专利名称：乘员信息检测系统、乘员约束装置和车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及搭载在车辆上的乘员信息检测系统的构筑技术。
背景技术：
一直以来，在车辆发生事故时，由气囊等对车辆乘员进行约束的乘员约束装置是公知的，例如下述专利文献1公开了这样一种结构，即作为推测车辆乘员状态的乘员状态推测装置，使用对车辆乘员进行摄像的照相机等，根据该乘员状态推测装置所推测出的乘员状态，对气囊等乘员约束装置进行控制的结构。
专利文献1特开2002-264747号公报在车辆发生事故时等对车辆乘员进行约束的各种乘员约束装置中，对于使用照相机等检测装置来精确把握车辆座椅上的车辆乘员的就座状态和体格等信息的技术要求非常高。例如对于车辆乘员的实际体格和外观上的体格，因衣服厚度等而在这两种体格上产生误差，因而需要精确把握车辆乘员的实际体格。但是，在上述专利文献1中，虽然公开了使用检测装置推测乘员状态的技术思想，但是在精确把握车辆乘员的就座状态和体格等方面并未记载有效的具体结构。
发明内容
鉴于上述问题而提出本发明，本发明的目的是提供一种可以有效地精确检测出与车辆座椅上的车辆乘员有关的信息的技术。
为了解决上述问题，构成本发明。典型的是，本发明能够适用于汽车中对与车辆座椅上的车辆乘员有关的信息进行检测的乘员信息系统，但是本发明同样适用于在汽车之外的车辆中对与车辆座椅上的车辆乘员有关的信息进行检测的乘员信息检测系统的构筑技术。此时，所指的“车辆”包括汽车、飞机、船舶、电车、公共汽车、卡车等各种车辆。
本发明的第1发明解决上述问题的本发明第1发明是技术方案1记载的乘员信息检测系统。
技术方案1记载的乘员信息检测系统是一种对与车辆座椅上的车辆乘员有关的信息进行检测的系统，其至少设置有照相机、信息抽取装置、存储装置和导出装置。这里所说的“车辆乘员”，除了直接坐在车辆座椅上的乘员之外，还包括通过儿童座椅或少儿座椅等间接就座的乘员等。而且，在本发明中“与车辆乘员有关的信息”广义上包括车辆乘员的体格、车辆乘员的位置、车辆乘员的各个身体部位的位置或形状、车辆乘员的有无等。
本发明的照相机构成获得与朝向车辆乘员的单一视点有关的图象的装置。作为获得与单一视点有关的图象的照相机，可以使用单眼C-MOS3D照相机或多眼立体3D照相机。
本发明的信息抽取装置构成根据由照相机所获得的图像，抽取与车辆乘员的乘员表面形状有关的信息。通过该信息抽取装置来抽取(检测出)车辆乘员的表面凹凸形状的有无、凹凸形状的位置等。
本发明的存储装置构成预先存储与人的身体表面形状有关的身体信息的装置。作为被预先存储的该身体信息，可以采用构成人身体的各个身体部位的凹凸形状、尺寸、身体部位彼此之间的相对设置关系等，优选存储该身体信息作为每个性别或每个年龄段的数据。
本发明的导出装置构成下述装置在由信息抽取装置抽取的信息中，使与车辆乘员的身体特定部位有关的乘员表面形状和预先存储在存储装置中的身体信息相关，至少将该身体特定部位的位置导出。
这里所说的“身体特定部位”可以使用身体部位中的颈部、头、脸、下颌、肩、腕、脚、膝盖等部位中的一个或多个部位。在本发明中，该身体特定部位可以预先设定，或者也可以根据由信息抽取装置所抽取的信息的可靠性，设定作为身体特定部位的部位。
而且，本发明所称的“与身体特定部位有关的乘员表面形状”不仅包含身体特定部位自身的乘员表面形状，而且还包含身体特定部位的周围部位的乘员表面形状。因此，与预先存储的身体信息相关的乘员表面形状，可以是规定部位中的表面形状，或在多个部位上以连续状形成的表面形状。
而且在本发明中，导出装置不仅可以导出身体特定部位的位置，除了该身体特定部位的位置之外，还可以导出车辆乘员的位置、车辆乘员的身体部位或形状、车辆乘员的有无等乘员信息。
根据技术方案1记载的乘员信息检测系统，由于在对乘员信息进行检测时，不仅与使用照相机而实际获得的车辆乘员的身体特定部位有关的乘员表面形状，而且使该乘员表面形状与预先存储的身体信息相关，由此导出该身体特定部位的位置，能够提高检测可靠性。从而能够精度良好地检测与车辆座椅上的车辆乘员有关的信息。
而且由本发明的乘员信息检测系统检测到的与车辆乘员有关的信息优选应用在为了对车辆乘员进行约束而工作的乘员约束装置，例如与气囊装置、安全带装置、警报设备(表示输出、声音输出等)等有关的控制中。而且，本发明与“单一视点”有关，如果至少具有使用进行车辆座椅上单一视点的设定的单一照相机结构就可以，不妨碍其它目的使用的其它照相机或视点的设置。
(本发明的第2发明)解决上述问题的本发明的第2发明就是技术方案2记载的乘员信息检测系统。
在技术方案2记载的乘员信息检测系统中，技术方案1记载的导出装置的结构如下，即将身体特定部位的乘员表面形状与预先存储在存储装置中的各个身体部位的身体表面形状进行比较，根据该比较结果，将该身体特定部位的位置导出。
根据这种结构，在将身体特定部位的位置导出时，由将身体特定部位的乘员表面形状与预先存储在存储装置中的各个身体部位的身体表面形状进行比较，能够精度良好地对身体特定部位的位置进行检测。
(本发明的第3发明)解决上述问题的本发明的第3发明就是技术方案3记载的乘员信息检测系统。
在技术方案3记载的乘员信息检测系统中，技术方案2记载的导出装置的结构如下，即将身体特定部位的乘员表面形状与预先存储在存储装置中的各个身体部位的身体表面形状进行比较，同时将该身体特定部位和其周围部位的相对位置关系与预先存储在存储装置中的身体部位之间的相对位置关系进行比较，根据该比较结果，将该身体特定部位的位置导出。
在将身体特定部位的位置导出时，当预先存储的各个身体部位的身体表面形状与多个乘员表面形状类似时，存在多个候补的身体特定部位。在此情况下，身体特定部位的特定非常困难。此时本发明不仅构成得对身体特定部位自身的表面形状(凹凸形状)进行比较，而且还构成得对该身体特定部位和其周围部位相对设置关系进行比较。具体地说，除了头部周围部位的凹凸形状的特征之外，不但使用将头设置在肩或下颌的周围的条件，由与预先存储的身体信息进行比较，从多个候补中能够选出所希望的部位。从而根据该结构，能够精度更良好地检测到身体特定部位的位置。
(本发明的第4发明)解决上述问题的本发明的第4发明就是技术方案4记载的乘员信息检测系统。
在技术方案4记载的乘员信息检测系统中，技术方案1～3之一记载的导出装置的结构如下，即将身体特定部位的位置导出的同时，根据该身体特定部位和车辆侧基准部位的相对位置关系，将与该车辆乘员有关的信息导出。此时所谓的“车辆侧基准部位”就是在车辆侧具有与车辆乘员相对的位置关系的部位。例如将车辆座椅、内装仪表板、车门、顶板、方向盘等作为该车辆侧基准部位。该车辆侧基准部位的位置也可以在由照相机进行车辆乘员检测时平行地进行检测，或也可以作为标准位置而预先存储。
根据这种结构，根据身体特定部位和车辆侧基准部位的相对位置关系，能够将与该车辆乘员有关的信息(体格、车辆乘员的位置、身体部位的位置或形状、车辆乘员有无等)导出。由将车辆侧基准部位的位置作为基准求取身体特定部位的位置，能够精度良好地检测与车辆乘员有关的信息。
(本发明的第5发明)解决上述问题的本发明的第5发明就是技术方案5记载的乘员信息检测系统。
在技术方案5记载的乘员信息检测系统中，技术方案1～4之一记载的导出装置构成得将上述身体特定部位设定为人的头部周围部位。
作为身体特定部位而设定的该头部周围部位(头周围的凹凸部分)在各个身体部分中其表面具有大的凹凸形状，即使照相机112所进行的摄影方向稍微偏移，凹凸形状的变化少，是与车辆乘员的动作有关的高度变化少的部位。而且，由于该头部周围部位从所穿的衣服等中露出，在对车辆乘员的实际体格进行检测时，是难以受着衣厚度影响的部位。从而，该头部周围部位是在身体各个部位中不仅是对车辆乘员C的体格进行精度更好地判断的部位，而且还是有效部位。根据这种结构，能够精度良好地检测与车辆乘员有关的信息。
(本发明的第6发明)解决上述问题的本发明的第6发明就是技术方案6记载的乘员信息检测系统。
在技术方案6记载的乘员信息检测系统中，技术方案1～5之一记载的导出装置构成得将车辆侧基准部位设定为车辆座椅。
作为车辆侧基准部位而设定的车辆座椅就是在车辆侧的各个部位中，与坐在座椅上的车辆乘员的位置或动作密切相关的部位，是作为相对于车辆乘员的基准位置而特别有效的部位。从而根据这种结构，通过将车辆座椅设定为车辆侧基准部位，能够精度更良好地检测与车辆乘员有关的信息。
(本发明的第7发明)解决上述问题的本发明的第7发明就是技术方案7记载的乘员信息检测系统。
在技术方案7记载的乘员信息检测系统中，技术方案1～6之一记载的导出装置构成得具有下述判断基准，也就是使与车辆乘员的身体特定部位有关的乘员表面形状和预先存储在存储装置中的身体信息相关，判断该相关是否有效。可以利用使用照相机而实际获得的乘员信息和预先存储在存储装置内的身体信息的类似性程度或使用照相机而实际获得的图象信息品质程度作为该判断基准。由此，例如能够对由车辆乘员C的不规则姿势或运动、异常光反射等而品质低下的图像信息进行区别(筛选)。在身体的多个部位中，能够仅将与预先存储在存储装置内的身体信息类似性高的部位或获得高品质图像信息的部位(图像可靠性高的部位)设定为身体特定部位。根据这种结构，在对与车辆乘员有关的信息进行检测时，通过对应于可靠性而对信息进行区分(筛选)，能够仅使用可靠性高的信息。
(本发明的第8发明)解决上述问题的本发明的第8发明就是技术方案8记载的乘员约束装置。
技术方案8记载的乘员约束装置至少包括技术方案1～7中任一项所述的乘员信息检测系统；约束装置；控制装置。
本发明的约束装置构成为车辆事故发生时对车辆乘员进行约束的约束装置。此时所谓的“约束装置”包括气囊装置(气囊模块)或安全带装置等乘员约束设备。
本发明的控制装置构成为对应于由导出装置所导出的与车辆乘员有关的信息，改变约束装置对乘员的约束状态。例如在车辆发生事故时，作为向气囊供给展开膨胀用的气体的气体供给装置的充气机的动作(气体压力、气体流量等)、对安全带进行控制的预张紧器或卷缩器等的动作(安全带的张力缠绕数量、缠绕速度等)根据与车辆乘员有关的信息(体格、车辆乘员的位置、身体部位的位置或形状、车辆乘员的有无等)而可变。而且该控制装置也可以构成为该约束装置专用，或兼用作对车辆发动机行驶系统或电装系统进行驱动控制的装置。根据这种结构，对应于与车辆乘员有关的可靠性高的信息，对约束装置对乘员约束装置进行控制，由此，能够实现对车辆乘员的彻底约束。
(本发明的第9发明)解决上述问题的本发明的第9发明就是技术方案9记载的车辆。
技术方案9记载的车辆是至少设置有发动机行驶系统、电装系统、驱动控制装置、车辆座椅、照相机；处理装置的车辆。
发动机行驶系统构成为与发动机和车辆行驶有关的系统。电装系统构成为与车辆所使用的电机部件有关的系统。驱动控制装置构成为具有对发动机行驶系统和电装系统进行驱动控制功能的装置。照相机具有获得与朝向车辆座椅的单一视点有关的图象的功能。处理装置构成为具有由驱动控制装置对由照相机所获得的信息进行处理的功能的装置。在本发明中，该处理装置构成为设置了技术方案1～7中任一项所述的乘员信息检测系统。由该乘员信息检测系统检测到的与车辆乘员有关的信息在处理装置中被适合地处理，除了对车辆乘员进行约束而操作的乘员约束装置之外，在与车辆有关的各种控制中使用。
根据该结构，由该乘员信息检测系统精度良好地检测到的与车辆乘员有关的信息提供给在与车辆有关的各种控制中使用的车辆。
如上所述，根据本发明，由将使用获得与单一视点有关图像的照相机而获得的，与车辆乘员的身体特定部位有关的乘员表面形状与预先存储的身体信息相关，而将该身体特定部位的位置导出的结构，能够精度良好地检测与车辆座椅上的车辆乘员有关的信息。
图1是表示本实施方式的车载乘员约束装置100的结构的视图；图2是表示在本实施方式中从照相机112一侧观察车内时的立体图；图3是本实施方式的乘员约束装置100中的“车辆乘员检测处理”的流程图；图4是表示本实施方式中的象素分割状态的视图；图5是表示包括相当于车辆乘员C的乘员部分以及相当于驾驶座12的座椅部分的处理图像C1的视图；图6是表示在图5的处理图像C1中，将头部周围部位表示成部位A，将座椅靠背上部表示成部位B的视图；图7是本实施方式的乘员约束装置100中的“车辆乘员约束处理”的流程图。
具体实施例方式
下文，将参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。首先，参照图1和图2，对本发明中的“乘员约束装置”的一个实施方式即乘员约束装置100的结构进行说明。
如图1所示，本实施方式的乘员约束装置100是作为驾驶座的车辆乘员所使用的乘员约束装置而搭载在作为本发明中的“车辆”的汽车上的乘员约束装置，以拍摄装置110、控制装置120以及乘员约束装置170为主体构成。而且虽然在图中未示，但是该车辆设置了与发动机和车辆行驶有关的系统即发动机行驶系统、与车辆所使用的电器部件有关的系统即电装系统以及对发动机行驶系统和电装系统进行控制的驱动控制装置。可以由构成乘员约束装置100的控制装置120(相当于本发明中的“控制装置”和“处理装置”)兼作该驱动控制装置，也可以在发动机行驶系统和电装系统中设置专用的驱动控制装置。
拍摄装置110，构成使用C-MOS或CCD(电荷耦合元件)并将光传感器设置为矩阵状(格子状)的3D(3维图像)式的照相机112。作为该照相机112，可以使用单眼C-MOS3D照相机或多眼立体3D照相机。所述照相机112埋设在汽车的车辆前方的仪表板、A柱或前风挡玻璃周围，并且安装在能够拍摄到1个或多个车辆乘员的方向上。
作为车辆10内部的该照相机112的设置方式的具体示例，表示了从照相机112一侧观察车内时的立体图。如图2所示，在副驾驶座114一侧的A柱16的上部，将照相机112设置在能够以本发明中的“车辆座椅”即驾驶座112上的车辆乘员C(也称作“就座乘员”或“驾驶员”)为图像中心而进行拍摄的方向上。使用该照相机112，对与车辆乘员C及其周围对象物有关的信息周期性地多次进行测量。该照相机112相当于本发明中的“能够获得与朝向车辆乘员的单一视点有关的图像的照相机”。
控制装置120至少设置有图像处理装置130、存储装置140、运算装置(MPU)150以及驱动装置160，而且虽然图中未示，但是还至少包括输入输出装置、外围装置等。
图像处理装置130构成对由照相机112所拍摄的图像进行图像处理的装置。在该图像处理装置130中，根据与拍摄对象物有关的距离信息和位置信息，进行下述处理，即切割出图像区域中的特定范围内的立体，将车辆乘员及车辆座椅与其它的车辆部位进行分离。而且，在本实施方式中，图像处理装置130设置有座标变换部131。该座标变换部131具有进行以下处理的结构，即、将以照相机112为中心的座标系变换为以车体为中心的座标系的处理。具体地说，将从照相机112观看车辆乘员C的视点变换为从车体左侧观看该车辆乘员C的视点。而且，该图像处理装置130具有进行下述分类的结构，即、根据大体的立体特征识别或立体体积分布来进行车辆乘员C的位置和大小的大体分类。
存储装置140构成对在控制装置120中所使用的各种数据和运算结构进行存储(记录)的装置。在本实施方式中，存储装置140至少设置有身体信息存储部141和体格判断信息存储部142。该存储装置140相当于本发明中的“预先存储与人的身体表面形状有关的身体信息的存储装置”。
身体信息存储部141，预先存储人身体的各个部位(例如头、脸、颈部、下颌、肩、腕、脚、膝盖等)的表面形状(凹凸形状)和大小、身体各部位彼此之间的相对配置关系等身体信息(身体的特征数据)。体格判断信息存储部142临时存储后述体格判断部153所判断出的信息。在根据该信息对乘员约束装置170进行控制时，从体格判断信息存储部142读取该体格判断部153所判断出的信息，适当采用。
运算装置150至少设置有乘员信息抽取部151、座椅信息抽取部152和体格判断部153。该运算装置150构成本发明中的“导出装置”。
乘员信息抽取部151具有根据在图像处理装置130中进行处理后的信息而抽取与车辆乘员C有关的各种信息的结构。具体地说，由该乘员信息抽取部151抽取车辆乘员C的身体部位(例如头、脸、颈部、下颌、肩、腕、脚、膝盖等)的位置、距离、表面形状(凹凸状态)、身体各部位彼此之间的相对设置关系等。该乘员信息抽取部151构成本发明中的“信息抽取装置”。
座椅信息抽取部152具有根据在图像处理装置130中进行处理后的信息而抽取与驾驶座椅12有关的各种信息的结构。具体地说，由座椅信息抽取部152中抽取驾驶座椅12及其构成元件(座椅靠背、座垫、头枕等)的位置、距离、角度、表面形状(凹凸状态)等。
体格判断部153具有下述结构，其根据由乘员信息抽取部151所抽取的信息以及从座椅信息抽取部152抽取的信息而对车辆乘员C的体格进行判断。具体地说，由该体格判断部153判断车辆乘员C的座高、胸部的厚度、肩宽等与体格有关的信息。而且，由乘员信息抽取部151在没有抽取乘员信息的情况下能够判断为“空座”。
驱动装置160如下构成，对驱动对象即乘员约束装置170输出驱动信号(输出信号)，并且可以根据体格判断部153中的体格判断信息而改变所输出的驱动信号。由此，在进行驱动时，乘员约束装置170对车辆乘员C的约束状态可以对应于体格判断信息而进行变化。因此，该驱动装置160成为乘员约束装置170的实际控制装置。
乘员约束装置170，由发生车辆事故时进行工作而对车辆乘员进行约束的、气囊装置(气囊模块)或安全带装置等一个或多个乘员约束设备构成。该乘员约束装置170构成本发明中的“乘员约束装置”。而且，除了该乘员约束装置170，也可以设置警报设备(显示输出、声音输出等)等。
而且，虽然图中未示，但是在车辆10上还搭载有输入元件，其对与本车辆碰撞预测或碰撞发生有关的信息、与本车辆运行状态有关的信息、与周围交通状态有关的信息、与气候或时区有关的信息等各种信息进行检测，并将该检测信息输入给控制装置120。
接着，在图1和图2的基础上，参照图3～图7对上述结构的乘员约束装置100的动作进行说明。
图3表示了本实施方式的乘员约束装置100中的“车辆乘员检测处理”的流程图。在本实施方式中，该“车辆乘员检测处理”由图1中的拍摄装置110(照相机112)以及控制装置120执行，由为了检测与驾驶座12上的车辆乘员C有关的信息而工作的上述拍摄装置110以及控制装置120构成本发明中的“车辆信息检测系统”。
首先，在图3的步骤S110中，利用照相机112，大致以驾驶座12上的车辆乘员(图2的车辆乘员C)为图像中心地进行拍摄。由此，由照相机112拍摄该车辆乘员、驾驶座及其周围部位，获取作为包括距照相机112的距离信息或位置信息的格子点信息(例如数千～数万点的格子点的数量信息)。该照相机112是用于检测与车辆乘员C的单一视点有关的表面立体形状的照相机，对应于本发明中的“照相机”。
而且，设定成，例如在点火开关钥匙变成接通状态时，或安装在驾驶座12内的就座传感器(图中未示)检测出坐在驾驶座12上的车辆乘员C时，开始利用照相机112进行拍摄。
然后，在图3中的步骤S120中，根据由照相机112所拍摄的信息，切割出特定范围内的立体，将车辆乘员C及驾驶座12与其它的车辆部位分离，检测出车辆乘员C和驾驶座12的立体表面形状的位置座标。
然后，在步骤S130中，进行将在步骤S120所获得的立体表面形状的点图像分割为多个象素的分割处理。在该分割处理中，立体表面形状的点图像例如被分割成(X64)×(Y64)×(Z32)的立体格子。图4是表示本实施方式中的象素分割方式的图。如图4所示，以照相机拍摄面中心为原点，以左右方向为X轴，以上下方向为Y轴，以前后方向为Z轴。关于所述立体表面形状的点图像，将X轴和Y轴的一定范围分割成64个象素，将Z轴的一定范围分割为32个象素。而且当同一个象素上重叠多个点时，取其平均值。通过这种处理，获得立体表面形状的分割处理图像。该分割处理图像是对应于从照相机112一侧观看车辆乘员C时的立体图，表示了以照相机112为中心的座标系。
在步骤S140中，对在步骤S130中所获得的分割处理图像进行座标变换处理。在该座标变换处理中，将以照相机112为中心的座标系即分割处理图像变换为以车体为中心的座标。具体地说，将从照相机112观看车辆乘员的视点变换为从车体左侧观看车辆乘员的视点。也就是，将X轴设定为从车体的前方朝向后方的方向，将Y轴设定为从车体下方朝向车体上方的方向，将Z轴设定为从车体左方朝向右方的方向。通过该处理，例如如图5所示，获得包括相当于车辆乘员C的乘员部分以及相当于驾驶座12的座椅部分的处理图像C1。
上述步骤S110～步骤S140所示的这些处理，由图1中的图像处理装置130实施。而且，在本发明中，也可以由各个处理装置实施步骤S110～步骤S140的各个处理。
然后，在步骤S150中，进行导出车辆乘员C身体的特定部位的位置的处理。该处理由图1的乘员信息抽取部151实施。具体地说，进行以下处理不但将车辆乘员C的头部周围部位(头周围的凹凸部分)作为身体特定部位(本发明中的“身体特定部位”)，而且在由照相机112所获得的车辆乘员C的乘员表面形状中，选择相当于该头周围部分的部位。此时，使用预先存储在图1的身体信息存储部141中的身体信息(身体特征数据)。也就是，可以选择具有类似于预先存储在身体信息存储部141中的颈部周围凹凸形状的凹凸形状的部位作为颈部周围部位。由此，将图6所示的处理图像C1的部位A确定为头部周围部位。
本实施方式相当于技术方案1记载的“在由信息抽取装置所抽取的信息中，使与车辆乘员的身体特定部位有关的乘员表面形状和预先存储在存储装置中的身体信息相关”的方式、或技术方案2记载的“将身体特定部位的乘员表面形状与预先存储在存储装置中的各个身体部位的身体表面形状进行比较，根据该比较结果，导出该身体特定部位的位置”的方式。
在本实施方式中，设定为身体特定部位的头部周围部位是下述部位在各个身体部位中，其表面凹凸形状具有明显特征；而且即使照相机112的拍摄方向稍微偏移，凹凸形状的变化少，车辆乘员C移动时高度变化少。而且，由于该头部周围部位从衣服中露出，在对车辆乘员的实际体格进行检测时，是不易受衣服厚度影响的部位。从而，该头部周围部位是身体各个部位中可以更精确地判断车辆乘员C的体格的部位，并且是更为有效的部位。而且，在本发明中，作为身体特定部位，除了本实施方式所设定的头部周围部位之外，还可以使用头、脸、下颌、肩、腕、腿、膝盖等部位中的一个或多个部位。
在步骤S150的上述处理中，根据身体特定部位的尺寸和形状，当预先存储在身体信息存储部141内的该身体特定部位的凹凸形状等特征存在与处理图像C1中的多个部位的特征类似时，难以确定身体特定部位。在此情况下，不仅对身体特定部位的自身形状进行比较，而且对该身体特定部位与其周围部位的相对配置关系进行比较，是有效的。具体地说，除了该头部周围部位的凹凸形状特征之外，利用颈部处于肩部或下颌周围的条件，将预先存储在身体信息存储部141内的身体信息和处理图像进行C1比较，能够从多个候补中精确地进行挑选。
本实施方式相当于技术方案1记载的“在由信息抽取装置所抽取的信息中，使与车辆乘员的身体特定部位有关的乘员表面形状和预先存储在存储装置中的身体信息相关”的方式、技术方案3记载的“将身体特定部位的乘员表面形状与预先存储在存储装置中的各个身体部位的身体表面形状进行比较，并且将身体特定部位与其周围部位的相对关系进行比较，根据该比较结果，导出该身体特定部位的位置”的方式。
而且，在对预先存储在身体信息存储部141内的身体信息和处理图像C1进行比较时，可以预先设定身体特定部位，也可以在考虑照相机112的拍摄状态的品质等之后，选择将身体某个部位设定为身体特定部位。例如，将图像信息的品质程度或类似性程度用作判断基准(本发明中的“判断基准”)，能够在身体的多个部位中，将可以获得高品质图像信息的部位(图像可靠性高的部位)、或使用照相机112所实际获得的乘员信息与预先存储在身体信息存储部141内的身体信息的类似度高的部位设定为身体特定部位。由此，例如能够分开(筛选)因车辆乘员C的不规则姿势或移动、异常光反射等而导致品质降低的图像信息。
然后，继步骤S150之后，在S160中，进行导出驾驶座12的座椅特定部位(车辆侧基准部位)的位置的处理。该处理由图1中的座椅信息抽取部152实施。具体地说，将驾驶座12的座椅靠背上部(大概是座椅靠背和头枕之间的区域)作为座椅特定部位，确定该座椅靠背上部的位置。设定为座椅特定部位的该座椅靠背上部其表面具有凹凸形状特征，能够从座椅立体形状推测出座椅靠背上部的位置。由此，例如图6所示的处理图像C1的部位B被确定为座椅靠背上部。设定为车辆侧基准部位的该驾驶座12，是车辆侧各个部位中与车辆乘员C的位置或动作密切相关的部位，通过将驾驶座12设定为车辆侧基准位置，能够更精确地检测出与车辆乘员C有关的信息。而且，在驾驶座12的各个部位中，座椅靠背上部其表面具有凹凸形状特征，成为容易确定车辆侧基准位置的部位。
而且在安装了座椅前后位置检测传感器、座垫高度检测传感器、座椅靠背角度传感器等时，也可以使用由这些传感器而获得的座椅导轨位置、座垫高度、座椅靠背角度等信息，推测座椅靠背上部的位置。
在步骤S170中，使用在步骤S150导出的身体特定部位的位置和在步骤S160导出的座椅特定部位的位置，进行车辆乘员C的体格判断处理。该处理由图1的体格判断部153实施。
具体地说，通过求取作为身体特定部位的头部周围部位以及作为座椅特定部位的座椅靠背上部的相对高度，推测车辆乘员C的座高。在不能推导出座椅靠背上部的位置的情况下，可以将座椅靠背上部的位置作为预先规定的标准位置。
而且，关于步骤S170的体格判断处理，除了车辆乘员C的座高之外，也可以推测出胸的厚度、肩宽、上体部的形状(体积和周围长度)等。
例如在推测车辆乘员C的胸的厚度时，在步骤S150中导出作为身体特定部位的肩部和胸部位置，在步骤S160中导出作为座椅特定部位的座椅靠背上部的位置。根据肩部和座椅靠背上部的前后方向上的位置关系，检测背部是否与座椅靠背密切接触，根据胸部位置和座椅靠背位置之间的距离，能够推导出胸的厚度。
由此，按顺序执行上述步骤S110～S170，能够对照相机112所检测出的车辆乘员C的体格进行判断。在乘员约束装置170等控制对象的控制中直接使用由S170的体格判断处理所获得的结果信息，或通过图3的步骤S180临时存储在图1中的体格判断信息存储部142内，在乘员约束装置170等的控制对象的控制中，根据需要进行读取。
图7是本实施方式的乘员约束装置100中的“车辆乘员约束处理”的流程图。在本实施方式中，该“车辆乘员约束处理”由图1中的拍摄装置110(照相机112)、控制装置120以及乘员约束装置170实施。由所述拍摄装置110、控制装置120以及乘员约束装置170构成本发明的“乘员约束装置处理”。
首先，在图7的步骤S210中，判断气囊的操作条件是否成立。具体地说，在由非接触传感器或接触传感器等预知车辆10事故发生的危险情况或检测发现实际发生了碰撞的情况下，判断为气囊的操作条件成立。
当判断为气囊的操作条件成立时(步骤S210为是)时，进入步骤S220，读取临时存储在图1中的体格判断信息存储部142内的信息。然后在步骤S230中，根据由步骤S220所读取的信息，将驱动信号输出到图1中的驱动装置160内，由此，乘员约束装置170工作(步骤S240)。此时，在本实施方式中，对驱动装置160及乘员约束装置170输出的信号，可以对应由图3的步骤S170的体格判断处理所获得的信息也就是与车辆乘员C的体格有关的信息而发生变化。由此，乘员约束装置170的约束能力(乘员约束状态)可以对应车辆乘员的体格而发生变化。
作为一个示例，在将设置了充气机(气体供给装置)和气囊的气囊模块作为乘员约束装置170时，充气机根据车辆事故时来自驱动装置160的驱动信号而工作，对所述气囊供应展开膨胀用气体，并且从该充气机向气囊供给的气体的压力或流量可以对应车辆乘员C的体格的相关信息而发生变。由此，在乘员约束区域内展开膨胀的气囊的约束能力(乘员约束状态)对应于车辆乘员的体格而发生变化。
如上所述，如果使用本实施方式的乘员约束装置100，由实施图3中的“车辆乘员检测处理”，能够精确检测出与车辆乘员C有关的信息。而且由图7中的“车辆乘员检测处理”，对应于与车辆乘员C有关的可靠性较高的信息，来控制乘员约束装置170的乘员约束方式，由此能够彻底实现车辆乘员C的约束。
根据本实施方式，提供一种设置有可以有效地彻底约束车辆乘员的乘员约束装置100的车辆10。
其他实施方式本发明并不限于上述实施方式，可以考虑进行各种应用和变形。例如也可以实施应用了上述实施方式的下述各个实施方式。
在本发明中，根据图3所示的本实施方式的“车辆乘员检测处理”，气囊模块以外的乘员约束装置，例如也可以对座椅安全带的拉出或卷绕方式进行可变控制，或对警报设备(显示输出、声音输出等)工作方式进行可变控制。
而且，在本发明中，如图7所示的本实施方式的“车辆乘员检测处理”那样，不仅可以对应车辆乘员C的体格信息而改变乘员约束装置170的工作方式，而且也可以对应车辆乘员C的身体部位的位置、身体部位与车辆侧基准部位(车辆座椅、内饰面板、车门、顶板、方向盘等)之间的相对位置关系(车辆高度方向上的位置关系、车辆前后方向上的位置关系等)而改变乘员约束装置170的工作状态。具体地说，可以对应车辆乘员C的脸部位置、胸部位置、头部和肩部位置、特定身体部位与车辆侧基准部位之间的相对上下高度或前后距离等，改变乘员约束装置170的工作状态。
而且，在本实施方式中，虽然记载了将头部周围部位设定为身体特定部位的情况，但是在本发明中，也可以将头部周围部位之外的部位(头、脸、下颌、肩、腕、脚、膝盖等)设定为身体特定部位，或者也可以将包含头部周围部位的多个部位或从头部至肩部所形成的大范围的部位设定为身体特定部位。
而且，在上述实施方式中，虽然记载了作为驾驶座的车辆乘员所使用的乘员约束装置而搭载的乘员约束装置100，但是本发明的乘员约束装置的结构不局限于驾驶座，也可以适用于副驾驶座或后部座椅上的车辆乘员所使用的乘员约束装置。此时，作为拍摄装置的照相机可以根据需要适当地设置在汽车的车辆前方的仪表板、车柱、车门、玻璃、座椅等各种车体结构部分上。
而且，在上述实施方式中，虽然记载了导出与直接坐在驾驶座12上的车辆乘员C有关的信息的情况，但是本发明也可以使用采用下述结构，即导出与通过儿童座椅或少儿座椅等中介物而间接坐在驾驶座上的车辆乘员有关的信息的结构。
此外，在上述实施方式中，虽然记载了安装在汽车上的乘员约束装置的结构，但是除了汽车之外，本发明也可以适用于安装在飞机、船舶、电车、公共汽车、卡车等各种车辆上的乘员约束装置的结构。
权利要求
1.一种用于检测与车辆座椅上的车辆乘员有关的信息的乘员信息检测系统，其特征在于，包括照相机，获得与朝向车辆乘员的单一视点有关的图象；信息抽取装置，根据由所述照相机获得的图像，抽取与所述车辆乘员的乘员表面形状有关的信息；存储装置，预先存储与人的身体表面形状有关的身体信息；以及导出装置，在由所述信息抽取装置所抽取的信息中，使与所述车辆乘员的身体特定部位有关的乘员表面形状和预先存储在所述存储装置中的身体信息相关，从而导出该身体特定部位的位置。
2.根据权利要求1所述的乘员信息检测系统，其特征在于，所述导出装置的结构如下将所述身体特定部位的乘员表面形状与预先存储在所述存储装置中的各个身体部位的身体表面形状进行比较，根据该比较结果而导出该身体特定部位的位置。
3.根据权利要求2所述的乘员信息检测系统，其特征在于，所述导出装置的结构如下将所述身体特定部位的乘员表面形状与预先存储在所述存储装置中的各个身体部位的身体表面形状进行比较，并且进一步将该身体特定部位和其周围部位的相对位置关系与预先存储在所述存储装置中的身体部位之间的相对位置关系进行比较，根据该比较结果而导出该身体特定部位的位置。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的乘员信息检测系统，其特征在于，所述导出装置的结构如下导出所述身体特定部位的位置，并且进一步根据该身体特定部位和车辆侧基准部位的相对位置关系而导出与该车辆乘员有关的信息。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的乘员信息检测系统，其特征在于，所述导出装置的结构如下将人的头部周围部位设定为所述身体特定部位。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的乘员信息检测系统，其特征在于，所述导出装置的结构如下将所述车辆座椅设定为所述车辆侧基准部位。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的乘员信息检测系统，其特征在于，所述导出装置具有下述判断基准，即对于与所述车辆乘员的身体特定部位有关的乘员表面形状和预先存储在所述存储装置中的身体信息的相关，判断该相关是否有效的判断基准。
8.一种乘员约束装置，其特征在于，包括权利要求1～7中任一项所述的乘员信息检测系统；发生车辆事故时对车辆乘员进行约束的约束装置；以及控制装置，对应于所述导出装置所导出的、与所述车辆乘员有关的信息，可以改变所述约束装置对乘员的约束状态。
9.一种车辆，其特征在于，具有发动机行驶系统、电装系统、对所述发动机行驶系统和电装系统进行驱动控制的驱动控制装置、车辆座椅、获得与朝向所述车辆座椅的单一视点有关的图象的照相机以及利用驱动控制装置对由所述照相机所获得的信息进行处理的处理装置；所述处理装置包括权利要求1～7中任一项所述的乘员信息检测系统。
全文摘要
本发明提供一种可以精确检测出车辆座椅上的车辆乘员的相关信息的有效技术。搭载在车辆上的乘员约束装置(100)如下构成利用照相机(112)获得与单一视点有关的图像，使利用照相机(112)所获得的与车辆乘员身体特定部位有关的乘员表面形状和预先存储的身体信息相关，导出车辆乘员的体格信息，可以对应导出后的体格信息而改变乘员约束装置(170)对乘员的约束状态。
文档编号G01C11/00GK1899890SQ200610106149
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月19日 优先权日2005年7月19日
发明者青木洋, 横尾正登, 箱守裕 申请人:高田株式会社