JP2008132878A - 車両用問題出題装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な方法により、運転者の頭脳に刺激を与える問題を出題することが可能な車両用問題出題装置を提供すること。
【解決手段】先行車両を撮像する撮像手段（１０）と、撮像手段の撮像画像における先行車両のナンバープレート上の文字を認識する文字認識手段（３２）と、を備え、所定条件を満たすときに、文字認識手段により認識された先行車両のナンバープレート上の文字に基づく問題を音声により運転者に出題することを特徴とする、車両用問題出題装置（１）。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定条件下で運転者に問題を出題する車両用問題出題装置に関する。

近年、高齢者ドライバーの増加により、高齢者の起こす事故が増加している。この原因の一つとして、加齢による認知能力の低下が挙げられる。

認知能力は、高齢者に限らず若年者においても、近年広く利用されている携帯ゲーム機等による頭脳トレーニングゲームによって、ある程度の維持・向上が可能である。また、こうした頭脳トレーニングゲーム等により頭脳に適当な刺激を与えることは、運転者の眠気の解消にも役立つものである。

ところが、車両において運転者の認知能力の維持・向上を図るために、携帯ゲーム機等による頭脳トレーニングゲーム等を実施するのは必ずしも適切ではない。車両を運転する際には、運転者は、車外の状況や運転操作に対して注意を払う必要があるからである。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、適切な方法により、運転者の頭脳に刺激を与える問題を出題することが可能な車両用問題出題装置を提供することを、主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、先行車両を撮像する撮像手段と、撮像手段の撮像画像における先行車両のナンバープレート上の文字を認識する文字認識手段と、を備え、所定条件を満たすときに、文字認識手段により認識された先行車両のナンバープレート上の文字に基づく問題を音声により運転者に出題することを特徴とするものである。ここで、「先行車両」とは、例えば、自車両の直前を自車両と同一方向に走行する車両と定義される。また、自車両と同一の走行車線を自車両と同一方向に走行する車両と換言してもよい。

この本発明の一態様によれば、ナンバープレート上の文字に基づく問題を出題するため、運転者が前方に注意することとなり、更に、計算問題が頭脳を刺激するため、運転者の認知能力の維持・向上、及び眠気の解消が実現される。また、運転に際して本来的に注視する前方の風景に基づいて、音声により出題がなされるため、運転の大きな妨げとならずに眠気の解消等を実現することができる。すなわち、適切な方法により運転者の頭脳に刺激を与える問題を出題することができる。

本発明の一態様において、文字認識手段により認識された文字に含まれる数字を用いた計算問題を運転者に出題することが望ましい。この場合、運転者の解答を認識する解答認識手段を備え、解答認識手段により認識された運転者の解答に基づき導出される運転者の正解程度に基づいて、計算問題の難易度を変更するものとしてもよい。

また、本発明の一態様は、例えば、車両が、運転負荷の低下する所定状態にあるか否かを判定する所定状態判定手段を備え、所定条件は、所定状態判定手段により車両が所定状態にあると判定されたことを含む。この場合、車間距離制御を行なう車間距離制御手段を備え、所定状態判定手段は車間距離制御手段が車間距離制御を行なっているときに車両が所定状態にあると判定する手段であってもよいし、車線維持制御を行なう車線維持制御手段を備え、所定状態判定手段は車線維持制御手段が車線維持制御を行なっているときに車両が所定状態にあると判定する手段であってもよいし、車間距離制御を行なう車間距離制御手段と車線維持制御を行なう車線維持制御手段とを備え、所定状態判定手段は、車間距離制御手段が車間距離制御を行なっており且つ車線維持制御手段が車線維持制御を行なっているときに車両が所定状態にあると判定する手段であってもよい。

また、本発明の一態様において、運転者の眠気を検出する眠気検出手段を備え、所定条件は、眠気検出手段により運転者の眠気が検出されたことを含んでよい。

また、本発明の一態様において、文字認識手段により先行車両のナンバープレート上の文字が認識されてから運転者に対する出題までの間に所定時間以上の時間差を設けるものとしてもよい。

また、本発明の一態様において、文字認識手段により認識された前記先行車両のナンバープレート上の文字のうち地名表示部分に関連する問題を運転者に出題するものとしてもよい。

本発明によれば、適切な方法により、運転者の頭脳に刺激を与える問題を出題することが可能な車両用問題出題装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

以下、本発明の一実施例に係る車両用問題出題装置１について説明する。図１は、車両用問題出題装置１の全体構成の一例を示す図である。車両用問題出題装置１は、主要な構成として、前方カメラ１０と、音声入出力装置２０と、問題出題装置用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０と、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）用ＥＣＵ４０と、眠気検出用装置５０と、を備える。なお、図中の矢印は、ＣＡＮ（Controller Area Network）やＢＥＡＮ、ＡＶＣ−ＬＡＮ、ＦｌｅｘＲａｙ等の適切な通信プロトコルを用いて行なわれる主要な情報通信の流れを示す。

前方カメラ１０は、例えば、ウインドシールド中央上部に配設されたＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を利用したカメラであり、車両前方の斜め下方に向いた光軸を有し、車両前方の道路を撮像する。なお、前方カメラ１０は、車線維持制御に用いられる前方カメラと共用されてよい。前方カメラ１０の撮像画像は、例えばＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）等のインターレース方式により生成される画像信号として問題出題装置用ＥＣＵ３０に出力される。

音声入出力装置２０は、例えば、音声による入出力を行なうためのマイク、スピーカー、ブザー等を含む。

問題出題装置用ＥＣＵ３０は、例えば、ＣＰＵを中心としてＲＯＭやＲＡＭ等がバスを介して相互に接続されたコンピューターユニットであり、その他、ハードディスクやＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の記憶媒体やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。また、問題出題装置用ＥＣＵ３０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭ上に展開（ロード）して実行することにより機能する主要な機能ブロックとして、文字認識部３２と、問題作成部３４と、出題制御部３６と、を備える。

文字認識部３２は、前方カメラ１０の撮像画像を解析して、先行車両のナンバープレート上の文字を認識する。ここで、「先行車両」とは、例えば、自車両の直前を自車両と同一方向に走行する車両と定義される。また、自車両と同一の走行車線を自車両と同一方向に走行する車両と換言してもよい。前方カメラ１０の撮像画像においては、画像の左右方向に関する中心部、且つ手前側に位置する撮像対象物である。先行車両のナンバープレート上の文字は、例えば、２値化処理や文字テンプレートとのマッチング処理を経て認識される。なお、高速道路の所要時間予測において同様の技術が用いられている。文字認識部３２が認識した文字は、例えば、テキスト情報として問題作成部３４に出力される。

問題作成部３４は、出題制御部３６から問題作成依頼信号が入力されたときに、文字認識部３２から入力されたテキスト情報に基づいて運転者に出題される問題を作成する。さ作成される問題は、例えば、ナンバープレート上の４桁の数字部分（図２参照）を用いた計算問題であり、（１）４桁の数字の足し算、（２）上２桁と下２桁の数字の足し算、（３）上２桁と下２桁の数字の引き算、（４）４桁の数字の掛け算等が考えられる。これらの計算問題は、出題制御部３６からの問題作成依頼信号に含まれる難易度指定信号に基づいて難易度別（上記の例でいうと、（１）から（４）に向けて難易度が上昇する）に作成されてよい。

また、文字認識部３２が認識した先行車両のナンバープレート上の文字を逐次ＲＡＭ等に記憶しておき、過去の先行車両のナンバープレート上の文字と、現在の先行車両のナンバープレート上の文字との比較に基づき問題を作成してもよい。例えば、過去の先行車両のナンバープレートにおける４桁の数字部分が「５４２１」で、現在の先行車両のナンバープレートにおける４桁の数字部分が「９５８３」である場合、「さっきの車と今の車で、どちらが大きい数字ですか？」という問題や、より複雑な例として、「さっきの車の４桁の数字を足した数字と、今の車の４桁の数字を足した数字では、どちらが大きいでしょう？」という問題等が考えられる。この場合、難易度を高くするために、問題対象となる過去の先行車両の履歴を増やしてもよいし、足し算だけでなく、四則演算全てを用いてもよい。過去の先行車両に関する運転者の記憶と、現在の先行車両とを比較することにより、結果的に運転者に過去の事象を記憶させ、且つ思い出させることとなり、運転者の記憶力の向上を図ることができる。

更に、計算問題に限らず、地名表示部分（図２参照）に示される地名に因んだ問題等を作成してもよい。例えば、過去の先行車両のナンバープレート上の地名表示部分が「三河」であり、現在のものが「豊橋」である場合、「さっきの車と今の車の地名部分を比較すると、どちらが北にあるでしょう？」等の問題が考えられる。

出題制御部３６は、後述する所定条件を満たすときに、問題作成部３４に対して問題作成依頼信号を出力すると共に、問題作成部３４が作成した問題の内容をＶＵＩ（Voice User Interface）モジュールにより音声に変換し、変換後の音声を出力するように音声入出力装置２０を制御する。本装置が常時作動するのは必ずしも妥当でないため、出題に際して条件判別を行なっているのである。

ナンバープレート上の文字に基づく問題を作成及び出題することにより、運転者が前方に注意することとなり、更に、計算問題が頭脳を刺激するため、運転者の認知能力の維持・向上、及び眠気の解消が実現される。また、運転に際して本来的に注視する前方の風景に基づいて、音声により出題がなされるため、運転の大きな妨げとならずに眠気の解消等を実現することができる。すなわち、適切な方法により運転者の頭脳に刺激を与える問題を出題することができる。

本実施例における所定条件は、ＡＣＣ用ＥＣＵ４０が車間距離制御を行なっており、且つ、眠気検出用装置５０により運転者の眠気が検出されたことを含む。

この他、先行車両が存在することや、図示しない専用スイッチやＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチによるユーザーのスイッチ操作がなされたこと等を所定条件に含んでもよい。問題の対象物が存在しない場合に無駄な制御を行なわないようにするため、及び、本装置が全自動で作動することによる弊害（煩わしい等）を回避するためである。

ＡＣＣ用ＥＣＵ４０は、例えば、問題出題装置用ＥＣＵ３０と同様のハードウエア構成を有するコンピューターユニットである。ＡＣＣ用ＥＣＵ４０は、レーダー装置等により検知された先行車両との車間距離を、予め設定された目標車間距離に維持して走行するように、スロットルモータや変速機等の制御を行なう（車間距離制御）。目標車間距離は、例えば、ユーザーによる専用スイッチやＧＵＩスイッチの操作、音声入力等によって設定される。また、先行車両が検知されないときには一定車速で走行するようにスロットルモータや変速機等の制御を行なう（定速走行制御）。

眠気検出用装置５０は、例えば、運転者の顔を撮像して瞬きの回数や眼球の動きを解析する装置や、心電図装置、脳波検出装置、ヨーレートセンサー・Ｇセンサー等を含む。眠気検出用装置５０は、例えば、運転者の単位時間当りの瞬き回数（回数／分）を検出し、この瞬き回数が所定値以上となるときに、眠気を検出したものと判断する。また、ヨーレートセンサー・Ｇセンサーにより所定程度以上のフラツキが検出されたときに、眠気を検出したものと判断してもよい。

ＡＣＣ用ＥＣＵ４０により車間距離制御が行なわれているときは、原則として運転者がアクセル操作やブレーキ操作をしなくてもよいため、運転者の運転負荷が低下していると考えられる。これは、車間距離制御や定速走行制御の本来の目的の一つであるが、同時に運転者が運転に集中しなくても済むため、眠気を感じる場合が生じ得る。そこで、車間距離制御が行なわれており、且つ眠気検出用装置５０により運転者の眠気が検知された場合に、出題を行なうこととした。これは、このような場面では、運転負荷が低下しているため運転者が解答する余裕を十分に有すると考えられること、及び、眠気が検出されているため早急に運転者の頭脳に刺激を与える必要があること等に基づく。

こうすることにより、本装置による出題が望まれる場面に限定して、出題がなされることとなる。従って、適切なタイミングで運転者の頭脳に刺激を与える問題を出題することができる。

なお、運転者の解答は音声入出力装置２０から出題制御部３６に入力され、前述したＶＵＩモジュールによりテキスト解析された結果として導出される正解又は不正解の別、及び不正解の場合は更に正解が、夫々音声により出力される。また、正解程度（正解率、及び／又は正解回数）が問題出題装置用ＥＣＵ３０の記憶媒体に逐次記憶され、正解回数が増加すると、１段階難易度がアップした難易度指定信号が問題作成部３４に対して送信される等の制御が行なわれる。

図３は、以上説明した特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、問題出題装置用ＥＣＵ３０により繰り返し実行される。すなわち、本装置がスイッチ操作により起動されているか否か（Ｓ１００）、前方カメラ２０の撮像画像において先行車両が（より具体的にはそのナンバープレートが）検知されているか否か（Ｓ１１０）、ＡＣＣ用ＥＣＵ４０により車間距離制御が行なわれているか否か（Ｓ１２０）、眠気検出用装置５０により眠気が検出されているか否か（Ｓ１３０）を夫々判定し、全ての判定ステップにおいて肯定的な判定を得た場合に、問題を作成して出題をする（Ｓ１４０）。一方、いずれかの判定ステップにおいて否定的な判定を得た場合には、何も処理を行なわずに本フローの１ルーチンを終了する。

本実施例の車両用問題出題装置１によれば、適切な方法、及びタイミングで、運転者の頭脳に刺激を与える問題を出題することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、出題が行なわれるか否かを決定する所定条件は、実施例のものに限らず、種々のものが考えられる。例えば、ユーザーによるスイッチ操作や先行車両の存在に関する副次的な条件は別として、（Ａ）車間距離制御が行なわれていること、（Ｂ）眠気が検出されたこと、（Ｃ）車間距離制御と車線維持制御（後述する）のいずれかが行なわれていること、（Ｄ）、車間距離制御と車線維持制御の双方が行なわれていること、（Ｅ）（Ｃ）又は（Ｄ）の条件に加え更に眠気が検出されたこと等、本発明の技術的意義を損なわない範囲で任意に設定してよい。また、定速走行制御が行なわれているか否かも、更に条件に組み込まれてよい。上記（Ａ）〜（Ｄ）については、夫々に適用されるフローチャートの例を図４〜７に夫々示す。

なお、車線維持制御は、ＬＫＡ（Lane Keeping Assist）用ＥＣＵにより実行されるステアリング制御であり、前方カメラが撮像した撮像画像データを解析して道路区画線を認識し、道路区画線で区画される走行車線を逸脱しないように自動的に操舵力を出力する。これにより、運転者は原則としてステアリング操作をする必要がなくなるため、運転負荷が低下する点で、車間距離制御と類似の性質を有する。

また、文字認識部３２により先行車両のナンバープレート上の文字が認識されてから、出題制御部３６の制御により運転者に対する出題がなされるまでの間に、所定時間以上の時間差を設けるものとしてもよい。こうすれば、記憶から数字を取り出す能力を維持・向上させると共に、運転者の頭脳を更に刺激することができる。

また、計算問題の難易度は、特に指定されないものとしてよい。例えば、４桁の数字の足し算のみを出題するものとしてもよいし、実施例で例示した種々の計算問題（問題作成部３４の説明部分で述べた（１）〜（４））からランダムに問題を作成して出題するものとしてもよい。

また、車外設備との通信手段を備え、当該車外設備において乗員の解答を解析し、優秀者には商品を出す等のサービスを行なってもよい。こうすれば、装置の使用を推進することができる。

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。

車両用問題出題装置１の全体構成の一例を示す図である。 ナンバープレート上の４桁の数字部分や地名表示部分を示す図である。 車両用問題出題装置１により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。 車両用問題出題装置１により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートの他の例である。 車両用問題出題装置１により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートの他の例である。 車両用問題出題装置１により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートの他の例である。 車両用問題出題装置１により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートの他の例である。

符号の説明

１ 車両用問題出題装置
１０ 前方カメラ
２０ 音声入出力装置
３０ 問題出題装置用ＥＣＵ
３２ 文字認識部
３４ 問題作成部
３６ 出題制御部
４０ ＡＣＣ用ＥＣＵ
５０ 眠気検出用装置

Claims (10)

1. 先行車両を撮像する撮像手段と、
   該撮像手段の撮像画像における前記先行車両のナンバープレート上の文字を認識する文字認識手段と、を備え、
   所定条件を満たすときに、前記文字認識手段により認識された前記先行車両のナンバープレート上の文字に基づく問題を音声により運転者に出題することを特徴とする、
   車両用問題出題装置。
2. 請求項１に記載の車両用問題出題装置であって、
   前記文字認識手段により認識された文字に含まれる数字を用いた計算問題を運転者に出題することを特徴とする、
   車両用問題出題装置。
3. 請求項２に記載の車両用問題出題装置であって、
   運転者の解答を認識する解答認識手段を備え、
   該解答認識手段により認識された運転者の解答に基づき導出される運転者の正解程度に基づいて、前記計算問題の難易度を変更することを特徴とする、
   車両用問題出題装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用問題出題装置であって、
   車両が、運転負荷の低下する所定状態にあるか否かを判定する所定状態判定手段を備え、
   前記所定条件は、該所定状態判定手段により車両が所定状態にあると判定されたことを含む、
   車両用問題出題装置。
5. 請求項４に記載の車両用問題出題装置であって、
   車間距離制御を行なう車間距離制御手段を備え、
   前記所定状態判定手段は、前記車間距離制御手段が車間距離制御を行なっているときに、車両が所定状態にあると判定する手段である、
   車両用問題出題装置。
6. 請求項４又は５に記載の車両用問題出題装置であって、
   車線維持制御を行なう車線維持制御手段を備え、
   前記所定状態判定手段は、前記車線維持制御手段が車線維持制御を行なっているときに、車両が所定状態にあると判定する手段である、
   車両用問題出題装置。
7. 請求項４に記載の車両用問題出題装置であって、
   車間距離制御を行なう車間距離制御手段と、
   車線維持制御を行なう車線維持制御手段と、を備え、
   前記所定状態判定手段は、前記車間距離制御手段が車間距離制御を行なっており、且つ前記車線維持制御手段が車線維持制御を行なっているときに、車両が所定状態にあると判定する手段である、
   車両用問題出題装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の車両用問題出題装置であって、
   運転者の眠気を検出する眠気検出手段を備え、
   前記所定条件は、該眠気検出手段により運転者の眠気が検出されたことを含む、
   車両用問題出題装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の車両用問題出題装置であって、
   前記文字認識手段により前記先行車両のナンバープレート上の文字が認識されてから前記運転者に対する出題までの間に所定時間以上の時間差を設けることを特徴とする、
   車両用問題出題装置。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の車両用問題出題装置であって、
    前記文字認識手段により認識された前記先行車両のナンバープレート上の文字のうち地名表示部分に関連する問題を運転者に出題することを特徴とする、
    車両用問題出題装置。

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