(57)【要約】【課題】車室内を撮像した画像を画像処理して複数のシートの乗員検知を行う場合に、画像処理精度を向上させる。【解決手段】車室内の運転席１２及び助手席１３を撮像する撮像装置１４が、単一の撮像素子２１と、一の面に運転席１２の像が入射され、他の面に助手席１３の像が入射され、両方の像が内部で反射されて撮像素子２１側に集光されるプリズム２３とを備え、撮像装置１４で撮像された撮像映像について所定の画像処理を行って、この画像処理の結果に基づいて各搭乗位置のそれぞれの乗員の有無を判断するようにしているので、単一の撮像素子２１で２箇所の乗員の有無を検出できる。撮像素子２１の撮像有効領域につき広い像レンジで撮像映像を撮像でき、高解像度の撮像映像で種々の画像処理を行うことができる。したがって、乗員の有無の判断精度が向上する利点がある。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の車室内の所定の二箇所の搭乗位置に乗員が居るか否かを検出する乗員検知システムであって、
車室内の前記両搭乗位置を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置で撮像された撮像映像について所定の画像処理を行って、この画像処理の結果に基づいて前記各搭乗位置のそれぞれの乗員の有無を判断する乗員有無検出手段と
を備え、
前記撮像装置が、
単一の撮像素子と、
一の面に一方の前記搭乗位置の像が入射され、他の面に他方の前記搭乗位置の像が入射され、両方の前記像が内部で反射されて前記撮像素子側に集光されるプリズムと
を備える乗員検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載の乗員検知システムであって、
前記プリズムの先端の頂角は、前記撮像素子の撮像有効領域に入射される像が、前記各搭乗位置の像に限定されるよう、前記プリズムの前記各面に入射される像の範囲を限定する角度に設定された乗員検知システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の乗員検知システムであって、
前記一方の前記搭乗位置が運転席であり、
前記他方の前記搭乗位置が助手席であり、
前記撮像装置が車室内のインストゥルメント・パネルに設置される乗員検知システム。
【請求項４】
請求項３に記載の乗員検知システムであって、
前記撮像素子が、インストゥルメント・パネル内の各電気部品を実装する実装基板に実装される乗員検知システム。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の乗員検知システムであって、
前記インストゥルメント・パネルに設置され、一方の前記搭乗位置の像を前記プリズムの前記一の面に入射し、他方の前記搭乗位置の像を前記プリズムの前記他の面に入射するための透明窓が形成されて、前記撮像素子及び前記プリズムを覆って外部から目立たなくするためのカバーをさらに備える乗員検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗員検知システム及びそれに関連する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車に乗員が乗っているか否かを検知する方法として、例えば特許文献１のように、自動車内のシート（座席）に着座センサを搭載する方法がある。この方法では、座席に設置された着座センサ（荷重検知シート）でシート面における荷重を検知し、この着座センサで荷重を検知したときに、検知回路部において着座があった旨を判断する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１３３３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１では、シート面の直下に着座センサを配置しなければならないため、シートの製造工程が煩雑になるという問題がある。
【０００５】
そこで、例えばインストルメントパネルにＣＣＤセンサ等の撮像装置を設置し、車室内を撮像して、この撮像映像の輪郭抽出、特徴抽出及びパターン認識等の種々の画像処理を行うことで、乗員の有無を判断する方法も考えられる（提案例）。この場合は、特許文献１に比べて、シート面の直下に着座センサを配置しなくても済み、シートの製造工程が簡単になる。
【０００６】
しかしながら、一般的な撮像画角を有する撮像装置を使用すると、コストの低減を目的としてＣＣＤセンサを１個だけしか使用しない場合は、例えば助手席の乗員のみしか検知できないといった不便さが生じ、運転席と助手席の両方の乗員検知を行いたい場合は、少なくとも２個のＣＣＤセンサを設置しなければならず非効率である。
【０００７】
一方、例えば図６のように、単一のＣＣＤセンサ１で、その撮像画角が比較的大きいものを使用した場合は、例えばその撮像方向の中心２を運転席３と助手席４の中間に設定することで、運転席３と助手席４の両方を撮像できる。この場合は、単一のＣＣＤセンサ１で撮像された画像について、輪郭抽出、特徴抽出及びパターン認識等の種々の画像処理を行うだけで、運転席３と助手席４の両方の乗員５，６を検知できる。
【０００８】
しかしながら、この図６のＣＣＤセンサ１に結像される像は、図７中の符号７のようになり、運転席３と助手席４との間の空間８がそのまま現れることから、輪郭抽出、特徴抽出及びパターン認識等の種々の画像処理を行って乗員５，６の検知を行う場合、画像７の全領域中に占める画像処理対象領域９が、運転席３と助手席４との間の空間８の分だけ狭まってしまい、その分、画像処理精度が低下してしまう。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、車室内を撮像した画像を画像処理して複数のシートの乗員検知を行う場合に、画像処理精度を向上することを最も主要な特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、自動車の車室内の所定の二箇所の搭乗位置に乗員が居るか否かを検出する乗員検知システムであって、車室内の前記両搭乗位置を撮像する撮像装置と、前記撮像装置で撮像された撮像映像について所定の画像処理を行って、この画像処理の結果に基づいて前記各搭乗位置のそれぞれの乗員の有無を判断する乗員有無検出手段とを備え、前記撮像装置が、単一の撮像素子と、一の面に一方の前記搭乗位置の像が入射され、他の面に他方の前記搭乗位置の像が入射され、両方の前記像が内部で反射されて前記撮像素子側に集光されるプリズムとを備えるものである。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の乗員検知システムであって、前記プリズムの先端の頂角は、前記撮像素子の撮像有効領域に入射される像が、前記各搭乗位置の像に限定されるよう、前記プリズムの前記各面に入射される像の範囲を限定する角度に設定されたものである。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の乗員検知システムであって、前記一方の前記搭乗位置が運転席であり、前記他方の前記搭乗位置が助手席であり、前記撮像装置が車室内のインストゥルメント・パネルに設置されるものである。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の乗員検知システムであって、前記撮像素子が、インストゥルメント・パネル内の各電気部品を実装する実装基板に実装されるものである。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項３または請求項４に記載の乗員検知システムであって、前記インストゥルメント・パネルに設置され、一方の前記搭乗位置の像を前記プリズムの前記一の面に入射し、他方の前記搭乗位置の像を前記プリズムの前記他の面に入射するための透明窓が形成されて、前記撮像素子及び前記プリズムを覆って外部から目立たなくするためのカバーをさらに備えるものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明の乗員検知システムは、車室内の両搭乗位置を撮像する撮像装置が、単一の撮像素子と、一の面に一方の搭乗位置の像が入射され、他の面に他方の搭乗位置の像が入射され、両方の像が内部で反射されて撮像素子側に集光されるプリズムとを備え、撮像装置で撮像された撮像映像について所定の画像処理を行って、この画像処理の結果に基づいて各搭乗位置のそれぞれの乗員の有無を判断するようにしているので、単一の撮像素子で２箇所の乗員の有無を検出できる。
【００１６】
そして、請求項１に記載の発明の乗員検知システムは、例えば請求項２に記載されるように、プリズムの先端の頂角を、撮像素子の撮像有効領域に入射される像が、各搭乗位置の像に限定されるよう、プリズムの各面に入射される像の範囲を限定する角度に設定するなどして、撮像対象である両搭乗位置の像をプリズムにより有効に撮像素子に集光しているので、撮像素子の撮像有効領域全体に亘って両搭乗位置の像を結像させることができる。したがって、両搭乗位置だけでなく当該両搭乗位置の間の空間を併せて撮像して搭乗位置のみを対象に乗員の有無を検出する場合に比べて、撮像素子の撮像有効領域につき広い像レンジで撮像した高解像度の撮像映像で種々の画像処理を行うことができる。したがって、乗員の有無の判断精度が向上する利点がある。
【００１７】
請求項３に記載の発明の乗員検知システムは、一方の搭乗位置が運転席であり、他方の搭乗位置が助手席である場合においては、撮像装置が車室内のインストゥルメント・パネルに設置して、撮像対象である運転席及び助手席を有効に同時に撮像できる。
【００１８】
請求項４に記載の発明の乗員検知システムは、撮像素子を実装する基板として、インストゥルメント・パネル内の各電気部品を実装する実装基板を兼用しているので、別個に撮像素子専用の実装基板のみを使用する場合に比べて、部品点数を低減できるとともに、この実装基板を通じて、乗員有無検出手段に対する接続を容易に行うことができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明の乗員検知システムは、カバーにより、撮像素子及び前記プリズムを外部から目立たなくすることができ、美観を向上できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明の一実施形態に係る乗員検知システム１０が搭載された自動車の車室内を示す図、図２はその乗員検知システム１０を示すブロック図である。
【００２１】
この乗員検知システム１０は、自動車に乗員が乗っているか否かを検知するものであって、図１の如く、自動車のインストゥルメント・パネル１１において運転席１２と助手席１３との中間位置に対向する位置に配置されている。
【００２２】
この乗員検知システム１０は、車室内の運転席１２及び助手席１３を前方（インストゥルメント・パネル１１側）から撮像する撮像装置１４と、この撮像装置１４で撮像された撮像映像について輪郭抽出、特徴抽出及びパターン認識等の種々の画像処理を行う画像処理部１５と、この画像処理部１５での画像処理結果に基づいて運転席１２及び助手席１３のそれぞれの乗員の有無を判断する判断部１６とを備える。
【００２３】
撮像装置１４は、ＣＣＤ等の撮像素子２１と、この撮像素子２１に対して集光するためのレンズ系２２と、左右斜めから取り込んだ光３０ａ，３０ｂを内部で１回反射させてレンズ系２２側に集光するプリズム（光学素子）２３とを備え、これらが、図３及び図４の如く、透明プラスチック等で形成された透明窓２６ａ，２６ｂを有するカバー（アクリル板）２４の内面側に配されて、インストゥルメント・パネル１１の内部に設置される。このカバー２４は、インストゥルメント・パネル１１の例えば中央部分等にあって、撮像素子２１、レンズ系２２及びプリズム２３を覆って外部から目立たなくするために、インストゥルメント・パネル１１の開口部１１ａに固定して設置されるものである。
【００２４】
レンズ系２２は、図２の如く、撮像素子２１の撮像有効領域に対してプリズム２３からの光を集光するもので、具体的には７４°の凸レンズが使用される。そして、このレンズ系２２の光軸Ｌ１が撮像素子２１の中心軸に一致するように配置される。
【００２５】
プリズム２３は、図２の如く、例えばガラス等の透明体が使用されて平面視二等辺三角形の三角柱状に形成されており、レンズ系２２の前面側で、このレンズ系２２の光軸Ｌ１を軸として平面視線対称に設置されている。このプリズム２３は、カバー２４の透明窓２６ａ，２６ｂ（図３及び図４）に対向する視野側面３６ａ，３６ｂとレンズ系２２に対向する背面３６ｃとが光透過面となっている。
【００２６】
これにより、車室内の運転席１２及び助手席１３の像は、光３０ａ，３０ｂとしてカバー２４の透明窓２６ａ，２６ｂ（図３及び図４）を通過してプリズム２３の各視野側面３６ａ，３６ｂから内部に進入し、その反対側の側面３６ｂ，３６ａで全反射して、背面３６ｃからレンズ系２２に向けて出射される。尚、プリズム２３の左右の視野側面３６ａ，３６ｂに斜め方向から入射された車室内の運転席１２及び助手席１３の映像は、プリズム２３の内部で１回反射を行うことから、この撮像装置１４から見て左側に位置する運転席１２の像は、プリズム２３の背面３６ｃから出射してレンズ系２２を通過した後、撮像素子２１の図２中左側の領域３７に入射され、逆に撮像装置１４から見て右側に位置する助手席１３の像は、プリズム２３の背面３６ｃから出射してレンズ系２２を通過した後、撮像素子２１の図２中右側の領域３８に入射される。したがって、運転席１２と助手席１３との相対的な左右関係は、図５の如く、実際の左右関係と同等となる。ただし、プリズム２３の各視野側面３６ａ，３６ｂから内部に進入したそれぞれの像は、プリズム２３内での１回反射により各映像が鏡像反転して撮像されるため、撮像素子２１の左右それぞれの領域３７，３８で撮像された撮像映像４１は、実際の車室内の運転席１２及び助手席１３のそれぞれの像に対して左右関係が逆向きになる。
【００２７】
ここで、一般に、運転席１２と助手席１３の両方の乗員を検知するには、水平から４５°〜８２°程度が望まれ、上記のレンズ系２２として７４°の凸レンズを使用し、例えば材質がＢＫ４のプリズム２３を使用した場合、スネルの法則のガラス屈折率と入射角度の関係より、プリズム２３の頂角を３２°にすることによって、所望の視野範囲を得ることができる。
【００２８】
画像処理部１５は、撮像装置１４の撮像素子２１で撮像された撮像映像４１について輪郭抽出を行い、抽出された輪郭に対して特徴抽出及びパターン認識等を行って、予め設定されている人間の像に対する一致度を演算する。
【００２９】
判断部１６は、画像処理部１５から与えられた一致度に基づいて、運転席１２及び助手席１３のそれぞれについて乗員の有無を判断する。ここでの判断結果は、図示しない車内ＬＡＮ等の所定のネットワークを通じて他の車載電装ユニットに伝達され、例えばエアバッグの作動の要否判断等に利用される。
【００３０】
尚、画像処理部１５及び判断部１６は、撮像装置１４で撮像された撮像映像について画像処理を行い、この画像処理の結果に基づいて運転席１２及び助手席１３のそれぞれの乗員の有無を判断する乗員有無検出手段として機能する。
【００３１】
尚、図４中の符号４２は、インストゥルメント・パネル１１内の種々の電気部品を実装する実装基板を示しており、この乗員検知システム１０の撮像素子２１、画像処理部１５及び判断部１６等が実装される。
【００３２】
＜使用方法＞
上記構成の車両周辺視認装置の使用方法を説明する。まず、図１に示した車室内の運転席１２及び助手席１３の像は、光３０ａ，３０ｂとして、カバー２４の透明窓２６ａ，２６ｂ（図３及び図４）を通過して、図２の如く、プリズム２３の視野側面３６ａ，３６ｂから内部に進入し、その反対側の側面３６ａ，３６ｂで１回反射した後に、背面３６ｃからレンズ系２２を通じて撮像素子２１に入射される。このときの撮像素子２１に結像した像は図５のようになる。
【００３３】
この図５に示したように、単一の撮像素子２１を使用するだけで、運転席１２と助手席１３の両方を同時に監視できる。
【００３４】
ここで、図２の如く、プリズム２３の前部先端の頂角（材質がＢＫ４のプリズム２３を使用した場合は３２°）の設定により、プリズム２３内での１回反射及びレンズ系２２を経て撮像素子２１の撮像有効領域に結像するのに有効なプリズム２３の各視野側面３６ａ，３６ｂに対する入射角度が、プリズム２３から見て運転席１２及び助手席１３に対応した角度範囲として設定されているので、この撮像素子２１の左右それぞれの領域３７，３８には、運転席１２と助手席１３とが可及的に広い像レンジを以て入射される。
【００３５】
したがって、この撮像素子２１で撮像された撮像映像を、画像処理部１５で輪郭抽出し、抽出された輪郭に対して特徴抽出及びパターン認識等を行う際に、図６に示した乗員検知システムでの撮像映像（図７）に比べて、プリズム２３に入射する光の角度を運転席１２及び助手席１３の像の範囲に限定し、その像を撮像素子２１の撮像有効領域に対して入射するようにしているので、撮像視野範囲を有効に活用でき、運転席１２及び助手席１３の像を広い像レンジで撮像した高解像度の撮像映像４１で上記の種々の画像処理を行うことができる。したがって、判断部１６における乗員の有無の判断精度が向上する利点がある。
【００３６】
また、撮像素子２１を実装する基板として、インストゥルメント・パネル１１内の種々の電気部品を実装する実装基板４２を兼用しているので、別個に撮像素子２１専用の実装基板のみを使用する場合に比べて、部品点数を低減できるとともに、この実装基板４２を通じて、乗員有無検出手段である画像処理部１５及び判断部１６に対する接続を容易に行うことができる。
【００３７】
さらに、カバー２４により、撮像素子２１及びプリズム２３を外部から目立たなくすることができ、美観を向上できる利点がある。
【００３８】
尚、上記実施形態では、運転席１２及び助手席１３の乗員の有無を判断する乗員検知システムについて説明したが、例えばリアシートの乗員の有無を検出するものに適用しても差し支えない。この場合は、例えば車室の天井部に撮像装置１４を設置して、リアシートの左右の２つの座席領域における乗員の有無を検出するようにしてもよい。
【００３９】
また、上述のような乗員の有無の検出だけでなく、乗員のシートベルトの着用の有無や、運転者の居眠り運転の検出等を、画像認識等の画像処理で併せて実行しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る乗員検知システムが搭載された自動車の車室を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る乗員検知システムを示す模式ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る乗員検知システムが設置されたインストゥルメント・パネルを示す正面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る乗員検知システムの撮像装置が搭載されたインストゥルメント・パネルを示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る乗員検知システムの撮像素子に結像される像を示す図である。
【図６】提案例の乗員検知システムが搭載された自動車の車室を示す図である。
【図７】提案例の乗員検知システムの撮像素子に結像される像を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  乗員検知システム
１１  インストゥルメント・パネル
１１ａ  開口部
１２  運転席
１３  助手席
１４  撮像装置
１５  画像処理部
１６  判断部
２１  撮像素子
２２  レンズ系
２３  プリズム
２４  カバー
２６ａ，２６ｂ  透明窓
３０ａ，３０ｂ  光
３６ａ，３６ｂ  視野側面
３６ｃ  背面
４１  撮像映像
１  実装基板
【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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