JP2006163616A - Traffic signal controlling system, traffic signal controlling method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交通信号機を制御するための交通信号機制御装置、交通信号機制御方法、及び、プログラムに関する。 The present invention relates to a traffic signal control device, a traffic signal control method, and a program for controlling a traffic signal.
従来、道路には、横断者が道路を横断するための横断歩道及び交通信号機が設けられている。交通信号機の切換は所定の周期で自動的に行われている。しかしながら、高齢者や子供は比較的歩く速度が遅いため、横断歩道を渡りきらないうちに交通信号機が青信号から赤信号に切り換わってしまうことがあった。
歩行者のペースで横断歩道を渡ることを可能とする交通信号機としては、押しボタン付きの交通信号機が存在する。押しボタン付きの交通信号機では、交通信号機に付属した「押しボタン」を押すことによって、交通信号機の切換タイミングを制御したり、音を鳴らすことができる。
Traditionally, roads are provided with pedestrian crossings and traffic lights for crossers to cross the road. The traffic signal is automatically switched at a predetermined cycle. However, because elderly people and children walk relatively slowly, traffic signals sometimes switched from green light to red light before crossing the pedestrian crossing.
There is a traffic signal with a push button as a traffic signal that enables a pedestrian to cross a pedestrian crossing. In a traffic signal with a push button, the switching timing of the traffic signal can be controlled or a sound can be produced by pressing a “push button” attached to the traffic signal.
しかしながら、通行人にとっては、押しボタンを押さなければならないという煩わしさがあった。また、特に、視覚不自由者にとっては、押しボタンを手探りで探さなければならないという不便さがあった。
また、センサによって被検知体が横断者か否かを認識することにより、交通信号機を制御するということも検討されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の横断者検出方法においては、超音波を一定領域内に向けて送信することにより一定領域内を通過する被検知体の移動速度を判定し、移動速度が基準速度以下であれば被検知体を横断者として認識する。
In addition, it has been studied to control a traffic signal by recognizing whether or not the detected object is a crossing person using a sensor (see, for example, Patent Document 1). In the crossing person detection method described in
しかし、移動速度のみで横断者を認識する方法では、渋滞中の自動車や、犬、猫などの動物も横断者として認識されてしまう。また、自転車に乗っている人が交通信号機付近で停止した場合に、自転車の速度によっては自転車が自動車と認識されてしまう可能性がある。このように、移動速度に基づいた認識では、被検知体が横断者か否かを正確に判別することができない。さらに、横断者が子供か大人か等の属性を判別することもできないため、横断者の属性に応じた制御を行うこともできない。
本発明は、従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであり、交通信号機付近における被検知体に関する情報を正確に認識して交通信号機を制御することが可能な交通信号機制御装置、交通信号機制御方法、及び、プログラムを提供することを目的とする。
However, in the method of recognizing a crosser only by the moving speed, a car in a traffic jam or an animal such as a dog or a cat is also recognized as a crosser. In addition, when a person riding a bicycle stops near a traffic signal, the bicycle may be recognized as a car depending on the speed of the bicycle. As described above, the recognition based on the moving speed cannot accurately determine whether or not the detected object is a crossing person. Furthermore, since it is impossible to determine whether the traverser is a child or an adult, it is impossible to perform control according to the traverser's attribute.
The present invention has been made paying attention to an unsolved problem of the prior art, and is a traffic signal control capable of accurately controlling information on a detected object in the vicinity of a traffic signal and controlling a traffic signal. An object is to provide a device, a traffic signal control method, and a program.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、交通信号機付近の所定エリア内に存在する被検知体の動作に応じて信号を出力するセンサと、前記センサから出力される信号に基づいて生成された被検知体の動作パターンモデルを記憶する動作パターンモデル記憶手段と、前記センサから出力される信号と、前記動作パターンモデル記憶手段に記憶されている動作パターンモデルとに基づいて、前記被検知体に関する情報を認識する被検知体認識手段と、前記被検知体認識手段による認識結果に基づいて前記交通信号機を制御する交通信号機制御手段とを備えることを特徴とする交通信号機制御装置を提供する。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
この構成によれば、交通信号機制御装置は、動作パターンモデルに基づいて被検知体に関する情報を認識するため、正確に認識を行うことができ、正確な認識結果に基づいて交通信号機を制御することが可能となる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の交通信号機制御装置において、前記被検知体認識手段により認識される被検知体に関する情報には、被検知体の属性と、被検知体の動作内容との少なくとも1が含まれることを特徴とする。
According to this configuration, since the traffic signal control device recognizes information about the detected object based on the motion pattern model, the traffic signal control device can accurately recognize and control the traffic signal based on the accurate recognition result. Is possible.
The invention according to
この構成によれば、被検知体に関する情報には、被検知体の属性と、被検知体の動作内容との少なくとも1が含まれるため、例えば、被検知体が大人なのか子供なのか、または、被検知体が横断歩道を渡ろうとしているのか、所定エリアを通過しようとしているのか、等を正確に認識することができ、このような認識結果に応じて交通信号機をきめ細かに制御することが可能となる。 According to this configuration, since the information about the detected object includes at least one of the attribute of the detected object and the operation content of the detected object, for example, whether the detected object is an adult or a child, It is possible to accurately recognize whether the detected object is about to cross a pedestrian crossing or whether it is about to pass through a predetermined area. It becomes possible.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の交通信号機制御装置において、前記交通信号機制御手段は、前記被検知体認識手段によって前記被検知体が横断者であると認識された場合に、前記交通信号機を制御することを特徴とする。
この構成によれば、被検知体が単なる通行者や動物であると認識された場合には交通信号機を制御せずに、横断者のみに限定した交通信号機の制御を行うことが可能となる。
According to a third aspect of the present invention, in the traffic signal control device according to the first or second aspect, the traffic signal control means has recognized that the detected object is a crossing person by the detected object recognition means. In this case, the traffic signal is controlled.
According to this configuration, when it is recognized that the detected object is merely a passerby or an animal, it is possible to control the traffic signal only for the crossing person without controlling the traffic signal.
請求項4に記載の発明は、請求項1から3の何れか1項に記載の交通信号機制御装置において、前記交通信号機制御手段は、前記交通信号機の切換タイミングの制御と、音の出力制御と、の少なくとも一方の制御を行うことを特徴とする。
この構成によれば、交通信号機制御装置は、前記交通信号機の切換タイミングの制御と、音の出力制御と、の少なくとも一方の制御を行うため、被検知者に合わせて交通信号機の制御方法を選択することができ、被検知者が安全に道路を横断できるようにすることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the traffic signal control device according to any one of the first to third aspects, the traffic signal control means includes control of switching timing of the traffic signal, output control of sound, It is characterized in that at least one of the control is performed.
According to this configuration, the traffic signal control device selects at least one of the traffic signal switching timing control and the sound output control, and selects a traffic signal control method according to the person to be detected. And the detected person can safely cross the road.
請求項5に記載の発明は、請求項1から4の何れか1項に記載の交通信号機制御装置において、前記交通信号機制御手段は、前記被検知体認識手段によって前記被検知体の属性が、子供と、視覚不自由者と、車椅子に乗っている人と、の少なくとも1であると認識された場合に、前記交通信号機の点灯状態が横断禁止を表す状態に切り換わるタイミングを遅延させることを特徴とする。
この構成によれば、子供と、視覚不自由者と、車椅子に乗っている人とは、安心してゆっくりと道路を横断することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the traffic signal control apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the traffic signal control means has an attribute of the detected object by the detected object recognition means. Delaying the timing at which the lighting state of the traffic signal is switched to a state indicating prohibition of crossing when recognized as at least one of a child, a visually impaired person, and a person in a wheelchair. Features.
According to this configuration, a child, a visually impaired person, and a person on a wheelchair can cross the road slowly and safely.
請求項6に記載の発明は、請求項1から5の何れか1項に記載の交通信号機制御装置において、前記交通信号機制御手段は、前記被検知体認識手段によって前記被検知体の地面からの高さが所定値以下であると認識された場合に、前記交通信号機の点灯状態が横断禁止を表す状態に切り換わるタイミングを遅延させることを特徴とする。
この構成によれば、地面からの高さが所定値以下の被検知体は、安心してゆっくりと道路を横断することができる。
The invention according to
According to this configuration, the detected object whose height from the ground is a predetermined value or less can cross the road slowly and safely.
請求項7に記載の発明は、請求項1から6の何れか1項に記載の交通信号機制御装置において、前記交通信号機制御手段は、前記被検知体認識手段によって前記被検知体の属性が視覚不自由者であると認識された場合には、前記交通信号機から所定のタイミングで音を出力する制御を行うことを特徴とする。
この構成によれば、視覚不自由者は、所定エリア内に進入するだけで、特別な操作を行うことなく交通信号機の点灯状態を音で認識することができる。
The invention according to
According to this configuration, the visually handicapped person can recognize the lighting state of the traffic signal by sound without performing a special operation only by entering the predetermined area.
請求項8に記載の発明は、請求項1から7の何れか1項に記載の交通信号機制御装置において、前記被検知体認識手段は、前記被検知体の移動方向を認識し、前記交通信号機制御手段は、前記被検知体認識手段により認識された移動方向に存在する交通信号機を制御することを特徴とする。
この構成によれば、被検知者が横断しようと接近している道路近傍の交通信号機を制御することができる。
The invention according to
According to this configuration, it is possible to control the traffic signal in the vicinity of the road that the person to be detected is approaching to cross.
請求項9に記載の発明は、請求項1から8の何れか1項に記載の交通信号機制御装置において、前記動作パターンモデル記憶手段は、大人と、子供と、視覚不自由者と、車椅子に乗っている人と、動物と、自動車と、環境要因と、のうち少なくとも1の動作パターンモデルを記憶することを特徴とする。
この構成によれば、多くの種類の動作パターンモデルを記憶しておき、被検知体の認識を行うことによって、誤認識率を低下させることができ、正確に被検知者に関する情報を認識することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the traffic signal control apparatus according to any one of the first to eighth aspects, the motion pattern model storage means is provided for an adult, a child, a visually impaired person, and a wheelchair. It is characterized in that at least one operation pattern model is stored among a rider, an animal, a car, and environmental factors.
According to this configuration, by storing many types of motion pattern models and recognizing the detected object, the misrecognition rate can be reduced, and information on the detected person can be accurately recognized. Can do.
請求項10に記載の発明は、交通信号機付近の所定エリア内に存在する被検知体の動作パターンをモデル化した動作パターンモデルを記憶する動作パターンモデル記憶ステップと、前記所定エリア内に存在する被検知体を検知したセンサから出力される信号と、前記動作パターンモデル記憶ステップにおいて記憶された動作パターンモデルとに基づいて、前記被検知体に関する情報を認識する被検知体認識ステップと、前記被検知体認識ステップにおける認識結果に基づいて前記交通信号機を制御する交通信号機制御ステップとを有することを特徴とする交通信号機制御方法を提供する。
この方法によれば、動作パターンモデルに基づいて被検知体に関する情報を認識するため、正確に認識することができ、正確な認識結果に基づいて交通信号機を制御することが可能となる。
According to the tenth aspect of the present invention, there is provided an operation pattern model storing step for storing an operation pattern model obtained by modeling an operation pattern of a detected object existing in a predetermined area near a traffic signal, and an object existing in the predetermined area. A detected object recognition step for recognizing information on the detected object based on a signal output from a sensor that has detected a detected object and the operation pattern model stored in the operation pattern model storage step; and the detected object And a traffic signal control step of controlling the traffic signal based on a recognition result in the body recognition step.
According to this method, since the information about the detected object is recognized based on the motion pattern model, it can be recognized accurately, and the traffic signal can be controlled based on the accurate recognition result.
請求項11に記載の発明は、コンピュータに、交通信号機付近の所定エリア内に存在する被検知体の動作パターンをモデル化した動作パターンモデルを記憶する動作パターンモデル記憶ステップと、前記所定エリア内に存在する被検知体を検知したセンサから出力される信号と、前記動作パターンモデル記憶ステップにおいて記憶された動作パターンモデルとに基づいて、前記被検知体に関する情報を認識する被検知体認識ステップと、前記被検知体認識ステップにおける認識結果に基づいて前記交通信号機を制御する交通信号機制御ステップとを実行させるためのプログラムを提供する。
このプログラムによる効果は、請求項10に記載の発明の効果と同様である。
According to an eleventh aspect of the present invention, an operation pattern model storing step of storing an operation pattern model obtained by modeling an operation pattern of a detected object existing in a predetermined area near a traffic signal in a computer, and the predetermined area A detected object recognition step for recognizing information about the detected object based on a signal output from a sensor that detects an existing detected object and the operation pattern model stored in the operation pattern model storage step; There is provided a program for executing a traffic signal control step for controlling the traffic signal based on a recognition result in the detected object recognition step.
The effect of this program is the same as the effect of the invention described in
本発明によれば、交通信号機制御装置は、動作パターンモデルに基づいて被検知体に関する情報を認識するため、認識を正確に行うことができ、正確な認識結果に基づいて交通信号機を制御することが可能となる。 According to the present invention, since the traffic signal control device recognizes information about the detected object based on the motion pattern model, the traffic signal control device can accurately perform the recognition and control the traffic signal based on the accurate recognition result. Is possible.
以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態について説明する。図1には、本発明の実施の形態に係る交通信号機制御装置10のハードウェア構成を示す。同図に示すように、交通信号機制御装置10は、焦電センサ101と、フレネルレンズ102と、A/D変換器103と、記憶装置104と、プロセッサ105と、を含んで構成される。
この交通信号機制御装置10は、図2に示す交通信号機20付近の所定のエリア30内に、人間40、自動車50、動物60等の被検知体が進入したことを検知するために用いられる。交通信号機制御装置10は、交通信号機20又は交通信号機20の付近に設置され、交通信号機20に制御信号を出力可能に接続される。図2においては、交通信号機制御装置10は、交通信号機20の信号柱21に設置されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a hardware configuration of a traffic
The traffic
焦電センサ101は、焦電効果を利用して被検知体(人間40、動物60、自動車50等)から放出される赤外線を検知し、被検知体の動作パターンに応じた信号を出力する。フレネルレンズ102は、焦電センサ101により赤外線が感知されるエリア30を拡大するためのプラスチックレンズである。なお、フレネルレンズ102をミラーで置き換えることも可能である。A/D変換器103は、焦電センサ101から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
The pyroelectric sensor 101 detects infrared rays emitted from the detection target (human 40,
プロセッサ105は、CPU及びメモリを含んで構成されており、交通信号機制御装置10全体を制御する。メモリには各種ソフトウェアが記憶されている。各種ソフトウェアの中には、本発明に特徴的なプログラムとして、焦電センサ101から出力される信号を解析するためのプログラムと、被検知体に関する情報を認識するためのプログラムとが含まれている。プロセッサ105は、これらのプログラムを実行することにより交通信号機制御装置10の各種機能を実現させる。
The
記憶装置104は、データを記憶するための記録媒体であり、ハードディスク装置や不揮発性メモリ等で構成される。記憶装置104には、被検知体の動作パターンをモデル化した動作パターンモデルが記憶される。また、記憶装置104には、交通信号機制御装置10が行う処理のモードを選択するための情報として、モード選択情報が記憶される。当該モード選択情報は、モデル生成モードと、被検知体認識モードと、の何れか一方のモードを表す。当該モード選択情報は、交通信号機制御装置10の外部から入力することが可能である。
The
以上説明した交通信号機制御装置10が備えるハードウェア及びソフトウェアにより、図3に示す本発明に特徴的な機能構成が交通信号機制御装置10に実現される。
解析部11は、A/D変換器103と、プロセッサ105がプログラムを実行することにより実現される機能と、で構成される。解析部11は、焦電センサ101から出力される信号を解析し、解析結果を出力する。具体的には、解析部11は、まず、交通信号機20付近のエリア30内に進入した被検知体の動作に応じて焦電センサ101から出力されるアナログ信号を、A/D変換器103によりデジタル信号に変換する。そして、解析部11は、デジタル信号に対して、サンプリング処理及びFFT(Fast Fourie Transform)処理等を行うことにより、振幅、周波数等の特徴量データを抽出し、当該特徴量データを解析結果として出力する。
The functional configuration characteristic of the present invention shown in FIG. 3 is realized in the traffic
The
動作パターンモデル生成部12は、プロセッサ105がプログラムを実行することにより実現される機能である。動作パターンモデル生成部12は、解析部11の解析結果としての特徴量データを所定のモデル化手法を用いてモデル化し、動作パターンモデルを生成する。所定のモデル化手法としては、時系列信号の確率モデルであるHMM(Hidden Markov Model)を用いてもよいし、ニューラルネットワークを用いてもよい。
The operation pattern
本実施形態においては、動作パターンモデル生成部12は、動作パターンモデルとして、人間行動モデル104a、動物行動モデル104b、自動車モデル104c、及び、環境要因モデル104dを生成する。
人間行動モデル104aは、人間40についての動作パターンモデルである。この人間40の動作パターンモデルは、大人、子供、視覚不自由者、及び、車椅子に乗った人の動作パターンモデルで構成される。さらに、各々の動作パターンモデルは、エリア30付近の交通信号機20に接近してきて交通信号機20付近で立ち止まる人(すなわち、横断者)の動作パターンモデルと、エリア30を通り過ぎる人の動作パターンモデルとで構成される。
In the present embodiment, the motion pattern
The
動物行動モデル104bは、犬、猫等の動物60がエリア30内で停止したり、エリア30を通り過ぎる場合の動作パターンモデルである。自動車モデル104cは、エリア30付近の横断歩道前で停止する自動車50、エリア30を通り過ぎる自動車50、自動車50のヘッドライト等による動作パターンモデルである。環境要因モデル104dは、光、熱、雨、雪、風、及び、樹木の揺れ等の環境要因による動作パターンモデルである。
The
これらの動物行動モデル104b、自動車モデル104c、及び、環境要因モデル104dは、犬、猫などの動物60や、風、雨、気温などの気象条件、自動車50のヘッドライトなどが、人間40の歩行と誤認識されるのを防ぐために用いられる。
動作パターンモデル記憶部13は、動作パターンモデル生成部12が生成した動作パターンモデル(人間行動モデル104a、動物行動モデル104b、自動車モデル104c、環境要因モデル104d)を記憶装置104に記憶する。
The
The motion pattern
被検知体認識部14は、解析部11により抽出された特徴量データと、動作パターンモデル記憶部13に記憶されている動作パターンモデル各々とをマッチングすることにより、被検知体に関する情報を認識する。
ここで、「被検知体に関する情報」には、被検知体の属性、動作内容、被検知体の地面からの高さ、及び、被検知体の移動方向・移動速度等が含まれる。
The detected
Here, the “information about the detected object” includes the attribute of the detected object, the operation content, the height of the detected object from the ground, the moving direction / moving speed of the detected object, and the like.
被検知体の属性には、「人間(さらに詳細な属性として、大人、子供、視覚不自由者、車椅子に乗っている人)」、「動物(さらに詳細な属性として、犬、猫)」、「自動車」が含まれる。また、被検知体の動作内容には、交通信号機20付近で「停止」、エリア30内を「通過」が含まれる。
被検知体認識部14は、被検知体の属性が動物60又は自動車50と認識された場合、または、動作内容が「通過」と認識された場合には、交通信号機20を制御する必要がないため、リジェクトする(すなわち、交通信号機制御部15に認識結果を出力しない)。そして、属性が「人間(大人、子供、視覚不自由者、又は、車椅子に乗っている人)」であって、かつ、動作内容が「停止」と認識された場合には、被検知体は横断者であり、交通信号機20を制御する必要があるため、被検知体認識部14は交通信号機制御部15に認識結果を出力する。
The attributes of the detected object include “human (more detailed attributes: adults, children, visually impaired, people in wheelchairs)”, “animals (more detailed attributes: dogs, cats)”, “Automobile” is included. Further, the operation content of the detected object includes “stop” in the vicinity of the
The detected
交通信号機制御部15は、被検知体認識部14による認識結果に基づいて、交通信号機制御信号を交通信号機20に送信することにより交通信号機20を制御する。
交通信号機20の制御の種類としては、交通信号機20の切換タイミングの制御と、交通信号機20からの音の出力制御とが存在する。ここで、交通信号機20の切換タイミングの制御とは、交通信号機20が備える3つの灯器(赤灯器、青灯器、黄灯器)22が点灯及び消灯するタイミングを制御することである。また、交通信号機20から出力する「音」とは、音楽であってもよいし、音声ガイダンスであってもよい。
The
The types of control of the
交通信号機制御部15が行う交通信号機20の制御としては、例えば、以下のようなものがある。
(1)被検知体認識部14が、被検知体の属性が、子供と、視覚不自由者と、車椅子に乗っている人と、の少なくとも1であると認識した場合に、安心してゆっくり歩けるように、交通信号機20の点灯状態が横断禁止を表す状態に切り換わるタイミングを遅延させる。
ここで、「交通信号機20の点灯状態が横断禁止を表す状態に切り換わるタイミング」とは、歩行者用の交通信号機20の赤灯器が消灯している状態から点灯している状態に切り換わるタイミング(以下、「赤信号への切換タイミング」という)である。
Examples of the control of the
(1) When the detected
Here, the “timing at which the
(2)被検知体認識部14が、被検知体の地面からの高さが所定値(例えば、1m)以下であると認識した場合に、赤信号への切換タイミングを遅延させる。被検知体の地面からの高さが所定値以下である場合には、被検知体が子供、高齢者、または、車椅子に乗っている人である確率が高いからである。
(3)被検知体認識部14が被検知体の属性が視覚不自由者であると認識した場合に、音によって交通信号機20の点灯状態を知らせるために、交通信号機20から所定のタイミングで音を出力する。ここで、所定のタイミングとしては、交通信号機20が赤信号に切り換わる5秒前や、交通信号機20が青信号に切り換わった時点が考えられる。
(4)被検知体の移動方向に存在する交通信号機20を制御する。または、予測された未来の移動場所付近に存在する交通信号機20を制御する。
(2) When the detected
(3) When the detected
(4) Control the
[解析処理]
次に、図4に示すフローチャートを参照して、交通信号機制御装置10の解析部11が行う解析処理の流れを説明する。
まず、解析部11は、焦電センサ101から出力される信号を受信する(ステップS101)。焦電センサ101から出力される信号はアナログ信号であるため、解析部11は、A/D変換器103を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換する。解析部11は、変換後の信号に対して所定時間間隔(例えば、100ms)でサンプリングを行う(ステップS102)。
[Analysis processing]
Next, the flow of analysis processing performed by the
First, the
解析部11は、サンプリングされた信号に所定値以上の出力変化があったか否か、及び、所定時間が経過したか否かを判定する(ステップS103)。所定時間が未経過であり、かつ、出力変化があったと判定された場合には(ステップS103;Yes)、被検知体がエリア30内に進入して動いていることが検知されたことになるため、解析部11は、当該信号をデータとして記憶装置104に保存し(ステップS104)、ステップS101から処理を繰り返す。
The
一方、サンプリングされた信号に出力変化がないと判定された場合、又は、所定時間が経過した場合には(ステップS103;No)、解析部11は、ステップS104において記憶装置104に保存されたデータがあるか否かを判定する(ステップS105)。保存されたデータがあると判定された場合には(ステップS105;Yes)、解析部11は保存されたデータを解析するために、当該データを所定時間単位(例えば、1.6s)でフレーム分割する(ステップS106)。
次に、解析部11は分割されたフレーム毎に解析処理を行う。具体的には、解析部11は、フレームに対してFFT処理を行い、当該FFT処理の結果から各高調波のスペクトルを算出する。また、解析部11は、フレームの平均周波数及び振幅を算出する(ステップS107)。
On the other hand, when it is determined that there is no output change in the sampled signal, or when a predetermined time has elapsed (step S103; No), the
Next, the
次に、解析部11は、記憶装置104に記憶されているモード選択情報がモデル生成モードを表しているか否かを判定する(ステップS108)。モード選択情報がモデル生成モードを表していると判定された場合には(ステップS108;Yes)、解析部11は、ステップS107における解析結果を動作パターンモデル生成部12に入力する(ステップS109)。
一方、モード選択情報が被検知体認識モードを表していると判定された場合には(ステップS108;No)、解析部11は、ステップS107における解析結果を被検知体認識部14に入力する(ステップS110)。
Next, the
On the other hand, when it is determined that the mode selection information represents the detected object recognition mode (step S108; No), the
[動作パターンモデル生成処理]
次に、図5のフローチャートを参照して、動作パターンモデル生成部12が行う動作パターンモデル生成処理の流れを説明する。
まず、動作パターンモデル生成部12は、解析部11から解析結果を取得したか否かを判定する(ステップS201)。解析結果を取得しないと判定された場合には(ステップS201;No)、取得するまで待機する。一方、解析結果を取得したと判定された場合には(ステップS201;Yes)、動作パターンモデル生成部12は、取得した解析結果に基づき、HMMを用いて動作パターンモデルを生成する(ステップS202)。
動作パターンモデル生成部12は、生成した動作パターンモデルに被検知体の属性及び動作内容を対応付ける(ステップS203)。動作パターンモデル生成部12は、属性及び動作内容を対応付けた動作パターンモデルを動作パターンモデル記憶部13に記憶する(ステップS204)。
[Operation pattern model generation processing]
Next, the flow of the operation pattern model generation process performed by the operation pattern
First, the motion pattern
The motion pattern
[被検知体認識処理及び交通信号機制御処理]
次に、図6に示すフローチャートを参照して、交通信号機制御装置10の被検知体認識部14及び交通信号機制御部15が行う被検知体認識処理及び交通信号機制御処理の流れを説明する。まず、被検知体認識部14は、解析部11から解析結果を取得したか否かを判定する(ステップS301)。解析結果を取得しないと判定された場合には(ステップS301;No)、取得するまで待機する。一方、解析結果を取得したと判定された場合には(ステップS301;Yes)、被検知体認識部14は、動作パターンモデル記憶部13から動作パターンモデルを読み出す(ステップS302)。
[Detected object recognition processing and traffic signal control processing]
Next, the flow of the detected object recognition process and the traffic signal control process performed by the detected
次に、被検知体認識部14は、読み出した動作パターンモデルと、取得した解析結果とのマッチングを行うことによりパターン認識を行う。具体的には、被検知体認識部14は、ビタビアルゴリズムを用いて最大確率となる状態遷移系列を有する動作パターンモデルを検出する(ステップS303)。
被検知体認識部14は、検出結果に基づいて被検知体の属性及び動作内容を認識する(ステップS304)。具体的には、被検知体認識部14は、ステップS303において検出された動作パターンモデルに対応付けられている属性及び動作内容を動作パターンモデル記憶部13から読み出す。
Next, the detected
The detected
次に、被検知体認識部14は、認識結果に基づいて交通信号機20を制御する必要があるか否かを判定する(ステップS305)。具体的には、認識された属性が「人間(大人、子供、視覚不自由者、又は、車椅子に乗っている人)」であり、かつ、動作内容が交通信号機20付近で「停止」である場合には、被検知体認識部14は交通信号機20を制御する必要があると判定し(ステップS305;Yes)、認識結果を交通信号機制御部15に出力する。
Next, the to-be-detected
交通信号機制御部15は、認識結果(属性及び動作内容)に基づいて、交通信号機20をどのように制御すべきかを判断し、制御すべき内容を表す交通信号機制御信号を交通信号機20に出力する(ステップS306)。
一方、認識された属性が「人間」以外であるか、または、動作内容が「通過」である場合には(ステップS305;No)、処理を終了する。
ここで、図7は、上述した動作パターンモデル生成処理によって動作パターンモデルを複数生成し、生成した動作パターンモデルを用いて上述した被検知体認識処理を行った場合の属性の誤認識率を示すグラフである。
The traffic
On the other hand, if the recognized attribute is other than “human”, or the operation content is “pass” (step S305; No), the process ends.
Here, FIG. 7 shows a misrecognition rate of attributes when a plurality of motion pattern models are generated by the above-described motion pattern model generation processing and the above-described detected object recognition processing is performed using the generated motion pattern model. It is a graph.
(a)は、大人、子供、及び、犬の3つの動作パターンモデルを用いて、被検知体が大人か子供かを認識させた場合の誤認識率である。同図に示すように、被検知体が大人である場合に大人と認識されなかった割合(誤認識率)は0.277%であり、被検知体が子供である場合に子供と認識されなかった割合(誤認識率)は1.302%であった。 (A) is a misrecognition rate when the detected object is recognized as an adult or a child using three motion pattern models of an adult, a child, and a dog. As shown in the figure, when the detected object is an adult, the rate of not being recognized as an adult (misrecognition rate) is 0.277%, and when the detected object is a child, it is not recognized as a child. The ratio (misrecognition rate) was 1.302%.
(b)は、大人、子供、大型犬、及び、小型犬の4つの動作パターンモデルを用いて、被検知体が大人か子供かを認識させた場合の誤認識率である。同図に示すように、被検知体が大人である場合の誤認識率は0.408%であり、被検知体が子供である場合の誤認識率は1.615%であった。(a)、(b)とも誤認識率が2%以下となっており、非常に低い誤認識率を示している。 (B) is a misrecognition rate when the detected object is recognized as an adult or a child by using four motion pattern models of an adult, a child, a large dog, and a small dog. As shown in the figure, the misrecognition rate when the detected body is an adult is 0.408%, and the erroneous recognition rate when the detected body is a child is 1.615%. In both (a) and (b), the misrecognition rate is 2% or less, indicating a very low misrecognition rate.
図8には、上記同様の動作パターンモデル生成処理、及び、被検知体認識処理を用いた被検知体の移動方向の認識結果を示す。ここでは、被検知体17名が、図8の(1)〜(8)に示す8方向に移動する動作を5回行った場合のデータを用いて動作パターンモデルを生成した。そして、当該生成された動作パターンモデルを用いて、被検知体がエリア30を通過したときの動作方向を認識した結果、平均認識率は、図8に示すように同線誤りを考慮すると73.7%となり、同線誤りを無視すると88.7%となった。この認識結果は、被検知体がエリア30を完全に通過した場合の認識結果ではあるが、これを応用して、エリア30に進入し通過する、あるいは、エリア30内で停止する前にどちらの方向から被検知体が歩いてきたかを認識することも原理的には可能である。従って、被検知体がエリア30に進入してきた方向を認識し、当該認識された方向に基づいて、どの交通信号機20を制御すべきかを予測、認識することも可能である。
FIG. 8 shows the recognition result of the moving direction of the detected object using the same operation pattern model generation process and the detected object recognition process. Here, the motion pattern model is generated using data obtained when the 17 objects to be detected perform the motion of moving in eight directions shown in (1) to (8) of FIG. 8 five times. Then, as a result of recognizing the motion direction when the detected object passes the
また、車椅子(手動・電動含む)は車輪で移動するために、動きが等速運動に近くなる。そのため、車椅子が、フレネルレンズ102によってメッシュ状に拡散されたセンサ検知エリア30を等速運動で横切った場合には、焦電センサ101から出力される信号の波形がサイン波に近いものとなる。なぜならば、センサ検知エリア30には、極性がプラスのエリアとマイナスのエリアとが交互に並んでおり、このエリア30を車椅子が等速で通ることになる。車椅子はエリア30の真中に急に進入するわけではないので、出力される信号の波形は、プラスからマイナスへ、又は、マイナスからプラスへ少しずつ変化して、プラスとマイナスとの交互の波形パターンとなるからである。
In addition, since wheelchairs (including manual and electric) are moved by wheels, the movement is close to a constant speed movement. Therefore, when the wheelchair crosses the
一方、大人や子供の動きは、車輪による移動ほど等速運動ではないことから、出力される波形が揺らぐこととなる。また、大人は車椅子に乗っている人よりも地面からの高さが高いため、波形の振幅が大きくなる。
視覚不自由者については、視覚不自由者が携帯する杖の動きが非常に細かいため、出力される信号の波形は、特有の高周波パターンを有することとなる。
On the other hand, the movement of adults and children is not as constant-velocity movement as the movement by wheels, and the output waveform fluctuates. Moreover, since an adult is higher from the ground than a person on a wheelchair, the amplitude of the waveform increases.
For visually handicapped persons, the movement of the cane carried by the visually handicapped person is very fine, so the waveform of the output signal has a unique high-frequency pattern.
以上をまとめると、車椅子と大人とは、波形の揺らぎ方及び波形の振幅の違いによって区別することができる。すなわち、車椅子の方がサイン波に近い安定した波形となり、また、大人の方が高さがあるために波形の振幅が大きくなる。
また、車椅子と子供とは、波形の揺らぎ方の違いによって区別することができる。車椅子と子供とは地面からの高さの差が小さいため波形の振幅の差が出ないが、車椅子の方が子供よりもサイン波に近い安定した波形となるため、区別することが可能である。
子供と犬とについては、波形の揺らぎ、及び、振幅共近似しているが、子供と犬とのデータを多く収集してモデルを作成し、モデルの精度を高めることによって区別することが可能となる。
In summary, wheelchairs and adults can be distinguished by how the waveform fluctuates and the difference in waveform amplitude. That is, the wheelchair has a stable waveform close to a sine wave, and the adult has a height, so the amplitude of the waveform increases.
In addition, a wheelchair and a child can be distinguished by a difference in waveform fluctuation. Wheelchairs and children have little difference in height from the ground because of the small height difference from the ground, but wheelchairs can be distinguished because they have a stable waveform that is closer to a sine wave than children. .
For children and dogs, waveform fluctuations and amplitudes are approximated, but it is possible to distinguish them by collecting models of children and dogs and creating models and increasing the accuracy of the models. Become.
また、被検知体の地面からの高さについては、波形の振幅によって識別することができる。なぜならば、被検知体と焦電センサ101との距離が近いほど、出力される波形の振幅が大きくなるからである。例えば、被検知体を、地面からの高さが100cm未満であるグループと、100cm以上150cm未満であるグループと、150cm以上であるグループとに分け、各々のグループについてのモデルを作成し、センサ検知エリア30を通過した被検知体の地面からの高さを認識することは可能である。なお、作成するモデルの数は3つに限らないが、あまりにも細かい単位(例えば、5cm単位)に被検知体の高さを区切ったモデルを作成した場合には、認識率は低下すると考えられる。
Further, the height of the detection object from the ground can be identified by the amplitude of the waveform. This is because the closer the distance between the detected object and the pyroelectric sensor 101, the larger the amplitude of the output waveform. For example, the object to be detected is divided into a group whose height from the ground is less than 100 cm, a group that is 100 cm or more and less than 150 cm, and a group that is 150 cm or more, and a model is created for each group to detect the sensor. It is possible to recognize the height of the detected object that has passed through the
次に、図9及び図10を参照して、上記構成における動作例を説明する。
まず、エリア30内に進入した人間40、動物60、自動車50、及び、環境要因の動作に応じて、焦電センサ101から出力される信号を予め集めておく。これらの信号から特徴量データを抽出して、被検知体の属性及び動作内容との対応関係を学習させることにより、動作パターンをモデル化した人間行動モデル104a、動物行動モデル104b、自動車モデル104c、及び、環境要因モデル104dを生成し、交通信号機制御装置10の記憶装置104に予め記憶させておく。
Next, an operation example in the above configuration will be described with reference to FIGS.
First, signals output from the pyroelectric sensor 101 are collected in advance according to the operations of
次に、例えば、図10に示すように、交差点の横断歩道付近に交通信号機制御装置10(交通信号機制御装置10A、交通信号機制御装置10B、・・・、交通信号機制御装置10G)を設置する。
交通信号機制御装置10の焦電センサ101は、エリア30に進入した被検知体の動作に応じて被検知体から放出される赤外線を検知し、アナログ信号を出力する(図8のプロセスP1)。A/D変換器103は、焦電センサ101から出力される信号をアナログからデジタルに変換する(プロセスP2)。次に、プロセッサ105は、デジタル信号を解析することにより、振幅、周波数等の特徴量データを抽出する(プロセスP3)。プロセッサ105は、抽出された特徴量データと予め記憶装置104に記憶しておいた動作パターンモデルとをマッチングすることによりパターン認識を行う(プロセスP4)。
Next, for example, as shown in FIG. 10, the traffic signal control device 10 (traffic
The pyroelectric sensor 101 of the
例えば、図10に示すように、人間40が、交通信号機20Aの方向に向かって移動し、かつ、交通信号機制御装置10Aが検知可能なエリア30A内で止まっていることが認識された場合には、プロセッサ105は、交通信号機20Aを制御するために、交通信号機20Aに信号機制御信号を出力する(図8のプロセスP5)。
また、図10に示すように、自動車50がエリア30Bに進入した場合でも、自動車モデル104cを用意しておくことで自動車50の認識結果はリジェクトされ、交通信号機制御信号は出力されないため、自動車50によって交通信号機20Aの制御が変化してしまうことはない。
For example, as shown in FIG. 10, when it is recognized that the
Also, as shown in FIG. 10, even when the
なお、上述した実施形態においては、自動車モデル104cを用意しておくことで、自動車50の動作が人間40の動作と誤認識されるのを防いだが、自動車モデル104cを交通信号機20の制御のために積極的に利用することも考えられる。
例えば、狭い道路では、図11に示すように、自動車50aの接近を検知して交通信号機20の制御を行いたい場合がある。この場合には、当該自動車50aの走行方向と直行する方向に走行する自動車50bによる誤認識を防ぐため、このエリア30内における自動車50の「方向別モデル」(D1方向に走行する自動車50aの自動車モデル104c1と、D2方向に走行する自動車50bの自動車モデル104c2)を予め用意する。自動車モデル104c1は、交通信号機制御信号を出力するために用いられる。一方、自動車モデル104c2は、交通信号機制御信号の出力を防止するために用いられる。
In the above-described embodiment, by preparing the
For example, on a narrow road, as shown in FIG. 11, it may be desired to control the
すなわち、被検知体認識部14は、焦電センサ101から出力された信号から抽出された特徴量データと、自動車モデル104c1とがマッチングする(最大確率となる状態遷移系列を有する動作パターンモデルが、自動車モデル104c1である)場合に、交通信号機20の切換タイミングを制御する。
以上説明したように、交通信号機制御装置10は、動作パターンモデルを用いて被検知体に関する情報を認識し、認識結果に基づいて交通信号機20を制御するため、交通信号機20付近における被検知体に関する情報を正確に認識して交通信号機20を制御することが可能となる。また、交通信号機制御装置10は、被検知体の属性及び動作内容を詳細に認識することができるため、被検知体の属性及び動作内容に応じて、交通信号機20をきめ細かく制御することができる。
That is, the detected
As described above, the traffic
また、焦電センサ101は、被検知体の動作を検知したときのみ動作するため、低消費であり経済的である。そして、交通信号機制御装置10を構成するハードウェアは、主に焦電センサ101とプロセッサ(演算装置)105であるため、安価に、かつ、簡単に、交通信号機制御装置10を作成することができる。
また、動物行動モデル104b、自動車モデル104c、環境要因モデル104dを生成しておき、これらのモデルとマッチングした場合にはリジェクトすることで、犬、猫などの動物60や、風、雨、気温などの気象条件、自動車50のヘッドライトなどには反応しないようにすることが可能である。
Further, since the pyroelectric sensor 101 operates only when the operation of the detection target is detected, it is low in consumption and economical. And since the hardware which comprises the traffic
In addition, the
なお、上述した実施形態においては、被検知体を検知するセンサとして、熱を検知する焦電センサ101を用いたが、センサの種類はこれに限定されることはなく、被検知体と離れた位置に設置され、かつ、被検知体の動作を検知することが可能なセンサであれば何を用いてもよい。例えば、超音波センサやマイクロ波センサでもよい。また、焦電センサ101以外の熱を検知するセンサとして、光起電力効果又は光導電効果を利用した量子型センサ、あるいは、熱起電力効果や熱導電効果を利用した熱型センサを用いてもよい。 In the above-described embodiment, the pyroelectric sensor 101 that detects heat is used as the sensor that detects the detected object. However, the type of sensor is not limited to this, and the sensor is separated from the detected object. Any sensor may be used as long as it is installed at a position and can detect the operation of the object to be detected. For example, an ultrasonic sensor or a microwave sensor may be used. Further, as a sensor for detecting heat other than the pyroelectric sensor 101, a quantum sensor using a photovoltaic effect or a photoconductive effect, or a thermal sensor using a thermoelectromotive effect or a thermal conductive effect may be used. Good.
また、上述した実施形態においては、被検知体認識部14は、被検知者が横断者である場合にのみ交通信号機制御部15に被検知者に関する情報を出力するようにしたが、処理方式はこれに限定されることなく、例えば、被検知体認識部14は全ての被検知者に関する情報を交通信号機制御部15に出力し、交通信号機制御部15が被検知者に関する情報に基づいて交通信号機制御信号を出力する必要があるか否かを判断するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the detected
また、上述した実施形態においては、交通信号機制御装置10が動作パターンモデル生成処理と被検知体認識処理との両方を行うとして説明したが、1台の装置で必ずしも両方の処理を行う必要はない。例えば、交通信号機制御装置10以外の装置で動作パターンモデル生成処理を行い、当該生成された動作パターンモデルを交通信号機制御装置10に記憶させるようにしてもよい。そして、交通信号機制御装置10は被検知体認識処理のみを行うようにしてもよい。
Moreover, in embodiment mentioned above, although the traffic
また、上述した実施形態においては、動作パターンモデル記憶部13には、人間行動モデル104a、動物行動モデル104b、自動車モデル104c、及び、環境要因モデル104dが記憶されるとして説明したが、誤認識率が低い環境である場合等には、動作パターンモデル記憶部13に人間行動モデル104aのみを記憶させるようにしてもよい。
また、上述した実施形態においては、交通信号機制御装置10を交通信号機20又は交通信号機20付近に設置するとして説明したが、焦電センサ101及びフレネルレンズ102のみを交通信号機20または交通信号機20付近に設置し、その他の交通信号機制御装置10を構成するプロセッサ105等を別の場所に設置してもよい。
In the above-described embodiment, it has been described that the action pattern
In the above-described embodiment, the traffic
被検知者に関する情報を正確に認識し、被検知者の属性及び動作内容に合わせて、交通信号機の制御を行うことができる。 It is possible to accurately recognize information related to the detected person and to control the traffic signal according to the attribute and the operation content of the detected person.
10、10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、10H 交通信号機制御装置
11 解析部
12 動作パターンモデル生成部
13 動作パターンモデル記憶部
14 被検知体認識部
15 交通信号機制御部
20、20A 交通信号機
21 信号柱
30、30A、30B、30C エリア
40 人間
50、50a、50b 自動車
60 動物
101 焦電センサ
102 フレネルレンズ
103 A/D変換器
104a 人間行動モデル
104b 動物行動モデル
104d 環境要因モデル
104c、104c1、104c2 自動車モデル
104 記憶装置
105 プロセッサ
10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G, 10H Traffic
Claims (11)
前記センサから出力される信号に基づいて生成された被検知体の動作パターンモデルを記憶する動作パターンモデル記憶手段と、
前記センサから出力される信号と、前記動作パターンモデル記憶手段に記憶されている動作パターンモデルとに基づいて、前記被検知体に関する情報を認識する被検知体認識手段と、
前記被検知体認識手段による認識結果に基づいて前記交通信号機を制御する交通信号機制御手段と
を備えることを特徴とする交通信号機制御装置。 A sensor that outputs a signal according to the operation of the detected object existing in a predetermined area near the traffic signal;
An operation pattern model storage means for storing an operation pattern model of the detected object generated based on a signal output from the sensor;
Detected object recognition means for recognizing information on the detected object based on a signal output from the sensor and an action pattern model stored in the action pattern model storage means;
A traffic signal control device comprising: traffic signal control means for controlling the traffic signal based on a recognition result by the detected object recognition means.
請求項1に記載の交通信号機制御装置。 The traffic according to claim 1, wherein the information on the detected object recognized by the detected object recognition means includes at least one of an attribute of the detected object and an operation content of the detected object. Traffic light control device.
請求項1又は2に記載の交通信号機制御装置。 3. The traffic according to claim 1, wherein the traffic signal control unit controls the traffic signal when the detected object is recognized by the detected object recognition unit as a crossing person. 4. Traffic light control device.
前記交通信号機の切換タイミングの制御と、音の出力制御と、の少なくとも一方の制御を行うことを特徴とする
請求項1から3の何れか1項に記載の交通信号機制御装置。 The traffic signal control means includes:
The traffic signal control device according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one of control of switching timing of the traffic signal and output control of sound is performed.
前記被検知体認識手段によって前記被検知体の属性が、子供と、視覚不自由者と、車椅子に乗っている人と、の少なくとも1であると認識された場合に、
前記交通信号機の点灯状態が横断禁止を表す状態に切り換わるタイミングを遅延させることを特徴とする
請求項1から4の何れか1項に記載の交通信号機制御装置。 The traffic signal control means includes:
When the detected object recognition means recognizes that the attribute of the detected object is at least one of a child, a visually impaired person, and a person on a wheelchair,
The traffic signal control device according to any one of claims 1 to 4, wherein a timing at which the traffic signal is switched to a lighting state indicating a crossing prohibition is delayed.
前記被検知体認識手段によって前記被検知体の地面からの高さが所定値以下であると認識された場合に、
前記交通信号機の点灯状態が横断禁止を表す状態に切り換わるタイミングを遅延させることを特徴とする
請求項1から5の何れか1項に記載の交通信号機制御装置。 The traffic signal control means includes:
When the detected object recognition means recognizes that the height of the detected object from the ground is below a predetermined value,
The traffic signal control device according to any one of claims 1 to 5, wherein a timing at which the lighting state of the traffic signal switches to a state representing a crossing prohibition is delayed.
前記被検知体認識手段によって前記被検知体の属性が視覚不自由者であると認識された場合には、
前記交通信号機から所定のタイミングで音を出力する制御を行うことを特徴とする
請求項1から6の何れか1項に記載の交通信号機制御装置。 The traffic signal control means includes:
When the detected object recognition unit recognizes that the attribute of the detected object is a visually impaired person,
The traffic signal control device according to any one of claims 1 to 6, wherein control is performed to output sound from the traffic signal at a predetermined timing.
前記交通信号機制御手段は、前記被検知体認識手段により認識された移動方向に存在する交通信号機を制御することを特徴とする
請求項1から7の何れか1項に記載の交通信号機制御装置。 The detected object recognition means recognizes the moving direction of the detected object,
The traffic signal control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the traffic signal control unit controls a traffic signal existing in a moving direction recognized by the detected object recognition unit.
請求項1から8の何れか1項に記載の交通信号機制御装置。 The motion pattern model storage means stores at least one motion pattern model among an adult, a child, a visually impaired person, a person in a wheelchair, an animal, a car, and an environmental factor. The traffic signal control device according to any one of claims 1 to 8, wherein
前記所定エリア内に存在する被検知体を検知したセンサから出力される信号と、前記動作パターンモデル記憶ステップにおいて記憶された動作パターンモデルとに基づいて、前記被検知体に関する情報を認識する被検知体認識ステップと、
前記被検知体認識ステップにおける認識結果に基づいて前記交通信号機を制御する交通信号機制御ステップと
を有することを特徴とする交通信号機制御方法。 An operation pattern model storage step for storing an operation pattern model obtained by modeling an operation pattern of a detected object existing in a predetermined area near a traffic signal;
Detected for recognizing information about the detected object based on a signal output from a sensor that detects the detected object existing in the predetermined area and the motion pattern model stored in the motion pattern model storing step Body recognition step,
And a traffic signal control step for controlling the traffic signal based on a recognition result in the detected object recognition step.
交通信号機付近の所定エリア内に存在する被検知体の動作パターンをモデル化した動作パターンモデルを記憶する動作パターンモデル記憶ステップと、
前記所定エリア内に存在する被検知体を検知したセンサから出力される信号と、前記動作パターンモデル記憶ステップにおいて記憶された動作パターンモデルとに基づいて、前記被検知体に関する情報を認識する被検知体認識ステップと、
前記被検知体認識ステップにおける認識結果に基づいて前記交通信号機を制御する交通信号機制御ステップと
を実行させるためのプログラム。 On the computer,
An operation pattern model storage step for storing an operation pattern model obtained by modeling an operation pattern of a detected object existing in a predetermined area near a traffic signal;
Detected for recognizing information about the detected object based on a signal output from a sensor that detects the detected object existing in the predetermined area and the motion pattern model stored in the motion pattern model storing step Body recognition step,
A traffic signal control step for controlling the traffic signal based on a recognition result in the detected object recognition step.
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