(57)【要約】【課題】乗員の頭部位置を検出可能な範囲を拡大し、頭部位置を精度良く検出することができる頭部位置検出システム、頭部位置検出装置、頭部位置検出方法及び頭部位置検出プログラムを提供する。【解決手段】ドライバーの頭部位置を検出する位置検出システム２において、検出範囲の一部が互いに重複するように配置され、着座したドライバーの頭部までの距離を測定する４つの測距センサ６と、各測距センサ６が測定した測定距離のうち３つの測定距離を選択し、選択した測定距離に基づいて、ドライバーの頭部位置を算出する位置検出装置５とを備えた。【選択図】図１
2009145176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗員の頭部の位置を検出する頭部位置検出システムにおいて、
検出範囲の一部が互いに重複するように配置され、着座した乗員の頭部までの距離を測定する少なくとも４つの測距センサと、
前記乗員の頭部がある領域を推定し、前記各測距センサが測定した測定距離のうち該領域に近い３つの前記測距センサが測定した測定距離を選択する選択手段と、
選択した前記測定距離に基づいて、前記乗員の頭部位置を算出する位置算出手段と
を備えたことを特徴とする頭部位置検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の頭部位置検出システムにおいて、
前記選択手段は、
前記各測距センサが測定した前記測定距離のうち、距離が短い方から３つの前記測距センサが測定した前記測定距離を選択することを特徴とする頭部位置検出システム。
【請求項３】
請求項１に記載の頭部位置検出システムにおいて、
前記乗員の荷重により座席に加わった圧力を検出する圧力検出手段を備え、
前記選択手段は、前記圧力の偏り方向に近い３つの前記測距センサが測定した前記測定距離を選択することを特徴とする頭部位置検出システム。
【請求項４】
請求項１に記載の頭部位置検出システムにおいて、
車両の進行方向を検出する方向検出手段をさらに備え、
前記選択手段は、前記方向検出手段が検出した前記車両の進行方向に基づき、その進行方向に関連付けられた前記乗員の頭部がある領域を推定し、該領域に近い３つの前記測距センサが測定した測定距離を選択することを特徴とする頭部位置検出システム。
【請求項５】
請求項１に記載の頭部位置検出システムにおいて、
座席に着座した前記乗員の頭部を含む領域を撮影する撮影装置から画像データを取得し、該画像データを画像処理して前記乗員の頭部がある領域を推定する画像処理手段をさらに備え、
前記選択手段は、前記乗員の頭部がある領域に近い３つの前記測距センサが測定した測定距離を選択することを特徴とする頭部位置検出システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の頭部位置検出システムにおいて、
前記位置算出手段は、
前記乗員の頭部の予測位置を設定し、該予測位置と、前記選択した測距センサが測定した測定距離と、該測定距離を測定した３つの前記測距センサの位置とに基づいて、前記予測位置の補正を行い、補正された前記予測位置を前記乗員の頭部位置として特定することを特徴とする頭部位置検出システム。
【請求項７】
乗員の頭部の位置を検出する頭部位置検出装置において、
検出範囲の一部が互いに重複するように配置され、着座した乗員の頭部までの距離を測定する少なくとも４つの測距センサから測定距離をそれぞれ取得する取得手段と、
前記乗員の頭部がある領域を推定し、前記測定距離のうち該領域に近い３つの前記測距センサが測定した測定距離を選択する選択手段と、
選択した前記測定距離に基づいて、前記乗員の頭部位置を算出する位置算出手段と
を備えたことを特徴とする頭部位置検出装置。
【請求項８】
測距センサを用いて乗員の頭部の位置を検出する頭部位置検出方法において、
検出範囲の一部が互いに重複するように配置され、着座した乗員の頭部までの距離を測
定する少なくとも４つの前記測距センサから測定距離をそれぞれ取得し、前記乗員の頭部がある領域を推定し、前記測定距離のうち該領域に近い３つの前記測距センサが測定した測定距離を選択し、選択した前記測定距離に基づいて、前記乗員の頭部位置を算出する頭部位置検出方法。
【請求項９】
測距センサと制御手段とを用いて、乗員の頭部の位置を検出する頭部位置検出プログラムにおいて、
前記制御手段を、
検出範囲の一部が互いに重複するように配置され、着座した乗員の頭部までの距離を測定する少なくとも４つの測距センサから測定距離をそれぞれ取得する取得手段と、
前記乗員の頭部がある領域を推定し、前記測定距離のうち該領域に近い３つの前記測距センサが測定した測定距離を選択する選択手段と、
選択した前記測定距離に基づいて、前記乗員の頭部位置を算出する位置算出手段として機能させることを特徴とする頭部位置検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部位置検出システム、頭部位置検出装置、頭部位置検出方法及び頭部位置検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の自動車の安全技術は、例えばドライバーの死角を車載カメラで撮影して、その画像を表示する運転補助システムといった、事故を回避するための予防安全技術と、事故が生じた際に乗員を保護する乗員保護安全技術とに分類することができる。これらの安全技術を精度良く作用させるために、乗員の頭部位置を正確に把握する必要がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ルーフ面に設けられた超音波センサにより、乗員の座高を検出し、乗員の頸椎部があると推測される位置にエアバックを展開する装置が記載されている。また、この装置は、ヘッドレストに設けられた超音波センサにより、ヘッドレストから乗員の頭部までの距離を測定し、距離に応じてエアバックの展開強度を設定する。
【特許文献１】特開平１１−３３４５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記文献に記載された装置では、センサと乗員の着座面との間の固定距離から、超音波センサにより測定された頭部との距離を減算し、乗員の座高を算出する。さらに座高のうち所定比率の高さ位置を頸椎部の位置として決定し、その位置をエアバックを展開する位置として設定している。しかし、この方法の場合、乗員の姿勢が左又は右に傾き、頭部が左方向又は右方向に偏倚していた場合、頭部の左方向の位置又は右方向の位置等、頭部の３次元座標を判断することは難しい。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、乗員の頭部位置を検出可能な範囲を拡大し、頭部位置を精度良く検出することができる頭部位置検出システム、頭部位置検出装置、頭部位置検出方法及び頭部位置検出プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、乗員の頭部の位置を検出する頭部位置検出システムにおいて、検出範囲の一部が互いに重複するように配置され、着座した乗員の頭部までの距離を測定する少なくとも４つの測距センサと、前記乗員の頭部がある領域を推定し、前記各測距センサが測定した測定距離のうち該領域に近い３つの前記測距センサが測定した測定距離を選択する選択手段と、選択した前記測定距離に基づいて、前記乗員の頭部位置を算出する位置算出手段とを備えたことを要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の頭部位置検出システムにおいて、前記選択手段は、前記各測距センサが測定した前記測定距離のうち、距離が短い方から３つの前記測距センサが測定した前記測定距離を選択することを要旨とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の頭部位置検出システムにおいて、前記乗員の荷重により座席に加わった圧力を検出する圧力検出手段を備え、前記選択手段は、前記圧力の偏り方向に近い３つの前記測距センサが測定した前記測定距離を選択することを要旨とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の頭部位置検出システムにおいて、車両の進行方向を検出する方向検出手段をさらに備え、前記選択手段は、前記方向検出手段が検出した前記車両の進行方向に基づき、その進行方向に関連付けられた前記乗員の頭部がある領域を推定し、該領域に近い３つの前記測距センサが測定した測定距離を選択することを要旨とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の頭部位置検出システムにおいて、座席に着座した前記乗員の頭部を含む領域を撮影する撮影装置から画像データを取得し、該画像データを画像処理して前記乗員の頭部がある領域を推定する画像処理手段をさらに備え、前記選択手段は、前記乗員の頭部がある領域に近い３つの前記測距センサが測定した測定距離を選択することを要旨とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の頭部位置検出システムにおいて、前記位置算出手段は、前記乗員の頭部の予測位置を設定し、該予測位置と、前記選択した測距センサが測定した測定距離と、該測定距離を測定した３つの前記測距センサの位置とに基づいて、前記予測位置の補正を行い、補正された前記予測位置を前記乗員の頭部位置として特定することを要旨とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、乗員の頭部の位置を検出する頭部位置検出装置において、検出範囲の一部が互いに重複するように配置され、着座した乗員の頭部までの距離を測定する少なくとも４つの測距センサから測定距離をそれぞれ取得する取得手段と、前記乗員の頭部がある領域を推定し、前記測定距離のうち該領域に近い３つの前記測距センサが測定した測定距離を選択する選択手段と、選択した前記測定距離に基づいて、前記乗員の頭部位置を算出する位置算出手段とを備えたことを要旨とする。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、測距センサを用いて乗員の頭部の位置を検出する頭部位置検出方法において、検出範囲の一部が互いに重複するように配置され、着座した乗員の頭部までの距離を測定する少なくとも４つの前記測距センサから測定距離をそれぞれ取得し、前記乗員の頭部がある領域を推定し、前記測定距離のうち該領域に近い３つの前記測距センサが測定した測定距離を選択し、選択した前記測定距離に基づいて、前記乗員の頭部位置を算出することを要旨とする。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、測距センサと制御手段とを用いて、乗員の頭部の位置を検出する頭部位置検出プログラムにおいて、前記制御手段を、検出範囲の一部が互いに重複するように配置され、着座した乗員の頭部までの距離を測定する少なくとも４つの測距センサから測定距離をそれぞれ取得する取得手段と、前記乗員の頭部がある領域を推定し、前記測定距離のうち該領域に近い３つの前記測距センサが測定した測定距離を選択する選択手段と、選択した前記測定距離に基づいて、前記乗員の頭部位置を算出する位置算出手段として機能させることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、頭部位置検出システムは、少なくとも４つの測距センサが測定した各測定距離のうち、頭部があると推定される領域に近い３つの測距センサが測定した測定距離を選択する。このため、頭部位置を特定可能な領域を広くし、頭部位置を精度良く検出することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、各測距センサが測定した測定距離のうち、短い方から３つの測定距離が選択されることにより、最適な測定距離を選択でき、誤差の小さい測定値を用いて頭部位置を算出できるので、頭部位置の検出精度を向上できる。また、測距セ
ンサの個数がいくつであっても、簡易な方法で３つの測定距離を選択することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、乗員の荷重による圧力の偏り方向に近い３つの測距センサが測定した測定距離が選択される。このため、最適な測定距離を選択でき、誤差の小さい測定値を用いて頭部位置を算出できるので、頭部位置の検出精度を向上できる。
【００１８】
請求項４に記載の発明において、車両の進行方向に関連付けられた領域を推定し、その領域に近い３つの測距センサが測定した測定距離が選択される。このため、各測距センサが測定した測定距離のうち、最適な測定距離を容易に選択することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明において、乗員の頭部を撮影した画像データを画像処理して、頭部がある領域を推定し、その領域に近い測距センサが測定した測定距離を選択する。このため、各測距センサが測定した測定距離のうち、最適な測定距離を容易に選択することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、頭部の予測位置を設定し、予測位置と、選択した測距センサが測定した測定距離と、３つの測距センサの位置とに基づいて予測位置の補正を行う。このため、頭部位置との相対角度を算出可能なセンサ等、特殊な装置を用いることなく、測距センサの位置及び測定距離のみを用いて頭部位置を算出することができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明によれば、頭部位置検出装置は、少なくとも４つの測距センサが測定した各測定距離のうち、頭部があると推定される領域に近い３つの測距センサが測定した測定距離を選択する。このため、頭部位置を特定可能な領域を広くし、頭部位置を精度良く検出することができる。
【００２２】
請求項８に記載の方法によれば、少なくとも４つの測距センサが測定した各測定距離のうち、頭部があると推定される領域に近い３つの測距センサが測定した測定距離を選択する。このため、頭部位置を特定可能な領域を広くし、頭部位置を精度良く検出することができる。
【００２３】
請求項９に記載の発明によれば、頭部位置検出プログラムに従って、少なくとも４つの測距センサが測定した各測定距離のうち、頭部があると推定される領域に近い３つの測距センサが測定した測定距離を選択する。このため、頭部位置を特定可能な領域を広くし、頭部位置を精度良く検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した頭部位置検出システムの一実施形態を図１〜図１４に従って説明する。図１に示すように、乗員としてのドライバーの頭部位置を検出する位置検出システム２は、ドライバーの死角を補助する運転支援システム１の一部を構成している。運転支援システム１は、ウィンドウやルーフを支持する支柱であるピラーによって遮られる死角領域をカメラによって撮影し、その画像をピラーに表示するシステムである。撮影画像は、ドライバーの視点に合うように、ドライバーの頭部位置に合わせて画像処理された後、ピラー内面に表示される。
【００２５】
運転支援システム１は、上記位置検出システム２の他、頭部位置に合わせて画像処理を行う画像表示システム３を備える。位置検出システム２は、選択手段、位置算出手段、取得手段、頭部位置検出装置及び制御手段としての位置検出装置５と、車内に設けられた４つの各測距センサ６とを備えている。
【００２６】
位置検出装置５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ（図示略）等を備え、各測距センサ６が測定した測定距離に基づき、ドライバーの頭部位置を特定し、特定した頭部位置を画像表示システム３に出力する。各測距センサ６は、本実施形態では超音波パルスを測定対象物に照射して、測定対象物までの距離を測定するセンサである。
【００２７】
測距センサ６は、制御部と、超音波パルスを送信する発信部と、対象物に反射した反射波を受信する受信部（いずれも図示略）とを備える。発信部は、発振器と、圧電素子等からなる送信素子とを有している。制御部は、発振器が生成するクロック信号に基づき、送信のタイミングを制御し、送波素子を駆動して出射波を送信する。送信素子は、所定角度範囲に出射波を送信する指向性を有する素子である。受信部は、受信素子と、受信した反射波を符号化する符号化部と、反射波のパターンやパラメータを記憶するメモリ（いずれも図示略）とを備えている。
【００２８】
測距センサ６の制御部は、クロック信号に基づき出射波を送信してから反射波を受信するまでの時間を計測する。さらにその時間から、出射波が反射した測定対象物までの相対距離を算出する。
【００２９】
図２及び図３に示すように、各測距センサ６は、運転席１０１に着座したドライバーＤの頭部Ｄ１が移動可能な範囲を囲むように取り付けられている。図３は、運転席１０１の上方（Ｚ方向）からみた状態の各センサ６の取付位置を示す概略図である。第１測距センサＦＲは、ドライバーＤの着座位置の前方右側に位置し、ルーフ内側面等に設けられている。第２測距センサＲＲは、着座位置の右側か後方右側に位置し、ルーフ内側面等に設けられている。第３測距センサＲＬは、着座位置の左側か後方左側に位置し、ルーフ内側面等に設けられている。第４測距センサＦＬは、着座位置の前方左側に位置し、例えばルームミラー近傍に設けられている。
【００３０】
これらの各測距センサ６が囲む空間は、検出対象範囲Ｚ１として予め設定されている。検出対象範囲Ｚ１は、ドライバーＤが運転席１０１に着座した際に、頭部Ｄ１が移動可能な範囲を含み、インストルメントパネルやステアリングホイール、運転席１０１等といった車内の固定物等により誤検出しにくい範囲に設定されている。
【００３１】
本実施形態では、各測距センサ６は、検出対象範囲Ｚ１の上面である四角状の平面における４つの頂点付近に配置されている。尚、図２では、各測距センサ６のＺ方向の位置を同一にしたが、高さ位置は異なっていてもよい。また、図３では、各測距センサ６の間隔を同じ長さにしたが、異なる長さにしてもよい。
【００３２】
図２に示すように、検出対象範囲Ｚ１のＺ方向の長さは、例えば運転中のドライバーＤの頭部Ｄ１が移動しうる範囲であって、ドライバーＤの脚等の他の部位や、運転席１０１のシートクッション等の固定物を誤検出しにくい範囲に設定されている。この検出対象範囲Ｚ１の隅部に設けられた各測距センサ６は、検出対象範囲Ｚ１内側に向けて出射波を照射する。出射波は頭部Ｄ１に反射し、反射波は各測距センサ６に受信される。このとき検出対象範囲Ｚ１内に、ハンドル等の固定物の一部が含まれている場合には、出射波を送信してから固定物の反射波を受信するまで時間又はその反射波のパターンを予め計測し、実際の測定時には、上記時間又はパターンに基づき、固定物の反射波の測定結果を除外する。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、測距センサ６の各々の検出範囲Ｚ２は、センサ位置を頂点とした放射状であり、その範囲は、検出精度を維持しながら、検出対象範囲Ｚ１の広範囲をカバーできるように調整されている。即ち、検出範囲Ｚ２は、検出対象範囲Ｚ１の一部を除くほぼ全域に調整されている。また、検出範囲Ｚ２の形状の制約下で、検出範囲Ｚ２が
検出対象範囲Ｚ１の広範囲をカバーできるように調整されるため、検出範囲Ｚ２の一部は検出対象範囲Ｚ１から若干はみ出している。
【００３４】
頭部位置を特定する処理では、位置検出装置５は、この４つの測距センサ６が測定した測定距離のうち、頭部Ｄ１がある領域を推定し、該領域に近い３つの測距センサ６が測定した測定距離を選択する。
【００３５】
ここで、３つの測距センサ６を選択した場合の頭部Ｄ１の特定可能範囲について詳述する。例えば、図４（ｂ）に示すように、４つの各測距センサ６のうち、第１測距センサＦＲ、第３測距センサＲＬ、第４測距センサＦＬを選択した場合、各測距センサＦＲ，ＲＬ，ＦＬの各検出範囲Ｚ２が互いに重複する領域が、実際に頭部位置を特定することができる特定可能範囲Ｚ３である。４つのうち３つの測距センサ６を用いた場合、検出対象範囲Ｚ１のほぼ全域を特定可能範囲Ｚ３にすることができる。
【００３６】
また、各測距センサ６の検出範囲Ｚ２は、検出対象範囲Ｚ１から極力はみ出さないように調整されている。このため、超音波の減衰による精度の低下や、検出対象範囲Ｚ１外にあるインストルメントパネル等の固定物に反射した反射波等の誤検出を抑制することができる。即ち、４つの測距センサ６のうち、３つの測距センサ６が測定した測定距離を選択することにより、高い精度を維持しながら、頭部Ｄ１を検出できる対象範囲を広い範囲にすることができる。
【００３７】
この選択方法と比較するため、全ての測距センサ６を用いて頭部位置を特定する場合、特定可能範囲Ｚ３を拡大するために測距センサ６の検出範囲Ｚ２を広げた場合、誤検出を防止するために検出範囲Ｚ２を縮小した場合について説明する。
【００３８】
図５に示すように、本発明と同じ検出範囲Ｚ２を有する４つの測距センサ６を用いて頭部位置を特定する場合、４つの測距センサ６の検出範囲Ｚ２が重複する特定可能範囲Ｚ３は、上記した本実施形態の特定可能範囲Ｚ３と比べて縮小する。このため、ドライバーＤが前屈みになった場合や、左折及び右折時に、その姿勢を左右に傾けた場合、頭部位置を特定できない虞がある。
【００３９】
一方、特定可能範囲Ｚ３を拡大するために、３つの測距センサ６の各々の検出範囲Ｚ２を、図６（ａ）に示すように拡大した場合、検出対象範囲Ｚ１からはみ出す領域も大きくなる。この場合、図６（ｂ）に示すように、特定可能範囲Ｚ３は、本実施形態の特定可能範囲Ｚ３よりも拡大されるが、検出対象範囲Ｚ１からはみ出す領域も拡大することで、誤検出する可能性が高くなり、精度が低下する。
【００４０】
また、精度を高めるために図７（ａ）に示すように、測距センサ６の検出範囲Ｚ２を、検出対象範囲Ｚ１からはみ出す領域が無いように調整すると、誤検出を抑制できるものの、図７（ａ）に示すように、特定可能範囲Ｚ３が縮小される。このため、ドライバーＤが前屈みになった場合や、左折及び右折時に、その姿勢を左右に傾けた場合、頭部位置を特定できない虞がある。
【００４１】
このため、測距センサ６の取付位置及び検出範囲Ｚ２を、車内のインストルメントパネル、運転席等の配置と検出精度とに応じて調整した状態で、測定時には４つの測距センサ６のうち、３つの測距センサ６を選択することで、検出精度の維持を図るとともに、特定可能範囲Ｚ３を好適な範囲に保つことができる。
【００４２】
次に、位置検出装置５の頭部位置の３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出する処理について説明する。ここでは、頭部位置として、頭部Ｄ１を球に近似させた際の球の中心を算出す
る。頭部位置を検出する際、位置検出装置５は、各測距センサ６から検出対象範囲Ｚ１の内側に向かって出射波を照射する。そして、図８に示すように、出射波を送信してから反射波を受信するまでの時間に基づき、各測定距離Ｌａを算出する。
【００４３】
本実施形態では、位置検出装置５は、測距センサ６が測定した測定距離Ｌａのうち、距離が短いほうから３つの測定距離Ｌａを選択する。即ち、頭部Ｄ１が前方左側に偏倚していた場合、第２測距センサＲＲが測定した測定距離Ｌａ２が最も大きくなる。超音波は空気中で減衰する傾向にあり、測定物までの距離が大きくなる程、その検出精度は低くなるため、４つの測定距離Ｌａのうち最も距離が長い上記測定距離Ｌａ２を除外する。
【００４４】
３つの測定距離Ｌａを選択すると、図９に示すように、位置検出装置５は、各測定距離Ｌａに頭部半径Ｒを加算する。即ち、本実施形態では、頭部位置として、頭部Ｄ１を球体とした場合の頭部位置Ｄ２（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を推定するが、測距センサ６により測定された測定距離Ｌａは、測距センサ６と頭部表面までの距離である。従って、平均的な成人の頭部の大きさを考慮して、頭部半径Ｒを測定距離Ｌａに加算し、測距センサ６から頭部位置Ｄ２までの距離に相当する補正距離Ｌｂを算出する。
【００４５】
次に、位置検出装置５は、頭部位置Ｄ２を推定するための予測位置Ｐｉ（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）に初期位置Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）の座標を設定する。この初期位置Ｐ１は、例えば、検出対象範囲Ｚ１の中心座標等、任意に設定することができる。また、位置検出装置５は、予め格納した各測距センサ６の位置を示すセンサ位置を取得し、予測位置Ｐｉ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）から各測距センサ６までの相対距離Ｌｃをそれぞれ算出する。
【００４６】
さらに、各相対距離Ｌｃと上記各補正距離Ｌｂとを比較し、予測位置Ｐｉを、真の値である頭部位置Ｄ２に近づける調整を繰り返し行う。具体的には、図１０に示すように、予測位置Ｐｉを検出対象範囲Ｚ１の中心座標に設定した場合、予測位置Ｐｉと、第１測距センサＦＲ、第３測距センサＲＬ、第４測距センサＦＬとの相対距離Ｌｃをそれぞれ算出する。さらに、各相対距離Ｌｃと、それらの相対距離Ｌｃに対応する各補正距離Ｌｂの差分を修正値ΔＬとし、該修正値ΔＬが所定距離としての所定値Ｌｄ未満であるか否かを判断する。
【００４７】
所定値Ｌｄは、任意の値であって、本実施形態では、画像をピラー内面に表示するための画像処理において、頭部位置の誤差として許容可能な範囲に設定されている。修正値ΔＬが、所定値Ｌｄ以下であると判断すると、その時の予測位置Ｐｉを頭部位置ＤＨとして特定する。修正値ΔＬが所定値Ｌｄ超であると判断すると、修正値ΔＬに基づき、予測位置Ｐｉを頭部位置Ｄ２に近づけるために修正する。
【００４８】
このとき例えば、各相対距離Ｌｃと各補正距離Ｌｂとの大小を比較し、頭部位置Ｄ２が存在する領域を限定していく。即ち、真値である頭部位置Ｄ２が、検出対象範囲Ｚ１のうち、図１１に示す前方左側に位置するとき、第１補正距離Ｌｂ１は、検出対象範囲Ｚ１の中心から第１測距センサＦＲまでの第１相対距離Ｌｃ１よりも若干小さい値になる。このため、頭部位置Ｄ２は、第１測距センサＦＲを中心とし、第１相対距離Ｌｃ１を半径とする球Ｓ１の内側に位置すると推定される。同様に、第３補正距離Ｌｂ３は、第３相対距離Ｌｃ３よりも長いため、頭部位置Ｄ２は、第３測距センサＲＬを中心とし、第３相対距離Ｌｃ３を半径とする球Ｓ３の外側に位置すると推定される。また、第４補正距離Ｌｂ４は、第４相対距離Ｌｃ４よりも短いため、第４測距センサＦＬを中心とし、第４相対距離Ｌｃ４を半径とする球Ｓ４の内側に位置すると推定される。これにより、頭部位置Ｄ２は、球Ｓ３の外側であって、球Ｓ１と球Ｓ４とが重複する推定領域Ｚ４に位置すると判断できる。
【００４９】
推定領域Ｚ４を決定すると、推定領域Ｚ４の中心座標等、任意の位置に予測位置Ｐｉ（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）を設定する。また、予測位置Ｐｉと３つの各測距センサ６との相対距離Ｌｃを算出し、相対距離Ｌｃと補正距離Ｌｂとを比較して、推定領域Ｚ４をさらに限定していく。そして、相対距離Ｌｃと補正距離Ｌｂとの修正値ΔＬが所定値Ｌｄ以下となるまで、予測位置Ｐｉの調整を繰り返す。尚、予測位置Ｐｉの調整は、上記の方法に限定されるものではなく、他の方法でもよい。相対距離Ｌｃと補正距離Ｌｂとの修正値ΔＬが所定値Ｌｄ以下となると、位置検出装置５は、その時の予測位置Ｐｉを、計算上の頭部位置ＤＨとして特定する。
【００５０】
位置検出システム２が算出した頭部位置ＤＨは、画像表示システム３に出力される。画像表示システム３は、画像処理装置７、ナビゲーションコンピュータ８を備えている。ナビゲーションコンピュータ８は、車速センサ１２及びジャイロ１３に基づき自車位置を算出し、その自車位置を画像処理装置７に出力する。また、ナビゲーションコンピュータ８は、地図データ記憶部１４から、自車位置周辺の道路情報や地形情報等を示す地図データ１５を取得し、自車位置前方の道路情報又は地形情報等を画像処理装置７に出力する。
【００５１】
画像処理装置７は、図１２に示すように車両１００に取り付けられたカメラ１０から画像データを入力する。さらに、位置検出システム２が算出した頭部位置ＤＨに合わせて、座標変換、ピラー形状に合わせたトリミング等といった画像処理を行う。例えば、頭部位置Ｄ２が検出対象範囲Ｚ１のうち前方左側に偏倚している場合、カメラ１０の光軸ＡＸ１と、ドライバーＤの視線方向ＡＸ２は異なる方向になる。また、ピラー内面に画像を表示する場合、路面上のどの位置を中心に描画するかを設定する必要がある。このため、頭部位置Ｄ２に基づき、ドライバーＤがピラー１０２を見た場合の視線方向ＡＸ２を算出し、撮影画像を視線方向ＡＸ２に合わせた投影面に座標変換する処理が必要となる。例えば、画像処理装置７は、ナビゲーションコンピュータ８から取得した自車位置及び地図データ１５に基づき、視線方向ＡＸ２に合わせた方向であって、運転の際に確認すべき位置に投影面を設定し、その投影面に画像データを座標変換するようにしてもよい。また、画像処理装置７は、座標変換を行った変換データを、表示装置１１の表示面に表示するための座標変換を行う。
【００５２】
画像処理装置７は、上記した画像処理により、ピラー内面に表示する表示データを生成する。そして、表示装置１１に表示データを出力する。表示装置１１は、ピラー内面に設けられた薄型の液晶ディスプレイ等であって、画像処理装置７から入力した表示データに基づきピラー１０２によって遮られた死角画像を表示する。
【００５３】
次に、本実施形態の頭部位置検出処理の手順について、図１３及び図１４に従って説明する。位置検出装置５は、頭部位置の検出を開始するか否かを判断する（ステップＳ１）。具体的には、画像表示モードの画像表示システム３から出力された検出開始命令を受信したか否かを判断する。検出開始命令を受信した場合には、頭部位置の検出を開始すると判断する（ステップＳ１においてＹＥＳ）。検出開始命令を受信しない場合には（ステップＳ１においてＮＯ）、開始トリガを入力するまで待機する。
【００５４】
検出開始命令を受信すると、位置検出装置５は、各測距センサ６を駆動し、各測距センサ６から測定距離Ｌａを取得する（ステップＳ２）。
さらに、位置検出装置５は、予め設定した条件に従って、４つの測距センサ６が測定した測定距離Ｌａのうち、３つの測定距離Ｌａを選択する選択処理を行う（ステップＳ３）。本実施形態では、上記したように、距離が短い方から３つの測定距離Ｌａを選択する。
【００５５】
３つの測定距離Ｌａを選択すると、位置検出装置５は、選択した３つの各測定距離Ｌａに基づいて、上記した位置算出処理を行う（ステップＳ４）。具体的には、図１４に示す
ように、予測位置Ｐｉに、初期位置Ｐ１を設定する（ステップＳ４−１）。また、該予測位置Ｐｉと、対応する各測距センサ６との相対距離Ｌｃをそれぞれ算出する（ステップＳ４−２）。さらに、相対距離Ｌｃと各補正距離Ｌｂとを比較して、修正値ΔＬを算出する（ステップＳ４−３）。修正値ΔＬは、補正距離Ｌｂと相対距離Ｌｃとの差分である。
【００５６】
さらに、位置検出装置５は、修正値ΔＬが所定値Ｌｄ以下であるか否かを判断する（ステップＳ４−４）。修正値ΔＬが所定値Ｌｄ以下である場合（ステップＳ４−４においてＹＥＳ）、予測位置Ｐｉを頭部位置ＤＨとして特定する（ステップＳ４−５）。
【００５７】
一方、修正値ΔＬが所定値Ｌｄ超であると判断すると（ステップＳ４−４においてＮＯ）、修正値ΔＬに基づき予測位置Ｐｉを修正し（ステップＳ４−６）、ステップＳ４−２に戻る。上記したように、修正を繰り返すと、修正値ΔＬが所定値Ｌｄ以下となるので（ステップＳ４−４においてＹＥＳ）、予測位置Ｐｉを頭部位置ＤＨとして特定する（ステップＳ４−５）。
【００５８】
このようにして算出された頭部位置ＤＨは、画像表示システム３に出力され、画像データの画像処理に用いられる。画像表示システム３は、表示データを表示装置１１に出力して死角画像をピラー内面に表示する。
【００５９】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、位置検出システム２は、検出範囲Ｚ２が互いに重複するように配置され、着座したドライバーＤの頭部Ｄ１までの距離を測定する４つの測距センサ６と、ドライバーＤの頭部Ｄ１がある領域を推定し、各測距センサ６が測定した測定距離Ｌａのうち、該領域に近い３つの測距センサ６が測定した測定距離Ｌａを選択し、それらの測定距離Ｌａに基づいて頭部位置ＤＨを算出する位置検出装置５を備えた。このため、各測距センサ６の検出範囲Ｚ２を最適化することにより頭部位置ＤＨの検出精度を向上することができる。また、３つの測定距離Ｌａに基づき頭部位置ＤＨを特定するため、全ての測距センサ６が測定した測定距離Ｌａを用いた場合よりも、各測距センサ６の検出範囲Ｚ２が重複する領域、即ち頭部位置ＤＨを特定可能な領域を広くし、さらに位置算出処理での計算量を軽減することができる。
【００６０】
（２）上記実施形態では、位置検出装置５は、ドライバーＤの頭部Ｄ１が移動可能な範囲内に予測位置Ｐｉを設定し、該予測位置Ｐｉと、選択した３つの測定距離Ｌａと、それらの測定距離Ｌａを測定した測距センサ６の位置とに基づいて、予測位置Ｐｉの補正を行う。また、補正が完了した予測位置Ｐｉを頭部位置ＤＨとして特定する。このため、頭部位置ＤＨとの相対角度を測定可能なセンサ等、特殊な装置を用いることなく、測距センサ６が計測した測定距離Ｌａとそれらの測定距離Ｌａを測定した測距センサ６の位置のみを用いて頭部位置ＤＨを算出することができる。
【００６１】
（３）上記実施形態では、４つの測距センサ６は、検出対象範囲Ｚ１を囲み、それぞれ他の測距センサ６と対角となる位置にそれぞれ設けられている。このため、ドライバーＤの頭部Ｄ１の真上や側方等、一つの領域に各測距センサ６を集中して配置するよりも、各検出範囲Ｚ２が重複する範囲をできるだけ広くするとともに、検出精度を向上できる。
【００６２】
（４）上記実施形態では、位置検出装置５は、各測距センサ６が測定した測定距離Ｌａのうち、距離の短い方から３つの測定距離Ｌａを選択する。このため、最適な測定値を用いて頭部位置ＤＨを算出できるので、頭部位置ＤＨの検出精度を向上できる。
【００６３】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図１５〜図１６に従って説明する。尚、第２
実施形態は、第１実施形態の選択処理（ステップＳ３）を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００６４】
第２実施形態では、図１５に示す運転席１０１に設けられた圧力検出手段としての感圧センサ２０を用いて、３つの測定距離Ｌａを選択する。感圧センサ２０は、公知の圧力センサを用いることができる。例えば感圧センサ２０は、一対の樹脂シートと、各シートの間に設けられたスペーサと、各シートに設けられた接点部と、圧力検出回路等を備えている。ドライバーＤが運転席１０１に着座し、各接点部が接触すると、圧力を検出した状態となる。感圧センサ２０は、運転席１０１のシートクッション１０３の前方右側、後方右側、後方左側、前方左側に４つ設けられている。
【００６５】
また、この感圧センサ２０の各接点部間の接触抵抗は、外部圧力の大きさに応じて変化し、圧力検出回路は抵抗値を電気信号に変換して位置検出装置５に出力する。位置検出装置５は、圧力検出回路から抵抗値をそれぞれ取得し、各感圧センサ２０の抵抗値の総和を算出する。そして、感圧センサ２０毎に、抵抗値の総和に対する各感圧センサ２０の抵抗値の比率を算出し、その比率が予め設定されている基準比率範囲から逸脱しているか否かを判断する。基準比率範囲から逸脱していると判断された感圧センサ２０が存在する場合には、圧力の偏りが生じていると判断し、ドライバーがいずれかの方向に傾いた姿勢をとっていると判断する。各感圧センサ２０同士の抵抗値の比率に差があっても、その比率が基準比率範囲から逸脱していない場合には、ドライバーが傾いた姿勢でないと判断する。
【００６６】
位置検出装置５は、圧力の偏り方向と、選択する測定距離Ｌａとを関連付けたマップ２１を有しており、このマップ２１に基づき、圧力の偏り方向に近い３つの測距センサ６が測定した測定距離Ｌａを選択する。例えば、圧力の偏り方向が「前方右側」であると判断すると、マップ２１に基づきその方向に関連付けられた「第１測距センサＦＲ」、「第２測距センサＲＲ」、及び「第４測距センサＦＬ」が測定した測定距離Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌａ４を選択する。尚、図ではマップ２１を簡略化したテーブルにしたが、選択すべき測定距離Ｌａと圧力の偏り方向とが関連付けられるデータであればよい。
【００６７】
第２実施形態によれば、第１実施形態に記載の（１）〜（３）の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（５）第２実施形態では、位置検出装置５は、ドライバーＤの荷重により運転席１０１に加わった圧力を検出する感圧センサ２０から、圧力に応じた抵抗値を取得する。さらにこの抵抗値に基づき、運転席１０１に加えられた圧力の偏り方向を判断し、該偏り方向にある３つの測距センサ６が測定した測定距離Ｌａを選択する。このため、ドライバーＤの姿勢の偏り方向を判断することにより、最適な測定距離Ｌａを用いて頭部位置ＤＨを算出できるので、頭部位置ＤＨの検出精度を向上できる。
【００６８】
（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態を図１７及び図１８に従って説明する。尚、第３実施形態は、第１実施形態の選択処理（ステップＳ３）を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００６９】
本実施形態の方向検出手段としての位置検出装置５は、車両１００の方向指示灯３１を点滅制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０から、右折検出信号及び左折検出
信号を受信する。ドライバーＤの操作に基づき、車両右側の方向指示灯３１を点滅させる際、ＥＣＵ３０は、右折検出信号を位置検出装置５に出力する。車両左側の方向指示灯３１を点滅させる際、ＥＣＵ３０は、左折検出信号を位置検出装置５に出力する。尚、ＥＣＵ３０は、ステアリングの舵角を検出する舵角センサから検出値を取得し、車両１００が右折及び左折を判断するＥＣＵであってもよい。
【００７０】
位置検出装置５は、右折検出信号及び左折検出信号を受信した場合のみ、頭部位置を検出する処理を行う。位置検出装置５は、右折方向及び左折方向と、選択すべき測定距離Ｌａとを関連付けたマップ（図示略）を格納している。
【００７１】
位置検出装置５は、車両１００の進行方向に基づき、その進行方向に関連付けられた領域を推定し、その領域に近い３つの測距センサ６が測定した測定距離Ｌａを選択する。例えば、車両１００が右折すると判断した場合、頭部位置Ｄ２は、前方左側に偏倚する傾向にあるため、第１測距センサＦＲ、第３測距センサＲＬ及び第４測距センサＦＬが測定した測定距離Ｌａ１，Ｌａ３，Ｌａ４を、頭部位置の算出に用いるデータとして選択する。
【００７２】
第３実施形態によれば、第１実施形態に記載の（１）〜（３）の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（６）上記実施形態では、位置検出装置５は、車両１００の進行方向を検出するＥＣＵ３０から、右折検出信号及び左折検出信号を取得する。位置検出装置５は、車両の進行方向に基づき、その進行方向に関連付けられた領域を推定し、その領域に近い３つの測距センサ６が測定した測定距離Ｌａを選択する。従って、車両１００の進行方向に関連付けられた測定距離Ｌａは、特殊な演算を行うことなくマップに基づき選択することができるので、各測距センサ６が測定した測定距離Ｌａのうち、最適な測定距離Ｌａを容易に選択することができる。
【００７３】
（第４実施形態）
次に、本発明を具体化した第４実施形態を図１８及び図１９に従って説明する。尚、第４実施形態は、第１実施形態の選択処理（ステップＳ３）を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００７４】
本実施形態では、ドライバーＤの頭部Ｄ１を撮影するカメラ４０と、画像処理手段としての位置検出装置５に内蔵された画像処理プロセッサ（図示略）を用いて選択処理を行う。図１８に示すように、カメラ４０は、ドライバーＤの前方に取り付けられ、その撮影領域Ｚ６に、運転席１０１に着座したドライバーＤの頭部Ｄ１が含まれるように取り付けられている。
【００７５】
位置検出装置５は、カメラ４０から画像データを取得し、画像データに対しパターンマッチング等の公知の画像処理を行い、図１９に示す２次元の平面画像内で、頭部４１の位置を算出する。頭部４１の位置は、画面座標系（Ｕ，Ｖ）で表されるが、画面座標系の各軸は、車室内の座標を表す座標系（Ｘ，Ｚ）に対応するため、Ｘ方向及びＺ方向において頭部４１がどの領域にあるかを推定することができる。
【００７６】
例えば、頭部位置が左側、即ち反Ｘ方向に偏倚している場合には、まず、検出対象範囲Ｚ１の反Ｘ方向にある第３測距センサＲＬ及び第４測距センサＦＬが測定した測定距離Ｌａ３，Ｌａ４を選択する。また、３つ目の測定距離Ｌａを選択する場合には、予め設定した測距センサ６が測定した測定距離Ｌａを選択してもよいし、或いは残りの測距センサ６が測定した測定距離Ｌａのうち、短い方を選択しても良い。或いは、画面座標系内での頭部４１の大きさと、頭部Ｄ１を予め撮影したテンプレート又は予め設定した頭部の大きさを示す基準値とを比較し、頭部位置Ｄ２が前方に偏倚しているか、後方に偏倚しているかを判断してもよい。この場合、例えば、頭部４１が前方に偏倚していると判断した場合には、第１測距センサＦＲが測定した測定距離Ｌａ１を選択し、後方に偏倚していると判断した場合には第２測距センサＲＲが測定した測定距離Ｌａ２を選択する。
【００７７】
第４実施形態によれば、第１実施形態に記載の（１）〜（３）の効果に加えて、以下の
ような効果を得ることができる。
（７）第４実施形態では、位置検出装置５は、運転席１０１に着座したドライバーＤの頭部Ｄ１を含む領域を撮影するカメラ４０から画像データを取得し、該画像データを画像処理して頭部Ｄ１がある領域を推定する。また、その領域に近い３つの測距センサ６が測定した測定距離Ｌａを選択する。このため、各測距センサ６が測定した測定距離Ｌａのうち、最適な測定距離Ｌａを容易に選択することができる。
【００７８】
尚、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、測距センサ６を超音波センサに具体化したが、レーザセンサ等の光学センサでもよいし、ミリ波レーダ等でもよい。
【００７９】
・上記実施形態では、表示装置を液晶ディスプレイに具体化したが、ピラー内面に画像を投影するプロジェクタでもよい。
・上記実施形態では、測距センサ６は、頭部Ｄ１までの距離と、頭部Ｄ１に対する方向とを検出可能なセンサにしてもよい。その場合、頭部Ｄ１に対する方向に基づき、頭部位置を特定するための範囲を限定し、その範囲に予測位置Ｐｉを設定して、調整するようにしてもよい。このようにすると、予測位置Ｐｉの修正回数を少なくすることができる。
【００８０】
・第３実施形態では、位置検出装置５は、右折方向及び左折方向を検出するＥＣＵ３０に基づき進行方向を判断するようにしたが、ナビゲーションコンピュータ８に具体化してもよい。即ち、ナビゲーションコンピュータ８が探索した案内経路の方向に応じて、車両１００の進行方向を判断するようにしてもよい。
【００８１】
・第４実施形態では、ドライバーＤの前方にカメラ４０を取り付けるようにしたが、その他の位置に取り付けるようにしてもよい。
・上記各実施形態では、予測位置Ｐｉを設定し、予測位置Ｐｉを頭部位置Ｄ２に合わせるように調整して頭部位置を特定したが、その他の方法によって特定するようにしてもよい。
【００８２】
・上記各実施形態では、４つの測距センサ６を設けるようにしたが、５つ以上でもよい。この場合でも、全ての測距センサ６が測定した測定距離Ｌａのうち、上記した条件下で３つの測定距離Ｌａを選択する。
【００８３】
・上記各実施形態では、頭部位置検出システムを、運転席１０１に着座したドライバーＤの頭部Ｄ１を検出するシステムに具体化したが、その他の座席に着座した乗員の頭部を検出するシステムとしてもよい。また、頭部位置検出システムは、ピラーに死角画像を表示する運転支援システム１を構成するようにしたが、その他の運転支援システム、乗員保護システムを構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】第１実施形態の位置検出システムの概略図。
【図２】検出対象範囲の側面図。
【図３】検出対象範囲の平面図。
【図４】（ａ）は、検出範囲、（ｂ）は特定可能範囲の概念図。
【図５】比較例の特定可能範囲の概念図。
【図６】（ａ）は、比較例の検出範囲、（ｂ）は比較例の特定可能範囲の概念図。
【図７】（ａ）は、比較例の検出範囲、（ｂ）は比較例の特定可能範囲の概念図。
【図８】斜めからみた検出対象範囲の概念図。
【図９】補正距離の概念図。
【図１０】位置算出処理の説明図。
【図１１】位置算出処理の説明図。
【図１２】本システムが搭載された車両の模式図。
【図１３】本実施形態の処理手順を説明するフローチャート。
【図１４】算出処理の処理手順を説明するフローチャート。
【図１５】第２実施形態の感圧センサが設けられた運転席の平面図。
【図１６】マップの概念図。
【図１７】第３実施形態の位置検出システムの概略図。
【図１８】第４実施形態のカメラ及び運転席の位置関係を示す模式図。
【図１９】頭部を撮影した画像データの概念図。
【符号の説明】
【００８５】
２…頭部位置検出システムとしての位置検出システム、５…選択手段、位置算出手段、方向検出手段、画像処理手段、取得手段及び頭部位置検出装置としての位置検出装置、６，ＦＲ，ＲＲ，ＲＬ，ＦＬ…測距センサ、２０…圧力検出手段としての感圧センサ、４０…撮影装置、１００…車両、Ｄ…乗員としてのドライバー、Ｄ１，４１…頭部、Ｄ２，ＤＨ…頭部位置、Ｌａ，Ｌａ１〜Ｌａ４…測定距離、Ｌｄ…所定距離としての所定値、Ｌｃ…相対距離、ΔＬ…差分、Ｐｉ…予測位置、Ｚ２…検出範囲。
【図１】
2009145176.tif 000003
【図２】
2009145176.tif 000004
【図３】
2009145176.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009145176.tif 000009
【図８】
2009145176.tif 000010
【図９】
2009145176.tif 000011
【図１０】
2009145176.tif 000012
【図１１】
2009145176.tif 000013
【図１２】
2009145176.tif 000014
【図１３】
2009145176.tif 000015
【図１４】
2009145176.tif 000016
【図１５】
2009145176.tif 000017
【図１６】
2009145176.tif 000018
【図１７】
2009145176.tif 000019
【図１８】
2009145176.tif 000020
【図１９】
2009145176.tif 000021