DE112018001394T5

DE112018001394T5 - Lauf-Unterstützungsvorrichtung, Lauf-Unterstützungsverfahren und Programm

Info

Publication number: DE112018001394T5
Application number: DE112018001394.4T
Authority: DE
Inventors: Toru Takenaka
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2019-11-28
Also published as: JP2018153235A; CN110419068A; US20200279123A1; JP6833575B2; CN110419068B; WO2018168730A1; US11080543B2

Abstract

Eine Lauf-Unterstützungsvorrichtung umfasst ein Form-Detektionselement, welches dazu eingerichtet ist, eine Form einer Straßenoberfläche zu detektieren, auf welcher sich ein Benutzer bewegt, und eine Anzeige-Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, ein Hilfsbild bereitzustellen, welches einen unebenen Zustand der Straßenoberfläche derart betont, dass das Hilfsbild auf die Form der Straßenoberfläche auf der Grundlage eines Ergebnisses der Detektion des Form-Detektionselements überlagert wird.

Description

[Technisches Feld]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lauf-Unterstützungsvorrichtung, ein Lauf-Unterstützungsverfahren und ein Programm.
Es wird die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-050149 beansprucht, die am 15. März 2017 eingereicht worden ist, deren Inhalt hierin durch Verweis aufgenommen sein soll.
[Technischer Hintergrund]
Eine Rendering-Technologie, welche einen dreidimensionalen virtuellen Raum erzeugt, welcher durch einen Computer als ein realistisches Bild erstellt worden ist, ist im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise hat die Patentliteratur 1 eine Bildverarbeitungs-Vorrichtung offenbart, welche darauf abzielt, ein Ausführen einer Mehrzahl von Prozessen in hoher Geschwindigkeit zu ermöglichen, welche Rendering-Ergebnisse verwenden.
[Zitateliste]
[Patentliteratur]
[Patentliteratur 1]
Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. 2008-234473
[Abriss der Erfindung]
[Technische Aufgabe]
Jedoch hat die Patentliteratur 1, welche darauf abzielt, eine Verarbeitung zu beschleunigen, kein spezifisches Verfahren zum Verwenden der Rendering-Technologie offenbart. Andererseits ist es schwierig, wenn ein Fußgänger nachts auf einer Straße läuft oder wenn ein Fußgänger mit schlechter Sicht läuft, Unebenheiten der Oberfläche der Straße zu identifizieren, weshalb sie stolpern könnten.
Um mit einem solchen Problem umzugehen, besteht Bedarf für eine Lösung, welche Augmented Reality (AR)-Technologie oder Virtual Reality (VR)-Technologie verwendet.
Aspekte betreffend die vorliegende Erfindung wurden angesichts der oben genannten Tatsachen gemacht und es ist eine Aufgabe davon, eine Lauf-Unterstützungsvorrichtung, ein Lauf-Unterstützungsverfahren und ein Programm bereitzustellen, welche einen Benutzer dabei unterstützen, Unebenheiten einer Straßenoberfläche zu identifizieren, während er sich auf der Straßenoberfläche bewegt.
[Lösung der Aufgabe]
Um die oben beschriebene technische Aufgabe zu lösen und zum relevanten Gegenstand zu gelangen, nimmt die vorliegende Erfindung die folgenden Aspekte an.

(1) Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Lauf-Unterstützungsvorrichtung, umfassend ein Form-Detektionselement, welches dazu eingerichtet ist, eine Form einer Straßenoberfläche zu detektieren, auf welcher sich ein Benutzer bewegt, sowie eine Anzeige-Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, ein Hilfsbild bereitzustellen, welches einen unebenen Zustand der Straßenoberfläche derart betont, dass das Hilfsbild auf die Form der Straßenoberfläche auf der Grundlage eines Ergebnisses der Detektion des Form-Detektionselements überlagert wird.
(2) In dem oben beschriebenen Aspekt (1) kann die Lauf-Unterstützungsvorrichtung ferner eine Projektionseinheit umfassen, welche dazu eingerichtet ist, ein Bild zu projizieren, wobei die Anzeige-Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das Hilfsbild bereitzustellen, indem die Projektionseinheit angewiesen wird, das Hilfsbild auf die Straßenoberfläche zu projizieren.
(3) In dem oben beschriebenen Aspekt (1) oder (2) kann das Hilfsbild ein Bild sein, von welchem angenommen wird, dass es von dem Benutzer gesehen wird, wenn eine virtuelle Lichtquelle ein vorbestimmtes Muster auf die Straßenoberfläche strahlt.
(4) In einem der oben beschriebenen Aspekte (1) bis (3) kann die Anzeige-Steuereinheit dazu eingerichtet sein, einen Schattenbereich zu berechnen, welcher ein Bereich ist, welcher mit einem Schatten belegt ist, wenn eine virtuelle Lichtquelle Licht auf die Straßenoberfläche strahlt, und Informationen bereitzustellen, welche ein Erkennen einer Position des berechneten mit einem Schatten belegten Bereichs als das Hilfsbild ermöglichen.
(5) In dem oben beschriebenen Aspekt (4) kann die Anzeige-Steuereinheit dazu eingerichtet sein, das Hilfsbild derart bereitzustellen, dass ein von dem mit einem Schatten belegten Bereich verschiedener Bereich heller als der mit einem Schatten belegte Bereich ist.
(6) In einem der oben beschriebenen Aspekte (1) bis (5) kann die Anzeige-Steuereinheit dazu eingerichtet sein, eine Helligkeitsverteilung der Straßenoberfläche zu berechnen, welche von dem Benutzer gesehen wird, wenn eine virtuelle Lichtquelle Licht auf die Straßenoberfläche strahlt, und Informationen bereitzustellen, welche ein Erkennen der berechneten Verteilung als das Hilfsbild erlauben.
(7) Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Lauf-Unterstützungsverfahren, umfassend ein Detektieren, durch einen Steuercomputer einer Lauf-Unterstützungsvorrichtung, einer Form einer Straßenoberfläche, auf welcher sich ein Benutzer bewegt, und ein Bereitstellen eines Hilfsbilds, welches einen unebenen Zustand der Straßenoberfläche derart betont, dass das Hilfsbild auf die Form der Straßenoberfläche auf der Grundlage eines Ergebnisses der Detektion überlagert wird.
(8) Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Programm, welches einen Steuercomputer einer Lauf-Unterstützungsvorrichtung dazu veranlasst, einen Prozess eines Detektierens einer Form einer Straßenoberfläche durchzuführen, auf welcher sich ein Benutzer bewegt, sowie einen Prozess eines Bereitstellens eines Hilfsbilds, welches einen unebenen Zustand der Straßenoberfläche derart betont, dass das Hilfsbild auf die Form der Straßenoberfläche auf der Grundlage eines Ergebnisses der Detektion überlagert wird.

[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
Gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Benutzer beim Identifizieren von Unebenheiten der Straßenoberfläche zu unterstützen, während er sich auf der Straßenoberfläche bewegt.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform.
2 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer Anzeige durch eine Lauf-Unterstützungsvorrichtung zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Lauf-Unterstützungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel einer Verarbeitung des Lauf-Unterstützungssystems gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.
5 ist ein erstes Flussdiagramm, welches ein Beispiel eines Hilfsbild-Anzeigeprozesses der Lauf-Unterstützungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist ein erstes Diagramm, welches eine beispielhafte Anzeige eines Hilfsbilds in der Lauf-Unterstützungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
7 ist ein zweites Flussdiagramm, welches ein Beispiel des Hilfsbild-Anzeigeprozesses in der Lauf-Unterstützungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
8 ist ein zweites Diagramm, welches eine beispielhafte Anzeige eines Hilfsbilds in der Lauf-Unterstützungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
9 ist ein drittes Flussdiagramm, welches ein Beispiel des Hilfsbild-Anzeigeprozesses in der Lauf-Unterstützungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
Zunächst wird eine Gliederung einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. 1 ist eine schematische Ansicht der Ausführungsform. In einem Beispiel aus 1 läuft ein Benutzer, welcher eine Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 trägt, auf einer Laufoberfläche rd01. Die Laufoberfläche repräsentiert eine Oberfläche, auf welcher Fußgänger laufen, und umfasst eine Fußboden-Oberfläche, den Erdboden, eine Straßenoberfläche, eine Asphalt-Oberfläche oder ähnliches. Weiter vorne auf der Laufoberfläche rd01 ist ein konvexer Abschnitt tb01, wo die Laufoberfläche angehoben ist. Der konvexe Abschnitt tb01 kann ein angehobener Abschnitt der Laufoberfläche selbst sein oder kann ein Objekt sein (beispielsweise ein Stein), welcher auf der Laufoberfläche vorliegt. Daher kann in Fällen, wie beispielsweise wenn die Sicht des Benutzers schlecht ist oder die Sicht gut ist aber die Umgebung dunkel ist, der Benutzer laufen, ohne dass er über das Vorliegen des konvexen Abschnitts tb01 in Kenntnis ist und kann über den konvexen Abschnitt tb01 stolpern.
Die Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform detektiert die Form der Laufoberfläche, auf welcher der Benutzer läuft, und stellt ein Hilfsbild bereit, welches den unebenen Zustand der Laufoberfläche betont, so dass das Hilfsbild auf die Form der Laufoberfläche auf der Grundlage der Detektionsergebnisse überlagert wird. Dies unterstützt den Benutzer dabei, Unebenheiten der Laufoberfläche zu identifizieren, während er darauf läuft, und löst somit die oben beschriebene Aufgabe.
Ein Beispiel einer Anzeige durch die Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird beschrieben werden. 2 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer Anzeige durch die Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. „sc01“ in 2 zeigt ein visuelles Feld an, welches der Benutzer durch die Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 sieht. Eine Laufoberfläche rd01 und ein konvexer Abschnitt tb01 liegen in dem visuellen Feld sc01 vor. Hierbei zeigt die Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 ein Hilfsbild an, welches den unebenen Zustand der Laufoberfläche betont, so dass das Hilfsbild auf die Form der Laufoberfläche auf der Grundlage der Form der Laufoberfläche überlagert wird. In dem Beispiel aus 2 werden als ein Hilfsbild netzartige Gitterlinien g01 bis g04 und g10 bis g40 derart dargestellt, dass sie auf die Laufoberfläche rd01 und den konvexen Abschnitt tb01 überlagert werden. Auf diese Weise werden Gitterlinien derart angezeigt, dass sie auf die Laufoberfläche rd01 überlagert werden, um die Unebenheit (den konvexen Abschnitt tb01) der Laufoberfläche rd01 betonen, und somit kann der Benutzer das Vorliegen des konvexen Abschnitts tb01 erkennen und selbst in einer Situation sicher laufen, in der die Sichtbarkeit schlecht ist. Das Hilfsbild kann ein Streifenmuster zusätzlich zu einem Gitter aufweisen.
Das Hilfsbild kann ebenfalls als Konturlinien angezeigt werden oder kann in unterschiedlichen Farben angezeigt werden, abhängig von der Höhe wie auf einer Karte gezeigt.
<Erste Ausführungsform>
Als nächstes wird eine Konfiguration einer ersten Ausführungsform beschrieben werden. 3 ist ein Blockdiagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 ist eine Augmented Reality (AR)-Vorrichtung, welche zusätzliche Informationen in einem realen Raum anzeigt, welcher von einem Benutzer betrachtet wird. Die Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 kann ebenfalls eine Virtual Reality (VR)-Vorrichtung sein, welche eine virtuelle Realität anzeigt. Die Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 ist beispielsweise eine brillenartige Anzeige oder eine am Kopf getragene Anzeige, welche an dem Kopf des Benutzers angebracht ist. Ferner kann die Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 wie eine Taschenlampe geformt sein, welche der Benutzer verwendet, während er sie in seiner Hand hält, oder sie kann als eine Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellt sein, wie beispielsweise ein Frontscheinwerfer eines Autos. Die Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 umfasst eine Distanz-Messeinheit 101, eine Projektionseinheit 102, eine Anzeigeeinheit 103, eine Speichereinheit 104 und eine Steuereinheit 110.
Die Distanz-Messeinheit 101 misst die Distanz zwischen der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 und einem Messobjekt. Beispielsweise strahlt die Distanz-Messeinheit 101 Laserlicht auf das Messobjekt aus und misst die Distanz unter Verwendung des reflektierten Lichts. Die Distanz-Messeinheit 101 misst die Distanz zu dem Messobjekt durch ein triangulares Distanz-Messverfahren unter Verwendung von Triangulation oder durch ein Verfahren (beispielsweise ein Phasendifferenz-Messverfahren oder ein Pulsausbreitungs-Verfahren), welches die Distanz durch Messen der Zeit misst, welche verstreicht, bis das abgestrahlte Licht von dem Messobjekt reflektiert und dann empfangen wird. Die Distanz-Messeinheit 101 strahlt Laserlicht über einen vorbestimmten Bereich ab (fährt ihn ab) und misst die Distanz zu einem Objekt in dem vorbestimmten Bereich. Die Distanz-Messeinheit 101 kann die Distanz zu einem Objekt unter Verwendung anderer Mittel messen, ohne auf Laserlicht beschränkt zu sein. Die Distanz-Messeinheit 101 gibt die gemessene Distanz zu der Laufoberfläche an ein Form-Detektionselement 111 aus.
Die Projektionseinheit 102 projiziert das von einer Anzeige-Steuereinheit 113 ausgegebene Bild auf die Laufoberfläche. Die Projektionseinheit 102 ist beispielsweise ein Projektor vom Lichtventil-Typ und moduliert und projiziert Licht von einer Lichtquelle unter Verwendung eines Lichtventils. Insbesondere verwendet die Projektionseinheit 102 ein transmissives Flüssigkristall-System, ein reflektives Flüssigkristall-System oder ähnliches, und kann ebenfalls andere Systeme zum Durchführen einer Projektion verwenden.
Die Anzeigeeinheit 103 zeigt unterschiedliche Bilder auf einer Anzeige auf der Basis einer Steuerung der Anzeige-Steuereinheit 113. Die Anzeigeeinheit 103 kann ein Bild zweidimensional auf einer transmissiven Anzeige anzeigen oder kann ein Bild dreidimensional unter Verwendung einer 3D-Anzeige anzeigen, wie beispielsweise derjenigen vom Typ einer polarisierten Brille oder vom Typ einer Brille mit Kristall-Shuttern. Die Anzeigeeinheit 103 kann ebenfalls ein stereoskopisches Bild unter Verwendung einer optischen Technik, wie beispielsweise Holographie, anzeigen. Es sollte festgehalten sein, dass die Anzeigeeinheit 103 keine essentielle Komponente ist und dass der Benutzer direkt das Bild betrachten kann, das von der Projektionseinheit 102 projiziert wird. In diesem Fall muss die Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 keine Anzeige vom Brillentyp oder eine am Kopf angebrachte Anzeige sein. Wenn die Anzeigeeinheit 103 bereitgestellt ist, ist die Projektionseinheit 102 keine essentielle Komponente.
Die Speichereinheit 104 umfasst beispielsweise ein Festplatten-Laufwerk (HDD), einen Flash-Speicher, einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lesespeicher (EEPROM), einen Nur-Lesespeicher (ROM) oder einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), und speichert eine Vielzahl von Programmen, welche von einem Prozessor, wie beispielsweise einer CPU, ausgeführt werden, welche in der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 umfasst sind, Ergebnisse der von dem Prozessor durchgeführten Verarbeitung und so weiter. Die Speichereinheit 104 hält das Bild vor, welches von einer Bild-Erzeugungseinheit 112 eingegeben wird, und gibt das Bild an die Anzeige-Steuereinheit 113 als Reaktion auf eine Anfrage von der Anzeige-Steuereinheit 113 aus. Die Speichereinheit 104 kann ebenfalls ein Bild, welches zuvor von außen registriert worden ist, an die Anzeige-Steuereinheit 113 ausgeben.
Die Steuereinheit 110 steuert verschiedene Funktionen der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100. Die Steuereinheit 110 ist beispielsweise durch einen Prozessor, wie beispielsweise eine zentrale Prozessoreinheit (CPU), ausgeführt, welche ein Programm ausführt. Einige oder alle solcher Funktionen können durch Hardware ausgeführt sein, wie beispielsweise einer Large Scale Integration (LSI), einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) oder einem feldprogrammierbaren Gate-Array (FGPA), oder können durch Hardware und Software in Zusammenwirkung ausgebildet sein. Die Steuereinheit 110 umfasst das Form-Detektionselement 111, die Bild-Erzeugungseinheit 112 und die Anzeige-Steuereinheit 113.
Das Form-Detektionselement 111 detektiert eine unebene Form der Laufoberfläche auf der Grundlage der Distanz zu der Laufoberfläche, welche von der Distanz-Messeinheit 101 eingegeben wird. Das Form-Detektionselement 111 extrahiert eine Form, welche als eine Ebene geschätzt wird, und schätzt die Höhe der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 auf der Grundlage der Distanzen zu einer Mehrzahl von Positionen auf dem Ebenenabschnitt. Dann detektiert das Form-Detektionselement 111 eine dreidimensionale Form der Laufoberfläche auf der Grundlage der Höhe der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 und der Distanzen von der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100. Das Form-Detektionselement 111 kann die Genauigkeit und Effizienz einer Formdetektion beispielsweise unter Verwendung einer bekannten Formdetektionstechnik verbessern, wie beispielsweise Musteranpassung, Eckendetektion oder Kantendetektion.
Die Bild-Erzeugungseinheit 112 erzeugt ein Hilfsbild (und seine Gegenstände), das derart anzuzeigen ist, dass es auf die Laufoberfläche überlagert wird. Das Hilfsbild ist ein Bild, welches zusätzlich an dem echten Raum angezeigt wird, welcher von dem Benutzer betrachtet wird. Das Hilfsbild kann ein Bild sein, welches zusätzlich in einem virtuellen Raum angezeigt wird, welcher von der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 angezeigt wird. Das Hilfsbild kann ein Standbild von einem Frame sein oder ein sich bewegendes Bild (Video), welches eine Mehrzahl von Frames umfasst. Das Hilfsbild ist beispielsweise das oben beschriebene von netzartigen Gitterlinien. Andere Beispiele werden später beschrieben werden. Die Bild-Erzeugungseinheit 112 gibt das erzeugte Hilfsbild an die Speichereinheit 104 aus.
Die Anzeige-Steuereinheit 113 steuert Funktionen im Zusammenhang mit einer Bildanzeige der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100. Insbesondere steuert die Anzeige-Steuereinheit 113 die Projektionseinheit 102 oder die Anzeigeeinheit 103 derart, dass verschiedene Bilder, einschließlich des Hilfsbilds, angezeigt werden. Details des Betriebs der Anzeige-Steuereinheit 113 werden später beschrieben werden.
Als nächstes wird der Betrieb der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben werden. 4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel einer Verarbeitung der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Zuerst misst die Distanz-Messeinheit 101 die Distanz zu der Laufoberfläche (Schritt S101). Insbesondere strahlt die Distanz-Messeinheit 101 Laserlicht auf die Laufoberfläche ab und misst die Distanz zu der Laufoberfläche unter Verwendung des reflektierten Lichts wie oben beschrieben. Die Distanz-Messeinheit 101 gibt die Distanzinformationen über Distanzen zu der Laufoberfläche in einem vorbestimmten Bereich, welche durch Abstrahlen (Abtasten) von Laserlicht auf (über) den vorbestimmten Bereich der Laufoberfläche gemessen werden, zu dem Form-Detektionselement 111 aus.
Als nächstes detektiert das Form-Detektionselement 111 eine unebene Form der Laufoberfläche auf der Grundlage der Distanzinformationen von Distanzen zu der Laufoberfläche, welche von der Distanz-Messeinheit 101 eingegeben werden (Schritt S102). Insbesondere berechnet das Form-Detektionselement 111 eine Z-Koordinate an jedem Punkt der Laufoberfläche, wenn angenommen wird, dass die Laufoberfläche an der XY-Ebene liegt, und detektiert eine dreidimensionale Form der Laufoberfläche als einen Satz von Z-Koordinaten wie oben beschrieben.
Als nächstes erzeugt die Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 ein Hilfsbild (nimmt es auf), welches den unebenen Zustand der Laufoberfläche auf der Grundlage der unebenen Form der Laufoberfläche betont, welche von dem Form-Detektionselement 111 detektiert wird, und zeigt das Hilfsbild derart an, dass es auf die Form der Laufoberfläche überlagert wird (Schritt S103). Details dieses Prozesses werden später beschrieben werden. Dann beendet die Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 die Verarbeitung von 4.
Nachfolgend wird ein Beispiel des Prozesses aus Schritt S103 in 4 unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben werden. 5 ist ein erstes Flussdiagramm, welches ein Beispiel des Hilfsbild-Anzeigeprozesses der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 6 ist ein erstes Diagramm, welches eine beispielhafte Anzeige eines Hilfsbilds in der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Zuerst legt die Anzeige-Steuereinheit 113 die Position einer virtuellen Lichtquelle fest, um die Anzeigeposition des Hilfsbilds zu bestimmen (S201). Die virtuelle Lichtquelle ist eine virtuelle, welche in einem virtuellen Raum durch die Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 installiert ist. In dem Beispiel aus 6 bezeichnet L01 die virtuelle Lichtquelle. Die virtuelle Lichtquelle L01 strahlt virtuell ein spezifisches Muster auf den konvexen Abschnitt tb01 auf der Laufoberfläche rd01 ab. Die virtuelle Lichtquelle L01 und das abgestrahlte Licht der virtuellen Lichtquelle L01 sind virtuelle, die nicht von dem Benutzer gesehen werden. Die Anzeige-Steuereinheit 113 legt eine geeignete Position der virtuellen Lichtquelle L01 auf der Grundlage der Form des konvexen Abschnitts tb01 fest. Die Anzeige-Steuereinheit 113 legt die Position der virtuellen Lichtquelle L01 beispielsweise direkt oberhalb einer Mittelposition des konvexen Abschnitts tb01 fest. Alternativ legt die Anzeige-Steuereinheit 113 die virtuelle Lichtquelle L01 beispielsweise bei einer Position fest, welche zu der Neigung an der Benutzerseite des konvexen Abschnitts tb01 weist.
Als nächstes legt die Anzeige-Steuereinheit 113 ein Muster des Hilfsbilds fest, welches von der virtuellen Lichtquelle abgestrahlt werden soll (Schritt S202). Das Muster des Hilfsbilds umfasst eine Musteranzeige, wie beispielsweise ein punktartiges oder streifenartiges Muster, eine Anzeige von anderen Zeichen, ein geometrisches Muster oder ähnliches zusätzlich zu den netzartigen Gitterlinien, welche oben beschrieben worden sind. Die Dicke, der Abstand, die Bildfarbe, die Helligkeit und ähnliches der Gitterlinien können geeignet geändert werden. Die Anzeige-Steuereinheit 113 kann ebenfalls Umgebungsinformationen (wie beispielsweise eine Helligkeit) oder Benutzer-Bewegungsinformationen (wie beispielsweise eine Laufgeschwindigkeit oder einen Auftrittzeitpunkt) von außen erhalten und die erhaltenen Informationen als Parameter zum Festlegen des Musters des Hilfsbilds oder der Position der oben beschriebenen virtuellen Lichtquelle L01 verwenden.
Als nächstes spezifiziert die Anzeige-Steuereinheit 113 Positionen, an welchen das Muster des von der virtuellen Lichtquelle zu der Laufoberfläche abgestrahlten Hilfsbilds von dem Benutzer gesehen werden soll (Schritt S203). Insbesondere veranlasst die Anzeige-Steuereinheit 113 das Muster des Hilfsbilds, das in Schritt S202 festgelegt worden ist, virtuell von der virtuellen Lichtquelle zu der Laufoberfläche rd01 und dem konvexen Abschnitt tb01 abgestrahlt zu werden (ein-Punkt-gestrichelte Pfeile in 6). Die Anzeige-Steuereinheit 113 erhält Koordinaten (dt01, dt02 und dt03 in 6) der Kreuzungen zwischen dem abgestrahlten Hilfsbild und der Laufoberfläche rd01 und dem konvexen Abschnitt tb01. Der Abstrahlungsbereich des Hilfsbilds kann die Laufoberfläche rd01 in einem vorbestimmten Bereich sein, einschließlich des konvexen Abschnitts tb01, oder kann lediglich der konvexe Abschnitt tb01 sein.
Als nächstes legt die Anzeige-Steuereinheit 113 die Koordinaten des Hilfsbilds an der Laufoberfläche rd01 und des konvexen Abschnitts tb01, welche in Schritt S203 erhalten worden sind, als Anzeigepositionen fest, an welchen das Hilfsbild von dem Benutzer betrachtet wird, und veranlasst die Anzeigeeinheit 103 oder die Projektionseinheit 102, das Hilfsbild derart anzuzeigen, dass es auf die Laufoberfläche rd01 und den konvexen Abschnitt tb01 überlagert wird (Schritt S204). Wenn die Anzeigeeinheit 103 dazu veranlasst wird, das Hilfsbild anzuzeigen, führt die Anzeige-Steuereinheit 113 eine Steuerung derart aus, dass das festgelegte Hilfsbild (ein Satz von dt01 bis dt03 in 6) derart angezeigt wird, dass es als ein zusätzliches Bild (ein erweitertes Bild) auf die Laufoberfläche rd01 und den konvexen Abschnitt tb01 überlagert wird, welchen der Benutzer durch die transmissive Anzeige betrachtet. Wenn die Projektionseinheit 102 dazu veranlasst wird, das Hilfsbild anzuzeigen, projiziert die Projektionseinheit 102 die auf der Laufoberfläche rd01 und dem konvexen Abschnitt tb01 festgelegten Punkte (der Satz von dt01 bis dt03 in 6) auf der Basis der Steuerung der Anzeige-Steuereinheit 113. Folglich wird das Muster des Hilfsbilds an der Laufoberfläche rd01 und dem konvexen Abschnitt tb01 angezeigt, und der Benutzer kann das angezeigte Hilfsbild betrachten. Das ist das Ende der Beschreibung von 5 und 6.
Nachfolgend wird ein weiteres Beispiel des Prozesses aus Schritt S103 in 4 unter Bezugnahme auf 7 und 8 beschrieben werden. 7 ist ein zweites Flussdiagramm, welches ein Beispiel des Hilfsbild-Anzeigeprozesses der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 8 ist ein zweites Diagramm, welches eine beispielhafte Anzeige eines Hilfsbilds in der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Zuerst legt die Anzeige-Steuereinheit 113 die Position einer virtuellen Lichtquelle fest, um die Anzeigeposition eines Hilfsbilds zu bestimmen (Schritt S301). Dieser Prozess ist ähnlich dem Prozess aus Schritt S201 aus 5. Jedoch legt in diesem Prozess zum Erhalten von Bereichen, welche mit einem Schatten belegt werden sollen, wenn die virtuelle Lichtquelle die Laufoberfläche anstrahlt, die Anzeige-Steuereinheit 113 die Position der virtuellen Lichtquelle L02 derart fest, dass die virtuelle Lichtquelle virtuelles Licht in Richtung des Benutzers über den konvexen Abschnitt tb01 von der Seite weg von dem Benutzer strahlt, wie in 8 gezeigt ist.
Als nächstes legt die Anzeige-Steuereinheit 113 ein Muster des Hilfsbilds fest, welches von der virtuellen Lichtquelle auszustrahlen ist (Schritt S302). In diesem Prozess legt zum Erhalten von Bereichen, welche mit einem Schatten belegt werden sollen, wenn die virtuelle Lichtquelle die Laufoberfläche anstrahlt, die Anzeige-Steuereinheit 113 kein Bestrahlungsmuster fest (lediglich eine Bestrahlung mit gleichförmigem virtuellem Licht).
Als nächstes berechnet die Anzeige-Steuereinheit 113 Bereiche, welche mit einem Schatten belegt werden sollen, wenn die virtuelle Lichtquelle die Laufoberfläche bestrahlt (Schritt S303). Wie in 8 gezeigt, veranlasst die Anzeige-Steuereinheit 113 die virtuelle Lichtquelle L02 dazu, virtuelles Licht abzustrahlen, und berechnet Bereiche, welche an der Laufoberfläche rd01 und dem konvexen Abschnitt tb01 aufgrund des konvexen Abschnitts tb01 zu dieser Zeit mit einem Schatten zu belegen sind. In dem Beispiel aus 8 sind ein Bereich aa an der Laufoberfläche rd01 und ein Bereich bb an dem konvexen Abschnitt tb01 Bereiche, die mit einem Schatten zu belegen sind. Die Anzeige-Steuereinheit 113 berechnet die Schattenbereiche auf der Grundlage der Position der virtuellen Lichtquelle L02, der Strahlungsrichtung des virtuellen Lichts und der dreidimensionalen Formen der Laufoberfläche rd01 und des konvexen Abschnitts tb01.
Als nächstes veranlasst die Anzeige-Steuereinheit 113 die Anzeigeeinheit 103 oder die Projektionseinheit 102 dazu, die berechneten Schattenbereiche derart anzuzeigen, dass sie auf die Laufoberfläche überlagert werden (Schritt S304). Wenn die Anzeigeeinheit 103 dazu veranlasst wird, die Schattenbereiche anzuzeigen, führt die Anzeige-Steuereinheit 113 eine Steuerung derart durch, dass die berechneten Schattenbereiche aa und bb derart angezeigt werden, dass sie als zusätzliche Bilder (erweiterte Bilder) auf die Laufoberfläche rd01 und den konvexen Abschnitt tb01 überlagert werden, welche der Benutzer durch die transmissive Anzeige hindurch sieht. Wenn die Projektionseinheit 102 dazu veranlasst wird, die Schattenbereiche anzuzeigen, projiziert die Projektionseinheit 102 die Schattenbereiche aa und bb auf die Laufoberfläche rd01 und den konvexen Abschnitt tb01 auf der Grundlage der Steuerung der Anzeige-Steuereinheit 113. Folglich werden die Schattenbereiche auf der Laufoberfläche rd01 und dem konvexen Abschnitt tb01 angezeigt, und der Benutzer kann die angezeigten Schattenbereiche sehen. Zusätzlich kann die Anzeige-Steuereinheit 113 die Helligkeit der Schattenbereiche derart festlegen, dass die Schattenbereiche heller als Bereiche sind, welche von den Schattenbereichen an der Laufoberfläche verschieden sind. Dies ermöglicht es, die Schattenbereiche selbst dann klar zu sehen, wenn die Umgebung dunkel ist. Andererseits kann die Anzeige-Steuereinheit 113 die Helligkeit der Schattenbereiche derart festlegen, dass die Schattenbereiche dunkler als Bereiche sind, welche von den Schattenflächen an der Laufoberfläche verschieden sind. Dies erhöht ebenfalls den Kontrast der Schattenbereiche und ermöglicht es damit, die Schattenbereiche deutlich zu sehen. Die Anzeige-Steuereinheit 113 kann ebenfalls die Schattenbereiche dazu veranlassen, in einer von den anderen Bereichen verschiedenen Farbe angezeigt oder projiziert zu werden.
Nachfolgend wird ein weiteres Beispiel des Prozesses aus Schritt S103 in 4 unter Bezugnahme auf 9 beschrieben werden. 9 ist ein drittes Flussdiagramm, welches ein Beispiel des Hilfsbild-Anzeigeprozesses der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Zuerst legt die Anzeige-Steuereinheit 113 die Position einer virtuellen Lichtquelle fest, um die Anzeigeposition eines Hilfsbilds zu bestimmen (Schritt S401). Dieser Prozess ist ähnlich dem Prozess aus Schritt S201 aus 5 oder Schritt S301 aus 7.
Als nächstes legt die Anzeige-Steuereinheit 113 ein Muster des Hilfsbilds fest, welches von der virtuellen Lichtquelle abzustrahlen ist (Schritt S402). Dieser Prozess ist ähnlich dem Prozess aus Schritt S202 aus 5 oder Schritt S302 aus 7.
Als nächstes berechnet die Anzeige-Steuereinheit 113 eine Verteilung der Helligkeit der Laufoberfläche, welche von dem Benutzer gesehen wird, wenn die virtuelle Lichtquelle die Laufoberfläche anstrahlt (Schritt S403). Insbesondere erhält die Anzeige-Steuereinheit 113 einen Einfallswinkel von Licht von der virtuellen Lichtquelle an jedem Punkt auf der Laufoberfläche und erhält dann die Intensität von Licht von jedem Punkt auf der Laufoberfläche in Richtung der Augen des Benutzers (die scheinbare Leuchtstärke davon), indem vorbestimmte Diffusionscharakteristiken verwendet werden.
Als nächstes veranlasst die Anzeige-Steuereinheit 113 die Anzeigeeinheit 103 oder die Projektionseinheit 102 dazu, die berechnete Verteilung der scheinbaren Leuchtstärke derart anzuzeigen, dass die Verteilung auf die Laufoberfläche überlagert wird (Schritt S404). Die Anzeige-Steuereinheit 113 kann ebenfalls Farben verteilen, welche gemäß der Verteilung der scheinbaren Leuchtstärke angezeigt oder projiziert (geworfen) werden sollen.
Wie oben beschrieben, umfasst die Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Form-Detektionselement 111, welches dazu eingerichtet ist, eine Form einer Straßenoberfläche zu detektieren, auf welcher sich ein Benutzer bewegt, sowie die Anzeige-Steuereinheit 113, welche dazu eingerichtet ist, ein Hilfsbild bereitzustellen, welches einen unebenen Zustand der Straßenoberfläche derart betont, dass das Hilfsbild auf die Form der Straßenoberfläche auf der Grundlage eines Ergebnisses der Detektion des Form-Detektionselements 111 überlagert wird. Somit ist es möglich, den Benutzer beim Identifizieren von Unebenheiten der Straßenoberfläche und dem sicheren Laufen auf der Straßenoberfläche zu unterstützen.
Die Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ferner die Projektionseinheit 102 umfassen, welche dazu eingerichtet ist, ein Bild zu projizieren, wobei die Anzeige-Steuereinheit 113 dazu eingerichtet ist, das Hilfsbild bereitzustellen, indem die Projektionseinheit 102 angewiesen wird, das Hilfsbild auf die Straßenoberfläche zu projizieren. Daher kann der Benutzer visuelle Informationen ohne eine Anzeige vom Brillentyp oder ähnliches sehen, und es ist möglich, den Benutzer beim Identifizieren von Unebenheiten der Straßenoberfläche zu unterstützen, während er auf der Straßenoberfläche läuft.
Das Hilfsbild gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Bild sein, von welchem angenommen wird, dass es von dem Benutzer gesehen wird, wenn eine virtuelle Lichtquelle ein vorbestimmtes Muster auf die Straßenoberfläche strahlt. Daher kann durch Anpassen der Position der virtuellen Lichtquelle der Benutzer leichter Unebenheiten der Straßenoberfläche identifizieren.
In der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Anzeige-Steuereinheit 113 dazu eingerichtet sein, einen Schattenbereich zu berechnen, welcher ein Bereich ist, welcher mit einem Schatten belegt wird, wenn eine virtuelle Lichtquelle Licht zu der Straßenoberfläche strahlt, und Informationen bereitzustellen, welche ein Erkennen einer Position des berechneten Schattenbereichs als das Hilfsbild ermöglichen. Somit kann der Benutzer die Schattenbereiche sehen und einfacher Unebenheiten der Straßenoberfläche identifizieren.
In der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Anzeige-Steuereinheit 113 dazu eingerichtet sein, das Hilfsbild derart bereitzustellen, dass ein Bereich, der von dem Schattenbereich verschieden ist, heller ist als der Schattenbereich. Somit kann der Benutzer leicht Unebenheiten der Straßenoberfläche in Fällen identifizieren, in denen beispielsweise die Umgebung dunkel ist.
In der Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Anzeige-Steuereinheit 113 dazu eingerichtet sein, eine Verteilung einer Leuchtstärke der Straßenoberfläche zu berechnen, welche von dem Benutzer gesehen wird, wenn eine virtuelle Lichtquelle Licht zu der Straßenoberfläche strahlt, und Informationen bereitzustellen, welche ein Erkennen der berechneten Verteilung als das Hilfsbild ermöglichen. Somit kann der Benutzer die Verteilung der Leuchtstärke der Straßenoberfläche sehen und kann einfacher Unebenheiten der Straßenoberfläche identifizieren.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist als ein Lauf-Unterstützungsverfahren ausgedrückt, welches ein Detektieren einer Form einer Straßenoberfläche, auf welcher sich ein Benutzer bewegt, durch einen Steuercomputer einer Lauf-Unterstützungsvorrichtung und ein Bereitstellen eines Hilfsbilds, welches einen unebenen Zustand der Straßenoberfläche betont, derart umfasst, dass das Hilfsbild auf die Form der Straßenoberfläche auf der Grundlage eines Ergebnisses der Detektion überlagert wird.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls als ein Programm ausgedrückt, welches einen Steuercomputer einer Lauf-Unterstützungsvorrichtung dazu veranlasst, einen Prozess eines Detektierens einer Form einer Straßenoberfläche durchzuführen, auf welcher sich ein Benutzer bewegt, sowie einen Prozess eines Bereitstellens eines Hilfsbilds, welches einen unebenen Zustand der Straßenoberfläche derart betont, dass das Hilfsbild auf die Form der Straßenoberfläche auf der Grundlage eines Ergebnisses der Detektion überlagert wird.
Wenngleich Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben worden sind, sind die spezifischen Konfigurationen davon nicht auf diejenigen der oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und umfassen ebenfalls Designänderungen oder ähnliches, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die Reihenfolge von Verarbeitungsabläufen, Abfolgen, Flussdiagrammen und ähnlichem in jeder Ausführungsform geändert werden, solange keine Widersprüche entstehen.
Beispielsweise kann die Lauf-Unterstützungsvorrichtung 100 nicht nur auf ein Laufen angewendet werden, sondern auch, wenn sich der Benutzer durch Fahren eines Autos, eines Fahrrads oder ähnlichem fortbewegt.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können zahlreiche Änderungen innerhalb des Umfangs vorgenommen werden, der durch die Ansprüche definiert ist, und Ausführungsformen, die erhalten werden, indem technische Mittel, die in unterschiedlichen Ausführungsformen offenbart sind, geeignet kombiniert werden, sind ebenfalls in dem technischen Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten. Konfigurationen, in welchen Elemente, welche in den oben beschriebenen Ausführungsformen oder Modifikationen beschrieben sind und dieselben Wirkungen aufweisen, durch einander ersetzt sind, sind ebenfalls in dem technischen Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst.
Ferner können die oben beschriebenen Ausführungsformen in Kombination mit einer Lauf-Unterstützungsvorrichtung verwendet werden. Die Lauf-Unterstützungsvorrichtung ist eine Lauf-Trainingsvorrichtung, welche ein effizientes Laufen auf Grundlage eines „Inverspendel-Modells“ unterstützt. In der Lauf-Unterstützungsvorrichtung detektieren Winkelsensoren, welche in rechten und linken Motoren bereitgestellt sind, die Bewegung des Hüftgelenks während eines Laufens, und ein Steuercomputer treibt die Motoren an. Auf diese Weise führt die Lauf-Unterstützungsvorrichtung ein Führen des Schwingens der Beine durch ein Anwinkeln des Hüftgelenks und ein Führen des Austretens der Beine durch ein Ausstrecken davon durch. Durch Verwendung der vorliegenden Ausführungsform in Kombination mit der Lauf-Unterstützungsvorrichtung ist es möglich, eine effektivere Laufunterstützung durch sowohl eine Identifikation der Form der Laufoberfläche als auch eine betonte Anzeige der unebenen Form durchzuführen, welche nicht von der Lauf-Unterstützungsvorrichtung abgedeckt werden kann.
Bezugszeichenliste

100: Lauf-Unterstützungsvorrichtung
101: Distanz-Messeinheit
102: Projektionseinheit
103: Anzeigeeinheit
104: Speichereinheit
110: Steuereinheit
111: Form-Detektionselement
112: Bild-Erzeugungseinheit
113: Anzeige-Steuereinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017050149 [0002]

Claims

Lauf-Unterstützungsvorrichtung, umfassend: ein Form-Detektionselement, welches dazu eingerichtet ist, eine Form einer Straßenoberfläche zu detektieren, auf welcher sich ein Benutzer bewegt, und eine Anzeige-Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, ein Hilfsbild bereitzustellen, welches einen unebenen Zustand der Straßenoberfläche derart betont, dass das Hilfsbild auf die Form der Straßenoberfläche auf der Grundlage eines Ergebnisses der Detektion des Form-Detektionselements überlagert wird.
Lauf-Unterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Projektionseinheit, welche dazu eingerichtet ist, ein Bild zu projizieren, wobei die Anzeige-Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das Hilfsbild durch Anweisen der Projektionseinheit bereitzustellen, um das Hilfsbild auf die Straßenoberfläche zu projizieren.
Lauf-Unterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Hilfsbild ein Bild ist, von welchem angenommen wird, dass es von dem Benutzer gesehen wird, wenn eine virtuelle Lichtquelle ein vorbestimmtes Muster auf die Straßenoberfläche strahlt.
Lauf-Unterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Anzeige-Steuereinheit dazu eingerichtet ist, einen Schattenbereich zu berechnen, welcher ein Bereich ist, welcher mit einem Schatten belegt ist, wenn eine virtuelle Lichtquelle Licht auf die Straßenoberfläche strahlt, und Informationen bereitzustellen, welche ein Erkennen einer Position des berechneten Schattenbereichs als das Hilfsbild ermöglichen.
Lauf-Unterstützungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Anzeige-Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das Hilfsbild derart bereitzustellen, dass ein Bereich, welcher von dem Schattenbereich verschieden ist, heller ist als der Schattenbereich.
Lauf-Unterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Anzeige-Steuereinheit dazu eingerichtet ist, eine Helligkeitsverteilung der Straßenoberfläche zu berechnen, welche von dem Benutzer gesehen wird, wenn eine virtuelle Lichtquelle Licht auf die Straßenoberfläche strahlt, und Informationen bereitzustellen, welche ein Erkennen der berechneten Verteilung als das Hilfsbild ermöglichen.
Lauf-Unterstützungsverfahren, umfassend: Detektieren einer Form einer Straßenoberfläche, auf welcher sich ein Benutzer bewegt, durch einen Steuercomputer einer Lauf-Unterstützungsvorrichtung; und Bereitstellen eines Hilfsbilds, welches einen unebenen Zustand der Straßenoberfläche derart betont, dass das Hilfsbild auf die Form der Straßenoberfläche auf der Grundlage eines Ergebnisses der Detektion überlagert wird.
Programm, welches einen Steuercomputer einer Lauf-Unterstützungsvorrichtung dazu veranlasst, auszuführen: einen Prozess eines Detektierens einer Form einer Straßenoberfläche, auf welcher sich ein Benutzer bewegt; und einen Prozess eines Bereitstellens eines Hilfsbilds, welches einen unebenen Zustand der Straßenoberfläche derart betont, dass das Hilfsbild auf die Form der Straßenoberfläche auf der Grundlage eines Ergebnisses der Detektion überlagert wird.