JP7403783B2

JP7403783B2 - 視覚障がい者用行動支援装置

Info

Publication number: JP7403783B2
Application number: JP2018048044A
Authority: JP
Inventors: 猛中村; 真和篠原
Original assignee: Raise Flag
Current assignee: Raise Flag
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2023-12-25
Anticipated expiration: 2038-03-15
Also published as: JP2019159193A

Description

本発明は、視覚障がい者用行動支援装置に関する。

視覚情報を補助することにより視覚障がい者の行動を支援する装置として、例えば、特許文献１に開示された支援システムが知られている。この支援システムは、胴体に配置される第１の方位センサと、頭部に配置される第２の方位センサおよび動き検出器とを備えており、第１の方位センサおよび第２の方位センサの検出情報と、動き検出器の検出情報とを比較することにより、実際に動いている物体を特定することができる。

特表２０１０－５００６８１号公報

ところで、視覚障がい者の歩行等の行動時においては、車両等の移動する物体だけでなく、階段や段差のような静止している物体であっても危険な状況が存在するため、このような情報を使用者が正確に認識できることが従来から必要とされていた。

そこで、本発明は、視覚障がい者に対して、行動に必要な情報を精度良く伝達することができる視覚障がい者用行動支援装置の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、使用者に装着される本体と、使用者の前方側の距離画像を撮像するように前記本体に支持された距離画像撮像部と、前記距離画像に含まれる障害物の距離情報を演算する演算部と、前記距離情報を音または振動により使用者に伝達する出力部とを備え、前記演算部は、前記距離画像の領域を中央部と周辺部とに分割し、前記周辺部に含まれる障害物の距離情報である周辺距離情報を、段階的に変化する情報として演算する一方、前記中央部に含まれる障害物の距離情報である中央距離情報を、前記周辺距離情報よりも多段階あるいは連続的に変化する情報として演算する視覚障がい者用行動支援装置により達成される。

この視覚障がい者用行動支援装置において、前記出力部は、前記周辺距離情報を使用者に伝達する周辺情報出力部と、前記中央距離情報を使用者に伝達する中央情報出力部とを備えることが好ましく、前記周辺情報出力部および中央情報出力部は、使用者に対して互いに異なる位置から出力するように前記本体に固定されることが好ましい。

前記本体は、使用者の顔に装着される眼鏡状に形成されていることが好ましい。

また、前記距離画像に含まれる障害物の色画像を撮像する色画像撮像部を更に備えることが好ましい。

また、前記中央部に相当する空間に存在する障害物の距離を超音波により検出する超音波検出部を更に備えることが好ましい。

本発明によれば、視覚障がい者に対して、行動に必要な情報を精度良く伝達することができる視覚障がい者用行動支援装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る視覚障がい者用行動支援装置の斜視図である。図１に示す視覚障がい者用行動支援装置のブロック図である。図１に示す視覚障がい者用行動支援装置の撮像エリアの一例を示す平面図である。図３に示す撮像エリアのＡ－Ａ断面図である。図１に示す視覚障がい者用行動支援装置の動作モードの一例を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る視覚障がい者用行動支援装置の斜視図であり、図２は、そのブロック図である。図１および図２に示すように、視覚障がい者用行動支援装置１は、距離画像撮像部２０、色画像撮像部２２、超音波検出部２４、入力部３０、演算部４０および出力部５０が、本体１０に支持されて構成されている。

本体１０は、使用者の顔に装着される眼鏡状に形成されている。本体１０は、使用者に装着可能な構成であれば特に限定されないが、装着時に位置や方向がある程度特定されて、その後の位置や方向のずれが生じ難い構成であることが好ましく、眼鏡以外に、キャップ、上着、ベルト、マスク等の形態を例示することができる。

距離画像撮像部２０は、ＴＯＦ（Time of Flight）カメラであり、本体１０を使用者に装着した状態で使用者の前方側を撮像するように、本体１０のリムの前面側に支持されている。ＴＯＦカメラは、撮像エリアに赤外光を照射する光源と、マトリクス状に配置された複数画素の撮像素子とを備える公知の構成であり、撮像エリアに赤外光を照射してから反射光を受光するまでの時間を画素毎に計測することによって、距離画像を撮像する。距離画像撮像部２０は、必ずしもＴＯＦ方式に限定されるものではなく、ステレオカメラ方式やパターン照射方式など他の方式であってもよい。

色画像撮像部２２は、カラーカメラであり、本体１０のリムに距離画像撮像部２０と隣接するように支持されて、距離画像撮像部２０の撮像エリアと同じエリアの色画像（カラー画像）を撮像する。

超音波検出部２４は、超音波の反射を利用して対象物までの距離を検出する超音波センサであり、本体１０のリムにおいて、ブリッジを挟んで距離画像撮像部２０および色画像撮像部２２と反対側に設けられている。

入力部３０は、複数の押圧ボタンからなる第１の入力部３２および第２の入力部３４を備えており、本体１０のテンプルに設けられて、使用者の操作により電源のオンオフや動作モードの切り替え等を行うことができる。電源は、本体１０が顔面等と接触する位置に静電容量方式の接触センサ（図示せず）等を設けることで、装着時および取り外し時に自動的にオンオフされるように構成することもできる。

演算部４０は、ＣＰＵおよびメモリを有するマイクロプロセッサからなり、本体１０の一方のテンプルに内蔵されて、距離画像撮像部２０が取得した距離画像に含まれる障害物の距離情報、色画像撮像部２２が取得した色画像に含まれる障害物の色情報、超音波検出部２４が取得した障害物の距離情報等を演算する。本体１０の他方のテンプルには、演算部４０等を動作させるためのバッテリー４２が内蔵されている。演算部４０は、スマートフォン等の外部端末と無線通信可能に構成してもよく、外部端末の機能を利用することで、演算量を一部削減して省電力化および高速応答化を図ることができる。

出力部５０は、周辺情報出力部５１，５２と、中央情報出力部５３とを備えている。周辺情報出力部５１，５２および中央情報出力部５３は、偏心ロータの回転等により振動を発生させる振動モータや圧電振動板等からなり、使用者に装着した状態で、それぞれ右耳近傍、左耳近傍および額中央に振動を伝達できるように、本体１０の２つのテンプルおよびブリッジの内部に固定されている。

出力部５０は、更に、本体１０の各テンプルの端部にそれぞれ内蔵されたスピーカ５４，５５を備えている。スピーカ５４，５５は、例えば骨伝導スピーカであり、振動部が頭部に当接するように配置されて、使用者に音声情報等の音情報を伝達する。スピーカ５４，５５は、骨導音ではなく気導音を出力するタイプであってもよく、ヘッドホンやイヤホン等の形状にすることもできる。

次に、上記の構成を備える視覚障がい者用行動支援装置１の作動を説明する。図３は、距離画像撮像部２０の撮像エリアを示す平面図であり、図４は、図３に示す撮像エリアのＡ－Ａ断面図である。図３および図４に示すように、距離画像撮像部２０は、左右方向および上下方向に所定の画角（例えば、左右方向に約１７０度、上下方向に約９０度）を有しており、撮像エリアの距離画像を撮像する。

演算部４０は、距離画像の領域を中央部Ｃと周辺部Ｐとに分割し、中央部Ｃに含まれる障害物の距離情報である中央距離情報、および、周辺部Ｐに含まれる障害物の距離情報である周辺距離情報を、それぞれ演算する。中央部Ｃは、例えば、上下方向および左右方向にそれぞれ１０度程度の画角を有する領域であり、使用者の視線方向の領域と略一致するように設定されている。中央部Ｃおよび周辺部Ｐに含まれる障害物の有無は、公知の手法により検出することが可能であり、例えば、周囲に比べて距離情報が小さい画素が一定以上の領域に連続するか否かで判別することができる。障害物は、進行を物理的に阻害するものに限られず、凹部や落差なども障害物として検出することができる。

演算部４０は、演算した中央距離情報を、中央情報出力部５３から出力する。これにより、振動モータからなる中央情報出力部５３が振動して、使用者の額に中央距離情報を伝達することができる。本実施形態の中央距離情報は、障害物の距離情報に応じて連続的に変化する情報として演算され、距離情報の値が小さいほど振動モータの振動強さが大きくなるように設定されており、障害物までの距離の変化を使用者が連続的に知覚することができる。

超音波検出部２４の検出領域は、距離画像撮像部２０による距離画像の中央部Ｃの領域に略一致しており、演算部４０は、超音波検出部２４の検出に基づき、中央部Ｃに存在する障害物の中央距離情報を取得する。中央部Ｃに存在する障害物がガラス扉などの透明な物体の場合には、距離画像撮像部２０のみでは中央距離情報を取得できないおそれがあるため、超音波検出部２４と併用することによって、中央距離情報を確実に取得することができる。

また、演算部４０は、演算した周辺距離情報を、使用者の右側で検出した障害物については右側の周辺情報出力部５１から出力する一方、使用者の左側で検出した障害物については左側の周辺情報出力部５２から出力する。これにより、振動モータからなる周辺情報出力部５１，５２が振動して、使用者の右耳近傍または左耳近傍に、周辺距離情報を伝達することができる。周辺距離情報は、障害物の距離情報に応じて段階的に変化する情報として演算され、本実施形態においては、距離Ｄ１からＤ２までの領域、距離Ｄ２からＤ３までの境域、距離Ｄ３以下の３段階に分けて、距離情報の値が小さいほど振動モータの振動強さが段階的に大きくなるように設定されている。

このように、中央距離情報は連続的に変化する情報として演算する一方、周辺距離情報は段階的に変化する情報として演算することにより、使用者は、周囲における障害物の距離を大まかに把握することができると共に、特に気になる障害物については、その障害物が存在する方向を向くことで、詳細な距離を把握することができる。この結果、使用者に伝達する情報量を抑制しつつ、使用者が周囲の障害物の位置を的確に認識することが可能になり、歩行等の行動に必要な情報を使用者に精度良く伝達することができる。また、使用者が屈む動作をしたときの机の縁や、半分開いたドア等のように、障害物の直前に障害物が不意に現れるような状況でも、使用者がこれを中央距離情報として正確に把握することで、危険を回避することができる。更に、中央距離情報を周辺距離情報と共に利用することで、例えば、駅の自動改札機の位置や、エレベータのドアの開放部など、使用者の行動を容易にするための周辺環境情報を正確に把握することができるので、危険回避だけでなく、ＱＯＬ（生活の質）の向上を図ることもできる。

また、本実施形態においては、障害物の方向に応じて、周辺情報出力部および中央情報出力部が使用者に対して互いに異なる位置から出力するように配置されているので、使用者が障害物の位置および方向を容易に把握することができる。

使用者に伝達する中央距離情報および周辺距離情報は、距離情報の変化を使用者が容易に把握可能であればよく、振動の強さ以外に、例えば、振動間隔や振動パターン等であってもよい。また、必ずしも振動に限定されるものではなく、骨導音や気導音を伝達するスピーカ等を用いて距離情報を音（例えば、音の大きさ、高さ、言語等）により伝達することも可能である。中央距離情報は、本実施形態では連続的に変化する情報としているが、段階的に変化する周辺距離情報よりも段階数が大きい多段階に変化する情報であってもよい。中央部Ｃまたは周辺部Ｐに障害物が複数存在する場合、距離情報が最も小さい障害物のみを使用者に伝達してもよく、あるいは、距離情報が小さいものから順に複数を、タイミングを変えて使用者に伝達してもよい。

更に、演算部４０は、距離画像撮像部２０により検出した障害物に関する付加情報を、スピーカ５４，５５から伝達することにより、使用者が周囲の状況をより的確に把握することができる。例えば、数種類の電子音等を用いて、障害物の高さに関する情報を使用者に伝達することができる。この電子音は、距離情報が小さいほど大きくなるように設定してもよく、例えば、距離情報が小さいものから２つ程度を通知することができる。

また、中央部Ｃの障害物の距離情報が所定値（例えば、１００ｃｍ）以下になった場合には、中央情報出力部５３からの情報伝達に加えて、スピーカ５４，５５から電子音等による警告音を伝達してもよい。上記の所定値は複数（例えば、１００ｃｍおよび５０ｃｍ）設定してもよく、距離情報が小さくなるにつれて警告音を変化させることで、障害物の衝突に対する注意喚起をより確実に行うことができる。

演算部４０は、距離画像撮像部２０が撮像した距離画像を処理することにより、距離情報が急激に変化する落差や、距離情報が段階的に変化する階段等を判別することができ、この情報をスピーカ５４，５５から音声情報等として使用者に伝達することができる。例えば、障害物が落差の場合には、周辺情報出力部５１，５２の振動または中央情報出力部５３の振動に加えて、スピーカ５４，５５から落差の存在と距離および方向等を、音声情報（例えば、「落差、１２０（ｃｍ）左１１時」）により出力する。この音声情報の出力は、落差が存在しなくなるまで繰り返すことが好ましい。障害物が階段の場合には、階段の種類、方向、距離等を、音声情報（例えば、「階段上り、前方、１５０（ｃｍ）」により出力する。

また、演算部４０は、距離画像撮像部２０が撮像した距離画像に含まれる障害物の色を、色画像撮像部２２が撮像した色画像により判別し、障害物の方向や大きさ等と共に、スピーカ５４，５５から音声情報（例えば、「赤、左１０時、高さ５０（ｃｍ）」、「緑、右２時、高さ８０（ｃｍ）」等として使用者に伝達することができる。使用者は、障害物の存在や方向だけでなく、障害物の大きさや色に関する情報が得られるため、障害物の判別が容易になり、周辺環境をより的確に把握することができる。演算部４０のメモリには、色、大きさ、形状等から特定可能な障害物の名称（例えば、机、ドア、グラス等）を辞書画像として格納してもよく、距離画像撮像部２０および色画像撮像部２２が撮像した距離画像および色画像を、演算部４０が辞書画像と照合して障害物を特定し、スピーカ５４，５５から障害物の名称を音声により出力することもできる。

上記の各実施形態において、スピーカ５４，５５から出力する音声情報は、第２入力部３４の操作によって、直近のものを再度出力することが可能であり、使用者が聞き漏らした場合でも再確認を容易に行うことができる。スピーカ５４，５５からは、これらの情報の他、バッテリー４２の残量通知等を行うこともできる。音声情報が不要な場合には、第１の入力部３２のボタンを上下から摘むように同時に押圧することで、スピーカ５４，５５からの出力を一時的に停止することができ、この間は、周辺情報出力部５１，５２および中央情報出力部５３からの出力のみとすることができる。第２入力部３４は、視覚障がい者用行動支援装置１の使用方法や問い合わせ先等を、スピーカ５４，５５から音声で出力するボタンも備えており、ボタンの押圧回数に応じて異なる情報を出力する。

本実施形態の視覚障がい者用行動支援装置１は、第２の入力部３４の操作により動作モードを切り替えて、距離画像撮像部２０の距離画像の中央部Ｃのみを利用した検出を行うことができる。例えば、図５（ａ）に示すように、中央部Ｃによって丸い物体を検出している状態で動作モードを切り替えた場合、図５（ｂ）に示すように物体からの距離が遠くなるか、あるいは、図５（ｃ）に示すように物体からの距離が近くなると、それに応じて、中央情報出力部５３からの振動や、スピーカ５４，５５からの音の周波数または音量が変化すると共に、検出した物体の色情報がスピーカ５４，５５から伝達される。これにより、例えば、テーブルの上に置かれている皿やグラス等を、使用者が正確に把握することが可能になる。

１視覚障がい者用行動支援装置
１０本体
２０距離画像撮像部
２２色画像撮像部
２４超音波検出部
３０入力部
４０演算部
５０出力部
５１，５２周辺情報出力部
５３中央情報出力部
５４，５５スピーカ

Claims

使用者に装着される本体と、
使用者の前方側の距離画像を撮像するように前記本体に支持された距離画像撮像部と、
前記距離画像に含まれる障害物の距離情報を演算する演算部と、
前記距離情報を音または振動により使用者に伝達する出力部とを備え、
前記演算部は、前記距離画像の領域を中央部と周辺部とに分割し、前記周辺部に含まれる障害物の距離情報である周辺距離情報を、段階的に変化する情報として演算する一方、前記中央部に含まれる障害物の距離情報である中央距離情報を、前記周辺距離情報よりも多段階あるいは連続的に変化する情報として演算する視覚障がい者用行動支援装置。
前記出力部は、前記周辺距離情報を使用者に伝達する周辺情報出力部と、前記中央距離情報を使用者に伝達する中央情報出力部とを備えており、
前記周辺情報出力部および中央情報出力部は、使用者に対して互いに異なる位置から出力するように前記本体に固定される請求項１に記載の視覚障がい者用行動支援装置。
前記本体は、使用者の顔に装着される眼鏡状に形成されている請求項１または２に記載の視覚障がい者用行動支援装置。
前記距離画像に含まれる障害物の色画像を撮像する色画像撮像部を更に備える請求項１から３のいずれかに記載の視覚障がい者用行動支援装置。
前記中央部に相当する空間に存在する障害物の距離を超音波により検出する超音波検出部を更に備える請求項１から４のいずれかに記載の視覚障がい者用行動支援装置。