(57)【要約】【課題】  車両シート上の車両乗員に関する情報を精度良く検出するのに有効な技術を提供する。【解決手段】  車両に搭載される乗員拘束装置１００は、単一視点に関する画像を得るカメラ１１２を用いて得た、車両乗員の身体特定部位に関する乗員表面形状を予め記憶されている身体情報と関連付けた上で、車両乗員の体格情報を導出し、導出したこの体格情報に応じて乗員拘束手段１７０による乗員拘束態様を可変とする構成とされる。【選択図】      図１
2007022401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両シート上の車両乗員に関する情報を検出する乗員情報検出システムであって、
前記車両乗員に向かう単一視点に関する画像を得るカメラと、
前記カメラにより得られた画像に基づいて、前記車両乗員の乗員表面形状に関する情報を抽出する情報抽出手段と、
人の身体表面形状に関する身体情報を予め記憶する記憶手段と、
前記情報抽出手段により抽出された情報のうち、前記車両乗員の身体特定部位に関する乗員表面形状を、前記記憶手段に予め記憶されている身体情報と関連付けることによって、当該身体特定部位の位置を導出する導出手段と、
を備える構成であることを特徴とする乗員情報検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の乗員情報検出システムであって、
前記導出手段は、前記身体特定部位の乗員表面形状を、前記記憶手段に予め記憶されている各身体部位の身体表面形状と比較し、この比較結果に基づいて当該身体特定部位の位置を導出する構成であることを特徴とする乗員情報検出システム。
【請求項３】
請求項２に記載の乗員情報検出システムであって、
前記導出手段は、前記身体特定部位の乗員表面形状を、前記記憶手段に予め記憶されている各身体部位の身体表面形状と比較するとともに、更に当該身体特定部位とその周辺部位との相対的な位置関係を、前記記憶手段に予め記憶されている身体部位間の相対的な位置関係と比較し、この比較結果に基づいて、当該身体特定部位の位置を導出する構成であることを特徴とする乗員情報検出システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の乗員情報検出システムであって、
前記導出手段は、前記身体特定部位の位置を導出するとともに、更に当該身体特定部位と車両側基準部位との相対的な位置関係に基づいて、当該車両乗員に関する情報を導出する構成であることを特徴とする乗員情報検出システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の乗員情報検出システムであって、
前記導出手段は、前記身体特定部位として人の首周辺部位が設定される構成であることを特徴とする乗員情報検出システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の乗員情報検出システムであって、
前記導出手段は、前記車両側基準部位として前記車両シートが設定される構成であることを特徴とする乗員情報検出システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の乗員情報検出システムであって、
前記導出手段は、前記車両乗員の身体特定部位に関する乗員表面形状と、前記記憶手段に予め記憶されている身体情報との関連付けに関し、当該関連付けを有効とするか否かの判断基準を有する構成であることを特徴とする乗員情報検出システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の乗員情報検出システムと、
車両事故発生の際に車両乗員を拘束する拘束手段と、
前記導出手段が導出した、前記車両乗員に関する情報に応じて、前記拘束手段による乗員拘束態様を可変とする制御手段と、
を備える構成であることを特徴とする乗員拘束装置。
【請求項９】
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手段と、車両シートと、前記車両シートに向かう単一視点に関する画像を得るカメラと、前記カメラにより得られた情報を前記駆動制御手段にて処理する処理手段と、を有し、
前記処理手段は、請求項１〜７のいずれかに記載の乗員情報検出システムを備え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、車両に搭載される乗員情報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、車両事故の際、エアバッグなどによって車両乗員を拘束する乗員拘束装置が知られている。例えば、下記特許文献１には、車両乗員の状態を推定する乗員状態推定手段として、車両乗員を撮影するカメラ等を用い、当該乗員状態推定手段が推定した乗員の状態に基づいて、エアバッグなどの乗員拘束手段を制御しようとする構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２６４７４７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、車両事故の際などに車両乗員の拘束を図るこの種の乗員拘束装置においては、車両シート上の車両乗員の着座状態や体格などの情報を、カメラなどの検知手段を用いて精度良く把握する技術に対する要請が高い。例えば、車両乗員の実際の体格と外観上の体格に関しては、着衣の厚み等により両体格に誤差を生じるところ、車両乗員の実際の体格を精度良く把握することが必要とされる。しかしながら、上記特許文献１には、車両乗員の状態を検知手段を用いて推定する思想の開示はあるものの、車両乗員の着座状態や体格等を精度良く把握するのに有効な具体的構成についての記載は見られない。
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、車両シート上の車両乗員に関する情報を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シート上の車両乗員に関する情報を検出する乗員情報検出システムに対し適用することができるが、自動車以外の車両において、車両シート上の車両乗員に関する情報を検出する乗員情報検出システムの構築技術に対しても同様に、本発明を適用することが可能である。ここでいう「車両」には、自動車、航空機、船舶、電車、バス、トラック等の各種の車両が包含される。
【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乗員情報検出システムである。
請求項１に記載のこの乗員情報検出システムは、車両シート上の車両乗員に関する情報を検知するシステムであって、特にカメラ、情報抽出手段、記憶手段、導出手段を少なくとも備える。ここでいう「車両乗員」には、車両シート上に直接的に着座した乗員をはじめ、チャイルドシートやジュニアシートなどを介して間接的に着座した乗員などが包含される。また、本発明において「車両乗員に関する情報」には、車両乗員の体格、車両乗員の位置、車両乗員の各身体部位の位置や形状、車両乗員の有無などが広く包含される。
【０００６】
本発明のカメラは、車両乗員に向かう単一視点に関する画像を得る手段として構成される。単一視点に関する画像を得るこのカメラとしては、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。
本発明の情報抽出手段は、カメラにより得られた画像に基づいて、車両乗員の乗員表面形状に関する情報を抽出する手段として構成される。この情報抽出手段によって、車両乗員の表面的な凹凸形状の有無、凹凸形状の位置などが抽出（検出）されることとなる。
本発明の記憶手段は、人の身体表面形状に関する身体情報を予め記憶する手段として構成される。予め記憶されるこの身体情報としては、人の身体を構成する各身体部位の凹凸形状、大きさ、身体部位同士の相対的な配置関係などを用いることができ、性別毎や年齢帯毎のデータとしてこの身体情報が記憶されるのが好ましい。
【０００７】
本発明の導出手段は、情報抽出手段により抽出された情報のうち、車両乗員の身体特定部位に関する乗員表面形状を、記憶手段に予め記憶されている身体情報と関連付けることによって、当該身体特定部位の位置を少なくとも導出する手段として構成される。
ここでいう「身体特定部位」として、身体部位のうち首、頭、顔、顎、肩、腕、脚、膝などの部位のうちの１または複数を用いることができる。本発明において、この身体特定部位は、予め設定されてもよいし、或いは情報抽出手段により抽出された情報の信頼度に基づいて、身体特定部位として設定する部位が設定されてもよい。
また、本発明でいう「身体特定部位に関する乗員表面形状」には、身体特定部位自体の乗員表面形状のみならず、身体特定部位の周辺部位の乗員表面形状も含まれる。従って、予め記憶されている身体情報と関連付けられる乗員表面形状は、所定部位における表面形状であってもよいし、或いは複数の部位にあたって連続状に形成される表面形状であってもよい。
また、本発明において、導出手段は、身体特定部位の位置のみならず、当該身体特定部位の位置に加えて、車両乗員の体格、車両乗員の位置、車両乗員の身体部位や形状、車両乗員の有無などの乗員情報を導出するように構成することもできる。
【０００８】
請求項１に記載の乗員情報検出システムのこのような構成によれば、乗員情報の検出に際し、カメラを用いて実際に得られた車両乗員の身体特定部位に関する乗員表面形状を単に用いるのではなく、当該乗員表面形状を予め記憶されている身体情報と関連付け、これによって当該身体特定部位の位置を導出するため、検出信頼性を高めることができる。従って、車両シート上の車両乗員に関する情報を精度良く検出することが可能となる。
【０００９】
なお、本発明の乗員情報検出システムによって検出された、車両乗員に関する情報は、車両乗員を拘束するべく作動する乗員拘束手段、例えばエアバッグ装置、シートベルト装置や、警報デバイス（表示出力、音声出力など）などに関する制御において好適に用いられる。また、本発明は、「単一視点」に関し、車両シート上の単一視点設定を行う単一のカメラを用いる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。
【００１０】
（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乗員情報検出システムである。
請求項２に記載のこの乗員情報検出システムでは、請求項１に記載の導出手段は、身体特定部位の乗員表面形状を、記憶手段に予め記憶されている各身体部位の身体表面形状と比較し、この比較結果に基づいて当該身体特定部位の位置を導出する構成とされる。
このような構成によれば、身体特定部位の位置を導出する際に、身体特定部位の乗員表面形状を、記憶手段に予め記憶されている各身体部位の身体表面形状と比較することによって、当該身体特定部位の位置を精度良く検出することが可能となる。
【００１１】
（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乗員情報検出システムである。
請求項３に記載のこの乗員情報検出システムでは、請求項２に記載の導出手段は、身体特定部位の乗員表面形状を、記憶手段に予め記憶されている各身体部位の身体表面形状と比較するとともに、更に当該身体特定部位とその周辺部位との相対的な位置関係を、記憶手段に予め記憶されている身体部位間の相対的な位置関係と比較し、この比較結果に基づいて、当該身体特定部位の位置を導出する構成とされる。
【００１２】
ここで、身体特定部位の位置の導出に際し、予め記憶されている各身体部位の身体表面形状が、乗員表面形状の複数と類似する場合には、身体特定部位の候補が複数存在することとなる。このような場合には身体特定部位の特定が難しい。そこで、本発明では、身体特定部位自体の表面形状（凹凸形状）のみならず、当該身体特定部位とその周辺部位との相対的な配置関係についても比較を行うように構成している。具体的には、首周辺部位の凹凸形状の特徴に加え、首は肩や顎の周辺に配置されているという条件を用いたうえで、予め記憶されている身体情報との比較を行うことによって、複数の候補の中からの所望の部位の絞り込みが可能となる。従って、このような構成によれば、身体特定部位の位置を更に精度良く検出することが可能となる。
【００１３】
（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乗員情報検出システムである。
請求項４に記載のこの乗員情報検出システムでは、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の導出手段は、身体特定部位の位置を導出するとともに、更に当該身体特定部位と車両側基準部位との相対的な位置関係に基づいて、当該車両乗員に関する情報を導出する構成とされる。ここでいう「車両側基準部位」は、車両側において車両乗員との相対的な位置関係を有する部位であり、例えば車両シート、内装パネル、ドア、天井パネル、ハンドル等がこの車両側基準部位に該当する。この車両側基準部位の位置は、カメラによる車両乗員の検出の際に並行して検出されてもよいし、或いは標準的な位置として予め記憶されてもよい。
このような構成によれば、身体特定部位と車両側基準部位との相対的な位置関係に基づいて、当該車両乗員に関する情報（体格、車両乗員の位置、身体部位の位置や形状、車両乗員の有無など）が導出されることとなる。車両側基準部位の位置を基準として身体特定部位の位置を求めることによって、車両乗員に関する情報を精度良く検出することが可能となる。
【００１４】
（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乗員情報検出システムである。
請求項５に記載のこの乗員情報検出システムでは、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の導出手段は、身体特定部位として人の首周辺部位が設定される構成とされる。
身体特定部位として設定するこの首周辺部位（首周辺の凹凸部分）は、各身体部位の中でその表面の凹凸形状に大きな特徴があり、しかもカメラによる撮影の向きが多少ずれても凹凸形状の変化が少なく、車両乗員の動きに関し高さの変化が少ない部位である。また、当該首周辺部位は、着衣などから露出しているため、車両乗員の実際の体格を検出する際に、着衣の厚み等に影響を受けにくい部位である。従って、この首周辺部位は、身体の各部位のなかでも、車両乗員の体格を精度良く判定するうえでとりわけ有効な部位とされる。このような構成によれば、車両乗員に関する情報を更に精度良く検出することが可能となる。
【００１５】
（本発明の第６発明）
前記課題を解決する本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおりの乗員情報検出システムである。
請求項６に記載のこの乗員情報検出システムでは、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の導出手段は、車両側基準部位として車両シートが設定される構成とされる。
車両側基準部位として設定するこの車両シートは、車両側の各部位のうち、シート着座状態の車両乗員の位置や動作に密接に関連している部位であるところ、車両乗員に対する基準位置として特に有効な部位とされる。従って、このような構成によれば、車両シートを車両側基準部位に設定することで、車両乗員に関する情報をより精度良く検出することが可能となる。
【００１６】
（本発明の第７発明）
前記課題を解決する本発明の第７発明は、請求項７に記載されたとおりの乗員情報検出システムである。
請求項７に記載のこの乗員情報検出システムでは、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の導出手段は、車両乗員の身体特定部位に関する乗員表面形状と、記憶手段に予め記憶されている身体情報との関連付けに関し、当該関連付けを有効とするか否かの判断基準を有する構成とされる。この判断基準として、カメラを用いて実際に得られた乗員情報と記憶手段に予め記憶されている身体情報との類似性の度合いや、カメラを用いて実際に得られた画像情報の品質の度合いを用いることができる。これにより、例えば、車両乗員の不規則な姿勢や動き、異常な光の反射などによって品質が低下した画像情報の分別（篩い分け）を行うことができ、身体の複数の部位のうち、記憶手段に予め記憶されている身体情報との類似性の高い部位や、品質の高い画像情報が得られた部位（画像として信頼性の高い部位）のみを、身体特定部位に設定することができる。このような構成によれば、車両乗員に関する情報の検出に際し、信頼性に応じて情報を分別（篩い分け）することによって、信頼性の高い情報のみを用いることが可能となる。
【００１７】
（本発明の第８発明）
前記課題を解決する本発明の第８発明は、請求項８に記載されたとおりの乗員拘束装置である。
請求項８に記載のこの乗員拘束装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の乗員情報検出システム、拘束手段、制御手段を少なくとも有する。
本発明の拘束手段は、車両事故発生の際に車両乗員を拘束するべく作動する手段として構成される。ここでいう「拘束手段」には、エアバッグ装置（エアバッグモジュール）やシートベルト装置などの乗員拘束デバイスが包含される。
本発明の制御手段は、導出手段が導出した、車両乗員に関する情報に応じて、拘束手段による乗員拘束態様を可変とする手段として構成される。例えば、車両事故の際、エアバッグに展開膨張用のガスを供給するガス供給手段としてのインフレータの動作（ガス圧力、ガス流量など）や、シートベルトを制御するプリテンショナーやリトラクタなどの動作（シートベルトの張力の巻き取り量、巻き取り速度など）が、車両乗員に関する情報（体格、車両乗員の位置、身体部位の位置や形状、車両乗員の有無など）に基づいて可変とされる。なお、この制御手段は、当該拘束手段の制御専用として構成されてもよいし、或いは車両のエンジン走行系統や電装系統を駆動制御する手段と兼用とされてもよい。このような構成によれば、車両乗員に関する信頼性の高い情報に応じて、拘束手段による乗員拘束態様が制御されることとなり、これによって車両乗員の拘束徹底が図られる。
【００１８】
（本発明の第９発明）
前記課題を解決する本発明の第９発明は、請求項９に記載されたとおりの車両である。
請求項９に記載のこの車両は、エンジン走行系統、電装系統、駆動制御手段、車両シート、カメラ、処理手段を少なくとも備える車両である。
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。駆動制御手段は、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手段として構成される。カメラは、車両シートに向かう単一視点に関する画像を得る機能を有する。処理手段は、カメラにより得られる情報を駆動制御手段にて処理する機能を有する手段として構成される。本発明では、この処理手段が、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の乗員情報検出システムを備える構成とされる。この乗員情報検出システムによって検出された、車両乗員に関する情報は、処理手段において適宜処理され、車両乗員を拘束するべく作動する乗員拘束手段をはじめ、車両に関する種々の制御に用いられる。
このような構成によれば、乗員情報検出システムによって精度良く検出された、車両乗員に関する情報を、車両に関する種々の制御に用いる車両が提供されることとなる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、特に単一視点に関する画像を得るカメラを用いて得た、車両乗員の身体特定部位に関する乗員表面形状を、予め記憶されている身体情報と関連付けることで当該身体特定部位の位置を導出する構成によって、車両シート上の車両乗員に関する情報を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】
【００２０】
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「乗員拘束装置」の一実施の形態である乗員拘束装置１００の構成を説明する。
【００２１】
本実施の形態に係る車両搭載用の乗員拘束装置１００の構成が図１に示される。
図１に示すように、本実施の形態の乗員拘束装置１００は、本発明における「車両」としての自動車にて、運転席の車両乗員用として搭載されるものであり、撮影手段１１０、制御手段１２０及び乗員拘束手段１７０を主体に構成されている。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手段を備える。当該駆動制御手段は、乗員拘束装置１００を構成する制御手段１２０（本発明における「制御手段」及び「処理手段」に相当する）によって兼用されてもよいし、或いはエンジン走行系統や電装系統に専用に設けられてもよい。
【００２２】
撮影手段１１０は、Ｃ−ＭＯＳ又はＣＣＤ（電荷結合素子）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１１２として構成される。このカメラ１１２として、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。このカメラ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を撮影可能な向きに取り付けられる。
【００２３】
ここで、車両１０の内部におけるこのカメラ１１２の設置態様の具体例として、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、助手席シート１４側のＡピラー１６の上部において、本発明における「車両シート」としての運転席シート１２上の車両乗員Ｃ（「着座乗員」ないし「運転者」ともいう）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を用いて、車両乗員Ｃ及びその周辺の対象物に関する情報が、周期的に複数回、計測されることとなる。このカメラ１１２が、本発明における「車両乗員に向かう単一視点に関する画像を得るカメラ」に相当する。
【００２４】
制御手段１２０は、更に画像処理手段１３０、記憶手段１４０、演算手段（ＭＰＵ）１５０、駆動手段１６０、また特に図示しないものの入出力装置、周辺装置等を少なくとも備える。
【００２５】
画像処理手段１３０は、カメラ１１２にて撮影された画像の画像処理を行う手段として構成される。この画像処理手段１３０では、撮影対象物に関する距離情報や位置情報に基づいて、画像領域のうち特定範囲内の立体を切り出し、車両乗員及び車両シートと、それ以外の車両部位を分離する処理を行う。また、本実施の形態では、画像処理手段１３０が座標変換部１３１を備える。この座標変換部１３１は、カメラ１１２を中心とした座標系を、車体を中心とした座標系に変換する処理を行う構成を有する。具体的には、カメラ１１２から車両乗員Ｃを視た視点を、車体左側から当該車両乗員Ｃを視た視点に変換する。また、この画像処理手段１３０では、大まかな立体の特徴の認識、又は立体の体積分布に基づいて、車両乗員Ｃの位置と大きさの大まかなクラス分けを行う構成を有する。
【００２６】
記憶手段１４０は、制御手段１２０において用いる各種のデータや演算結果を記憶（記録）する手段として構成され、本実施の形態では、身体情報記憶部１４１及び体格判定情報記憶部１４２を少なくとも備える。この記憶手段１４０が、本発明における「人の身体表面形状に関する身体情報を予め記憶する記憶手段」に相当する。
身体情報記憶部１４１は、人の身体の各部位（例えば、頭、顔、首、顎、肩、腕、脚、膝など）の表面形状（凹凸形状）や大きさ、身体部位同士の相対的な配置関係等、身体情報（身体の特徴データ）を予め記憶する構成とされる。体格判定情報記憶部１４２は、後述する体格判定部１５３が判定した情報を一時的に記憶（格納）する構成とされる。体格判定部１５３が判定した情報は、当該情報に基づいて乗員拘束手段１７０を制御する際に、この体格判定情報記憶部１４２から読み出され、適宜用いられる。
【００２７】
演算手段１５０は、更に乗員情報抽出部１５１、シート情報抽出部１５２及び体格判定部１５３を少なくとも備える。この演算手段１５０が、本発明における「導出手段」を構成している。
【００２８】
乗員情報抽出部１５１は、画像処理手段１３０において処理された情報に基づいて、車両乗員Ｃに関連する種々の情報を抽出する構成を有する。具体的には、車両乗員Ｃの身体部位（例えば、頭、顔、首、顎、肩、腕、脚、膝など）の位置、距離、表面形状（凹凸の具合）、身体部位同士の相対的な配置関係等が、この乗員情報抽出部１５１によって抽出される。この乗員情報抽出部１５１が、本発明における「情報抽出手段」を構成する。
【００２９】
シート情報抽出部１５２は、画像処理手段１３０において処理された情報に基づいて、運転席シート１２に関連する種々の情報を抽出する構成を有する。具体的には、運転席シート１２及びその構成要素（シートバック、シートクッション、ヘッドレストなど）の位置、距離、角度、表面形状（凹凸の具合）等が、このシート情報抽出部１５２によって抽出される。
【００３０】
体格判定部１５３は、乗員情報抽出部１５１にて抽出された情報と、シート情報抽出部１５２にて抽出された情報とに基づいて、車両乗員Ｃの体格を判定する構成を有する。具体的には、車両乗員Ｃの座高、胸の厚み、肩幅などの体格に関する指標が、この体格判定部１５３にて判定される。また、乗員情報抽出部１５１より、乗員情報抽出が無い場合は、「空席」と判別可能である。
【００３１】
駆動手段１６０は、駆動対象（作動対象）である乗員拘束手段１７０に対し駆動信号（出力信号）を出力するとともに、出力するこの駆動信号を、体格判定部１５３における体格判定情報に基づいて可変とするように構成される。これにより、作動時における乗員拘束手段１７０による車両乗員Ｃの拘束態様は、体格判定情報に応じて可変とされる。従って、この駆動手段１６０は、乗員拘束手段１７０に対する実質的な制御手段となる。
【００３２】
乗員拘束手段１７０は、車両事故発生の際に、車両乗員を拘束するべく作動する、エアバッグ装置（エアバッグモジュール）やシートベルト装置などの乗員拘束デバイスの１または複数によって構成される。この乗員拘束手段１７０が、本発明における「乗員拘束手段」を構成する。また、この乗員拘束手段１７０に加え、警報デバイス（表示出力、音声出力など）等を設置することもできる。
また、特に図示しないものの、車両１０には、自車両の衝突予知や衝突発生に関する情報、当該車両の運転状態に関する情報、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の各種の情報を検出して、その検出情報を制御手段１２０に対し入力する入力要素が搭載されている。
【００３３】
次に、上記構成の乗員拘束装置１００の動作を、図１及び図２に加え図３〜図７を参照しながら説明する。
【００３４】
図３には、本実施の形態の乗員拘束装置１００における「車両乗員検出処理」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「車両乗員検出処理」は、図１中の撮影手段１１０（カメラ１１２）及び制御手段１２０によって実行されるように構成されており、運転席シート１２上の車両乗員Ｃに関する情報を検出するべく作動するこれら撮影手段１１０及び制御手段１２０によって、本発明における「乗員情報検出システム」が構成されている。
【００３５】
まず、図３中のステップＳ１１０において、カメラ１１２によって運転席シート上の車両乗員（図２中の車両乗員Ｃ）を画像の概ね中心となるように撮影する。これにより、当該車両乗員、運転席シート、及びその周辺部位がカメラ１１２によって撮影され、カメラ１１２からの距離情報又は位置情報を含む格子点情報（例えば、数千〜数万点の格子点の数の情報）として捉えられることとなる。このカメラ１１２は、車両乗員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「カメラ」に対応している。
なお、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、あるいは運転席シート１２内に装着された着座センサ（図示省略）が、当該運転席シート１２に着座した車両乗員Ｃを検知したときに開始されるように設定される。
【００３６】
次に、図３中のステップＳ１２０では、カメラ１１２によって撮影された情報に基づいて、特定範囲内の立体を切り出し、車両乗員Ｃ及び運転席シート１２と、それ以外の車両部位を分離し、車両乗員Ｃ及び運転席シート１２の立体表面形状の位置座標を検出する。
【００３７】
引き続きステップＳ１３０において、ステップＳ１２０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。この分割処理では、立体表面形状の点画像が例えば（Ｘ６４）×（Ｙ６４）×（Ｚ３２）の立体格子に分割される。ここで本実施の形態における画素の分割態様が図４に示される。図４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、立体表面形状の分割処理画像を得る。この分割処理画像は、車両乗員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として示される。
【００３８】
また、ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０で得られた分割処理画像の座標変換処理を行う。この座標変換処理では、カメラ１１２を中心とした座標系である分割処理画像を、車体を中心とした座標系に変換する。具体的には、カメラ１１２から車両乗員Ｃを視た視点から、車体左側から車両乗員Ｃを視た視点に変換する。すなわち、Ｘ軸を車体の前から後ろへ向かう方向に、Ｙ軸を車体の下から上へ向かう方向に、Ｚ軸を車体の左から右へ向かう方向に設定する。この処理によって、例えば図５に示すような、車両乗員Ｃに相当する乗員部分と、運転席シート１２に相当するシート部分を含む処理画像Ｃ１が得られることとなる。
【００３９】
上記ステップＳ１１０〜ステップＳ１４０に示すこれらの処理が、図１中の画像処理手段１３０によって実行される。なお、本発明では、ステップＳ１１０〜ステップＳ１４０の各ステップの処理を、各々別個の処理手段が実行するように構成することもできる。
【００４０】
次に、ステップＳ１５０において、車両乗員Ｃの身体特定部位の位置を導出する処理を行う。この処理は、図１中の乗員情報抽出部１５１によって実行される。具体的には、車両乗員Ｃの首周辺部位（首周辺の凹凸部分）を身体特定部位（本発明における「身体特定部位」）としたうえで、カメラ１１２によって得られた車両乗員Ｃの乗員表面形状のうち、この首周辺部位に相当する部位を選択する処理を行う。この場合、図１中の身体情報記憶部１４１に予め記憶されている身体情報（身体の特徴データ）を用いる。すなわち、身体情報記憶部１４１に予め記憶されている首周辺の凹凸形状に類似する凹凸形状を有する部位を、首周辺部位として選択することができる。これにより、例えば図６中に示す処理画像Ｃ１の部位Ａが首周辺部位として特定されることとなる。
本態様が、請求項１に記載の「情報抽出手段により抽出された情報のうち、車両乗員の身体特定部位に関する乗員表面形状を、記憶手段に予め記憶されている身体情報と関連付ける」との態様、また請求項２に記載の「身体特定部位の乗員表面形状を、記憶手段に予め記憶されている各身体部位の身体表面形状と比較し、この比較結果に基づいて当該身体特定部位の位置を導出する」との態様に相当する。
【００４１】
本実施の形態において、身体特定部位として設定する首周辺部位は、各身体部位の中でもその表面の凹凸形状に大きな特徴があり、しかもカメラ１１２による撮影の向きが多少ずれても凹凸形状の変化が少なく、車両乗員Ｃの動きに関し高さの変化が少ない部位である。また、当該首周辺部位は、着衣などから露出しているため、車両乗員の実際の体格を検出する際に、着衣の厚み等に影響を受けにくい部位である。従って、この首周辺部位は、身体の各部位のなかでも、車両乗員Ｃの体格をより精度良く判定するうえでとりわけ有効な部位とされる。なお、本発明では、身体特定部位として、本実施の形態で設定している首周辺部位のほか、頭、顔、顎、肩、腕、脚、膝などの部位のうちの１または複数を用いることができる。
【００４２】
なお、ステップＳ１５０の上記処理において、身体特定部位の大きさや形状によっては、身体情報記憶部１４１に予め記憶されている当該身体特定部位の凹凸形状などの特徴が、処理画像Ｃ１中の複数部位の特徴と類似する場合があり、このような場合には身体特定部位の特定が難しい。そこで、このような場合には、身体特定部位自体の形状のみならず、当該身体特定部位とその周辺部位との相対的な配置関係についても比較を行うのが有効である。具体的には、首周辺部位の凹凸形状の特徴に加え、首は肩や顎の周辺に配置されているという条件を用いたうえで、身体情報記憶部１４１に予め記憶されている身体情報と処理画像Ｃ１とを比較することによって、複数の候補の中からの絞り込みを精度良く行うことが可能となる。
本態様が、請求項１に記載の「情報抽出手段により抽出された情報のうち、車両乗員の身体特定部位に関する乗員表面形状を、記憶手段に予め記憶されている身体情報と関連付ける」との態様、また請求項３に記載の「身体特定部位の乗員表面形状を、記憶手段に予め記憶されている各身体部位の身体表面形状と比較するとともに、更に当該身体特定部位とその周辺部位との相対的な位置関係を、記憶手段に予め記憶されている身体部位間の相対的な位置関係と比較し、この比較結果に基づいて、当該身体特定部位の位置を導出する」との態様に相当する。
【００４３】
また、身体情報記憶部１４１に予め記憶されている身体情報と処理画像Ｃ１との比較に際し、身体特定部位は予め設定されてもよいし、カメラ１１２による撮影状態の品質等を勘案したうえで、身体どの部位を身体特定部位に設定するかを選択するようにしてもよい。例えば、画像情報の品質の度合いや類似性の度合いを判断基準（本発明における「判断基準」）として用い、身体の複数の部位のうち、品質の高い画像情報が得られた部位（画像として信頼性の高い部位）や、カメラ１１２を用いて実際に得られた乗員情報と身体情報記憶部１４１に予め記憶されている身体情報との類似性の高い部位のみを、身体特定部位に設定することができる。これにより、例えば、車両乗員Ｃの不規則な姿勢や動き、異常な光の反射などによって品質が低下した画像情報の分別（篩い分け）を行うことができる。
【００４４】
次に、上記ステップＳ１５０に引き続き、ステップＳ１６０において、運転席シート１２のシート特定部位（車両側基準部位）の位置を導出する処理を行う。この処理は、図１中のシート情報抽出部１５２によって実行される。具体的には、運転席シート１２のシートバッグ上部（概ねシートバックとヘッドレストの間の領域）をシート特定部位として、このシートバッグ上部の位置を特定する。シート特定部位として設定するこのシートバッグ上部は、その表面の凹凸形状に特徴があり、シートの立体形状からシートバッグ上部の位置が推定される。これにより、例えば図６中に示す処理画像Ｃ１の部位Ｂがシートバッグ上部として特定されることとなる。車両側基準部位として設定するこの運転席シート１２は、車両側の各部位のうち、車両乗員Ｃの位置や動作に密接に関連している部位であるところ、運転席シート１２を車両側基準部位に設定することで、車両乗員Ｃに関する情報をより精度良く検出することが可能となる。また、運転席シート１２の各部位の中でも、その表面の凹凸形状に特徴があり、車両側基準部位の位置の特定が容易な部位とされる。
なお、シート前後位置検出センサ、シートクッション高さ検出センサ、シートバック角度検出センサなどを装着する場合には、これらのセンサから得られるシートスライド位置、シートクッション高さ、シートバック角度などの情報を用いてシートバッグ上部の位置を推定することもできる。
【００４５】
ステップＳ１７０では、ステップＳ１５０にて導出した身体特定部位の位置と、ステップＳ１６０にて導出したシート特定部位の位置を用いて、車両乗員Ｃの体格判定処理を行う。この処理は、図１中の体格判定部１５３によって実行される。
具体的には、身体特定部位としての首周辺部位と、シート特定部位としてのシートバッグ上部との相対高さを求めることによって車両乗員Ｃの座高を推定する。シートバッグ上部の位置が導出できない場合には、シートバッグ上部の位置が予め規定した標準位置にあるとすることができる。
【００４６】
また、ステップＳ１７０の体格判定処理に関し、車両乗員Ｃの座高以外に、胸の厚み、肩幅、上胴部の形状（体積、周囲長さ）等を推定することもできる。
例えば、車両乗員Ｃの胸の厚みを推定する場合には、ステップＳ１５０にて身体特定部位として肩部位及び胸部の位置を導出し、ステップＳ１６０にてシート特定部位としてシートバッグ上部の位置を導出する。そして、肩部位とシートバッグ上部との前後方向に関する位置関係から、背中がシートバックに密着しているか否かを検出し、胸部の位置とシートバック位置との差分距離によって胸の厚みを推定することができる。
【００４７】
このように、上記ステップＳ１１０〜ステップＳ１７０を順次遂行することによって、カメラ１１２によって検出した車両乗員Ｃの体格を判定することが可能となる。ステップＳ１７０の体格判定処理によって得られた結果情報は、そのまま乗員拘束手段１７０等の制御対象の制御に用いられるか、或いは図３中のステップＳ１８０によって図１中の体格判定情報記憶部１４２に一時的に記憶され、乗員拘束手段１７０等の制御対象の制御時において必要に応じて読み出される。
【００４８】
ここで、図７には、本実施の形態の乗員拘束装置１００における「車両乗員拘束処理」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「車両乗員拘束処理」は、図１中の撮影手段１１０（カメラ１１２）、制御手段１２０及び乗員拘束手段１７０によって実行されるように構成されており、これら撮影手段１１０、制御手段１２０及び乗員拘束手段１７０によって、本発明における「乗員拘束装置」が構成されている。
【００４９】
まず、図７中のステップＳ２１０において、エアバッグ作動条件が成立したか否かを判定する。具体的には、近接センサや接触センサなどによって、車両１０の事故発生の危険を予知した場合や、実際に衝突が発生したことを検出した場合に、エアバッグ作動条件が成立したと判定される。
【００５０】
エアバッグ作動条件が成立したと判定した場合（ステップＳ２１０のＹＥＳ）には、ステップＳ２２０にすすみ、図１中の体格判定情報記憶部１４２に一時的に記憶されている情報を読み出す。引き続き、ステップＳ２３０においては、ステップＳ２２０にて読み出した情報に基づいて図１中の駆動手段１６０に駆動信号を出力し、これによって乗員拘束手段１７０が作動することとなる（ステップＳ２４０）。このとき、本実施の形態では、駆動手段１６０ないし乗員拘束手段１７０に対し出力される信号は、図３中のステップＳ１７０の体格判定処理によって得られた情報、すなわち車両乗員Ｃの体格に関する情報に応じて可変とされている。これにより、乗員拘束手段１７０による拘束能力（乗員拘束態様）が、車両乗員の体格に応じて変わることとなる。
【００５１】
一例として、インフレータ（ガス供給手段）及びエアバッグを備えるエアバッグモジュールを乗員拘束手段１７０とした場合には、インフレータは、車両事故の際、駆動手段１６０からの駆動信号に基づいて作動し、エアバッグに対し展開膨張用のガスを供給するとともに、このインフレータからエアバッグへと供給されるガスの圧力や流量は、車両乗員Ｃの体格に関する情報に応じて可変とされる。これにより、乗員拘束領域に展開膨張したエアバッグによる拘束能力（乗員拘束態様）が、車両乗員の体格に応じて変わることとなる。
【００５２】
以上のように、本実施の形態の乗員拘束装置１００を用いれば、特に図３中の「車両乗員検出処理」を遂行することによって、車両乗員Ｃに関する情報を精度良く検出することが可能となる。また、図４中の「車両乗員拘束処理」を遂行することによって、車両乗員Ｃに関する信頼性の高い情報に応じて、乗員拘束手段１７０による乗員拘束態様が制御されることとなり、これによって車両乗員Ｃの拘束徹底が図られる。
また、本実施の形態によれば、車両乗員の拘束徹底を図るのに有効な乗員拘束装置１００を備えた車両１０が提供されることとなる。
【００５３】
（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。
【００５４】
本発明では、図３中に示す本実施の形態の「車両乗員検出処理」に基づいて、エアバッグモジュール以外の乗員拘束手段、例えばシートベルトの巻き出しや巻き取り態様を可変制御したり、警報デバイス（表示出力、音声出力など）の作動態様を可変制御するように構成することもできる。
【００５５】
また、本発明では、図４中に示す本実施の形態の「車両乗員拘束処理」のように、車両乗員Ｃの体格情報に応じて乗員拘束装置１７０の作動態様を可変とするのみならず、車両乗員Ｃの身体部位の位置や、身体部位と車両側基準部位（車両シート、内装パネル、ドア、天井パネル、ハンドル等）との相対的な位置関係（車両高さ方向に関する位置関係、車両前後方向に関する位置関係など）に応じて、乗員拘束装置１７０の作動態様を可変とする構成を採用することもできる。具体的には、車両乗員Ｃの顔面位置、胸位置、首と肩の位置、特定身体部位と車両側基準部位との相対的な上下高さないし前後距離等に応じて、乗員拘束装置１７０の作動態様を可変とする。
【００５６】
また、本実施の形態では、身体特定部位として首周辺部位を設定する場合について記載したが、本発明では、首周辺部位以外の部位（頭、顔、顎、肩、腕、脚、膝など）を身体特定部位として設定してもよいし、或いは首周辺部位を含む複数部位や、頭部から肩部にわって形成される広範囲の部位を身体特定部位として設定してもよい。
【００５７】
また、上記実施の形態では、運転席の車両乗員用として搭載される乗員拘束装置１００について記載したが、本発明の乗員拘束装置の構成は、運転席のみならず、助手席や後部座席の車両乗員用として適用可能である。この際、撮影手段としてのカメラは、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。
【００５８】
また、上記実施の形態では、運転席シート１２に直に着座する車両乗員Ｃに関する情報を導出する場合について記載したが、本発明を、チャイルドシートやジュニアシートなどの介在物を介して間接的に車両シートに着座する車両乗員に関する情報を導出する構成に用いることもできる。
【００５９】
また、上記実施の形態では、自動車に装着される乗員拘束装置の構成について記載したが、自動車をはじめ、航空機、船舶、電車、バス、トラック等の各種の車両に装着される乗員拘束装置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】
【００６０】
【図１】本実施の形態に係る車両搭載用の乗員拘束装置１００の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態においてカメラ１１２側から車内を視た様子を示す斜視図である。
【図３】本実施の形態の乗員拘束装置１００における「車両乗員検出処理」のフローチャートである。
【図４】本実施の形態における画素の分割態様を示す図である。
【図５】車両乗員Ｃに相当する乗員部分と、運転席シート１２に相当するシート部分を含む処理画像Ｃ１を示す図である。
【図６】図５中の処理画像Ｃ１において、首周辺部位を部位Ａとして示し、シートバッグ上部を部位Ｂとして示す図である。
【図７】本実施の形態の乗員拘束装置１００における「車両乗員拘束処理」のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１０…車両
１２…運転席シート
１４…助手席シート
１６…Ａピラー
１００…乗員拘束装置
１１０…撮影手段
１１２…カメラ
１２０…制御手段
１３０…画像処理手段
１３１…座標変換部
１４０…記憶手段
１４１…身体情報記憶部
１４２…体格判定情報記憶部
１５０…演算手段（ＭＰＵ）
１５１…乗員情報抽出部
１５２…シート情報抽出部
１５３…体格判定部
１６０…駆動手段
１７０…乗員拘束手段
Ｃ…車両乗員
【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】
2007022401.tif 000007
【図６】
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【図７】
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