JP2022094782A - 歩行支援システム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態に係る歩行支援システム10を内蔵した白杖1を示す図である。この図1に示すように、白杖1は、シャフト部2、グリップ部3、チップ部(石突き)4を備えている。
本実施形態の特徴は、前記白杖1に内蔵された歩行支援システム10にある。以下、この歩行支援システム10について説明する。
次に、前述の如く構成された歩行支援システム10による歩行支援動作について説明する。先ず、本実施形態の概要について説明する。
ここでは、視覚障碍者の歩行中における時間をt∈[0,T]と表し、当該視覚障碍者の状態を表す変数(状態変数)をs∈RTとする。また、時刻tのときの状態変数はst∈[0,1,2]の整数で表現され、それぞれ、歩行状態(st=0)、停止状態(st=1)、横断状態(st=2)を表すものとする。ここでいう歩行状態とは、例えば歩行者が交差点(信号機および横断歩道のある交差点)に向かって歩行している状態が想定される。また、停止状態とは、視覚障碍者が横断歩道の手前に達し、信号待ちによって(赤信号から青信号に切り替わるのを待って)停止している状態(歩行していない状態)が想定される。また、横断状態とは、視覚障碍者が横断歩道を横断している状態が想定される。
前述した視覚障碍者の歩行を支援する出力yt∈[1,2,3,4]について説明する。
前述したように本実施形態では、歩行指示(yt=2)を行うタイミングとして、信号機TLの状態が赤信号から青信号に切り替わったタイミングとしている。また、カメラ20を広角のものとして、視覚障碍者が横断歩道CWの手前まで達した時点で、視覚障碍者の足元付近に存在する横断歩道CWにおける最も手前側にある白線WL1(図4および図5を参照)と、横断先の地点に設置された信号機TLとの両方を撮影可能としている。このような広角のカメラ20で撮影した画像にあっては、画像全体に対する信号機TLの占有領域が小さいので、この画像の情報から信号機TLの状態を判断することが難しく、信号機TLの認識精度が十分に得られる保証がない。
次に、視覚障碍者に対する歩行支援で用いる特徴量について説明する。視覚障碍者に対して、横断歩道CWの手前での歩行の停止通知、および、その後の横断開始通知等の各種通知を適切に行うためには、横断歩道CWの位置(横断歩道CWにおいて最も手前側にある白線WL1の位置)、および、信号機TLの状態(青信号であるか赤信号であるか)をカメラ20からの情報によって正確に認識しておくことが必須である。つまり、白線WL1の位置および信号機TLの状態を反映させたモデル式を構築しておき、このモデル式に従って、現在、視覚障碍者が置かれている状況を把握できるようにしておく必要がある。
次に、状態遷移関数について説明する。この状態遷移関数は、前述したように、停止指示(yt=1)、歩行指示(yt=2)、右逸脱警告(yt=3)、左逸脱警告(yt=4)それぞれの通知を行う条件が成立しているか否かを判定するために用いられるものである。
現在時刻の状態量が歩行状態(st=0)である場合に使用される状態遷移関数f0(j,Xt+1)は、前記式(1)の特徴量を用いて以下の式(5)~(7)とすることができる。
前時刻の状態量が停止状態(st=1)である場合に使用される状態遷移関数f1(j,Xt+1)は、以下の式(8)~(10)とすることができる。
前時刻の状態量が横断状態(st=2)である場合に使用される状態遷移関数f2(j,Xt+1)は、以下の式(11)とすることができる。
視覚障碍者の横断歩道CWの横断中に、横断歩道CWからの逸脱を判定する状態遷移関数f3(j,Xt+1)は、以下の式(12)~(14)とすることができる。
次に、歩行支援システム10による歩行支援動作の流れについて説明する。
以上説明したように、本実施形態では、カメラ20によって撮影された画像中における、信号機TLを含む画像領域を判別し、この判別された信号機TLを含む画像領域を抽出すると共に、その抽出した画像領域の拡大処理を行うことによって、信号機TLの状態が赤信号(停止指示状態)および青信号(横断許可状態)の何れであるかを判断すると共に、信号機TLの状態が赤信号から青信号に切り替わったことを条件として視覚障碍者に向けて横断の開始通知を行うようにしている。このため、1台のカメラ20からの画像情報であっても、信号機TLの認識精度を十分に高めることができる。その結果、システムの構成の複雑化やシステムの重量増大を招くことなく、視覚障碍者に対して横断開始通知を適切に行うことができる。
尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。
10 歩行支援システム
20 カメラ(画像取得手段)
50 振動発生機(通知手段)
80 制御装置
82 判別部
83 画像処理部
84 信号機判断部
85 切り替わり認識部
86 白線認識部
Claims (6)
- 歩行者が横断歩道を横断するに当たって、当該歩行者に対し、少なくとも当該横断の開始通知を行う歩行支援システムであって、
前記歩行者が横断歩道に達した際における、当該横断歩道の白線のうち前記歩行者に最も近い位置にある白線、および、前記歩行者の前方に位置する信号機の両方を含む画像を取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段によって取得された画像中における、前記横断歩道を含む画像領域と前記信号機を含む画像領域とを判別する判別部と、
前記判別部で判別された信号機を含む画像領域を抽出すると共に、その抽出した画像領域の拡大処理を行う画像処理部と、
前記画像処理部によって拡大処理された前記信号機を含む画像領域の情報から前記信号機の状態が、停止指示状態および横断許可状態の何れであるかを判断する信号機判断部と、
前記信号機判断部によって判断された信号機の状態が、前記停止指示状態から前記横断許可状態に切り替わったことを認識する切り替わり認識部と、
前記切り替わり認識部において認識された前記信号機の状態が前記停止指示状態から前記横断許可状態に切り替わったことを条件として前記歩行者に向けて横断の開始通知を行う通知手段と、
を備えていることを特徴とする歩行支援システム。 - 請求項1記載の歩行支援システムにおいて、
前記判別部で判別された前記横断歩道を含む画像領域における当該横断歩道の白線を認識する白線認識部を備え、
前記通知手段は、前記白線認識部で認識された前記白線のうち前記横断歩道において最も手前の白線の位置が歩行者から所定距離を存した位置に達したことを条件として前記歩行者に向けて歩行の停止通知を行うことを特徴とする歩行支援システム。 - 請求項2記載の歩行支援システムにおいて、
前記白線認識部は、前記画像取得手段によって取得された画像中における前記白線の幅寸法が所定寸法を超えている場合に、当該白線を、前記歩行者が横断すべき横断歩道の白線であると認識する構成となっていることを特徴とする歩行支援システム。 - 請求項1、2または3記載の歩行支援システムにおいて、
歩行状態にある前記歩行者に前記横断歩道の手前で当該歩行の停止通知を行う条件の成立の有無を判定するための第1の状態遷移関数、
前記横断歩道の手前で停止状態にある前記歩行者に前記横断歩道の横断の開始通知を行う条件の成立の有無を判定するための第2の状態遷移関数、
前記横断歩道の横断状態にある前記歩行者に前記横断歩道からの逸脱の警告を行う条件の成立の有無を判定するための第3の状態遷移関数、
前記横断歩道の横断状態にある前記歩行者に前記横断歩道の横断が完了したことの通知を行う条件の成立の有無を判定するための第4の状態遷移関数、
を記憶した記憶部を備えており、
前記通知手段は、前記各状態遷移関数による前記条件の成立に伴って、その条件の成立に応じた通知を前記歩行者に向けて行う構成となっていることを特徴とする歩行支援システム。 - 請求項1~4のうち何れか一つに記載の歩行支援システムにおいて、
前記通知手段は、視覚障碍者が使用する白杖に内蔵されており、振動または音声によって、前記白杖を使用している前記視覚障碍者に向けて通知を行う構成となっていることを特徴とする歩行支援システム。 - 請求項5記載の歩行支援システムにおいて、
前記画像取得手段、前記判別部、前記画像処理部、前記信号機判断部、前記切り替わり認識部、および、前記通知手段それぞれは、前記白杖に内蔵されていることを特徴とする歩行支援システム。
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