よって図７(b)で示されるように、正面から確認すると各マーク間の距離ｄ１”からｄ６”は、両端では距離が短くなり、中心部では距離が長くなる。
【００２８】
また、乗員２０３がいない場合は、シートベルト１０２が使用されないため、撮影部１０３の撮影ではマークが検出されないことになり、当然各マーク間の距離は求められない。
【００２９】
このように、乗員２０３の姿勢などの着座状態によってマーク間の距離が異なる。したがって乗員２０３の着座状態毎にマーク間の距離を予め保持し、撮影より求められたマークの重心座標間の距離と比較することで、乗員２０３の着座状態を求めることが可能となる。例としては、上述のとおり、各マーク間の距離ｄ１’からｄ５’の距離がほぼ等しい場合は、乗員２０３が背もたれ２０２に寄りかかっている状態と判定し、両端では各マークの間隔が狭まり、中心部では各マークの間隔が広くなっている場合は、乗員２０３が前傾姿勢を取っていると判定し、各マーク間の距離が全く求められなかった場合は乗員なしと判定する等が考えられる。なお、本実施の形態で判定する具体的な着座状態については後述する。
【００３０】
記憶部１０８は、本発明の記憶手段に相当し、後述する着座状態判定テーブル１０９を記憶する。記憶部１０８は、ＲＯＭあるいはＲＡＭ等の制限を設けるものではなく、着座状態判定テーブル１０９を記憶可能であれば、どんな記憶媒体でも良い。
【００３１】
着座状態判定テーブル１０９は、本発明の着座状態標識対応情報に相当し、マーク間の距離パターンを点列パターンとして着座状態と対応付けて保持している。この点列パターンが本発明のマーク配置情報に相当する。なお、本実施の形態で用いられる着座状態判定テーブル１０９及びマーク間の距離パターンを比較して着座状態を判定する具体的な方法については後述する。
【００３２】
また、着座状態判定テーブル１０９では着座状態により、点列パターンとして保持しているマーク間の距離の数が異なる。これはシートベルト１０２上に付されたマークの数は常に一定であるが、シートベルト１０２が巻き取り機構を備えている等の理由から、着座状態の違いにより撮影部１０３で検出されるマークの数が異なるためである。このように着座状態を判定するときに、検出されるマークの数を考慮に入れることも可能である。
【００３３】
距離算出部１０５は、本発明の算出手段に相当し、乗員２０３と後述するエアバッグ１０７の間の距離を算出する。距離の算出は、撮影部１０３で撮影された画像より抽出されたシートベルト１０２の点Ａ及び各マークの重心の座標に基づいて算出する。なお本実施の形態では、着座状態判定部１０４により得られた画像上の点Ａ及び各マークの重心座標を用いて距離を算出するが、距離算出部１０５で新たに上述した処理を行って重心座標を得ることにしても良い。
【００３４】
図８は、撮影部１０３から乗員２０３の上体までの距離を算出する方法の一例を示した概念図である。点Ａは固定されているため、常に同じ座標を示す。また、点Ａ、マークの重心を示す点Ｍ１，Ｍ２…を投影面に投影させた点を、点Ａ’，点Ｍ’１，点Ｍ’２…とし、これら投影面上の各座標は着座状態判定部１０４による処理で得た画像上の各重心座標である。そして撮影部１０３と投影面の距離をＺとし、常に一定の値となる。点Ａ，点Ｍ１，点Ｍ２…間の距離は、各マークがシートベルト１０２上に等間隔に付されているため、ｄとなる。
【００３５】
そして点Ａ（ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と点Ｍ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）の関係より数（１）式が成り立つ。
【数１】
2006008110.tif 000003
【００３６】
さらに点Ｍ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）と点Ｍ１’（ｘ１’，ｙ１’，ｚ１’）の関係、そして点Ｍ１’のＺ座標の値は常にＺとなるので、
【数２】
2006008110.tif 000004
【数３】
2006008110.tif 000005
【００３７】
となる。以上の数（１）式から数（３）式を解くと、ｚ１の２次方程式となり、これを解くことで、点Ｍ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）の実際の座標が求められる。
【００３８】
また点Ｍ１の座標が求められ、点Ｍ１と点Ｍ２の間の距離は常にｄなので、同様の処理により点Ｍ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）の座標を求めることができる。点Ｍ３以降も同様の手順で求めることが可能である。また、障害物により点Ｍｋが遮られている場合、上述した処理では算出できなくなるが、点Ｍｋが遮られていることさえ判明すれば、点Ｍｋ―１と点Ｍｋ＋１の間の距離が２ｄであるので求めることが可能となる。
【００３９】
マークを示す点Ｍｋが障害物により遮られているか否かの判断方法としては、本実施の形態においては投影面に投影されたマークの重心間の距離より、実際のマークの重心間の距離がｄより大きいと判断できる場合には、この間の点が遮られているものと判断することができる。
【００４０】
このようにして求められた各マークと撮影部１０３との間の距離と、固定されているため既知である撮影部１０３とエアバッグ１０７の間の距離に基づいて各マークとエアバッグ１０７間の距離を算出することができる。そして各マークとエアバッグ１０７間の距離でもっとも近い距離を乗員２０３の上体とエアバッグ１０７間の距離とすることで、より適したエアバッグ１０７の膨張量の制御が可能となる。また、乗員２０３とエアバッグ１０７間の距離を各マークとエアバッグ１０７間の距離でもっとも近い距離に制限するものではなく、例えば各マークの座標に基づいて乗員２０３の頭の位置を推測し、この推測された頭の位置とエアバッグ１０７間の距離を乗員２０３の上体とエアバッグ１０７間の距離としても良い。
【００４１】
エアバッグ制御部１０６は、本発明の制御手段に相当し、着座状態判定部１１０１で判定された着座状態及び距離算出部１０５により算出されたエアバッグ１０７と乗員２０３の上体との間の距離によって、エアバッグ１０７の膨張量を制御するものである。また、着座状態判定部１０４で、『乗員なし』または『チャイルドシート』と判定された場合はエアバッグ１０７を膨張しないように制御し、『通常姿勢』または『リクライニング』と判定された場合はエアバッグ１０７を通常通り膨張させるように制御する。そして着座状態判定部１０４で『前傾姿勢』と判定された場合に、距離算出部１０５で算出された距離に従ってエアバッグ１０７の膨張量を制御する。
【００４２】
エアバッグ制御部１０６が、エアバッグ１０７の膨張量を制御するためには、乗員２０３の上体とエアバッグ１０７の距離により、爆発させる爆発剤の量を変更することで実現が可能となる。より具体的には爆発剤を適当な量のパケットに仕立て、乗員２０３の上体が近いときに第１のパケットのみを爆発させ、遠くなるに従って、第２、第３のパケットを追加して爆発させればよい。
【００４３】
エアバッグ１０７は、事故が発生した場合に膨張することで乗員２０３を保護するものである。しかしながら、乗員２０３が前傾姿勢を取っている場合で顔の位置がエアバッグ１０７に近づきすぎた場合には、エアバッグ１０７を爆発させるときの衝撃で怪我することも考えられる。このため、本実施の形態においては、エアバッグ制御部１０６で乗員２０３とエアバッグ１０７の距離によりエアバッグ１０７の膨張量を制御することで、乗員２０３を保護することが可能となる。本実施の形態では、このエアバッグ１０７の位置が、本発明の予め定められた位置に相当するが、本発明の予め定められた位置をエアバッグ１０７の位置のみに制限するものではない。
【００４４】
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかるエアバッグ装置１００における撮影部１０３による撮影からエアバッグ制御部１０６によるエアバッグ１０７の膨張を制御するまでの処理について説明する。図９は、本実施の形態にかかるエアバッグ装置１００における上述した処理の手順を示すフローチャートである。なお、赤外線照射部１０１による赤外線の照射は常に行われている。
【００４５】
撮影部１０３は、赤外線照射部１０１から照射された赤外線により、シートベルト１０２に付された各マーク及びシートベルト１０２の点Ａ及び点Ｂを撮影する（ステップＳ６０１）。
【００４６】
そして着座状態判定部１０４が着座状態毎の評価値を算出する（ステップＳ６０２）。つまり着座状態判定部１０４は、ステップＳ６０１で撮影された画像上の各マークの重心間の距離を取得し、この取得した各マークの重心間の距離と、着座状態判定テーブル１０９で保持された使用状態毎の各マークの間の距離との比較により、着座状態毎の評価値を算出する。以下に具体的な評価値の算出方法を示す。
【００４７】
図１０は、着座状態判定テーブル１０９の一例を示した図である。ＮＰは着座状態判定テーブル１０９で保持している着座状態のパターンの総数とする。着座状態毎にマーク間の距離を示す点列パターンを用意し、この点列パターンと画像から取得したマークの重心間の距離のパターンを比較して、もっとも近似したパターンを現在の着座状態と判定する。
【００４８】
下記の数４式は、着座状態判定テーブル１０９が保持する点列パターンと撮影結果から求められたマークの重心間の距離のパターンを比較するための式である。シートベルト１０２上に付されたマークの数をＮ、検出されたマークの数をｎとする。そして着座状態判定テーブル１０９が保持するパターンＰｋの点列パターンを構成する点Ａ、点Ｍ１、点Ｍ２……ＭＮ間の投影面上のマーク間の距離をＤｋ１〜ＤｋＮとする。そして点Ａ、点Ｍ１、点Ｍ２……Ｍｎ間の撮影により求められた投影面上の各マークの重心間の距離をｄ１〜ｄｎとする。また各パターンＰ１〜ＰＮＰに対応する評価値Ｓ１〜ＳＮＰとする。
【数４】
2006008110.tif 000006
【００４９】
そして、着座状態判定部１０４は、数４式で示したように、求められた各マークの重心間の距離と着座状態判定テーブル１０９が保持しているマーク間の距離による２乗誤差を蓄積し、さらに撮影により検出されなかったマークによるマーク間の距離については、これに対応し、かつ点列パターンとして着座状態判定テーブル１０９が保持している、マーク間の距離を２乗して加算する。この処理を着座状態判定テーブル１０９で保持している全ての着座状態のパターンについて行い、評価値Ｓ１〜ＳＮＰを算出する。
【００５０】
また、マークが遮られていると判断した場合は、これを考慮して評価値を求めることとする。例えばマークＭｋが遮られている場合、Ｍｋ―１とＭｋ＋１の間の画像上の距離と、これに対応する点列パターンにおけるマーク間の距離の和による２乗誤差を取得して計算することで、マークが障害物に遮られている場合でも精度の高いマッチングが可能となる。
【００５１】
そして、着座状態判定部１０４は、算出された評価値Ｓ１〜ＳＮＰからシート２０１の使用状態を判定する（ステップＳ６０３）。具体的には評価値Ｓ４あるいはＳ５が最も小さい値か否か判定する。評価値Ｓ４またはＳ５が最も小さい値の場合は、『乗員なし』あるいは『チャイルドシート』と判定する。評価値Ｓ４またはＳ５以外の評価値がもっとも小さい場合は、『乗員あり』と判定する。
【００５２】
着座状態判定部１０４が『乗員あり』と判定した場合、さらに乗員２０３の姿勢について判定する（ステップＳ６０４）。つまり乗員２０３が、評価値に基づいて通常の姿勢、リクライニングの使用、あるいは前傾姿勢のうちどのような姿勢か判定する。具体的な判定方法としてはステップＳ６０２で算出された評価値Ｓ１〜ＳＮＰを用いる。Ｓ１がもっとも小さい値の場合は乗員２０３が『前傾姿勢』を取っていると判定し、Ｓ２がもっとも小さい値の場合は乗員２０３が『通常姿勢』を取っていると判定し、Ｓ３がもっとも小さい値の場合は乗員２０３が『リクライニング』を使用していると判定する。
【００５３】
着座状態判定部１０４で『通常姿勢』あるいは『リクライニング』と判定された場合、エアバッグ制御部１０６は事故発生時に通常通りにエアバッグ１０７を膨張させる（ステップＳ６０５）。
【００５４】
また、着座状態判定部１０４で『前傾姿勢』と判定された場合、距離算出部１０５が乗員２０３とエアバッグ１０７の間の距離を算出する（ステップＳ６０６）。
【００５５】
そしてエアバッグ制御部１０６は、事故発生時に乗員２０３とエアバッグ１０７の間の距離が、予め定められた距離ＤＦより長いか否か判断する（ステップＳ６０７）。乗員２０３とエアバッグ１０７の間の距離が、予め定められた距離ＤＦより長いと判断した場合（ステップＳ６０７：Ｙｅｓ）、事故発生時には通常通りエアバッグ１０７を膨張させる（ステップＳ６０５）。
【００５６】
またエアバッグ制御部１０６は、乗員２０３とエアバッグ１０７の間の距離が、予め定められた距離ＤＦより短いと判断した場合（ステップＳ６０７：Ｎｏ）、さらに乗員２０３とエアバッグ１０７の間の距離が、予め定められた距離ＤＮより長いか否か判断する（ステップＳ６０８）。
【００５７】
エアバッグ制御部１０６は、乗員２０３とエアバッグ１０７の間の距離が、予め定められた距離ＤＮより長いと判断した場合（ステップＳ６０８：Ｙｅｓ）、事故発生時には乗員２０３とエアバッグ１０７の間の距離に基づいて、エアバッグ１０７の膨張量を制御する（ステップＳ６０９）。
【００５８】
そして、エアバッグ制御部１０６は、乗員２０３とエアバッグ１０７の間の距離が、予め定められた距離ＤＮより短いと判断した場合（ステップＳ６０８：Ｎｏ）あるいはステップＳ６０３で着座状態判定部１０４により『乗員なし』あるいは『チャイルドシート』と判定された場合、事故発生時においてもエアバッグ１０７を膨張させない（ステップＳ６１０）。
【００５９】
なお、ステップＳ６０５、ステップＳ６０９、ステップＳ６１０は事故発生時の処理のため、事故が発生していない状態では再びステップＳ６０１に戻り、マークの撮影から行う（図示しない）。
【００６０】
また予め定められた距離ＤＮおよびＤＦは、車種などの条件により異なる値であり、実測によりもっとも適切な値を定めるものとする。
【００６１】
なお、上述したフローチャートにおいては着座状態判定テーブル１０９の着座状態が、『乗員なし』、『チャイルドシート』、『前傾姿勢』、『通常姿勢』、『リクライニング』の場合のみ示したが、これらの場合に制限されず、他の乗員２０３の姿勢及びシート２０１の使用状況に応じて適切なエアバッグ１０７の制御を行うものとする。
【００６２】
なお、本実施の形態では、シートベルト１０２に付されたマークを検出して着座状態を判定するため、乗員２０３の身体の一部（例えば、手や足）あるいは所持品を検出による誤った判定がなされることなく、乗員２０３の着座状態の適切な判定が可能となる。
【００６３】
また、シートベルト１０２に付されたマークに基づいて乗員２０３とエアバッグ１０７の間の距離を算出するため、乗員２０３の身体の一部あるいは所持品とエアバッグ１０７間の距離の検出による誤った距離計測がなされることなく、適切に乗員２０３の上体とエアバッグ１０７間の距離の算出が可能となる。
【００６４】
また、乗員２０３の着座状態の適切な判定、および乗員２０３の上体とエアバッグ１０７間の適切な距離の算出が可能であるため、これらの判定及び算出した距離に応じたエアバッグ１０７の膨張量の制御が可能となる。
【００６５】
また、着座状態が『前傾姿勢』の場合に限り、乗員２０３とエアバッグ１０７の間の距離を算出することとしたため、迅速かつ適切な処理が可能となり、かつ距離算出部１０５の負荷が軽減される。
【００６６】
また、着座状態が『乗員なし』または『チャイルドシート』と判定された場合、エアバッグ１０７を膨張させないように制御するため、エアバッグ１０７を交換する作業が低減され、交換が不要となるため経済的なエアバッグ装置の提供が可能となる。
【００６７】
また、身体の一部ではなく、シートベルト１０２で固定された乗員２０３の上体全体とエアバッグ１０７間の算出された距離に基づいて、エアバッグ１０７の膨張量を制御することで、事故発生時にエアバッグ１０７の爆発で乗員２０３を怪我させることなく適切に乗員２０３を保護することが可能となる。
【００６８】
また、撮影から着座状態の判定及び乗員２０３とエアバッグ１０７間の距離の算出は事故発生時に限らず常に行っており、事故発生時には既に求められた判定および算出された距離の結果に基づいてエアバッグ１０７の制御をするため、適切かつ迅速にエアバッグ１０７を制御することが可能となる。
【００６９】
また本実施の形態では、前傾姿勢の場合に、乗員２０３とエアバッグ１０７の間の距離を算出し、エアバッグ１０７の膨張量を制御することとしたが、エアバッグ１０７の膨張量を制御するのを前傾姿勢のみに制限するものではなく、エアバッグ１０７の膨張時の爆発により乗員２０３が怪我する可能性のある姿勢であれば、エアバッグ１０７の膨張量を制御してよい。
【００７０】
本実施形態のエアバッグ制御装置は、シートベルトに付された標識を撮影し、この撮影された標識のパターンに基づいて乗員の着座状態を判定する。シートベルトを装着した乗員の着座状態の変動は標識のパターンの変動として検出される。したがって、本実施形態のエアバッグ制御装置は、乗員の着座状態に応じてエアバッグの膨張量を適切に制御することができる。
【００７１】
また、本実施形態のエアバッグ制御装置は、シートベルトに付された標識を撮影し、この撮影された標識のパターンに基づいて乗員と予め定められた位置との間の距離を算出する。本実施形態のエアバッグ制御装置は、距離に応じてエアバッグの膨張量を適切に制御することができる。
【００７２】
（第２の実施の形態）  
第１の実施の形態では、エアバッグ装置１００は、前傾姿勢の場合に距離の計測を行う場合における実施の形態である。しかしながら、前傾姿勢の条件をよりいっそう細かく区切り、着座状態判定テーブルでこれらの条件を保持して、乗員２０３の着座状態の判定を行うこととすれば、必ずしも乗員２０３とエアバッグ１０７と間の距離を算出する必要はない。従って第２の実施の形態に係るエアバッグ装置では、前傾姿勢の条件をよりいっそう細かく区切り、着座状態の判定を行い、この判定結果のみに基づきエアバッグ１０７を制御するものである。
【００７３】
図１１は、本発明の第２の実施の形態にかかる乗員検知装置の機能を備えたエアバッグ装置１１００の構成を示すブロック図である。上述した第１の実施の形態のエアバッグ装置１００とは、着座状態判定部１０４とは処理が異なる着座状態判定部１１０１に変更され、距離算出部１０５が削除され、エアバッグ制御部１０６とは処理が異なるエアバッグ制御部１１０２に変更され、そして着座状態判定テーブル１０９とは異なる条件を保持している着座状態判定テーブル１１０３に変更された構成を有している点で異なる。以下の説明では、上述した実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００７４】
着座状態判定部１１０１は、本発明の着座状態判定手段に相当し、撮影部１０３で撮影されたシートベルト１０２に付されたマークに基づいて、着座状態を判定する点では第１の実施の形態の着座状態判定部１０４と同様である。着座状態判定部１０４との違いは、着座状態判定テーブル１１０３で保持している着座状態の違いにより処理が異なる点、そして着座状態の結果の出力先がエアバッグ制御部１１０２のみとなった点である。
【００７５】
着座状態判定テーブル１１０３は、本発明の着座状態標識対応情報に相当し、マーク間の距離パターンを点列パターンとして着座状態と対応付けて保持している。この点列パターンが本発明のマーク配置情報に相当する。第１の実施の形態の着座状態判定テーブル１０９とは前傾姿勢の条件が複数設定されている点で異なる。なお着座状態判定テーブル１１０３及び着座状態を判定する具体的な方法については後述する。
【００７６】
エアバッグ制御部１１０２は、本発明の制御手段に相当し、着座状態判定部１１０１で判定された着座状態により、エアバッグ１０７の膨張量を制御するものである。具体的な膨張量の制御については後述する。なお、『乗員なし』、『チャイルドシート』、『通常姿勢』または『リクライニング』と判定された場合のエアバッグ１０７の制御は、第１の実施の形態のエアバッグ制御部１０６と同様である。
【００７７】
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかるエアバッグ装置１１００における撮影部１０３による撮影からエアバッグ制御部１０６によるエアバッグ１０７の膨張を制御するまでの処理について説明する。図１２は、本実施の形態にかかるエアバッグ装置１１００における上述した処理の手順を示すフローチャートである。
【００７８】
まずは第１の実施の形態の図９のステップＳ６０１〜Ｓ６０３と同様に、撮影部１０３による撮影から着座状態判定部１１０１による使用状態の判定までが行われる（ステップＳ６０１、Ｓ１２０１、Ｓ６０３）。ただし、ステップＳ１２０１において評価値Ｓｋを算出する対象となるテーブルが、第１の実施の形態の着座状態判定テーブル１０９ではなく着座状態判定テーブル１１０３である点が異なる。
【００７９】
図１３は、着座状態判定テーブル１１０３の一例を示した図である。第１の実施の形態の着座状態判定テーブル１０９では前傾姿勢の条件は１レコードしか設定されていなかったのに対し、着座状態判定テーブル１１０３では２レコード設定されている点で異なる。また、第１の実施の形態と同様に、ＮＰは着座状態判定テーブル１１０３で保持している着座状態のパターンの総数とする。
【００８０】
そしてステップＳ６０３で着座状態判定部１０４により『乗員なし』あるいは『チャイルドシート』と判定された場合、事故発生時にもエアバッグ制御部１１０２はエアバッグ１０７を膨張させない（ステップＳ６１０）。
【００８１】
また、ステップＳ６０３において着座状態判定部１０４が『乗員あり』と判定した場合、さらに乗員２０３の着座状態について判定する（ステップＳ１２０２）。つまり第１の実施の形態と同様に評価値Ｓ１〜ＳＮＰを用いて、乗員２０３が、『通常姿勢』、『リクライニング』、『前傾姿勢（１）』、『前傾姿勢（２）』のうちどのような状態か判定する。なお『前傾姿勢（１）』と『前傾姿勢（２）』については、『前傾姿勢（１）』は乗員２０３が浅く前傾姿勢を取っている状態とし、『前傾姿勢（２）』は乗員２０３が深く前傾姿勢を取っている状態とする。Ｓ１がもっとも小さい値の場合は乗員２０３が『前傾姿勢（１）』を取っていると判定し、Ｓ２がもっとも小さい値の場合は『前傾姿勢（２）』を取っていると判定し、Ｓ３がもっとも小さい値の場合は『通常姿勢』と判定し、Ｓ４がもっとも小さい値の場合は乗員２０３が『リクライニング』を使用していると判定する。
【００８２】
着座状態判定部１１０１で『通常姿勢』あるいは『リクライニング』と判定された場合、第１の実施の形態と同様に、エアバッグ制御部１０６は事故発生時に通常通りにエアバッグ１０７を膨張させる（ステップＳ６０５）。
【００８３】
また、着座状態判定部１１０１で『前傾姿勢（１）』と判定された場合、乗員２０３は浅く前傾姿勢を取っているものと推測されるため、エアバッグ制御部１１０２は、事故発生時に通常よりエアバッグ１０７の膨張量を少なくなるように制御する（ステップＳ１２０３）。例えば、エアバッグ１０７を膨張させるために爆発させる爆発剤が３つのパケットに仕立てられ、通常は３つ爆発させる場合においては、『前傾姿勢（１）』と判定された場合では２つ爆発させる等が考えられる。
【００８４】
さらに、着座状態判定部１１０１で『前傾姿勢（２）』と判定された場合、乗員２０３は深く前傾姿勢を取っているものと推測されるため、エアバッグ制御部１１０２は、事故発生時に通常よりエアバッグ１０７の膨張量をよりいっそう少なくなるように制御する（ステップＳ１２０４）。例えば、エアバッグ１０７を膨張させるために爆発させる爆発剤が３つのパケットに仕立てられ、通常は３つ爆発させる場合においては、『前傾姿勢（１）』と判定された場合では１つのみ爆発させる等が考えられる。
【００８５】
なお、ステップＳ６０５、ステップＳ１２０３、ステップＳ１２０４、ステップＳ６１０は事故発生時の処理のため、第１の実施の形態と同様に事故が発生していない状態では再びステップＳ６０１に戻り、マークの撮影から行う（図示しない）。
【００８６】
また、本フローチャートにおいては前傾姿勢を２種類のみとしたが、２種類に制限するものではなく状況に応じて適切な種類を設定するものとする。また、エアバッグ１０７の膨張量の制御を行ったのは前傾姿勢のみであったが、それ以外の姿勢でもエアバッグ１０７の膨張量の制御を行っても良い。
【００８７】
本実施の形態では、着座状態をより細かく設定することで、乗員２０３とエアバッグ１０７間の距離を算出せずとも、適切かつ迅速にエアバッグ１０７を制御することが可能となる。さらには距離を算出する必要が無くなるためエアバッグ装置１１００での演算量が低減される。
【００８８】
本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、以下に例示するような種々の変形が可能である。
【００８９】
（変形例１）  
上述した各実施の形態における着座状態判定部１０４（１１０１）、距離算出部１０５およびエアバッグ制御部１０６（１１０２）は、各々専用のハードウェア回路によって構成するようにしてもよいが、例えば図１４に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４１０、メモリ１４２０などを備えたコンピュータ装置１４００に上述した各実施の形態における着座状態を判定し、必要に応じては乗員２０３との間の距離を算出するための処理やエアバッグ１０７を制御するための処理を実行させるためのプログラム１４２１を利用してソフトウェアによって上記各実施の形態の構成を実現するようにしてもよい。
【００９０】
すなわち、上記のような着座状態判定処理、距離算出処理やエアバッグ制御処理をコンピュータに行わせるためのプログラム１４２１をメモリ１４２０に記憶するコンピュータ装置１４００が動作時に当該プログラム１４２１を読み出して実行することで上記各実施の形態で示されたエアバッグ装置と同様の処理を行うエアバッグ装置を構成するようにしてもよい。この際、メモリ１４２０に着座状態判定テーブル１４２２を記憶させることにしてもよい。
【００９１】
具体的には、第１の実施の形態をソフトウェアによって実現した場合のエアバッグ装置で実行されるプログラムは、上述した各部（着座状態判定部１０４、距離算出部１０５、エアバッグ制御部１０６）を含むモジュール構成となっており、ＣＰＵ１４１０がメモリ１４２０から当該プログラムを読み出して実行することにより、着座状態判定部１０４、距離算出部１０５、エアバッグ制御部１０６の機能が実現される。
【００９２】
他には、第２の実施の形態をソフトウェアによって実現した場合のエアバッグ装置で実行されるプログラムとして、上述した各部（着座状態判定部１１０１、エアバッグ制御部１１０２）を含むモジュール構成としてもよいし、上述した各部のうち一部のみをソフトウェアによって実現したものでも良い。
【００９３】
（変形例２）  
上述した各実施の形態におけるエアバッグ装置のシートベルト１０２に付されたマークは黒丸としたが、マーク毎に形状や大きさを変更しても良い。マーク毎に形状や大きさを変更することで、どのマークが遮られているか否か容易に判定することが可能となる。他にはマーク毎に塗布する発光体や反射材を変え、一定間隔毎に照射する光を変更することで、照射された光毎に反応するマークと反応しないマークを随時検出することでマークが遮られているか否か判断することにしても良い。上述したマークをシートベルト１０２に付すことでどのマークが遮られているか否か容易に判定できるため、より正確に着座状態の判定および各マークとエアバッグ１０７の間の距離を求めることが可能となる。
【００９４】
（変形例３）  
以下の説明は着座判定部１０４およびシートベルト１０２のマークの他の例に関する。
【００９５】
図１５は、撮影部１０３で撮影されて着座状態判定部１０４に入力された画像の一例を示す。この変形例では、シートベルト１０２の長い方向に異なる２種類の間隔で離散的に配列されたマークの列（マーク列Ｓ、Ｔ）が付されている。着座状態判定部１０４は入力された画像に対して一般的な２値化手法により２値化を行う。着座状態判定部１０４はシートベルト１０２に付された予め定められた形状のマークを抽出する。そして、着座状態判定部１０４はマーク列Ａおよびマーク列Ｂの各々が有する各マークの座標を求める。
【００９６】
なお、２値化手法を適用したのは一例に過ぎない。着座状態判定部１０４は多値画像を用いることもできる。例えば、画素値が０と画素値が２５５の領域とで区別する構成でも構わない。
【００９７】
本変形例ではマークが黒丸であるので、着座状態判定部１０４は黒画素の連結した領域を抽出する。着座状態判定部１０４は抽出された領域の大きさが予め定められた閾値の範囲内の大きさに収まっていればマークと判定する。着座状態判定部１０４はマークと判定された領域の重心の座標を求める。着座状態判定部１０４はこの重心の座標をマークの座標として用いる。なお、前述の「抽出された領域の大きさ」としては、例えば領域の直径、長径、あるいは、対角線を用いることができる。
【００９８】
本変形例ではマークの重心座標を求める手法を採用したが、これに限られるものではない。例えば、着座状態判定部１０４は、抽出されたマークの図形の輪郭を円で近似して、その中心座標をマークの座標として用いることもできる。
【００９９】
また、着座状態判定部１０４はマーク列ＳおよびＴの各マークの座標に加えて、図３の点Ａと点Ｂに相当する点の座標も求めておく。
【０１００】
図１６は、上述した手法により画像から求めた図１５の各マークの重心座標を示す。なお、黒画素の連続している領域がマークか否か判断するための閾値は、マークの大きさ及び撮影部１０３からシートベルト１０２までの距離に基づいて定めるものとする。
【０１０１】
図１７は、マーク列の一部分が乗員の身体の一部や所持品などで隠れたことにより検出できなかった場合を示す。図１７は、図１５に示したマーク列Ｔの一部分であるマークＣの検出に失敗した例である。
【０１０２】
着座判定部１０４は、マークの間隔が異なるマーク列Ｓおよびマーク列Ｔを用いて、マーク列Ｔの欠落部分であるマークＣの座標を推定する。着座判定部１０４は、マーク列Ｓのマークの配列を用いてシートベルト１０２の形状を近似する線（曲線または直線）である形状線Ｌを求める。着座判定部１０４は、この形状線Ｌ上の各点から垂直にマーク列Ｔ上のマークを探索する。
【０１０３】
画像から求められるマーク列Ｓのマーク間隔およびマーク列Ｔのマーク間隔が均等であるとすると、着座判定部１０４は、探索によって欠落部分を除く形状線Ｌ上の概ね一定間隔（発見間隔）でマーク列Ｔ上のマークを発見することができる。欠落部分については発見間隔が他に比べて広くなるので、例えば発見間隔の平均値に基づいて欠落部分のおよその位置を推定することができる。
【０１０４】
なお、画像上でマーク列Ｓおよびマーク列Ｔのマーク間隔が不均等である場合は、例えばマーク列Ｓのマーク間隔の比を用いて発見間隔を均等な間隔に補正するか、あるいは間隔の比を重み付け係数に使用して欠落部分を推定することで対応することができる。
【０１０５】
上述の説明ではマーク列Ｓを用いてマーク列Ｔの欠落部分を推定したが、逆の場合でも同様な処理により行うことができる。マーク間隔が異なる複数のマーク列を用いることにより、欠落部分の座標を他のマーク列を用いて推定することができる。
【０１０６】
着座状態判定部１０４は、このようにして得られた画像上の各マークの重心座標間の距離のパターンを着座状態判定テーブル１０９で保持されたマーク間の距離のパターンと比較する。そして、比較の結果、もっとも近似したマーク間の距離のパターンと対応付けられた乗員２０３の着座状態を、現在の乗員２０３の着座状態と判定する。抽出したマークを利用した着座判定方法は実施の形態１あるいは２で記載したどちらの方式を利用してもかまわない。
【０１０７】
本変形例ならば、マーク間隔が異なる複数のマーク列を利用することにより安定してマーク列の検出を行うことができる。その結果としてマーク列に基づく乗員の着座状態の推定を安定して行うことができる。
【０１０８】
なお、同一間隔のマーク列が複数ある場合は、一方のマーク列のマークが欠落すると他方のマーク列の同じ箇所のマークも欠落して、欠落箇所の推定が困難になる可能性がある。しかし、マーク列同士の間隔がある程度空いていれば（例えばシートベルト１０２の幅程度）、両方が同時に欠落する可能性が低くなるので、同一間隔の複数のマーク列を用いても構わない。
【０１０９】
（変形例４）  
本変形例は着座判定部１０４およびシートベルト１０２のマークのさらに他の例に関する。
【０１１０】
図１８はシートベルト１０２に付けられたマークが連続的なマーク列である場合を示す。図１８は着座状態判定部１０４に入力された画像の一例である。この例では、ベルトの長い方向に連続的なマーク列（マーク列Ｕ）が付されている。着座状態判定部１０４は、入力された画像に対して一般的な２値化手法により２値化を行い、シートベルト１０２に付されている、予め定められたマークの形状を抽出する。
【０１１１】
本変形例のマーク列Ｕは黒線であるので、着座状態判定部１０４は画像から黒画素の連続している領域を抽出する。着座状態判定部１０４は、例えば細線化を行ったのち、シートベルト１０２の形状を示す形状線Ｌを求め、形状線Ｌを分析して乗員の姿勢や距離を推定する。
【０１１２】
図１９（a）は乗員がシートに深く座っている場合のマークの例である。図１９(b)は乗員が身体をシートの前方に傾けている場合のマークの例である。撮影部１０３の位置が乗員の真正面ではない場合には、乗員の肩付近でシートベルト１０２に折れ曲がり点が発生する。着座状態判定部１０４はマーク列Ｕから求められた形状線Ｌ上の折れ曲がり点を抽出する。着座状態判定部１０４は、例えば形状線Ｌの曲率の変化が予め与えられた基準より大きい点を求めることにより、折れ曲がり点を検出する。なお、着座状態判定部１０４は、曲率の変化に限らず、シートベルトの形状が曲がっている点を検出できる他の手法、例えば角度の変化、角度、曲率、を用いて折れ曲がり点を検出することができる。
【０１１３】
図２０は折れ曲がり点Ｆを抽出した例である。折れ曲がり点Ｆは乗員の肩の位置に相当する。また、肩の上の領域（図２０（a））は顔の大まかな位置とみなすことができる。
【０１１４】
顔向き検出・居眠り検出・顔認識ではしばしば顔位置検出が用いられる。本変形例によって推定された顔の位置の情報を用いて探索範囲を限定、あるいは、探索開始点を設定することにより、顔位置検出の演算量削減効果が期待される。
【０１１５】
着座状態判定部１０４は、折れ曲がり点を境に形状線Ｌを上線(b)と下線(c)とに分ける。着座状態判定部１０４は上線(b)と下線(c)とを直線で近似して、折れ曲がり点Ｆの角度θを求める。そして、求められた角度θに基づいて乗員の姿勢を推定する。
【０１１６】
シートベルト１０２は乗員の上半身の動きに追従し、乗員の上半身にほぼフィットする。したがって、乗員が前傾すれば折れ曲がり点Ｆの角度θは大きくなり、乗員がシートに深く座っている場合の折れ曲がり点Ｆの角度θは小さくなる。
【０１１７】
なお、折れ曲がり点Ｆにおける形状線Ｌの曲率と乗員の着座状態との間にも、上述の折れ曲がり点Ｆの角度θと乗員の着座状態との関係と類似する関係がある。したがって、折れ曲がり点Ｆの角度θの代わりに折れ曲がり点Ｆの曲率を用いても構わない。
【０１１８】
本変形例の着座状態判定テーブル１０９は直線パターン（例えば、折れ曲がり点Ｆの角度θ）と乗員の着座状態との関係を記憶する。着座状態判定部１０４は、各直線パターンと着座状態判定テーブル１０９で保持された直線パターンとの類似度を計算する。着座状態判定部１０４は、もっとも類似した直線パターンに対応付けられた乗員の着座状態を、現在の乗員の着座状態と推定する。
【０１１９】
本変形例のエアバッグ制御装置は、シートベルトに連続的に付された標識を撮影し、この撮影された標識列の折れ曲がり点Ｆを求める。本変形例のエアバッグ制御装置は、標識列の折れ曲がり点Ｆから乗員の肩の位置および乗員の顔の位置を推定することができる。本変形例のエアバッグ制御装置は、顔の位置に基づいてエアバッグの膨張量を適切に制御することができる。
【０１２０】
（変形例５）  
以下の説明では着座判定部１０４のさらにほかの例について詳説する。
【０１２１】
図２１は、撮影部１０３で撮影され、着座状態判定部１０４に入力された画像の一例を示す図である。この例では、シートベルト１０２の長い方向に、連続的なマーク列（連続マーク列Ｐ）と離散的なマーク列（離散マーク列Ｑ）とが付されている。連続マーク列Ｐはシートベルトの長い方向に伸びる直線状のマーク列である。離散マーク列Ｑはシートベルトの長い方向に離散的に分布する複数のマークを有するマーク列である。着座状態判定部１０４は、入力された画像に対して一般的な２値化手法により２値化を行い、シートベルト１０２に付されている、予め定められたマークの形状を抽出する。
【０１２２】
本変形例の連続マークＰは直線であるので細線化処理を経て線分抽出を行うことができる。本変形例の離散マーク列Ｑの各マークは黒丸であるので、黒画素の連続する領域を抽出する。抽出された領域が予め定められた閾値の範囲内の大きさに収まっていれば、その領域をマークとみなして重心を示す座標を求める。なお、重心を示す座標を求める以外の方法としては抽出されたマークの図形の輪郭を抽出し、円近似を行って、中心座標を求めても良い。
【０１２３】
また、離散マーク列Ｑの各マークの他に、点Ａと点Ｂの重心座標も求めておく。図２２は図２１のシートベルト１０２の一部分を拡大した図である。図２２では、図２１で得られた画像を上述した手法により得られた連続マーク列Ｐの直線部分と離散マーク列Ｑの重心座標との間の距離ｄｎおよびｄｎ＋１を示している。なお、黒画素が連続している領域がマークか否か判断するための閾値は、シートベルト１０２に付けられたマークの物理的な大きさ及び撮影部１０３からシートベルト１０２までの距離に基づいて定めるものとする。
【０１２４】
着座状態判定部１０４は、必要に応じて直線の折れ曲がり点Ａを検出し、さらにマークと直線の距離をそれぞれ検出する（ｄ１〜ｄｎ）。
【０１２５】
本変形例の着座状態判定テーブル１０９は、マークと直線との間の距離のパターンと、乗員の着座状態とを対応付けて記憶する。着座状態判定部１０４は、このようにして得られた画像上の各マークの重心座標間の距離のパターンを、着座状態判定テーブル１０９で保持されたマークと直線との間の距離のパターンと比較して類似度を計算する。そして、類似度が最も高いパターンに対応付けられた着座状態を、現在の乗員の着座状態と判定する。
【０１２６】
抽出したマークを利用した着座判定方法は第１の実施の形態および第２の実施の形態で開示したどちらの手法を利用してもかまわない。
【０１２７】
またマークと直線との間の実距離は既知であるので、画像上で求められた距離から折れ曲がり点までの実距離を見積もることができる。また、シートベルト１０２上の折れ曲がり点は乗員の肩の位置とみなすことができるので、本変形例のエアバッグ制御装置は肩までの距離を求めることができる。人間の顔の位置は肩の位置から概ね推定することができるので、本変形例のエアバッグ制御装置は顔の位置までの距離を推定することができる。
【０１２８】
顔の位置までの距離が推定されれば、距離に応じてエアバッグの膨張量・膨張速度を制御することにより、エアバッグの膨張によって乗員が受ける衝撃を軽減させることが可能となる。
【０１２９】
本変形例のエアバッグ制御装置は、シートベルトに連続的に付された標識と、離散的に付された標識とを撮影する。本変形例のエアバッグ制御装置は、撮影された標識に基づいて、連続的な標識と離散的な標識の間の距離を求める。本変形例のエアバッグ制御装置は、標識の間の距離に基づいてシートベルトを装着した乗員とあらかじめ定められた位置との距離を算出することができるため、エアバッグの膨張量を適切に制御することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
以上のように、本発明にかかる乗員検知装置およびエアバッグ装置は、座席に着座した人の姿勢等を示す着座状態を検出して利用する装置等に有用であり、特に、着座状態に従ってエアバッグを制御するエアバッグ装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】第１の実施の形態にかかるエアバッグ装置の構成を示す図。
【図２】赤外線照射部による赤外線照射範囲と、撮影部による撮影範囲と、シートに着座し、シートベルトを装着している乗員の位置関係の平面図。
【図３】赤外線照射部１０１による赤外線照射範囲と、撮影部による撮影範囲を示す正面図。
【図４】着座状態判定部に入力された画像の一例。
【図５】着座状態判定部により求められたマークの重心座標の一例。
【図６】背もたれに寄りかかった乗員が装着するシートベルト上のマーク配置を示す平面図。
【図７】前傾姿勢の乗員が装着するシートベルト上のマーク配置を示す平面図。
【図８】撮影部から乗員の上体までの距離を算出する方法の一例を示す概念図。
【図９】第１の実施の形態にかかるエアバッグ装置の処理の示すフローチャート。
【図１０】第１の実施の形態にかかるエアバッグ装置の着座状態判定テーブルの一例。
【図１１】第２の実施の形態にかかるエアバッグ装置の構成を示す図。
【図１２】第２の実施の形態にかかるエアバッグ装置の処理の示すフローチャート。
【図１３】第２の実施の形態にかかるエアバッグ装置の着座状態判定テーブルの一例。
【図１４】変形例の構成を示す図。
【図１５】着座状態判定部に入力された画像の一例。
【図１６】着座状態判定部により求められマークの重心座標の一例。
【図１７】マークの一部が隠れた場合の、着座状態判定部に入力された画像の一例。
【図１８】直線状のマーク列を用いた場合の、着座状態判定部に入力された画像の一例。
【図１９】着座状態判定部に入力された画像の一例。
【図２０】着座状態判定部により求められたマーク列の折れ曲がり点の一例。
【図２１】連続マークと離散マークとの両方を付けた場合の、着座状態判定部に入力された画像の一例。
【図２２】図２１の拡大図。
【符号の説明】
【０１３２】
１００  エアバッグ装置
１０１  赤外線照射部
１０２  シートベルト
１０３  撮影部
１０４  着座状態判定部
１０５  距離算出部
１０６  エアバッグ制御部
１０７  エアバッグ
１０８  着座状態判定テーブル
２０１  シート
２０２  背もたれ
２０３  乗員
２０４  撮影範囲
２０５  赤外線照射範囲
１１００  エアバッグ装置
１１０１  着座状態判定部
１１０２  エアバッグ制御部
１１０３  着座状態判定テーブル
１４００  コンピュータ装置
１４１０  ＣＰＵ
１４２０  メモリ
１４２１  プログラム
１４２２  着座状態判定テーブル
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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