DE19814691A1

DE19814691A1 - Vorrichtung zur Erfassung der Haltung eines Insassen

Info

Publication number: DE19814691A1
Application number: DE19814691A
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Tanaka; Taichi Tanigawa; Yasukazu Sano
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1997-04-01
Filing date: 1998-04-01
Publication date: 1999-03-04
Anticipated expiration: 2018-04-02
Also published as: DE19814691B4; KR100686564B1; KR19980080977A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen des Vorhandenseins und der Haltung einer Person, insbesondere einer sitzenden Person, vorzugsweise eines Insassen eines Kraftfahrzeugs, unter Verwendung von linearen Fotosensoranordnungen, die jeweils aus einer Mehrzahl von Fotosensorelementen bestehen. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum Erfassen der Haltung eines Insassen gerichtet, die dazu benutzt werden kann, ein Airbagsystem zu steuern. Das Airbagsystem ist derart konzipiert, daß ein Airbag, der in der Nähe eines Fahrzeugsitzes eingebaut ist, aufgeblasen wird, wenn eine auf das Motorfahrzeug einwirkende Schockbelastung erfaßt wird.

In den letzten Jahren hat sich die Rate des Einbaus von Airbags in Kraftfahrzeugen deutlich erhöht. Airbagsysteme bilden nun zunehmend einen Teil der Standardausrüstung unabhängig von den jeweiligen Fahrzeugtypen. Allerdings wurde berichtet, daß Airbags auch die Ursache von fatalen Unfällen z. B. in einem Fall, bei dem ein Kind vor einem Sitz steht, oder bei dem eine kleine Frau in einem Sitz sitzt, werden können. Folglich sind bereits unterschiedliche Verfahren zum Steuern des Aufblasens eines Airbags vorgeschlagen worden, die darauf abzielen, solche fatalen Unfälle zu verhindern. Als eine dieser Methoden wird im folgenden eine Ausführungsform näher erläutert, die in einer früheren Anmeldung des gleichen Anmelders (Deutsche Patentan meldung 197 41 393.5) dargestellt ist und bei der ein Sensor an einer Dachposition in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Der Sensor dient dazu, die Abstände zwischen dem Sensor und einem Insassen zu messen, um hieraus das Vorhandensein und die Haltung des Insassen auf der Grundlage der Verteilung der gemessenen Abstände ermitteln zu können.

In Fig. 21 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung der vorstehend angesprochenen Ausführungsform gezeigt, bei der ein Insassensensor 1, ein Insasse 2 und ein Kraftfahrzeug 3 dargestellt sind.

Bei dem in Fig. 21 gezeigten Beispiel wird ein Bild des Insassen 2 durch den Insassensensor 1 gebildet, der z. B. vier lineare, auf den Insassen 2 bezogene Gesichtsfelder oder Suchstrahlen R1, R2, R3 und R4 bildet und Ausgangssignale erzeugt, die eine Mehrzahl von Abschnitten des Insassen, die in den jeweiligen Gesichtsfeldern vorhanden sind, repräsentieren. Eine nicht dargestellte Verarbeitungseinheit verarbeitet die von dem Insassensensor 1 erzeugten Aus gangssignale hinsichtlich der Messung der Abstände zwischen dem Sensor und den jeweiligen Abschnitten des Insassen, um hieraus eine Abstandsverteilung für jedes Gesichtsfeld zu erzielen. Hierdurch wird auf der Grundlage der in den Gesichtsfeldern vorhandenen Abstandsverteilungen nicht nur das Vorhandensein eines Insassen ermittelt, sondern auch dessen Haltung erfaßt. Dieses Prinzip der Abstandsmessung wird im weiteren Text näher erläutert.

Mittels des vorstehend erläuterten Verfahrens läßt sich eine Vielzahl von unterschiedlichen Haltungen von Insassen oder anderen Komponenten erfassen. In den Fig. 22-24 ist die Beziehung zwischen dem Fahrzeugsitz, der Haltung eines Insassen und den Gesichtsfeldern bzw. Erfassungsbereichen des Insassensensors 1 dargestellt. In den Fig. 25-27 sind die Ergeb nisse der durch den Insassensensor 1 erzielten Abstandsmessungen gezeigt.

Hierbei ist in Fig. 22(a) eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugsitzes gezeigt, auf dem kein Insasse sitzt. Fig. 22(a)' zeigt eine Seitenansicht, die der Fig. 22(a) entspricht. Fig. 22(b) zeigt eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugsitzes mit einem Insassen, der mit einer normalen Haltung sitzt. Fig. 22(b)' zeigt eine Seitenansicht, die der Fig. 22(b) entspricht. In Fig. 22(c) ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugsitzes dargestellt, auf dem ein Insasse sitzt, der sich nach vorne lehnt. Fig. 22(c)' stellt eine Seitenansicht dar, die der Fig. 22(c) entspricht. Fig. 23(a) zeigt eine perspektivische Ansicht, in der ein Fahrzeugsitz dargestellt ist, auf dem ein Kindersitz so angebracht ist, daß er nach vorne gewandt ist, wobei auf dem Kindersitz ein Kind sitzt. Fig. 23(a)' zeigt eine Seitenansicht, die der Fig. 23(a) entspricht. Fig. 23(b) zeigt eine perspektivische Ansicht, in der ein Fahrzeugsitz dargestellt ist, auf dem ein Kindersitz so montiert ist, daß er nach hinten weist. Wie in der Fig. 23(b) gezeigt ist, sitzt in dem Kindersitz ein Kind. Fig. 23(b)' zeigt eine Seitenansicht, die der Fig. 23(b) entspricht. Fig. 23(c) zeigt eine perspektivische Ansicht, in der ein Fahrzeugsitz und ein Kind dargestellt sind, das vor dem Sitz in dem Fahrzeug abteil, d. h. in der Fahrgastzelle, steht, wobei in Fig. 23(c)' eine Seitenansicht dargestellt ist, die der Fig. 23(c) entspricht. Fig. 24 zeigt eine perspektivische Ansicht, in der ein Fahrzeugsitz mit einem Insassen gezeigt ist, der seitlich auf dem Sitz sitzt. Eine Seitenansicht, die der Fig. 24 entspricht, ist gleichartig wie die in Fig. 22(b)' dargestellte Seitenansicht, die den Insassen mit der normalen Haltung zeigt, und ist daher nicht nochmals dargestellt.

In den Fig. 25(a), 25(b) und 25(c) sind Beispiele für die Abstandsverteilungsmuster darge stellt, die jeweils in den Fällen gemäß den Fig. 22(a), 22(b) bzw. 22(c) erhalten werden. Die Fig. 26(a), 26(b) und 26(c) zeigen Beispiele für die Abstandsverteilungsmuster, die jeweils in den Fällen gemäß den Fig. 23(a), 23(b) bzw. 23(c) erhalten werden. In Fig. 27(a) sind Beispiele für die Muster der Abstandsverteilungen bzw. Abstandsmessungen dargestellt, die bei dem in Fig. 24 gezeigten Fall erhalten werden. Fig. 27(b) zeigt Beispiele für die Abstandsvertei lungsmuster bzw. Abstandserfassungsmuster, die in einem Fall erhalten werden, wenn auf einem Fahrzeugsitz ein nach vorne gewandter Kindersitz montiert ist, in dem kein Kind sitzt. Bei den Abstandsverteilungs- bzw. Abstandserfassungsdiagrammen, die in den Fig. 25(a) bis 27(b) gezeigt sind, ist auf der vertikalen Achse der Abstand zu dem Sensor aufgetragen, während die horizontale Achse die Position innerhalb des Gesichtsfelds repräsentiert. Dies trifft auch für die weiteren, in den vorliegenden Unterlagen enthaltenen Abstandsverteilungsdiagramme zu, sofern dies nicht anders dargestellt ist.

Aus den vorstehend erläuterten Diagrammen ist ersichtlich, daß die Abstände, die in jedem Gesichtsfeld R1, R2, R3 und R4 gemessen werden, als diskrete Werte erhalten werden. Die Methode zur Erzielung solcher diskreter Abstandswerte, die zur Bildung eines Abstandsvertei lungsmusters bzw. Abstandserfassungsmusters herangezogen werden, wird im weiteren Text erläutert.

Das Vorhandensein und die Haltung eines Insassen eines Fahrzeugs werden normalerweise mit Hilfe einer sogenannten Musterübereinstimmungsüberprüfung ermittelt, nämlich durch Verglei chen des Abstandsverteilungsmusters, das für jedes Gesichtsfeld in der vorstehend beschriebe nen Weise erhalten worden ist, mit Modellmustern. Es gibt jedoch eine beträchtlich große Anzahl von Modellmustern, die sich abhängig von dem Vorhandensein und der Haltung eines Fahrzeug insassen ändern und ferner z. B. auch von dem Abstand oder der Neigung gegenüber einer Referenzposition des Fahrzeugsitzes abhängen. Dies führt nachteiligerweise dazu, daß eine sehr hohe Verarbeitungszeitdauer benötigt wird, um das in einem gewissen Gesichtsfeld vorhandene Muster der Abstandsverteilung bzw. Abstandserfassung mit allen diesen Modellmustern zu vergleichen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die Verarbeitungszeitdauer, die zur Ermittlung des Vorhandenseins und der Haltung eines Insassen erforderlich ist, verringert ist und insbesondere die Verarbeitungszeit, die für die Musterüberein stimmungsprüfung benötigt wird, reduziert ist.

Diese Aufgabe wird mit den in den unabhängigen Ansprüchen jeweils genannten Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Ermittlung der Haltung eines Insassen bereitgestellt, die folgende Komponenten aufweist: einen Sensor, der mindestens ein Paar linearer Fotosensoranordnungen enthält, die jeweils eine Mehrzahl von Fotosensorelementen umfassen, wobei der Sensor ein Bild eines Insassen erzeugt; einen Abstandsmeßprozessor, der eine Abstandsverteilung in dem mindestens einen linearen Gesichts feld, das durch das mindestens eine Paar linearer Fotosensoranordnungen überwacht wird, auf der Grundlage des durch den Sensor erzeugten Bilds des Insassen ermittelt; und einen Insassen unterscheidungsprozessor, der ein Muster der Abstandsverteilung mit einer Mehrzahl von Modellmustern für die Abstandsverteilungen, die bereits vorab in dem Insassenunterscheidungs prozessor gespeichert sind, vergleicht, um hieraus das Vorhandensein und die Haltung des Insassen zu ermitteln. Hierbei ist das vorstehend angegebene, mindestens eine lineare Gesichts feld so eingestellt, daß es sich im Hinblick auf den Insassen in einer im wesentlichen horizontalen Richtung erstreckt. Der Insassenunterscheidungsprozessor überprüft, ob das Abstandsvertei lungsmuster, das in jedem linearen Gesichtsfeld (mindestens ein lineares Gesichtsfeld ist vorhanden) in der lateralen (seitlichen) Richtung eine Symmetrie besitzt. Der Insassenunterschei dungsprozessor ermittelt dann die Haltung des Insassen dadurch, daß er das Muster der Abstandsverteilung mit einer Gruppe von Modellmustern für die Abstandsverteilungen vergleicht, wobei die Gruppe vorbereitend in Abhängigkeit davon ausgewählt ist, ob das Abstandsvertei lungsmuster eine Symmetrie besitzt oder nicht.

Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung kann die Symmetrie des Abstandsverteilungsmu sters dadurch ermittelt werden, daß das Abstandsverteilungsmuster in jedem linearen Gesichts feld bezüglich dessen zentralem Abschnitt seitlich invertiert bzw. gespiegelt wird, daß dann die Differenzen zwischen den Abständen an den entsprechenden Positionen des Abstandsvertei lungsmusters vor dessen Spiegelung und dem Abstandsverteilungsmuster nach dessen Spiege lung innerhalb jedes linearen Gesichtsfelds ermittelt werden, und schließlich bestimmt wird, ob jede dieser Differenzen nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert, oder ob ein integraler Wert (integrierter Wert) der Unterschiede nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert.

Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Ermittlung der Haltung eines Insassen bereitgestellt, die aufweist: einen Sensor, der mindestens ein Paar linearer Fotosensoranordnungen enthält, die jeweils eine Vielzahl von Fotosensorelemen ten umfassen, wobei der Sensor ein Bild eines Insassen erzeugt; einen Abstandsmeßprozessor, der eine Abstandsverteilung in jedem linearen Gesichtsfeld (es ist mindestens ein lineares Gesichtsfeld vorhanden), das durch das mindestens eine Paar linearer Fotosensoranordnungen überwacht wird, auf der Grundlage des durch den Sensor erzeugten Bilds des Insassen ermittelt; und einen Insassenunterscheidungsprozessor, der ein Muster der Abstandsverteilung mit einer Vielzahl von Modellmustern für die Abstandsverteilungen, die bereits vorab in dem Insassenun terscheidungsprozessor gespeichert sind, vergleicht, um hieraus das Vorhandensein und die Haltung eines Insassen zu erkennen. Hierbei ist das mindestens eine lineare Gesichtsfeld so eingestellt, daß es mit Bezug zu dem Insassen in einer im wesentlichen horizontalen Richtung verläuft. Der Insassenunterscheidungsprozessor ermittelt das Ausmaß der Ähnlichkeit auf der Grundlage der Änderungen des Abstandsverteilungsmusters, die zwischen benachbarten linearen Gesichtsfeldern (es ist mindestens ein lineares Gesichtsfeld vorhanden) existieren, und ermittelt anschließend die Haltung des Insassen dadurch, daß das Abstandsverteilungsmuster mit einer Gruppe von Modellmustern für die Abstandsverteilungen verglichen wird, wobei die Gruppe zuvor in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Ähnlichkeit ausgewählt worden ist.

Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung läßt sich das Ausmaß der Ähnlichkeit zwischen benachbarten linearen Gesichtsfeldern (mindestens ein lineares Gesichtsfeld ist vorhanden), dadurch ermitteln, daß die Differenzen der Abweichungen in dem Abstandsverteilungsmuster an entsprechenden Positionen der benachbarten linearen Gesichtsfelder ermittelt werden, und daß dann überprüft wird, ob diese Differenzen jeweils nicht größer sind als ein vorbestimmter Wert, oder ob ein integraler bzw. integrierter Wert der Differenzen nicht größer ist als ein vorbestimm ter Wert.

Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Ermittlung der Haltung eines Insassen geschaffen, die aufweist: einen Sensor, der mindestens ein Paar linearer Fotosensoranordnungen enthält, die jeweils eine Vielzahl von Fotosensorelemen ten aufweisen, wobei der Sensor ein Bild eines Insassen erzeugt; einen Abstandsmeßprozessor, der eine Abstandsverteilung in jedem der linearen Gesichtsfelder (es ist mindestens ein lineares Gesichtsfeld vorhanden), die durch das mindestens eine Paar linearer Fotosensoranordnungen überwacht bzw. abgebildet werden, auf der Grundlage des durch den Sensor gebildeten Bilds des Insassen ermittelt; und einen Insassenunterscheidungsprozessor, der ein der Abstandsvertei lung entsprechendes Abstandsverteilungsmuster mit einer Vielzahl von Modellmustern für die Abstandsverteilungen überprüft, die bereits vorab in dem Insassenunterscheidungsprozessor gespeichert sind, um hieraus das Vorhandensein und die Haltung des Insassen zu ermitteln. Hierbei ist das mindestens eine lineare Gesichtsfeld so eingestellt, daß es sich im Hinblick auf den Insassen in einer im wesentlichen horizontalen Richtung erstreckt. Der Insassenunterschei dungsprozessor ermittelt einen konkaven Verlauf oder eine konvexe Form des Abstandsvertei lungsmusters, die zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position in jedem der linearen Gesichtsfelder (es ist mindestens ein lineares Gesichtsfeld vorhanden) vorhanden ist, und erfaßt anschließend die Haltung des Insassen dadurch, daß das Abstandsverteilungsmuster mit einer Gruppe von Modellmustern für Abstandsverteilungen verglichen wird, die vorab in Abhängigkeit davon ausgewählt worden ist, ob das Abstandsverteilungsmuster eine konkave Form oder konvexe Gestalt besitzt.

Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird die konkave oder konvexe Gestalt des Abstandsverteilungsmusters dadurch ermittelt, daß ein Mittelwert bzw. Durchschnittswert der Abstandswerte, die an der ersten Position und an der zweiten Position in dem oder jedem der linearen Gesichtsfelder gemessen worden sind, mit einem Abstand verglichen wird, der an einer zwischen der ersten und der zweiten Position liegenden mittleren Position gemessen worden ist.

In Übereinstimmung mit einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ermitteln der Haltung eines Insassen geschaffen, die aufweist: einen Sensor, der mindestens ein Paar linearer Fotosensoranordnungen enthält, die jeweils eine Vielzahl von Fotosensorelementen umfassen, wobei der Sensor ein Bild eines Insassen erzeugt; einen Abstandsmeßprozessor, der eine Abstandsverteilung in jedem linearen Gesichtsfeld (es ist mindestens ein lineares Gesichtsfeld vorhanden), das durch das mindestens eine Paar linearer Fotosensoranordnungen überwacht bzw. gesehen wird, auf der Grundlage des durch den Sensor gebildeten Bilds des Insassen ermittelt; und einen Insassenunterscheidungsprozessor, der ein Muster der Abstandsverteilung mit einer Vielzahl von Modellmustern für die Abstandsverteilun gen, die bereits zuvor in dem Insassenunterscheidungsprozessor gespeichert sind, vergleicht, um hieraus das Vorhandensein und die Haltung des Insassen zu erkennen. Hierbei ist das mindestens eine lineare Gesichtsfeld so eingestellt, daß es mit Bezug zu dem Insassen in einer im wesentli chen horizontalen Richtung verläuft. Der Insassenunterscheidungsprozessor ermittelt eine Verteilung der Abstände, die an einer vorbestimmten Position in dem mindestens einen linearen Gesichtsfeld gemessen worden sind und erkennt anschließend die Haltung des Insassen dadurch, daß er das Abstandsverteilungsmuster mit einer Gruppe von Modellmustern für die Abstandsver teilung vergleicht, die vorab in Abhängigkeit von der Verteilung der Abstände ausgewählt worden ist.

Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung kann die Haltung des Insassen normalerweise auf der Basis der Verteilung der Abstände, die an der vorbestimmten Position des mindestens einen linearen Gesichtsfelds gemessen worden sind, ermittelt werden. Bei dem Auftreten einer Kollision kann der Prozeß der Ermittlung der Haltung des Insassen auf der Basis mindestens der Verteilung der Abstände durchgeführt werden, bevor andere, nicht vordringliche Prozesse abgearbeitet werden.

Bei der vorstehend erläuterten Vorrichtung kann die vorbestimmte Position eine zentrale, d. h. mittige Position eines Insassen, der in einer normalen Haltung sitzt, sein, wobei die zentrale Position auf die Betrachtung in seitlicher Richtung bezogen ist.

In Übereinstimmung mit einem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ermitteln der Haltung eines Insassen geschaffen, die aufweist: einen Sensor, der mindestens ein Paar linearer Fotosensoranordnungen enthält, die jeweils eine Vielzahl von Fotosensorelementen umfassen, wobei der Sensor ein Bild eines Insassen erzeugt; einen Abstandsmeßprozessor, der eine Abstandsverteilung in dem linearen Gesichtsfeld bzw., bei mehreren linearen Gesichtsfeldern, in jedem linearen Gesichtsfeld, das bzw. die durch das mindestens eine Paar linearer Fotosensoranordnungen überwacht bzw. gesehen wird, auf der Grundlage des durch den Sensor erzeugten Bilds des Insassen ermittelt; und einen Insassenun terscheidungsprozessor, der das Muster der Abstandsverteilung (Abstandsverteilungsmuster) mit einer Vielzahl von Modellmustern für die Abstandsverteilungen vergleicht, die vorab in dem Insassenunterscheidungsprozessor gespeichert sind, um hieraus das Vorhandensein und die Haltung des Insassen zu erkennen. Hierbei ist das vorstehend erwähnte, mindestens eine Paar lineare Gesichtsfeld so eingestellt, daß es mit Bezug zu dem Insassen in einer im wesentlichen horizontalen Richtung verläuft. Der Insassenunterscheidungsprozessor ermittelt die Haltung des Insassen auf der Basis einer Gesamtbeurteilung der Symmetrie des Abstandsverteilungsmusters in dem linearen Gesichtsfeld bzw. in jedem linearen Gesichtsfeld, einer konkaven oder konvexen Form des Abstandsverteilungsmusters, des Ausmaßes der Ähnlichkeit der Abweichungen bzw. des Abstandsverteilungsmusters zwischen jeweils benachbarten linearen Gesichtsfeldern, und der Verteilung der Abstände, die an einer vorbestimmten Position des mindestens einen linearen Gesichtsfelds gemessen worden sind.

In Übereinstimmung mit einem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ermitteln der Haltung eines Insassen geschaffen, die aufweist: einen Sensor, der mindestens ein Paar linearer Fotosensoranordnungen enthält, die jeweils eine Vielzahl von Fotosensorelementen umfassen, wobei der Sensor ein Bild eines Insassen erzeugt; einen Abstandsmeßprozessor, der eine Abstandsverteilung in dem linearen Gesichtsfeld bzw., bei mehreren linearen Gesichtsfeldern, in jedem linearen Gesichtsfeld, das durch das mindestens eine Paar linearer Fotosensoranordnungen überwacht bzw. gesehen wird, auf der Grundlage des durch den Sensor erzeugten Bilds des Insassen ermittelt; und einen Insassenunterscheidungspro zessor, der das Muster der Abstandsverteilung mit einer Vielzahl von Modellmustern für Ab standsverteilungen vergleicht, die vorab in dem Insassenunterscheidungsprozessor gespeichert sind, um hieraus das Vorhandensein und die Haltung des Insassen zu ermitteln. Hierbei ist das vorstehend angegebene, mindestens eine lineare Gesichtsfeld so eingestellt, daß es sich mit Bezug zu dem Insassen in einer im wesentlichen vertikalen Richtung erstreckt. Der Insassenun terscheidungsprozessor ermittelt das Ausmaß der Ähnlichkeit zwischen den Mustern der Abstandsverteilungen in zwei Gesichtsfeldern (Gesichtsfeldpaar), die an im wesentlichen symmetrischen Positionen mit Bezug zu der Aufblasachse eines Airbags angeordnet sind, und erkennt anschließend die Position des Insassen dadurch, daß er das Muster der Abstandsvertei lung mit einer Gruppe von Modellmustern für die Abstandsverteilungen vergleicht, die vorab in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Ähnlichkeit ausgewählt worden ist.

Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung kann das Ausmaß der Ähnlichkeit zwischen den Mustern der Abstandsverteilungen in dem Gesichtsfeldpaar dadurch ermittelt werden, daß jeweils die Differenzen der Abstände, die an entsprechenden Positionen in dem Gesichtsfeldpaar gemessen worden sind, mit einem vorbestimmten Wert verglichen werden, oder daß ein integraler bzw. integrierter Wert der Differenzen mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird.

In Übereinstimmung mit einem siebten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ermitteln der Haltung eines Insassen geschaffen, die aufweist: einen Sensor mit mindestens einem Paar linearer Fotosensoranordnungen, die jeweils eine Vielzahl von Fotosen sorelementen aufweisen, wobei der Sensor ein Bild eines Insassen erzeugt; einen Abstandsmeß prozessor, der eine Abstandsverteilung in dem linearen Gesichtsfeld bzw., bei mehreren linearen Gesichtsfeldern, in jedem linearen Gesichtsfeld, das durch das mindestens eine Paar linearer Fotosensoranordnungen überwacht bzw. beobachtet wird, anhand des durch den Sensor erzeugten Bilds des Insassen ermittelt; und einen Insassenunterscheidungsprozessor, der ein Muster der Abstandsverteilung mit einer Vielzahl von Modellmustern für Abstandsverteilungen, die vorab in dem Insassenunterscheidungsprozessor gespeichert sind, vergleicht, um hieraus das Vorhandensein und die Haltung eines Insassen zu erkennen. Das vorstehend angesprochene mindestens eine lineare Gesichtsfeld ist so festgelegt, daß es sich bezüglich des Insassen in einer im wesentlichen vertikalen Richtung erstreckt. Der Insassenunterscheidungsprozessor ermittelt normalerweise eine allgemeine Haltung des Insassen dadurch, daß er lediglich eine Abstandsver teilung in einem Gesichtsfeld erfaßt, das mit der Achse der Aufblasung eines Airbags verknüpft ist, wobei der Prozeß der Ermittlung der Haltung des Insassen, der die Ermittlung der allgemeinen Haltung einschließt, bei Auftreten eines Unfalls durchgeführt wird, bevor andere, nicht vordring liche Prozesse abgearbeitet werden.

In Übereinstimmung mit einem achten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ermitteln der Haltung eines Insassen geschaffen, die in Verbindung mit einem Airbagsystem zum Einsatz kommt, das einen Airbag, der in einem Speicherabschnitt, der in der Nähe eines Sitzes eines Motorfahrzeugs vorgesehen ist, untergebracht ist, und einen Sensor umfaßt, der eine auf das Motorfahrzeug einwirkende Beanspruchung ermittelt und in diesem Fall ein Aufblasen des Airbags veranlaßt. Die Vorrichtung enthält: einen Abstandssensor, der mindestens ein Paar Sensoranordnungen aufweist und Abstandsverteilungen an einer Vielzahl von Abschnitten bzw. Bereichen des Insassen oder eines Objekts, das in einem Raum zwischen dem den Airbag enthaltenden Speicherabschnitt und dem Sitz angeordnet ist, bereitstellt; und einen Prozessor, der die Haltung des Insassen oder eine Form des Objekts dadurch ermittelt, daß Muster der Abstandsverteilungen mit einer Vielzahl von Modellmustern für Abstandsverteilungen verglichen werden, so daß hierdurch das Aufblasen des Airbags oder die Ermittlung, ob der Airbag aufzublasen ist oder nicht, in Abhängigkeit von der Haltung des Insassen oder der Form des Objekts steuerbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des gesamten Aufbaus einer Vorrichtung, bei der die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommt,

Fig. 2 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen Fotosensoranordnun gen, die bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zum Einsatz kommen, und Ge sichtsfeldern bzw. Meßbereichen,

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild, in dem eine Ausführungsform eines Abstandsmeßprozessors dargestellt ist, der bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung vorgesehen ist,

Fig. 4 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Messen von Abständen,

Fig. 5 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung einer Korrelationsberechnung bei einem Verfahren zum Messen von Abständen,

Fig. 6 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zur Messung von Abständen an einer Vielzahl von Punkten,

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild, das einen Insassenunterscheidungsprozessor bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung veranschaulicht,

Fig. 8 zeigt eine erste erläuternde Ansicht zur Erläuterung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 9 zeigt eine zweite erläuternde Ansicht zur Erläuterung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 10 zeigt eine erste erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung eines zweiten Ausfüh rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 11 zeigt eine zweite erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung des zweiten Ausfüh rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 12 zeigt eine dritte erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung des zweiten Ausführungs beispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 13 zeigt eine vierte erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung des zweiten Ausführungs beispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 14 zeigt eine erste erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung eines dritten Ausführungs beispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 15 zeigt eine zweite erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung des dritten Ausführungs beispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 16 zeigt eine erläuternde Darstellung zur Veranschaulichung eines vierten Ausführungs beispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 17 zeigt eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung eines fünften Ausführungsbei spiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 18 zeigt eine erste erläuternde Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen einem Fahrzeugsitz, der Haltung eines Insassen und vertikalen Gesichtsfeldern bzw. Meßbereichen,

Fig. 19 zeigt eine zweite erläuternde Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen einem Fahrzeugsitz, der Haltung eines Insassen und vertikalen Gesichtsfel dern bzw. Meßbereichen,

Fig. 20 zeigt eine erläuternde Darstellung, in der Beispiele für die Abstandsmessungen bei den in den Fig. 18 und 19 jeweils gezeigten Fällen dargestellt sind,

Fig. 21 zeigt eine schematische Darstellung, in der ein bekanntes Beispiel gezeigt ist,

Fig. 22 zeigt eine erste erläuternde Darstellung, in der die Beziehung zwischen einem Fahr zeugsitz, der Haltung eines Insassen und horizontalen Gesichtsfeldern bzw. Meßberei chen veranschaulicht ist,

Fig. 23 zeigt eine zweite erläuternde Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Fahr zeugsitz, der Haltung eines Insassen und horizontalen Gesichtsfeldern bzw. Meßberei chen veranschaulicht,

Fig. 24 zeigt eine dritte erläuternde Ansicht, in der die Beziehung zwischen einem Fahrzeug sitz, der Haltung eines Insassen und horizontalen Gesichtsfeldern bzw. Meßbereichen veranschaulicht ist,

Fig. 25 zeigt eine erläuternde Ansicht, in der Beispiele für die Abstandsmessungen in jedem der in Fig. 22 gezeigten Fälle dargestellt sind,

Fig. 26 zeigt eine erläuternde Ansicht, in der Beispiele für die Abstandsmessungen in jedem der in Fig. 23 gezeigten Fälle veranschaulicht sind, und

Fig. 27 zeigt eine erläuternde Darstellung, die Beispiele für die Abstandsmessungen in dem in Fig. 24 dargestellten Fall sowie für einen Fall veranschaulicht, bei dem auf einem Fahrzeugsitz ein Kindersitz angebracht ist, in dem sich kein Insasse befindet.

Fig. 28-38 zeigen Beurteilungsalgorithmen und Abstandsverteilungen.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des gesamten Aufbaus einer Vorrichtung, bei der die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommt.

Hierbei ist im einzelnen ein Insassensensor 1 an einer zentralen Stelle an dem Dach bzw. im Himmel des Kraftfahrzeugs 3 angeordnet. Die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfin dung stehende Vorrichtung zum Ermitteln der Haltung eines Insassen ist hierbei durch den Insassensensor 1, einen Abstandsmeßprozessor 101 und einen Insassenerkennungsprozessor bzw. Insassenunterscheidungsprozessor 102 gebildet, die mit einem Ausgangsanschluß des Insassensensors 1 verbunden sind. Mit dem Bezugszeichen 2 ist ein Insasse bezeichnet.

Im Betrieb wird ein Bild des Insassen 2 durch den Insassensensor 1 erzeugt, der z. B. vier lineare (linienförmige) Gesichtsfelder bzw. Meßbereiche R1, R2, R3 und R4 erzeugt, die auf den Insassen 2 bezogen bzw. auf dessen Position gerichtet sind, und erzeugt Ausgangssignale, die eine Mehrzahl von Abschnitten des Insassen 2 repräsentieren, die in den jeweiligen Gesichtsfel dern angeordnet sind. Der Abstandsmeßprozessor 101 verarbeitet die von dem Insassensensor 1 erzeugten Ausgangssignale unter Bereitstellung von die Abstandsverteilungen darstellenden Mustern, die dann mit Modellmustern verglichen werden, die bereits vorab in dem Insassener kennungsprozessor bzw. Insassenunterscheidungsprozessor 102 gespeichert sind. Durch den Insassenunterscheidungsprozessor 102 läßt sich somit nicht nur das Vorhandensein eines Insassen, sondern auch dessen Position bzw. Haltung erfassen.

Eine zentrale Verarbeitungseinheit (Zentraleinheit) 201 empfängt ein Signal, das die Haltung des Insassen angibt, die durch den Insassenunterscheidungsprozessor 102 ermittelt wurde. Ferner erhält die zentrale Verarbeitungseinheit 201 auch ein Ausgangssignal, das von einem Sitzsensor 204 erzeugt wird, der z. B. ermittelt, ob ein Insasse sitzt bzw. ein Sitz belegt ist oder nicht. Wenn ein Schockerfassungssensor bzw. Unfallsensor 202 einen Schock bzw. Crash erfaßt, entscheidet die zentrale Verarbeitungseinheit 201 auf der Grundlage der Informationen bezüglich der unmittelbar vor der Erfassung des Crashs eingenommenen Haltung des Insassen sowie auf der Basis einer von dem Sitzsensor 204 stammenden Information, die den Belegungszustand des Sitzes angibt, ob sie einen Befehl zum Aufblasen bzw. Zünden eines Airbags erzeugen soll. Die zentrale Verarbeitungseinheit 201 gibt dann, wenn der Airbag aufgeblasen werden soll, einen Befehl an eine Aufblaseinrichtung bzw. Zündeinrichtung 203 ab, woraufhin die Aufblaseinrich tung 203 beginnt, einen Airbag aufzublasen, der in einem Speicherabschnitt untergebracht ist, der in der Nähe des Fahrzeugsitzes- vorgesehen ist.

In Fig. 2 ist ein Beispiel für eine Ausführungsform des Insassensensors 1 dargestellt, der bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zum Einsatz kommt.

Bei dieser Ausführungsform ist der Insassensensor 1 dadurch gebildet, daß ein mehrere Stufen aufweisender, fotoempfindlicher IC (Chip) 10, der aus vier Paaren von Fotosensoranordnungen besteht, mit Abbildungslinsen 21 und 22 zusammengefaßt ist. Auch wenn ein Paar oder mindestens ein Paar von Fotosensoranordnungen ausreichend sein kann, wird bei der vorliegen den Ausführungsform eine vier Stufen enthaltende Ausgestaltung eingesetzt, die aus vier Paaren Fotosensoranordnungen bzw. Fotosensorarrays besteht, so daß eine Mehrzahl von linearen Gesichtsfeldern bzw. Meßbereichen (beim vorliegenden Beispiel vier Gesichtsfelder) R1, R2, R3 und R4 gebildet sind. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 4 eine Hilfslichtquelle, während das Bezugszeichen V die Richtung bezeichnet, mit der der Sensor in Richtung zur Mitte der Gesichts felder, bzw. bezüglich des Zentrums dieser Gesichtsfelder, orientiert ist.

In Fig. 3 ist eine spezielle Ausführungsform des Abstandsmeßprozessors 101 dargestellt.

Der Abstandsmeßprozessor 101 enthält Register 1011 und 1012, die als Speicher dienen, einen Abschnitt 1013 zum Herausgreifen von Teildaten bzw Datenabschnitten, einen Abschnitt 1014 zum Erfassen einer Korrelation und Berechnen des Abstands, eine Steuereinrichtung 1015 zum Steuern der Elemente 1011 bis 1014, und weitere Komponenten. Im folgenden wird ein Verfahren zum Messen von Abständen mit Hilfe des Abstandsmeßprozessors 101 näher erläutert. Hierbei wird zunächst das Prinzip der Messung der Abstände unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben.

In Fig. 4 sind die horizontale Achse X und die vertikale Achse Y in Verbindung mit ihrem Ursprung O aufgetragen, der in der Mitte zwischen den Abbildungslinsen 21 und 22 positioniert ist. Die Brennpunkte dieser Abbildungslinsen 21 und 22 sind als R₁ bzw. L₁ definiert. Die Koordinaten des Zentrumspunkts bzw. Mittelpunkts O_R der Abbildungslinse 21 sind (B/2,0), wobei B den Abstand zwischen den Mittelpunkten der Abbildungslinsen 21 und 22 bezeichnet. In Fig. 4 sind mit (-x, y) die Koordinaten eines Punkts M bezeichnet, der sich auf einem Objekt (Subjekt oder Person) befindet. Mit "L₀" ist diejenige Position bezeichnet, bei der sich eine gerade Linie, die durch den Punkt O_L verläuft und sich parallel zu der geraden Linie MO erstreckt, mit der Fotosensoranordnung 12 schneidet. Mit "R₀" ist diejenige Position bezeichnet, bei der sich eine gerade Linie, die durch den Punkt O_R hindurch geht und parallel zu der Linie MO verläuft, mit der Fotosensoranordnung 11 schneidet.

In Fig. 4 ist mit "a_L" der Abstand zwischen dem Punkt "L₀" und dem Punkt "L₁" bezeichnet, wohingegen mit "a_R" der Abstand zwischen dem Punkt "R₀ und dem Punkt "R₁" bezeichnet ist.

Die Punkte "L₀", "R₀" bilden Referenzpositionen, auf deren Grundlage die Abstände "a_L" und "a_R" ermittelt werden. Da die Dreiecke ΔMO_LO und ΔO_LL₁L₀ einander ähnlich sind und auch die Dreiecke ΔMO_RO und ΔO_RR₁R₀ einander ähnlich sind, ergeben sich die folgenden Gleichungen (1) und (2):

(-x + B/2)f = a_L.y (1)

(x + B/2)f = a_R.y (2).

Wenn aus den vorstehend angegebenen Gleichungen (1) und (2) die Größe x entfernt wird, ergibt sich die folgende Gleichung:

y = B.f/(a_L + a_R) (3)
Da gilt: a_L + a_R = p.x, wobei mit "p" der Teilungsabstand der Sensoren bezeichnet ist und "x" die Anzahl von Sensoren repräsentiert, läßt sich "y" auch durch die folgende Gleichung ausdrücken:

y = B.f/(p.x) (4)

Falls der Abstand "a_L" zwischen der Brennposition bzw. dem Brennpunkt L₁ der linken Fotosen soranordnung 12 und dem Punkt L₀ sowie der Abstand "a_R" zwischen der Brennpunktposition R₁ der rechten Fotosensoranordnung 11 und dem Punkt R₀ jeweils bekannt sind, läßt sich der Abstand "y" zwischen dem Ursprung und dem Objekt auf der Grundlage der Gleichung (3) berechnen. Das Prinzip der Messung von Abständen ist als solches im Stand der Technik bekannt.

Der Abstandsmeßprozessor 101 führt eine Korrelationsberechnung gemäß der nachstehenden Erläuterung durch, um hierdurch die relativen Positionen der beiden Bilder oder die Verschiebung zwischen den beiden Bildern zu ermitteln, die gemäß der vorstehenden Beschreibung erhalten worden sind.

Die Ausgangssignale, die von den jeweiligen Elementen der beiden Fotosensoranordnungen 11 und 12 erzeugt werden, werden in digitale Signale beispielsweise mit jeweils 8 Bit umgewandelt, die dann in den in Fig. 3 gezeigten, als Speicher dienenden Registern 1011 und 1012 gespei chert werden. Der zum Herausgreifen von partiellen Daten bzw. Datenteilen dienende Abschnitt 1013 wählt aus den in den Registern 1011 und 1012 gespeicherten Daten ein Paar Berech nungsflächen bzw. Berechnungsabschnitte 111 und 112 aus. Jeder der Berechnungsabschnitte 111 und 112 besteht aus quantisierten Daten A₁ - A_n, B₁ - B_n, die durch n Elementstücke bzw. n Elemente jeder Fotosensoranordnung erzeugt werden und in Fig. 5 näher dargestellt sind.

Damit der Ausdruck (a_L + a_R) des Abstands zwischen der Vorderfläche des Sensors und dem Objekt, das mit der Vorderfläche einen gewissen Winkel einschließt (dieser Winkel ist in Fig. 4 dargestellt und wird durch die Achse Y und die Linie MO eingeschlossen, die einen auf dem Objekt befindlichen Punkt M mit dem Ursprung O verbindet), ermittelt wird, legt der in Fig. 3 gezeigte, zur Erfassung der Korrelation und Berechnung des Abstands dienende Abschnitt 1014 Fenster W₁ - W_m+1, die eine gewisse Größe aufweisen, im Hinblick auf jeden Satz der vorste hend beschriebenen, quantisierten Daten fest, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist. Hierdurch werden Untersätze bzw. Untergruppen C₀ - C_m+1 gebildet, die (m+1) Fensterpaare enthalten, die abwechselnd um eine Sensoreinheit (1 Bit) verschoben werden. Es wird dann eine Korrelations funktion f(C0) - f(Cm) für jede der Untergruppen C₀ - C_m+1 (oder für jedes Fensterpaar) derart gebildet, daß die Funktion aus der Summe der absoluten Werte der Differenzen zwischen den entsprechenden quantisierten Daten besteht, und es wird diejenige Untergruppe oder Kombina tion C_k erhalten, bei der die Korrelationsfunktion zu dem minimalen Wert führt. Das Ausmaß der Verschiebung des linken und des rechten Bilds (oder die Korrelation zwischen den beiden Bildern) kann somit anhand des Werts des Index "k" berechnet werden. Auf diese Weise wird ein Abstandsindex erhalten, der proportional ist zu (a_L + a_R), wie dies in der vorstehend angegebenen Gleichung (3) angegeben ist (siehe auch DE 41 21 145 A1 und die korrespondierende US-PS 5 602 944 sowie die JP-PS 2 676 985).

Falls der vorstehend erläuterte Prozeß zur Ermittlung des Abstandsindex für jedes Paar von Berechnungsabschnitten 111 und 112 durchgeführt wird, wobei die Berechnungsabschnitte 111 und 112 jeweils aufeinanderfolgend um 1 Bit (einen Teilungsabstand p) zu einem jeweiligen Zeitpunkt verschoben werden, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, lassen sich s Stücke von diskreten Abstandsdaten anhand des ersten bis s-ten Paars von Berechnungsabschnitten ermitteln.

Fig. 7 zeigt in Form eines Blockschaltbilds ein spezielles Ausführungsbeispiel des Insassenunter scheidungsprozessors bzw. Insassenbeurteilungsprozessors 102. Der Insassenbeurteilungspro zessor 102 besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus vier Unterscheidungsabschnitten bzw. Beurteilungsabschnitten 103 bis 106, die zum Auswählen eines engeren Bereichs bzw. einer kleineren Anzahl an Modellmustern, die mit einem vorliegenden Abstandsverteilungsmuster zu vergleichen sind, in Abhängigkeit von unterschiedlichen Beurteilungsalgorithmen ausgelegt sind, einem Referenzwertspeicher 107, der eine Vielzahl von Modellmustern speichert, die jeweils eine bestimmte Haltung eines Insassen oder eine Form eines Objekts definieren und für den Vergleich mit einer beliebigen Kombination der Ausgangswerte A bis D der Beurteilungsabschnitte 103 bis 106 vorgesehen sind, und einem Vergleicher 108, der die durch die Ausgangssignale bzw. Ausgangswerte A bis D der Unterscheidungsabschnitte 103 bis 106 gebildete Kombination mit in dem Referenzwertspeicher 106 gespeicherten Daten hinsichtlich einer Musterübereinstim mungsüberprüfung vergleicht und das bei der Musterübereinstimmungsüberprüfung erzielte Resultat generiert. Wenn der Insassenbeurteilungsprozessor 102, der diese Beurteilungsabschnit te 103 bis 106 enthält, eingesetzt wird, ist eine Vielzahl von linearen Gesichtsfeldern, die durch die Fotosensoranordnungen 12 des Insassensensors 1 überwacht werden, so festgelegt oder definiert, daß sie mit Bezug zu dem Insassen 2 in einer jeweils im wesentlichen horizontalen Richtung verlaufen.

Der Beurteilungsabschnitt 103 enthält eine Ermittlungseinrichtung 1031 zur Ermittlung einer Symmetrie der Abstandsverteilung, einen Referenzwertspeicher 1033 und einen Symme trie/Referenzwertvergleicher 1032. Die zur Ermittlung der Abstandsverteilungssymmetrie vorgesehene Ermittlungseinrichtung 1031 empfängt die Informationen hinsichtlich der Abstände in jedem der linearen Gesichtsfelder R1, R2, R3 und R4, erfaßt das Vorhandensein einer lateralen Symmetrie bzw. in seitlicher Richtung vorhandenen Symmetrie der Abstandsverteilung mit Bezug zu jedem der linearen Gesichtsfelder, und gibt schließlich die hinsichtlich der in seitlicher Richtung vorhandenen Symmetrie in der Mehrzahl von Gesichtsfeldern R1, R2, R3 und R4 erzielten Ergebnisse in der Reihenfolge R1, R2, R3, R4 aus. Die durch die Ermittlungseinrichtung 1031 erzielten Ergebnisse können als Beispiel in der Form eines Musters oder einer codierten Form "0110" erzeugt werden (hierbei bezeichnet "0" das Vorliegen einer Symmetrie, während "1" das Fehlen einer Symmetrie bezeichnet), und können in dieser Form generiert werden. Auf der anderen Seite speichert aber der Referenzwertspeicher 1033 bereits vorab eine Mehrzahl von Modell-Symmetriemustern, die mit unterschiedlichen Haltungen oder Formen von Insassen oder Objekten verknüpft sind. Der Symmetrie/Referenzwertvergleicher 1032 vergleicht das Aus gangssignal, das von der zur Ermittlung der Abstandsverteilungssymmetrie vorgesehenen Ermitt lungseinrichtung 1031 abgegeben wird, mit der Mehrzahl von Modell-Symmetriemustern, die in dem Referenzwertspeicher 1033 gespeichert sind, und gibt an den Vergleicher 108 ein Aus gangssignal A ab, das das Ergebnis der Auswahl eines engen bzw. eingeschränkten Bereichs an Modellmustern für die Haltungen oder Formen von Insassen oder Objekten repräsentiert. Der von dem Unterscheidungsabschnitt bzw. Beurteilungsabschnitt 103 benutzte Algorithmus entspricht der vorstehend bereits erwähnten "Beurteilung hinsichtlich der in seitlicher Richtung vorhande nen Symmetrie der Abstandsverteilung" (erstes Ausführungsbeispiel).

Der Unterscheidungs- bzw. Beurteilungsabschnitt 104 enthält eine Zeilen- bzw. Linienähnlich keitsberechnungseinrichtung 1041, einen Referenzwertspeicher 1043 und einen Ähnlich keits/Referenzwertvergleicher 1042. Die Linienähnlichkeitsberechnungseinrichtung 1041 empfängt Informationen hinsichtlich der Abstände in jedem der linearen Gesichtsfelder R1, R2, R3 und R4, erfaßt das Ausmaß der Ähnlichkeit zwischen benachbarten linearen Gesichtsfeldern, d. h. zwischen (1) R1 und R2, (2) zwischen R2 und R3, und (3) zwischen R3 und R4, im Hinblick auf die Änderungen der Abstandsverteilung in jedem Gesichtsfeld, und gibt die Ergebnisse in der Reihenfolge (1), (2) und (3) aus. Die durch die Ermittlungseinrichtung 1041 erzielten Ergebnisse können zum Beispiel in Form eines Musters oder eines Codes "100" vorliegen (hierbei bezeichnet "0" das Vorhandensein einer Symmetrie bzw. Ähnlichkeit, während "1" das Fehlen einer Symmetrie bzw. Ähnlichkeit repräsentiert), und können in dieser Form erzeugt werden. Auf der anderen Seite ist in dem Referenzwertspeicher 1043 bereits vorab eine Vielzahl von Modell- Ähnlichkeitsmustern gespeichert, die mit unterschiedlichen Haltungen der Insassen oder unterschiedlichen Formen der Objekte verknüpft sind. Der Ähnlichkeits/Referenzwertvergleicher 1042 vergleicht die Ausgangssignale, die von der die Linienähnlichkeit ermittelnden Ermittlungs einrichtung bzw. Berechnungseinrichtung 1041 erzeugt werden, mit der Vielzahl von in dem Referenzwertspeicher 1043 gespeicherten Modell-Ähnlichkeitsmustern, und gibt an den Verglei cher 108 ein Ausgangssignal B ab, das das Ergebnis der Auswahl eines engen bzw. einge schränkten Bereichs an Modellmustern für die Haltungen oder Formen von Insassen oder Objekten repräsentiert. Der von dem Beurteilungsabschnitt 104 benutzte Algorithmus entspricht der vorstehend bereits erwähnten "Ermittlung der Ähnlichkeit zwischen benachbarten Linien bzw. Zeilen" (zweites Ausführungsbeispiel).

Der Unterscheidungs- bzw. Beurteilungsabschnitt 105 enthält eine Ermittlungseinrichtung 1051 zur Ermittlung eines konkaven oder konvexen Verlaufs der Abstandsverteilung, einen Referenz wertspeicher 1053, und einen Vergleicher 1052 für den Vergleich zwischen der konka ven/konvexen Form und einem Referenzwert. Die zur Ermittlung eines konkaven oder konvexen Verlaufs der Abstandsverteilung vorgesehene Ermittlungseinrichtung 1051 empfängt Informatio nen bezüglich der Abstände innerhalb jedes linearen Gesichtsfelds R1, R2, R3 und R4, erfaßt jeglichen konkaven Verlauf oder konvexen Verlauf der Abstandsverteilung mit Bezug zu jedem linearen Gesichtsfeld auf der Grundlage der Abstandsverteilung, die zwischen oder bei einer ersten Position und einer zweiten Position in dem Gesichtsfeld, die auf bezüglich der zentralen Position des Gesichtsfelds entgegengesetzten Seiten liegen, vorhanden ist, und gibt die Ergeb nisse hinsichtlich eines konkaven oder konvexen Verlaufs, der in den Gesichtsfeldern R1, R2, R3 und R4 gegebenenfalls vorhanden ist, in der Reihenfolge R1, R2, R3 und R4 aus. Die durch die Beurteilungseinrichtung 1051 erzielten Ergebnisse können zum Beispiel in Form eines Musters oder in codierter Form "0120" vorliegen (hierbei repräsentiert eine "0" einen flachen Verlauf, während "1" einen konvexen Verlauf bezeichnet und "2" einen konkaven Verlauf repräsentiert). In dem Referenzwertspeicher 1053 ist bereits vorab eine Anzahl von konkaven/konvexen Modellmustern gespeichert, die mit jeweiligen Haltungen von Insassen und jeweiligen Formen von Objekten verknüpft sind. Der Vergleicher 1052 vergleicht das von der zur Ermittlung eines konkaven oder konvexen Verlaufs der Abstandsverteilung vorgesehenen Ermittlungseinrichtung 1052 erzeugte Ausgangssignal mit der Vielzahl von konkaven/konvexen Standardmustern, die in dem Referenzwertspeicher 1053 gespeichert sind, und gibt an den Vergleicher 108 ein Aus gangssignal C ab, das das Ergebnis der Auswahl eines engen Bereichs an Modellmustern, die für die Haltungen oder Formen von Insassen oder Objekten vorgesehen sind, repräsentiert. Der von dem Beurteilungsabschnitt 105 benutzte Algorithmus entspricht der vorstehend bereits ange sprochenen "Ermittlung des konkaven/konvexen Verlaufs" (drittes Ausführungsbeispiel).

Der Unterscheidungs- bzw. Beurteilungsabschnitt 106 enthält eine Auswähleinrichtung 1061 zum Herausgreifen von Abständen, die an den mittleren Positionen der Gesichtsfelder vorhanden sind, einen Referenzwertspeicher 1063, und einen Vergleicher 1062 für den Vergleich zwischen einem Abstandsmittelwert und einem Referenzwert. Die Einrichtung 1061 empfängt die Informationen hinsichtlich der Abstände innerhalb jedes linearen Gesichtsfelds R1, R2, R3 und R4, erfaßt eine Zunahme oder eine Abnahme des an der mittleren Position jedes Gesichtsfelds jeweils vorhandenen Abstandswerts im Vergleich mit demjenigen eines benachbarten Gesichts feld, und gibt die eine Zunahme oder Abnahme des Abstands in jedem Gesichtsfeld R1, R2, R3 und R4 darstellenden Ergebnisse in der Reihenfolge R1, R2, R3, R4 ab. Die von der Einrichtung 1061 erzielten Ergebnisse können beispielsweise in Form eines Musters oder Codes "+, -, -, -" vorliegen (hierbei bezeichnet "+" eine Zunahme, während mit "-" eine Abnahme dargestellt ist). Der Referenzwertspeicher 1063 speichert hierbei bereits vorab eine Mehrzahl von Modellmustern für die Zunahme/Abnahme, die mit verschiedenen Haltungen von Insassen oder Formen von Objekten verknüpft sind. Der Vergleicher 1062 vergleicht das von der Einrichtung 1062 erzeugte Ausgangssignal mit der Mehrzahl von in dem Referenzwertspeicher 1063 gespeicherten Modellmustern für die Zunahme/Abnahme, und gibt an den Vergleicher 108 ein Ausgangssignal D ab, das das Ergebnis der Auswahl eines engen, d. h. eingeschränkten Bereichs an Modellmu stern für die Haltungen oder Formen von Insassen oder Objekten repräsentiert. Der von dem Beurteilungsabschnitt 106 benutzte Algorithmus entspricht der vorstehend bereits erläuterten "Ermittlung der Zunahme/Abnahme der zwischen Linien (bzw. von Linie zu Linie) vorhandenen Abstände" (viertes Ausführungsbeispiel.

Der Vergleicher 108, der die verschiedenen, von den Beurteilungsabschnitten 103 bis 106 gemäß den vorstehenden Erläuterungen erzeugten Ausgangssignale A bis D empfängt, nimmt anfänglich das von dem Beurteilungsabschnitt 106 erzeugte Ausgangssignal D auf, das das Ergebnis der "Beurteilung der Zunahme/Abnahme der Abstände zwischen den Zeilen bzw. von Zeile zu Zeile" repräsentiert, und vergleicht ein charakteristisches Muster bzw. das Muster des Ausgangssignals D mit Modellmustern, die in dem Referenzwertspeicher 107 gespeichert sind, um hierdurch eine Gruppe von Modellmustern zu erzeugen, die mit dem charakteristischen Muster übereinstimmen. Falls eine bestimmte Haltung eines Insassen oder eine bestimmte Form eines Objekts anhand dieser Gruppe von Modellmustern festgelegt, d. h. ermittelt werden kann, werden diese Daten als Haltungsinformation generiert. Falls auf der Grundlage allein dieses Ausgangssignals D noch kein bestimmtes Ergebnis erhielt werden kann und eine Mehrzahl von Modellmustern dem charakteristischen Muster entspricht, werden die entsprechenden Modellmu ster für die Zunahme/Abnahme in eine Gruppe eingeordnet, und es wird die "Ermittlung hinsicht lich des konkaven oder konvexen Verlaufs" mit Bezug zur dieser Modellmustergruppe durchge führt. Dies bedeutet, daß auf der Grundlage des von dem Beurteilungsabschnitt 105 erzeugten Ausgangssignals C, das das Ergebnis der "Ermittlung hinsichtlich des konkaven oder konvexen Verlaufs" darstellt, ein beliebiges Modellmuster für den konkaven/konvexen Verlauf, das mit dem konkaven/konvexen Muster, das durch das Ausgangssignal C repräsentiert wird, übereinstimmt, aus der gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgewählten Gruppe von Modellmustern für die Zunahme/Abnahme herausgegriffen wird. Falls ein spezielles Modellmuster für den konka ven/konvexen Verlauf erzielt wird, wird die mit diesem Muster verknüpfte Haltung des Insassen oder Form des Objekts als eine Haltungsinformation generiert. Falls jedoch immer noch kein definitives Ergebnis aufgrund dieser "Ermittlung (Beurteilung) hinsichtlich des konka ven/konvexen Verlaufs" erzielt werden kann, werden die Modellmuster für den konka ven/konvexen Verlauf, die dem durch das Ausgangssignal C repräsentierten Muster entsprechen, in eine Gruppe eingeordnet, und es wird ein bestimmtes Muster aus dieser Gruppe auf der Grundlage des von dem Beurteilungsabschnitt 104 erzeugten Ausgangssignals B, das als Ergebnis der "Beurteilung hinsichtlich der zwischen den Zeilen vorhandenen Ähnlichkeit" erzielt wird, herausgegriffen. Falls notwendig, kann auch das von dem Beurteilungsabschnitt 103 erzeugte Ausgangssignal A, das das Ergebnis der "Beurteilung hinsichtlich der in seitlicher Richtung vorhandenen Symmetrie der Abstandsverteilung" erhalten wird, zur Ermittlung der Haltung eines Insassen herangezogen werden.

In Fig. 28 sind die Beurteilungsergebnisse, die gemäß den vier vorstehend beschriebenen Beurteilungsalgorithmen erhalten werden, in Relation zu den jeweiligen Haltungen des Insassen oder den Formen eines Objekts dargestellt. Die Fig. 29 bis 34 zeigen die sich in den Beurtei lungsergebnissen einstellenden Unterschiede, die auf Änderungen der Position des Sitzes zurückzuführen sind, in größeren Einzelheiten. Als Beispiel lautet das bei der Eingrenzung aufgrund der Zunahme/Abnahme-Muster erzielte Ergebnis "9" (die Bedeutung dieser Zahl wird im weiteren Text erläutert) im Fall "Erwachsener (mit nach vorne gelehnter Haltung)/Sitzposition: 0", wobei das Zunahme/Abnahme-Muster aber auch in dem in Fig. 33 gezeigten Fall "Kindersitz (rückwärts gewandte Position)/Sitzposition: 0", und in dem in Fig. 34 gezeigten Fall "stehendes Kind/Sitzposition: 0" den Wert "9" angibt. Es ist somit ersichtlich, daß diese drei Fälle nicht allein durch den Beurteilungsabschnitt 106, der eine "Beurteilung hinsichtlich der Zunah me/Abnahme der zwischen den Linien vorhandenen Abstände durchführt", unterschieden werden können. Wenn nun aber auch noch die Ergebnisse in Betracht gezogen werden, die von dem Beurteilungsabschnitt 105 bei der "Beurteilung des konkaven/konvexen Verlaufs" im Hinblick auf diese Fälle erzielt werden, ergibt sich bei den in Fig. 31 gezeigten Fall "Erwachsener (nach vorne gelehnte Haltung)/Sitzposition: 0" bei der "Beurteilung des konkaven/konvexen Verlaufs" das Ergebnis "0100", wohingegen bei dem in Fig. 33 gezeigten Fall "Kindersitz (nach hinten gewandte Position)/Sitzposition: 0" das Ergebnis "0120" erhalten wird, wohingegen bei dem in Fig. 34 gezeigten Fall "stehendes Kind/Sitzposition: 0" das Ergebnis "0102" erzielt wird. Hieraus ist ersichtlich, daß diese drei Fälle somit klar voneinander unterscheidbar sind. Allerdings ergeben sich bei dem in Fig. 29 gezeigten Fall "kein Insasse/Sitzposition: + 75 mm" und bei dem in Fig. 32 gezeigten Fall "Kindersitz (nach vorne gerichtete Position)/Sitzposition: + 75 mm" jeweils die gleichen Ergebnisse bei der "Beurteilung der Zunahme/Abnahme der Abstände von Linie zu Linie", durch die das Ausgangssignal D erzeugt wird, bei der "Beurteilung des konkaven/konvexen Verlaufs", die zur Erzeugung des Ausgangssignals C führt, bei der "Beurteilung der Ähnlichkeit zwischen den Linien", durch die das Ausgangssignal B erzeugt wird, und auch bei der "Beurteilung der in seitlicher Richtung vorhandenen Symmetrie der Abstands verteilung", die zur Erzeugung des Ausgangssignals A führt. Daher können diese beiden Fälle durch die vier Unterscheidungsalgorithmen nicht voreinander unterschieden werden. Jedoch handelt es sich hierbei um extrem begrenzte, d. h. seltene Fälle. Falls notwendig, können diese Fälle dadurch voneinander unterschieden werden, daß die Abstandswerte in dem linearen Gesichtsfeld R3 verglichen werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verarbeitet der Vergleicher 108 anfäng lich zunächst das Ausgangssignal D, das als Ergebnis der "Beurteilung der Zunahme/Abnahme der Abstände zwischen den Linien bzw. von Linie zu Linie" erzeugt wird, und verarbeitet anschließend das Ausgangssignal C, das als Ergebnis der "Beurteilung des konkaven/konvexen Verlaufs" erzielt wird, das Ausgangssignal B, das als Ergebnis der "Beurteilung der Ähnlichkeit zwischen den Linien" erhalten wird, und das Ausgangssignal A, das als Ergebnis der "Beurteilung der in seitlicher Richtung vorhandenen Symmetrie der Abstandsverteilung" erzielt wird, wobei die Verarbeitung in der angegebenen Reihenfolge stattfindet. Der Vergleicher 108 kann die Aus gangssignale A bis D aber auch in anderer Reihenfolge verarbeiten, und es sind in vielen Fällen zwei Ausgangssignale ausreichend, damit ein bestimmtes Muster aus mehreren Mustern erkannt und festgelegt werden kann. Wichtig ist hierbei, daß die "Beurteilung der Zunahme/Abnahme des Abstands zwischen den Linien bzw. von Linie zu Linie", die zur Erzeugung des Ausgangssignals D ausgeführt wird, an erster Stelle getroffen werden sollte, und daß diese "Beurteilung der Zunahme/Abnahme der Abständen zwischen den Linien" und mindestens einer der drei anderen Unterscheidungs- bzw. Beurteilungsalgorithmen kombiniert werden sollten. Anhand der Ergebnis se der bislang durchgeführten Experimente haben die Erfinder des vorliegenden Gegenstands bestätigen können, daß die "Beurteilung der Zunahme/Abnahme des Abstands zwischen den Linien bzw. von Linie zu Linie", die durch den Beurteilungsabschnitt 106 durchgeführt wird, die einfachste Methode zur Einschränkung des Bereichs bzw. Umfangs von Modellmustern für die Musterübereinstimmungsüberprüfung darstellt, wenn die Haltung eines Insassen oder die Form eines Objekts zu ermitteln oder zu beurteilen ist, und daß diese Beurteilung eine äußerst effektive Verringerung der für die Erkennung erforderlichen Verarbeitungszeitdauer ermöglicht.

Auch wenn der Insassensensor 1 an dem Dach des Kraftfahrzeugs angebracht ist und die Gesichtsfelder des Sensors 1 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in horizontaler Richtung mit Bezug zu dem Fahrzeugsitz festgelegt sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Der Insassensensor kann zum Beispiel auch an einem Raumspiegel bzw. in der Fahrgastzelle befindlichen Spiegel, der an einem frontseitigen, oberen Abschnitt, von einem Fahrer aus gesehen, angeordnet ist, angebracht sein oder kann an einem Armaturenbrett angeordnet sein, das vor einem Passagier angeordnet ist.

Nachfolgend werden die Einzelheiten der durch die jeweiligen Beurteilungsabschnitte 103 bis 106 durchgeführten Beurteilungsabläufe in größeren Einzelheiten in der folgenden Reihenfolge beschrieben: "Beurteilung der in seitlicher Richtung vorhandenen Symmetrie der Abstandsvertei lung" (erstes Ausführungsbeispiel), die durch den Beurteilungsabschnitt 103 getroffen wird, "Beurteilung der Ähnlichkeit zwischen den Linien" (zweites Ausführungsbeispiel), die durch den Beurteilungsabschnitt 104 durchgeführt wird, "Beurteilung des konkaven oder konvexen Verlaufs" (drittes Ausführungsbeispiel), die durch den Beurteilungsabschnitt 105 getroffen wird, und "Beurteilung der Zunahme/Abnahme des Abstands zwischen den Linien bzw. von Linie zu Linie" (viertes Ausführungsbeispiel), die durch den Beurteilungsabschnitt 106 getroffen wird.

Die Abstandsverteilungsdaten lassen sich grob in solche Daten, bei denen das Muster der Abstandsverteilung in der seitlichen Richtung unter Bezugnahme auf die Achse der Aufblasung eines Airbags (zentrale Position des Gesichtsfelds bei diesem Ausführungsbeispiel) im wesentli chen symmetrisch ist, und in solche Daten unterteilen, bei denen das Muster der Abstandsvertei lung in Bezug zu der gleichen Achse unsymmetrisch ist. Daten, die zu der erstgenannten Kategorie mit einer im wesentlichen symmetrischen Anordnung des Abstandsverteilungsmusters bezüglich der Aufblasachse gehören, sind z. B. diejenigen, die in Fig. 25(b), die die normale Haltung darstellt, in Fig. 25(c), die eine nach vorne gelehnte Haltung zeigt, in Fig. 26(c), die einen nach vorne gewandten Kindersitz zeigt, und in Fig. 27(c) dargestellt sind, die einen nach hinten gewandten Kindersitz zeigt. Daten der zweitgenannten Kategorie, bei denen das Muster der Abstandsverteilung asymmetrisch zur Aufblasachse angeordnet ist, sind z. B. die Daten im Fall der Fig. 27(a), bei denen ein Insasse seitlich auf dem Sitz sitzt. Bei diesem Ausführungsbei spiel wird die Haltung des Insassen anfänglich dadurch erkannt, daß die Symmetrie des Musters, das durch die Abstandsverteilungsdaten für jedes Gesichtsfeld repräsentiert ist, beachtet oder ausgewertet wird.

Damit die Symmetrie der Abstandsverteilungsdaten erfaßt werden kann, wird das Muster der Abstandsverteilungsdaten für ein gewisses Gesichtsfeld, wie es z. B. in Fig. 8(a) gezeigt ist, um die Achse, entlang derer der Airbag aufgeblasen wird, innerhalb des Gesichtsfelds invertiert (um 180° gedreht), damit ein Muster für die Abstandsverteilung erzeugt wird, wie es in Fig. 8(b) dargestellt ist. Es werden dann die Differenzen zwischen den Abstandsverteilungsmustern, die in Fig. 8(a) und Fig. 8(b) gezeigt sind, gebildet, wie es in Fig. 8(c) dargestellt ist. In gleichartiger Weise wird das Muster der Abstandsverteilungsdaten für ein gewisses Gesichtsfeld, wie es in Fig. 9(a) dargestellt ist, im Hinblick auf die gleiche Achse invertiert oder um 180° gedreht, so daß ein Abstandsverteilungsmuster erzeugt wird, wie es in Fig. 9(b) dargestellt ist. Die Differen zen zwischen den Abstandsverteilungsmustern, die in Fig. 9(a) und Fig. 9(b) gezeigt sind, werden ermittelt, wie es in Fig. 9(c) dargestellt ist.

Die auf diese Weise erhaltenen Differenzen werden mit einem vorbestimmten Schwellwert TH verglichen, oder es wird der integrale Wert bzw. integrierte Wert S der Differenzen, die auf der positiven Seite oder der negativen Seite liegen bzw. positives Vorzeichen oder negatives Vorzeichen aufweisen, mit einem vorbestimmten Schwellwert THS verglichen, um hieraus die Symmetrie des Abstandsverteilungsmusters zu ermitteln. Dieser Ablauf wird durch den Erken nungs- bzw. Unterscheidungsabschnitt 103 durchgeführt.

Bei dem in Fig. 8 gezeigten Fall, bei dem das Abstandsverteilungsmuster in dem relevanten Gesichtsfeld in der seitlichen Richtung symmetrisch ist, ist die Differenz an jeder lateralen bzw. seitlichen Position in dem Gesichtsfeld kleiner als der Schwellwert TH, und es ist auch das Integral über die an allen Positionen vorhandenen Differenzen kleiner als der Schwellwert THS. Bei dem in Fig. 9 gezeigten Fall, bei dem das Abstandsverteilungsmuster in dem relevanten Gesichtsfeld in der seitlichen Richtung asymmetrisch ist, d. h. bei dem der Insasse seitlich auf dem Sitz sitzt, wie es in Fig. 24 gezeigt ist, sind die Differenzen an einigen seitlichen Positionen in dem Gesichtsfeld größer als der Schwellwert TH, und es ist auch das Integral über die positiven Differenzen größer als der Schwellwert THS. Die Erfassungseinrichtung 1031 kann auf diese Weise ermitteln, ob die Abstandsverteilung symmetrisch ist oder nicht, und kann einen engeren Bereich an Modellmustern auswählen, mit denen das fragliche, d. h. gegenwärtig vorliegende Abstandsverteilungsmuster im Hinblick auf eine Musterübereinstimmungsüberprü fung zu vergleichen ist. Dies führt zu einer erheblich verringerten Verarbeitungszeit. Der Vergleicher 1032 dient dazu, den Bereich oder Umfang von Modellmustern für die Musterüber einstimmungsprüfung einzuengen, indem er das Ausgangssignal der Erfassungseinrichtung 1031 mit Gruppen der Modellmuster für die Abstandsverteilungen, die in dem Speicher 1033 gespei chert sind, vergleicht und das Ergebnis in Form eines Ausgangssignals "A" ausgibt.

Wenn eine Symmetrie in dem gegenwärtig vorliegenden Abstandsverteilungsmuster beobachtet wird, wählt der Vergleicher 1032 gewisse Gruppen von symmetrischen Mustern für die Ab standsverteilungen aus, wie z. B. das Muster gemäß Fig. 22(a), das das Fehlen eines Insassen anzeigt, das Muster gemäß Fig. 22(b), das einen Insassen angibt, der in der normalen Haltung sitzt, das Muster gemäß Fig. 22(c), das einen sich nach vorne lehnenden Insassen repräsentiert, das in Fig. 23(a) gezeigte Muster, das einen Kindersitz anzeigt, der nach vorne gewandt ist und auf dem Fahrzeugsitz angebracht ist, und das Muster gemäß Fig. 23(b), das einen Kindersitz anzeigt, der nach hinten weist und auf dem Sitz angebracht ist. Wenn jedoch keine Symmetrie in dem Abstandsverteilungsmuster beobachtet wird, wähll der Vergleicher 1032 verschiedene andere Muster aus, die z. B. anzeigen, daß ein Insasse seitlich auf dem Sitz sitzt, was dem in Fig. 24 dargestellten Fall entspricht.

Als zweites Verfahren zum Auswählen eines engeren Bereichs der Modellmuster für die Ab standsverteilungsmuster zur Durchführung der Musterübereinstimmungsüberprüfung kann die Ähnlichkeit der Abweichungen bzw. Schwankungen der Abstandsverteilungen, die zwischen einer Mehrzahl von Gesichtsfeldern vorhanden ist, beobachtet werden. Dieser Prozeß wird durch den Erkennungsabschnitt 104 bewerkstelligt, der in Fig. 7 dargestellt ist.

Die Fig. 10 und 11 zeigen Darstellungen zur Erläuterung dieser Vorgehensweise zur Einen gung des Bereichs bzw. der Anzahl von Mustern für die Musterübereinstimmungsüberprüfung. Die in den Fig. 10 und 11 dargestellten Ansichten stellen ausgewählte Abschnitte aus den Fig. 25 bzw. 26 dar, wobei lediglich die Schwankungen der Entfernungen (Abstände) von dem Sensor gezeigt sind. Wenn die Muster bzw. Verläufe in den Gesichtsfeldern gemäß den Fig. 10 und 11, die insbesondere Änderungen der Abstände anzeigen, betrachtet werden, läßt sich ein hohes Ausmaß an Ähnlichkeit bei den Gesichtsfeldern R1, R2 und R3 gemäß Fig. 10(a) erkennen, bei denen kein Insasse auf dem Sitz vorhanden ist. Weiterhin läßt sich ein hohes Maß an Ähnlichkeit zwischen den Gesichtsfeldern R1 und R2 gemäß Fig. 10(b) erkennen, die die normale Haltung wiedergeben. Auch zwischen den Gesichtsfeldern R2 und R3 gemäß Fig. 11(a), die einen nach vorne gewandten Kindersitz anzeigen, ist ein hohes Ausmaß an Ähnlichkeit vorhanden. Gleichfalls ergibt sich ein hohes Ausmaß an Ähnlichkeit bei den Gesichtsfeldern R1, R2 und R3 gemäß Fig. 11(c), die ein stehendes Kind repräsentieren. Die Ähnlichkeit wird durch die Berechnungseinrichtung 1041 des Erkennungsabschnitts 104 ermittelt.

In den Fig. 12 und 13 sind im Hinblick auf alle in den Fig. 10 und 11 jeweils gezeigten Fälle jeweils die Unterschiede zwischen der Abstandsverteilung in dem Gesichtsfeld R1 und der Abstandsverteilung in dem Gesichtsfeld R2, die Unterschiede zwischen der Abstandsverteilung in dem Gesichtsfeld R2 und der Abstandsverteilung in dem Gesichtsfeld R3, und die Unterschiede zwischen der Abstandsverteilung in dem Gesichtsfeld R3 und der Abstandsverteilung in dem Gesichtsfeld R4 dargestellt. Jeder der in dieser Weise erhaltenen Unterschiede wird mit einem entsprechenden zugehörigen vorbestimmten Schwellwert TH1-TH6 verglichen, oder es wird ein integrierter Wert S der absoluten Werte der Differenzen mit einem entsprechenden, zugehörigen vorbestimmten, aus den Schwellwerten THS1-THS3 ausgewählten Schwellwert verglichen, um hierdurch das Maß der Ähnlichkeit zu ermitteln, das zwischen den Abstandsverteilungsmustern in dem oder den benachbarten Gesichtsfeldern vorhanden ist. Der Vergleicher 1042 benutzt dieses Ergebnis dazu, einen engeren Bereich bzw. eine kleinere Anzahl von Modellmustern für die Abstandsverteilungen, die in dem Speicher 1043 gespeichert sind, für die Musterübereinstim mungsüberprüfung auszuwählen, was zu einer Verringerung der Verarbeitungszeitdauer führt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 14 und 15 wird nachstehend eine dritte Methode zum Auswählen eines engeren Bereichs bzw. einer kleineren Anzahl von Modellmustern für die Musterübereinstimmungsüberprüfung erläutert.

Dieses Verfahren wird unter Ausnutzung der Erkenntnis ausgeführt, daß das Muster der Abstandsverteilung in jedem der Gesichtsfelder R1-R4 eine konvexe Form oder eine konkave Form in Abhängigkeit von dem Vorhandensein und von der Haltung eines Insassen auf dem Fahrzeugsitz besitzen kann. Als Beispiel zeigen die Muster der Abstandsverteilungen in den Gesichtsfeldern R1, R2 und R3 in einem Fall, bei dem kein Insasse auf dem Sitz sitzt, eine konvexe Form, wohingegen das Muster der Abstandsverteilung in dem Gesichtsfeld R4 in dem gleichen Fall eine monotone oder flache Form besitzt. Die Muster der Abstandsverteilungen in den Gesichtsfeldern R1 und R2 haben in einem Fall, bei dem ein Insasse mit der normalen Haltung auf dem Sitz sitzt, eine konvexe Form, wohingegen die Muster der Abstandsverteilungen in den Gesichtsfeldern R1 und R2 in einem Fall, bei dem sich ein auf dem Sitz befindlicher Insasse nach vorne lehnt, eine konvexe Form haben. Die Muster der Abstandsverteilungen in den Gesichtsfeldern R1, R2 und R3 haben in einem Fall, bei dem ein nach vorne gewandter Kindersitz auf dem Sitz montiert ist, eine konkave Form, wohingegen das Muster der Abstandsverteilung in dem Gesichtsfeld R4 in diesem Fall eine monotone oder flache Form besitzt. Das Muster der Abstandsverteilung in dem Gesichtsfeld R1 in einem Fall, bei dem ein Kindersitz auf dem Sitz derart angebracht ist, daß er nach hinten weist, besitzt eine konvexe Form, während die Muster der Abstandsverteilungen in den Gesichtsfeldern R2, R3 und R4 in diesem Fall eine konkave Gestalt bzw. einen konkaven Verlauf zeigen. Die Muster der Abstandsverteilungen in den Gesichtsfeldern R1, R2 und R3 in einem Fall, bei dem ein Kind vor dem Fahrzeugsitz steht, zeigen einen konvexen Verlauf, wohingegen das Muster der Abstandsverteilung in dem Gesichts feld R4 in diesem Fall einen konkaven Verlauf aufweist. In diesem Zusammenhang ist mit "konvexe Form" bzw. "konvexer Verlauf" gemeint, daß das Abstandsverteilungsmuster ausge hend von seinen entgegengesetzten Endbereichen nach vorne vorsteht, wohingegen der Ausdruck "konkave Form" bzw. "konkaver Verlauf" bedeutet, daß das Abstandsverteilungsmu ster ausgehend von seinen entgegengesetzten Endabschnitten nach unten bzw. hinten vorsteht bzw. nach unten ausgebaucht ist. Die Ermittlungseinrichtung 1051 in dem Ermittlungsabschnitt 105 überprüft die Verläufe der Abstandsverteilungsmuster in den jeweiligen Gesichtsfeldern, und der Vergleicher 1052 vergleicht diese Muster mit Modellmustern, die in dem Speicher 1053 gespeichert sind. Es ist folglich möglich, den Bereich bzw. die Anzahl von Modellmustern für die Abstandsverteilungen bei der Musterübereinstimmungsüberprüfung einzuengen.

In den Fig. 14 und 15 sind spezielle Beispiele gezeigt, bei denen das vorstehend beschriebene Verfahren in den jeweiligen Fällen lediglich im Hinblick auf das Gesichtsfeld R1 ausgeführt wird.

Anfänglich wird ein mittlerer Wert bzw. Durchschnittswert LA aus einem Abstand, der an einer ersten Position PF1 in dem Gesichtsfeld R1 gemessen wird, und einem Abstand gebildet, der an einer zweiten Position PF2 in dem gleichen Gesichtsfeld R1 gemessen wird. Anschließend wird der in dieser Weise erhaltene Durchschnittswert LA mit einem Abstand LC verglichen, der an einer mittleren Position PFC, die zwischen der ersten Position PF1 und der zweiten Position PF2 liegt, gemessen wird, um hieraus den Verlauf des Abstandsverteilungsmusters zu ermitteln. Das Abstandsverteilungsmuster weist eine konvexe Form auf, wenn der Wert LC kleiner ist als der Wert LA, und besitzt demgegenüber einen konkaven Verlauf, falls der Wert LC größter ist als der Wert LA. Das Abstandsverteilungsmuster zeigt einen flachen Verlauf, falls der Wert von LC gleich groß ist wie der Wert von LA. Diese Ermittlung kann auch im Hinblick auf andere Ge sichtsfelder als R1 durchgeführt werden, so daß der Bereich bzw. Umfang von Modellmustern, die für die Musterübereinstimmungsüberprüfung eingesetzt werden, noch weiter eingeschränkt werden kann.

Als eine vierte Methode (vierte Ausführungsform) zum Auswählen eines engeren Bereichs bzw. Umfangs an Modellmustern für die Musterübereinstimmungsüberprüfung läßt sich die Haltung eines Insassen allgemein auf der Grundlage von Informationen hinsichtlich der Abstände ermitteln, die an einer bestimmten Position in mindestens einem Gesichtsfeld, vorzugsweise in einer Mehrzahl von Gesichtsfeldern gemessen werden.

In Fig. 16 ist ein Beispiel zur Erläuterung dieser Methode dargestellt. Alle in Fig. 16 gezeigten Abstandsverteilungsdiagramme bzw. Abstandsverteilungsverläufe zeigen jeweils einen Abstand zwischen dem Sensor und einer bestimmten Position, z. B. der zentralen Position, in jedem der Gesichtsfelder R1-R4 an. Die bei diesem Beispiel gezeigten Muster können in eine erste Gruppe, bei der der Abstand dazu tendiert, sich von dem Gesichtsfeld R1 in Richtung zu dem Gesichts feld R4 zu vergrößern, wie dies bei dem in Fig. 16(a) dargestellten Fall gegeben ist, bei dem kein Insasse vorhanden ist, und auch bei dem in Fig. 16(b) gezeigten Fall zutrifft, bei dem ein Insasse mit der normalen Haltung bzw. Sitzhaltung sitzt, und weiterhin auch für den in Fig. 16(c) gezeigten Fall gültig ist, bei dem ein Insasse, der auf dem Sitz sitzt, sich nach vorne lehnt, und auch bei dem in Fig. 16(d) gezeigten Fall zutrifft, bei dem ein Kindersitz so auf dem Fahrzeugsitz montiert ist, daß er nach vorne gewendet ist, in eine zweite Gruppe, bei der der Abstand dazu tendiert, sich von dem Gesichtsfeld R1 in Richtung zu dem Gesichtsfeld R4 zu verkleinern, wie dies bei der durch Fig. 16(e) veranschaulichten Situation der Fall ist, bei der ein Kindersitz so auf dem Fahrzeugsitz angebracht ist, daß er nach hinten weist, und in eine dritte Gruppe unterteilt werden, bei denen der maximale Wert in einem mittleren Teil des Musters vorhanden ist, wie dies bei Fig. 16(f) der Fall ist, bei dem ein Kind vor dem Fahrzeugsitz steht.

Genauer gesagt, werden die Abstandsinformationen in der jeweiligen Gesichtsfeldern, die in Fig. 35(a) gezeigt sind, durch den Insassensensor 1 erzielt, dessen lineare Gesichtsfelder R1, R2, R3 und R4 so eingestellt oder festgelegt sind, daß sie mit Bezug zu einem Insassen in im wesentli chen horizontalen Richtungen verlaufen. Die Abstandsinformationen werden durch die Einrich tung (Extrahiereinrichtung) 1061 des Beurteilungsabschnitts 106 empfangen, die ihrerseits aus diesen Informationen die Abstandswerte an den mittleren Positionen der jeweiligen Gesichtsfel der herausgreift, um hierdurch die Zunahme oder Abnahme der zwischen den Gesichtsfeldern bzw. von Gesichtsfeld zu Gesichtsfeld vorhandenen Abstände zu ermitteln, wie dies in Fig. 35(b) gezeigt ist. Falls die bei dieser Beurteilung der Zunahme/Abnahme der Abstände in den jeweiligen Gesichtsfeldern R1, R2, R3 und R4 erhaltenen Ergebnisse in der Reihenfolge R1, R2, R3, R4 angeordnet werden und hierbei ein "+" eine Zunahme und ein "-" eine Abnahme repräsentieren, besitzen die in dem Fall gemäß Fig. 35(b) erzielten Ergebnisse das Muster, d. h. die Reihenfolge "+, +, +, +". In dem Referenzwertspeicher 1063 sind hierbei bereits vorab 27 Modellmuster für die Zunahme/Abnahme gespeichert, wie dies in den Fig. 36 bis 38 gezeigt ist. Diese Modellmuster sind verschiedenen Haltungen von Insassen und verschiedenen Objektformen zugeordnet. Falls der Vergleicher 1063 das von der Einrichtung 1061 ausgegebene Muster "+, +, +, +" mit den 27, in dem Referenzwertspeicher 1063 für die Zunahme/Abnahme gespei cherten Modellmustern vergleicht, wird dieses ausgegebene Muster "+, +, +, +" als "monotone Zunahme" beurteilt, die durch das für die Zunahme/Abnahme vorgesehene Modell muster 1 angezeigt wird, und es wird dieses Ergebnis als Ausgangssignal D an den Vergleicher 108 abgegeben.

Hierbei ist anzumerken, daß die von der Einrichtung 1061 ausgeführte Signalmusterung, d. h. Signalgenerierung lediglich auf der Zunahme bzw. Abnahme des Abstands zwischen den Gesichtsfeldern bzw. von Gesichtsfeld zu Gesichtsfeld basiert, und daß keine absoluten Ab standswerte, die an den mittleren Positionen der jeweiligen Gesichtsfelder gemessen werden, für den Vergleich oder die Musterübereinstimmungsüberprüfung benutzt werden. Dies ist der Grund dafür, weshalb das Zunahme/Abnahme-Muster, das in dem Fall "Erwachsener (nach vorne gelehnte Haltung)/Sitzposition: 0" (siehe Fig. 31) erhalten wird, zu dem gleichen Ergebnis "9" wie in dem in Fig. 33 gezeigten Fall "Kindersitz (nach hinten gewandt)/Sitzposition: 0" und wie in dem in Fig. 34 gezeigten Fall "stehendes Kind/Sitzposition: 0" führt, obwohl sich die absoluten Abstandswerte in jedem Gesichtsfeld bei diesen Fällen jeweils voneinander unterschei den. Diese drei Fälle können folglich nicht allein aufgrund einer "Beurteilung der Zunah me/Abnahme des Abstands von Linie zu Linie", die durch den Beurteilungsabschnitt 106 durchgeführt wird, voneinander unterschieden werden.

Wie vorstehend beschrieben, kann der Umfang bzw. die Anzahl von für die Musterübereinstim mungsüberprüfung eingesetzten Modellmustern dadurch eingeengt werden, daß in dem Beurtei lungsabschnitt 103 eine "Beurteilung der in seitlicher Richtung vorhandenen Symmetrie der Abstandsverteilung" durchgeführt wird, in dem Beurteilungsabschnitt 104 eine "Beurteilung der Ähnlichkeit zwischen den Linien" vorgenommen wird, in dem Beurteilungsabschnitt 105 eine "Beurteilung des konkaven/konvexen Verlaufs" getroffen wird und in dem Unterscheidungsab schnitt 106 eine "Beurteilung der Zunahme/Abnahme des Abstands von Linie zu Linie" vorge nommen wird. Die Haltung des Insassen kann daher auf der Grundlage einer relativ kleinen Informationsmenge ermittelt werden. Die von dem Beurteilungsabschnitt 105 durchgeführte "Beurteilung des konkaven/konvexen Verlaufs" ist nicht auf die bei dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel eingesetzte Vorgehensweise beschränkt, sondern kann auch in anderer Weise ausgeführt werden. Als Beispiel können Differenzen zwischen dem Abstandswert an der mittleren Position eines linearen Gesichtsfelds, und all den anderen Meßpunkten in dem linearen Gesichtsfeld jeweils ermittelt werden, und es kann der Durchschnittswert dieser Differenzen mit einem Schwellwert verglichen werden. Das fragliche Muster weist einen konvexen Verlauf auf (oder steht nach oben vor), falls dieser Durchschnittswert größer ist als der Schwellwert, wohingegen das fragliche Muster einen konkaven Verlauf besitzt (oder nach unten ausgebaucht ist), falls der Durchschnittswert kleiner ist als der Schwellwert. Falls der Durchschnittswert innerhalb eines gewissen Bereichs um den Schwellwert liegt, kann festgestellt werden, daß das Muster einen flachen Verlauf besitzt.

Falls die Art und Weise bzw. die Entscheidung hinsichtlich des Aufblasens des Airbags auf der Grundlage des bei dem vierten Ausführungsbeispiel erzielten Ergebnisses der Ermittlung der allgemeinen Haltung festgelegt werden kann, wie dies vorstehend erläutert ist, kann der Airbag in der in dieser Weise festgelegten Art und Weise aufgeblasen werden, wenn eine Kollision auftritt. Falls die Art und Weise des Aufblasens eines Airbags jedoch auf der Grundlage einer noch detaillierteren Information hinsichtlich der Haltung festgelegt werden muß, wobei hierzu Informationen bezüglich Abständen eingesetzt werden, die an zahlreichen Positionen und auch an der bestimmten Position in jedem Gesichtsfeld gemessen worden sind, kann der Vorgang oder die Routine zur Ermittlung der Haltung eventuell nicht zeitgerecht ausgeführt werden, da die zentrale Verarbeitungseinheit 201 (ECU=elektronische Steuereinheit) auch für andere Fahrzeug steuerzwecke eingesetzt wird. Dieses Problem läßt sich dadurch vermeiden, daß die Routine zur Ermittlung der Haltung bei Auftreten einer Kollision vor der Durchführung von anderen, nicht vordringlichen bzw. nicht Notfall bedingten Routinen ausgeführt wird, so daß die Haltung des Insassen innerhalb kurzer Zeit erfaßt werden kann.

In Fig. 17 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Fig. 18 und 19 zeigen Darstellungen zur Veranschaulichung der positionsmäßigen Beziehung zwischen dem Fahrzeugsitz, dem Insassen oder einer sonstigen Komponente, und den Gesichts feldern bei diesem Ausführungsbeispiel. In Fig. 20 sind Muster der Abstandsverteilungen für jeden der in den Fig. 18 und 19 gezeigten Fälle dargestellt.

Fig. 18(a) zeigt eine perspektivische Ansicht, in der ein Fahrzeugsitz dargestellt ist, auf dem kein Insasse sitzt. Fig. 18(a)' stellt eine Seitenansicht dar, die der Fig. 18(a) entspricht. Fig. 18(b) zeigt eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugsitzes mit einem Insassen, der in der normalen Haltung sitzt. Fig. 18(b)' zeigt eine Seitenansicht, die der Fig. 18(b) entspricht. Fig. 19(a) zeigt eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugsitzes mit einem Insassen, der sich nach vorne lehnt. Fig. 19(a)' zeigt eine Seitenansicht, die der Fig. 19(a) entspricht. Fig. 19(b) zeigt eine perspekti vische Ansicht, in der ein Fahrzeugsitz mit einem Insassen dargestellt ist, der seitlich auf dem Sitz sitzt. Fig. 19(b)' zeigt eine Seitenansicht, die der Fig. 19(b) entspricht. Dieses Ausführungs beispiel zeichnet sich dadurch aus, daß die Gesichtsfelder bzw. Meßrichtungen, die für die Abstandsmessung benutzt werden, so eingestellt sind, daß sie im wesentlichen in der vertikalen Richtung anstelle in der im wesentlichen horizontalen Richtung verlaufen, wie dies bei dem ersten bis vierten Ausführungsbeispielen der Fall ist. Hierbei ist auf den Verlauf der Meßlinien bzw. der Meßpunktfolgen Bezug genommen.

Die Fig. 20(a)-20(d) zeigen Abstandsverteilungsdaten, die bei jedem der Gesichtsfelder bzw. Meßlinien R1-R5 erhalten werden. Hierbei ist in Fig. 20(a) ein Fall dargestellt, bei dem kein Insasse auf dem Fahrzeugsitz sitzt. Fig. 20(b) zeigt einen Fall, bei dem ein Insasse in der normalen Haltung bzw. Sitzhaltung sitzt. In Fig. 20(c) ist ein Fall dargestellt, bei dem ein Insasse auf dem Sitz sitzt und sich nach vorne lehnt. Fig. 20(d) zeigt einen Fall, bei dem ein Insasse seitlich auf dem Sitz sitzt. Bei den in Fig. 20 gezeigten Abstandsverteilungsverläufen zeigt die vertikale Achse die Position in dem vertikalen Gesichtsfeld an, während auf der horizontalen Achse der Abstand von dem Sensor aufgetragen ist. In den Fig. 20(b), 20(c) und 20(d) repräsentieren gestrichelte Linien Referenzmuster für die Abstandsverteilungen, die dann erhalten werden, wenn kein Insasse auf dem Sitz sitzt.

Anhand der Fig. 20 ist verständlich, daß in manchen Fällen ein hohes Maß an Ähnlichkeit bzw. Übereinstimmung zwischen den Mustern in den Gesichtsfeldern R1 und R5, und zwischen den Mustern in den Gesichtsfeldern R2 und R4 zu beobachten ist. Zu diesen Fällen zählt z. B. die in Fig. 20(a) dargestellte Situation, bei der kein Insasse auf dem Sitz sitzt, oder der in Fig. 20(b) gezeigte Fall, bei dem ein Insasse mit der normalen Haltung auf dem Sitz sitzt. Aus Fig. 20 ist aber weiterhin auch ersichtlich, daß in manchen anderen Fällen nur eine geringe Ähnlichkeit bzw. Übereinstimmung zwischen den Mustern in den Gesichtsfeldern R1 und R5, und zwischen den Mustern in den Gesichtsfeldern R2 und R4 zu beobachten ist. Zu diesen anderen Fällen zählt z. B. die in Fig. 20(d) gezeigte Situation, bei dem ein Insasse seitlich bzw. versetzt auf dem Sitz sitzt. Ein hohes Ausmaß an Ähnlichkeit ist auch zwischen den Mustern in den Gesichtsfeldern R1 und R5 zu erkennen und auch zwischen den Mustern in den Gesichtsfeldern R2 und R4 zu beobach ten, und zwar in einem Fall, bei dem ein Kindersitz auf dem Fahrzeugsitz angebracht ist.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Ausmaß an Ähnlichkeit zwischen den Mustern in den Gesichtsfeldern, die von der Mitte des Sitzes in der seitlichen Richtung jeweils gleiche Abstände aufweisen, dazu benutzt, den Bereich bzw. Umfang oder die Anzahl von Modellmustern einzuengen, mit denen jedes Abstandsverteilungsmuster zu vergleichen ist. Hierdurch läßt sich die Zeitdauer, die zur Ermittlung der Haltung erforderlich ist, verringern.

In Fig. 17 sind spezielle Beispiele dargestellt, gemäß denen das Ausmaß an Ähnlichkeit bzw. Übereinstimmung ermittelt werden kann. In Fig. 17(a) ist hierbei eine Verteilung der Differenzen (R1-R5) dargestellt, die dadurch erhalten werden, daß die Abstände in dem Gesichtsfeld R5 von den Abständen in dem Gesichtsfeld R1 subtrahiert werden. Weiterhin ist in Fig. 17(a) die Verteilung der Differenzen (R2-R4) dargestellt, die dadurch erhalten werden, daß die Abstände in dem Gesichtsfeld R4 von den Abständen in dem Gesichtsfeld R2 subtrahiert werden, und auch, wie bei Fig. 17(a), der Fall vorliegt, daß ein Insasse mit der normalen bzw. aufrechten Haltung auf dem Sitz sitzt. In Fig. 17(b) sind demgegenüber die Verteilungen der Differenzen (R1-R5) und (R2-R4) dargestellt, die in gleichartiger Weise, jedoch in einem Fall erzielt werden, bei dem ein Insasse seitlich auf dem Sitz sitzt.

Gemäß Fig. 17(a) wird das Ausmaß der Ähnlichkeit zwischen den Mustern in den entsprechen den Gesichtsfeldern dadurch ermittelt, daß die vorstehend genannten Differenzen mit gewissen Schwellwerten TH1 bis TH4 verglichen werden. Bei dem in Fig. 17(a) dargestellten Fall bleiben alle Differenzen innerhalb bzw. unterhalb der Schwellwerte, was bedeutet, daß die Muster 08056 00070 552 001000280000000200012000285910794500040 0002019814691 00004 07937in den entsprechenden Gesichtsfeldern jeweils einander in beträchtlichem Ausmaß ähnlich sind. In gleichartiger Weise kann das Ausmaß der Ähnlichkeit auch auf der Grundlage eines integralen bzw. integrierten Werts der Differenzen ermittelt werden. Gemäß Fig. 17(b) wird das Ausmaß der Ähnlichkeit zwischen den Mustern in den entsprechenden Gesichtsfeldern dadurch ermittelt, daß die integralen bzw. integrierten Werte S1 und S2 (schraffierte Abschnitte in Fig. 17(b)) der Differenzen (R1-R5) und (R2-R4) mit gewissen Schwellwerten THS1 und THS2 verglichen werden. In dem in Fig. 17(b) gezeigten Fall überschreiten die beiden integralen bzw. integrierten Werte S1 und S2 jeweils die Schwellwerte THS1 bzw. THS2, was bedeutet, daß die Muster in den entsprechenden Gesichtsfeldern ein geringes Ausmaß an Ähnlichkeit zeigen.

Die Muster, die hohe Ähnlichkeit zeigen, schließen hierbei z. B. auch diejenigen Muster der Abstandsverteilungen in den Gesichtsfeldern R1 und R5 und die Muster der Abstandsverteilun gen in den Gesichtsfeldern R2 und R4 in dem Fall gemäß Fig. 20(a), bei dem kein Insasse auf dem Sitz sitzt, und auch die Muster der Abstandsverteilungen in den Gesichtsfeldern R1 und R5 sowie die Muster der Abstandsverteilungen in den Gesichtsfeldern R2 und R4 bei dem in Fig. 20(b) gezeigten Fall ein, bei dem ein Insasse mit der normalen Haltung sitzt. Die Muster, die geringe Ähnlichkeit zeigen, schließen die Muster der Abstandsverteilungen in den Gesichtsfeldern R1 und R5 sowie die Muster der Abstandsverteilungen in den Gesichtsfeldern R2 und R4 im Fall gemäß Fig. 20(d), bei dem ein Insasse seitlich auf dem Sitz sitzt, ein. Falls demzufolge die Muster der Abstandsverteilungen in den Gesichtsfeldern R1 und R5 sowie die Muster der Abstandsverteilungen in den Gesichtsfeldern R2 und R4 einander stark ähnlich sind, kann eine Gruppe von Mustern, die ein hohes Ausmaß an Ähnlichkeit zeigen, wie beispielsweise diejenigen Muster, die angeben, daß kein Insasse in dem Sitz sitzt oder daß ein Insasse mit der normalen Haltung sitzt, als Modellmuster ausgewählt werden, die mit diesen Mustern zu vergleichen sind, um hieraus die Haltung zu ermitteln. Falls die vorstehend genannten Muster der Abstandsvertei lungen einander weniger ähnlich sind, kann eine Gruppe von Mustern, die ein geringes Ausmaß an Ähnlichkeit besitzen, wie etwa diejenigen Muster, die einen seitlich sitzenden Insassen angeben, als Modellmuster ausgewählt werden, die mit diesen Mustern zur Ermittlung der Haltung zu vergleichen sind. Folglich kann die Zeitdauer, die zur Musteranpassung bzw. Musterübereinstimmungsprüfung oder Mustererkennung notwendig ist, verringert werden.

Ein Airbag muß unmittelbar nach dem Auftreten einer Kollision und vor dem Stattfinden einer großen Bewegung eines Insassen aufgeblasen werden. Daher muß die Haltung des Insassen innerhalb einer kurzen Zeitdauer ab dem Auftreten der Kollision bis zu dem Zeitpunkt ermittelt werden, zu dem ein Signal zum Aufblasen des Airbags erzeugt wird. Da es eine übermäßig lange Zeitspanne beansprucht, eine Koinzidenz der Muster der Abstandsverteilungen in einer großen Anzahl von Gesichtsfeldern mit den Mustern der Modellhaltungen bzw. Modellmuster zu ermitteln, wird normalerweise der zentrale Abschnitt des Sitzes in einem einzigen Gesichtsfeld, z. B. im Gesichtsfeld R3, in der Richtung der Mittelachse des Aufblasens eines Airbags über wacht, und es wird lediglich das Muster der Abstandsverteilung in diesem Gesichtsfeld R3 mit Modellmustern für die Abstandsverteilungen verglichen, so daß die Haltung des Insassen allgemein bestimmt bzw. ermittelt ist.

Das Ergebnis der vorstehend erläuterten Ermittlung der allgemeinen Haltung kann bei dem Auftreten einer Kollision benutzt werden, falls das Aufblasen des Airbags auf der Grundlage der allgemeinen, in dieser Weise ermittelten Haltung in geeigneter Weise gesteuert werden kann. Wenn jedoch weitere, detaillierte Haltungsinformationen benötigt werden, wird eine Routine zur Ermittlung der Haltung bzw. Stellung des Insassen, bei der eine Mehrzahl von Gesichtsfeldern zum Einsatz kommt, mit hoher Priorität vor anderen, nicht vordringlichen Routinen ausgeführt, so daß eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung mit verbesserter Sicherheit erreichbar ist.

Gemäß dem ersten bis fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung werden die Abstands verteilungsdaten in den Gesichtsfeldern in unterschiedlicher Weise verarbeitet, und zwar derart, daß ihre charakteristischen Eigenheiten herausgegriffen werden oder daß die Datenmenge minimiert ist. Es ist folglich möglich, einen engeren Bereich bzw. eine kleinere Anzahl von Modellmustern für die Abstandsverteilungen, die mit den tatsächlich gemessenen Mustern der Abstandsverteilungen für eine Musteranpassung bzw. Musterübereinstimmungsprüfung zu vergleichen sind, auszuwählen. Hierdurch läßt sich die Verarbeitungszeit, die zur Ermittlung der Haltung des Insassen erforderlich ist, erheblich verringern.

Gemäß dem sechsten und siebten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird der Bereich bzw. Umfang von Modellmustern für die Abstandsverteilungen, die mit den tatsächlich gemesse nen Abstandsverteilungsmustern zu vergleichen sind, dadurch eingeengt, daß gemeinsame charakteristische Eigenheiten oder eine Ähnlichkeit in den Abstandsverteilungsdaten, die zwischen einer Mehrzahl von Gesichtsfeldern vorhanden ist, beobachtet, d. h. überprüft werden, was ebenfalls zu einer erheblich verringerten Verarbeitungszeit für die Mustererkennung bzw. Musterübereinstimmungsüberprüfung führt. Ferner wird die Haltung des Insassen normalerweise auf der Grundlage von mindestens ausreichenden Daten bzw. einer mindestens ausreichenden Datenmenge im Fall einer Kollision ermittelt, und es kann das Ergebnis der Ermittlung benutzt werden, falls es zur Steuerung des Aufblasens bzw. Auslösens eines Airbags ausreichend ist. Falls dies nicht der Fall sein sollte, führt die zentrale Verarbeitungseinheit eine Routine zur Ermittlung der Haltung des Insassen auf der Grundlage von detaillierteren Daten noch vor anderen, nicht vordringlichen Routinen aus, wodurch eine rasche Verarbeitung sichergestellt wird und eine verbesserte Sicherheit gewährleistet wird.

Die beschriebene Vorrichtung zur Ermittlung der Haltung eines Insassen enthält somit einen Sensor, der mindestens ein Paar linearer Fotosensoranordnungen mit jeweils einer Vielzahl von Fotosensorelementen zur Erzeugung eines Bilds des Insassen aufweist, einen Abstandsmeßpro zessor, der die Abstandsverteilungen in den durch die linearen Fotosensoranordnungen über wachten Gesichtsfeldern auf der Grundlage des durch den Sensor erzeugten Insassenbilds ermittelt, und einen Insassenbeurteilungsprozessor, der die Abstandsverteilungsmuster mit für die Abstandsverteilungen vorgegebenen, bereits vorab in dem Prozessor gespeicherten Modell mustern vergleicht und hieraus das Vorhandensein und die Haltung des Insassen erkennt. Die linearen Gesichtsfelder können so eingestellt sein, daß sie bezüglich des Insassen in einer im wesentlichen horizontalen Richtung verlaufen. Der Insassenbeurteilungsprozessor überprüft zunächst die Symmetrie der Abstandsverteilungsmuster in jedem Gesichtsfeld und/oder die konkave oder konvexe Form des Musters und/oder das Ausmaß der Ähnlichkeit hinsichtlich der Schwankungen der Abstandsverteilungsmuster zwischen benachbarten Gesichtsfeldern und/oder die an einer bestimmten Position der Gesichtsfelder gemessene Verteilung der Abstände, und ermittelt anschließend die Haltung des Insassen durch einen Vergleich der Muster der tatsächlich gemessenen Abstandsverteilungen mit einer Gruppe von Modellmustern, die zuvor in Abhängig keit von dem Ergebnis der Überprüfung ausgewählt worden ist.

Claims

1. Vorrichtung zur Erfassung der Haltung eines Insassen, mit
einem Sensor (1), der mindestens ein Paar linearer Fotosensoranordnungen (11, 12) enthält, die jeweils eine Mehrzahl von Fotosensorelementen aufweisen, wobei der Sensor (1) ein Bild erzeugt, das unterschiedliche Positionen des Insassen in den linearen Gesichtsfeldern (R1 bis R4) repräsentiert, durch das mindestens eine Paar linearer Fotosensoranordnungen (11, 12) überwacht werden,
einem Abstandsmeßprozessor (101), der aus dem durch den Sensor (1) erzeugten Bild des Insassen eine Abstandsverteilung ermittelt, und
einem Insassenbeurteilungsprozessor (102), der aus der erfaßten Abstandsverteilung ein abstrahiertes Muster herausgreift und dieses abstrahierte Muster dann mit einer Mehrzahl von zuvor in dem Insassenbeurteilungsprozessor (102) gespeicherten Modellmustern vergleicht, um hieraus eine bestimmte Haltung des Insassen oder eines Objekts zu ermitteln.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine lineare Gesichtsfeld (R1 bis R4) so eingestellt ist, daß es bezüglich des Insassen in einer im wesentlichen horizontalen Richtung verläuft, und daß der Insassenbeurteilungsprozessor (102) das abstrahierte Muster dadurch ermittelt, daß er überprüft, ob die Abstandsverteilung in jedem linearen Gesichtsfeld (R1 bis R4) eine Symmetrie in seitlicher Richtung zeigt, und dann einen engen Bereich von Modellmustern auswählt, indem er das abstrahierte Muster mit einer Anzahl von Modellmustern vergleicht, wobei diese Modellmustern zuvor in Abhängigkeit davon ausge wählt werden, ob die Abstandsverteilung eine Symmetrie zeigt oder nicht, und daß dieser Vergleich von der Ermittlung der bestimmten Haltung des Insassen oder Objekt erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrie der Ab standsverteilung dadurch überprüft wird, daß das Muster der Abstandsverteilung in jedem linearen Gesichtsfeld (R1 bis R4) unter Bezugnahme auf einen zentralen Abschnitt desselben seitlich invertiert wird, daß Differenzen der Abstände an entsprechenden Positionen des Musters der Abstandsverteilung vor und nach der Umkehrung des Abstandsverteilungsmusters innerhalb jedes Gesichtsfelds ermittelt werden, und daß beurteilt wird, ob die Differenzen jeweils nicht größer sind als ein vorbestimmter Wert, oder daß ein integrierter Wert der Differenzen nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die linearen Gesichtsfelder (R1 bis R4) so eingestellt sind, daß sie in einer im wesentlichen horizontalen Richtung bezüglich des Insassen verlaufen, und daß der Insassenbeurteilungspro zessor (102) das abstrahierte Muster dadurch ermittelt, daß er das Ausmaß der Ähnlichkeit zwischen benachbarten Gesichtsfeldern (R1 bis R4) im Hinblick auf Schwankungen in den Mustern der Abstandsverteilung überprüft und anschließend eine eingeschränkte Anzahl von Modellmustern dadurch auswählt, daß er das abstrahierte Muster mit einer Anzahl von Modell mustern, die zuvor in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Ähnlichkeit ausgewählt wurden, vergleicht, bevor er die jeweilige Haltung des Insassen oder Objekts ermittelt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß der Ähn lichkeit zwischen benachbarten linearen Gesichtsfeldern (R1 bis R4) dadurch überprüft wird, daß Differenzen hinsichtlich der Abweichungen in den Abstandsverteilungsmustern an entsprechen den Positionen von benachbarten linearen Gesichtsfeldern ermittelt werden, und daß erfaßt wird, ob die Differenzen jeweils nicht größer sind als ein vorbestimmter Wert, oder daß ein integrierter Wert der Differenzen nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die linearen Gesichtsfelder (R1 bis R4) so eingestellt sind, daß sie sich im wesentlichen in horizontaler Richtung bezüglich des Insassen erstrecken, daß der Insassenbeurteilungsprozessor (102) das abstrahierte Muster dadurch ermittelt, daß er eine konkave Form oder eine konvexe Form des Musters der Abstandsverteilung bezüglich einer ersten Position und einer zweiten Position in jedem linearen Gesichtsfeld überprüft, und anschließend eine eingeschränkte Anzahl von Modellmustern auswählt, indem er das abstrahierte Muster mit einer Anzahl von Modellmu stern, die vorab in Abhängigkeit davon, ob das Muster der Abstandsverteilung eine konkave Form oder konvexe Form aufweist, ausgewählt werden, vergleicht, bevor er die jeweilige Haltung des Insassen oder Objekts ermittelt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Form oder konvexe Form des Musters der Abstandsverteilung dadurch ermittelt wird, daß ein Durch schnittswert der Abstände, die an der ersten Position und der zweiten Position in jedem linearen Gesichtsfeld (R1 bis R4) gemessen worden sind, mit einem Abstand verglichen wird, der an einer zwischen der ersten und der zweiten Position liegenden mittleren Position gemessen wird.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesichtsfelder (R1 bis R4) so eingestellt sind, daß sie bezüglich des Insassen in einer im wesentlichen horizontalen Richtung verlaufen, und daß der Insassenbeurteilungsprozessor (102) das abstrahierte Muster dadurch herausgreift, daß er eine Zunahme- oder Abnahmetendenz der Abstände, die an einer vorbestimmten Position jedes linearen Gesichtsfelds (R1 bis R4) gemes sen werden, jeweils bezogen auf die entsprechenden Abstände im jeweils benachbarten Gesichtsfeld überprüft, und dann eine eingeschränkte Anzahl von Modellmustern auswählt, indem er das abstrahierte Muster mit einer vorab in Abhängigkeit von der Zunahme- oder Abnahmetendenz der Abstände ausgewählten Anzahl von Modellmustern vergleicht, bevor er die Haltung des Insassen oder Objekts ermittelt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Posi tion die, in seitlicher Richtung gesehen, zentrale Position eines Insassen ist, der mit einer normalen Haltung sitzt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die linearen Gesichtsfelder (R1 bis R4) so eingestellt sind, daß sie bezüglich des Insassen in einer im wesentlichen horizontalen Richtung verlaufen, und daß der Insassenbeurteilungsprozes sor (102) die Haltung des Insassen auf der Grundlage einer Gesamtbeurteilung der Symmetrie des Musters der Abstandsverteilung in jedem linearen Gesichtsfeld (R1 bis R4), einer konkaven oder konvexen Form des Musters der Abstandsverteilung, einem Ausmaß der Ähnlichkeit im Hinblick auf Variationen der Muster der Abstandsverteilungen zwischen benachbarten linearen Gesichtsfeldern (R1 bis R4) und einer Zunahme- oder Abnahmetendenz der an einer vorbestimm ten Position der linearen Gesichtsfelder gemessenen Abstände beurteilt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die linearen Gesichts felder (R1 bis R4) so eingestellt sind, daß sie in einer im wesentlichen vertikalen Richtung mit Bezug zu dem Insassen verlaufen, und daß der Insassenbeurteilungsprozessor (102) ein abstra hiertes Muster herausgreift und dieses abstrahierte Muster dann ein Ausmaß der Ähnlichkeit ermittelt, die zwischen Mustern der Abstandsverteilungen in einem Paar Gesichtsfeldern (R1 bis R4) vorhanden ist, die an im wesentlichen symmetrischen Positionen, bezogen auf die Achse des Aufblasens eines Airbags, angeordnet sind, und der Insassenbeurteilungsprozessor (102) anschließend die Haltung des Insassen oder des Objekts; durch Vergleichen des abstrahierten Musters mit einer zuvor in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Ähnlichkeit ausgewählten Anzahl von Modellmustern ermittelt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß der Ähnlichkeit, die zwischen den Mustern der Abstandsverteilungen in dem Paar Gesichtsfelder vorhanden ist, dadurch ermittelt wird, daß die Differenzen, die zwischen den an entsprechenden Positionen in dem Paar Gesichtsfelder gemessenen Abständen jeweils vorhanden sind, mit einem vorbestimmten Wert verglichen werden, oder daß ein integrierter Wert der Differenzen mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Insas senbeurteilungsprozessor (102) normalerweise eine allgemeine Haltung des Insassen dadurch ermittelt, daß er lediglich eine Abstandsverteilung in einem Gesichtsfeld beurteilt, das mit der Achse des Aufblasens eines Airbags verknüpft ist, wobei der Vorgang der Ermittlung der Haltung des Insassen, der die Ermittlung der allgemeinen Haltung einschließt, bei Auftreten einer Kollision vor anderen, nicht notfallbedingten Prozessen ausgeführt wird.

14. Vorrichtung zur Ermittlung der Haltung eines Insassen, die bei einem Airbagsystem zum Einsatz kommt, das einen Airbag, der in einem Speicherabschnitt enthalten ist, der in der Nähe eines Sitzes eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, und einen Sensor aufweist, der einen auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Schock erfaßt und das Auslösen des Airbags veranlaßt, wobei die Vorrichtung umfaßt:
einen Abstandssensor (1), der mindestens ein Paar Sensoranordnungen (11, 12) auf weist und Informationen bezüglich Abstandsverteilungen an einer Mehrzahl von Abschnitten des Insassen oder eines Objekts bereitstellt, der oder das in einem Raum angeordnet ist, der sich zwischen dem den Airbag enthaltenden Speicherabschnitt und dem Sitz befindet, und
einem Prozessor, der die Haltung des Insassen oder die Form des Objekts dadurch ermittelt, daß er die Muster der Abstandsverteilungen mit einer Mehrzahl von Modellmustern für die Abstandsverteilungen vergleicht, um hierdurch in Abhängigkeit von der Haltung des Insassen oder der Form des Objekts das Aufblasen des Airbags zu steuern oder zu entscheiden, ob der Airbag aufzublasen ist oder nicht.