JP4277081B2 - 運転支援装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の具体的な運転支援装置の一つは、運転行動危険度演算部が、操舵角センサで検出された操舵角に基づいて自車の進行方向を判断する。そしてさらに、視線フィルタで分類された運転者の視線行動を用い、現在から所定時間前までにおいて、どの程度の頻度で自車の進行方向を見たかを考慮して運転行動危険度を演算する。例えば、進行方向を所定の閾値時間以上見たり進行方向を所定の閾値回数以上見たときは、運転行動危険度は低くなる。一方、進行方向を所定の閾値時間以上見ていなかったり進行方向を所定の閾値回数以上見ていなかったときは、運転行動危険度は高くなる。
、Vol.84-D-II、No.2,pp.370-379,2001)。
また、第1の視線確率分布算出手段は、撮影手段から得られる画像情報だけでは車両周辺の環境等により、正確な道路形状を算出することが難しい場合も考えられる。このため、請求項4に記載のように、第1の視線確率分布算出手段は、さらに地図情報を取得することができ、当該地図情報も利用して運転者の行うべきステアリング操作に必要な視線確率分布を算出するようになっていてもよい。この地図情報の取得元としては、例えばナビゲーション装置が考えられる。また、地図情報の具体的な内容として、道路の幅や、曲がり具合や、車線数や、中央分離帯の有無等である。
また、第2の視線確率分布算出手段が視線確率分布を算出する際に用いる視覚的特徴量というのは、請求項5に記載のように、画像情報から得られる輝度、彩度、エッジの強さ又はオプティカルフロー、の少なくとも一つであるとよい。つまり、第2の視線確率分布算出手段は、対象物の視覚的特徴(例えば明るさ)から運転者が自然と見てしまう位置の確率分布を求めるようになっているとよい。具体的な視線確率分布の算出方法としては、S.Park等が考えた、視覚的特徴としてエッジ、輝度、色差などを取り上げ、計算によって視覚入力に基づく視線移動を推定することにより視線確率分布を求める方法が考えられる(S.Park,S.Ban,J Shin,Minho Lee : Implementation of Visual Attention System Using Bottom-up Saliency Map Model, Artificial Neural Networks and Neural Information Processing - ICANN/ICONIP 2003,p,678-685,2003/11/20)。
なお、出力手段の具体的な構成としては、請求項7に記載のように、マーカーを表示可能なウィンドウシールドディスプレイを備えるように構成し、運転者の視点を基準としてマーカーの先に危険判定手段が算出した不注意領域に対応する場所があるようにマーカーを表示するようになっているとよい。マーカーの具体例としては、例えば当該不注意領域を囲うものや、当該不注意領域を透過可能に塗りつぶしたものや、当該不注意領域の位置を示す矢印等が考えられる。
また、さらに、請求項10に記載のように、出力手段は、警告音を出力するに際し、危険判定手段が算出した、視線分布と理想視線確率分布との間の差に応じて警告音の聴覚的特徴を変えてスピーカーに警告音を出力させるようになっているとよい。ここで言う「聴覚的特徴」というのは、音程、音量、長さ、これらの複合的な変化等を意味する。
また、警告音の代わりに、請求項11に記載のように、出力手段は、スピーカーを備え、不注意領域の場所を運転者に認識させるための音声をスピーカーに出力させるようになっていてもよい。具体的な音声案内としては例えば、「前方左方の信号機を確認して下さい」といったものや、「前方の右カーブの外側を確認して下さい」といったものが考えられる。
操作部21は、運転者からの各種指示を入力するためのものであり、メカニカルなキースイッチや、図示しない液晶ディスプレイの表示面と一体に構成されたタッチパネ等である。
危険判定手段43は、視線分布検知手段41と理想視線確率分布算出手段31とからの信号を入力し、危険判定を行ってその判定結果を出力制御部45に出力する。
1.視線分布検知手段41、
視線分布検知手段41は、運転者用カメラ13から入力された画像に対し、パターンマッチング等の処理を行い運転者の目の位置を割り出す。そして、割り出した目の領域画像から楕円近似を利用した虹彩中心を検出し、その虹彩中心に基づいて視線ベクトルを求める。また、視線ベクトルを求める他の方法としては、瞳孔の中心座標から視線ベクトルを求める方法を用いてもよい。このようにして求めた視線ベクトルから、例えば過去2秒間の視線分布を求め、理想視線確率分布算出手段31と危険判定手段43とに出力する。
理想視線確率分布算出手段31は、大きく分け、視野画像蓄積手段33と、第1の視線確率分布算出手段35と、第2の視線確率分算出手段37と、加算部39とから構成される。
視野画像蓄積手段33では、まず、視野中心画像抽出部33aが、前方カメラ15から入力した撮影画像の中から、視線分布検知手段41の検知した同一時刻の運転者の視線分布の情報を用いて、視線位置を中心とする視野に相当する画像(視野画像)を抽出する。この視野画像Imgは、視線位置(視野中心)をXeye(t)、視線位置からの距離をr、視野の半径をRとしたとき、数1に示す式であらわされる。
(2)第1の視線確率分布算出手段35
第1の視線確率分布算出手段35は、ステアリング操作のための視線移動の要求度合いを示す視線確率分布(トップダウン視線確率分布)を算出する。本願発明者等は、上述した小池等が提案した強化学習に基づく自動車運転モデルを採用し、この自動車運転モデルを運転者のステアリング操作モデルとした。このモデルには、現在位置、1秒後の位置、2秒後の位置、3秒後の位置を予測してステアリング操作量を出力するモジュール(予測モジュール)があり、それぞれの位置での道路の両端から車両までの距離を入力とし、車両を安定して操作するために必要なステアリングの操作量を計算して出力する。そして、強化学習モジュールが、道路の状況に応じて何れかの予測モジュールの出力を最終的なステアリング操作量として採用するかを決定する。本実施例では、1秒後の予測モジュール(ステアリングモジュール(Near)35a)と3秒後の位置の予測モジュール(ステアリングモジュール(Far)35b)を用い、それぞれの予測モジュールが入力として必要とする視覚入力に対する情報要求(トップダウン視線要求)をそれぞれのモジュールが出力し、その出力された位置に対する視線の移動要求を確率分布として算出する。
第2の視線確率分算出手段37は、視覚入力の特徴に基づく人の受動的な視線移動の強さを示す視線確率分布(ボトムアップ視線確率分布)を算出する。一般的に、網膜、外側膝状体などの初期視覚系の受容細胞では、受容野中心部の狭い領域に対しては高い解像度の感度を持つのに対し、受容野周辺部の入力に対しては抑制性の反応を示すことが知られている。このような仕組みは、空間的な微分処理を実現し、視野内画像の部分的な不連続性や目立った部分を検出するのに適している。本実施例では、この初期視覚系の構造に基づくモデルをサレンシーマップ(Visual Saliency Map)の生成に用い、視覚入力の特徴に基づく人の受動的な視線移動の強さを示す視線確率分布を算出した。
第1の視線確率分布算出手段35によって算出されたトップダウン視線確率分布と、第2の視線確率分算出手段37によって算出されたボトムアップ視線確率分布とを足し合わせて、理想視線確率分布を算出する(数10参照)。
危険判定手段43は、前方カメラ15の撮影画像と同じ大きさの領域を、n行Xm列のメッシュ状の領域に分け(図6に示すイメージ図を参照:本イメージ図では7行X6列に分けられている。)、ある一定時間内の、各領域内の視線分布Pmd(n,m)を視線分布検知手段41から出力された視線分布に基づいて求める。また、理想視線確率分布Pmi(n,m)についても、理想視線確率分布算出手段31から出力された理想視線確率分布に基づいて求める。そして、これらの分布の差diff(n,m)を領域毎に算出する(数11参照)。
出力制御部45は、危険判定手段43から入力した危険度dng(n,m)に基づき、ウィンドウシールドディスプレイ17及びスピーカー19を制御するための信号を送信する。ウィンドウシールドディスプレイ17の具体的な動作は、例えば図7(a)に示す車内の前部を表すイメージ図のように、フロントウィンドウに重ねて危険度dng(n,m)の高い領域を縁取った四角状のマーカー101を表示させる。なお、この際、運転者の視点位置が基準となり、フロントウィンドウを通してマーカー101に囲まれた外界の先が、運転者が見るべき対象物があるようにしてマーカー101を表示させる。また、マーカー101は、危険度dng(n,m)の値に応じて色を変えて表示させる。実際には運転者は図7(b)に示すイメージ図のように外界を見ることができる。
(イ)上記実施例では第1の視線確率分布算出手段35は、視野画像蓄積手段33の蓄積した画像情報に基づき、ステアリング操作のための視線移動の要求度合いを示す視線確率分布(トップダウン視線確率分布)を算出するようになっていたが、第2の視線確率分算出手段37が算出する、視覚入力の特徴に基づく人の受動的な視線移動の強さを示す視線確率分布(ボトムアップ視線確率分布)との整合が取れるのであれば、前方カメラ15が撮影した画像をそのまま用いてトップダウン視線確率分布を算出するようになっていてもよい。
(ロ)上記実施例では視野画像蓄積手段33は、エッジ抽出部33bが視野中心画像抽出部33aの抽出した視野画像からエッジ部分を抽出し、輝度抽出部33cが視野中心画像抽出部33aの抽出した視野画像から輝度の高い部分を抽出するようになっていたが、他にも彩度やオプティカルフローに基づいて特徴を抽出する抽出部を設けてもよい。そして、抽出された情報をそれぞれ専用のバッファに蓄積し、第1の視線確率分布算出手段35や第2の視線確率分算出手段37がその情報を利用するようになっているとよい。
(ニ)上記実施例では出力制御部45は、スピーカー19を制御して警告音を発生させるようになっていたが、音声によって運転者が見るべき対象物の方向や対象物そのものを報知するようになっていてもよい。具体的には例えば、「前方左方の信号機を確認して下さい」といったものや、「前方の右カーブの外側を確認して下さい」といったものが考えられる。このようになっていても運転者は見るべき対象物を認識することができる。
Claims (11)
- 車両に搭載されて用いられる運転支援装置であって、
運転者の視線分布を検知する視線分布検知手段と、
自車両及び自車両の周囲の情報と、過去の運転者の視線分布とから運転者の理想視線確率分布を算出する理想視線確率分布算出手段と、
前記視線分布検知手段が検知した前記視線分布と、前記理想視線確率分布算出手段が算出した理想視線確率分布とを比較し、両分布の間に一定以上の差が生じた場合に危険であると判定する危険判定手段と、
前記危険判定手段の判定結果を出力する出力手段と、
を備え、
前記理想視線確率分布算出手段は、
前記車両の前方の画像情報を得る撮影手段と、
前記視線分布検知手段が検知した視線分布の情報を用い、前記撮影手段によって得られた前記画像情報の中から運転者の視野に相当する画像情報を蓄積する視野画像蓄積手段と、
前記視野画像蓄積手段が蓄積した前記画像情報から道路形状を求め、その道路をトレースするためのステアリング操作に必要な運転者の視線確率分布を算出する第1の視線確率分布算出手段と、
前記視野画像蓄積手段が蓄積した前記画像情報の視覚的特徴量から、運転者が自然と見てしまうと予想される視線確率分布を算出する第2の視線確率分布算出手段と、
前記第1の視線確率分布算出手段及び前記第2の視線確率分布算出手段の各出力を加算し理想視線確率分布を出力する加算手段と、
を備えていることを特徴とする運転支援装置。 - 前記視野画像蓄積手段は、視線の場所毎に、画像情報が更新されてから経過した時間を保持し、
前記第1の視線確率分布算出手段は、前記視野画像蓄積手段の保持する前記時間を用い、前記視野画像蓄積手段の前記画像情報が古い視線の場所ほど大きな値が得られるよう前記視線確率分布を算出することを特徴とする請求項1に記載の運転支援装置 - 前記第1の視線確率分布算出手段は、前記視野画像蓄積手段の蓄積した前記画像情報の代わりに、撮影手段によって得られた前記車両の前方の画像情報全てを用い、前記ステアリング操作に必要な運転者の視線確率分布を算出することを特徴とする請求項1に記載の運転支援装置。
- 前記第1の視線確率分布算出手段は、さらに地図情報を取得することができ、当該地図情報も利用して運転者の行うべきステアリング操作に必要な視線確率分布を算出することを特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載の運転支援装置。
- 前記第2の視線確率分布算出手段が前記視線確率分布を算出する際に用いる前記視覚的特徴量というのは、前記画像情報から得られる輝度、彩度、エッジの強さ又はオプティカルフローの少なくとも一つであることを特徴とする請求項1〜請求項4の何れかに記載の運転支援装置。
- 前記危険判定手段は、前記判定を所定の領域毎に行い、前記視線分布と前記理想視線確率分布との間に一定以上の差が生じた領域を不注意領域として算出し、
前記出力手段は、前記危険判定手段が算出した前記不注意領域を識別するための情報を出力することを特徴とする請求項1〜請求項5の何れかに記載の運転支援装置。 - 前記出力手段は、マーカーを表示可能なウィンドウシールドディスプレイを備え、運転者の視点を基準として前記マーカーの先に前記危険判定手段が算出した前記不注意領域に対応する場所があるように前記マーカーを表示することを特徴とする請求項6に記載の運転支援装置。
- 前記出力手段は、前記マーカーを表示するに際し、前記危険判定手段が算出した、前記視線分布と前記理想視線確率分布との間の差に応じて前記マーカーの視覚的特徴を変えて前記ウィンドウシールドディスプレイに前記マーカーを表示することを特徴とする請求項7に記載の運転支援装置。
- 前記出力手段は、スピーカーを備え、運転者に対して前記不注意領域の存在方向から警告音が聞こえるように前記スピーカーに警告音を出力させることを特徴とする請求項6〜請求項8の何れかに記載の運転支援装置。
- 前記出力手段は、前記警告音を出力するに際し、前記危険判定手段が算出した、前記視線分布と前記理想視線確率分布との間の差に応じて前記警告音の聴覚的特徴を変えて前記スピーカーに前記警告音を出力させることを特徴とする請求項9に記載の運転支援装置。
- 前記出力手段は、スピーカーを備え、前記不注意領域の場所を運転者に認識させるための音声を前記スピーカーに出力させることを特徴とする請求項6〜請求項8の何れかに記載の運転支援装置。
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