DE19814691A1 - Vorrichtung zur Erfassung der Haltung eines Insassen - Google Patents
Vorrichtung zur Erfassung der Haltung eines InsassenInfo
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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 OR 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 OL 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 OR hindurch geht und parallel zu der Linie MO
verläuft, mit der Fotosensoranordnung 11 schneidet.
In Fig. 4 ist mit "aL" der Abstand zwischen dem Punkt "L0" und dem Punkt "L1" bezeichnet,
wohingegen mit "aR" der Abstand zwischen dem Punkt "R0 und dem Punkt "R1" bezeichnet ist.
Die Punkte "L0", "R0" bilden Referenzpositionen, auf deren Grundlage die Abstände "aL" und "aR"
ermittelt werden. Da die Dreiecke ΔMOLO und ΔOLL1L0 einander ähnlich sind und auch die
Dreiecke ΔMORO und ΔORR1R0 einander ähnlich sind, ergeben sich die folgenden Gleichungen (1)
und (2):
(-x + B/2)f = aL.y (1)
(x + B/2)f = aR.y (2).
Wenn aus den vorstehend angegebenen Gleichungen (1) und (2) die Größe x entfernt wird,
ergibt sich die folgende Gleichung:
y = B.f/(aL + aR) (3)
Da gilt: aL + aR = 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:
Da gilt: aL + aR = 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 "aL" zwischen der Brennposition bzw. dem Brennpunkt L1 der linken Fotosen
soranordnung 12 und dem Punkt L0 sowie der Abstand "aR" 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 - An, B1 - Bn, die durch n Elementstücke bzw. n
Elemente jeder Fotosensoranordnung erzeugt werden und in Fig. 5 näher dargestellt sind.
Damit der Ausdruck (aL + aR) 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 - Wm+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 - Cm+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 - Cm+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 Ck 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 (aL + aR), 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 (14)
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.
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.
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.
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