(57)【要約】【課題】簡単な構成で、受光装置の位置のばらつきによって発生する物体位置の検出誤差を修正できる物体位置検出装置を提供する。【解決手段】車両室内に位置基準点ＲＰを設置して、物体位置検出装置１００は、カメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌの位置が移動したとき、カメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌが移動しないときの位置基準点ＲＰの影像面ＳＲおよびＳＬにおける二次元座標ｘｐ２およびｘｐ１に対する、カメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌが移動したときの位置基準点ＲＰの影像面ＳＲおよびＳＬにおける二次元座標ｘｐ２’およびｘｐ１’の変位量ｘｐ２’−ｘｐ２およびｘｐ１’−ｘｐ１を算出する。変位量ｘｐ２’−ｘｐ２およびｘｐ１’−ｘｐ１に基いて、カメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌの移動量ΔｄＲおよびΔｄＬを算出し、カメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌの移動量ΔｄＲおよびΔｄＬに基づいて乗員頭部の位置Ｍを修正する。【選択図】　図１
2004069607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに所定距離隔てて設置され、入力される光によって、それぞれ右画像データおよび左画像データを形成する右受光装置および左受光装置、ならびに
前記右画像データおよび前記左画像データに基づいて形成された右平面画像および左平面画像を用いて物体位置を算出する位置算出装置を備えた物体位置検出装置において、
更に、前記右受光装置あるいは前記左受光装置の位置のばらつきによって発生する物体位置の検出誤差を修正するための位置基準点を設けたことを特徴とする物体位置検出装置。
【請求項２】
前記位置算出装置は、前記右受光装置あるいは前記左受光装置の位置が移動した場合、前記右受光装置あるいは前記左受光装置の位置が移動しないときの前記位置基準点の前記右平面画像あるいは前記左平面画像に対する、前記右受光装置あるいは前記左受光装置の位置が移動したときの前記位置基準点の前記右平面画像あるいは前記左平面画像の変位量に基いて物体位置を算出することを特徴とする請求項１記載の物体位置検出装置。
【請求項３】
更に、前記右受光装置および前記左受光装置をそれぞれ移動させる駆動装置を備えるとともに、前記位置算出装置は、前記右受光装置あるいは前記左受光装置の位置が移動しないときの前記位置基準点の前記右平面画像あるいは前記左平面画像に対する、前記右受光装置あるいは前記左受光装置の位置が移動したときの前記位置基準点の前記右平面画像あるいは前記左平面画像の変位量に基いて前記右受光装置あるいは前記左受光装置の移動量を算出し、前記駆動装置によって前記右受光装置あるいは前記左受光装置を前記移動量だけ戻すことを特徴とする請求項１記載の物体位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定間隔離れた左右一対の受光装置を設置し、これらに入力される光に基いて形成された画像データを利用して、物体位置を検出する物体位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
左右一対の受光装置に入力される光に基いて形成された画像データによる視差を利用した物体位置検出装置に関する従来技術としては数々のものがある。しかしながら、これらには、受光装置の位置のばらつきによって発生する物体位置の検出誤差を修正する方法について開示されたものはなかった。
【０００３】
受光装置の位置のばらつきを発生させる要因としては、製造上の取付位置のばらつき、あるいは物体位置検出装置を車両等に搭載した場合、車両の走行による振動に起因するがたつきや移動が考えられる。左右一対の受光装置によって形成された画像データを利用した物体位置検出装置は、多くの場合、正確な物体位置の検出のために精度のよい画像データを必要とされる。したがって、受光装置の位置のばらつきによって発生する、物体位置の検出誤差を修正できる物体位置検出装置が待望されていた。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は、簡単な構成で、受光装置の位置のばらつきによって発生する物体位置の検出誤差を修正できる物体位置検出装置を提供することを目的とする。本発明においては、互いに所定距離隔てて設置され、入力される光によって、それぞれ右画像データおよび左画像データを形成する右受光装置および左受光装置、ならびに前記右画像データおよび前記左画像データに基づいて形成された右平面画像および左平面画像を用いて物体位置を算出する位置算出装置を備えた物体位置検出装置において、更に、前記右受光装置あるいは前記左受光装置の位置のばらつきによって発生する物体位置の検出誤差を修正するための位置基準点を設けたことを特徴とする物体位置検出装置とした。
【０００５】
この本発明の構成によれば、物体位置の検出誤差を修正するための位置基準点を設けたことにより、簡単な構成で、受光装置の位置のばらつきによって発生する物体位置の検出誤差を修正することのできる物体位置検出装置とすることができる。
【０００６】
また、本発明の第１の詳細な構成においては、前記位置算出装置は、前記右受光装置あるいは前記左受光装置の位置が移動した場合、前記右受光装置あるいは前記左受光装置の位置が移動しないときの前記位置基準点の前記右平面画像あるいは前記左平面画像に対する、前記右受光装置あるいは前記左受光装置の位置が移動したときの前記位置基準点の前記右平面画像あるいは前記左平面画像の変位量に基いて物体位置を算出することを特徴とする本発明記載の物体位置検出装置とした。
【０００７】
この本発明の第１の詳細な構成によれば、位置算出装置が、位置基準点の右平面画像あるいは左平面画像に関する変位量に基いて物体位置を算出することにより、特別な装置を使わずに、演算のみによって受光装置の位置のばらつきによって発生する物体位置の検出誤差を修正することのできる物体位置検出装置とすることができる。
【０００８】
また、本発明の第２の詳細な構成においては、更に、前記右受光装置および前記左受光装置をそれぞれ移動させる駆動装置を備えるとともに、前記位置算出装置は、前記右受光装置あるいは前記左受光装置の位置が移動しないときの前記位置基準点の前記右平面画像あるいは前記左平面画像に対する、前記右受光装置あるいは前記左受光装置の位置が移動したときの前記位置基準点の前記右平面画像あるいは前記左平面画像の変位量に基いて前記右受光装置あるいは前記左受光装置の移動量を算出し、前記駆動装置によって前記右受光装置あるいは前記左受光装置を前記移動量だけ戻すことを特徴とする本発明記載の物体位置検出装置とした。
【０００９】
この本発明の第２の詳細な構成によれば、駆動装置によって右受光装置あるいは左受光装置を移動量だけ戻すことにより、受光装置を正規の位置に移動させることができ、それ以降、算出される物体位置の修正を行う必要のない物体位置検出装置とすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態による物体位置検出装置１００（図２）を車両室内に設置（図１においてカメラ１０Ｒおよび位置基準点ＲＰのみ示す）したところを表している。物体位置検出装置１００は、車両室内の乗員の頭部位置を検出するためのもので、例えばエアバッグ装置の作動制御に使用される。
【００１１】
位置基準点ＲＰは、車両の後方ピラーの車室側に設置され、カメラ１０Ｒおよび１０Ｌからの視認性を向上させるため、ライト、蛍光体あるいは反射鏡等で構成されている。上述した実施例では、位置基準点ＲＰは物体位置検出装置１００の検出した物体位置の補正のために特別に設けているが、車室内の既存の装備を位置基準点ＲＰに適用してもよい。例えば、車両のルーフ下側に設置されたルームランプＲＬあるいは車室前方上方に設置されたフロントマップランプＦＬを利用することが考えられる。また、位置基準点ＲＰは検出される物体位置の誤差を補正する精度を向上させるために、できるだけ小さくすることが望ましい。
【００１２】
図２は、同じく本発明の第１の実施の形態による物体位置検出装置１００のブロック図である。図において、破線は光の進路を示し、実線の矢印は電気信号の進路を示す。図２において、それぞれ本発明の右受光装置および左受光装置に該当するカメラ（Ｒ）１０Ｒおよびカメラ（Ｌ）１０Ｌは、互いに所定距離隔てて設置されており、カメラ（Ｒ）１０Ｒはレンズ（Ｒ）１１Ｒおよび撮像デバイス（Ｒ）１２Ｒを備え、同様にカメラ（Ｌ）１０Ｌもレンズ（Ｌ）１１Ｌおよび撮像デバイス（Ｌ）１２Ｌを備えている。
【００１３】
カメラ（Ｒ）１０Ｒおよびカメラ（Ｌ）１０Ｌは、互いに視差を生じるのに十分な距離だけ互いに離れて、ともに車両室内前方のウインドウガラスの上方に取付けられ（図１に示す）、車両室内の運転席乗員あるいは助手席乗員に向けられ、シートを車両後方に最も後退させたときのシート上の乗員からエアバッグ近傍までを撮影できるだけの画角を有し、更に、夜間でも撮影可能なように、図示しない近赤外線光源を備えている。
【００１４】
撮像デバイス（Ｒ）１２Ｒおよび撮像デバイス（Ｌ）１２Ｌには、レンズ（Ｒ）１１Ｒおよびレンズ（Ｌ）１１Ｌからの光がそれぞれ入力される。撮像デバイス（Ｒ）１２Ｒおよび撮像デバイス（Ｌ）１２Ｌは、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳによって構成され、入力された光をその光量に応じた電荷に基づく電気信号に変換する機能を備え、レンズ（Ｒ）１１Ｒに入力された光に応じた右画像データである右電気信号ＡＲ、およびレンズ（Ｌ）１１Ｌに入力された光に応じた左画像データである左電気信号ＡＬを形成する。
【００１５】
撮像デバイス（Ｒ）１２Ｒおよび撮像デバイス（Ｌ）１２Ｌには、それぞれＡＤ変換器（Ｒ）２０ＲおよびＡＤ変換器（Ｌ）２０Ｌが接続されており、撮像デバイス（Ｒ）１２Ｒおよび撮像デバイス（Ｌ）１２Ｌよって形成されたアナログ電気信号ＡＲおよびＡＬを、デジタル電気信号ＤＲおよびＤＬに変換する。ＡＤ変換器（Ｒ）２０ＲおよびＡＤ変換器（Ｌ）２０Ｌによる電気信号のデジタル化は、まず、撮像デバイス（Ｒ）１２Ｒおよび撮像デバイス（Ｌ）１２Ｌから入力されたアナログ電気信号ＡＲおよびＡＬによる画像を、微細な画素に区分（標本化）し、各々の画素の輝度値を所定の階調（例えば階調数を８ｂｉｔ（２５６）とする）に割り当てる（量子化する）ことによって行われる。
【００１６】
また、ＡＤ変換器（Ｒ）２０ＲおよびＡＤ変換器（Ｌ）２０Ｌには、その後段にそれぞれ第１メモリ（Ｒ）３０Ｒおよび第１メモリ（Ｌ）３０Ｌが接続されている。撮像デバイス（Ｒ）１２Ｒがレンズ（Ｒ）１１Ｒからの光に基づいて形成した右電気信号ＡＲは、ＡＤ変換器（Ｒ）２０Ｒによってデジタル右電気信号ＤＲとなり第１メモリ（Ｒ）３０Ｒに格納され、また、撮像デバイス（Ｌ）１２Ｌによってレンズ（Ｌ）１１Ｌからの光に基づいて形成した左電気信号ＡＬは、ＡＤ変換器（Ｌ）２０Ｌによってデジタル左電気信号ＤＬとなり第１メモリ（Ｌ）３０Ｌに格納される。
【００１７】
それぞれ第１メモリ（Ｒ）３０Ｒおよび第１メモリ（Ｌ）３０Ｌに接続された信号処理回路（Ｒ）４０Ｒおよび信号処理回路（Ｌ）４０Ｌは、電気信号から乗員の頭部を抽出することを容易にするために、抽出前に信号処理をするためのものである。信号処理回路（Ｒ）４０Ｒおよび信号処理回路（Ｌ）４０Ｌは、それぞれ図示しないフィルター回路、２値化回路およびエッジ抽出回路によって構成されている。
【００１８】
フィルター回路は、電気信号中の高周波ノイズを取去るためのもので、主に低周波数の信号のみを通過させるものである。２値化回路は、乗員の頭部を抽出する際に演算の高速処理を可能にするために、ＡＤ変換器（Ｒ）２０ＲおよびＡＤ変換器（Ｌ）２０Ｌによって量子化された電気信号に対し、その階調数をある閾値と比較することによって０と１のみにて構成される信号に変換する。また、エッジ抽出回路は主に微分回路によって構成され、信号中で急激な変化をしている点を見つけ出し、画像中で乗員の周辺（エッジ）部を特定する。
【００１９】
信号処理回路（Ｒ）４０Ｒおよび信号処理回路（Ｌ）４０Ｌの後段に接続された二次元座標抽出回路（Ｒ）５０Ｒおよび二次元座標抽出回路（Ｌ）５０Ｌは、それぞれ事前に処理された信号処理回路（Ｒ）４０Ｒおよび信号処理回路（Ｌ）４０Ｌからの電気信号に基いて、二次元座標面上であるＸＹ座標面（後述する）上に車両室内の装備および乗員の頭部の位置を抽出して、それぞれ、本発明の右平面画像に該当する右二次元座標データＭＲおよび本発明の左平面画像に該当する左二次元座標データＭＬを作成する。
【００２０】
更に、二次元座標抽出回路（Ｒ）５０Ｒおよび二次元座標抽出回路（Ｌ）５０Ｌには、マイクロプロセッサによって構成された位置算出装置９０が接続されており、カメラ（Ｒ）１０Ｒおよびカメラ（Ｌ）１０Ｌが正規の位置にある（移動していない）ときは、二次元座標抽出回路（Ｒ）５０Ｒおよび二次元座標抽出回路（Ｌ）５０Ｌによって作成された右二次元座標データＭＲおよび左二次元座標データＭＬに基いて、位置算出装置９０が実際の三次元座標（ＸＹＺ座標）上の乗員の頭部の位置Ｍを、三角測量法の原理に基づいて算出する。
【００２１】
一方、二次元座標抽出回路（Ｒ）５０Ｒおよび二次元座標抽出回路（Ｌ）５０Ｌには、それぞれ変位量算出回路（Ｒ）６０Ｒおよび変位量算出回路（Ｌ）６０Ｌが接続されており、更に、変位量算出回路（Ｒ）６０Ｒおよび変位量算出回路（Ｌ）６０Ｌには、各々、ＲＯＭ（Ｒ）７０ＲおよびＲＯＭ（Ｌ）７０Ｌが接続されている。
【００２２】
変位量算出回路（Ｒ）６０Ｒおよび変位量算出回路（Ｌ）６０Ｌは、二次元座標抽出回路（Ｒ）５０Ｒおよび二次元座標抽出回路（Ｌ）５０Ｌによって作成された右二次元座標データＭＲおよび左二次元座標データＭＬ中の位置基準点ＲＰに関するｘ座標データｘｐ２’、ｘｐ１’を用いて、カメラ（Ｒ）１０Ｒおよびカメラ（Ｌ）１０Ｌが正規の位置にある（移動していない）ときの、ＲＯＭ（Ｒ）７０ＲおよびＲＯＭ（Ｌ）７０Ｌに保存されている位置基準点ＲＰの二次元ｘ座標値ｘｐ２、ｘｐ１に対する座標値差（変位量）ｘｐ２’−ｘｐ２、ｘｐ１’−ｘｐ１を算出する。
【００２３】
変位量算出回路（Ｒ）６０Ｒおよび変位量算出回路（Ｌ）６０Ｌには、それぞれ第２メモリ（Ｒ）８０Ｒおよび第２メモリ（Ｌ）８０Ｌが接続されており、変位量算出回路（Ｒ）６０Ｒおよび変位量算出回路（Ｌ）６０Ｌによって算出された変位量ｘｐ２’−ｘｐ２、ｘｐ１’−ｘｐ１が保存される。
【００２４】
更に、第２メモリ（Ｒ）８０Ｒおよび第２メモリ（Ｌ）８０Ｌは、それぞれ上述した位置算出装置９０に接続されており、位置算出装置９０は第２メモリ（Ｒ）８０Ｒおよび第２メモリ（Ｌ）８０Ｌから入力された変位量ｘｐ２’−ｘｐ２、ｘｐ１’−ｘｐ１に基づいて、｜ｘｐ２’−ｘｐ２｜が所定値ｄ０以上である、あるいは｜ｘｐ１’−ｘｐ１｜が所定値ｄ０以上であるときに、カメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌが正規の位置から移動していると判断し、三次元座標上の乗員の頭部の位置Ｍを、各座標換算に基づいて算出する。この方法については後述する。
【００２５】
次に、図３を用いて、カメラ（Ｒ）１０Ｒおよびカメラ（Ｌ）１０Ｌが正規の位置にあるときの、上述した位置算出装置９０による三角測量法を用いた三次元座標上の乗員頭部の位置Ｍの算出方法について説明する。図３において、三次元座標の原点Ｏに中心を置くように設置されたレンズ（Ｌ）１１Ｌと、そのレンズ中心がレンズ（Ｌ）１１Ｌの中心から距離Ｌだけ離れて設置されたレンズ（Ｒ）１１Ｒがある。
【００２６】
図３上、右方向（レンズ（Ｌ）１１Ｌの中心からレンズ（Ｒ）１１Ｒの中心へと延ばした直線方向）をＸ軸方向、上方向をＺ軸方向、Ｘ軸およびＺ軸に垂直であり紙面の手前方向をＹ軸方向としている。三次元座標Ｔ（ｘ０，ｙ０，ｚ０）にある対象物体からの光が、レンズ（Ｒ）１１Ｒおよびレンズ（Ｌ）１１Ｌをそれぞれ通過して、各々の影像面ＳＲおよびＳＬ（ＸＹ座標面）上の点ｔ２（ｘ２，ｙ２）、ｔ１（ｘ１，ｙ１）で観測されたとすると、ｘ０、ｙ０、ｚ０はそれぞれ、三角測量法の原理から、以下の（１）〜（３）式で表される。
【００２７】
【数１】
ｘ０＝ｘ１・Ｌ／（ｘ２−ｘ１）　　　　　　　　　　　　…（１）
【００２８】
【数２】
ｙ０＝ｙ１・Ｌ／（ｘ２−ｘ１）　　　　　　　　　　　　…（２）
【００２９】
【数３】
ｚ０＝ｆ・Ｌ／（ｘ２−ｘ１）　　　　　　　　　　　　　…（３）
【００３０】
尚、（３）式において、ｆはレンズＰＬおよびＰＲの中心と影像面ＳＲおよびＳＬとの間の距離を表す。また、ここで、ｘ２およびｙ２は、上述した右二次元座標データＭＲに該当し、ｘ１およびｙ１は、左二次元座標データＭＬに該当し、ｘ０、ｙ０およびｚ０は頭部位置算出データＭに該当する。
【００３１】
次に、図４および図５を用いて、カメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌが正規の位置から移動しているときの、各座標換算による三次元座標上の乗員頭部の位置Ｍの算出方法について説明する。図３と同様に、図４においても、その正規の位置にあるとき、三次元座標の原点Ｏに中心を置くように設置されたレンズ（Ｌ）１１Ｌと、そのレンズ中心がレンズ（Ｌ）１１Ｌの中心から距離Ｌだけ離れて設置されたレンズ（Ｒ）１１Ｒがあり、レンズ（Ｌ）１１Ｌの中心からレンズ（Ｒ）１１Ｒの中心へと延ばした直線方向をＸ軸方向、上方向をＺ軸方向、Ｘ軸およびＺ軸に垂直であり紙面の手前方向をＹ軸方向としている。レンズ（Ｒ）１１Ｒおよびレンズ（Ｌ）１１Ｌと影像面ＳＲおよびＳＬとの距離はｆに設定されている。
【００３２】
三次元空間において、位置基準点ＲＰが座標（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）の点Ｐにあり、レンズ（Ｒ）１１Ｒおよびレンズ（Ｌ）１１Ｌを介して影像面ＳＲおよびＳＬにて観測された位置基準点ＲＰの二次元座標上の点を、それぞれＰ２（ｘｐ２，ｙｐ２）およびＰ１（ｘｐ１，ｙｐ１）とする。例えば、車両の振動等によって、カメラ（Ｒ）１０Ｒ（レンズ（Ｒ）１１Ｒ）がｘ軸に平行で、且つ図４において右方向にΔｄＲ移動し、カメラ（Ｌ）１０Ｌ（レンズ（Ｌ）１１Ｌ）がｘ軸に平行で、且つ図４において左方向にΔｄＬ移動したとし、移動後の影像面ＳＲおよびＳＬにて観測された位置基準点ＲＰの二次元座標上の点を、それぞれＰ２’（ｘｐ２’，ｙｐ２’）およびＰ１’（ｘｐ１’，ｙｐ１’）とする。尚、図４において、ＣＲ、ＣＲ’ＣＬおよびＣＬ’は、レンズ（Ｒ）１１Ｒおよびレンズ（Ｌ）１１Ｌの、それぞれ移動前後のレンズ中心位置を表している。
【００３３】
このとき、レンズ（Ｒ）１１Ｒおよびレンズ（Ｌ）１１Ｌの移動にともなう位置基準点ＲＰのｘ軸方向の二次元座標の変位量を、それぞれ｜ｘｐ２’−ｘｐ２｜＝ΔｄｐＲおよび｜ｘｐ１’−ｘｐ１｜＝ΔｄｐＬとすると、
【００３４】
【数４】
ΔｄＲ・（ｚｐ＋ｆ）＝ΔｄｐＲ・ｚｐ　　　　　　　　　…（４）
【００３５】
【数５】
ΔｄＬ・（ｚｐ＋ｆ）＝ΔｄｐＬ・ｚｐ　　　　　　　　　…（５）
【００３６】
の関係が成立するため、結局、レンズ（Ｒ）１１Ｒおよびレンズ（Ｌ）１１Ｌの移動量ΔｄＲおよびΔｄＬは、それぞれ、レンズ（Ｒ）１１Ｒおよびレンズ（Ｌ）１１Ｌの移動前後の位置基準点ＲＰのｘ軸方向の二次元座標ｘｐ１、ｘｐ１’、ｘｐ２およびｘｐ２’を用いて、
【００３７】
【数６】
ΔｄＲ＝｜ｘｐ２’−ｘｐ２｜・ｚｐ／（ｚｐ＋ｆ）　　…（６）
【００３８】
【数７】
ΔｄＬ＝｜ｘｐ１’−ｘｐ１｜・ｚｐ／（ｚｐ＋ｆ）　　…（７）
【００３９】
と表される。また一方、同じ三次元空間において、乗員の頭部が座標（ｘ０，ｙ０，ｚ０）の点Ｔにあり、レンズ（Ｒ）１１Ｒおよびレンズ（Ｌ）１１Ｌを介して影像面ＳＲおよびＳＬにて観測された乗員頭部の二次元座標上の点を、それぞれｔ２（ｘ２，ｙ２）およびｔ１（ｘ１，ｙ１）とする。上述したようにレンズ（Ｒ）１１Ｒおよびレンズ（Ｌ）１１Ｌが移動し、移動後の影像面ＳＲおよびＳＬにて観測された乗員頭部の二次元座標上の点を、それぞれｔ２’（ｘ２’，ｙ２’）およびｔ１’（ｘ１’，ｙ１’）とする。
【００４０】
ここで、図４に示した三次元空間をＸＺ平面に投影した二次元座標を考えると、影像面ＳＲおよびＳＬにて観測された点Ｐの二次元座標上の点Ｐ２’およびＰ１’がＸＺ座標面に投影されたときの座標は、それぞれ（ｘｐ２’，−ｆ）および（ｘｐ１’，−ｆ）と特定され、また、レンズ（Ｒ）１１Ｒおよびレンズ（Ｌ）１１Ｌの中心点の位置ＣＲ’およびＣＬ’の座標も、それぞれ（Ｌ＋ΔｄＲ，０）および（−ΔｄＬ，０）と特定される。
【００４１】
したがって、ＸＺ座標面上に、（ｘｐ２’，−ｆ）と（Ｌ＋ΔｄＲ，０）を通る直線ｚ＝γｘ＋δおよび（ｘｐ１’，−ｆ）と（−ΔｄＬ，０）を通る直線ｚ＝αｘ＋βを想定すれば、この２直線の交点によって、乗員頭部の点Ｔにおけるｘ座標およびｚ座標が特定される。すなわち、上述した２直線ｚ＝γｘ＋δおよびｚ＝αｘ＋βについての連立方程式を解くことによって、ｘ０およびｚ０が求まる。
【００４２】
ここで、ｚ＝γｘ＋δおよびｚ＝αｘ＋βの２式を連立させて、実際にｘ０およびｚ０を求めると、
【００４３】
【数８】
ｘ０＝（δ−β）／（α−γ）　　　　　　　　　　　　　…（８）
【００４４】
【数９】
ｚ０＝（αδ−γβ）／（α−γ）　　　　　　　　　　　…（９）
【００４５】
となる。また、ｚ＝γｘ＋δおよびｚ＝αｘ＋βの２式は、それぞれ（ｘｐ２’，−ｆ）と（Ｌ＋ΔｄＲ，０）および（ｘｐ１’，−ｆ）と（−ΔｄＬ，０）を満足するため、これらの値を代入して、α、β、γおよびδを求めると、
【００４６】
【数１０】
α＝−ｆ／（ｘ１’＋ΔｄＬ）　　　　　　　　　　　　　…（１０）
【００４７】
【数１１】
β＝−ｆ・ΔｄＬ／（ｘ１’＋ΔｄＬ）　　　　　　　　　…（１１）
【００４８】
【数１２】
γ＝ｆ／（Ｌ＋ΔｄＲ−ｘ２’）　　　　　　　　　　　　…（１２）
【００４９】
【数１３】
δ＝−ｆ・（Ｌ＋ｄＲ）／（Ｌ＋ΔｄＲ−ｘ２’）　　　　　…（１３）
【００５０】
となり、（１０）〜（１３）式を（８）式および（９）式に代入した後、更に、（６）式および（７）式を代入すれば、ｘ０およびｚ０はＬ、ｆ、ｘｐ２、ｘｐ１、ｘｐ２’、ｘｐ１’、ｚｐ、ｘ２’およびｘ１’のみで求められる。
【００５１】
次に、図５を用いて乗員頭部の点Ｔにおけるｙ座標ｙ０の求め方について説明する。図５は、図４に示した三次元空間をｘ軸に平行な方向から見た図であり、すなわち、図上左方向をｚ軸方向、上方向をｙ軸方向、ｙ軸およびＺ軸に垂直であり紙面方向をｘ軸方向としている。カメラ（Ｒ）１０Ｒおよびカメラ（Ｌ）１０Ｌの移動後に、影像面ＳＲおよびＳＬにて観測された乗員頭部の点Ｔに関しての二次元座標はｙ１’あるいはｙ２’であるため、
【００５２】
【数１４】
ｙ０＝−ｙ１’・ｚ０／ｆ　　　　　　　　　　　　　　　…（１４）
【００５３】
あるいは
【００５４】
【数１５】
ｙ０＝−ｙ２’・ｚ０／ｆ　　　　　　　　　　　　　　　…（１５）
【００５５】
の関係が成立し、すでに求められたｚ０の値を用いて、ｙ０の値は容易に求まり、ｙ０はＬ、ｆ、ｘｐ２、ｘｐ１、ｘｐ２’、ｘｐ１’、ｚｐ、ｘ２’、ｘ１’およびｙ２’あるいはｙ１’のみで求められる。
【００５６】
次に、図６を用いて、本発明の第１の実施の形態による物体位置検出装置１００の作動制御方法について説明する。ＡＤ変換器（Ｒ）２０ＲおよびＡＤ変換器（Ｌ）２０Ｌにて、撮像デバイス（Ｒ）１２Ｒおよび撮像デバイス（Ｌ）１２Ｌが形成したアナログ電気信号ＡＲおよびＡＬがデジタル電気信号ＤＲおよびＤＬに変換された後、ステップ６０１において、デジタル電気信号ＤＲおよびＤＬが第１メモリ（Ｒ）３０Ｒおよび第１メモリ（Ｌ）３０Ｌにそれぞれ保存される。
【００５７】
その後、ステップ６０２において、第１メモリ（Ｒ）３０Ｒおよび第１メモリ（Ｌ）３０Ｌに接続された信号処理回路（Ｒ）４０Ｒおよび信号処理回路（Ｌ）４０Ｌによって、第１メモリ（Ｒ）３０Ｒおよび第１メモリ（Ｌ）３０Ｌに保存されたデジタル電気信号ＤＲおよびＤＬに対し上述したような信号処理を行う。
【００５８】
次に、ステップ６０３において、二次元座標抽出回路（Ｒ）５０Ｒおよび二次元座標抽出回路（Ｌ）５０Ｌが、信号処理された電気信号ＤＲおよびＤＬに基づいて、二次元座標上に乗員の頭部の位置を抽出し、二次元座標データＭＲおよびＭＬを形成する。
【００５９】
その後、ステップ６０４において、変位量算出回路（Ｒ）６０Ｒおよび変位量算出回路（Ｌ）６０Ｌが、二次元座標抽出回路（Ｒ）５０Ｒおよび二次元座標抽出回路（Ｌ）５０Ｌによって作成された二次元座標データＭＲおよびＭＬ中の位置基準点ＲＰに関するｘ座標データｘｐ２’、ｘｐ１’を用いて、カメラ（Ｒ）１０Ｒおよびカメラ（Ｌ）１０Ｌが正規の位置にある（移動していない）ときの、ＲＯＭ（Ｒ）７０ＲおよびＲＯＭ（Ｌ）７０Ｌに保存されている位置基準点ＲＰの二次元ｘ座標値ｘｐ２、ｘｐ１に対する変位量ｘｐ２’−ｘｐ２、ｘｐ１’−ｘｐ１を算出する。
【００６０】
次に、ステップ６０５において、変位量算出回路（Ｒ）６０Ｒおよび変位量算出回路（Ｌ）６０Ｌによって算出された変位量ｘｐ２’−ｘｐ２、ｘｐ１’−ｘｐ１が、それぞれ第２メモリ（Ｒ）８０Ｒおよび第２メモリ（Ｌ）８０Ｌに保存される。その後、ステップ６０６において、位置算出装置９０が第２メモリ（Ｒ）８０Ｒおよび第２メモリ（Ｌ）８０Ｌから入力された変位量ｘｐ２’−ｘｐ２、ｘｐ１’−ｘｐ１に基づいて、｜ｘｐ２’−ｘｐ２｜≧ｄ０（ｄ０は所定値）あるいは｜ｘｐ１’−ｘｐ１｜≧ｄ０であるか判定する。｜ｘｐ２’−ｘｐ２｜≧ｄ０あるいは｜ｘｐ１’−ｘｐ１｜≧ｄ０であるとき、カメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌが正規の位置から移動していると判断し、ステップ６０７に示すように三次元座標上の乗員の頭部の位置Ｍを、上述したような各座標換算に基づいて算出する。
【００６１】
また、｜ｘｐ２’−ｘｐ２｜＜ｄ０且つ｜ｘｐ１’−ｘｐ１｜＜ｄ０であるとき、カメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌの移動はなく正規の位置にあると判断し、ステップ６０８に示すように三次元座標上の乗員の頭部の位置Ｍを、上述したような三角測量法の原理に基づいて算出する。
【００６２】
上述した第１の実施の形態においては、カメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌの移動があった場合、各座標換算によって乗員頭部の位置を算出しているが、必ずしもこの方法でなければならないわけではなく、あらかじめ、カメラ（Ｒ）１０Ｒおよびカメラ（Ｌ）１０Ｌの移動量ΔｄＲおよびΔｄＬ毎に、三次元空間における物体の位置Ｍと二次元座標データＭＲおよびＭＬ中の物体のｘ座標データｘ２’、ｘ１’との関係を表すマップを作成しておき、これを用いて三次元座標上の乗員の頭部の位置Ｍを求めてもよい。
【００６３】
次に、図７および図８を用いて、本発明の第２の実施の形態による物体位置検出装置の構成および作動制御方法について説明する。本発明の第２の実施の形態による物体位置検出装置の構成について、第１の実施の形態と同様であるものについては説明を省略する。本発明の第２の実施の形態による物体位置検出装置は図７に示すように、カメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌと位置算出装置９０との間に、駆動装置２００を設置している。図７において図示されていないが、図２に示した第１の実施の形態による物体位置検出装置１００の構成は、第２の実施の形態において、いずれも備えている。
【００６４】
図７に示したドライバ（Ｒ）１１０Ｒおよびドライバ（Ｌ）１１０Ｌは、それぞれ位置算出装置９０に接続されるとともに、モータ（Ｒ）１２０Ｒおよびモータ（Ｌ）１２０Ｌにそれぞれ接続されて、位置算出装置９０からの駆動信号に基づいて、それぞれモータ（Ｒ）１２０Ｒおよびモータ（Ｌ）１２０Ｌを正転方向あるいは逆転方向に作動させる。
【００６５】
モータ（Ｒ）１２０Ｒおよびモータ（Ｌ）１２０Ｌには、それぞれアクチュエータ（Ｒ）１３０Ｒおよびアクチュエータ（Ｌ）１３０Ｌが接続され、更に、アクチュエータ（Ｒ）１３０Ｒおよびアクチュエータ（Ｌ）１３０Ｌは、それぞれカメラ（Ｒ）１０Ｒおよびカメラ（Ｌ）１０Ｌに機械的に連結されている。アクチュエータ（Ｒ）１３０Ｒおよびアクチュエータ（Ｌ）１３０Ｌは、モータ（Ｒ）１２０Ｒおよびモータ（Ｌ）１２０Ｌによって正転方向あるいは逆転方向に駆動されることによって、カメラ（Ｒ）１０Ｒおよびカメラ（Ｌ）１０Ｌを図４に示したｘ軸方向に移動させることができる。
【００６６】
次に、図８を用いて、本発明の第２の実施の形態による物体位置検出装置の作動制御方法について説明する。第１の実施の形態による物体位置検出装置１００と同様に、ＡＤ変換器（Ｒ）２０ＲおよびＡＤ変換器（Ｌ）２０Ｌにて、撮像デバイス（Ｒ）１２Ｒおよび撮像デバイス（Ｌ）１２Ｌが形成したアナログ電気信号ＡＲおよびＡＬがデジタル電気信号ＤＲおよびＤＬに変換された後、ステップ８０１において、デジタル電気信号ＤＲおよびＤＬは第１メモリ（Ｒ）３０Ｒおよび第１メモリ（Ｌ）３０Ｌにそれぞれ保存される。
【００６７】
その後、ステップ８０２において、第１メモリ（Ｒ）３０Ｒおよび第１メモリ（Ｌ）３０Ｌに接続された信号処理回路（Ｒ）４０Ｒおよび信号処理回路（Ｌ）４０Ｌによって、第１メモリ（Ｒ）３０Ｒおよび第１メモリ（Ｌ）３０Ｌに保存されたデジタル電気信号ＤＲおよびＤＬに対し上述したような信号処理を行う。次に、ステップ８０３において、二次元座標抽出回路（Ｒ）５０Ｒおよび二次元座標抽出回路（Ｌ）５０Ｌが、信号処理された電気信号ＤＲおよびＤＬに基づいて、二次元座標上に乗員の頭部の位置を抽出し、二次元座標データＭＲおよびＭＬを形成する。
【００６８】
その後、ステップ８０４において、変位量算出回路（Ｒ）６０Ｒおよび変位量算出回路（Ｌ）６０Ｌが、二次元座標抽出回路（Ｒ）５０Ｒおよび二次元座標抽出回路（Ｌ）５０Ｌによって作成された二次元座標データＭＲおよびＭＬ中の位置基準点ＲＰに関するｘ座標データｘｐ２’、ｘｐ１’を用いて、カメラ（Ｒ）１０Ｒおよびカメラ（Ｌ）１０Ｌが正規の位置にある（移動していない）ときの、ＲＯＭ（Ｒ）７０ＲおよびＲＯＭ（Ｌ）７０Ｌに保存されている位置基準点ＲＰの二次元ｘ座標値ｘｐ２、ｘｐ１に対する変位量ｘｐ２’−ｘｐ２、ｘｐ１’−ｘｐ１を算出する。
【００６９】
次に、ステップ８０５において、変位量算出回路（Ｒ）６０Ｒおよび変位量算出回路（Ｌ）６０Ｌによって算出された変位量ｘｐ２’−ｘｐ２、ｘｐ１’−ｘｐ１が、それぞれ第２メモリ（Ｒ）８０Ｒおよび第２メモリ（Ｌ）８０Ｌに保存される。
【００７０】
その後、ステップ８０６において、位置算出装置９０が第２メモリ（Ｒ）８０Ｒおよび第２メモリ（Ｌ）８０Ｌから入力された変位量ｘｐ２’−ｘｐ２、ｘｐ１’−ｘｐ１に基づいて、｜ｘｐ２’−ｘｐ２｜≧ｄ０（ｄ０は所定値）あるいは｜ｘｐ１’−ｘｐ１｜≧ｄ０であるか判定する。｜ｘｐ２’−ｘｐ２｜≧ｄ０あるいは｜ｘｐ１’−ｘｐ１｜≧ｄ０であるとき、カメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌが正規の位置から移動していると判断し、ステップ８０７に示すように駆動装置２００に対して駆動信号を発信して、駆動装置２００を作動させてカメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌを上述したように算出されたΔｄＲあるいはΔｄＬ（（６）式および（７）式に示す）だけ移動させ、その正規の位置に戻す。その後、ステップ８０１へと戻り、カメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌが正規の位置に戻された後、再び乗員頭部の位置Ｍの検出を行う。
【００７１】
また、｜ｘｐ２’−ｘｐ２｜＜ｄ０且つ｜ｘｐ１’−ｘｐ１｜＜ｄ０であるとき、カメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌの移動はなく正規の位置にあると判断し、ステップ８０８に示すように三次元座標上の乗員の頭部の位置Ｍを、上述したような三角測量法の原理に基づいて算出する。
【００７２】
本発明の第１の実施の形態によれば、位置算出装置９０が、カメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌが移動したとき、位置基準点ＲＰの二次元座標データＭＲおよびＭＬに関する変位量に基いて物体位置を算出することにより、特別な装置を使わずに、演算のみによってカメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌの位置のばらつきによって発生する物体位置の検出誤差を修正することのできる物体位置検出装置１００とすることができる。
【００７３】
本発明の第２の実施の形態によれば、駆動装置２００によってカメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌを、その移動量だけ戻すことにより、カメラ（Ｒ）１０Ｒあるいはカメラ（Ｌ）１０Ｌを正規の位置に移動させることができ、それ以降、物体位置の検出誤差の修正を行う必要のない物体位置検出装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の物体位置検出装置を車両室内に取付けたところを示す図である。
【図２】本発明の物体位置検出装置のブロック図である。
【図３】本発明の物体位置検出装置のカメラの移動のないときの物体位置を検出する方法を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による物体位置検出装置のカメラが移動したときの物体のＸ座標およびＺ座標を検出する方法を説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態による物体位置検出装置のカメラが移動したときの物体のＹ座標を検出する方法を説明する図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態による物体位置検出装置の作動制御方法を表すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施の形態による物体位置検出装置の一部構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態による物体位置検出装置の作動制御方法を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１０Ｒ、１０Ｌ…カメラ、１１Ｒ、１１Ｌ…レンズ、１２Ｒ、１２Ｌ…撮像デバイス、９０…位置算出装置、１００…物体位置検出装置、２００…駆動装置、ＲＰ…位置基準点、ＡＲ、ＡＬ、ＤＲ、ＤＬ…電気信号、ＭＲ、ＭＬ…二次元座標データ、ΔｄｐＲ、ΔｄｐＬ…位置基準点に関する二次元座標データの変位量、ΔｄＲ、ΔｄＬ…カメラ移動量、Ｍ…物体位置
【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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