JP2001097070A - 乗物用人物認識装置 - Google Patents
乗物用人物認識装置Info
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Abstract
バが効率的な運転ができるようにするとともに、安全性
を向上させる。 【解決手段】乗物構造体内において同乗者の画像を取得
する画像入力手段2と、前記同乗者の個人の特定を目的
として顔画像を画像認識する顔画像認識手段3と、この
顔画像認識手段3にて認識された顔画像に基づいて前記
乗物構造体内に設置された各種装備品5を制御する制御
手段7とを備えた。
Description
の乗物においてドライバ(運転手)以外の同乗者の状態
を認識し、車内の機器を制御する乗物用人物認識装置に
関する。
Transport Systems=高度道路交通シ
ステム)への関心が高まっており、インテリジェントカ
ーの開発が盛んである。
イバを視る−ドライバの居眠り、不注視の検知”、画像
の認識・理解シンポジウムMIRU’98論文集I p
p.147−152,1998)のように、安全性を向
上させる目的でドライバの状態を認識する方法が開示さ
れている。例えば、居眠り検出により、ドライバが眠れ
ないようなアラームを鳴らしたり、視線検出によって、
わき見運転を防止する判定を促すなどの応用が考えられ
ている。
て、安全な運転を可能にする公知例が数多くある。
術では、安全性を向上させるために、主としてドライバ
の状態のみを検知し、様々な機器などを制御することが
多かった。
めには、ドライバだけではなく、助手席や後部座席の同
乗者についての状態を認識し、ドライバへの妨げになら
ないような状態にすることも重要である。例えば、助手
席の人物が居眠りをしている場合、運転者も同様に眠気
を催すといった事例や、同乗の子供が種々の機器を触っ
たり、ドアや窓を開けたりするといった行為がドライバ
の運転の集中を妨げるなどの事例が、ドライバの集中を
害することが考えられる。
もので、同乗者の顔を撮影し、その情報を用いてドライ
バが効率的な運転ができるようにするとともに、安全性
を向上させた乗物用人物認識装置を提供することを目的
とする。
各種サービスをユーザーが選択できるようにして過度の
自動制御が行われないように調整することができ、利便
性の高い乗物用人物認識装置を提供することにある。
ために、本発明の請求項1記載の発明は、乗物構造体内
において同乗者の画像を取得する画像入力手段と、前記
同乗者の個人の特定を目的として顔画像を画像認識する
顔画像認識手段と、この顔画像認識手段にて認識された
顔画像に基づいて前記乗物構造体内に設置された各種装
備品を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
像を画像入力手段により取得し、同乗者の個人の特定を
目的として顔画像を顔画像認識手段にて画像認識し、こ
の認識された顔画像に基づいて各種装備品を制御するこ
とにより、同乗者の個人性を考慮して各種装備品が自動
的に制御されるため、ドライバの効率的な運転が可能と
なるとともに、安全性を向上させることができる。
いて同乗者の画像を取得する画像入力手段と、前記同乗
者の状態変化を判定するために顔画像を認識する顔画像
認識手段と、この顔画像認識手段にて認識された顔画像
の変化に基づいて前記乗物構造体内に設置された各種装
備品を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
像を画像入力手段により取得し、同乗者の状態変化を判
定するために顔画像を顔画像認識手段にて認識し、この
認識された顔画像の変化に基づいて各種装備品を制御す
ることにより、同乗者の状態変化を考慮して各種装備品
が自動的に制御されるため、ドライバの効率的な運転が
可能となるとともに、安全性を向上させることができ
る。
記載の乗物用人物認識装置において、顔画像認識手段の
認識の結果、制御手段で各種装備品のうち、いかなる装
備品を制御するかを判断する判断手段を有し、この判断
手段は、ユーザーがサービスの内容を選択するサービス
選択手段を備えたことを特徴とする。
行われるサービスについて、ユーザーがサービスを選択
するサービス選択手段を有することで、同乗者へのサー
ビス内容および安全性の度合いを自由に選択できること
が可能となる。
基づいて説明する。
用人物認識装置の第1実施形態における車載機を示す構
成図である。なお、本実施形態は、乗物として自動車に
適用され、乗物構造体である自動車内の助手席や後部座
席に乗車している同乗者の顔をカメラにて撮影し、その
同乗者が誰であるか個人の特定に基づいて各種装備品の
設定や制御を行うものである。
機1は、車内において助手席や後部座席に乗車している
同乗者の画像を取得する画像入力手段としての画像入力
部2と、助手席や後部座席に乗車している同乗者の状態
を判定するために顔画像を認識する顔画像認識手段とし
ての画像認識部3と、この画像認識部3における認識の
結果,車両の状態を検出する車両センサ4,および各種
装備品5の状態などからの情報を統合し、各種装備品5
の中からどのような装備品の制御を行うかを判断する判
断部6と、この判断部6からの指示に基づいて各種装備
品5をコントロールしたり、各種装備品5の状態を判断
部6に伝える制御手段としての機器制御部7とから大略
構成されている。
や後部座席に乗車している同乗者の顔画像を撮影するた
めのカメラ8、図示しないΑ/D変換器およびメモリな
どが搭載され、常時または判断部6からのタイマー処理
によってカメラ8で撮影が行われる。
でもよく、通常の可視光で撮影可能なITV(工業用テ
レビ)カメラや、夜間に対応するために赤外線カメラの
ような可視光以外のものを撮影する用途のものでもよ
く、種類は限定されない。また、複数種類のものを搭載
してもよい。
部2から得た入力画像の中から顔の認識,体の位置,大
きさなどの認識を行い、その同乗者がどの人物である
か、どのような状態であるか、大人か子供か、性別など
の識別を行う。
お、この構成例は個人識別を行うための一例であり、他
の識別についても同様に構成することができる。図2に
示すように、画像認識部3は、画像入力部2で得られた
入力画像を個人認識のための特徴量に変換する特徴量算
出部9と、部分空間算出部10と、認識部11と、登録
情報保持部12とから構成されている。その各部につい
て説明する。
入力画像は、特徴量算出部9にて、個人認識のための特
徴量に変換される。まず、顔領域検出が行われ、この顔
領域検出部では、画像中から顔の領域を検出する。本実
施形態での検出方法は、あらかじめ用意されたテンプレ
ートと画像中を移動させながら相関値を求めることによ
り、最も高い相関値をもった場所を顔領域とする。その
他、Eigenface法や部分空間法を利用した顔抽
出法などの顔検出手段を用いてもよい。
った顔部品を検出する。本実施形態では、検出された顔
領域の部分の中から、目,鼻の位置を検出する。検出方
法は、文献(福井和広、山口修:「形状抽出とパターン
照合の組合せによる顔特徴点抽出」,電子情報通信学会
論文誌(D),vol.J80−D−II,No.8,
PP2170−2177(1997))などの方法を用
いることができる。
顔領域を一定の大きさ,形状に切り出し、その濃淡情報
を特徴量として用いる。ここでは、mピクセル×nピク
セルの領域の濃淡値をそのまま情報として用い、m×n
次元の情報を特徴ベクトルとして用いる。
は、上記特徴ベクトルの相関行列を求め、そのKL(カ
ルーネン・レーベ)展開による正規直交ベクトル(固有
ベクトル)を求めることにより、部分空間を計算する。
この部分空間は、固有値に対応する固有ベクトルを固有
値の大きな順にk個選択し、その固有ベクトル集合を用
いて表現する。
トルから求め、相関行列をCd=Φ dΛdΦd Tのよう
に対角化して、固有ベクトルの行列Φを求める。
データから特徴ベクトルの相関行列を求め、ΚL展開に
よる正規直交ベクトルを求めることにより、部分空間を
計算する。この部分空間を、人物の同定を行うための識
別辞書として利用する。上述した処理を行って部分空間
を求め、それを登録情報保持部12に辞書として登録し
ておく。
する。認識部11は、登録情報保持部12に蓄えられた
登録データ(部分空間)と、特徴量算出部9で得られた
特徴量と、または部分空間算出部10で得られた部分空
間とを比較することにより、カメラ8で撮影した人物が
誰であるかを識別する。人物を識別するためには、どの
人物のデータに最も類似しているかを求めればよく、最
大類似度をとるデータに対応する人物を識別結果とす
る。
報を用いる場合は、部分空間法や複合類似度法などの方
法が用いられる。本実施形態での認識方法は、文献(前
田賢一、渡辺貞一:“局所的構造を導入したパターンー
マッチング法”,電子情報通信学会論文誌(D),vo
l.J68−D,No.3,PP345−352(19
85))にある相互部分空間法を用いる。この方法で
は、あらかじめ蓄えられた登録データも、入力されるデ
ータも部分空間として表現され、2つの部分空間のなす
「角度」を類似度として定義する。
行列Ciを求め、ΦiΛiΦi Tと対角化し、固有ベク
トルΦiを求める。二つのΦi,Φdで表される部分空
間の部分空間間類似度(0.0〜1.0)を求め、それ
を認識するための類似度とする。
る人物のデータを用いて、識別作業を行う場合、識別対
象となるデータを全て登録情報保持部12から読み出
す。そして、それぞれの人物の情報との類似度を計算す
る。次に、計算された類似度の中から最大のものを選択
し、それを認識結果として出力する。また、いずれの識
別対象とも、類似度があまりに低い場合には、どの識別
対象でもないと判断することもできる。
存在するため、それぞれの人物に対して識別処理を行
う。また、各人の情報に性別,年齢などの付加情報があ
るため、それぞれの人物の種別(性別,年齢など)の判
定を目的として、個人識別を行う。
は、人物を同定するために利用する登録データ(部分空
間)や、登録人物の氏名,年齢,性別などの情報を蓄積
する。この登録データは、あらかじめ車載機が装備して
いてもよいし、通信手段などで送受信して交換してもよ
い。また、登録データを外部記憶装置に保存しておいて
容易に交換することもできる。
ける認識の結果、また車両の状態(車両のスピード,ハ
ンドルの切り角,エンジンの回転数,エンジンの温度,
燃料,路面状況,車体の傾き状況など)を知るための車
両センサ4、各種装備品5の状態などからの情報を統合
し、ドライバへの介入を可及的に削減するため、各種装
備品5の中からどのような機器制御を行うか判断する。
は、判断を下すための計算を行うCPU13と、判断プ
ログラムを納めたメモリ14と、各種車両センサ4から
の状態を受け取るセンサI/O15と、画像認識部3お
よび機器制御部7からの人物、各種装備品5の状態情報
を格納する状態情報メモリ16と、各状態に応じて機器
制御のルールを記述した事例データベース17とから構
成されている。
基づくものについて説明する。
閉できないように、ロックを自動的に施す(運転手に煩
わしさを感じさせない)。 2)走行中、子供がウィンドウを開閉できないように、
ウィンドウロックを自動的に施す(運転手に煩わしさを
感じさせない)。 3)幼児の場合、幼児向けの音楽を流す(注意を音楽に
向けさせ運転手に煩わしさを感じさせない)。 4)女性の場合、女性向けのコンテンツをカーナビゲー
ションに表示し、注意をそちらにむける(注意をそちら
に向けさせ運転手に煩わしさを感じさせない)。 5)老人の場合、エアコンディショナーを制御する(同
乗者へのサービスをユーザーがあらかじめ設定する)。
に蓄えられ、各種車両センサ(センサ1〜3として示
す)の状態,認識(識別)結果に応じてどのような制御
を行うかをルールベースで記述してある。なお、図中の
○×はセンサのON/OFFの状態を表し、X1,X
2,Y1,Y2などはセンサの値もしくは範囲を抽象化
して表現したものである。
サ情報などとを照合し、適合するルールがあった場合に
は、制御内容に従ってその制御情報を機器制御部7に送
出する。この機器制御部7に送出した結果、目的の状態
になったか否かは、再び機器制御部7から得た各種装備
品5の状態情報を検証する処理を行う。
々な機器とのインタフェースとしての機能を有し、判断
部6からの指示に基づいて各種装備品5をコントロール
したり、各種装備品5の状態を判断部6に伝える。
うにアラーム18,エアコンディショナー,ドア(ロッ
ク),ウィンドウ(ロック、開閉)、カーナビゲーショ
ンシステム19,オーディオ,シートなどがあり、上記
エアコンディショナー,ドア,ウィンドウ,オーディオ
およびシートは、それぞれエアコンコントローラ20,
ドアコントローラ21,ウィンドウコントローラ22,
オーディオコントローラ23,シートコントローラ24
により制御される。
づいて説明する。
各個人の顔部分の撮影を行い、その顔画像を画像入力部
2内のメモリに蓄積する。その撮影が終了すると、画像
認識部3へ撮影した画像信号が送られる(ステップS
1)。
領域,顔部品を検出し、その検出位置に従って切り出し
た顔パターンを用いて認識処理を行う。その認識処理の
結果は判断部6ヘ送られる(ステップS2)。
ら、個人の認識結果に基づいて適合するルールセットを
抽出する(ステップS3)。
じた場合、もしくはタイマー処理にて抽出されたルール
セットが各センサ情報と適合するかのチェックを繰り返
す(ステップS4〜S7)。
データベース17に記述してある制御内容を機器制御部
7に指示し、各種装備品5の設定を行う(ステップS
8)。制御結果が適切であるかどうか、センサなどの情
報を用いて検査し、目的の状態になっていれば処理を終
了する(ステップS9)。
がオフになるまで、以上の処理を繰り返す(ステップS
10)。
いて同乗者の画像を取得する画像入力部2と、同乗者の
個人の特定を目的として顔画像を画像認識する画像認識
部3と、この画像認識部3にて認識された顔画像に基づ
いて車内に設置された各種装備品5を制御する機器制御
部7とを備えたことにより、ドライバが効率的な運転を
行うことができるとともに、安全性を向上させることが
可能となる。
用人物認識装置の第2実施形態における画像認識部を示
すブロック構成図である。なお、前記第1実施形態と同
一の部分には、同一の符号を付して説明する。
づいた機器制御であったが、第2実施形態では各個人の
状態変化に応じて機器制御を行う例を示す。
識部3の構成が個人の識別に特化したものであったが、
第2実施形態の画像認識部3aでは、図7に示すように
各人の状態変化を判定するために、目の状態を検出する
目状態検出部25や口の状態を検出する口状態検出部2
6を構成内容とする。また、画像だけでなく、図7に示
したような音声情報取得部27を設け、判断に音声情報
を用いている。
6以外の構成は、前記第1実施形態と同様であるので、
画像認識部3aおよび判断部6の構成を以下に説明す
る。
徴量算出部9と、目の状態を検出する目状態検出部25
と、口の状態を検出する口状態検出部26と、音声情報
取得部27と、認識統合部28とから構成されている。
特徴量算出部9と同様であるが、顔部品などの検出を行
うために、それぞれの顔部品のサンプルパターンの情報
を持つことが異なり、複数の部位の検出を行う。また、
各部位の位置情報,画像情報をそれぞれの状態検出部で
ある目状態検出部25および口状態検出部26に送出す
る。
出部25は、前記第1実施形態における個人認識で用い
たように、部分空間法を用いた認識例について説明す
る。この検出部25では、顔の個人性を識別するのでは
なく、目を閉じている、目を開けている、どちらの方向
を見ているといった状態変化の判断を行う。口の状態も
口の開閉やその頻度などを認識する。
形状データから、いくつかの状態(眠っている状態の
目、ある方向を見ているときの目など)に区分された各
パターンから識別のための辞書を生成しておく。
報を用いて部分空間法や複合類似度法などにより各辞書
との類似度を求め、どの状態であるかを判定する。口に
ついても同様であり、いずれのパターンについても時間
的な変化の頻度なども、状態変化の判定に用いられる。
は、画像だけではなく、車内の音響,人物の会話,また
は人物の音声による指示情報などを認識し、この情報を
認識統合部28へ送出する。例えば、誰が話している、
どのようなキーワードが頻繁に会話に表れている、幼児
が大声で泣いているなどの情報を認識する。
どのコンピュータによる音声認識技術で用いられている
技術を転用して、キーワードスポッティングを行っても
よいし、泣き声や環境音などの認識は、あらかじめ用意
されている各パターンとのパターンマッチングにより、
類似性を判断してもよい。
の各状態を画像認識などの結果に基づいて統合し、判断
部6が処理し易い形態の情報に変換する。例えば、目状
態が目を閉じている状態が長時間続いている場合は、
「居眠り」をしていると判断したり、口の状態が頻繁に
変化している場合は、「会話」しているといったよう
に、「居眠り」「会話」といったレベルの状態情報に変
換する。これら各人の状態情報は、判断部6に送出され
る。
ータベース17は、図8に示すように前記第1実施形態
とは別のルールセットを有する。その例としては、 1]助手席の同乗者が眠っている場合は、助手側の音楽
スピーカの音を小さくし、運転席側の音楽スピーカの音
を大きくする(運転手の眠気を誘わないようにする)。 2]助手席の同乗者が眠っている場合は、カーナビゲー
ションシステム19が定期的に運転車に話かける(運転
手の眠気を誘わないようにする)。 3]助手席の同乗者が、会話の頻度がない場合には、カ
ーナビゲーションシステム19が情報コンテンツを提供
し、運転手との適度な会話が起こるように仕向ける(運
転手の眠気を誘わないようにする)。 4]チャイルドシートから泣き声がする場合には、空調
の温度を制御する(運転手の気分を転換させる)。 5]後部座席の同乗者が眠っている場合は、アラーム1
8をならし、同乗者を起こす(運転手の気分を転換さ
せ、眠気を奪う)。
てあり、イベントが起こり、センサの状態がルールを満
たせば、各種装備品5の制御が行われる。
づいて説明する。
顔部分の撮影を行い、その画像を画像入力部2内のメモ
リに蓄積する。撮影が終了すると、画像認識部3へ撮影
した画像が送られる(ステップP1)。
領域,顔部品を検出し、その各部品の状態を認識する各
部に特徴量が送られる。各部は認識処理を行い、その結
果を認識統合部28に送出し、この認識統合部28で
は、各状態変化の判断を行う(ステップP2)。
ら、個人の状態変化の認識結果に基づいて、適合するル
ールセットを抽出する(ステップP3)。
くはタイマー処理にて抽出されたルールセットが各セン
サ情報と適合するかのチェックを繰り返す(ステップP
4〜P7)。
データベース17に記述してある制御内容を機器制御部
7に指示し、各種装備品5の設定を行う(ステップP
8)。制御結果が適切であるかどうか、センサなどの情
報を用いて検査し、目的の状態になっていれば処理を終
了する(ステップP9)。
フになるまで、以上の処理を繰り返す(ステップP1
0)。
いて同乗者の画像を取得する画像入力部2と、同乗者の
状態変化を判定するために顔画像を認識する画像認識部
3aと、この画像認識部3aにて認識された顔画像の変
化に基づいて車内に設置された各種装備品5を制御する
機器制御部7とを備えたことにより、ドライバが効率的
な運転を行うことができるとともに、安全性を向上させ
ることが可能となる。
態および第2実施形態は、同乗者の人物、状態が変化
し、条件を満たした場合に機器の制御が行われ、運転者
が運転に集中できる環境の提供を行うための方法につい
て述べた。しかし、これらの環境設定について、全てが
行われると運転者が予期していないような機器制御が自
動的に行われてしまう可能性があり、不便である。ま
た、同乗者に不快感を与える可能性があるサービスまで
が実行されてしまいかねない。
ての判断部6の事例データベースの情報に、図10に示
すように「ユーザー選択」という項目を加え、ユーザー
がサービスの内容を選択できるようにしている。
選択手段を設け、ユーザーが自由にサービスの内容を選
択できるようにしている。例えば図9では、上記5]の
サービスが同乗者に不快なサービスであるとユーザーが
判断した場合には、サービスが実行されないように指定
できる。このサービスの選択は、カーナビゲーションな
どをインタフェースとして用いてもよい。
抽出する場合に、「ユーザー選択」が選択されていない
ものについては無視し、選択されているものだけの条件
判断を行う。
部3,3aの認識の結果、機器制御部7で各種装備品5
のうち、いかなる装備品を制御するかを判断する判断部
6を有し、この判断部6は、ユーザーがサービスの内容
を選択するサービス選択手段を備えたことにより、ドラ
イバの効率的な運転ができるように、同乗者の状態を考
慮して自動的に各種装備品5の制御がなされ、安全性を
向上させることが可能となる。
に限定されず種々の変更が可能である。例えば、画像認
識部3,3aでは、目と口の状態を検出対象にしていた
が、勿論、目や口だけでなく、様々な人物の状態を検出
する手段に置き換え、追加するようにしてもよい。
態)、人物の状態変化による制御(第2実施形態)のい
ずれも独立でなくてもよく、同時にイベントが起こって
もよい。また、ある人物がどのような状態の場合に各種
装備品5の制御が起こるといったように、個人性の情報
と状態の情報を同時にチェックするようにしてもよい。
を行った実施形態について述べていないが、ドライバの
状態判定を行って、その結果と他の同乗者の状態認識結
果とを組み合わせた判断を行うように事例データベー
ス、画像認識部などを改変してもよい。
自動車に適用した場合を示したが、これに限らず沿岸を
航行する小型船舶などにも適用可能である。
で種々変形して実施することが可能である。
同乗者の個人性や状態変化を考慮して各種装備品が自動
的に制御されるため、ドライバが運転し易い状況を作り
出すことができ、安全性を高めるとともに、高度なサー
ビスを提供することが可能となる。
て、ユーザーがサービスを選択するサービス選択手段を
有することで、同乗者へのサービス内容および安全性の
度合いを自由に選択することができることが可能とな
り、利便性の高めることができる。
態における車載機を示す構成図。
説明図。
ト。
態における画像認識部を示すブロック構成図。
スを示す説明図。
ト。
形態における判断部の事例データベースを示す説明図。
Claims (3)
- 【請求項1】 乗物構造体内において同乗者の画像を取
得する画像入力手段と、前記同乗者の個人の特定を目的
として顔画像を画像認識する顔画像認識手段と、この顔
画像認識手段にて認識された顔画像に基づいて前記乗物
構造体内に設置された各種装備品を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする乗物用人物認識装置。 - 【請求項2】 乗物構造体内において同乗者の画像を取
得する画像入力手段と、前記同乗者の状態変化を判定す
るために顔画像を認識する顔画像認識手段と、この顔画
像認識手段にて認識された顔画像の変化に基づいて前記
乗物構造体内に設置された各種装備品を制御する制御手
段とを備えたことを特徴とする乗物用人物認識装置。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の乗物用人物認識
装置において、顔画像認識手段の認識の結果、制御手段
で各種装備品のうち、いかなる装備品を制御するかを判
断する判断手段を有し、この判断手段は、ユーザーがサ
ービスの内容を選択するサービス選択手段を備えたこと
を特徴とする乗物用人物認識装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27759399A JP2001097070A (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | 乗物用人物認識装置 |
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