(57)【要約】【課題】  車両に搭載される車両乗員検出システムにおいて、車両乗員シート上の車両乗員に関する情報を簡便且つ精度良く検出するのに有効な技術を提供する。【解決手段】  車両に搭載される車両乗員検出システム１００は、カメラ１１２により車両乗員の単一視点に関する表面立体形状を検出する構成を用いて、当該車両乗員における所定の部位間距離や所定部位の位置を検出し、これによって当該車両乗員の体格や姿勢を検出する構成とされる。【選択図】      図１
2008002838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両乗員シートに向けて配設され、当該車両乗員シート上の車両乗員の単一視点に関する表面立体形状を検出する表面立体形状検出手段と、
前記表面立体形状検出手段によって検出された表面立体形状を数値座標として数値化する数値化手段と、
人体の各部位のうち複数部位の表面立体形状に関する特徴情報を予め記憶する記憶手段と、
前記数値化手段によって数値化された数値座標を、前記記憶手段に予め記憶されている前記特徴情報と関連付けることによって、前記車両乗員における複数部位の位置に関する情報を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段によって検出された情報を用いて所定の部位間距離を演算するとともに、演算した当該部位間距離に基づいて前記車両乗員の体格を導出する処理を行う処理手段と、
を備えることを特徴とする車両乗員検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両乗員検出システムであって、
前記処理手段は、前記車両乗員における所定の部位間距離としての肩幅を演算するともに、演算した前記車両乗員の肩幅に基づいて、当該車両乗員の体格を導出する処理を行う構成であることを特徴とする車両乗員検出システム。
【請求項３】
車両乗員シートに向けて配設され、当該車両乗員シート上の車両乗員の単一視点に関する表面立体形状を検出する表面立体形状検出手段と、
前記表面立体形状検出手段によって検出された表面立体形状を数値座標として数値化する数値化手段と、
人体の各部位のうち所定部位の表面立体形状に関する特徴情報を予め記憶する記憶手段と、
前記数値化手段によって数値化された数値座標を、前記記憶手段に予め記憶されている前記特徴情報と関連付けることによって、前記車両乗員における所定部位の位置に関する情報を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段によって検出された情報に基づいて、前記車両乗員が前記車両乗員シート上に正規状態の姿勢で着座しているか否かを判別する処理を行う処理手段と、
を備えることを特徴とする車両乗員検出システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の車両乗員検出システムと、
前記車両乗員検出システムの処理手段にて得られた情報に基づいて作動する作動装置と、
前記作動装置を駆動制御する駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする作動装置制御システム。
【請求項５】
エンジン走行系統と、電装系統と、前記エンジン走行系統及び電装系統の駆動制御を行う駆動制御装置と、車両乗員シート上の車両乗員に関する情報を検出する車両乗員検出手段と、を有し、
前記車両乗員検出手段は、請求項１〜３のいずれかに記載の車両乗員検出システムを用いて構成されることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される対象物検出技術に係り、詳しくは車両乗員シート上の車両乗員に関する情報を検出する検出システムの構築技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラ等の撮影手段を用いて、車両乗員シート上の着座物に関する情報を検出する種々の技術が知られている。例えば、下記特許文献１においては、対象物の二次元的な撮影が可能なカメラを車両乗員の前方に設置し、当該カメラを介して車両乗員シートに着座する車両乗員の位置を検出しようとする車両乗員検知装置の構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２９４８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、車両乗員の体格や姿勢といった車両乗員に関する情報を、エアバッグ装置等の作動装置の制御に用いる場合においては、当該情報を簡便且つ精度良く検出する技術に対する要請がある。ところが、上記特許文献１に記載の車両乗員検知装置のように、カメラを介して車両乗員を二次元的に撮影する構成においては、車両乗員に関する情報を精度良く検出するのが下記の点において難しい。すなわち、背景と車両乗員との色の差や、肌と服との色の差が少ない場合に、車両乗員自体や、車両乗員の所定部位の検出を確実に行うのが難しいという問題が生じる。また、車両乗員を車両前方から撮影して、例えば座高（肩と腰との部位間長さ）を検出する場合に、前のめりに前傾した状態にある車両乗員の座高が、実際の座高よりも短く検出されてしまい検出誤差を生じるという問題が生じる。更に、車両乗員を車両前方から撮影して、所定部位を検出する場合に、当該所定部位の前後位置の把握が難しいという問題が生じる。例えば頭部の位置を検出する場合に、前のめりに前傾した状態にある車両乗員の頭部の位置と、正規の着座状態にある車両乗員の頭部の位置との前後関係を把握するのが難しい。
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、車両に搭載される車両乗員検出システムにおいて、車両乗員シート上の車両乗員に関する情報を簡便且つ精度良く検出するのに有効な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するために、本発明が構成される。本発明は、典型的には自動車において車両乗員シート上の車両乗員に関する情報を検出する検出システムに適用することができるが、自動車以外の車両において、車両乗員シート上の車両乗員に関する情報を検出する検出システムの構築技術に対しても本発明を適用することが可能である。
【０００５】
（本発明の第１発明）
前記課題を解決する本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの車両乗員検出システムである。
請求項１に記載のこの車両乗員検出システムは、車両乗員シート上の車両乗員に関する情報を検出するシステムとして構成されるものであり、表面立体形状検出手段、数値化手段、記憶手段、位置検出手段、処理手段を少なくとも備える。ここいう「車両乗員に関する情報」としては、運転者シート、助手シート、後部シートに着座する乗員に関し、当該乗員の形状（体格や大きさ）、姿勢、種類、有無などが挙げられる。
【０００６】
本発明の表面立体形状検出手段は、車両乗員シートに向けて配設され、当該車両乗員シート上の車両乗員の単一視点に関する表面立体形状を検出する機能を有する手段として構成される。本構成は、三次元立体画像を検出する３Ｄカメラを車室内に装着することによって可能とされる。ここでいう「単一視点」とは、カメラの設置箇所が単一、すなわち一台のカメラが一箇所に設定されている態様をあらわすものである。従って、単一視点に関する画像を得るこのカメラとしては、一台の単眼Ｃ−ＭＯＳ３Ｄカメラや複眼ステレオ３Ｄカメラを用いることができる。また、本発明は、「単一視点」に関し、車両乗員シートへの単一視点設定を行う構成を少なくとも有していれば足り、その他の目的で使用される別のカメラや視点についての設置を妨げるものではない。また、本発明の表面立体形状検出手段は、車両乗員シートに向けて配設される構成であり、車両乗員、チャイルドシートをはじめ当該車両乗員シート上の各種の着座物の単一視点に関する表面立体形状を検出することが可能である。このような三次元立体画像を検出する手段を用いることによって、背景と車両乗員との色の差や、肌と服との色の差が少ないような場合、前のめりに前傾した状態にある車両乗員の座高を検出する場合、前のめりに前傾した状態にある車両乗員の頭部の位置を検出する場合等であっても、二次元画像を検出する構成に比して、高い検出精度を確保することが可能となる。
【０００７】
本発明の数値化手段は、表面立体形状検出手段によって検出された表面立体形状を、数値座標として数値化する機能を有する手段として構成される。これにより、表面立体形状検出手段によって検出された、車両乗員シート上の対象物の単一視点に関する表面立体形状に関し、当該表面立体形状が数値座標として数値化される。
【０００８】
本発明の記憶手段は、人体の各部位のうち複数部位の表面立体形状に関する特徴情報を予め記憶する手段として構成される。ここでいう「複数部位」は、人体の頭部、首、肩、上腕、前腕、腰、大腿、下腿、膝、胸部などの部位の中から適宜選定することができる。左右一対で存在する部位に関しては、左右一対で複数部位を構成することもできる。また、ここでいう「特徴情報」は、所定部位の表面立体形状に関する特徴を示すものであって、例えば所定部位を特定方向からみたとき、当該所定部位として検出される表面立体形状の種類などをいう。具体的には、人体の頭部は大まかにいえば球体であるので、頭部の表面立体形状は上方からみても側方からみても凸形状として検出されるという特徴情報が、記憶手段に予め記憶されている。
【０００９】
本発明の位置検出手段は、数値化手段によって数値化された数値座標を、記憶手段に予め記憶されている特徴情報と関連付けることによって、車両乗員における複数部位の位置に関する情報を検出する手段として構成される。すなわち、本発明では、表面立体形状検出手段を介して実際に検出された画像情報のうち、予め記憶されている所定部位の特徴情報を有する部位を、当該所定部位として特定する処理を行うことで、当該所定部位の位置が検出されることとなる。
【００１０】
本発明の処理手段は、位置検出手段によって検出された情報を用いて所定の部位間距離を演算するとともに、演算した当該部位間距離に基づいて車両乗員の体格を導出する処理を行う手段として構成される。
本発明では、位置検出手段によって複数部位の位置が特定されるため、この位置情報を用いることによって、所定の部位間距離を演算することが可能となる。ここでいう「部位間距離」は、２箇所の部位の間を直線的に結ぶ線の長さであってもよいし、或いは３箇所以上の部位を連続的に結ぶ線の長さであってもよい。また、車両乗員における部位間距離は、体格と相関が高いものが多く見られるため、部位間距離と体格とを予め関連付けることによって、車両乗員の体格を判別することが可能となる。本発明においては、部位間距離として、車両乗員の肩幅（両方の肩関節間の距離）、座高（肩と腰との間の距離）などを用いることができる。このように、本発明においては、車両乗員の所定の部位間距離の検出結果を用いて、当該車両乗員の体格を簡便に検出することができるようになっている。
請求項１における上記構成の車両乗員検出システムによれば、車両乗員シート上の車両乗員に関する情報として、当該車両乗員の体格を簡便且つ精度良く検出することが可能となる。
【００１１】
（本発明の第２発明）
前記課題を解決する本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの車両乗員検出システムである。
請求項２に記載のこの車両乗員検出システムでは、請求項１に記載の処理手段は、車両乗員における所定の部位間距離としての肩幅を演算するともに、演算した車両乗員の肩幅に基づいて、当該車両乗員の体格を導出する処理を行う構成とされる。ここで、車両乗員における肩幅は、種々の部位間距離のうち、特に体格との相関性の高い部位間距離として用いられる。
従って、請求項２における上記構成の車両乗員検出システムによれば、車両乗員の体格の検出精度向上を図ることが可能となる。
【００１２】
（本発明の第３発明）
前記課題を解決する本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの車両乗員検出システムである。
請求項３に記載のこの車両乗員検出システムは、車両乗員シート上の車両乗員に関する情報を検出するシステムとして構成されるものであり、表面立体形状検出手段、数値化手段、記憶手段、位置検出手段、処理手段を少なくとも備える。本発明の表面立体形状検出手段、数値化手段、記憶手段及び位置検出手段は、請求項１に記載の車両乗員検出システムにおける表面立体形状検出手段、数値化手段、記憶手段及び位置検出手段と同様の手段として構成される。特に、本発明の記憶手段には、人体の各部位のうち少なくとも１つの所定部位の表面立体形状に関する特徴情報が予め記憶される。また、本発明の位置検出手段においては、車両乗員における少なくとも１つの所定部位の位置に関する情報が検出される。
【００１３】
本発明の処理手段は、位置検出手段によって検出された情報、すなわち車両乗員における少なくとも１つの所定部位の位置に基づいて、車両乗員が車両乗員シート上に正規状態の姿勢で着座しているか否かを判別する処理を行う手段として構成される。ここでいう「正規状態」とは、車両乗員シート上における正規位置（標準的な着座位置）において、車両乗員の背中がシートバックに密着し、且つ車両乗員の頭部がヘッドレストの前面部分に近接した状態とされる。この正規位置を外れた領域は、車両乗員についての正規外位置、いわゆるＯＯＰ（アウト  オブ  ポジション）と称呼される。例えば、車両乗員の頭部の位置を検出した結果、当該頭部が予め記憶された標準的な領域内にある場合には、車両乗員が車両乗員シート上に正規状態の姿勢で着座していると判定され、当該頭部が予め記憶された標準的な領域外にある場合には、車両乗員が車両乗員シート上に正規状態の姿勢では着座していないと判定される。このように、本発明においては、車両乗員の所定部位の位置の検出結果を用いて、当該車両乗員の姿勢を簡便に検出することができるようになっている。
請求項３における上記構成の車両乗員検出システムによれば、車両乗員シート上の車両乗員に関する情報として、当該車両乗員の姿勢を簡便且つ精度良く検出することが可能となる。
【００１４】
（本発明の第４発明）
前記課題を解決する本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの作動装置制御システムである。
請求項４に記載のこの作動装置制御システムは、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の車両乗員検出システム、作動装置、駆動制御手段を少なくとも備える。
本発明の作動装置は、車両乗員検出システムの処理手段にて得られた情報に基づいて作動する装置として構成され、本発明の駆動制御手段によって駆動制御される。この作動装置としては、検出した車両乗員に関する情報自体を報知する構成、当該情報に基づいて、エアバッグやシートベルトによる乗員拘束態様を可変とする構成などを適宜採用することができる。
従って、請求項４に記載の作動装置制御システムのこのような構成によれば、車両乗員検出システムにおける検出結果に応じた適正な態様で、作動装置を駆動制御することで、作動装置のきめ細かい制御が可能となる。
【００１５】
（本発明の第５発明）
前記課題を解決する本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりの車両である。
請求項５に記載のこの車両は、エンジン走行系統、電装系統、駆動制御装置、車両乗員シート検出手段を少なくとも備える。エンジン走行系統は、エンジン及び車両の走行に関与する系統として構成される。電装系統は、車両に使われる電機部品に関与する系統として構成される。駆動制御装置は、エンジン走行系統及び電装系統の駆動制御を行う機能を有する装置として構成される。本発明の車両乗員検出手段は、車両乗員シート上の車両乗員に関する情報を検出する手段として構成される。本発明では、この車両乗員検出手段が、請求項１〜請求項４に記載の車両乗員検出システムを用いて構成される。
このような構成によれば、車両乗員シート上の車両乗員に関する情報を簡便且つ精度良く検出することが可能な車両乗員検出システムを搭載する車両が提供されることとなる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、車両乗員シート上の車両乗員の単一視点に関する表面立体形状を検出する表面立体形状検出手段を介して、特に車両乗員における所定の部位間距離や所定部位の位置を検出する構成を用いることによって、当該車両乗員の体格や姿勢を簡便且つ精度良く検出することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、図１及び図２を参照しながら、本発明における「車両乗検出システム（車両乗員検出手段）」の一実施の形態である車両乗員検出システム１００の構成につき説明する。
【００１８】
本実施の形態に係る車両搭載用の車両乗員検出システム１００のシステム構成が図１に示される。
本実施の形態の車両乗員検出システム１００は、本発明における「車両」としての自動車車両にて、少なくとも車両乗員に関する情報を検出するために搭載される。図１に示すように、この車両乗員検出システム１００は、撮影手段１１０、制御手段１２０を主体として構成される。更に、この車両乗員検出システム１００は、車両側の駆動制御装置であるＥＣＵ２００及び作動装置２１０とともに、本発明における「作動装置制御システム」を構成する。また、当該車両は、特に図示しないものの、エンジン及び車両の走行に関与する系統であるエンジン走行系統、車両に使われる電機部品に関与する系統である電装系統、エンジン走行系統及び電装系統の駆動制御を行う駆動制御装置（ＥＣＵ２００）を備える。
【００１９】
本実施の形態の撮影手段１１０は、撮影デバイスとしてのカメラ１１２及びデータ転送回路（図示省略）を含む構成とされる。カメラ１１２は、ＣＣＤ（電荷結合素子）またはＣ−ＭＯＳを用いたうえで、光センサをアレイ状（格子状）に配置した３Ｄ（３次元画像）式のカメラ（「モニター」ともいう）として構成される。このカメラ１１２は、特に図示しないものの、光学レンズと、ＣＣＤ（電荷結合素子）またはＣ−ＭＯＳチップとして構成される距離計測イメージチップを備え、光学レンズを通じて距離計測イメージチップに対し入射した光は、当該距離計測イメージチップ１１６の結像領域にて結像されるようになっている。また、このカメラ１１２に関連して、対象物に向けて配光を行う光源を適宜設置することもできる。このような構成のカメラ１１２によって、対象物までの距離情報が複数回計測されて表面立体形状が検出され、当該対象物の有無、大きさ、位置、姿勢、動作などの認識に用いられる。
【００２０】
上記構成のカメラ１１２は、自動車の車両前方のインパネ、Ａピラー又はフロントガラス周辺に埋め込み状に設置されるとともに、１または複数の車両乗員シートに向けて配設される。ここで、このカメラ１１２の設置態様の具体例として、本実施の形態のカメラ１１２側から車内を視た様子を示す斜視図が図２に示される。図２に示すように、助手シート２２側のＡピラー１０の上部において、運転者シート１２上の運転者Ｃを画像の中心として撮影可能な向きにこのカメラ１１２を設置する。このカメラ１１２によるこの撮影は、例えばイグニッションキーがＯＮ状態になったとき、あるいは運転者シート内に装着された着座センサ（図示省略）が、当該運転者シートに着座した車両乗員を検知したときに開始されるように設定される。
【００２１】
本実施の形態の制御手段１２０は、更に数値化手段１３０、記憶手段１５０、演算手段（ＭＰＵ）１７０、入出力手段１９０、また特に図示しないものの周辺装置等を少なくとも備える（図１参照）。
【００２２】
数値化手段１３０は、画像処理部１３２を備え、品質の良い画像を得るためのカメラ制御や、カメラ１１２によって撮影した画像を加工分析するための画像処理制御がこの画像処理部１３２によって行われる。具体的には、カメラ制御においては、フレームレート、シャッター時間、感度調整、精度補正が行われ、ダイナミックレンジや輝度、ホワイトバランスなどが調整される。この画像処理制御においては、画像の回転補正やレンズ歪み補正、フィルター演算、差分演算などの画像前処理演算と、形状判定やトラッキングなどの画像認識処理演算が実行される。また、この数値化手段１３０では、カメラ１１２によって検出された表面立体形状を数値座標として数値化する処理が実行される。
【００２３】
記憶手段１５０は、記憶部１５２を備え、演算制御ソフトウエアに加えて、補正用のデータや前処理用のバッファーフレームメモリー、認識演算のための定義データや基準パターン、数値化手段１３０の画像処理部１３２における画像処理結果や、演算手段１７０における演算結果などを記憶（記録）する手段として構成される。詳細については後述するが、本実施の形態の記憶手段１５０は、撮影手段１１０を介して得られた表面立体形状の凹凸から、人体の各部位を検出するために必要となる部位特徴情報や、人体の所定の部位間距離と体格との相関を示す体格情報を記憶している。予め記憶されたこれら部位特徴情報や体格情報は、後述する「体格判別処理」において用いられる。この記憶手段１５０（記憶部１５２）が、本発明において「人体の各部位のうち複数部位の表面立体形状に関する特徴情報を予め記憶する記憶手段」に相当する。
【００２４】
演算手段１７０は、画像処理部１３２の処理によって得られた情報に基づいて、対象物である車両乗員（図２中の運転者Ｃ）に関する情報を抽出する処理を行う手段として構成され、具体的には、部位検出部１７２及び体格検出部１７４を少なくとも備える。部位検出部１７２は、撮影手段１１０によって撮影した画像のうち、運転者Ｃの各部位のうち、予め設定された複数部位の位置を検出する機能を有する。体格検出部１７４は、部位検出部１７２によって検出された複数部位の位置から、所定の部位間距離を演算し、その演算結果に基づいて、当該運転者Ｃの体格を検出する機能を有する。この演算手段１７０の部位検出部１７２は、本発明において「車両乗員における複数部位の位置に関する情報を検出する位置検出手段」、「車両乗員における所定部位の位置に関する情報を検出する位置検出手段」を構成する。また、演算手段１７０の体格検出部１７４は、本発明において「位置検出手段によって検出された情報を用いて所定の部位間距離を演算するとともに、演算した当該部位間距離に基づいて前記車両乗員の体格を導出する処理を行う処理手段」を構成する。
【００２５】
入出力手段１９０は、車両全体に関する制御を行うＥＣＵ２００との間で、車両に関する情報、周辺の交通状況に関する情報、天候や時間帯に関する情報などが入力され認識結果を出力する。車両に関する情報の例としては、車両ドアの開閉、シートベルトの装脱着、ブレーキの作動、車速、ステアリング操舵角度などがある。本実施の形態では、この入出力手段１９０から出力された情報に基づいて、ＥＣＵ２００が駆動対象である作動装置２１０に対し駆動制御信号を出力する構成とされる。この作動装置２１０が、本発明における「作動装置」に相当し、この作動装置２１０を駆動制御するＥＣＵ２００が、本発明における「駆動制御手段」に相当する。この作動装置２１０の具体例としては、エアバッグやシートベルトにより乗員を拘束するべく作動する乗員拘束装置や、報知或いは警報に関する出力（表示出力、音声出力など）を行う装置などが挙げられる。
【００２６】
次に、上記構成の車両乗員検出システム１００の動作を、図１及び図２に加え図３〜図９を参照しながら説明する。
図３には、本実施の形態の作動装置２００を制御するための「作動装置制御処理」のフローチャートが示される。本実施の形態において、この「作動装置制御処理」は、図１中の車両乗員検出システム１００の検出結果に基づいて、ＥＣＵ２００によって実行される。
【００２７】
この作動装置制御処理においては、まず、図３中のステップＳ１００によって、体格判別処理が遂行される。詳細については後述するが、この体格判別処理において得られた体格判別情報は、ステップＳ１２０によって作動装置２１０の作動条件が成立した場合において、図１中の記憶手段１５０（記憶部１５２）から読み出され、ステップＳ１３０によって作動装置２１０への駆動制御信号の出力がなされる。これにより、体格判別情報に基づいた作動装置２１０の制御が実行されることとなる。
【００２８】
ここで、図４には、本実施の形態における「体格判別処理」のフローチャートが示される。この「体格判別処理」は、本実施の形態において、図１中の車両乗員検出システム１００の制御手段１２０によって実行される。
【００２９】
この体格判別処理においては、まず、図４中のステップＳ１０１によって、カメラ１１２を介して運転乗員（図２中の運転者Ｃ）を画像の中心となるように撮影する。このカメラ１１２は、運転者シート（図２中の運転者シート１２）上の運転者Ｃの単一視点に関する表面立体形状を検出するカメラであり、本発明における「表面立体形状検出手段」を構成している。ここでいう「単一視点」とは、カメラの設置箇所が単一、すなわち一台のカメラが一箇所に設定されている態様をあらわすものである。従って、単一視点に関する画像を得るこのカメラ１１２としては、一台の単眼Ｃ−ＭＯＳ３Ｄカメラや複眼ステレオ３Ｄカメラを用いることができる。
【００３０】
次に、図４中のステップＳ１０２において、ステレオ法によって運転者Ｃの表面立体形状を検出する。このステレオ法は、公知の技術であり、ここでは詳細についての説明は省略するが、人間の両眼のように左右にカメラを配置し、左カメラと右カメラで撮影される二枚の画像よりカメラ間での視差を求め、当該視差により距離画像を計測する方式のものである。
【００３１】
次に、図４中のステップＳ１０３において、ステップＳ１０２で得られた立体表面形状の点画像を、多数の画素に分割する分割処理を行う。この分割処理は、図１中の数値化手段１３０の画像処理部１３２によって実行される。この分割処理では、立体表面形状の点画像が（Ｘ６４）×（Ｙ６４）×（Ｚ３２）の立体格子に分割される。本実施の形態における画素の分割態様が図５に示される。図５に示すように、カメラ撮影面中心に原点を、左右方向にＸ軸を、上下方向にＹ軸を、前後方向にＺ軸を置く。そして、立体表面形状の点画像に関し、Ｘ軸及びＹ軸の一定範囲を６４画素に分割し、Ｚ軸の一定範囲を３２画素に分割する。なお、同じ画素に複数点が重なった場合は、その平均値をとることとする。このような処理によって、例えば図６に示すような、立体表面形状の分割処理画像Ｃ１が得られることとなる。図６には、本実施の形態における分割処理画像Ｃ１が示される。この分割処理画像Ｃ１は、運転者Ｃをカメラ１１２側から視た斜視図に対応したものであり、カメラ１１２を中心とした座標系が示されている。更に、図７に示すような、車体を中心とした座標系に変換された分割処理画像Ｃ２が得られることとなる。図７には、本実施の形態における分割処理画像Ｃ２が示されている。このように、分割処理画像Ｃ１及びＣ２を得る処理を行う画像処理部１３２は、カメラ１１２によって検出された表面立体形状を、数値座標として数値化する数値化手段であり、本発明における「数値化手段」に対応している。
【００３２】
次に、図４中のステップＳ１０４においては、記憶手段１５０（記憶部１５２）に予め記憶されている部位特徴情報を読み出す処理を行う。ここで、本実施の形態における部位特徴情報が図８に示される。
図８に示すように、人体の各部位は、その表面立体形状を車両シート上下方向及び車両シート前後方向に平行に走査した場合、当該形状に関し各々特徴を有する。すなわち、頭部は、大まかにいえば球体であるため、その表面立体形状を車両シート上下方向に平行に走査した場合、及び車両シート前後方向に平行に走査した場合のいずれも凸形状として検出される。首は、その表面立体形状を車両シート上下方向に平行に走査した場合には凹形状として検出され、車両シート前後方向に平行に走査した場合には凸形状として検出される。肩は、その表面立体形状を車両シート上下方向に平行に走査した場合には傾斜状として検出され、車両シート前後方向に平行に走査した場合には凸形状として検出される。上腕は、その表面立体形状を車両シート前後方向に平行に走査した場合に凸形状として検出され、前腕は、その表面立体形状を車両シート上下方向に平行に走査した場合に凸状として検出される。腰は、車両シートの座面（シートクッション）上の最後部エッジから前方へ一定距離であることを利用して検出される。大腿は、その表面立体形状を車両シート上下方向に平行に走査した場合に凸状として検出され、下腿は、その表面立体形状を車両シート前後方向に平行に走査した場合に凸形状として検出される。膝は、大腿と下腿とが交わる交点であることを利用して検出される。
【００３３】
次に、図４中のステップＳ１０５においては、図８に示す上記部位特徴情報に基づいて、運転者Ｃの所定部位を検出する。この検出処理は、図１中の演算手段１７０の部位検出部１７２によって実行される。具体的には、図７に示す分割処理画像Ｃ２に対し、図８に示す各部位の部位特徴情報をあてはめる（関連付ける）ことによって、運転者Ｃの各部位を検出することが可能となる。例えば、図７において、図８中の頭部の特徴情報を有する部位が、運転者Ｃの頭部として検出（特定）されることとなる。かくして、本実施の形態における運転者Ｃの各部位の検出結果が図９に示される。図９において記号Ａ〜Ｈが付された各部位は、図８中のＡ〜Ｈの各部位に対応している。例えば、図９において記号Ａが付された部位は、運転者Ｃの頭部として検出される。
【００３４】
なお、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５における、運転者Ｃの所定部位の検出は、カメラ１１２を介して撮影された画像が人であることを条件にして、実行されるように構成することができる。具体的には、図７に示すような分割処理画像Ｃ１が、人以外の物体やチャイルドシートを示すような画像であると判定した場合には、ステップＳ１０４以降の処理を中止して、体格判別処理を終了するように構成することができる。
【００３５】
次に、図４中のステップＳ１０６においては、ステップＳ１０５において検出した各部位の位置関係から、運転者Ｃの体格を判別する。この判別処理は、図１中の演算手段１７０の体格検出部１７４によって実行される。具体的には、各部位の三次元的な位置情報を用いて所定の部位間距離を演算し、その演算結果から運転者Ｃの体格を判別（推定）する。例えば、肩の三次元座標を（ａ，ｂ，ｃ）とし、腰の三次元座標を（ｄ，ｅ，ｆ）とした場合、肩と腰との間の部位間距離Ｌは、Ｌ＝（（ｄ−ａ）２＋（ｅ−ｂ）２＋（ｆ−ｃ）２）０．５となる。このような演算方法を用いて、頭部〜首〜肩〜腰〜膝の部位間距離を求める。これらの部位間距離と体格との相関を予め記憶させておけば、当該部位間距離の大小などによって運転者Ｃの体格を判別することができる。この場合の部位間距離は、２箇所の部位の間を直線的に結ぶ線の長さであってもよいし、或いは３箇所以上の部位を連続的に結ぶ線の長さであってもよい。このように、本実施の形態においては、運転者Ｃの所定の部位間距離の検出結果を用いて、運転者Ｃの体格を簡便に検出することができるようになっている。
【００３６】
或いは、肩幅や座高のように体格に関して相関性が確認されている場合には、両方の肩関節（肩甲骨と上腕骨とによって構成される関節）の位置に基づいて、肩幅や座高を求め、これによって運転者Ｃの体格を判別することも可能である。
特に、肩幅は、人体の種々の部位間距離の中でも、とりわけ体格に関して相関性が高く、肩幅から体格を導出することによって、運転者Ｃの体格判別精度が向上することとなる。なお、車両乗員の肩の位置を規定する肩関節は、肩部における変曲点となるが、人により偏りがある。従って、この肩関節の位置を検出するに際しては、首の付け根から上腕に至る領域の複数の箇所を経時的に検出するのが好ましい。
また、本実施の形態では、カメラ１１２を介して三次元立体画像を検出する構成であるため、二次元画像を検出する構成のように画像の奥行きが考慮されないという問題を解消することができ、例えば前のめりに前傾した状態にある運転者Ｃの座高を検出する場合であっても、高い検出精度を確保することが可能となる。
【００３７】
体格検出部１７４によって導出された、運転者Ｃのこの体格判別結果は、ステップＳ１０７において記憶手段１５０（記憶部１５２）記憶される（格納される）こととなる。この体格判別結果がＥＣＵ２００に記憶されるように構成してもよい。
【００３８】
ステップＳ１０７において記憶された体格判別情報は、図３中のステップＳ１１０において作動装置２１０の作動条件が成立した場合に、ステップＳ１２０によって図１中の記憶手段１５０（記憶部１５２）から読み出される。そして、図３中のステップＳ１３０において、ＥＣＵ２００から作動装置２１０に対し駆動制御信号の出力がなされる。
作動装置２１０がエアバッグやシートベルトにより乗員を拘束するべく作動する乗員拘束装置である場合には、車両衝突の発生や予知の検出によって作動条件が成立し、作動装置２１０に対し出力する駆動制御信号を体格判別結果に応じて可変とする。例えば、車両乗員の体格の大小に応じてエアバッグの展開膨張力を変えるような制御が可能となる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、図４中の「体格判別処理」にかえて、或いは加えて、運転者Ｃの姿勢を判別する処理を行うことができる。すなわち、本発明では、制御手段１２０が運転者Ｃの体格を判別する処理と、運転者Ｃの姿勢を判別する処理の少なくとも一方を行う構成を採用することができる。
【００４０】
ここで、図１０には、本実施の形態における「姿勢判別処理」のフローチャートが示される。この「姿勢判別処理」は、本実施の形態において、図１中の車両乗員検出システム１００の制御手段１２０によって実行される。この場合の制御手段１２０が、本発明における「車両乗員が車両乗員シート上に正規状態の姿勢で着座しているか否かを判別する処理を行う処理手段」に相当する。
【００４１】
図１０に示すステップＳ２０１〜Ｓ２０５は、図４中のステップＳ１０１〜Ｓ１０５と同様の処理によって遂行される。
図１０中のステップＳ２０６においては、ステップＳ２０５において検出した１または複数の所定部位の位置から、運転者Ｃの姿勢を判別する。具体的には、運転者Ｃが運転者シート１２上に正規状態の姿勢で着座しているか否かを判別する。ここでいう「正規状態」とは、運転者シート１２上における正規位置（標準的な着座位置）において、運転者Ｃの背中がシートバックに密着し、且つ車両乗員の頭部がヘッドレストの前面部分に近接した状態とされる。この正規位置を外れた領域は、運転者Ｃについての正規外位置、いわゆるＯＯＰ（アウト  オブ  ポジション）と称呼される。例えば、運転者Ｃの頭部の位置を検出した結果、当該頭部が予め記憶された標準的な領域内にある場合には、運転者Ｃが運転者シート１２上に正規状態の姿勢で着座していると判定され、当該頭部が予め記憶された標準的な領域外にある場合には、運転者Ｃが運転者シート１２上に正規状態の姿勢では着座していない、典型的には前のめりに前傾して着座していると判定される。所定部位としては、運転者Ｃの頭部以外に、首、肩、上腕、前腕、腰、大腿、下腿、膝、胸部などを選定することもできる。このように、本実施の形態においては、運転者Ｃの所定部位の位置の検出結果を用いて、運転者Ｃの姿勢を簡便に検出することができるようになっている。
そして、運転者Ｃのこの姿勢判別結果は、ステップＳ２０７において記憶手段１５０（記憶部１５２）記憶される（格納される）こととなる。この姿勢格判別結果がＥＣＵ２００に記憶されるように構成してもよい。
【００４２】
ステップＳ２０７において記憶された姿勢判別情報は、図３中のステップＳ１１０において作動装置２１０の作動条件が成立した場合に、記憶手段１５０（記憶部１５２）から読み出され、ＥＣＵ２００から作動装置２１０に対し駆動制御信号の出力がなされる。
作動装置２１０がエアバッグやシートベルトにより乗員を拘束するべく作動する乗員拘束装置である場合には、車両衝突の発生や予知の検出によって作動条件が成立し、作動装置２１０に対し出力する駆動制御信号を姿勢判別結果に応じて可変とする。例えば、車両乗員の頭部がエアバッグ付近にある姿勢のときには、頭部とエアバッグとの干渉を極力抑えるように、当該エアバッグの展開膨張力を落としたり、或いは展開自体を無くすように制御することが可能となる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態の車両乗員検出システム１００によれば、図４中の「体格判別処理」や図１０中の「姿勢判別処理」を実行することによって、運転者シート１２上の運転者Ｃに関する情報として、当該運転者Ｃの体格や姿勢を簡便且つ精度良く検出することが可能となる。特に、カメラ１１２を介して三次元立体画像を検出する構成によって、背景と運転者Ｃとの色の差や、肌と服との色の差が少ないような場合、前のめりに前傾した状態にある運転者Ｃの座高を検出する場合、前のめりに前傾した状態にある運転者Ｃの頭部の位置を検出する場合等であっても、二次元画像を検出する構成に比して、高い検出精度を確保することが可能となる。また、人体の肩幅は、種々の部位間距離のうち、とりわけ体格との相関性の高い部位間距離として用いられるため、肩幅から体格を導出することによって、運転者Ｃの体格検出精度向上を図ることが可能となる。
また、本実施の形態によれば、車両乗員検出システム１００における検出結果に応じた適正な態様で、作動装置２１０を駆動制御することで、作動装置２１０のきめ細かい制御が可能となる。
また、本実施の形態によれば、運転者シート１２上の運転者Ｃの体格や姿勢に関する情報を、簡便且つ精度良く検出することが可能な車両乗員検出システム１００を搭載する車両が提供される。
【００４４】
（他の実施の形態）
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【００４５】
また、上記実施の形態では、運転者シート１２上の運転者Ｃをカメラ１１２の検出対象とする場合について記載したが、本発明では、運転者のみならず、助手シート上や後部シート上の車両乗員をカメラ１１２の検出対象とすることもできる。この際、カメラ１１２は、必要に応じて自動車の車両前方のインパネ、ピラー、ドア、ガラス、シート等、各種の車体構成部分に適宜設置される。
【００４６】
また、上記実施の形態では、自動車に装着される車両乗員検出システム１００の構成について記載したが、自動車をはじめ、航空機、船舶、バス、電車等の各種の車両に装着される車両乗員検出システムの構成に対し本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施の形態に係る車両搭載用の車両乗員検出システム１００のシステム構成を示す図である。
【図２】本実施の形態のカメラ１１２側から車内を視た様子を示す斜視図である。
【図３】本実施の形態の作動装置２００を制御するための「作動装置制御処理」のフローチャートである。
【図４】本実施の形態における「体格判別処理」のフローチャートである。
【図５】本実施の形態における画素の分割態様を示す図である。
【図６】本実施の形態における分割処理画像Ｃ１を示す図である。
【図７】本実施の形態における分割処理画像Ｃ２を示す図である。
【図８】本実施の形態における部位特徴情報を示す図である。
【図９】本実施の形態における運転者Ｃの各部位の検出結果を示す図である。
【図１０】本実施の形態における「姿勢判別処理」のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１０…Ａピラー
１２…運転者シート
２２…助手シート
１００…車両乗員検出システム
１１０…撮影手段
１１２…カメラ
１２０…制御手段
１３０…数値化手段
１３２…画像処理部
１５０…記憶手段
１５２…記憶部
１７０…演算手段（ＭＰＵ）
１７２…部位検出部
１７４…体格検出部
１９０…入出力手段
２００…ＥＣＵ
２１０…作動装置
【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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