JP2010015108A - 運転模擬装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行模擬画面に他の移動体を効率的に出現させることが可能な運転模擬装置を提供すること。
【解決手段】ユーザーの模擬運転操作を検出して仮想空間における車両の動きを再現し、該車両の動きに応じた走行模擬画像を表示する運転模擬装置であって、前記ユーザーの視線の向きを検知する視線向き検知手段と、前記走行模擬画像に他の移動体を出現させる他の移動体出現手段と、を備え、該他の移動体出現手段は、前記視線向き検知手段により検知されたユーザーの視線の向きに基づきユーザーの視線が向けられている頻度が低いと判定した方向に前記他の移動体画像が多く出現するように、前記走行模擬画像に他の移動体を出現させることを特徴とする、運転模擬装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ユーザーの模擬運転操作を検出して仮想空間における車両の動きを算出し、該車両の動きに応じた走行模擬画像を表示する運転模擬装置（ドライビングシミュレーター）に関する。

従来、ユーザーが行なった模擬運転操作に基づいて走行模擬画像を表示する運転模擬装置（ドライビングシミュレーター）について研究が進められ、実用化が図られている。

こうした運転模擬装置では、現実の交通に近い環境を作り出すために、計算機によって仮想的に移動制御される他の移動体を、走行模擬画像に出現させることがある。

この一例であって、仮想的な運転者であるエージェントの操作により仮想交通環境内を移動する仮想他車両を、プロジェクタに表示させるドライビングシミュレータについての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−７２２２４号公報

ところで、現状、計算機の性能には限界があり、運転模擬装置において多数の移動体を仮想的に動かすと、計算機の演算負荷が過大となってシミュレーションの実行速度が低下する場合がある。

この点、上記従来の装置では、エージェントが他車両を認識する際に、死角となる位置関係にある車両を除去して認識することにより、演算負荷を軽減するものとしている。

しかしながら、上記従来の装置では、他車両を認識する以前に、車両を効率的に配置する等して全体の出現数を減少させるような工夫がなされていない。従って、演算負荷を十分に軽減することができない場合がある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、走行模擬画面に他の移動体を効率的に出現させることが可能な運転模擬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、
ユーザーの模擬運転操作を検出して仮想空間における車両の動きを再現し、該車両の動きに応じた走行模擬画像を表示する運転模擬装置であって、
前記ユーザーの視線の向きを検知する視線向き検知手段と、
前記走行模擬画像に他の移動体を出現させる他の移動体出現手段と、を備え、
該他の移動体出現手段は、前記視線向き検知手段により検知されたユーザーの視線の向きに基づきユーザーの視線が向けられている頻度が低いと判定した方向に前記他の移動体画像が多く出現するように、前記走行模擬画像に他の移動体を出現させることを特徴とする、
運転模擬装置である。

この本発明の一態様によれば、ユーザーの視線が向けられている頻度が低いと判定した方向に他の移動体画像が多く出現するように、走行模擬画像に他の移動体を出現させるため、ユーザーの注意配分を改善させることができ、結果として他の移動体の総数があまり増加しないようにすることも可能となる。従って、走行模擬画面に他の移動体を効率的に出現させることができる。

本発明によれば、走行模擬画面に他の移動体を効率的に出現させることが可能な運転模擬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運転模擬装置１について説明する。図１は、本発明の一実施例に係る運転模擬装置１のシステム構成例である。運転模擬装置１は、模擬車体１０と、模擬操作デバイス群２０と、センサー群２２と、反力発生装置２４と、ディスプレイ装置３０と、スピーカー３２と、ブザー３４と、カメラ４０と、情報処理装置５０と、を備える。

模擬車体１０は、通常の車両と同様に、ボデー、ドア、ウインドウガラス、ルームミラー、サイドミラーに擬したもので構成されており、内部の運転席１２にユーザーが着座可能となっている。模擬車体１０には、車体に生じる加速度を模擬的に生じさせるためのアクチュエーターが取り付けられてよい。

模擬操作デバイス群２０は、アクセルペダルやブレーキペダル、シフトレバー、ステアリングホイール等に擬したものであり、実際の車両と同じように、運転席１２の周囲に配設されている。

模擬操作デバイス群２０には、それぞれの操作量や操作位置を検出するセンサー群２２（車両におけるアクセル開度センサーやブレーキ踏量センサー、シフトレバースイッチ、ステアリング操舵角センサー等に相当する機能を有する）が取り付けられている。センサー群２２は、ユーザーが行なった模擬運転操作の操作量や操作位置を電気信号に変換し、情報処理装置５０に出力する。

また、模擬操作デバイス群２０には、アクセルペダル等に操作反力を出力する反力発生装置２４が取り付けられている。反力発生装置２４は、車両における通常の操作フィーリングを実現するためのものであり、情報処理装置５０によって出力が制御される複数のサーボモータやギヤ機構等からなる。

ディスプレイ装置３０は、例えば、模擬車体１０を囲むドーム型のディスプレイ装置である。ディスプレイ装置３０には、車外の風景に擬した走行模擬画像が表示される。これにより、運転席１２に着座したユーザーは、あたかも車室内から車外の風景を見るような状態で模擬運転を行なうことができる。

なお、ディスプレイ装置３０の具体的態様は、これに限られない。例えば、車体１０の各ウインドウガラスに、車室内から視認可能なディスプレイ装置を取り付けてもよい。また、スピーカー３２、及びブザー３４については如何なるものを用いてもよいため、説明を省略する。

カメラ４０は、例えば複数の（単独であっても構わない）ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラにより構成される。カメラ４０は、運転席１２に着座したユーザーの頭部を撮像可能な任意の位置に設置される。カメラ４０の撮像画像データは、定期的に（例えば数［ｍｓ］毎に）情報処理装置５０に出力される。

情報処理装置５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターであり、その他、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ（Compact Disc）ドライブ等の記憶装置５１や、フラッシュメモリ等の高速記憶装置５２、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。

記憶装置５１には、本装置における仮想的な車両が走行する仮想走行路に関するデータ（道路形状、道路幅、曲率、勾配、路面摩擦係数等を含む）、及び仮想走行路の各場面における画像データが記憶されている。

また、情報処理装置５０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが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、仮想車両挙動算出部５４と、視線向き検知部５６と、他の移動体制御部５８と、画像生成部６０と、を備える。なお、これらの機能ブロックが明確に別のプログラムに基づくものである必要はなく、同一プログラムの中に複数の機能ブロックを実現する部分が含まれていてもよい。

仮想車両挙動算出部５４は、センサー群２２から入力された信号データ、及び記憶装置５１に記憶された仮想走行路に関するデータに基づいて、仮想車両挙動を算出する。仮想車両挙動は、車両（以下、自車両と称する）の位置（加速速度と旋回角度等から算出される）、進行方向、速度、前後加速度、左右加速度、旋回角度、エンジン回転数、シフト位置等を含む。これらのうち、速度、エンジン回転数、及びシフト位置については、車室内にメーター表示として表示し、通常の車両と類似の環境を提供する。

視線向き検知部５６は、カメラ４０から入力された撮像画像データを解析して、ユーザーの視線の向きを検知する。視線の向きの検知については種々の手法があり、本発明の適用上、如何なる手法を用いてもよいが、例えば、まずユーザーの顔画像における中心線（眉、眼の間、鼻梁、口を通る線）をパターンマッチング処理等により認識し、顔領域における中心線の位置に基づきユーザーの顔向き（水平面において仮想車両の進行方向を基準とした顔向き角度をいう）を算出する。そして、ユーザーの眼画像における黒眼部分の左右方向の偏りに基づいて顔向きが一定とした場合の視線の向きを算出し、これとユーザーの顔向きを併せてユーザーの視線の向き（水平方向）とする。更に、ユーザーの眼画像における黒眼部分の上下方向の偏りに基づいてユーザーの視線の向き（上下方向）を認識してもよい。

視線向き検知部５６は、このように算出したユーザーの視線の向きに基づいて、ユーザーが前方を見ているか、後方を見ているかを定期的に判定する。図２は、視線の向きにおける前方と後方の定義を示すものである。ここで、後方を見ているとは、ユーザーが首を巡らせて後方を見ていることの他、ルームミラーやサイドミラーを見ていることにより間接的に後方を見ていることを含んでよい。

そして、視線向き検知部５６は、判定結果に基づき高速記憶装置５２に設定された前方視認カウンター、及び後方視認カウンターの値を増減させる。図３は、視線向き検知部５６が行なうカウンター値増減制御を示すフローチャートである。本フローは、所定周期をもって（例えばカメラ４０の撮像周期に同期して）繰り返し実行される。

まず、前述の如く視線の向きを検知する（Ｓ１００）。そして、算出したユーザーの視線の向きに基づいて、ユーザーが前方を見ているか、後方を見ているかを判定する（Ｓ１０２）。

ユーザーが前方を見ていると判定した場合には、前方視認カウンターの値を所定値増加させ、後方視認カウンターの値を所定値減少させる（Ｓ１０４）。

一方、ユーザーが後方を見ていると判定した場合には、前方視認カウンターの値を所定値減少させ、後方視認カウンターの値を所定値増加させる（Ｓ１０６）。

係る処理によって、前方視認カウンターの値は、ユーザーが前方をよく視認する傾向のときに増加し、後方をよく視認する傾向のときに減少することとなる。また後方視認カウンターの値は、ユーザーが前方をよく視認する傾向のときに減少し、後方をよく視認する傾向のときに増加することとなる。従って、これらの値は、前方及び後方のそれぞれにユーザーの視線が向けられている頻度を表す指標値となる。

他の移動体制御部５８は、後述する再配置処理によって走行模擬画像に他の移動体を出現させる。他の移動体とは、他車両、自転車、歩行者等をいう。そして、出現させた他の移動体について、通常の交通場面における挙動を行ないながら自律的に仮想走行路を走行するように、これらの挙動（仮想車両挙動算出部５４が算出する仮想車両挙動と同義である）を決定する。また、所定領域から外れた他の移動体については、自動的に消去して再配置する等の処理を行なう。

画像生成部６０は、仮想車両挙動算出部５４の算出結果に基づいて、仮想走行路における自車両、及び他の移動体の位置を認識し、記憶装置５１に記憶された画像データを読み出し、仮想的な車外の風景（他の移動体を含む）を生成してディスプレイ装置３０に表示させる。

以下、他の移動体制御部５８による再配置処理について説明する。図４は、仮想走行路における自車両及び他の移動体の配置、及び再配置が行なわれる位置等を示す図である。なお、本図は上空から見た鳥瞰図となっているが、ディスプレイ装置３０には、これを３次元画像に変換したものが表示される。図４（Ａ）は、時刻Ｎの状態を示し、図４（Ｂ）は、時刻Ｎから実感の時間が経過した時刻Ｎ＋１の状態を示す。時刻Ｎと時刻Ｎ＋１の間に、自車両は左折を行っているものとする。図中、閾値領域とは、後述する図４のフローチャートのＳ２０４の判定における自車両から閾値以内の領域をいう。

時刻Ｎ＋１において他の移動体制御部５８は、所定領域から外れた他の移動体が存在する場合に、自車両が現在走行中の道路Ｘにおける前方から来る対向車両、又は道路Ｘにおける後方から来る後続車両を出現させる（再配置する）。

この際に、前方視認カウンター及び後方視認カウンターの値を参照し、前方視認カウンターの値が小さければ前方に他の移動体が高確率で出現するように、後方視認カウンターの値が小さければ後方に他の移動体が高確率で出現するようにする。すなわち、ユーザーの視線配分が不足していると判断される方向に他の移動体が多く出現するようにするのである。

具体的には、前方視認カウンターの値が大きくなるほど小さくなり、前方視認カウンターの値が小さくなるほど大きくなる関数等を予め設定しておき、係る関数値に応じた確率で前方又は後方に他の移動体を配分する。次式（１）、（２）に出現確率の簡易な算出式を示す。式中、Ｋは所定値である。このような算出式を基本とし、ヒステリシスを設ける等して適合性を高めると好適である。

（前方出現確率）＝Ｋ×（後方視認カウンター値）／｛（前方視認カウンター値）＋（後方視認カウンター値）｝ …（１）
（後方出現確率）＝Ｋ×（前方視認カウンター値）／｛（前方視認カウンター値）＋（後方視認カウンター値）｝ …（２）

これによって、ユーザーの注意が向けられていない方向に、注意すべき物体である他の移動体を多く出現させることとなる。従って、ユーザーの注意配分を改善させることができる。また、結果として他の移動体の総数があまり増加しないようにすることも可能となる。従って、走行模擬画面に他の移動体を効率的に出現させることができる。

図５は、他の移動体制御部５８が他の移動体を再配置する際の処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、所定周期をもって繰り返し実行される。

まず、自車両の位置や進行方向、前方視認カウンター及び後方視認カウンターの値等の情報を取得する（Ｓ２００）。

そして、以下の処理を、現存する他の移動体のそれぞれについて実行する（Ｓ２０２〜２１０）。なお、各他の移動体には認識ナンバーが割り振られているものとする。

まず、最も認識ナンバーが小さい他の移動体を選択する（Ｓ２０２）。

他の移動体を選択すると、当該他の移動体が自車両の位置から閾値以上の距離に在るか否か、及び当該他の移動体が自車両から視認可能か否かを判定する（Ｓ２０４、Ｓ２０６）。視認可能か否かを判定する際には、遮蔽物との関係や仮想走行路の形状との関係が考慮される。

当該他の移動体が自車両の位置から閾値以上の距離に在り、且つ自車両から視認可能でない場合には、当該他の移動体を再配置対象移動体とする（Ｓ２０８）。一方、当該他の移動体が自車両の位置から閾値未満の距離に在るか、自車両から視認可能である場合は、特段の処理を行なわない。

続いて、現在選択されている他の移動体よりも認識ナンバーが大きい他の移動体が存在するか否かを判定し（Ｓ２１０）、現在選択されている他の移動体よりも認識ナンバーが大きい他の移動体が存在する場合は、存在する他の移動体のうち認識ナンバーが最少のものを選択して（Ｓ２１２）、Ｓ２０４以下の処理を実行する。一方、現在選択されている他の移動体よりも認識ナンバーが大きい他の移動体が存在しない場合は、Ｓ２１４に進む。

こうして再配置対象移動体を抽出すると、以下の処理を、再配置対象移動体とされた他の移動体のそれぞれについて実行する（Ｓ２１４〜２２０）。

まず、最も認識ナンバーが小さい再配置対象移動体を選択する（Ｓ２１４）。

そして、選択した再配置対象移動体について、前述の如く、前方視認カウンターの値が小さければ高確率で前方に、後方視認カウンターの値が小さければ高確率で後方になるように、再配置位置を決定する（Ｓ２１６）。

続いて、現在選択されている再配置対象移動体よりも認識ナンバーが大きい再配置対象移動体が存在するか否かを判定し（Ｓ２１８）、現在選択されている再配置対象移動体よりも認識ナンバーが大きい再配置対象移動体が存在する場合は、存在する再配置対象移動体のうち認識ナンバーが最少のものを選択して（Ｓ２２０）、Ｓ２１６以下の処理を実行する。一方、現在選択されている再配置対象移動体よりも認識ナンバーが大きい再配置対象移動体が存在しない場合は、本フローの１ルーチンを終了する。

本実施例の運転模擬装置１によれば、走行模擬画面に他の移動体を効率的に出現させることができる。

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、他の移動体が所定領域から外れたことをトリガーとして他の移動体を出現させる（再配置する）ものとしたが、これに限定されず、例えばランダムなタイミングで他の移動体を出現させる（但し、出現位置についてはユーザーの視線の向きが少ない方に多く出現するようにする）処理等を行なってもよい。

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。

本発明の一実施例に係る運転模擬装置１のシステム構成例である。 視線の向きにおける前方と後方の定義を示すものである。 視線向き検知部５６が行なうカウンター値増減制御を示すフローチャートである。 仮想走行路における自車両及び他の移動体の配置、及び再配置が行なわれる位置等を示す図である。 他の移動体制御部５８が他の移動体を再配置する際の処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 運転模擬装置
１０ 模擬車体
１２ 運転席
２０ 模擬操作デバイス群
２２ センサー群
２４ 反力発生装置
３０ ディスプレイ装置
３２ スピーカー
３４ ブザー
４０ カメラ
５０ 情報処理装置
５１ 記憶装置
５２ 高速記憶装置
５４ 仮想車両挙動算出部
５６ 視線向き検知部
５８ 他の移動体制御部
６０ 画像生成部

Claims (1)

1. ユーザーの模擬運転操作を検出して仮想空間における車両の動きを再現し、該車両の動きに応じた走行模擬画像を表示する運転模擬装置であって、
   前記ユーザーの視線の向きを検知する視線向き検知手段と、
   前記走行模擬画像に他の移動体を出現させる他の移動体出現手段と、を備え、
   該他の移動体出現手段は、前記視線向き検知手段により検知されたユーザーの視線の向きに基づきユーザーの視線が向けられている頻度が低いと判定した方向に前記他の移動体画像が多く出現するように、前記走行模擬画像に他の移動体を出現させることを特徴とする、
   運転模擬装置。

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