JP2006143137A - 視覚認識支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 走行に必要な明るさを保ちつつ、運転者の視認性を向上させること。
【解決手段】 ヘッドライト以外の別の光源であるＬＥＤライトの発する光を利用してノイズ光を発生させる。その場合、光源の輝度、色彩の内少なくとも一方を変化させて区別する。また、視線検出手段が検出した方向にノイズ発生場所を決めるようにさせる照射方向制御手段を設ける。これにより走行に必要な照度を保ちつつ運転者の視認性を向上させることが出来る。
【選択図】 図３

Description

本発明は、視覚認識支援装置に関するものである。

従来、歩行者に眩しさを与えることなく、運転者から視認できるようにすることを目的とした前照灯制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示されている前照灯制御装置によれば、可視光線を車体前方へ向けて照射する第１前照灯と、紫外線を車体前方へ向けて照射する第２前照灯とを備える。この第２前照灯からの紫外線は、前方歩行者の衣服に反応して前方歩行者を浮き上がらせる。そのため、運転者は、前方歩行者を視認することができるようになり、また、前方歩行者は、紫外線を受けても眩しさを感じることがない。
特開２０００−２０３３３５号公報

上述した、従来の前照灯制御装置は、衣服の反射する紫外線を利用するため、その反射度合いは、衣服の色に大きく影響する。従って、運転者は、反射度合いが低くなる色の衣服を着用した歩行者を視認することが難くなる。また、犬や猫等の小動物から反射される紫外線の反射度合いは、衣服を着用した歩行者に比べて低いため、運転者は、小動物等を視認することが難しくなる。

このように、従来の前照灯制御装置は、運転者の視認性を向上させることができない場合がある。これに対して、確率共振（ＳＲ、Stochastic Resonance）を利用して、運転者の視認性を向上させる提案がある。確率共振（ＳＲ）とは、感覚神経細胞におけるノイズ印加が閾値以下の入力信号の検出力を高めるという現象をいい、人の生体機能（例えば、知覚、調節、行為等のマクロな機能）がこの確率共振（ＳＲ）によって向上するというものである。

ここで、確率共振（ＳＲ）について詳細に説明する。図５（ａ）は、感覚神経細胞を非線型系システムとして模式的に示したものであるが、感覚神経細胞は、図５（ｂ）に示すように、一般に閾値型の入出力特性を有するため、閾値以下の微小な入力信号は検出できない。しかしながら、ランダムな広帯域ノイズを入力信号と同時に印加すると、閾値以下の微弱な入力信号を検出するようになる。

なお、ランダムな広帯域ノイズの強度は、図５（ｃ）に示す「信号雑音比−ノイズ強度」曲線から明らかなように、ノイズ強度が小さ過ぎたり、あるいは、入力信号の強弱とは無関係に閾値を超えるほど大き過ぎたりした場合、出力信号の信号雑音比を低下させることが知られている。従って、ランダムな広帯域ノイズには、出力信号の信号雑音比を最大化する最適ノイズ強度が存在する。

この確率共振（ＳＲ）を利用して、運転者の視認性を向上させる具体的な方法としては、例えば、前照灯（ヘッドライト）の発する光を利用して視覚的なノイズ（ノイズ光）を運転者に与える方法が考えられる。しかしながら、ヘッドライトの発する光を利用する場合、ノイズ光の照射範囲は、ヘッドライトの照射範囲内に限定されてしまう。また、上述したように、ランダムな広帯域ノイズには最適ノイズ強度が存在するため、この最適ノイズ強度にノイズ光の強度（明るさ）を合わせることになるが、このノイズ光の強度（明るさ）は、トンネル内や夜間等の走行において十分な明るさであるとは限らない。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、走行に必要な明るさを保ちつつ、運転者の視認性を向上させることができる視覚認識支援装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の視覚認識支援装置は、視覚的なノイズを視認することができるノイズ強度の閾値に基づいて設定された最適ノイズ強度の視覚的なノイズを生成し、その生成した視覚的なノイズを車両の進行方向に発生する視覚認識支援装置であって、車両のヘッドライトと異なる光源と、光源の発する光を利用して、視覚的なノイズを発生するノイズ発生手段と、を備えることを特徴とする。

このように、ヘッドライト以外の別の光源の発する光を利用して視覚的なノイズ（ノイズ光）を発生することで、トンネル内や夜間等の走行に必要な明るさを確保するとともに、ノイズ光の照射範囲をヘッドライトの照射範囲に限定しないようにすることができる。その結果、走行に必要な明るさを保ちつつ、運転者の視認性を向上させることができるようになる。

なお、請求項２に記載のように、光源は、ＬＥＤによって構成されるＬＥＤライトであることが好ましい。周知のように、ＬＥＤ(light-emitting diode)は、消費電力が低いとともに、応答性に優れた特徴をもつ。従って、ノイズ光を発生する際の消費電力を低く抑えることができるとともに、ノイズ光の発生開始時や停止時における応答性を良くすることができる。

請求項３に記載の視覚認識支援装置は、光源の発する光の輝度、及び色彩の少なくとも一方を変化させることで、視覚的なノイズを生成するノイズ生成手段を備え、ノイズ発生手段は、ノイズ生成手段の生成した視覚的なノイズを発生することを特徴とする。これにより、光の輝度や色彩の変化によるノイズ光を生成することができる。

請求項４に記載の視覚認識支援装置は、車両の乗員の視線方向を検出する視線方向検出手段と、視線方向検出手段の検出した視線方向に視覚的なノイズを発生すべきノイズ発生場所を決定するノイズ発生場所決定手段と、ノイズ発生場所決定手段の決定したノイズ発生場所に視覚的なノイズを発生するように、光源の発する光の照射方向を制御する照射方向制御手段と、を備えることを特徴とする。これにより、乗員の視線方向に常時ノイズ光を発生させることができる。

以下、本発明の視覚認識支援装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１に、本実施形態における視覚認識支援装置の全体構成のブロック図を示す。同図に示すように、視覚認識支援装置は、視線方向検出装置１００、ノイズ発生装置２００、ＬＥＤライト制御装置３００によって構成される。

本実施形態の視覚認識支援装置は、上述した確率共振（ＳＲ、Stochastic Resonance）の研究成果（人の脳における確率共振現象の実験的検証、日高等、生体・生理シンポジウム論文集Ｖｏｌ．１５ｔｈ、Ｐ．２６１〜２６４）に着目してなされたものである。

本実施形態の視覚認識支援装置では、上述した最適ノイズ強度の視覚的なノイズを生成し、その生成した視覚的なノイズを車両の乗員（以下、運転者を対象とする）の視線方向に発生するものであり、図３に示すヘッドライトとは異なる光源であるＬＥＤライトの発する光を利用して、視覚的なノイズ（ノイズ光）を発生する。

ＬＥＤ(light-emitting diode)は、周知のように、消費電力が低いとともに、応答性に優れた特徴をもつ。従って、ＬＥＤライトを採用することで、ノイズ光を発生する際の消費電力を低く抑えることができるとともに、ノイズ光の発生開始時や停止時における応答性を良くすることができる。

なお、ＬＥＤライトは、同図に示すように、既存のヘッドライトに追加した２灯式であってもよいし、あるいは、ＬＥＤを採用したＬＥＤヘッドライトの場合には、その一部のＬＥＤをノイズ光の発生に利用するようにしてもよい。また、ＬＥＤライトは、ＬＥＤライト制御装置３００によって、その照射方向を変更することができるように構成されている。

図１に示す視線方向検出装置１００は、運転者の視線方向を検出するために用いられるもので、周知の装置を採用することができる。例えば、特開２００３−８０９６９号公報に開示されているＣＣＤカメラ、赤外線照射器、画像処理ユニット、及び電子制御ユニット等からなる視線方向検出手段と同様な構成を採用することができる。

この視線方向検出装置１００では、上記特開２００３−８０９６９号公報に開示されているように、画像処理ユニットにおいて、運転者が車両前方方向を向いたときの２次元の車両固定投影面座標系における水平方向及び垂直方向の角度からなる視線方向データＥ（θｕ、θｖ）を求める。電子制御ユニットでは、この視線方向データＥ（θｕ、θｖ）に基づいて、車両前方に仮想的に設けた車両固定投影平面における運転者の視線方向の座標位置を示す視線位置データＰ（Ｕ、Ｖ）を求め、この視線位置データＰ（Ｕ、Ｖ）をノイズ発生装置２００へ常時出力する。

ノイズ発生装置２００は、図２に示すように、ノイズ発生場所決定部２１０、ノイズ強度記憶部２２０、最適ノイズ強度設定部２３０、ノイズ生成部２４０、及びノイズ出力部２５０によって構成される。

ノイズ発生場所決定部２１０は、視線方向検出装置１００から出力される視線位置データＰ（Ｕ、Ｖ）を運転者の中心視野の中心位置として特定するとともに、この中心視野の中心位置に基づいて、上述した車両固定投影平面における周辺視野の領域を把握する。
そして、ノイズ発生場所決定部２１０は、運転者の中心視野を含む周辺視野の領域をノイズ発生場所として決定する。

ノイズ強度記憶部２２０は、運転者が視覚を介して知覚することのできる視覚的なノイズのノイズ強度の周波数分布が一様であるランダムノイズや、視覚的なノイズのノイズ強度が周波数の上昇に対して反比例する１／ｆノイズ等の種類の異なるノイズのノイズ強度の閾値を記憶するものである。

上述したように、確率共振（ＳＲ）を引き起こすために用いる視覚的なノイズは、ランダムな広帯域ノイズ（すなわち、特定の周波数帯域で強い強度を示すことのないノイズ）でなければならない。従って、例えば、ノイズ強度の周波数分布が一様であるランダムノイズや、ノイズ強度が周波数の上昇に対して反比例する１／ｆノイズ等を用いることで、確率共振（ＳＲ）を引き起こすことができるようになる。そのために、ノイズ強度記憶部２２０では、運転者における各種ノイズのノイズ強度の閾値を記憶する。

なお、ノイズ強度の閾値は、ノイズ出力部２５０から出力する視覚的なノイズの強度を徐々に高めていったときに、運転者がそのノイズを最初に視認したタイミングでのノイズの強度を示すものである。

最適ノイズ強度設定部２３０は、ランダムノイズのノイズ強度の閾値に対して所定割合のノイズ強度をランダムノイズの最適強度として設定し、ランダムノイズのノイズ強度の閾値に対して所定割合のノイズ強度を１／ｆノイズの最適強度として設定するものである。

ノイズ生成部２４０は、最適ノイズ強度設定部２３０の設定した最適強度に基づいてノイズ光を出力するための制御信号を生成し、この生成した制御信号をノイズ出力部２５０へ送信する。

この制御信号は、ＬＥＤライトの発する光の輝度や色彩を変化させる制御信号である。例えば、輝度については、ＬＥＤライトの発する光の輝度をランダムに変化させるための制御信号であり、色彩については、ＬＥＤライトの発する光の色そのものをランダムに変化させるための制御信号である。

ノイズ出力部２５０は、ノイズ光を出力するものであり、ノイズ生成部２４０からの制御信号に応じてＬＥＤライトの発する光を変化させる。これにより、光の輝度や色彩の変化したノイズ光が出力される。

ＬＥＤライト制御装置３００は、ノイズ発生装置２００において決定されるノイズ発生場所の情報を取得し、このノイズ発生場所にＬＥＤライトの発する光が照射されるように、ＬＥＤライトの照射方向を制御（調整）する。これにより、運転者の視線方向に常時ノイズ光を発生させることができる。

次に、本実施形態の視覚認識支援装置によるノイズ発生処理について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。先ず、視覚認識支援装置が起動すると、ステップ（以下、Ｓと記す）１０では、運転者の視線方向を検出する。

Ｓ２０では、Ｓ１０にて検出した運転者の視線方向に基づいてノイズ発生場所を決定する。Ｓ３０では、Ｓ２０にて決定したノイズ発生場所にＬＥＤライトの発する光が照射されるように、ＬＥＤライトの照射方向を調整する。

Ｓ４０では、最適ノイズ強度設定部２３０の設定する最適強度のノイズ光を出力するための制御信号を生成する。Ｓ５０では、Ｓ４０で生成した制御信号に応じて、ＬＥＤライトの発する光を変化させる。以後、Ｓ１０〜Ｓ５０を繰り返し行う。

このように、本実施形態の視覚認識支援装置では、ヘッドライト以外の別の光源であるＬＥＤライトの発する光を利用してノイズ光を発生させる。これにより、トンネル内や夜間等の走行に必要な明るさを確保するとともに、ノイズ光の照射範囲をヘッドライトの照射範囲に限定しないようにすることができる。その結果、走行に必要な明るさを保ちつつ、運転者の視認性を向上させることができるようになる。

本実施形態に係わる、視覚認識支援装置の全体構成を示すブロック図である。 ノイズ発生装置２００の内部構成を示すブロック図である。 ノイズ光を発生するＬＥＤライトの搭載例を示すイメージ図である。 ノイズ発生処理の流れを示すフローチャートである。 （ａ）は、感覚神経細胞を非線型系システムとして模式的に示した図であり、（ｂ）は、閾値型の入出力特性を示した図であり、（ｃ）は、「信号雑音比−ノイズ強度」曲線を示した図である。

符号の説明

１００ 視線方向検出装置
２００ ノイズ発生装置
３００ ＬＥＤライト制御装置

Claims (4)

1. 視覚的なノイズを視認することができるノイズ強度の閾値に基づいて設定された最適ノイズ強度の視覚的なノイズを生成し、その生成した視覚的なノイズを車両の進行方向に発生する視覚認識支援装置であって、
   前記車両のヘッドライトと異なる光源と、
   前記光源の発する光を利用して、前記視覚的なノイズを発生するノイズ発生手段と、を備えることを特徴とする視覚認識支援装置。
2. 前記光源は、ＬＥＤによって構成されるＬＥＤライトであることを特徴とする請求項１記載の視覚認識支援装置。
3. 前記光源の発する光の輝度、及び色彩の少なくとも一方を変化させることで、前記視覚的なノイズを生成するノイズ生成手段を備え、
   前記ノイズ発生手段は、前記ノイズ生成手段の生成した視覚的なノイズを発生することを特徴とする請求項１又は２記載の視覚認識支援装置。
4. 前記車両の乗員の視線方向を検出する視線方向検出手段と、
   前記視線方向検出手段の検出した視線方向に前記視覚的なノイズを発生すべきノイズ発生場所を決定するノイズ発生場所決定手段と、
   前記ノイズ発生場所決定手段の決定したノイズ発生場所に前記視覚的なノイズを発生するように、前記光源の発する光の照射方向を制御する照射方向制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の視覚認識支援装置。

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