JP2019086932A - ドライバ行動予測装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ドライバの行動を精度良く予測することができる予測技術を提供する。【解決手段】ドライバ行動予測装置は、取得部と、推定部と、参照部と、予測部と、を備える。前記取得部は、自車両の車室内を撮影するカメラで得られた撮影画像を取得する。前記推定部は、前記撮影画像に基づいてドライバの上肢動作範囲を推定する。前記参照部は、前記自車両の走行情報、前記ドライバの過去の行動履歴、及び前記自車両の走行環境情報の少なくとも一つを参照する。前記予測部は、前記推定部の推定結果及び前記参照部の参照結果に基づいて前記ドライバの行動を予測する。【選択図】図1

Description

本発明は、ドライバの行動を予測する予測技術に関する。
ドライバの行動を予測して、ドライバが行う操作を補助する装置の開発が進められている。
例えば特許文献1で提案されている乗員姿勢推定装置は、運転席及びその周辺を撮影する単眼カメラを用いて、ドライバの人体特徴点(両肩、両肘、両手)の位置を算出して関節モデルを作成し、人体特徴点がどの位置に移動するかを予測する。そして、特許文献1で提案されている乗員姿勢推定装置は、車載機器の設定場所に人体特徴点の移動予測位置が含まれる場合に、ドライバが当該車載機器を操作しようとしていると予測する。
特開2011−123733号公報
特許文献1で提案されている乗員姿勢推定装置は、単眼カメラが撮影した映像から人体特徴点の位置を算出し、人体特徴点が移動する位置を予測するため、上下方向や手前奥行き方向の予測精度が良くないという問題を有する。このため、例えばドライバがナビゲーション装置の下に配置されているエアーコンディショナーのハードボタンを操作しようとしている際に、上下方向の予測精度が良くないためにナビゲーション装置を操作しようとしていると誤った予測をしてしまうおそれがある。
本発明は、上記課題に鑑みて、ドライバの行動を精度良く予測することができる予測技術を提供することを目的とする。
本発明のドライバ行動予測装置は、自車両の車室内を撮影するカメラで得られた撮影画像を取得する取得部と、前記撮影画像に基づいてドライバの上肢動作範囲を推定する推定部と、前記自車両の走行情報、前記ドライバの過去の行動履歴、及び前記自車両の走行環境情報の少なくとも一つを参照する参照部と、前記推定部の推定結果及び前記参照部の参照結果に基づいて前記ドライバの行動を予測する予測部と、を備える構成(第1の構成)である。
上記第1の構成のドライバ行動予測装置において、前記推定部は、前記ドライバの上肢の特徴点を検出する特徴点検出部と、前記ドライバの胴体面積を検出する胴体面積検出部と、を含み、前記特徴点の位置と前記胴体面積の変化とに基づいて前記ドライバの上肢動作範囲を推定する構成(第2の構成)であってもよい。
上記第1又は第2の構成のドライバ行動予測装置において、前記ドライバに提案する内容を前記予測部の予測結果に基づいて決定し、前記内容を報知する報知部を備える構成(第3の構成)であってもよい。
上記第1〜第3いずれかの構成のドライバ行動予測装置において、前記自車両に搭載されている車載機器を前記予測部の予測結果に基づいて制御する制御部を備える構成(第4の構成)であってもよい。
上記第1〜第4いずれかの構成のドライバ行動予測装置において、前記予測部の予測結果と前記ドライバの実際の行動との関係を検証する検証部を備え、前記予測部は、前記検証部の検証結果に基づいて予測アルゴリズムを修正する構成(第5の構成)であってもよい。
本発明によると、ドライバの行動を精度良く予測することができる。
第1実施形態に係るドライバ行動予測装置の構成を示すブロック図 車室内撮影カメラで撮影される画像の一例を示す図 第1実施形態に係るドライバ行動予測装置の動作例を示すフローチャート 第2実施形態に係るドライバ行動予測装置の構成を示すブロック図 第2実施形態に係るドライバ行動予測装置の動作例を示すフローチャート
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
<1.第1実施形態>
図1は、ドライバ行動予測装置の構成を示すブロック図である。ドライバ行動予測装置10は、車室内撮影カメラ1で得られた撮影画像に基づいてドライバの上肢動作範囲を推定し、その推定結果に基づいてドライバの行動を予測する。また、ドライバ行動予測装置10は、CAN(Controller Area Network)などの車載ネットワークを通じて車速検出センサ、操舵角検出センサ、燃料計などから車速、操舵角、残燃料量などの走行情報を取得する。また、ドライバ行動予測装置10は、自車両に搭載されるナビゲーション装置から自車両の位置情報や自車両周辺の地図情報などの走行環境情報を取得する。走行環境情報は、車外温度検出用の温度センサから取得可能な車外温度情報、車内温度検出用の温度センサから取得可能な車内温度情報などを含んでいてもよい。また、ドライバ行動予測装置10は、自車両に搭載されるナビゲーション装置、エアーコンディショナーなどの車載機器から当該車載機器に対する操作の内容を示す操作情報を取得する。車室内撮影カメラ1及びドライバ行動予測装置10は、車両に搭載される。以下、ドライバ行動予測装置10が搭載される車両を「自車両」という。
車室内撮影カメラ1は、車両の車室内を一方向から撮影する単眼カメラである。車室内撮影カメラ1は、例えば運転席や助手席に座っている乗員のみならず後部座席に座っている乗員も俯瞰して撮影できるように車両の天井の前方中央部に設置するとよい。車室内撮影カメラ1を自車両の天井の前方中央部に設置した場合に車室内撮影カメラ1で撮影される画像は、例えば図2に示すようになる。
なお、夜間でもドライバ行動予測装置10がドライバの上肢動作範囲を推定することができるように、車室内撮影カメラ1として近赤外対応カメラを採用し、車室内撮影カメラ1の撮影領域に近赤外光を照射する近赤外照明装置を車両の室内に設置することが好ましい。
ドライバ行動予測装置10は、ASIC(application specific integrated circuit)やFPGA(field-programmable gate array)等のハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって構成することができる。ソフトウェアを用いてドライバ行動予測装置10を構成する場合、ソフトウェアにて実現される部位についてのブロック図は、その部位の機能ブロック図を表すことになる。ソフトウェアを用いて実現される機能をプログラムとして記述し、当該プログラムをプログラム実行装置上で実行することによって、その機能を実現するようにしてもよい。プログラム実行装置としては、例えばCPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、及びROM(Read Only Memory)を備えるコンピュータを挙げることができる。
ドライバ行動予測装置10は、取得部11と、推定部12と、過去の行動履歴データベース13と、参照部14と、予測部15と、報知部16と、制御部17と、を備える。
取得部11は、車室内撮影カメラ1からアナログ又はデジタルの撮影画像を所定の周期(例えば、1/30秒周期)で時間的に連続して取得する。すなわち、取得部11によって取得される撮影画像の集合体が車室内撮影カメラ1で撮影された動画像である。そして、取得した撮影画像がアナログの場合には、取得部11は、そのアナログの撮影画像をデジタルの撮影画像に変換(A/D変換)する。取得部11は、取得した撮影画像、或いは、取得及び変換した撮影画像を推定部12に出力する。取得部11から出力される1つの撮影画像が1つのフレーム画像となる。
推定部12は、取得部11によって取得された撮影画像に基づいてドライバの上肢動作範囲を推定する。本実施形態では、推定部12は、ドライバの上肢の特徴点を検出する特徴点検出部12aと、ドライバの胴体面積を検出する胴体面積検出部12bと、を備える。また、推定部12は、人体の各関節での可動域に関する情報を不揮発的に記憶している。
特徴点検出部12aは、ドライバの上肢の特徴点として例えば肩及び肘を検出する。また、上肢の特徴点として肩及び肘に加えて腕、手及び指を含んでもよい。胴体面積検出部12bは、撮影画像上でのドライバの胴体面積を検出する。ドライバの胴体面積は、撮影画像上での胴体の輪郭で形成される範囲の面積である。したがって、ドライバの胴体の向きによって胴体面積は変化する。ドライバの胴体の向きは、ドライバがステアリングを握って車両を運転している場合、センターコンソールの機器を操作している場合、助手席や後部座席の乗車者と会話している場合等でそれぞれ変化する。
ドライバの上肢の特徴点の左右方向における位置は1つの撮影画像に基づいて比較的に精度良く推定することができる。一方、撮影画像は2次元であるため、ドライバの上肢の特徴点の手前奥行き方向における位置は1つの撮影画像に基づいて精度良く推定することが難しい。また、撮影画像は車室内撮影カメラ1が自車両の天井から下方を見下ろしたアングルの画像であるため、ドライバの上肢の特徴点の上下方向における位置も1つの撮影画像に基づいて精度良く推定することが難しい。
そこで、推定部12は、左右方向と、手前奥行き方向及び上下方向とで推定の手法を変えている。
具体的には、推定部12は、ドライバの上肢の特徴点の左右方向の位置を特徴点検出部12aの検出結果から推定し、推定したドライバの上肢の特徴点の左右方向位置と人体の各関節での可動域に関する情報とからドライバの左右方向における上肢動作範囲を推定する。
また、具体的には、推定部12は、ドライバの上肢の特徴点の上下方向の位置及び手前奥行き方向の位置を、特徴点検出部12aの検出結果と胴体面積検出部12bによって検出される撮影画像上でのドライバの胴体面積の変化とから推定し、推定したドライバの上肢の特徴点の上下方向位置と人体の各関節での可動域に関する情報とからドライバの上下方向における上肢動作範囲を推定し、推定したドライバの上肢の特徴点の手前奥行き方向位置と人体の各関節での可動域に関する情報とからドライバの手前奥行き方向における上肢動作範囲を推定する。車室内撮影カメラ1とドライバの上肢との上下方向における距離によって胴体面積が変化するので、上記のようにドライバの胴体面積の変化を加味してドライバの上下方向における上肢動作範囲を推定することで推定精度の向上が期待できる。同様に、車室内撮影カメラ1とドライバの上肢との手前奥行き方向における距離によって胴体面積が変化するので、上記のようにドライバの胴体面積の変化を加味してドライバの手前奥行き方向における上肢動作範囲を推定することで推定精度の向上が期待できる。
なお、車室内撮影カメラ1の取り付け角度などによっては、ドライバの胴体面積の変化を加味してドライバの上下方向における上肢動作範囲の推定にドライバの胴体面積の変化を加味する必要がない場合もあり得る。このような場合には、上記の実施形態とは異なり、推定部12が左右方向及び上下方向と手前奥行き方向とで推定の手法を変えるようにしてもよい。
過去の行動履歴データベース13は、過去にどのようなドライバの上肢動作範囲からどのような行動が行われたかを示すデータベースである。どのような行動が行われたかは、例えば、自車両に搭載されるナビゲーション装置、エアーコンディショナーなどの車載機器から当該車載機器に対する操作の内容を示す操作情報に基づいて判断するようにすればよい。
なお、過去の行動履歴データベース13は、複数のドライバそれぞれにおける上肢動作範囲と行動との関係を示すデータベースであってもよく、ドライバ毎の区別無く上肢動作範囲と行動との関係を示すデータベースであってもよい。
複数のドライバそれぞれにおける上肢動作範囲と行動との関係を示すデータベースである場合は、例えば撮影画像を利用して顔認証を行い、顔認証の結果を合致するドライバにおける上肢動作範囲と行動との関係のみを利用するようにしてもよい。これにより、個々のドライバの癖が予測部15での予測で考慮されるようになるので、ドライバ毎の区別無く上肢動作範囲と行動との関係を示すデータベースを利用する場合と比較して、予測部15での予測精度が向上することが期待できる。
また、過去の行動履歴データベース13のデータ要素に走行情報や走行環境情報を含めてもよい。これにより、過去の行動履歴をより細かく分類した(上肢動作範囲、走行情報、及び走行環境情報の組合せの各パターンで分類した)データベースとなるので、上肢動作範囲のみと行動との関係を示すデータベースを利用する場合と比較して、予測部15での予測精度が向上することが期待できる。
ドライバ行動予測装置10は、データセンタとの通信が可能な通信機能を有し、データセンタとの通信によって過去の行動履歴データベース13を適宜更新する構成であってもよい。また、データセンタ側に過去の行動履歴データベース13を設け、ドライバ行動予測装置10がデータセンタとの通信によって過去の行動履歴データベース13にアクセスするようにしてもよい。
参照部14は、自車両の走行情報、ドライバの過去の行動履歴、及び自車両の走行環境情報を参照する。なお、本実施形態では、参照部14が自車両の走行情報、ドライバの過去の行動履歴、及び自車両の走行環境情報の全てを参照するが、本実施形態とは異なり、参照部14が自車両の走行情報、ドライバの過去の行動履歴、及び自車両の走行環境情報のうちの1つのみ又は2つのみを参照してもよい。
予測部15は、推定部12の推定結果及び参照部14の参照結果に基づいてドライバの行動を予測する。
報知部16は、ドライバに提案する内容を予測部15の予測結果に基づいて決定し、その内容を示す報知信号を自車両に設けられる報知装置に出力する。
制御部17は、自車両に搭載されている車載機器を予測部15の予測結果に基づいて制御するための制御信号を当該車載機器に出力する。
図3は、ドライバ行動予測装置10の動作例を示すフローチャートである。ドライバ行動予測装置10は、例えば自車両のドアロックが解除されたタイミングで図3に示すフローチャートの動作を開始し、ドライバを検出していない状態において車両のドアがアンロックからロックに切り替わったタイミングで図3に示すフローチャートの動作を強制的に終了する。したがって、ドライバ行動予測装置10は、車両のドアがロックであるかアンロックであるかを通知する信号をドライバ行動予測装置10の外部から受け取る。
まず、取得部11が背景画像を取得する(ステップS10)。取得部11は背景画像を取得した後、所定の周期でフレーム画像を取得し続ける。
次に、推定部12が処理対象画像となるフレーム画像を決定する(ステップS20)。
次に、推定部12は、処理対象画像の検出領域内において背景差分処理を実行してドライバの抽出を試みる(ステップS30)。具体的には、推定部12は、フレーム画像である背景画像と、フレーム画像であって背景画像より後に取得部11によって取得される処理対象画像とを比較し、閾値に基づいて処理対象画像の検出領域内を前景領域と背景領域とに区別し、検出領域内の前景領域を用いてドライバの抽出を試みる。これにより、背景差分処理の負担が軽くなる。なお、検出領域からハンドル、シートベルトリトラクター、シフトノブ等の車両可動部品を外すことで、これらの車両可動部品が動くことで前景領域であると誤って区別されることを防止できる。
また、本実施形態とは異なり、推定部12が処理対象画像の全領域に対して背景差分処理を実行してもよい。これにより、漏れなく処理対象画像に背景差分処理を実行できる。
ステップS30に続くステップS40において、推定部12はドライバを抽出できたか否かを判定する。ドライバを抽出できていなければ、ステップS20に戻る。
一方、ドライバを抽出できていれば、推定部12はドライバの上肢動作範囲を推定する(ステップS50)。
ステップS50に続くステップS60において、参照部14は、自車両の走行情報、ドライバの過去の行動履歴、及び自車両の走行環境情報を参照する。
ステップS60に続くステップS70において、予測部15は、推定部12の推定結果及び参照部14の参照結果に基づいてドライバの行動を予測する。
ステップS70に続くステップS80において、報知部16は、必要に応じて、ドライバに提案する内容を予測部15の予測結果に基づいて決定し、その内容を示す報知信号を自車両に設けられる報知装置に出力する。これにより、ドライバが行動を完了させる前に、予測部15の予測結果に基づく提案内容を報知することができるので、ドライバの行動を支援することができる。
例えば残燃料量が所定値以下である状況下で、ドライバの上肢動作範囲がナビゲーション装置の操作画面に近づいてきている場合、ステップS70において予測部15がナビゲーション装置の操作を予測し、ステップS80において報知部16が自車両の現在位置近くのガソリンスタンドをナビゲーション装置の目的地又は途中立ち寄り地にすることを提案する報知信号を出力してもよい。
また、例えば残燃料量が所定値以下であって自車両が停車している状況下で、ドライバの上肢動作範囲が下方側にある場合、ステップS70において予測部15が給油口オープナーの操作を予測し、ステップS80において報知部16が給油口オープナーを動作させることを提案する報知信号を出力してもよい。
また、例えば車外温度が車内温度より所定値以上低い状況下で、ドライバの上肢動作範囲がエアーコンディショナーのスイッチの設置位置に近づいてきている場合、ステップS70において予測部15がエアーコンディショナーのスイッチの操作を予測し、ステップS80において報知部16がデフロスタを動作させることを提案する報知信号を出力してもよい。また、ステップS80において報知部16がデフロスタを動作させることを提案する報知信号を出力する代わりに、又は、ステップS80において報知部16がデフロスタを動作させることを提案する報知信号を出力することに加えて、報知部16がデフロスタの機能を説明する報知信号を出力してもよい。
また、例えば運転状態でないエアーコンディショナーが不揮発的に記憶している最新の設定温度と現在の車内温度との差が所定範囲外である状況下で、ドライバの上肢動作範囲がエアーコンディショナーのスイッチの設置位置に近づいてきている場合、ステップS70において予測部15がエアーコンディショナーのスイッチの操作を予測し、ステップS80において報知部16がエアーコンディショナーの運転開始を提案する報知信号を出力してもよい。
また、例えば自車両が走行中である状況下で、ドライバの上肢動作範囲がナビゲーション装置の操作画面に近づいてきている場合、ステップS70において予測部15がナビゲーション装置の操作を予測し、ステップS80において制御部17が走行中はドライバによるナビゲーション装置の操作は不可能であるため助手席にいる人が操作することを提案する報知信号を出力してもよい。
報知信号が表示信号である場合には、報知信号は例えばナビゲーション装置などの表示装置に出力され、報知信号が音声信号である場合には、報知信号は例えばスピーカに出力される。
また、ステップS70に続くステップS80において、制御部17は、必要に応じて、自車両に搭載されている車載機器を予測部15の予測結果に基づいて制御するための制御信号を当該車載機器に出力する。これにより、ドライバが行動を完了させる前に、予測部15の予測結果に基づく制御を実行することができるので、ドライバの行動を省略することができ、利便性が向上する。
例えば残燃料量が所定値以下である状況下で、ドライバの上肢動作範囲がナビゲーション装置の操作画面に近づいてきている場合、ステップS70において予測部15がナビゲーション装置の操作を予測し、ステップS80において制御部17が自車両の現在位置近くのガソリンスタンドをナビゲーション装置の目的地又は途中立ち寄り地にすることを命じる制御信号をナビゲーション装置に出力してもよい。
また、例えば残燃料量が所定値以下であって自車両が停車している状況下で、ドライバの上肢動作範囲が下方側にある場合、ステップS70において予測部15が給油口オープナーの操作を予測し、ステップS80において制御部17が給油口オープナーを動作させる制御信号を給油口オープナーの駆動装置に出力してもよい。
また、例えば車外温度が車内温度より所定値以上低い状況下で、ドライバの上肢動作範囲がエアーコンディショナーのスイッチの設置位置に近づいてきている場合、ステップS70において予測部15がエアーコンディショナーのスイッチの操作を予測し、ステップS80において制御部17がデフロスタを動作させることを命じる制御信号をエアーコンディショナーに出力してもよい。
また、例えば運転状態でないエアーコンディショナーが不揮発的に記憶している最新の設定温度と現在の車内温度との差が所定範囲外である状況下で、ドライバの上肢動作範囲がエアーコンディショナーのスイッチの設置位置に近づいてきている場合、ステップS70において予測部15がエアーコンディショナーのスイッチの操作を予測し、ステップS80において制御部17がエアーコンディショナーの運転開始を命じる制御信号をエアーコンディショナーに出力してもよい。
また、例えば自車両が走行中である状況下で、ドライバの上肢動作範囲がナビゲーション装置の操作画面に近づいてきている場合、ステップS70において予測部15がナビゲーション装置の操作を予測し、ステップS80において制御部17がナビゲーション装置の操作入力の受け付けを禁止することを命じる制御信号をナビゲーション装置に出力してもよい。
また、ステップS70に続くステップS80において、過去の行動履歴データベース13は必要に応じてデータベースの内容を更新する。
ステップS80の処理が完了した後、ステップS20に戻る。
なお、予測部15での予測が困難である場合は、ステップS60の処理終了後にステップS70及びS80の処理をスキップしてステップS20に戻るようにすればよい。
本実施形態によると、上述した通り、推定部12の推定結果のみならず、参照部14の参照結果にも基づいてドライバの行動が予測されるので、予測部15での予測精度が向上する。
<2.第2実施形態>
本実施形態に係るドライバ行動予測装置は、上述した第1実施形態に係るドライバ行動予測装置に対して検証部18を追加した構成であり、それ以外の部分は第1実施形態と同様である。
検証部18は、予測部15の予測結果とドライバの実際の行動との関係を検証する。ドライバの実際の行動は操作情報に基づいて判断するようにすればよい。
検証部18による検証処理は、図5に示すようにステップS80に続くステップS90において行うとよい。
予測部15の予測結果とドライバの実際の行動との間にずれが無ければ、予測部15の予測結果が正しいので、予測部15は予測アルゴリズムを修正しない。一方、予測部15の予測結果とドライバの実際の行動との間にずれが生じていれば、予測部15の予測結果に誤りがあったので、予測部15は、予測部15の予測結果とドライバの実際の行動との間にずれの内容に基づいて予測アルゴリズムを修正する。これにより、ドライバ行動予測装置10が使用されればされるほど、予測部15での予測精度をより一層向上させることができる。
なお、予測部15での予測アルゴリズムが全て過去の行動履歴データベース13に反映されている場合には、検証部18を設けることなく、過去の行動履歴データベース13を更新することで予測部15の予測アルゴリズムを修正すればよい。
<3.変形例等>
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形態及び変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。
例えば、上述した実施形態ではドライバ行動予測装置10が報知部16及び制御部17を備える構成であったが、ドライバ行動予測装置10が予測部15の予測結果を外部に出力する構成とし、報知部16及び制御部17はドライバ行動予測装置10の外部に設けられるようにしてもよい。また、報知部16、制御部17のいずれか一方をドライバ行動予測装置10の内部にも外部にも設けないようにしてもよい。
例えば、上述した実施形態では予測部15の予測結果が報知部16及び制御部17に利用されたが、報知部16による報知及び制御部17による制御以外のサービスに利用されてもよい。
1 車室内撮影カメラ
10 ドライバ行動予測装置
11 取得部
12 推定部
12a 特徴点検出部
12b 胴体面積検出部
13 過去の行動履歴データベース
14 参照部
15 予測部
16 報知部
17 制御部
18 検証部

Claims (5)

  1. 自車両の車室内を撮影するカメラで得られた撮影画像を取得する取得部と、
    前記撮影画像に基づいてドライバの上肢動作範囲を推定する推定部と、
    前記自車両の走行情報、前記ドライバの過去の行動履歴、及び前記自車両の走行環境情報の少なくとも一つを参照する参照部と、
    前記推定部の推定結果及び前記参照部の参照結果に基づいて前記ドライバの行動を予測する予測部と、
    を備える、ドライバ行動予測装置。
  2. 前記推定部は、前記ドライバの上肢の特徴点を検出する特徴点検出部と、前記ドライバの胴体面積を検出する胴体面積検出部と、を含み、前記特徴点の位置と前記胴体面積の変化とに基づいて前記ドライバの上肢動作範囲を推定する、請求項1に記載のドライバ行動予測装置。
  3. 前記ドライバに提案する内容を前記予測部の予測結果に基づいて決定し、前記内容を報知する報知部を備える、請求項1又は請求項2に記載のドライバ行動予測装置。
  4. 前記自車両に搭載されている車載機器を前記予測部の予測結果に基づいて制御する制御部を備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載のドライバ行動予測装置。
  5. 前記予測部の予測結果と前記ドライバの実際の行動との関係を検証する検証部を備え、
    前記予測部は、前記検証部の検証結果に基づいて予測アルゴリズムを修正する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のドライバ行動予測装置。
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