JP2016091194A - 操作入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ジェスチャを用いた操作入力において高速走行時における安全性を向上させること。
【解決手段】操作入力装置１０は、３次元空間内における操作者のジェスチャを認識して操作対象機器３０への操作入力を受け付ける。操作入力として受け付ける有効ジェスチャは、走行速度が所定速度以上の場合に適用する高速時ジェスチャと、走行速度が所定速度未満の場合に適用する通常時ジェスチャとの間で切り替えられる。高速時ジェスチャは、通常時ジェスチャよりも短時間で完了するように設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、操作対象機器への操作入力を受け付ける操作入力装置に関する。

従来、操作者のジェスチャを認識して操作対象機器への操作入力を受け付ける操作入力装置が知られている。ジェスチャを用いた操作入力は、スイッチやボタン等の入力部を用いる操作入力と比較して、操作者の視線や注意を入力部に向けることなく行うことができるので、例えば車両に搭載された車載機器への操作入力等に有効である。
例えば、下記特許文献１は、予め定めた複数の操作対象機器に対応して設けられた複数のジェスチャ領域にそれぞれ異なる色の光を照射し、複数のジェスチャ領域を撮影した撮影結果からジェスチャ操作を検出する共に当該ジェスチャ操作されたジェスチャ領域を検出する。そして、検出されたジェスチャ領域に対応する操作対象機器に対して、検出されたジェスチャ操作に対応する予め定めた操作を行うように制御する。

特開２０１４−１５３９５４号公報

ジェスチャは操作者の体の一部、特に操作対象機器が車載機器である場合には、操作者である運転者の手を動かして行うのが一般的である。車両の運転中は、通常運転者の手はステアリングホイールを握った状態であるが、ジェスチャを行っている間はステアリングホイールを離した状態になる場合がある。また、ステアリングホイールを握った状態で行うジェスチャであっても、運転者の注意は多少ジェスチャに対して向くことになる。
よって、運転動作をより慎重に行う必要がある場面、例えば高速走行時には、ジェスチャが短時間で完了するようにすることが好ましい。
一方で、短時間で完了するような簡易なジェスチャを常時採用すると、操作入力の誤認識率が高まる可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、ジェスチャを用いた操作入力において誤認識率を低減しつつ高速走行時の安全性を向上させることにある。

上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかる操作入力装置は、３次元空間内における操作者のジェスチャを認識して操作対象機器への操作入力を受け付ける操作入力装置であって、前記操作対象機器は車両に搭載された車載機器であり、前記車両の走行速度を検出する速度検出手段と、前記走行速度に基づいて前記操作入力として受け付ける有効ジェスチャを決定するジェスチャ決定手段と、前記３次元空間を連続的に撮影する撮影手段と、前記撮影手段によって撮影された撮影画像に基づいて、前記操作者が前記ジェスチャ決定手段によって決定された有効ジェスチャを行ったか否かを識別し、前記有効ジェスチャを行った際に、前記有効ジェスチャに対応する動作を前記操作対象機器に行わせる制御信号を出力するジェスチャ識別手段と、を備えることを特徴とする。
請求項２の発明にかかる操作入力装置は、前記ジェスチャ決定手段は、１つの操作入力に対して、前記走行速度が所定速度以上の場合に適用する高速時ジェスチャと、前記走行速度が前記所定速度未満の場合に適用する通常時ジェスチャとを予め決定しておき、前記走行速度に基づいて前記有効ジェスチャを前記高速時ジェスチャと前記通常時ジェスチャとの間で切り替える、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかる操作入力装置は、前記操作入力は複数種類設定されており、前記ジェスチャ決定手段は、前記複数種類の操作入力を、前記走行速度に基づいて前記有効ジェスチャを前記高速時ジェスチャと前記通常時ジェスチャとの間で切り替える切替操作入力群と、前記走行速度が所定速度以上の場合には前記操作入力を禁止する禁止操作入力群と、に分けて設定する、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかる操作入力装置は、前記高速時ジェスチャは、前記通常時ジェスチャよりもジェスチャに要する時間またはジェスチャによって移動する部位の移動距離が短い、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかる操作入力装置は、前記有効ジェスチャは、ジェスチャ動作と、当該ジェスチャ動作が行われた前記３次元空間上の位置を示すジェスチャ領域とによって特定され、前記ジェスチャ領域は、前記３次元空間を少なくとも２つの座標軸方向に沿って複数の領域に分割したものである、ことを特徴とする。
請求項６の発明にかかる操作入力装置は、前記３次元空間には車両のステアリングホイールが配置されており、前記ジェスチャ領域は、前記３次元空間を前記ステアリングホイールの中心点を原点として前記車両の上下方向にほぼ沿った略上下方向軸、および前記車両の前後方向にほぼ沿った略前後方向軸に沿って分割したものであり、前記略上下方向軸に沿った空間は、前記ステアリングホイールの内周領域、前記ステアリングホイールの外縁領域、および前記外縁領域より上方の上方領域に分割され、前記略前後方向軸に沿った空間は、前記ステアリングホイールが運転者と対向する面である前面領域と、前記ステアリングホイールの車体への取り付け面である後面領域とに分割される、ことを特徴とする。
請求項７の発明にかかる操作入力装置は、前記３次元空間には車両のステアリングホイールが配置されており、前記ジェスチャ領域は、前記３次元空間を前記ステアリングホイールの中心点を原点として前記車両の上下方向にほぼ沿った略上下方向軸、前記車両の前後方向にほぼ沿った略前後方向軸、および前記車両の車幅方向にほぼ沿った略車幅方向軸に沿って分割したものであり、前記略上下方向軸に沿った空間は、前記ステアリングホイールの内周領域、前記ステアリングホイールの外縁領域、および前記外縁領域より上方の上方領域に分割され、前記略前後方向軸に沿った空間は、前記ステアリングホイールが運転者と対向する面である前面領域と、前記ステアリングホイールの車体への取り付け面である後面領域とに分割され、前記略車幅方向軸に沿った空間は、前記ステアリングホイールの中心点から一方の車側側の領域と、前記中心点から他方の車側側の領域とに分割される、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、車両の走行速度に基づいて操作入力として受け付ける有効ジェスチャを決定する。車両内における操作者は運転者である場合が多いが、運転者の身体的・心理的状態は、車両の走行状態、特に走行速度によって大きく異なる。よって、車両の走行速度に基づいて有効ジェスチャを決定することによって、操作者の身体的・心理的状態に即したジェスチャを有効ジェスチャとして設定し、ジェスチャを用いた操作入力をより有効に機能させることができる。また、前方の注視を要求される車両の運転中に入力部等を用いずに車載機器を操作することができ、車両運転中の安全性を向上させることができる。
請求項２の発明によれば、運転動作をより慎重に行う必要がある高速走行時と、運転動作に比較的余裕がある通常走行時とで操作入力として用いる有効ジェスチャを変更する。よって、車載機器の操作入力にジェスチャを用いる場合に、運転動作とジェスチャ動作とを並行して行いやすくすることができ、車両走行中の安全性を向上させることができる。
請求項３の発明によれば、複数種類の操作入力を切替操作入力群と禁止操作入力群とに分けて設定する。よって、例えば高速走行中は必要性が低い操作入力を禁止するなどして、高速走行時の有効ジェスチャの数を減らすことができ、高速走行時における操作者（運転者）の注意を走行動作に向けやすくすることができる。
請求項４の発明によれば、高速時ジェスチャは通常時ジェスチャよりもジェスチャに要する時間またはジェスチャによって移動する部位の移動距離が短いので、短時間で操作入力を完了することができ、操作者（運転者）の注意が操作入力に向く時間を短縮することができる。
請求項５の発明によれば、３次元空間内における操作者のジェスチャを認識して操作入力を受け付けるにあたって、予め定められた所定のジェスチャ動作を行ったか否かと、当該所定のジェスチャが行われた領域とに基づいて有効ジェスチャを特定する。よって、領域に区分されていない単一空間内でジェスチャを行う場合と比較して、操作入力の意図のない単なる動作を操作入力のジェスチャと誤認識する可能性を低減することができる。また、ジェスチャ領域は３次元空間を少なくとも２つの座標軸方向に沿って複数の領域に分割したものであるので、ジェスチャ動作を行う位置をより詳細に特定することができ、操作入力の認識率を向上させることができる。また、ジェスチャ動作とジェスチャ領域との組み合わせによって、操作入力の種類を増加させることができる。
請求項６および請求項７の発明によれば、車両のステアリングホイールが基準となって、操作者が座標軸方向を認識しやすくなり、ジェスチャ動作を容易かつ正確に行うことができる。

実施の形態にかかる操作入力装置１０の構成を示すブロック図である。 ステアリングホイール２０の正面図である。 ステアリングホイール２０の側面図（図２のＡ矢視図）である。 操作識別データベースＤＢの内容を模式的に示す表である。 操作入力のジェスチャを模式的に示す説明図である。 操作入力のジェスチャを模式的に示す説明図である。 操作入力のジェスチャを模式的に示す説明図である。 操作入力のジェスチャを模式的に示す説明図である。 操作入力のジェスチャを模式的に示す説明図である。 操作入力のジェスチャを模式的に示す説明図である。 操作入力のジェスチャを模式的に示す説明図である。 操作入力装置１０による処理の手順を示すフローチャートである。 ３次元空間内の他の領域設定例である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる操作入力装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態にかかる操作入力装置１０の構成を示すブロック図である。
実施の形態にかかる操作入力装置１０は、図示しない車両に搭載されており、３次元空間Ｓ内における操作者のジェスチャを認識して車両内の車載機器３０（操作対象機器）への操作入力を受け付ける。
本実施の形態では、３次元空間Ｓとは車両内の車室空間であり、特に運転席近傍のステアリングホイール２０が配置された空間を指す。
また、本実施の形態では、ステアリングホイール２０を基準として周囲の空間を複数の領域（ジェスチャ領域）に分割し、どの領域でどのようなジェスチャ（ジェスチャ動作）が行われたかによって、操作内容を識別する。
すなわち、操作入力装置１０は、ジェスチャを用いた操作入力が行われる際に、ジェスチャ動作と、そのジェスチャ動作が行われた位置を示すジェスチャ領域によって操作入力の内容を特定する。
このように、ジェスチャ時に基準となる部材（ステアリングホイール２０）を空間内で特定することによって、操作者（運転者）がジェスチャの基準となる位置を認識しやすく、操作を行いやすくすることができるとともに、操作入力装置１０におけるジェスチャの認識率を向上させることができる。

図２は、ステアリングホイール２０の正面図であり、図３は、ステアリングホイール２０の側面図（図２のＡ矢視図）である。
図２に示すように、ステアリングホイール２０は、環状のグリップ部２２と、当該グリップ部２２の中央に配置されたセンター部２４と、当該センター部２４から左右の径方向に延設されてセンター部２４とグリップ部２２とを接続する複数のスポーク部２６と、を有している。
また、図３に示すように、ステアリングホイール２０は、車室内前方の幅方向に延びて形成されているインストルメントパネル３１からコラムカバー３２を介して配設されている。
ステアリングホイール２０は、コラムカバー３２内でステアリングシャフト３４の上端と連結されている 。ステアリングシャフト３４は、筒状のステアリングコラム３６内に回転自在に支持され、コラムカバー３２内からインストルメントパネル３１内にかけて延びている。
ステアリングコラム３６には、ステアリングホイール２０の角度を変更するチルト装置３８がインストルメントパネル３１内に設けられている。

本実施の形態では、ステアリングホイール２０周辺の３次元空間Ｓを、少なくとも２つの座標軸方向に沿って複数の領域に分割することによってジェスチャ領域を特定する。
本実施の形態では、３次元空間Ｓを３つの座標軸方向、すなわちステアリングホイール２０の中心点を原点Ｏとして、車両の上下方向にほぼ沿った略上下方向軸であるＸ軸、車両の前後方向にほぼ沿った略前後方向軸であるＺ軸、および車両の車幅方向にほぼ沿った略車幅方向軸であるＹ軸に沿って分割してジェスチャ領域を特定する。
ここで、車両の上下方向や前後方向等にほぼ沿ったとは、図３に示すようにステアリングホイール２０は車両の前後方向に傾けて配置されている場合が多く、後述のようにステアリングホイール２０の円環を基準として座標軸を設定した場合、車両の上下方向や前後方向に厳密には沿わないことを意味する。

略上下方向軸（Ｘ軸）に沿った空間は、図２に示すようにステアリングホイール２０の内周領域Ｘ１、ステアリングホイール２０の外縁領域Ｘ２、および外縁領域Ｘ２より上方の上方領域Ｘ３に分割される。
なお、外縁領域Ｘ２は、例えばステアリングホイール２０のグリップ部２２の上端部２２Ａから上に数センチ程度（操作者の握りこぶしの高さ程度）までの領域である。
また、本実施の形態では、各領域Ｘ１〜Ｘ３を原点Ｏより上の空間にのみ設定している。これは、原点Ｏより下の空間は操作者の視界に入りにくく、操作が行いづらいためである。
しかしながら、図１３Ａに示すように、原点Ｏより下の空間にも各領域Ｘ１〜Ｘ３を設定してもよい。また、図１３Ｂに示すように、原点Ｏより上の空間に設定された領域Ｘ１〜Ｘ３と、原点Ｏより下の空間に設定された領域Ｘ１〜Ｘ３（領域Ｘ１’〜Ｘ３’）とを別個の領域として設定してもよい。

略車幅方向軸（Ｙ軸）に沿った空間は、図２に示すようにステアリングホイール２０の中心点（原点Ｏ）から一方の車側側の領域（図２では操作者から見て右側に位置する右側領域Ｙ１）と、中心点（原点Ｏ）から他方の車側側の領域（図２では操作者から見て左側に位置する左側領域Ｙ２）とに分割する。

略前後方向軸（Ｚ軸）に沿った空間は、図３に示すようにステアリングホイール２０が運転者と対向する面である前面領域Ｚ１と、ステアリングホイール２０の車体への取り付け面である後面領域Ｚ２とに分割される。

なお、図２および図３では、３次元空間Ｓを３つの座標軸方向に分割する場合について説明したが、３次元空間Ｓを２つの座標軸方向、例えば略上下方向軸であるＸ軸と略前後方向軸であるＺ軸とに分割するようにしてもよい。

図１の説明に戻り、操作入力装置１０は、速度検出手段１１と、ジェスチャ決定手段１２と、撮影手段１３と、ジェスチャ識別手段１４と、操作識別データベースＤＢによって構成される。
上記の構成のうち、ジェスチャ決定手段１２およびジェスチャ識別手段１４は、車両ＥＣＵ等の処理部によって構成される。車両ＥＣＵは、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納・記憶するＲＯＭ、制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ、各種データを書き換え可能に保持するＥＥＰＲＯＭ、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成され、上記ＣＰＵが上記制御プログラムを実行することによって、ジェスチャ決定手段１２またはジェスチャ識別手段１４として機能する。

速度検出手段１１は、操作入力装置１０が搭載された車両の走行速度を検出する。速度検出手段１１は、例えば車速パルスを取得することにより、車両の走行速度を検出する。
ジェスチャ決定手段１２は、車両の走行速度に基づいて操作入力として受け付ける有効ジェスチャを決定する。
より詳細には、ジェスチャ決定手段１２は、車両の走行速度が高速（所定速度以上）の場合には、操作者の注意を運転操作に対してより多く向ける必要があると判断して、操作者の注意がジェスチャを用いた操作入力に向く割合を低くするようなジェスチャを有効ジェスチャとして決定する。
本実施の形態では、有効ジェスチャを、ジェスチャ動作と、当該ジェスチャ動作が行われた３次元空間Ｓ上の位置を示すジェスチャ領域とによって特定する。

ジェスチャ決定手段１２による決定結果には、例えば以下の＜１＞〜＜３＞の種類がある。
＜１＞すべての操作入力について、有効ジェスチャを通常時（走行速度が所定速度未満の時）のジェスチャよりも簡易な高速時ジェスチャに切り替える。
すなわち、１つの操作入力に対して、走行速度が所定速度以上の場合に適用する高速時ジェスチャと、走行速度が所定速度未満の場合に適用する通常時ジェスチャとを予め決定しておき、走行速度に基づいて有効ジェスチャを高速時ジェスチャと通常時ジェスチャとの間で切り替える。
ここで、高速時ジェスチャは、通常時ジェスチャよりもジェスチャに要する時間またはジェスチャによって移動する部位の移動距離が短いジェスチャに設定される。
＜２＞複数種類の操作入力のうち、一部の操作入力は有効ジェスチャを通常時ジェスチャから高速時ジェスチャに切り替え（切替操作入力群）、一部の操作入力は操作入力を禁止する（禁止操作入力群）。
すなわち、操作入力が複数種類設定されている場合、複数種類の操作入力を、走行速度に基づいて有効ジェスチャを高速時ジェスチャと通常時ジェスチャとの間で切り替える切替操作入力群（上記＜１＞と同様）と、走行速度が所定速度以上の場合には操作入力を禁止する禁止操作入力群と、に分けて設定する。
＜３＞高速走行時には有効ジェスチャをなくす。
すなわち、高速走行時にはジェスチャを用いた操作入力を全面的に禁止する。

以下では主に上記＜２＞について説明する。
なお、上記＜１＞または＜２＞の場合において、一部の操作入力の通常時ジェスチャと高速時ジェスチャとが同一のジェスチャであってもよい。

ジェスチャ決定手段１２についてより詳細に説明するために、操作識別データベースＤＢについて説明する。
操作識別データベースＤＢは、３次元空間Ｓ内のどの領域でどのようなジェスチャ動作が行われたかによって、操作内容を識別するためのデータが記録されている。
図４は、操作識別データベースＤＢの内容を模式的に示す表である。
図４の表では、５種類の操作入力（第１の操作入力〜第５の操作入力）について、操作対象機器１４８１、操作内容１４８２、通常時ジェスチャ１４８３、高速時ジェスチャ１４８４がそれぞれ示されている。
ジェスチャ決定手段１２は、車両の走行速度が所定速度未満の場合には通常時ジェスチャを、車両の走行速度が所定速度以上の場合には高速時ジェスチャを、有効ジェスチャとして決定する。
通常時ジェスチャ１４８３および高速時ジェスチャ１４８４は、ジェスチャ動作と、ジェスチャ動作が行われる領域（ジェスチャ領域）の２つの要素から特定される。

第１の操作入力の操作対象機器３０は車両のスモールランプおよびテールランプであり、操作内容は点灯および消灯、すなわちスモールランプおよびテールランプが消灯した状態でこのジェスチャが行われた場合にはスモールランプおよびテールランプを点灯し、スモールランプおよびテールランプが点灯した状態でこのジェスチャが行われた場合にはスモールランプおよびテールランプを消灯する。
第１の操作入力の通常時ジェスチャは、ステアリングホイール２０の上方領域Ｘ３かつ後面領域Ｚ２で、操作者の手をグー（握りこぶし）からパー（手のひらを広げる）に変化させるジェスチャ動作を行うものである。
すなわち、図５に示すようにステアリングホイール２０の上方のインストルメントパネル３１寄りの領域に操作者の手Ｈを位置させて、手Ｈの形状をグーからパーへと変化させるジェスチャである。
なお、図５〜図７、図１１において、図Ａはステアリングホイール２０の正面図であり、図Ｂはステアリングホイール２０の側面図である。また、図８〜図１０において、図Ａと図Ｂは共にステアリングホイール２０の正面図である。
また、第１の操作入力の高速時ジェスチャは、ステアリングホイール２０の上方領域Ｘ３かつ後面領域Ｚ２で、ステアリングホイール２０に対して操作者の手をかざすジェスチャ動作を行うものである。
すなわち、図６に示すようにステアリングホイール２０の上方で下向き（ステアリングホイール２０向きに）操作者の手Ｈを広げるジェスチャである。
このように、高速時ジェスチャは通常時ジェスチャと比較して短時間に動作が完了するものになっている。

第２の操作入力の操作対象機器３０は車両のヘッドライトであり、操作内容はヘッドライトが点灯した状態でこのジェスチャが行われた場合にはヘッドライトの照射方向をハイとローとで切り替え（ハイ／ロー切替）、ヘッドライトが消灯した状態でこのジェスチャが行われた場合にはパッシング点灯（瞬間的なハイビーム点灯）を行う。
第２の操作入力の通常時ジェスチャは、操作者の手をステアリングホイール２０の内周領域Ｘ１の前面領域Ｚ１から後面領域Ｚ２に移動させるジェスチャ動作を行うものである。
すなわち、図７に示すようにステアリングホイール２０の内周に手をくぐらせるジェスチャである。
一方、第２の操作入力の高速時ジェスチャは設定されていない。すなわち、高速時には第２の操作入力は禁止となる。
高速時に禁止となる動作としては、例えば高速時に行うと走行時の安全性が低下する操作や、操作内容の緊急性が低く走行速度が所定速度以下になってから行うことが好ましい操作などが挙げられる。

第３の操作入力の操作対象機器３０は、操作者から見て左側のターンランプであり、操作内容は点灯である。
第３の操作入力の通常時ジェスチャは、ステアリングホイール２０の外縁領域Ｘ２に沿って操作者の手を右側領域Ｙ１から左側領域Ｙ２へと移動させ、さらに右側領域Ｙ１へと戻すジェスチャ動作を行うものである。
すなわち、図８Ａに示すように操作者の右手Ｈをステアリングホイール２０の外縁に沿って車幅方向に往復させるジェスチャである。これは、操作者が左折操作をする際にステアリングホイール２０を左側に回転させる動作を模擬している。
また、第３の操作入力の高速時ジェスチャは、操作者の右手Ｈをステアリングホイール２０の外縁領域Ｘ２かつ前面領域Ｚ１と後面領域Ｚ２との境界付近で、グー（握りこぶし）からパー（手のひらを広げる）に変化させるジェスチャ動作を行うものである。
すなわち、図９に示すようにステアリングホイール２０の保持位置で操作者の右手Ｈの形状をグーからパーへと変化させるジェスチャである。
このように、高速時ジェスチャは通常時ジェスチャと比較して、ジェスチャによって移動する部位（本実施の形態では操作者の手）の移動距離が短いものとなっている。

また、第４の操作入力の操作対象機器３０は、操作者から見て右側のターンランプであり、操作内容は点灯である。
第４の操作入力の通常時ジェスチャは、ステアリングホイール２０の外縁領域Ｘ２に沿って操作者の手を左側領域Ｙ２から右側領域Ｙ１へと移動させ、さらに左側領域Ｙ２へと戻すジェスチャ動作を行うものである。
すなわち、図８Ｂに示すように操作者の左手Ｈをステアリングホイール２０の外縁に沿って車幅方向に往復させるジェスチャである。これは、操作者が右折操作をする際にステアリングホイール２０を右側に回転させる動作を模擬している。
また、第４の操作入力の高速時ジェスチャは、操作者の左手Ｈをステアリングホイール２０の外縁領域Ｘ２かつ前面領域Ｚ１と後面領域Ｚ２との境界付近で、グー（握りこぶし）からパー（手のひらを広げる）に変化させるジェスチャ動作を行うものである。
すなわち、図１０に示すようにステアリングホイール２０の保持位置で操作者の左手Ｈの形状をグーからパーへと変化させるジェスチャである。

第５の操作入力の操作対象機器３０は車両のヘッドランプであり、操作内容は点灯および消灯、すなわちヘッドランプが消灯した状態でこのジェスチャが行われた場合にはヘッドランプを点灯し、ヘッドランプが点灯した状態でこのジェスチャが行われた場合にはヘッドランプを消灯する。
第５の操作入力は、ステアリングホイール２０の内周領域Ｘ１かつ前面領域Ｚ１で、ステアリングホイール２０に対して手をかざすジェスチャ動作を行うものである。
すなわち、図１１に示すようにステアリングホイール２０に正対して操作者の手Ｈを広げるジェスチャである。
この第５の操作は、通常時ジェスチャ１４８３と高速時ジェスチャ１４８４とが同じ動作となっている。このように、例えば通常時ジェスチャ１４８３が比較的簡易なジェスチャである場合などは、必ずしも通常時ジェスチャ１４８３と高速時ジェスチャ１４８４とを異なる動作にしなくてもよい。

図４に示した例のうち、第１の操作、第３の操作および第４の操作は、切替操作入力群となり、第２の操作は禁止操作入力群となる。

図１の説明に戻り、撮影手段１３は、３次元空間を連続的に撮影する。連続的に撮影とは、３次元空間内における操作者の挙動（ジェスチャ）が認識可能な画像群（映像データ）を撮影することを指す。
撮影手段１３は、例えば赤外線カメラであり、夜間でも３次元空間内の映像を撮影可能とする。また、撮影手段１３を複数のカメラ（ステレオカメラ等）で構成してもよい。
撮影手段１３の設置位置は任意であるが、ステアリングホイール２０および上述した各領域Ｘ１〜Ｘ３，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２を撮影範囲に含むことができる位置とする。

ジェスチャ識別手段１４は、撮影手段１３によって撮影された撮影画像に基づいて、操作者がジェスチャ決定手段１２によって決定された有効ジェスチャを行ったか否かを識別し、有効ジェスチャを行った際に、有効ジェスチャに対応する動作を操作対象機器３０に行わせる制御信号を出力する。
ジェスチャ識別手段１４は、動作識別手段１４０、領域識別手段１４２、操作内容特定手段１４４、および機器制御手段１４６を有する。

動作識別手段１４０は、撮影手段１３によって撮影された撮影画像に基づいて、３次元空間内で操作者が有効ジェスチャのジェスチャ動作を行ったか否かを識別する。
本実施の形態において、操作者とは運転者であり、動作を行う部分は手Ｈである。動作識別手段１４０は、公知の画像認識技術（パターン認識技術）を用いて撮影画像中に映る手を識別し、さらに手の各点の位置が時間経過とともにどのように変化するかに基づいて、手のジェスチャ動作を認識する。そして、ジェスチャ決定手段１２で決定された有効ジェスチャのジェスチャ動作と一致するジェスチャ動作を行ったか否かを識別する。

領域識別手段１４２は、所定のジェスチャ動作が行われた位置が上述した複数の領域Ｘ１〜Ｘ３，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２のいずれに属するかを識別する。
領域識別手段１４２は、撮影画像中のステアリングホイール２０の位置とジェスチャ動作時における操作者の手の位置との相対関係から、当該ジェスチャ動作が複数の領域Ｘ１〜Ｘ３，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２のいずれで行われたかを識別する。

操作内容特定手段１４４は、所定のジェスチャ動作と所定のジェスチャが行われた領域とに基づいて、操作対象機器３０への操作入力の内容（操作内容）を特定する。
操作内容特定手段１４４は、動作識別手段１４０で識別されたジェスチャ動作の種類と、領域識別手段１４２で識別された領域との組み合わせが有効ジェスチャに一致するかを判断し、一致している場合には当該操作入力に対応する操作対象機器３０への操作内容を特定する。
例えば、車両の走行速度が所定速度未満であり、有効ジェスチャが通常時ジェスチャとされている際に、動作識別手段１４０で識別されたジェスチャ動作が操作者の手の形状をグーからパーへと変化させるジェスチャ動作（第１の操作入力におけるジェスチャ動作）であったとする。
このとき、領域識別手段１４２で識別された領域がステアリングホイール２０の上方領域Ｘ３かつ後面領域Ｚ２である場合には、操作内容特定手段１４４は、第１の操作入力が行われたと判断し、車両のスモールランプおよびテールランプの点灯または消灯が操作内容であると特定する。
また、領域識別手段１４２で識別された領域がステアリングホイール２０の内周領域Ｘ１や前面領域Ｚ１などである場合には、該当する操作入力はないため、操作内容特定手段１４４は、操作入力なしと判定する。
すなわち、操作内容特定手段１４４は、動作識別手段１４０で識別されたジェスチャ動作と、領域識別手段１４２で識別された領域との組み合わせが、操作識別データベースＤＢに記録された有効ジェスチャのいずれかに一致した場合のみ、有効な操作入力として認識する。

機器制御手段１４６は、操作内容に対応する動作、すなわち有効ジェスチャに対応する動作を操作対象機器３０に行わせる制御信号を出力する。
例えば上記第１の操作入力が行われた場合には、機器制御手段１４６は、車両のスモールランプおよびテールランプに対して点灯および消灯を切り換える制御信号を出力する。

図１２は、操作入力装置１０による処理の手順を示すフローチャートである。
操作入力装置１０は、車両の走行中は図１２に示す処理をくり返し行う。
まず、速度検出手段１１によって、車両の走行速度を検出する（ステップＳ８００）。
つぎに、有効ジェスチャ決定手段１２によって、ステップＳ８００で検出された走行速度に基づいて有効ジェスチャを決定する（ステップＳ８０１）。すなわち、走行速度が所定速度未満の場合は通常時ジェスチャを有効ジェスチャとして決定し、走行速度が所定速度以上の場合は高速時ジェスチャを有効ジェスチャとして決定する。

つづいて、撮影手段１３によってステアリングホイール２０周辺の車室空間を撮影する（ステップＳ８０２）。
動作識別手段１４０は、撮影手段１３で撮影された撮影画像を解析し、操作者が有効ジェスチャに含まれるジェスチャ動作（有効なジェスチャ動作）を行ったか否かを判断する（ステップＳ８０３）。
操作者が有効ジェスチャに含まれるジェスチャ動作を行っていない場合は（ステップＳ８０３：Ｎｏ）、ステップＳ８００に戻って以降の処理をくり返す。
また、操作者が有効ジェスチャに含まれるジェスチャ動作を行った場合は（ステップＳ８０３：Ｙｅｓ）、領域識別手段１４２によってジェスチャ動作を行った領域を特定する（ステップＳ８０４）。
つぎに、操作内容特定手段１４４は、操作者が行ったジェスチャ動作と当該ジェスチャ動作を行った領域との組み合わせが、いずれかの有効ジェスチャに一致するか否かを判断する（ステップＳ８０６）。
いずれかの有効ジェスチャに一致しない場合は（ステップＳ８０６：Ｎｏ）、ステップＳ８００に戻って以降の処理をくり返す。
また、いずれかの有効ジェスチャに一致する場合は（ステップＳ８０６：Ｙｅｓ）、操作対象機器３０および制御内容を特定し（ステップＳ８０８）、機器制御手段１４６によって操作対象機器３０へと制御信号を出力する（ステップＳ８１０）。
その後、ステップＳ８００に戻り、以降の処理をくり返す。

なお、図１２および上記の説明では、動作識別手段１４０によって所定のジェスチャ動作が行われたことを識別してから領域識別手段１４２によってジェスチャ領域を識別しているが、これに限らずジェスチャ領域を識別してから所定のジェスチャ動作を行ったかを識別してもよい。例えば、操作者の手の位置を常時追跡しつつ、所定のジェスチャ動作が行われたかを識別してもよい。

以上説明したように、実施の形態にかかる操作入力装置１０は、車両の走行速度に基づいて操作入力として受け付ける有効ジェスチャを決定する。車両内における操作者は運転者である場合が多いが、運転者の身体的・心理的状態は、車両の走行状態、特に走行速度によって大きく異なる。よって、車両の走行速度に基づいて有効ジェスチャを決定することによって、操作者の身体的・心理的状態に即したジェスチャを有効ジェスチャとして設定し、ジェスチャを用いた操作入力をより有効に機能させることができる。
また、操作入力装置１０によれば、前方の注視を要求される車両の運転中に入力部等を用いずに車載機器を操作することができ、車両運転中の安全性を向上させることができる。
また、操作入力装置１０は、運転動作をより慎重に行う必要がある高速走行時と、運転動作に比較的余裕がある通常走行時とで操作入力として用いる有効ジェスチャを変更する。よって、車載機器の操作入力にジェスチャを用いる場合に、運転動作とジェスチャ動作とを並行して行いやすくすることができ、車両走行中の安全性を向上させることができる。
また、操作入力装置１０は、複数種類の操作入力を切替操作入力群と禁止操作入力群とに分けて設定する。よって、例えば高速走行中は必要性が低い操作入力を禁止するなどして、高速走行時の有効ジェスチャの数を減らすことができ、高速走行時における操作者（運転者）の注意を走行動作に向けやすくすることができる。
高速時ジェスチャは通常時ジェスチャよりもジェスチャに要する時間またはジェスチャによって移動する部位の移動距離が短いので、短時間で操作入力を完了することができ、操作者（運転者）の注意が操作入力に向く時間を短縮することができる。
また、操作入力装置１０は、３次元空間内における操作者のジェスチャを認識して操作入力を受け付けるにあたって、予め定められた所定のジェスチャ動作を行ったか否かと、当該所定のジェスチャが行われた領域とに基づいて操作入力の内容（操作対象機器の動作）を特定する。
よって、領域に区分されていない単一空間内でジェスチャを行う場合と比較して、操作入力の意図のない単なる動作を操作入力のジェスチャと誤認識する可能性を低減することができる。
また、ジェスチャ領域は３次元空間を少なくとも２つの座標軸方向に沿って複数の領域に分割したものであるので、ジェスチャ動作を行う位置をより詳細に特定することができ、操作入力の認識率を向上させることができる。また、ジェスチャ動作とジェスチャ領域との組み合わせによって、操作入力の種類を増加させることができる。
また、操作入力装置１０では、車両のステアリングホイールが基準となって、操作者が座標軸方向を認識しやすくなり、ジェスチャ動作を容易かつ正確に行うことができる。

１０……操作入力装置、１１……速度検出手段、１２……ジェスチャ決定手段、１３……撮影手段、１４……ジェスチャ識別手段、１４０……動作識別手段、１４２……領域識別手段、１４４……操作内容特定手段、１４６……機器制御手段、ＤＢ……操作識別データベース、２０……ステアリングホイール、２２……グリップ部、２２Ａ……上端部、２４……センター部、２６……スポーク部、３０……操作対象機器（車載機器）。

Claims (7)

1. ３次元空間内における操作者のジェスチャを認識して操作対象機器への操作入力を受け付ける操作入力装置であって、
   前記操作対象機器は車両に搭載された車載機器であり、
   前記車両の走行速度を検出する速度検出手段と、
   前記走行速度に基づいて前記操作入力として受け付ける有効ジェスチャを決定するジェスチャ決定手段と、
   前記３次元空間を連続的に撮影する撮影手段と、
   前記撮影手段によって撮影された撮影画像に基づいて、前記操作者が前記ジェスチャ決定手段によって決定された有効ジェスチャを行ったか否かを識別し、前記有効ジェスチャを行った際に、前記有効ジェスチャに対応する動作を前記操作対象機器に行わせる制御信号を出力するジェスチャ識別手段と、
   を備えることを特徴とする操作入力装置。
2. 前記ジェスチャ決定手段は、１つの操作入力に対して、前記走行速度が所定速度以上の場合に適用する高速時ジェスチャと、前記走行速度が前記所定速度未満の場合に適用する通常時ジェスチャとを予め決定しておき、前記走行速度に基づいて前記有効ジェスチャを前記高速時ジェスチャと前記通常時ジェスチャとの間で切り替える、
   ことを特徴とする請求項１記載の操作入力装置。
3. 前記操作入力は複数種類設定されており、
   前記ジェスチャ決定手段は、前記複数種類の操作入力を、前記走行速度に基づいて前記有効ジェスチャを前記高速時ジェスチャと前記通常時ジェスチャとの間で切り替える切替操作入力群と、前記走行速度が所定速度以上の場合には前記操作入力を禁止する禁止操作入力群と、に分けて設定する、
   ことを特徴とする請求項２記載の操作入力装置。
4. 前記高速時ジェスチャは、前記通常時ジェスチャよりもジェスチャに要する時間またはジェスチャによって移動する部位の移動距離が短い、
   ことを特徴とする請求項２または３記載の操作入力装置。
5. 前記有効ジェスチャは、ジェスチャ動作と、当該ジェスチャ動作が行われた前記３次元空間上の位置を示すジェスチャ領域とによって特定され、
   前記ジェスチャ領域は、前記３次元空間を少なくとも２つの座標軸方向に沿って複数の領域に分割したものである、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の操作入力装置。
6. 前記３次元空間には車両のステアリングホイールが配置されており、
   前記ジェスチャ領域は、前記３次元空間を前記ステアリングホイールの中心点を原点として前記車両の上下方向にほぼ沿った略上下方向軸、および前記車両の前後方向にほぼ沿った略前後方向軸に沿って分割したものであり、
   前記略上下方向軸に沿った空間は、前記ステアリングホイールの内周領域、前記ステアリングホイールの外縁領域、および前記外縁領域より上方の上方領域に分割され、
   前記略前後方向軸に沿った空間は、前記ステアリングホイールが運転者と対向する面である前面領域と、前記ステアリングホイールの車体への取り付け面である後面領域とに分割される、
   ことを特徴とする請求項５記載の操作入力装置。
7. 前記３次元空間には車両のステアリングホイールが配置されており、
   前記ジェスチャ領域は、前記３次元空間を前記ステアリングホイールの中心点を原点として前記車両の上下方向にほぼ沿った略上下方向軸、前記車両の前後方向にほぼ沿った略前後方向軸、および前記車両の車幅方向にほぼ沿った略車幅方向軸に沿って分割したものであり、
   前記略上下方向軸に沿った空間は、前記ステアリングホイールの内周領域、前記ステアリングホイールの外縁領域、および前記外縁領域より上方の上方領域に分割され、
   前記略前後方向軸に沿った空間は、前記ステアリングホイールが運転者と対向する面である前面領域と、前記ステアリングホイールの車体への取り付け面である後面領域とに分割され、
   前記略車幅方向軸に沿った空間は、前記ステアリングホイールの中心点から一方の車側側の領域と、前記中心点から他方の車側側の領域とに分割される、
   ことを特徴とする請求項５記載の操作入力装置。

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