JP2010133722A - 顔向き検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影範囲に対してスリット光に照らされた部分が占める割合が大きい場合であっても、画像処理の処理時間を短くすることができる顔向き検出装置を提供する。
【解決手段】スリット光画像１０内のスリット光１１部分を特定して、スリット光１１を抽出し、スリット光１１の大きさと位置を算出し、スリット光１１の大きさに応じてその後に撮像されるスリット光画像１０の画像処理範囲を縮小させるよう画像処理範囲を設定することで、スリット光１１の部分を確実に画像処理し、かつ、画像処理時間を短縮する。
【選択図】図５

Description

本願発明は、車両に搭載される乗員の顔の向きを検出する顔向き検出装置に関する。

この種の技術としては、特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報では、スリット光源とスリット光の２次元画像を撮影する２次元撮像装置に対して、撮影対象物をあらかじめ定められた移動経路に沿って移動させ、移動中に複数回画像を撮影し、この撮影結果に基づいて撮影対象物の３次元データを得るものが開示されている。３次元データを得るために撮影した画像に対して画像処理を行っているが、画像処理を行う範囲をスリット光に照らされる部分に限定し、処理時間を短縮している。
特開２００１−１１６５２８号公報

撮影した撮影対象物が撮影範囲に対して占める範囲が比較的大きく、スリット光の照射範囲が撮影範囲の広範囲に渡る場合や、撮影対象物が奥行き方向に深く、撮影したスリット光の段差が大きい場合には、撮影範囲に対してスリット光に照らされる部分が占める割合が大きくなる。このような場合、上記従来技術では、画像処理範囲を小さくすることができないため、処理時間を短くすることができないといった問題があった。

本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、撮影範囲に対してスリット光に照らされた部分が占める割合が大きい場合であっても、画像処理の処理時間を短くすることができる顔向き検出装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の顔向き検出装置においては、スリット光画像内のスリット光部分に基づいて、その後に撮像されるスリット光画像の画像処理範囲を縮小させるようにした。

よって、スリット光画像内のスリット光部分を特定してスリット光画像の画像処理範囲を設定するため、スリット光の部分を確実に画像処理することができるとともに、画像処理時間を短くすることができる。

以下、本発明の顔向き検出装置を実現する最良の形態を、実施例１乃至実施例４に基づいて説明する。
〔実施例１〕
［顔向き検出装置の構成］
実施例１の顔向き検出装置１の構成について説明する。図１は実施例１の顔向き検出装置１の構成を示す構成図である。

顔向き検出装置１は、運転者の顔部分を撮影するカメラ２、運転者の顔にスリット光を照射するスリット光照射器３、カメラ２およびスリット光照射器３を制御するとともに、カメラ２からの画像から運転者の顔の向き画像処理によって求めるコントロールユニット４、運転者の顔の向きから運転者の状態を判定する状態判定ユニット６を備えている。

カメラ２は、インストルメントパネル５の上部に、運転者の顔全体が撮影できるように設けられている。スリット光照射器３はステアリングコラム７の上部に設けられている。

コントロールユニット４は、カメラ２とスリット光照射器３と接続し、スリット光照射器３がスリット光を照射するタイミングや照射角度、カメラ２が撮影を行うタイミングなどを制御している。またコントロールユニット４は、カメラ２が撮影した画像を基に運転者の顔の向きを求める。

状態判定ユニット６は、コントロールユニット４によって求めた運転者の顔の向きに応じて運転者の状態を判定し、運転者の状態に応じた処理を行う。例えば、運転者の顔が所定時間、下を向いている場合には、運転者が居眠りをしていると判定して警報を発する。また運転者の顔が所定時間、横を向いているときには、運転者がよそ見をしていると判定して警報を発する。また警報を発しても運転者の顔の向きが変わらない（運転者が前方を見ない）場合には、車両を減速させるように制御を実施する。

図２は、スリット光照射器３が照射したスリット光をカメラ２によって撮影するメカニズムを示した図である。スリット光照射器３は、アクチュエータ３ａによって回動し、１本のスリット光を任意の照射角度で照射することができる。ある角度でスリット光照射器３がスリット光を照射したタイミングでカメラ２が運転者の顔を撮影し、別のある角度でスリット光照射器３がスリット光を照射したタイミングでカメラ２が運転者の顔を撮影する。これを繰り返すことにより、運転者の顔全体をスキャンしたスリット光の画像を得ることができる。

図３は顔向き検出装置１の制御ブロック図である。コントロールユニット４は、画像入力部４ａ、タイミング制御部４ｂ、先頭画像判定部４ｃ、画像処理範囲算定部４ｄ、画像処理部４ｅ、３次元データ算出部４ｆ、データメモリ部４ｇ、最終データ判定部４ｈ、顔形状／顔角度算定部４ｉ、顔角度出力部４ｊを備えている。

画像入力部４ａは、カメラ２により撮影したスリット光画像を取り込み、記憶する。
タイミング制御部４ｂは、カメラ２の撮影タイミングとスリット光照射器３がスリット光を照射する照射タイミングとを同期させるとともに、スリット光照射器３の照射角度を制御する。

実施例１の顔向き検出装置１は、運転者の顔に対してスリット光を上から下に照射しながら撮影する工程を１周期としている。先頭画像判定部４ｃは、撮影した画像がこの１周期のうち最初に撮影した画像（先頭画像）であるか否かを判定している。

画像処理範囲算定部４ｄは、先頭画像判定部４ｃが判定した先頭画像から画像処理範囲を算定する。この画像処理範囲を算定についての詳細は後述する。
画像処理部４ｅは、１周期内に撮影した各スリット光画像からスリット光部分のみのデータを画像処理により抽出する。

３次元データ算出部４ｆは、画像処理部４ｅにおいて抽出したスリット光のデータから光切断法により３次元データを算出する。
データメモリ部４ｇは、３次元データ算出部４ｆにおいて算出した３次元データを記憶する。

最終データ判定部４ｈは、データメモリ部４ｇにおいて記憶したデータが、１周期のうち最後に撮影した画像の３次元データ（最終データ）であるか否かを判定している。
顔形状／顔角度算定部４ｉは、データメモリ部４ｇにおいて記憶している３次元データに基づいて、運転者の顔の形状（顔の幅、鼻の位置等）を算定し、また顔の形状から顔の角度（顔の向き）を算定する。
顔角度出力部４ｊは、顔形状／顔角度算定部４ｉにより算定した顔の角度を状態判定ユニット６へ出力する。

［顔向き検出処理］
図４はコントロールユニット４において行われる顔向き検出の処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１では、スリット光照射器３によりスリット光を運転者に対して照射して、ステップＳ２へ移行する。
ステップＳ２では、カメラ２によりスリット光画像を撮影して、ステップＳ３へ移行する。

ステップＳ３では、ステップＳ２で撮影したスリット光画像が先頭画像であるか否かを判定し、先頭画像である場合にはステップＳ４へ移行し、先頭画像でない場合にはステップＳ５へ移行する。

ステップＳ４では、ステップＳ２で撮影したスリット光画像の全範囲においてスリット光を抽出する画像処理を行い、ステップＳ７へ移行する。
ステップＳ５では、ステップＳ４における画像処理により抽出したスリット光の大きさから縮小画像処理範囲を決定する。また前回の画像処理により抽出したスリット光の位置から予め設定した移動量で移動した位置に縮小画像処理範囲を設定し、画像処理を行う範囲を限定してステップＳ６へ移行する。

ステップＳ６では、ステップＳ７で限定した画像処理範囲においてスリット光を抽出する画像処理を行い、ステップＳ７へ移行する。
ステップＳ７では、ステップＳ４またはステップＳ６における画像処理により抽出されたスリット光のデータから光切断法により３次元データを算出する。
ステップＳ８では、データメモリ部４ｇにステップＳ７において算出した３次元データを記憶して、ステップＳ９へ移行する。

ステップＳ９では、ステップＳ８において記憶したデータが最終データであるか否かを判定し、最終データである場合にはステップＳ１０へ移行し、最終データでない場合にはステップＳ１へ移行する。
ステップＳ１０では、運転者の顔の形状を算定して、ステップＳ１１へ移行する。
ステップＳ１１では、顔の形状から顔の角度を算定して、処理を終了する。

［画像処理範囲の限定］
次にスリット光画像の画像処理を行う範囲の限定について説明する。
図５はカメラ２によるスリット光画像１０の撮影の様子と、撮影したスリット光画像１０を示す図である。図５（ａ）はスリット光照射器３と被検出部（運転者の顔）との距離が遠いときのカメラ２、スリット光照射器３と運転者の顔の位置との関係と、そのときのスリット光画像１０を示す。図５（ｂ）はスリット光照射器３と運転者の顔との距離が近いときのカメラ２、スリット光照射器３と運転者の顔の位置との関係と、そのときのスリット光画像１０を示す。

図５（ａ）に示すように、スリット光照射器３と運転者の顔との距離が遠いときは、スリット光１１はスリット光画像１０の上方に表示される。一方、図５（ｂ）に示すように、スリット光照射器３と運転者の顔との距離が近いときは、スリット光１１はスリット光画像１０の下方に表示される。そのため先頭画像においては、スリット光１１がスリット光画像１０のどの位置に表示されるかわからない。

図６はスリット光画像の画像処理の概要を示す図である。図６（ａ）はスリット光照射角度が「a」であるときのカメラ２、スリット光照射器３と運転者の顔の位置との関係とそのときのスリット光画像１０、スリット光画像１０を画像処理しスリット光１１を抽出した処理画像を示す図である。図６（ｂ）はスリット光照射角度が「b」であるときのカメラ２、スリット光照射器３と運転者の顔の位置との関係とそのときのスリット光画像１０、スリット光画像１０を画像処理しスリット光１１を抽出した処理画像１３を示す図である。図６（ｃ）はスリット光照射角度が「c」であるときのカメラ２、スリット光照射器３と運転者の顔の位置との関係とそのときのスリット光画像１０、スリット光画像１０を画像処理しスリット光１１を抽出した処理画像１３を示す図である。

スリット光照射角度が「a」であるときに撮影したスリット光画像１０が先頭画像である。先頭画像においてはスリット光１１がスリット光画像１０のどの位置に表示されるかわからない。そのため、スリット光画像１０の全体を画像処理範囲１２として画像処理を行う。

先頭画像においてスリット光画像１０の全体を画像処理してスリット光１１を抽出すると、スリット光１１の大きさと位置とがわかる。スリット光１１の大きさに応じて縮小画像処理範囲１３を設定する。また次に撮影する画像のスリット光照射角度は「b」と分かっているから、このスリット照射角度「b」に応じた位置に縮小画像処理範囲１３を設定して画像処理を行う。また次に撮影する画像のスリット光照射角度は「c」と分かっているから、このスリット照射角度「c」に応じた位置に縮小画像処理範囲１３を設定して画像処理を行う。

図７はスリット光画像の画像処理の概要を示す図である。先頭画像においてはスリット光画像１０の全体を画像処理範囲１２としてスリット光１１を抽出する。抽出したスリット光１１の大きさから縮小画像処理範囲１３を設定する。

次に撮影されたスリット光画像１０では、前回の縮小画像処理範囲１３ａから予め定めた移動量だけ縮小画像処理範囲１３を下にずらす。以降、最終データを得るまで撮影と画像処理を繰り返す。各撮影の３次元データから運転者の顔の形を算出すると、図７の一番下に示す合成画像１４を得ることができる。

［作用］
次に実施例１の顔向き検出装置１の作用について説明する。

スリット光画像からスリット光を抽出する画像処理を行う場合、画像処理の範囲が小さいほど処理時間を短くすることができる。実施例１の顔向き検出装置１では、運転者の顔全体が撮影できるようにカメラ２を設置するため、撮影した運転者の顔は、撮影した画像全体に対して大きな割合を占める。また運転者の顔のうち鼻の部分や顎から首にかけての部分は奥行き方向の変化が大きいため撮影したスリット光の段差が大きい。そのためスリット光画像の全体が画像処理の対象範囲となりえることとなり、画像処理の範囲を絞ることができず処理時間がかかってしまう問題があった。

そこで実施例１では、スリット光画像１０内のスリット光１１部分に基づいて、その後に撮像されるスリット光画像１０の画像処理範囲を縮小させるようにした。
この構成により、スリット光画像１０内のスリット光１１部分を特定してスリット光画像１０の画像処理範囲を設定するため、スリット光１１の部分を確実に画像処理することができるとともに、画像処理時間を短くすることができる。

また実施例１では、スリット光画像１０内のスリット光１１の位置を判断し、このスリット光１１の位置の周囲に、スリット光画像の範囲よりも縮小した縮小画像処理範囲１３を設定し、次の画像処理以降で、スリット光照射角度の変更量に基づいて予め設定した所定量で、縮小画像処理範囲１３を移動して限定された画像処理範囲を設定するようにした。
この構成により、スリット光画像１０内のスリット光１１部分を特定してスリット光画像１０の画像処理範囲を設定するため、スリット光１１の部分を確実に画像処理することができるとともに、画像処理時間を短くすることができる。

［実施例１の効果］
次に実施例１の顔向き検出装置１の効果について説明する。

（１）車両乗員の顔向きを検出する顔向き検出装置１であって、車両乗員の少なくとも顔を含む被検出部にスリット光１１を照射するスリット光照射器３と、被検出部からの反射されたスリット光１１のスリット光画像１０を撮像するカメラ２と、スリット光照射器３の投光角度を変更するアクチュエータ３ａと、カメラ２の撮像タイミングとスリット光照射器３の投光角度、及びスリット光照射器３の投光タイミングを制御し、被検出部の異なる位置にスリット光を照射した複数のスリット光画像を撮像させ、スリット光画像１０を画像処理し、画像処理結果に基づいて、被検出部の形状を算出し、算出された形状に基づいて、顔向きを算出し、スリット光画像１０内のスリット光１１部分に基づいて、その後に撮像されるスリット光画像１０の画像処理範囲を縮小させるコントロールユニット４を備えた。

よって、スリット光画像１０内のスリット光１１部分を特定してスリット光画像１０の画像処理範囲を設定するため、スリット光１１の部分を確実に画像処理することができるとともに、画像処理時間を短くすることができる。

（２）コントロールユニット４は、スリット光画像１０内のスリット光１１の位置を判断し、このスリット光１１の位置の周囲に、スリット光画像の範囲よりも縮小した縮小画像処理範囲１３を設定し、次の画像処理以降で、スリット光照射器３の照射角度の変更量に基づいて予め設定した所定量で、縮小画像処理範囲１３を移動して限定された画像処理範囲を設定するようにした。

よって、スリット光画像１０内のスリット光１１部分を特定してスリット光画像１０の画像処理範囲を設定するため、スリット光１１の部分を確実に画像処理することができるとともに、画像処理時間を短くすることができる。

〔実施例２〕
実施例１の顔向き検出装置１では、縮小画像処理範囲１３を予め設定していた移動量で下方に移動させるようにしていたが、実施例２の顔向き検出装置１では、縮小画像処理範囲１３を前回のスリット光１１の位置と、今回のスリット光１１の位置との差分に基づいて設定した移動量で下方に移動させるようにした。

以下、実施例２の顔向き検出装置１について説明するが、実施例１と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。

［顔向き検出処理］
図８はコントロールユニット４において行われる顔向き検出の処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ２１では、スリット光照射器３によりスリット光を運転者に対して照射して、ステップＳ２２へ移行する。
ステップＳ２２では、カメラ２によりスリット光画像を撮影して、ステップＳ２３へ移行する。

ステップＳ２３では、ステップＳ２２で撮影したスリット光画像が先頭画像であるか否かを判定し、先頭画像である場合にはステップＳ２４へ移行し、先頭画像でない場合にはステップＳ２５へ移行する。

ステップＳ２４では、ステップＳ２２で撮影したスリット光画像の全範囲においてスリット光を抽出する画像処理を行い、ステップＳ２７へ移行する。
ステップＳ２５では、ステップＳ４における画像処理により抽出したスリット光の大きさから縮小画像処理範囲を決定する。また前々回の画像処理により抽出したスリット光の位置と前回の画像処理により抽出したスリット光の位置との差分に基づいて設定した移動量で移動した位置に縮小画像処理範囲を設定し、画像処理を行う範囲を限定してステップＳ２６へ移行する。なお、２回目の画像処理時には、前々回には画像処理が行われていないため、先頭画像の画像処理により求めた縮小画像処理範囲の位置から予め設定した移動量で移動した位置に縮小画像処理範囲を設定する。

ステップＳ２６では、ステップＳ２７で限定した画像処理範囲においてスリット光を抽出する画像処理を行い、ステップＳ２７へ移行する。
ステップＳ２７では、ステップＳ２４またはステップＳ２６における画像処理により抽出されたスリット光のデータから光切断法により３次元データを算出する。
ステップＳ２８では、データメモリ部４ｇにステップＳ７において算出した３次元データを記憶して、ステップＳ２９へ移行する。

ステップＳ２９では、ステップＳ２８において記憶したデータが最終データであるか否かを判定し、最終データである場合にはステップＳ３０へ移行し、最終データでない場合にはステップＳ２１へ移行する。
ステップＳ３０では、運転者の顔の形状を算定して、ステップＳ３１へ移行する。
ステップＳ３１では、顔の形状から顔の角度を算定して、処理を終了する。

［画像処理の限定］
次にスリット光画像の画像処理を行う範囲の限定について説明する。

図９はスリット光画像の画像処理の概要を示す図である。先頭画像においてはスリット光画像１０の全体を画像処理範囲１２としてスリット光１１を抽出する。抽出したスリット光１１の大きさから縮小画像処理範囲１３を設定する。

次に撮影されたスリット光画像１０では、先頭画像に対して求めた縮小画像処理範囲１３から予め定めた移動量だけ縮小画像処理範囲１３を下にずらす。この縮小画像処理範囲１３で画像処理を行ってスリット光１１を抽出し、先頭画像において抽出したスリット光１１ａの位置との差分から次回の縮小画像処理範囲１３ｂの移動量を決定する。以降、前回の画像処理において抽出したスリット光１１ａの位置と、今回の画像処理において抽出したスリット光１１の位置との差分から次回の縮小画像処理範囲１３ｂの移動量を決定し、最終データを得るまで撮影と画像処理を繰り返す。各撮影の３次元データから運転者の顔の形を算出すると、図９の一番下に示す合成画像１４を得ることができる。

［実施例２の効果］
次に実施例２の顔向き検出装置１の効果について説明する。

（３）コントロールユニット４は、スリット光画像１０内のスリット光１１の位置を判断し、このスリット光の位置の周囲に、スリット光画像１０の範囲よりも縮小した縮小画像処理範囲１３設定し、前回撮影したスリット光画像１０内のスリット光１１ａの位置と、今回撮影したスリット光画像１０内のスリット光１１の位置との差分に基づいて設定した移動量で、縮小画像処理範囲１３を移動して限定された画像処理範囲を設定するようにした。

よって、スリット光画像１０内のスリット光１１部分をより正確に特定することができ、スリット光１１の部分を確実に画像処理することができるとともに、画像処理時間を短くすることができる。
〔実施例３〕
実施例１の顔向き検出装置１では、縮小画像処理範囲１３を予め設定していた移動量で下方に移動させるようにしていたが、実施例３の顔向き検出装置１では、縮小画像処理範囲１３を被検出部とカメラ２との距離に基づいて設定した移動量で下方に移動させるようにした。

以下、実施例３の顔向き検出装置１について説明するが、実施例１，２と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
［顔向き検出装置の構成］
実施例３の顔向き検出装置１の構成について説明する。

図１０は顔向き検出装置１の制御ブロック図である。コントロールユニット４は、画像入力部４ａ、タイミング制御部４ｂ、先頭画像判定部４ｃ、画像処理範囲算定部４ｄ、画像処理部４ｅ、データメモリ部４ｇ、最終データ判定部４ｈ、顔形状／顔角度算定部４ｉ、顔角度出力部４ｊ、移動量算出部４ｋ、３次元データ算出部／距離算出部４ｍを備えている。

以下、実施例１，２と異なる移動量算出部４ｋ、３次元データ算出部／距離算出部４ｍについて説明する。
３次元データ算出部／距離算出部４ｍは、画像処理部４ｅにおいて抽出したスリット光のデータから光切断法により３次元データを算出する。また、画像処理部４ｅにおいて抽出したスリット光のデータからカメラ２と被検出部との距離を算出する。カメラ２と被検出部との距離は周知の光切断法により算出すことができる。
移動量算出部４ｋは、３次元データ算出部／距離算出部４ｍにおいて算出したカメラ２と被検出部との距離に応じて縮小画像処理範囲１３の移動量を算出する。

［顔向き検出処理］
図１１はコントロールユニット４において行われる顔向き検出の処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ５１では、スリット光照射器３によりスリット光を運転者に対して照射して、ステップＳ５２へ移行する。
ステップＳ５２では、カメラ２によりスリット光画像を撮影して、ステップＳ５３へ移行する。

ステップＳ５３では、ステップＳ５２で撮影したスリット光画像が先頭画像であるか否かを判定し、先頭画像である場合にはステップＳ５４へ移行し、先頭画像でない場合にはステップＳ５５へ移行する。

ステップＳ５４では、ステップＳ５２で撮影したスリット光画像の全範囲においてスリット光を抽出する画像処理を行い、ステップＳ５７へ移行する。
ステップＳ５５では、ステップＳ５４における画像処理により抽出したスリット光の大きさから縮小画像処理範囲を決定する。先頭画像の画像処理時に後述するステップＳ５９において設定した縮小画像処理範囲１３の移動量で移動した位置に縮小画像処理範囲を設定し、画像処理を行う範囲を限定してステップＳ５６へ移行する。

ステップＳ５６では、ステップＳ５５で限定した画像処理範囲においてスリット光を抽出する画像処理を行い、ステップＳ５７へ移行する。
ステップＳ５７では、ステップＳ５４またはステップＳ５６における画像処理により抽出されたスリット光のデータから光切断法により３次元データを算出する。

ステップＳ５８では、ステップＳ５４における画像処理により抽出されたスリット光のデータからカメラ２と被検出部との距離を算出してステップＳ５９へ移行する。
ステップＳ５９では、ステップＳ５８において算出したカメラ２と被検出部との距離に応じて縮小画像処理範囲１３の移動量を算出する。

ステップＳ６０では、データメモリ部４ｇにステップＳ７において算出した３次元データを記憶して、ステップＳ６１へ移行する。

ステップＳ６１では、ステップＳ６０において記憶したデータが最終データであるか否かを判定し、最終データである場合にはステップＳ６２へ移行し、最終データでない場合にはステップＳ５１へ移行する。
ステップＳ６２では、運転者の顔の形状を算定して、ステップＳ６３へ移行する。
ステップＳ６３では、顔の形状から顔の角度を算定して、処理を終了する。

［作用］
次に実施例３の顔向き検出装置１の作用について以下に説明する。
図１２はカメラ２と被検出部との距離に応じた縮小画像処理範囲１３の移動量の算出について説明する図である。図１２（ａ）はカメラ２と被検出部との距離が遠い場合、図１２（ｂ）はカメラ２と被検出部との距離が近い場合を示す。

カメラ２は、カメラ２から遠い位置にあるものほど広範囲に撮影することができる。スリット光照射器３と被検出部との距離が遠い場合には、スリット光１１の本数を多く撮影でき、例えば図１２（ａ）では７本のスリット光１１を撮影することができる。また、スリット光照射器３と被検出部との距離が近い場合には、スリット光１１の本数は少なくしか撮影できず、例えば図１２（ｂ）では５本のスリット光１１を撮影することができる。

スリット光画像１０の大きさは一定であるため、スリット光照射器３と被検出部との距離が遠い（スリット光１１の本数を多く撮影できる）場合には、スリット光画像１０を合成した合成画像１４上では、スリット光１１と隣り合うスリット光１１との間隔が密になる。一方、スリット光照射器３と被検出部との距離が近い（スリット光１１の本数が少なくしか撮影できない）場合には、スリット光画像１０を合成した合成画像１４上では、スリット光１１と隣り合うスリット光１１との間隔が疎になる。

そこで実施例３では、スリット光照射器３と被検出部との距離が遠いときには、縮小画像処理範囲１３の移動量を小さく設定し、スリット光照射器３と被検出部との距離が近いときには、縮小画像処理範囲１３の移動量を大きく設定した。

この構成により、スリット光１１と隣り合うスリット光１１との間隔に応じて縮小画像処理範囲１３の移動量を設定することができるため、スリット光画像１０内のスリット光１１部分をより正確に特定することができ、スリット光１１の部分を確実に画像処理することができるとともに、画像処理時間を短くすることができる。

［実施例３の効果］
次に実施例３の顔向き検出装置１の効果について説明する。

（４）コントロールユニット４は、スリット光画像１０内のスリット光１１の位置を判断し、このスリット光１１の位置の周囲に、スリット光画像の範囲よりも縮小した縮小画像処理範囲１３を設定し、スリット光画像１０からカメラ２と被検出部との距離を算出し、カメラ２と被検出部との距離に基づいて設定した移動量で、縮小画像処理範囲を移動して限定された画像処理範囲を設定するようにした。

よって、スリット光１１と隣り合うスリット光１１との間隔に応じて縮小画像処理範囲１３の移動量を設定することができるため、スリット光画像１０内のスリット光１１部分をより正確に特定することができ、スリット光１１の部分を確実に画像処理することができるとともに、画像処理時間を短くすることができる。
〔実施例４〕
実施例１の顔向き検出装置１では、縮小画像処理範囲１３の縦方向幅は縮小画像処理範囲１３を被検出部とカメラ２との距離に限らず一定であったが、実施例４の顔向き検出装置１では、縮小画像処理範囲１３を被検出部とカメラ２との距離に基づいて縮小画像処理範囲１３の縦方向幅を可変に設定するようにした。

以下、実施例４の顔向き検出装置１について説明するが、実施例１〜３と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
［顔向き検出装置の構成］
実施例４の顔向き検出装置１の構成について説明する。

図１３は顔向き検出装置１の制御ブロック図である。コントロールユニット４は、画像入力部４ａ、タイミング制御部４ｂ、先頭画像判定部４ｃ、画像処理範囲算定部４ｄ、画像処理部４ｅ、データメモリ部４ｇ、最終データ判定部４ｈ、顔形状／顔角度算定部４ｉ、顔角度出力部４ｊ、３次元データ算出部／距離算出部４ｍ、縦方向の幅算出部４ｎを備えている。

以下、実施例１〜３と異なる縦方向の幅算出部４ｎについて説明する。
縦方向の幅算出部４ｎは、３次元データ算出部／距離算出部４ｍにおいて算出したカメラ２と被検出部との距離に応じて縮小画像処理範囲１３の縦方向の幅を算出する。

［顔向き検出処理］
図１４はコントロールユニット４において行われる顔向き検出の処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ７１では、スリット光照射器３によりスリット光を運転者に対して照射して、ステップＳ７２へ移行する。
ステップＳ７２では、カメラ２によりスリット光画像を撮影して、ステップＳ７３へ移行する。

ステップＳ７３では、ステップＳ７２で撮影したスリット光画像が先頭画像であるか否かを判定し、先頭画像である場合にはステップＳ７４へ移行し、先頭画像でない場合にはステップＳ７５へ移行する。

ステップＳ７４では、ステップＳ７２で撮影したスリット光画像の全範囲においてスリット光を抽出する画像処理を行い、ステップＳ７７へ移行する。
ステップＳ７５では、ステップＳ７４における画像処理により抽出したスリット光の大きさ、および後述するステップＳ７９において算出した縮小画像処理範囲の縦方向の幅に基づいて縮小画像処理範囲を決定して、ステップＳ７６へ移行する。

ステップＳ７６では、ステップＳ７５で限定した画像処理範囲においてスリット光を抽出する画像処理を行い、ステップＳ７７へ移行する。
ステップＳ７７では、ステップＳ７４またはステップＳ７６における画像処理により抽出されたスリット光のデータから光切断法により３次元データを算出する。

ステップＳ７８では、ステップＳ７４における画像処理により抽出されたスリット光のデータからカメラ２と被検出部との距離を算出してステップＳ７９へ移行する。
ステップＳ７９では、ステップＳ７８において算出したカメラ２と被検出部との距離に応じて縮小画像処理範囲１３の縦方向の幅を算出する。

ステップＳ８０では、データメモリ部４ｇにステップＳ７において算出した３次元データを記憶して、ステップＳ８１へ移行する。

ステップＳ８１では、ステップＳ８０において記憶したデータが最終データであるか否かを判定し、最終データである場合にはステップＳ８２へ移行し、最終データでない場合にはステップＳ７１へ移行する。
ステップＳ８２では、運転者の顔の形状を算定して、ステップＳ８３へ移行する。
ステップＳ８３では、顔の形状から顔の角度を算定して、処理を終了する。

［作用］
次に実施例４の顔向き検出装置１の作用について以下に説明する。
図１５はカメラ２と被検出部との距離に応じた縮小画像処理範囲１３の移動量の算出について説明する図である。図１５（ａ）はカメラ２と被検出部との距離が遠い場合、図１５（ｂ）はカメラ２と被検出部との距離が近い場合を示す。

カメラ２及びスリット光照射器３と被検出部との距離が遠い場合、カメラ２とスリット光照射器３とのなす角度が小さくなるため、スリット光画像１０内のスリット光１１の縦方向幅が小さくなる。一方、カメラ２及びスリット光照射器３と被検出部との距離が近い場合、カメラ２とスリット光照射器３とのなす角度が大きくなるため、スリット光画像１０内のスリット光１１の縦方向幅が大きくなる。

そこで実施例４では、カメラ２及びスリット光照射器３と被検出部との距離が遠いときには、縮小画像処理範囲１３の縦方向の幅を小さく設定し、カメラ２及びスリット光照射器３と被検出部との距離が近いときには、縮小画像処理範囲１３の縦方向の幅を大きく設定した。

この構成により、スリット光１１の縦方向の幅に合わせて縮小画像処理範囲１３の縦方向の幅を設定することができるため、スリット光画像１０内のスリット光１１部分をより正確に特定することができ、スリット光１１の部分を確実に画像処理することができるとともに、画像処理時間を短くすることができる。

［実施例４の効果］
次に実施例４の顔向き検出装置１の効果について説明する。

（５）コントロールユニット４は、スリット光画像１０内のスリット光１１の位置を判断し、このスリット光１１の位置の周囲に、スリット光画像の範囲よりも縮小した縮小画像処理範囲１３を設定し、スリット光画像１０からカメラ２と被検出部との距離を算出し、カメラ２と被検出部との距離に基づいて縮小画像処理範囲１３の大きさを設定するようにした。

よって、スリット光１１の縦方向の幅に合わせて縮小画像処理範囲１３の縦方向の幅を設定することができるため、スリット光画像１０内のスリット光１１部分をより正確に特定することができ、スリット光１１の部分を確実に画像処理することができるとともに、画像処理時間を短くすることができる。

〔他の実施例〕
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜４に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１〜４に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

図１６は他の実施例を説明するための図である。
例えば図１６に示すように、実施例１〜４のスリット光照射器３に代えて、スリット光を発生させるスリット光源３ｂと、スリット光をスリット光反射部３ｃと、スリット光反射部３ｃを回動させるアクチュエータ３ｄを用いても良い。

また図１６に示すように、カメラ２とスリット光反射部３ｃ（またはスリット光照射器３）の位置は逆に設置するようにしても良い。

実施例１の図１は顔向き検出装置の構成を示す構成図である。 実施例１のスリット光照射器が照射したスリット光をカメラによって撮影するメカニズムを示した図である。 実施例１の顔向き検出装置の制御ブロック図である。 実施例１のコントロールユニットにおいて行われる顔向き検出の処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１のカメラによるスリット光画像の撮影の様子と、撮影したスリット光画像を示す図である。 実施例１のスリット光画像の画像処理の概要を示す図である。 実施例１のスリット光画像の画像処理の概要を示す図である。 実施例２のコントロールユニットにおいて行われる顔向き検出の処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２のスリット光画像の画像処理の概要を示す図である。 実施例３の顔向き検出装置の制御ブロック図である。 実施例３のコントロールユニットにおいて行われる顔向き検出の処理の流れを示すフローチャートである。 実施例３のスリット光画像の画像処理の概要を示す図である。 実施例４の顔向き検出装置の制御ブロック図である。 実施例４のコントロールユニットにおいて行われる顔向き検出の処理の流れを示すフローチャートである。 実施例４のスリット光画像の画像処理の概要を示す図である。 他の実施例を説明するための図である。

符号の説明

１ 顔向き検出装置
２ カメラ（撮像手段）
３ スリット光照射器（投光手段）
３ａ アクチュエータ（投光角度変更手段）
４ コントロールユニット（制御手段、画像処理手段、形状算出手段、顔向き算出手段）

Claims (5)

1. 車両乗員の顔向きを検出する顔向き検出装置であって、
   車両乗員の少なくとも顔を含む被検出部にスリット光を照射する投光手段と、
   前記被検出部からの反射されたスリット光のスリット光画像を撮像する撮像手段と、
   前記投光手段の投光角度を変更する投光角度変更手段と、
   前記撮像手段の撮像タイミングと前記投光角度変更手段の投光角度、及び前記投光手段の投光タイミングを制御し、被検出部の異なる位置にスリット光を照射した複数のスリット光画像を撮像させる制御手段と、
   前記スリット光画像を画像処理する画像処理手段と、
   画像処理結果に基づいて、前記被検出部の形状を算出する形状算出手段と、
   算出された形状に基づいて、顔向きを算出する顔向き算出手段と、
   を備え、
   前記画像処理手段は、前記スリット光画像内のスリット光部分に基づいて、その後に撮像されるスリット光画像の画像処理範囲を縮小させる画像処理範囲縮小手段を備えたことを特徴とする顔向き検出装置。
2. 請求項１に記載の顔向き検出装置において、
   前記画像処理範囲縮小手段は、
   前記スリット光画像内のスリット光の位置を判断し、このスリット光の位置の周囲に、前記スリット光画像の範囲よりも縮小した縮小画像処理範囲を設定する処理範囲決定手段と、
   次の画像処理以降で、前記投光角度の変更量に基づいて予め設定した所定量で、前記縮小画像処理範囲を移動して限定された画像処理範囲を設定する画像処理範囲設定手段と、
   を備えたことを特徴とする顔向き検出装置。
3. 請求項１に記載の顔向き検出装置において、
   前記画像処理範囲縮小手段は、
   前記スリット光画像内のスリット光の位置を判断し、このスリット光の位置の周囲に、前記スリット光画像の範囲よりも縮小した縮小画像処理範囲を設定する処理範囲決定手段と、
   前回撮影したスリット光画像内のスリット光の位置と、今回撮影したスリット光画像内のスリット光の位置との差分に基づいて設定した移動量で、前記縮小画像処理範囲を移動して限定された画像処理範囲を設定する画像処理範囲設定手段と、
   を備えたことを特徴とする顔向き検出装置。
4. 請求項１に記載の顔向き検出装置において、
   前記画像処理範囲縮小手段は、
   前記スリット光画像内のスリット光の位置を判断し、このスリット光の位置の周囲に、前記スリット光画像の範囲よりも縮小した縮小画像処理範囲を設定する処理範囲決定手段と、
   前記スリット光画像から前記撮像手段と前記被検出部との距離を算出する距離算出手段と、
   前記撮像手段と前記被検出部との距離に基づいて設定した移動量で、前記縮小画像処理範囲を移動して限定された画像処理範囲を設定する画像処理範囲設定手段と、
   を備えたことを特徴とする顔向き検出装置。
5. 請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の顔向き検出装置において、
   前記画像処理範囲縮小手段は、
   前記スリット光画像から前記撮像手段と前記被検出部との距離を算出する距離算出手段を備え、
   前記処理範囲決定手段は、前記撮像手段と前記被検出部との距離に基づいて前記縮小画像処理範囲の大きさを設定することを特徴とする顔向き検出装置。